Brevet FR2402950A1 — publié le 19790406

L'invention concerne un balai en charbon imprégné, pos sédant de meilleures caractéristiques de frottement et une meilleure résistance à l'usure, pour des dispositifs. collecteurs de courant sur des machines électriques. Les balais en charbon haute résistance ou en graphite électrolytique sont fréquemment imprégnés de différents matériaux ou mélanges organiques ou minéraux, le but poursuivi avec 15lmprégnation pouvant être différent dans les détails. Cependant, en général on souhaite toujours obtenir une amélioration des caractéristiques de frottement et une augmentation de la durée de vie des balais. L'imprégnation des balais avec des graisses, des huiles ou des cires crée par exemple un film lubrifiant sur la surface de frottement du collecteur ou sur la bague collectrice. Ceci permet déjà d'améliorer les caractéristiques de- frottement et de réduire l'usure. Cependant, dans de nombreux cas cette amélioration n' est pas suffssnte étant donné que même lorsqu'on utilise des graisses ou-des cires à haut point de fusion, l'effet avantageux ne dur-e qu'un certain temps, lorsqu'il apparaît par exemple des températures de fonctionnement élevées.Dans ce cas, ces agents d'imprégnation agissent surtout au démarrage étant donné que déjà après une période de temps relativement courte ils deviennent liquides sous l'influence de la température et sortent des-balais. I1 s'ensuit que lors de ltarrêt du fonctionnement il apparat un autre inconvénient résidant dans le fait que les balais sont collés contre les parois du support par l'agent d'imprégnation qui en est sorti. L'invention se propose de réaliser un balai en charbon qui ne présente pas ces inconvénients, et qui contient notamment un agent d'imprégnation qui ne sort pas du balai au cours de son utilisation, même dans le cas de températures de fonctionnement élevées. Dans un balai en charbon imprégné, ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que l'agent d'imprégnation est constitué par une graisse qui ne fond pas et/ou une cire qui ne fond pas et/ou une huile non fluide. L'agent d'imprégnation se trouvant dans le balai en charbon est constitué par une graisse, une cire ou une huile synthétique, minérale, animale ou végétale, qui est mélangée intimement avec un agent gélifiant, minéral et/ou organIque, qui la fait passer dans un état dans lequel elle ne fond pas ou respectivement ne coule pas, qui est plus dure et qui résiste mieux à l'usure par frottement. De préférence, l'agent gélifiant utilisé en tant que composant de l'agent d'imprégnation est constitué par des paillettes de montmorillonite dont les surfaces sont recouvertes d'hydrocarbures à channe longue. Le balai en charbon suivant l'invention peut également contenir d'autres additifs, minéraux et/ou organiques, améliorant les caractéristiques de glissement, ces additifs étant de préférence contenus dans l'agent d'imprégnation. Comme additifs on peut utiliser par exemple des sulfures métalliques, des oxydes métalli ques ou de la poudre de polytétrafluoréthylène. Pour fabriquer des balais en charbon suivant l'invention, on fabrique tout d'abord de façon classique un matériau carboné, tel que du charbon haute résistance ou du graphite électrolytique, puis on l'imprègne suivant le procédé de pression sous vide. L'agent d'imprégnation utilisé suivant l'invention est constitué par une solution ou une dispersion froide contenant 0,1 à en en poids d'une graisse qui ne fond pas et/ou d'une cire qui ne fond pas etXou d'une huile qui ne coule pas, dans un hydrocarbure hydrogéné, par exemple du trichloroéthylène.Les restes d'agent d 'imprégnation adhérant à la surface du matériau carboné sont éliminés par immersion dans du trichloroéthylène chaud. En- suite les corps carbonés sont séchés à environ 800C pour faire sortir le solvant. La proportion d'agent d'imprégnation restant dans le matériau carboné est comprise entre 0,1 et 25% en poids, rapportée au poids du matériau imprégné. La présente invention sera mieux comorise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée à titre indicatif, mais non limitatif. La base de l'agent dtimprégnation est une graisse, une cire ou une huile synthétique, minérale, animale ou végétale. Ce matériau de base est modifié par addition d'un agent gélifiant organique et/ou minéral, un mélange intime des deux composants étant essentiel, de manière à conserver sa stabilité et sa dureté, donc à ne pas fondre et à ne pas couler, à des températures élevées. La fabrication de telles graisses, huiles ou cires qui ne fondent pas est connue, mais leur utilisation en tant qu'agent dlimprégna- tion pour des balais en charbon est nouvelle. Le progrès technique se révèle par le fait que l'agent d'imprégnation ne sort pas du balai même à une température de fonctionnement de 3000 o, tandis que des agents d'imprégnation classiques sortent du balai à environ 1500C après une période de temps relativement courte et n'ont plus aucun effet avantageux sur les caractéristiques de frottement. L'effet avantageux des balais imprégnés suivant l'invention est nettement mis en évidence par les résultats d'essais comparatifs donnés cl-après. Au cours d'un essai de frottement sur une machine de contrôle à charbons fins, on a contré des balais realisés avec un charbon de même qualité 1. Des balais non imprégnés 2. Des balais imprégnés de paraffine à haut point de fusion. 3. Des balais imprégnés de graisse qui ne fond pas suivant '*invention. On a fait tourner les balais, avec une densité de courant de 6A/cm2, sur un collecteur court-circuité, et on a réglé la vitesse de rotation sur différentes valeurs. On a mesuré respectivement la température du collecteur, l'usure des balais et le coefficient de frottement. les résultats qui sont rassemblés dans le tableau 1 montrent clairement l'effet avantageux de l'imprégnation suivant l'invention sur les caractéristiques de frottement des balais en charbon. Ainsi, par exemple, pour une vitesse périphérique du collecteur de 20 m/s, le balai en charbon imprégné suivant l'invention ne présente qu'une usure de 2 /i/h, tandis que le balai en charbon imprégné avec de la paraffine présente une usure de 6 /h. Le tableau montre que pour une vitesse périphérique comprise entre 40 et 50 m/s seul le balai en charbon suivant l'invention est encore utilisable. TABLEAU 1. Résultats des essais. Matériau du 1. Non imprégné 2. Imprégné de paraffine 3. Imprégné de graisse qui ne balai Temp. du Usure Coef. Temp. Usure des Coef. fond pas. Valeurs collec- des de du col- balais de Temp. Usure des Coef. mesurées teur C balais frott. lecteur /h frott. du col- balais de frott. /h C lecteur /h C Vitesse périphïrique (m/s) 20 115 7,3 1,8 110 6,0 1,4 70 2,0 0,09 30 150 10,7 2,4 135 8,7 1,9 80 2,7 1,1 40 200 18,3 3,3 190 13,3 2,6 120 8,3 1,4 50 175 15,0 1,8 -REVENDICATIONS 1.- Balai en charbon imprégné pour des machines électriques, possédant de meilleurss caractéristiques de frottement et une meilleure résistance à l'usure, caractérisé en ce que le balai est imprégné par une graisse qui ne fond pas et/ou une cire qui ne fond pas et/ou une huile non fluide. 2.- Balai suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent d'imprégnation se trouvant dans le balai en charbon est constitué par une graisse et/ou une cire et/ou une huile, synthétique, minérale, animale ou végétale, qui est mélangée intimement avec un agent gélifiant, minéral et/ou organique, qui la fait passer dans un état dans lequel elle ne fond pas ou respectivement ne coule pas, qui est plus dure et qui résiste mieux à l'usure par frottement. 3.- Balai suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent gélifiant, se trouvant dans le balai en tant que composant de l'agent d'imprégnation, est constitué par des paillettes de montmorillonite dont les surfaces sont recouvertes d'hydrocarbures à chaîne longue. 4.- Balai suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte d'autres additifs, connus en eux-mêmes, qui améliorent les caractéristiques de glissement. 5.- Balai suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agent d'imprégnation contenu dans le balai en charbon contient d'autres additifs minéraux et/ou organiques améliorant les caractéristiques de glissement, comme par exemple des sulfures métalliques, des oxydes métalliques et de la poudre de polytétrafluoréthylène. 6.- Balai suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qutil contient 0,1 à 25 en poids d'agent d'imprégnation, rapporté au poids du balai en charbon imprégné. 7.- Procédé pour fabriquer un balai en charbon suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le balai en charbon terminé est imprégné avec une solution de 0,1 à 30 en poids d'agent d'imprégnation dans un hydrocarbure halogéné, suivant le procédé de pression sous vide, que les résidus d'agent d'imprégnation adhérant à la surface sont éliminés par immersion dans du trichloroéthylène chaud, et que le solvant est éliminé par séchage à environ 800 o. 8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau à base de carbone prévu pour la fabrication du balai eh charbon est imprégné suivant la revendication 7 sous la forme de plaquettes et qu'ensuite les balais sont découpés à partir de ces plaquettes0