СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКОСЪЕМНИКОВ Российский патент 1998 года по МПК H01R43/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам изготовления токосъемников - вставок пантографов электроподвижного состава и щеток электрических машин.

Известен способ изготовления токосъемников, включающий смешение углеродного наполнителя - электрографита (графитовый порошок высокой чистоты с содержанием золы не более 0,3%) с термореактивным олигомер-полимерным связующим и модифицирующей добавкой, термообработку и размол смеси, просев и горячее формование порошка [1]. При этом в качестве модифицирующей добавки используется порошковая смесь гранулированных алюминия и карбида кремния.

Недостатки способа [1] - малый ресурс получаемых токосъемников и большое содержание в них относительно дорогого электрографита.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению - его прототипом является способ изготовления токосъемников, включающий смешение компонентов углеродного наполнителя, введение термореактивного олигомер-полимерного связующего и модифицирующей добавки, термообработку и размол смеси, просев и горячее формование полученного порошка [2]. По способу [2] модифицирующую добавку вводят после размола и просева, перед горячим формованием порошка, и в качестве этой добавки используют смесь порошков алюминия и стеарате цинка.

Токосъемники, полученные по способу [2], имеют увеличенный ресурс, однако доля дорогостоящего электрографита в них остается высокой - не менее двух третей массы.

Задача изобретения - создание способа изготовления токосъемников, обеспечивающего без уменьшения ресурса снижение содержания в них дорогостоящего углеродного компонента - электрографита.

Предметом изобретения является способ изготовления токосъемников, включающий смешение компонентов углеродного наполнителя, выведение термореактивного олигомер-полимерного связующего и модифицирующей добавки, термообработку и размол смеси, просев и горячее формование полученного порошка, отличающийся, согласно изобретению, тем, что модифицирующую добавку вводят на стадии смешения компонентов углеродного наполнителя и в качестве этой добавки используют смесь золошлаковых отходов теплоэнергетики и муравьинокислой соли металла из группы Cu, Pb, Ni, Ce, связанных поливинилпирролидоном.

Указанная совокупность признаков позволяет снизить содержание в углеродном наполнителе дорогостоящего компонента - электрографита без потери ресурса токосъемников.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Золошлаковые отходы теплоэнергетики смешивают в Z-образном смесителе с порошком соли муравьиной кислоты, образованной металлом из группы Cu, Pb, Ni, Ce при следующем соотношении компонентов, мас.%: золошлаковые отходы теплоэнергетики - 65,0; соль муравьиной кислоты - 35,0.

Золошлаковые отходы теплоэнергетики представляют собой сырьевой материал дисперсионностью не более 45 мк со следующим химическим составом, мас.%: SiO₂ - 68,0; CaO - 12,0; BaO - 8,0; Fe₂O₃ - 4,0; остальное - оксиды других металлов.

Соли муравьиной кислоты имеют химические формулы:
Cu(COOH)₂ • 2H₂O
Pb(COOH)₂ • H₂O
Ni(COOH)₂ • 2H₂O
Ce(COOH)₃ • H₂O
и представляют собой мелкодисперсные порошки, выпускаемые в виде химических реактивов марки Ч (чистые).

Затем в смеситель заливают 3%-ный водный раствор поливнилпирролидона (ТУ 6-02-18-58-81) в количестве 40 мас.% к массе сухих порошков золошлаковых отходов и муравьинокислой соли. Шихту перемешивают в течение 1 ч при комнатной температуре, а затем включают обогрев, поднимают температуру до 100 - 110^oC и перемешивают еще 25 - 30 мин. После этого обогрев отключают, продолжая перемешивать смесь до ее остывания.

Смесь выгружают из смесителя и размалывают в мельнице ДМ-300. Полученный порошок после просеивания через сетку 045 используют в качестве модифицирующей добавки при изготовлении токосъемников по предлагаемому способу.

Для изготовления токосъемников в качестве углеродных компонентов наполнителя используют электрографит (ТУ 48-20-54-84) и кокс прокаленный (ТУ 14-7-80-86). Порошки этих компонентов углеродного наполнителя и модифицирующей добавки загружают в Z-образный смеситель и перемешивают в течение 50 мин. В усредненную смесь порошков вводят термореактивное связующее, в качестве которого могут быть использованы фенолформальдегидная смола (бакелитовый лак БЛ-5) или фурфуриловый спирт (ГОСТ 64-061-68) с катализатором отверждения - фосфорной кислотой. Перемешивание продолжают при комнатной температуре еще 40 мин.

Включают обогрев смесителя, поднимают температуру до 100-110^oC и перемешивают смесь еще 15-20 мин. Обогрев отключают.

После остывания массы ее размалывают в мельнице ДМ-300. Полученный порошок после просеивания через сетку 045 используют в качестве пресс-порошка при горячем формовании заготовок токосъемников.

Конкретные данные по осуществлению описанного способа с солями различных металлов и характеристики токосъемников, полученные при испытаниях, приведены в табл. 1. Там же для сравнения приведены данные по осуществлению прототипа с наименьшим, допустимым для него содержанием электрографита (пример 5).

Как видно из данных табл. 1, предложенный способ применим для производства токосъемников - вставок пантографов электроподвижного состава и щеток электрических машин. Ресурс работы вставок лучше, чем у прототипа, а показатели износа щеток не уступают показателю износа прототипа. При этом содержание дорогостоящего компонента углеродного наполнителя в токосъемниках, полученных по предлагаемому способу, существенно меньше, чем в прототипе.

Аналогичные результаты были получены при испытаниях токосъемников, изготовленных по предлагаемому способу, при содержании в них компонентов, мас. %: кокс прокаленный 54,0 - 65,0; электрографит 12,5 - 17,0; связующее 12,5 - 20,0; модифицирующая добавка 1,3 - 17,0.

Содержание компонентов в сухом порошке модифицирующей добавки, мас.%: золошлаковые отходы теплоэнергетики 40,0 - 70,0; соль муравьиной кислоты 30,0 - 60,0. Добавляемый в порошки раствор поливинилпирролидона составлял 35,0 - 45,0 мас.% к массе сухих порошков.

Предложен способ изготовления токосъемников, включающий смешение компонентов углеродного наполнителя, введение термореактивного олигомер-полимерного связующего и модифицирующей добавки, термообработку и размол смеси, просев и горячее формование полученного порошка. Введение модифицирующей добавки на стадии смешения компонентов углеродного наполнителя и использование в качестве этой добавки смеси золошлаковых отходов теплоэнергетики с муравьинокислой солью металла из группы Cu, Pb, Ni, Ce, связанных поливинилпирролидоном, позволило уменьшить содержание дорогостоящего углеродного компонента - электрографита без потери ресурса токосъемников. 1 табл.

Способ изготовления токосъемников, включающий смешение компонентов углеродного наполнителя, введение термореактивного олигомер-полимерного связующего и модифицирующей добавки, термообработку и размол смеси, просев и горячее формование полученного порошка, отличающийся тем, что модифицированную добавку вводят на стадии смешения компонентов углеродного наполнителя и в качестве этой добавки используют смесь золошлаковых отходов теплоэнергетики и муравьинокислой соли металла из группы Cu, Pb, Ni, Ce, связанных поливинилпирролидоном.