[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Gegenstand aus Kohlenstoffmaterial mit einer
Gleitfläche, insbesondere Kohlebürste, wobei der Gegenstand mit einem Imprägniermittel
imprägniert ist.
[0002] Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Imprägnieren eines
Gegenstandes aus Kohlenstoffmaterial mit einer Gleitfläche, insbesondere Kohlebürste.
[0003] Gleitstücke und Kontaktstücke können aus Kohlenstoff, z. B. Koks oder Ruß, natürlichem
oder künstlichem Graphit, Gemischen dieser Stoffe, Bindemittel gegebenenfalls auch
mit metallischen Zusätzen und Festschmierstoffen, wie z. B. MoS
2 und Erdalkaliverbindungen, hergestellt Verden. Dabei werden Kontaktstücke oder Kohlebürsten
insbesondere für dynamoelektrische Maschinen genutzt. Zur Anpassung an unterschiedliche
Betriebsbedingungen und insbesondere zur Optimierung des Einlauf-, Funkentstör- und
Geräuschverhaltens sind Bürsten mit einem Imprägniermittel versehen, wodurch Verschleiss-
und Reibwert reduziert bzw. die Kommutierungsfähigkeit verbessert wird. Als Beispiele
für entsprechende Imprägniermittel sind Fette, Wachse, Stearate, Paraffine, natürliche
und künstliche Harze zu nennen (US 949,988).
[0004] Als Imprägniermittel haben sich auch modifizierte Siloxane bewährt, wie diese beispielhaft
der DE 43 30 547 A1 zu entnehmen sind.
[0005] In der DE 26 09 834 C3 wird eine imprägnierte Kohlebürste beschrieben, die als Imprägniermittel
ein nicht schmelzendes Fett, ein nicht schmelzendes Wachs oder ein nicht fließendes
Öl enthält, wobei das Imprägnieren selbst nach der Vakuum-Druck-Methode durchgeführt
wird.
[0006] Der US-Patentschrift 1,568,774 ist eine Drahtgewebekohlebürste zu entnehmen, die
in einer Ecke mit einem Lötmittel imprägniert ist. Nach der GB 556,465 wird eine Kohlebürste
schichtweise derart aufgebaut, dass die Gleitfläche einen geringeren elektrischen
Widerstand aufweist als die übrige Kohlebürste.
[0007] Aus der DE-AS 1 284 017 ist eine Kohlebürste aus Graphit mit einer Seitenfläche bekannt,
auf der eine Schicht mit einem Schmiermittel aufgebracht ist. Diese Schicht verläuft
parallel zur Längsachse der Kohlebürste und gelangt nur peripher in Kontakt mit einen,
Kollektor. Alternativ besteht die Möglichkeit, in der gesamten Bürste Teilchen einer
Schmierverbindung zu verteilen.
[0008] Um ein automatisches Bestücken von Elektromotoren mit Kohlebürsten zu ermöglichen,
müssen diese aneinandergereiht einer Bestückungsmaschine zugeführt werden. Hierzu
ist es bekannt, die Kohlebürsten auf einem ein Haftmittel aufweisenden Gurt zu befestigen.
Dies ist jedoch grundsätzlich nur bei solchen Kohlebürsten möglich, die nicht oder
mit einem nicht fettenden Material imprägniert sind, da es anderenfalls zwischen Kleber
und Imprägniermittel zu chemischen Reaktionen kommen kann.
[0009] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Gegenstand der eingangs
genannten Art bzw. ein Verfahren zum Imprägnieren eines solchen so weiterzubilden,
dass ein optimales Einlaufverhalten sowie Geräusch- und Funkentstörverhalten gewährleistet
sind, wobei gleichzeitig die Möglichkeit gegeben sein soll, die Gegenstände auf einem
haftenden Trägermittel aufzubringen.
[0010] Das Problem wird durch einen Gegenstand aus Kohlenstoffmaterial mit einer Gleitfläche
dadurch gelöst, dass der Gegenstand in einem ersten Bereich imprägniert und in einem
zweiten Bereich unimprägniert ist. Insbesondere ist der Gegenstand im Bereich seiner
Gleitfläche als ersten Bereich imprägniert. Der zweite unimprägnierte Bereich sollte
dabei zum ersten Bereich entferntliegend verlaufen, so dass der Gegenstand problemlos
auf ein ein Haftmittel aufweisendes Trägermittel wie Gurt aufgebracht werden kann,
so dass eine einfache und sichere Zuführung zu vollautomatischen Bearbeitungs- bzw.
Montagestraßen möglich ist.
[0011] Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der Gegenstand in Form
einer Kohlebürste von ihrer Lauffläche ausgehend imprägniert ist. Dabei kann die Lauffläche
insbesondere durch Tamponieren imprägniert sein.
[0012] Das die Erfindung prägende Verfahren zum Imprägnieren eines Gegenstandes aus Kohlenstoff
mit einer Gleitfläche, insbesondere einer Kohlebürste, zeichnet sich dadurch aus,
dass der Gegenstand ausschließlich bereichsweise imprägniert wird. Dabei ist vorgesehen,
dass der Gegenstand von der Kontaktfläche ausgehend imprägniert wird, wobei der in
Bezug auf die Kontaktfläche fernliegende Bereich des Gegenstandes unimprägniert bleibt.
[0013] Um den Gegenstand in erforderlichem Umfang und reproduzierbar teilimprägnieren zu
können, ist vorgesehen, dass der Gegenstand zur Teilimprägnierung tamponiert wird.
[0014] Hierzu ist vorgesehen, dass ein saugfähiges Element wie Tampon in eine eine vorgegebene
Menge an Imprägniermittel enthaltende Vorlage eingetaucht, anschließend aus der Vorlage
entfernt und sodann auf die Gleitfläche gedrückt wird.
[0015] Auch besteht die Möglichkeit, dass der Gegenstand zur Teilimprägnierung mit einem
die Kontaktfläche einschließenden Bereich in ein Imprägniermittel bereichsweise eingetaucht
wird.
[0016] Ein Teilimprägnieren durch Sprayen, Tauchen, Walzen, Bestreichen, Kaschieren, Aufdampfen
ist gleichfalls möglich.
[0017] Nach einem alternativen Vorschlag wird auf die Kontaktfläche des Gegenstandes ein
insbesondere hochviskoses Imprägniermittel wie Wachs aufgebracht und anschließend
zum Eindringen des Imprägniermittels wird der Gegenstand erwärmt.
[0018] Losgelöst von der Verfahrensweise der Teilimprägnierung zeichnet sich die Erfindung
durch einen On-Line-Verfahrensablauf insoweit dadurch aus, dass der Gegenstand während
oder unmittelbar nach seiner Bearbeitung wie z. B. Einbringen einer Riefelung, Formanpassung
teilimprägniert wird.
[0019] Dabei sollte eine Teilimprägnierung derart erfolgen, dass der Gegenstand mindestens
1 %, maximal 95 %, vorzugsweise im Bereich von 30 %, insbesondere maximal 10 % imprägniert
ist, wobei das Teilimprägnieren von der Kontaktfläche wie Lauffläche ausgehen sollte.
[0020] Bei einer Kohlebürste wie insbesondere Kleinkohlebürste für Universalmotoren sollte
diese in Bezug auf ihre Höhe H zwischen H/40 und H/8, insbesondere H/10 imprägniert
sein.
[0021] Durch die erfindungsgemäße Lehre wird abweichend vom Stand der Technik nicht die
gesamte Kohlebürste weitgehend gleichmäßig verteilt mit zum Beispiel 0,1 bis 25 Gew.%
Imprägniermittel imprägniert (GB 15 91 349), sondern nur ein Volumenteil der Kohlebürste,
und zwar vorzugsweise in dem Bereich, in dem sich die Kohlebürste gleitend abstützt.
[0022] Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur
aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination
-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von dem der Zeichnung zu entnehmenden
bevorzugten Ausführungsbeispiel.
[0023] Es zeigen
- Fig. 1
- eine Prinzipdarstellung einer Tamponiervorrichtung zum Teilimprägnieren einer Kohlebürste
und
- Fig. 2
- eine Prinzipdarstellung einer teilimprägnierten Kohlebürste.
[0024] In Fig. 1 ist rein prinzipiell eine Vorrichtung 10 zum Tamponieren einer Kohlebürste
12 dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst einen von einem axial verschiebbaren Stempel
14 ausgehenden Tampon 16, der in eine Vorlage 18 eintauchbar ist. In der Vorlage 18
ist eine portionierte Menge eines Imprägniermittels vorhanden, die von dem Tampon
16 beim Eintauchen in die Vorlage 18 aufgenommen wird.
[0025] Der Stempel 14 mit dem Tampon 16 geht von einem Schlitten 20 aus, um ein horizontales
Verschieben (Doppelpfeil 22) derart zu ermöglichen, dass der Tampon 16 nach Entfernen
aus der Vorlage 18 auf die Kohlebürste 12 bzw. dessen Kontaktlauffläche 24 ausrichtbar
und sodann auf diese drückbar ist (Bewegung gemäß Doppelpfeil 26). Während des Zurückfahrens
des Tampons 16 und Eintauchen in die Vorlage 18 wird sodann eine weitere Kohlebürste
in die Position der dargestellten Kohlebürste 12 verschoben, um tamponiert und somit
teilimprägniert zu werden.
[0026] Wie aus der Prinzipdarstellung der Fig. 2 ersichtlich wird, ist die Kohlebürste 12
von ihrer Lauffläche 24 ausgehend teilimprägniert. Vorzugsweise ist die Kohlebürste
12 in Bezug auf ihre Höhe H 1/10 bis in etwa H 1/20 imprägniert, wie die Schraffur
in Fig. 2 verdeutlichen soll.
[0027] In ihrem zur Kontaktfläche 24 fernliegenden Bereich 30 ist die Kohlebürste 12 demzufolge
nicht imprägniert, so dass ein problemloses Aufbringen auf einen ein Haftmittel aufweisenden
Gurt möglich ist, um eine gewünschte Anzahl von Kohlebürsten zu transportieren und
einem Montageort zuzuführen. Dort können die Kohlebürsten vollautomatisch montiert
werden.
[0028] Als Imprägniermittel kommen Fette, Wachse, Paraffine, Stearate, natürliche und künstliche
Harze, Polymere, Siloxane oder sonstige Imprägniermittel in Frage, die im Zusammenhang
mit dem Imprägnieren von aus Kohlenstoff bestehenden Gegenstände wie Gleitelementen
bzw. Kohlebürsten hinlänglich bekannt sind.
1. Gegenstand (12) aus Kohlenstoffmaterial mit einer Gleitfläche, insbesondere Kohlebürste,
wobei der Gegenstand mit einem Imprägniermittel imprägniert ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gegenstand (12) in einem ersten Bereich (24) imprägniert und in einem zweiten
Bereich (30) unimprägniert ist.
2. Gegenstand nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gegenstand im Bereich seiner Gleitfläche (24) als ersten Bereich imprägniert
ist und in seinem zur Gleitfläche fernliegenden Bereich als zweiten Bereich (30) unimprägniert
ist.
3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gegenstand (12) eine Kohlebürste ist, die von der Lauffläche (24) ausgehend
vorzugsweise durch Tamponieren teilimprägniert ist.
4. Gegenstand nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gegenstand (12) in seinem unimprägnierten Bereich (30) auf ein haftendes
Trägermittel wie Gurt angeordnet ist.
5. Verfahren zum Imprägnieren eines Gegenstandes aus Kohlenstoffmaterial mit einer Gleitfläche,
insbesondere Kohlebürste,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gegenstand ausschließlich bereichsweise imprägniert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gegenstand von seiner Kontaktfläche ausgehend derart teilimprägniert wird,
dass zu der Kontaktfläche fernliegender Bereich unimprägniert bleibt.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gegenstand durch Tamponieren, Sprayen, Aufdampfen, Kaschieren, Aufwalzen
und/oder Bestreichen teilimprägniert wird.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf die Kontaktfläche des Gegenstandes ein insbesondere hochviskoses Imprägniermittel
wie Wachs aufgetragen und anschließend der Gegenstand zum Eindringen des Imprägniermittels
erwärmt wird.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gegenstand mit seinem unimprägnierten Bereich auf ein ein Haftmittel aufweisendes
Trägermittel wie Gurt haftend angeordnet wird.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein saugfähiges Element wie Tampon in eine eine vorgegebene Menge an Imprägniermittel
enthaltende Vorlage eingetaucht, aus der Vorlage entfernt und sodann auf die Gleitfläche
des Gegenstandes gedrückt wird.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gegenstand während oder unmittelbar nach seiner Bearbeitung wie zum Beispiel
Einbringen einer Riefelung, Formanpassung teilimprägniert wird.