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Verbindung 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, die für elektrische Öfen bestimmt sind, mittels doppelkonischer Gewindenippel, um entsprechend dem fortschreitenden Verbrauch der Elektroden im elektrischen Ofen an das Ende der verbrauchten Elektrode 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 Elektroden-Schachtel 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 Erfindung hat eine doppelkonische Nippelschraubverbindung zum Ziel, die auch unter diesen er- schwertenArbeitsbedingungen inElektro-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 zwischen den von der Stirnfläche der Elektroden abgewendeten Gewindeflanken des Nippels und dem Gegengewinde der zuerst mit dem Nippel verbundenen Elektrodenschachtel ein Anschlag vorgesehen ist.
Der Anschlag kann aus bei erhöhter Temperatur verformbarem, insbesondere aus verkokendem Material, wie Papier oder Pappe, aus bei erhöhter Temperatur plastisch verformbarem Kunststoff oder aus niedrig schmelzendem Metall, wie Blei, Zink, Zinn oder Aluminium, bestehen. Soll der Anschlag eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Nippel und Schachtel bilden, so besteht er vorzugsweise aus einem oberhalb 2000C plastisch verformbaren, verkokbaren und dann elektrisch leitend werdenden Material wie Hartpech oder aus einem ein elektrisch leitendes Metallkarbid bildenden Metall.
Es hat sich ferner bewährt, auch die zweite Elektrodenschachtel bzw. den zweiten Nippelteil mit eben dem gleichen Anschlag, z. B. einem Papierstreifen, zu versehen. Die Dicke des Papiers ergibt sich
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aus dem gewunschtenAbstand der Gewindeflanken. Dadurch können Verwechslungen beim Annippeln ver- mieden werden. Ausserdem erreicht man durch die zweite Distanzierung eine zusätzliche Kontrolle über das Nippelmass im Vergleich zu den vorliegenden Schachteln.
Die zweite Elektrode muss sich nämlich trotz der Distanzierung auch im zweiten Gewinde mit Hilfe eines vorgegebenen Drehmomentes so weit aufschrauben lassen, dass die Elektrodenstirnflächen den ange- strebten guten Kontakt haben. Ist dieser Stirnflächenkontakt nicht zu erreichen, so liegt ein ausserhalb der Toleranzen liegender, im Verhältnis zu den Schachteln zu grosser Nippel vor. Diese zusätzliche Kon- trollmöglichkeit gibt somit die Möglichkeit eines Aussondern des Nippels vor Inbetriebnahme des Elek- trodenstranges.
Bisher hat man einen derartigen, bezogen auf die Schachteln ausserhalb der zulässigen
Toleranzen liegenden Nippel nicht erkennen können, weil durch das fast unvermeidliche asymmetrische
Einschrauben wohl auch ein guter Stirnflächenkontakt erreicht worden ist, doch die Asymmetrie nicht er- kannt werden konnte, so dass es immer wieder zu Schachtelrissen gekommen ist. Unter asymmetrischem
Einschrauben ist verstanden, dass der Abstand der G windeflanken, d. li. das Gewindespiel in der zuerst auf denNippel aufgeschraubten Elektrode ein anderes ist, als in der zweiten Elektrode, die auf die ande- re Nippelhälfte aufgeschraubt ist. Beim symmetrischen Aufschrauben nach der Erfindung soll der Abstand der Gewindeflanken, die der Stossfläche der Elektroden abgekehrt sind, in beiden Nippelhälften annähernd gleich gross sein.
Erwähnt sei, dass die Stärke der Einlage in das Gewinde etwas dünner gewählt wird als der gewünschte
Abstand zwischen den Gewindeflanken.
Bei Verwendung dieser Streifen aus verkokendem oder bei erhöhter Temperatur plastisch verformba- rem Werkstoff kann noch eine zusätzliche Wirkung erreicht werden, wenn man diese Einlagen in Form vonFolien oderStreifen mit harten Körnern versieht, die sich während des Einschraubens in die Gewinde- gänge der weichen Graphitelektrode bzw. Graphitnippel einfressen. Dadurch erreicht man eine Sicherung der kalten Elektrode gegen Lockern unter der vibrierenden Wirkung im elektrischen Ofen.
Eine ähnliche Sicherung ist an sich bereits bekannt. Diese bekannte Sicherungsmassnahme besteht darin, dass die Oberfläche der Flanken der Nippel- bzw. Elektrodengewinde profiliert, z. B. gezahnt, gewellt, gerändelt oder aufgerauht wird. Es ist ferner bekannt, in die Gewinde harte Körner einzulegen, die das Aufdrehen des Gewindes erschweren.
Natürlich können an Stelle dieser Papiereinlagen auch Kunststoff-Folien verwendet werden oder sogar Folien aus niedrig schmelzendem Metall, wie Blei, Zinn, Zink, Aluminium usw. Am besten und billigsten sind nach. der bisherigen Erfahrung jedoch Papier- bzw. Pappestreifen, weil diese in den benötigten Stärken sehr einfach verfügbar sind.
Das Einlegen von Distanzstücken in das Gewinde hat den Vorteil, dass die serienmässig hergestellten Schachteln und Nippel ohne zusätzliche Vermessung, wie z. B. der Schachteltiefe, und ohne zusätzliche Anfertigung von Formteilen bzw. Ausnehmungen in der Schachtel verwendet werden.
AnHand der Zeichnung ist die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die bisherige Nippelverbindung, bei der der Nippel asymmetrisch eingeschraubt ist, und Fig. 2 die Nippelverbindung nach der Erfindung, bei der der Abstand der Gewindeflanken des Nippels gegenüber den Gewindeflanken der Elektrodengewinde auf der der Stossfläche der Elektroden abgekehrten Seite annähernd gleich gross ist.
1 ist eine in dem Gewindegang liegende Einlage aus Papier an den den Stossflächen 7 der Elektroden 5 und 8 abgekehrten Gewindeflanke 4, wobei die Elektrode 5 zuerst auf den Nippel 2 aufgeschraubt wird. Die Gewindeflanken, die den Stossflächen 7 zugekehrt sind, sind mit dem Bezugszeichen 3 versehen. Der radiale Abstand zwischen Gewindespitze und Gewindefuss des Cegenge- windes vom Nippel 2 und Elektroden 5,8 ist mit 6 bezeichnet.
Durch die erfindungsgemässe Einlage von Papier od. dgl. zur Sicherung des symmetrischen Einschraubens des doppelkonischen Nippels kann nun die sich aus den Temperaturdifferenzen und unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Nippels und der Schachtel ergebende Forderung nach grösseren Toleranzen zwischen Nippel und Schachtel verwirklicht werden, da bei einer Verkleinerung des Nippels das Einschrauben des Nippels in den ersten Elektrodenteil wie bei dem grösseren Nippel (dem mit kleinerer Toleranz) bis zum beidseitigen Flankenanschlag erfolgt wäre, und sich die Vergrösserung der Toleranz (Verkleinerung des Nippels) ausschliesslich im zweiten, nach vorstehenden Erklärungen nicht gefährdeten Schachtelteil ausgewirkt hätte.
Im Gegenteil hätte diese Verkleinerung des Nippels zu einer untragbare Vergrösserung des übergangswiderstandes in eben diesem zweiten Schachtelteil und zu einer nicht zu verantwortenden Verringerung der tragenden Flächen geführt.
Um die tragenden Flächen zwischen Nippel und Schachtel genügend gross zu halten, wird bei symmetrischer Einschraubung des Nippels eine radiale Distanz, d. h. ein Abstand der Gewindespitze des Nippels
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vom Gewindefuss der Elektrodenschachtel (Spitzenspiel) von mindestens 0, 051odes Nippeldurchmessers eingehalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verbindung 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 einschraubbar ist, dass nur die den Stirnseiten der zu verbindenden Elektroden zugewandten Gewindeflanken der Nippelgewinde die entsprechenden Gewindeflanken der Elektrodeninnengewinde beruhen und die Stirnseiten der zu ver-
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Gegengewinde der zuerst mit dem Nippel verbundenen Elektrodenschachtel ein Anschlag vorgesehen ist.