AT239552B - Schraubverbindung für zwei aus Kohle oder Graphit bestehende und vorzugsweise einen Durchmesser über 400 mm aufweisende Elektroden - Google Patents

Description

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     Schraubverbindung. für   zwei aus Kohle oder Graphit bestehende und vorzugsweise einen Durchmesser über 400 mm aufweisende
Elektroden 
Die Erfindung betrifft eine Verbindung von Kohle- oder Graphitelektroden für elektrische Öfen mittels doppelkonischer Gewindenippel, um entsprechend dem fortschreitenden Verbrauch der Elektroden im elektrischen Ofen an das Ende der verbrauchten Elektroden eine neue Elektrode anschliessen zu können. 



   Derartige Elektrodenverbindungen sind bekanntlich mechanisch schwächer als der volle Elektrodenteil im   Elektrodenstrang.   Sie sind deshalb gegen Bruch besonders anfällig und unterliegen einer zusätzlichen Beanspruchung durch thermische Schrumpfspannungen, die beim Abkühlen der Elektroden auftreten. Auch durch die Strombelastung bei hoch belasteten modernen Elektro-Öfen treten im Nippelteil an der Übergangsstelle zwischen Nippel und Elektrodenschachtel Überhitzungen und somit zusätzlich thermische Spannungen auf. Besonders kritisch werden alle diese thermischen Spannungen bei Elektroden grossen Durchmessers (über 400 mm) und bei   Elektro-Öfen,   die zur Einsparung von Einschmelzzeit und somit zur Kapazitätssteigerung mit sehr hohen Spannungen betrieben werden. 



   Die vorliegende Erfindung hat eine'doppelkonische Nippelschraubverbindung zum Ziel, die auch unter diesen erschwerten Arbeitsbedingungen in Elektro-Stahlöfen gegen Brüche in der Elektrodenschachtel beständig ist. 



   Durch systematische Messungen der Temperatur in Nippel und Schachtel wurde gefunden, dass die   tatsächlich   bei modernen Öfen auftretenden Temperaturdifferenzen viel grösser als erwartet sind und die dadurch bedingte Ausdehnung des Nippels viel grösser ist als das bisher vorgesehene Gewindespiel. Um dem Nippel eine grösstmögliche Ausdehnung zu gestatten, ohne die Elektrodenschachteln zu gefährden, muss er in diesen, wie an sich bekannt, symmetrisch eingeschraubt sein, d. h. der Abstand zwischen den den   Stossflächen   abgekehrten Gewindeflanken des Nippels und des Gegengewindes ist bei beiden Nippelteilen annähernd gleich gross. 



   Bisher blieb es dem Zufall überlassen, ob diese angestrebte Lage des Nippels erreicht wurde oder nicht. Die Erfindung schlägt nun Massnahmen vor, die gewünschte symmetrische Einschraubung des Nippels stets mit Sicherheit zu erzielen, was erfindungsgemäss dadurch erreicht wird, dass nur für den zuerst eingeschraubten Nippelteil ein fester Anschlag zur Begrenzung der Einschraubtiefe vorgesehen ist. 



   Zwar ist es nach der USA-Patentschrift Nr. 1, 743,888 bekannt, zwischen Elektrodenschachtelboden und Nippelstirnfläche sowie zwischen den beiden Elektrodenstirnflächen je eine Einlage aus stark gepresster Metallwolle einzusetzen, um die leitende Verbindung zwischen Elektrode und Nippel bzw. zweite Elektrode zu verbessern, doch ist diese bekannte Anordnung für den erfindungsgemässen Zweck unbrauchbar. Die Einlagen sind nämlich nahezu unnachgiebig und werden in beiden Elektrodenschachteln eingelegt, wodurch bei der Herstellung der Elektrodenschachteln und der Verbindungsnippel sehr enge Toleranzen eingehaltenwerden müssten, um eine symmetrische Lage des Nippels und eine Berührung der Elektrodenstirnflächen zu sichern. Daher wird bei der bekannten Anordnung auch zwischen diesen Flächen eine Zwischenlage aus Metallwolle vorgesehen. 

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    Erfindungsgemäss wird jedoch nur für den zuerst eingeschraubten Nippel ein Anschlag vorgesehen, so dass die zweite Elektrode bis zum gewünschten Anpressdruck gegen die erste Elektrode aufgeschraubt weiden kann, ohne dass kleine Herstellungstoleranzen eingehalten werden müssen. 



  Das gleiche gilt für die aus der österr. Patentschrift Nr. 60299 bekannte Schraubnippelverbindung, bei der zur axialen Zentrierung der beiden Elektroden durch einen zylindrischen Nippel in dessen Mitte ein Ringbund mit doppelkonischer Mantelfläche vorgesehen ist, der mit konischen Gegenflächen der Elektroden zusammenwirkt. Auch hier müssen, soll die beabsichtigte Zentrierung und zugleich ein fester Kontakt zwischen den Elektrodenstimflächen erreicht werden, sehr enge Herstellungstoleranzen eingehalten werden. Ferner ist durch die deutsche Patentschrift Nr. 887854 ein Gewindenippel bekanntgeworden, der aus einem zylindrischen Mittelteil und konischen Endstücken besteht.

   Hiebei kann an der Stelle des Überganges vom zylindrischen zum konischen Gewinde eine kurze Zone gewindelos sein, um ein gewisses Spiel beim Annippeln zu haben und um nicht Gefahr zu laufen, dass die Gewinde fest ansitzen und die Elektroden an den Stirnflächen sich nicht berühren. Ein Anschlag für das Anschrauben wird hier also vermieden. 



  In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in zwei beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Elektrodenverbindung mit einem Distanzstück zwischen Nippel und Schachtel und Fig. 2 eine Elektrodenverbindung mit ringförmigem Bund in der Scheitelebene des Nippels. 



  Gemäss Fig. l stützt sich das als Anschlag dienende Distanzstück 1 am Boden 2 der Schachtel jener Elektrode 5 ab, in die der doppelkonische Gewindenippel 6 zuerst eingeschraubt wird. In der durch das Distanzstück 1 bestimmten Endstellung des eingeschraubten Gewindenippels liegen die Gewindeflanken 3 des Nippelgewindes nur an den Gewindeflanken des Gegengewindes an, die der Stossfläche 7 der beiden Elektroden 5 und 8 zugekehrt sind. Nach Aufschrauben der zweiten Elektrode 8 auf den Gewindenippel sind die Abstände zwischen den Gewindeflanken des Nippels und dem Gegengewinde an den der Stossfläche abgekehrten Gewindeflanken 4 etwa gleich gross. 



  Der Anschlag 1 des Nippels kann aber z. B. auch als Ringbund ausgebildet und in der Scheitelebene des doppelkonischen Gewindenippels 6 angeordnet sein, wie dies Fig. 2 zeigt. Beide Elektroden 5 und 8 sind mit einer entsprechenden Bohrung versehen, so dass sich der Nippelbund 1 an der Anlagefläche 2 der Bohrung der Elektrode 5 abstützt, in die der Nippel zuerst eingeschraubt wird. Auch bei dieser Ausführungform ergibt sich, dass nach demAufschrauben der zweiten Elektrode 8 der Abstand zwischen den den Stossflächen 7 abgekehrten Gewindeflanken des Nippelgewindes und des Gegengewindes in den Elektroden annähernd gleich gross ist. Erwähnt sei, dass der Anschlag des Nippels auch von einem ringförmigen Bund aus zwei Halbringen gebildet werden kann, die in eine Nut in der Scheitelebene des Nippels eingesetzt sind und sich in einer Ausnehmung der Elektrodenschachtel abstützen. 



  Das Distanzstück, das zwischen Schachtelboden und Nippel angeordnet ist, kann den gleichen oder einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen als die Elektrode. Zweckmässig kann dieses Distanzstück aus einem Werkstoff bestehen, der oberhalb 2000 C plastisch verformbar ist, wie z. B. ein Hartpech, das im Ofenbetrieb verkokt und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Schachtelboden und Nippel herstellt. Auch ein karbidbildendes Metall ist für das Distanzstück geeignet, da es bei der Erhitzung der Elektrodenverbindung mit dem Kohlenstoff von Elektrode und Nippel ein elektrisch leitendes Metallkarbid bildet. Statt eines Distanzstückes zwischen Schachtelboden und Nippelboden, das auch aus dem gleichen Werkstoff wie der Nippel bestehen kann, kann ein Anschlag vorgesehen sein, der aus einem von der regelmässigen Form des Nippelgewindes abweichenden Nippelteil, z.

   B. aus einem Bund an der Stelle des grössten Durchmessers, besteht, der sich an einer von dem Elektrodenschachtelboden abgewendeten Anlagefläche der Elektrodenschachtel abstützt. 



  Weiters kann das Distanzstück bei Betriebstemperatur seine Funktion als Anschlag verlieren, indem es sich verformt. So kann es insbesondere aus verkokendem Material, wie Papier oder Pappe, aus sich bei erhöhter Temperatur plastisch verformendem Kunststoff oder aus niedrigschmelzendem Metall, wie Blei, Zink, Zinn oder Aluminium, bestehen. Schliesslich kann als Distanzstück eine beiderseits Hartkörner enthaltende Papiereinlage (Schmirgelpapier) verwendet werden, wodurch ein Lockern des Gewindes bis zur Verkokung des Papieres verhindert ist. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Schraubverbindung für zwei aus Kohle oder Graphit bestehende und vorzugsweise einen Durchmesser über 400 mm aufweisende Elektroden, mit einem doppelkonischen Gewindenippel aus Kohle oder Graphit, der in entsprechende Innengewindeschachteln der zu verbindenden Elektroden derart einschraub- <Desc/Clms Page number 3> bar ist, dass nur die den Stirnseiten der Elektroden zugewendeten Gewindeflanken der Nippelgewinde die entsprechenden Gewindeflanken der. Elektrodeninnengewinde berühren und die Stirnseiten der zu verbindenden Elektroden in verschraubtem Zustand fest aufeinanderliegen, dadurch gekennzeichnet, dass nur für den zuerst eingeschraubten Nippelteil ein fester Anschlag zur Begrenzung der Einschraubtiefe vorgesehen ist.

   2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag durch ein zusätzlich eingebrachtes Distanzstück (1) gebildet ist, welches bei Erwärmung auf Betriebstemperatur seine Funktion als Distanzstück verliert, indem es sich verformt (Fig. 1).

   3. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag - wie an sich bekannt-aus einem von der regelmässigen Form des Nippelgewindes abweichenden Nippelteil (1), z. B. aus einem Bund an der Stelle des grössten Durchmessers, besteht, der sich an einer von dem Elektrodenschachtelboden abgewendeten Anlagefläche (2) der Elektrodenschachtel (5) abstützt (Fig. 2).

   4. Schraubverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag aus zwei in einer Ringnut des Nippels eingesetzten Ringhälften besteht, deren vorstehender Teil sich gegen eine von dem Elektrodenschachtelboden abgewendeten Anlagefläche abstützt.

   5. Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzstück aus sich bei erhöhter Temperatur verformendem, insbesondere verkokendem Material, wie Papier oder Pappe, aus sich bei erhöhter Temperatur plastisch verformendem Kunststoff oder aus niedrigschmelzendem Metall, wie Blei, Zink, Zinn oder Aluminium, besteht.

   6. Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzstück zwischen dem Boden der Elektrodenschachtel und dem Gewindenippel - wie an sich bekannt-eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Nippel und dem Schachtelboden bildet, wozu es insbesondere aus einem oberhalb 2000 C plastisch verformbaren, verkokbaren und dann elektrisch leitend werdenden Material, wie Hartpech, besteht, oder aus einem ein elektrisch leitendes Metallkarbid bildenden Metall.

   7. Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzstück aus einer beidseitig harte Körner enthaltende Papiereinlage (Schmirgelpapier) besteht.

   8. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzstück (l) dengleichen oder einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als die Elektroden.