Угольная щётка с соединительным кабелем

011906 Изобретение относится к угольной щетке с соединительным кабелем. Угольные щетки используются в электрических машинах, в частности в электродвигателях, а соединительный кабель служит для подвода тока к угольной щетке и отвода тока от нее. В определенных случаях угольным щеткам приходится работать в среде, являющейся коррозионной для соединительного кабеля. Примером этого являются топливные насосы, целиком погружаемые в топливо. Определенные виды топлива, в частности те из них, которые содержат в качестве добавки метанол или этанол, из-за своей относительно высокой проводимости в рабочем диапазоне мкСм (микросименс) оказывают коррозионное воздействие на детали, выполненные из меди или медных сплавов. Поскольку от применения меди, например, для изготовления соединительного кабеля угольной щетки отказаться невозможно, возникает проблема защиты соединительного кабеля, в частности, в месте его соединения с угольной щеткой от проникновения коррозионных сред такого рода. Для защиты многожильного гибкого медного провода, служащего соединительным кабелем угольной щетки, известно нанесение металлического покрытия на отдельные жилы многожильного провода,например, из никеля (DE 3016086 А 1) или из олова, а также серебра. Недостатком никеля является его большая жесткость и хрупкость, приводящие к тому, что провод становится очень жестким и никель может начать отслаиваться. Кроме того, никель является аллергеном, который при контакте с кожей, например, во время монтажа может вызвать ее раздражение. Кроме того, все металлические покрытия такого рода, в принципе, вступают в химические реакции с окружающей средой и поэтому подвержены воздействию коррозии, в частности, например, в сернистой среде, как, например, при контакте с сероводородом H2S или с видами топлива, содержащими серу. Из патента ФРГ (DE 3403512 С 2) известен токоподвод для угольных щеток, устойчивый к воздействию топлива, в котором используется многожильный гибкий медный провод, отдельные жили которого снабжены изолирующим лаковым покрытием. Конец этого провода для удаления слоя лака с отдельных жил и их одновременного облуживания погружается в ванну с расплавленным припоем, а затем заделывается в угольной щетке. Место контакта может быть дополнительно загерметизировано с помощью политетрафторэтиленового лака. Основной недостаток такой угольной щетки заключается в ее затратном изготовлении, которое плохо сочетается с обычным способом серийного изготовления угольных щеток с соединительным кабелем. Хорошую защиту от коррозии на основе электронного обмена обеспечивает изоляционный слой из пластмассы на металлическом кабеле. Известно наложение пластмассовой изоляции путем кругового распыления на всю угольную щетку вместе с кабелем, причем участок угольная щетка-кабель должен размещаться в пресс-форме для литья под давлением. Таким образом задается минимальная толщина слоя, ведущего к заметному уменьшению подвижности кабеля и к ограничению движения щеток в их шахте. Кроме того, такое нанесение слоя является дополнительным этапом производственного процесса и увеличивает издержки производства. Угольная щетка согласно отличительной части п.1 формулы известна из DD 249793 А 1. Эта щетка в качестве соединительного кабеля имеет многожильный гибкий провод с изолирующей оболочкой, концевой участок которого зачищается путем удаления изолирующей оболочки, затем покрывается материалом из металла для выравнивания по толщине и заделывается в глухом отверстии угольной щетки. Однако эта известная угольная щетка не рассчитана на работу в коррозионной жидкости и не пригодна для этого, поскольку коррозионная жидкость может проникнуть через неизолированный шов между концевой поверхностью изолирующей оболочки кабеля и заделанным контактом и достичь многожильного медного провода. Из патента США US-3148295 А известна угольная щетка с соединительным кабелем, провод которого заведен в глухое отверстие угольной щетки и в своей нижней части соединен с ней набивкой. Над заделанным контактом глухое отверстие имеет расширение, в котором для герметизации может разместиться нижний конец изолирующей оболочки, дополнительно нанесенной на провод. Эта конструкция малопригодна для серийного производства. Документы GB 727349 A, US 3064151 A, US 2866112 A, US 1453793 A, US 4075524 А, ЕР 0148035 В 1 и DE 745975 А описывают угольные щетки, на которых в глухом отверстии с помощью заделанного контакта закреплен неизолированный соединительный кабель без изолирующей оболочки, который может быть также заизолирован пластмассой. В основу изобретения положена задача создания угольной щетки с соединительным кабелем, в которой обеспечивается надежная защита многожильного медного провода соединительного кабеля от проникновения электролитов и других коррозионных сред, а изготовление которой было бы простым и малозатратным и хорошо сочеталось бы с традиционным серийным изготовлением угольных щеток. Решение задачи согласно изобретению приведено в п.1 формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения относятся к другим предпочтительным вариантам осуществления изобретения. Изобретение дает возможность использовать стандартный гибкий кабель с изолирующей оболочкой из пластмассы и с помощью обычной технологии заделывания контактов набивкой соединять его с угольной щеткой таким образом, чтобы металл кабеля был защищен от всякого проникновения электролитов и коррозийных сред.-1 011906 Формы выполнения изобретения более подробно поясняются на основе чертежей. Фиг. 1 изображает разрез угольной щетки на участке кабельного ввода согласно первой форме выполнения изобретения. Фиг. 2 - то же, что и на фиг. 1, в другой форме выполнения изобретения. Согласно фиг. 1 в теле угольной щетки 1 выполнено глухое отверстие 2. В этом отверстии закреплен конец соединительного кабеля 3, состоящий из множества отдельных жил, предпочтительно сплетенных в один многожильный провод, и с изолирующей оболочкой 5 из пластмассы. На концевом участке кабеля 3 изолирующая оболочка удалена, так что концы отдельных жил 4' обнажены. При введении кабеля 3 в глухое отверстие 2 концы отдельных жил 4' прижимаются к дну глухого отверстия 2 таким образом, что они расплющиваются и разжимаются, так что они расплетаются и образуют грибовидное расширение кабеля. Длина оголенного концевого участка рассчитана таким образом, чтобы изолирующая оболочка 5 кабеля 3 погрузилась в глухое отверстие 2 так, чтобы нижний конец изолирующей оболочки 5 оказался ниже верхней кромки глухого отверстия 2. В возникшее таким образом кольцевое пространство между наружной поверхностью изолирующей оболочки 5 и внутренней поверхностью окружности глухого отверстия 2 запрессовывается металлический порошок 6, перемешанный с синтетической смолой, так что кабель 3 фиксируется в глухом отверстии 2 механически. В дополнение к этому, производится отверждение синтетической смолы, смешанной с металлическим порошком, причем речь может идти о смоле,отверждаемой самостоятельно, или о термической обработке с целью отверждения. Благодаря наличию отверждаемой смолы в массе для наполнителя 6 из металлического порошка и синтетической смолы,набитых в глухое отверстие 2, между наружной поверхностью изолирующей оболочки 5 и внутренним объемом глухого отверстия 2 создается уплотнение, так что в глухом отверстии 2 угольной щетки 1 не только механически прочно удерживается конец кабеля 3, но и предотвращается всякое проникновение коррозийных сред к расплетенным концам отдельных жил 4' кабеля на дне глухого отверстия 2. Металлический порошок, смешанный с синтетической смолой и заполнивший глухое отверстие 2,может быть медным порошком. Для дальнейшего повышения коррозионной стойкости медный порошок может быть покрыт слоем серебра. Поскольку переходное сопротивление между кабелем и телом угольной щетки из соображений эффективности и нагревания должно быть по возможности меньше, в качестве порошкообразного наполнителя предпочтительно применяется металлический порошок с высокой проводимостью, как, например, из меди или серебра. В процессе запрессовки металлический порошок уплотняется, так что контактные поверхности между частицами порошка увеличиваются. При этом подмешанная синтетическая смола не должна образовывать никакого изоляционного слоя между частицами порошка. Поэтому синтетическая смола добавляется к утрамбованному порошку в твердом виде, то есть также в виде порошка. Синтетические смолы предпочтительно выбираются из группы фенольных смол. Преимущество этой группы смол состоит в том, что при отверждении смолы происходит ее расплавление и жидкая смола распределяется в оставшихся порах уплотненного порошкообразного наполнителя. При достаточно низкой вязкости жидкой смолы отверждаемая жидкая синтетическая смола в результате капиллярного эффекта поднимается к поверхности порошкообразного наполнителя, где она может образовывать уплотнительную смоляную пленку. Оптимальное количество синтетической смолы, подмешиваемой к порошкообразному уплотнителю,можно легко определить опытным путем, и оно зависит от пористости набивочного порошка и вязкости расплавленной синтетической смолы. Можно использовать, например, 1-10, предпочтительно 2-8 вес.% синтетической смолы относительно количества металлического порошка. Наилучшим образом подходят смолы с возможно более низкой вязкостью расплава. Важно также,чтобы смола плавилась только после запрессовки и сжатия металлического порошка. Поэтому лучше всего годятся термореактивные смолы. Процесс отверждения может быть следующим после запрессовки и сжатия металлического порошка, в ходе которого угольную щетку нагревают, а затем инициируют процесс отверждения в присутствии смолы. Изолирующая оболочка 5 кабеля 3 состоит из соответствующей коррозионно-стойкой пластмассы. Особенно предпочтительными в этом отношении являются фторполимеры, как, например, тетрафторэтилен. В форме выполнения изобретения, изображенной на фиг. 2, элементы, одинаковые с изображенными на фиг. 1, обозначаются теми же позициями и более подробно не поясняются. В отличие от фиг. 1, в форме выполнения изобретения согласно фиг. 2 на массу порошкообразного наполнителя 6, набитую в глухое отверстие 2, нанесен уплотнительный слой 7 лака из синтетической смолы, предпочтительно из фторполимера, например из тетрафторэтилена. В этом случае количество синтетической смолы, подмешанной к металлическому порошку 6 массы контакта, заделанного законопачиванием, может быть уменьшено вплоть до полного отказа от нее. На чертежах показан лишь конец кабеля 3, подсоединенный к угольной щетке 1. Другим своим концом кабель угольной щетки 1 известным образом приваривается или припаивается к контактному лепестку. Поскольку в этом месте также имеются неизолированные металлические поверхности, эти части тоже можно снабдить оболочкой, защищающей от коррозии, например, с помощью гибкой обтягивающей трубки, или порошкового слоя, или облицовки экструзией.-2 011906 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Угольная щетка (1) с соединительным кабелем (3), состоящим из предварительно изготовленного изолированного кабеля с множеством отдельных жил (4) и с окружающей их изолирующей оболочкой(5), причем концевой участок соединительного кабеля (3) оголен путем удаления изолирующей оболочки(5) и введен в глухое отверстие (2) угольной щетки (1), а также закреплен в нем посредством порошкообразного наполнителя (6), набитого в это глухое отверстие (2) и уплотненного в нем вокруг соединительного кабеля (3), отличающаяся тем, что длина оголенного концевого участка соединительного кабеля (3) относительно длины глухого отверстия (2) выбрана таким образом, чтобы изолирующая оболочка (5) соединительного кабеля (3) погружалась в глухое отверстие (2), а ее нижняя кромка располагалась ниже верхней кромки глухого отверстия (2), при этом порошкообразный наполнитель (6) заполняет глухое отверстие (2) до уровня, превышающего высоту нижней кромки изолирующей оболочки (5) настолько,что порошкообразный наполнитель (6) размещается в кольцевом пространстве между изолирующей оболочкой (5) и внутренней стенкой глухого отверстия (2), причем синтетический материал, подмешиваемый к порошкообразному наполнителю (6) и/или наносимый на него, образует после отверждения уплотнительный слой между наружной поверхностью изолирующей оболочки (5) и внутренней стенкой глухого отверстия (2). 2. Угольная щетка по п.1, отличающаяся тем, что отдельные жилы (4') неизолированного концевого участка соединительного кабеля (3) в глухом отверстии (2) разжаты и образуют расширение соединительного кабеля (3). 3. Угольная щетка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что порошкообразный наполнитель (6) представляет собой порошок из металла с высокой проводимостью, в частности, из меди или серебра. 4. Угольная щетка по п.3, отличающаяся тем, что синтетический материал, подмешиваемый к порошкообразному наполнителю (6), является порошкообразным и становится под действием тепла жидким, при этом его количество выбрано таким образом, что он заполняет промежутки между металлическими частицами порошкообразного наполнителя (6), но, по существу, не препятствует металлическому контакту между частицами порошкообразного наполнителя (6). 5. Угольная щетка по п.4, отличающаяся тем, что синтетический материал на поверхности порошкообразного наполнителя (6) образует плотную пленку из синтетической смолы. 6. Угольная щетка по любому одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что изолирующая оболочка (5) соединительного кабеля (3) состоит из термопластичной пластмассы и/или эластомера. 7. Угольная щетка по п.6, отличающаяся тем, что изолирующая оболочка (5) состоит из фторполимера. 8. Угольная щетка по любому одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что отдельные жилы (4') соединительного кабеля (3) выполнены из меди и снабжены металлическим покрытием, защищающим от коррозии, например из серебра или олова.