Darf’s ein bisschen mehr sein von der Kohle?

Wieder einmal geht es um unsere Kohle…                          

Die Nachfertigung der ‚Bosch-Kohle‘ - hier nun wegbegrenzt - konnte vor einiger Zeit erfolgreich abgeschlossen werden. Sie laufen inzwischen auch in meinen Motoren, wie im folgenden Bild zu sehen.

WS 2021-11 Siba Kohle_2

Die bisherige Ausführung der ‚SIBA‘ Kohlebürsten konnte mich dann ebenfalls bereits länger nicht zufriedenstellen. Sie laufen bekanntermaßen in den älteren Rollern mit ihren SIBA-Anlagen.

Anfangs war nur angedacht, sie einfach auch ‚wegbegrenzt‘ zu bauen, wie es bei den o.g. Bosch-Kohlen geschah. Allerdings gelang mir die Montage der auf dem Markt erhältlichen SIBA-Kohlebürsten meist mehr schlecht als recht. Die verbauten recht üppigen Kabelschuhe der Kohlebürsten ergaben dazu auch noch Platzprobleme.

Der entwickelte und heute auch von der He-GmbH dazu gelieferte Isolationssatz für die Plus-Kohlehalter war ein erster Schritt zu einer Verbesserung.

In den Jahrzehnten der Schrauberei hatte sich bei mir ein nettes Häufchen abgenüdelter Kohlebürsten angesammelt.

WS 2021-11 Siba Kohle_3

Zusätzlich hatte Gundolf mir einige Original-Exemplare zum testen ausgeliehen. Man staune: Originalkohlebürsten in Originalschachteln aus den 50er und 60er Jahren des vergangenen Jahrhunderts!

Bis vor Kurzem ging ich davon aus, dass die sog. Qualität, also die Materialzusammensetzung, der Kohlen seit den 1950er / -60er Jahren eindeutig festgelegt, weil vielfach getestet, und also standarisiert sei. Dem ist leider nicht so.

Der Anfangsverdacht zu dieser Aussage tauchte auf, als einfache Kratz-/Schabeproben verschiedene Härtegrade vermuten ließen, neben den mit bloßem Auge erkennbaren Unterschieden. Auch das ,Stricheziehen‘ auf weißem Papier zeigte keine einheitlichen Graphitgehalte an, bzw. ließen auf verschiedene Zusammensetzung schließen. Sogar einfache und wiederholbare elektrische Tests ergaben diverse Ergebnisse.

„Das ist ja zum Piepen…“ dachte ich und gab ein paar Muster zur Grobanalyse.

Die Ergebnisse waren der Beweis, dass über die Jahrzehnte immer wieder Versuche mit der Materialzusammensetzung gefahren wurden, bewusst oder unbewusst, das kann ich nicht beurteilen.

Zum Beispiel zeigten die ersten Originalkohlen der 50er / 60er Jahre einen hohen Graphitgehalt von ca. 70%. Sie gleiten zwar wunderbar auf unserem Kollektor und schonen ihn, jedoch ist der Verschleiss hoch, bzw. sie ‚schmieren‘ auf dem Kupfer der Lamellen. Dieser ‚Schmierfilm‘ auf dem Kollektor kann sich dazu noch isolierend bzw. elektrisch störend auswirken.

Beachtung muss immer auch der spezifische Widerstand der Kohlebürste finden.

  • Bei etwa 75% Graphitgehalt der Kohlebürste (evtl. zusammen mit weiterem Kohlenstoff…) liegt er bei 8 Ohm * mm²/m.
  • Eine Qualität mit etwa 30% Graphit (ggfs. incl. weiteren Kohlenstoffen..) liegt bei 0,5 Ohm * mm²/m.

Das restliche Material besteht dann aus Metallpulver wie z.B. von Sonderbronze und/oder Kupfer sowie einer geschüttelten Prise des jeweiligen Betriebsgeheimnisses der Hersteller. Die Formgebung wird bei unseren Kohlen per ‚Kaltpressung‘ durchgeführt und ähnelt dem Sintervorgang.

Es wird klar, dass eine Kohlebürste, von ihrer Zusammensetzung her, immer einen Kompromiss darstellen wird.

Gefordert wird z.B.:

  • Der Verschleiß soll gering sein, der Reibungskoeffizient klein.
  • Das Material soll den Kollektor nicht beschädigen.
  • Der elektrische Widerstand darf das ‚elektr. Betriebsgleichgwicht‘ nicht übermäßig beeinflussen oder stören.
  • Die Geschwindigkeit des vorbeilaufenden Kollektors gut vertragen können; (bei 1000 n-1 sind es ca. 12,6 km/h, und bei 5600 n-1 70 km/h, also ca. 20 m/s max.,) gerechnet als ‚mittlere Geschwindigkeit‘ zwischen Innen- und Außenkante der Kohlebürste.
  • Den maximal erwartbaren Strom problemlos überleiten können.
  • Auch noch eine gewisse Festigkeit besitzen, um bei dem seitlichen Druck nicht abzubrechen oder zu zerbröseln.
  • Eine gewisse Härte mitbringen, um sich nicht selber im Messing-Kohlehalter zu zerreiben.
  • Eine mit Sicherheit erreichbare und möglichst hohe Lebensdauer zeigen.

Diese und weitere Kriterien mussten in meine Überlegungen zur Materialauswahl der neuen Sorte einfließen. Die Herstellerfirmen halten sich dazu recht artig bedeckt und schlagen „Versuchsreihen“ vor.

Aber wie soll eine Versuchsreihe mit z.B. 20.000 km Rollerfahrt in der Praxis aussehen? Bedingungen wie z.B. Langstrecke im 4. Gang, Stadtverkehr, viele Starts und Stopps, Kollektorzustand, Spiel im Kohlehalter, müssen definiert werden. Und das mit Zwischenkontrollen bei z.B. jeweils 4.000 km? Blanke Theorie also!

Nun habe ich inzwischen einige SIBA-Mustersätze fertigen lassen. Sie sind nach den gleichen Kriterien, welche bei den ‚Bosch‘ Nachbaukohlen eine Rolle spielten, ebenfalls ‚wegbegrenzt‘ gebaut, schützen bei ‚Ende‘ also den Kollektor.

Auch habe ich darauf geachtet, dass der neue Kohlebürstensatz in beide bei uns verbauten SIBA Dynastartern ( Typ ‚ALK-91‘ sowie ‚Alc-91‘ ) problemlos eingebaut werden kann.

WS 2021-11 Siba Kohle_4

Die Materialauswahl zu diesen Kohlebürsten berücksichtigt neben den mir nun bekannten Kriterien auch viele Hinweise aus der Fachliteratur, sie sollte also einen brauchbaren Kompromiss ergeben.

Die Anschlussösen sind neugestaltet, raumsparender und harmonieren gut mit den neuesten Isoliersätzen. Sie beenden also die bisherige Raumnot.

Diese Ösen werden mit der Litze per Widerstandsschweißung verbunden. Hier eine Beschreibung der entsprechenden Technik: https://de.wikipedia.org/wiki/Widerstandsschwei%C3%9Fen

WS 2021-11 Siba Kohle_1

Sollte eine Kleinserie aufgelegt werden - es ist, wie so oft, eine Kostenfrage - ist noch unklar, ob sie eines Tages über die He-GmbH geliefert werden können.

Gerne bekomme ich Tipps und Hinweise und Erfahrungsberichte von Heinkelfahrern zum Verhalten ihrer Kohlebürsten im Roller.

„Tosomen geiht dat alns beter…!“    (Danke Wiebke & Gundolf..)

 So, das wars aus dem Kohlerevier;

 Euch allzeit Gute Fahrt,

 Klaus aus Osterby. (HCD-3072)

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