BRPI0706482A2 - pino roscado, eletrodo de carbono, e conjunto de eletrodo - Google Patents

Abstract

PINO ROSCADO, ELETRODO DE CARBONO, E CONJUNTO DE ELETRODO. A presente invenção refere-se a eletrodos de carbono que têm pelo menos um soquete com uma rosca interna a ser casada com um pino roscado que tem pelo menos uma rosca externa e a tal pino roscado para conectar tais eletrodos de carbono, em que a dita rosca interna ou rosca externa está provida com fios de rosca de topamento sem suporte de carga. Ainda, a invenção refere-se a um conjunto de eletrodo com uma conexão roscada, que compreende um eletrodo e um pino.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PINO ROS-CADO, ELETRODO DE CARBONO, E CONJUNTO DE ELETRODO".

CAMPO DA TÉCNICA

A presente invenção refere-se a um pino roscado para conectareletrodos de carbono que tem pelo menos um soquete com uma rosca inter-nado dito pino tendo um eixo geométrico central que corre ao longo de seucomprimento, duas extremidades, um plano médio que fica entre as ditasduas extremidades e pelo menos uma rosca externa.

Ainda, a invenção refere-se a um eletrodo de carbono que tempelo menos um soquete com uma rosca interna para ser casada com umpino roscado.

Ainda, a invenção refere-se a um conjunto de eletrodos comuma conexão roscada, que compreende um eletrodo e um pino.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

Os eletrodos de carbono, especialmente os eletrodos de grafite,são utilizados na indústria de aço para fundir metais dentro de fornos eletro-térmicos como os fornos de arco, onde uma corrente elétrica é passada a-través do eletrodo formando um arco entre o eletrodo e o metal para gerar ocalor necessário para fundir o metal. O arco elétrico e as altas temperaturasdentro do forno, as quais podem ser de até 1500 0C ou mesmo mais altas,fazem com que a extremidade inferior do eletrodo, a qual estende-se paradentro do forno em proximidade do metal fundido, seja lentamente consumi-da. Portanto, geralmente uma série de eletrodos é juntada para formar umacoluna de eletrodos a qual é avançada progressivamente para dentro do for-no. Para compensar o encurtamento da coluna de eletrodos, eletrodos adi-cionais são rosqueados por sobre a extremidade superior da coluna.

Os eletrodos são unidos nas ditas colunas através de um pino(algumas vezes referido como um niple) que conecta as extremidades deeletrodos contíguos. O pino usualmente tem a forma de duas extremidadesroscadas macho opostas as quais podem ter uma forma cilíndrica ou cônica.O pino é rosqueado dentro de soquetes roscados correspondentes providosem ambas as extremidades dos eletrodos.O pino é usualmente rosqueado firmemente dentro de um dossoquetes do eletrodo antes de despachá-lo para um cliente. Para evitar oafrouxamento do pino devido a vibrações e similares, o pino deve ser ros-queado firmemente dentro do soquete, não deixando nenhuma folga entreos flancos de rosca. Este conjunto de um pino rosqueado dentro do soquetedo eletrodo é usualmente referido como um monotrodo, e o soquete com opino é referido como um soquete monotrodado ou um soquete pré-montado.Para utilização em um forno, o soquete monotrodado é unido a outro eletro-do rosqueando a porção protuberante do pino dentro de seu soquete expos-to para construir uma coluna.

Quando um forno está em uso, correntes superiores a 100.000 Aassim como momentos de flexão são exercidos repetidamente sobre a colu-na de eletrodos devido à oscilação da carcaça de forno. A coluna está tam-bém sujeita a constantes vibrações ou impactos do material de carga, o quepode também colocar tensões sobre o pino. As extremas tensões mecâni-cas, elétricas e térmicas exercidas sobre o pino podem causar rachadurasno pino e, mais comumente, ruptura dentro do soquete monotrodado superi-or, usualmente na junta de coluna de eletrodo inferior. Esta ruptura no so-quete monotrodado das juntas de coluna de eletrodo inferior é causada pe-Ios gradientes de temperatura combinados com os diferentes coeficientes deexpansão térmica (CTE) do pino e do eletrodo. Isto é especialmente verda-deiro, se o pino for firmemente rosqueado dentro do soquete para transporte.

Como as faces de roscas do pino e do soquete monotrodado estão em con-tato total, um movimento das roscas do pino em relação às roscas do soque-te, e vice-versa, é inibido levando a altas tensões circunferenciais internasdentro do soquete. Este problema é exacerbado, especificamente conformea junta aproxima-se do banho de metal quente dentro de um forno, onde osgradientes de temperatura são os mais altos.

Para evitar estes efeitos indesejados, o pino pode ser Iigeira-mente desrosqueado do soquete monotrodado de modo que as roscas nãosejam totalmente acopladas. Nesta constelação, somente metade das facesde roscas do pino e do soquete monotrodado estão em contato, eventual-mente suportando a carga total da coluna de eletrodos.

De modo a impedir que o pino parcialmente acoplado seja total-mente desrosqueado do soquete monotrodado, pinos plásticos são usual-mente inseridos dentro de furos que estendem-se da face de soquete doeletrodo para dentro do pino. Assim, folgas entre as roscas internas do so-quete monotrodado e as roscas externas do pino são providas para permitirum diferente crescimento de CTE do pino em relação ao soquete monotro-dado. No entanto, o procedimento para centrar e fixar o pino dentro de umsoquete antes do despacho para o cliente é trabalhoso, demorado, e alta-mente dependente da habilidade do operador. Também, durante o transpor-te, os pinos plásticos freqüentemente não são suficientes para restringir umniple dentro de um soquete monotrodado, e danos de rosca podem resultar.Estes danos podem deixar detritos internos dentro do soquete monotrodadoo que impede um aperto apropriado quando o eletrodo é adicionado ao for-no. O afrouxamento pode então progredir até o ponto onde o contato de facede extremidade de eletrodo para eletrodo seja perdido, o que leva a um au-mento na resistência elétrica da conexão. Mais corrente elétrica é então ca-nalizada através do pino de conexão levando a um superaquecimento locali-zado. Como um resultado, a extremidade inferior da coluna de eletrodos po-de quebrar e cair dentro do aço fundido, o que interrompe o arco elétrico etermina o processo de fusão.

Alternativamente, peças metálicas ou plásticas podem ser cola-das nas roscas do pino e/ou do soquete monotrodado. Este processo é usu-almente referido como "aplicação de abas". O pino pode então ser aparafu-sado firmemente dentro do soquete monotrodado para transporte e não énecessário afrouxar o pino do soquete monotrodado antes de conectar opino com um eletrodo adicional. Dentro do forno o material de aplicação deabas sobre as roscas funde de modo que as folgas são mantidas entre asroscas internas do soquete monotrodado e as roscas externas do pino parapermitir os diferentes crescimentos de CTE do pino e do soquete monotro-dado. No entanto, é trabalhoso montar as peças de aplicação de abas e difí-cil de obter folgas de dimensões definidas.Mais ainda, como as dimensões de eletrodos de carbono e depinos de conexão para os fornos de arco são altamente padronizadas demodo a assegurar a intercambiabilidade de eletrodos e pinos de vários fabri-cantes, uma solução é requerida que omita as mudanças de projeto para oseletrodos e pinos da técnica anterior.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É conseqüentemente um objetivo da invenção prover um pinoroscado para eletrodos de carbono, um eletrodo de carbono e um conjuntode eletrodo com um pino roscado os quais superam as desvantagens acimamencionadas dós dispositivos e métodos conhecidos e os quais provêemuma conexão roscada que impedirá o afrouxamento e a quebra.

Com os objetivos acima e outros em vista, está provido, de a-cordo com a invenção, um pino roscado e um eletrodo de carbono, que temfios de rosca de topamento sem suporte de carga integrados em suas roscas.

Os fios de rosca de topamento sem suporte de carga sobre opino provêem um topamento definido para posicionar o pino com referênciaa um soquete de um eletrodo da técnica anterior. Do mesmo modo, os fiosde rosca de topamento sem suporte de carga dentro do soquete de eletrodoprovêem um topamento definido para posicionar um pino da técnica anteriorcom referência ao soquete de eletrodo.

Com isto, não é possível rosquear firmemente um pino dentro deum eletrodo de modo que as faces de rosca fiquem em contato total. Maisainda, os fios de rosca de topamento do pino ou do eletrodo entram em con-tato com os fios de rosca correspondentes de um eletrodo da técnica anteri-or ou um pino da técnica anterior de modo que folgas abertas sejam provi-das entre a rosca interna do eletrodo e a rosca externa do pino. Isto impedeque as roscas do pino acoplem totalmente as roscas do soquete durante oajuste no departamento de acabamento antes do despacho de um soquetemonotrodado. Estas folgas abertas, as quais eram anteriormente somentepossíveis por meios especiais, tal como com a pinagem a aplicação de abasno pino, permitem o crescimento de CTE do pino em relação ao soquetemonotrodado. Conseqüentemente,a ocorrência de rupturas de soquete naconexão roscada, o que pode levar a rupturas de comprimento total, quebrasde corpo, e afrouxamento da junta, é reduzida. Além disso, um soquete mo-notrodado, isto é, um pino rosqueado dentro do soquete de um eletrodo, éainda estável durante o transporte e a manipulação já que as forças exerci-das sobre a protuberância do pino são suficientes para impedir o afrouxa-mento do pino. Ainda, as tensões circunferenciais no soquete monotrodadosão aliviadas, o que ajuda adicionalmente a minimizar a formação de ruptu-ras. Mais ainda, esta invenção omite as mudanças de projeto nos eletrodose nos pinos da técnica anterior já que um pino de acordo com esta invençãopode ser utilizado para conectar (monotrodo) os eletrodos da técnica anteriorou um eletrodo de acordo com esta invenção pode ser conectado (monotro-dado) por pinos da técnica anterior.

Quando um eletrodo é monotrodado pela inserção de um pinoantes do despacho, é conhecido medir uma assim denominada "protuberân-cia de calibre de pino". Esta é uma medida de quão profundamente o pinoestá assentado dentro do soquete de eletrodo; isto é, quão distante o pinoprojeta-se para fora do soquete como medido da face final de eletrodo planaem relação a um ponto de referência sobre o pino sobre o pino utilizando umcalibre de pino. Esta protuberância de calibre de pino é, pelo menos indire-tamente, uma indicação de quão distante o pino inserirá em um soquete mo-notrodado quando montado em um forno de arco. A distância total que o pi-no inserirá no soquete não monotrodado de um eletrodo então depende dastolerâncias do soquete monotrodado, das tolerâncias da extremidade mono-trodada do pino, das tolerâncias da extremidade não monotrodada do pino edas tolerâncias do soquete não monotrodado.

Os fios de rosca de topamento sem suporte de carga na roscado pino ou do eletrodo de acordo com a presente invenção asseguram que aextremidade monotrodada do pino somente inserirá uma certa distância den-tro do soquete monotrodado, e que existe uma folga entre as roscas do pinoe as roscas do soquete. A protuberância de calibre de pino sendo exclusi-vamente determinada pelos fios de rosca de topamento sem suporte de car-ga do pino ou do eletrodo tem conseqüentemente uma variação relativamen-te pequena. Portanto, a variação de protuberância de calibre de pino podeaproximadamente ser dividida ao meio pela invenção. Mais ainda, a variaçãoda distância com a qual a extremidade não monotrodada do pino inserirá emum soquete não monotrodado sobre um eletrodo pode ser minimizada (pelametade), também. O resultado líquido é que a variação de junta de eletrodomontado é menor por aproximadamente a metade.

Neste pedido, o termo "plano médio de pino" é definido como aregião onde as duas extremidades do pino se encontram, independentemen-te de um possível tamanho diferente das duas extremidades, isto é, o planomédio do pino roscado não é necessariamente o centro geométrico com re-ferência ao comprimento total ou à estrutura do pino.

Em üma modalidade preferida da invenção, pelo menos uma dasditas extremidades de pino, de preferência ambas as extremidades, quecompreendem as ditas roscas são cônicas na forma para facilitar o rosque-amento dentro dos soquetes de eletrodo e aperfeiçoar o acoplamento. Usu-almente assim o pino está provido com roscas externas bicônicas.

De acordo com esta invenção, os fios de rosca de topamentosem suporte de carga do pino estão providos em ambas as extremidades depino na áreas de rosca adjacente ao plano médio de pino. Estes fios de ros-ca de topamento sem suporte de carga compreendem até 30% dos fios derosca de cada extremidade de pino.

De acordo com uma modalidade preferida desta invenção, osfios de rosca de topamento sem suporte de carga do pino estão providos emsomente uma extremidade de pino. Esta extremidade de pino é aquela de-signada para monotrodar um eletrodo.

De acordo com esta invenção os fios de rosca de topamentosem suporte de carga do eletrodo estão providos em ambos os soquetes deeletrodo na área de rosca adjacente ao fundo de soquete. Estes fios de ros-ca de topamento sem suporte de carga compreendem até 30% dos fios derosca em cada soquete.

De acordo com uma modalidade preferida desta invenção, osfios de rosca de topamento sem suporte de carga do eletrodo estão providosem somente em um soquete de eletrodo. Este soquete de eletrodo é aqueledesignado para ser monotrodado por um pino.

De acordo com uma modalidade preferida desta invenção, o fiode rosca de topamento sem suporte de carga é seguido por um único fio derosca que não tem um contato com as roscas casadas. Este fio de roscasem contato atua como uma zona de alívio entre os fios de rosca de topa-mento sem suporte de carga e os fios de rosca de suporte de carga (con-vencionais) para impedir as tensões termomecânicas.

A presente invenção está adicionalmente direcionada a um con-junto de eletrodo com uma conexão roscada que compreende um eletrodofeito de um material de carbono com um soquete que tem uma rosca interna,um fundo de soquete e um eixo geométrico central que corre ao longo doseu comprimento, com o conjunto ainda compreendendo um pino feito deum material de carbono e que tem uma rosca externa para conectar doiseletrodos, duas extremidades e um eixo geométrico central que corre longoao do seu comprimento, em que ou o dito eletrodo ou o dito pino tem fios derosca de topamento sem suporte de carga em suas roscas, os quais, quandoo pino é rosqueado dentro do soquete, entram em contato com as faces derosca correspondentes do pino ou do eletrodo correspondente antes queuma das ditas extremidades de pino atinja o fundo do soquete correspon-dente.

Este contato dos fios de rosca de topamento sem suporte decarga do pino ou eletrodo da invenção com os fios de rosca (convencionais)correspondentes do eletrodo ou pino correspondente coincide com o contatodos fios de rosca (convencionais) restantes do pino ou eletrodo da invençãocom os fios de rosca (convencionais) correspondentes do eletrodo ou pinocorrespondente, eventualmente suportando a carga da coluna de eletrodos.

Novamente, o topamento definido do pino e do soquete antesque uma extremidade de pino atinja o fundo de soquete provê espaços oufolgas abertas entre a rosca interna do soquete e a rosca externa do pino.

Estas folgas abertas por sua vez permitem um crescimento de CTE do pinoem relação ao soquete monotrodado, por meio disto minimizando o risco derupturas e a possibilidade de quebras subseqüentes no pino, no soquete, ouno corpo.

É preferido, fabricar tanto o eletrodo quanto o pino de carbonoou grafite sinteticamente produzido. Este material imprime a propriedade dedeformabilidade plástica. Portanto, as cristas de um fio de rosca feito de car-bono ou grafite sinteticamente produzido simplesmente não quebram maspodem ser deformadas. Isto adicionalmente minimiza a probabilidade de rup-turas no pino ou no soquete correspondente de um eletrodo.

A rosca interna de um soquete de eletrodo e a rosca externa deum pino usualmente tem fios de rosca com um passo substancialmente uni-forme, uma raiz, uma crista e um perfil substancialmente em forma de V.Para prover um compartilhamento aproximadamente igual da carga transfe-rida entre os dois fios de rosca, é preferido que pelo menos uma das ditasroscas interna e externa seja formada com uma rampa em cunha na dita raize que as cristas de pelo menos a outra das ditas roscas interna e externatope com as ditas rampas em cunha, quando o dito pino é rosqueado dentrodo dito soquete. Em uma conexão rosqueada convencional o fio de roscasuperior usualmente carrega a maior carga sobre o seu flanco. O fio de ros-ca imediatamente abaixo está sujeito a uma menor carga e os fios de roscaabaixo adicionais precisam suportar cargas ainda menores. Como uma con-seqüência, somente poucos fios de rosca participam na transferência decargas. Estas tensões mais altas nos primeiros fios de rosca podem causara ruptura do pino e/ou do soquete. Em contraste com isto, quando as cristasde um fio de rosca topam com as rampas em cunha do outro fio de rosca,um compartilhamento aproximadamente igual da carga é transferido por to-dos os fios de rosca. Com o pino ou o eletrodo provido com os fios de roscade topamento sem suporte de carga de acordo com esta invenção, a formade rosca modificada acima mencionada pode ser utilizada no soquete mono-trodado mais facilmente, porque as contraforças asseguram que um contatoapropriado entre as roscas-padrão e as rampas em cunha seja mantido du-rante o transporte, etc., antes de adicionar o eletrodo monotrodado a um ele-trodo para formar uma coluna de eletrodos.

A invenção será agora descrita em detalhes com referência àsmodalidades preferidas e aos desenhos. Todas as características descritase/ou ilustradas nos desenhos formam o assunto da invenção, independen-temente de sua inclusão ou combinação nas reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DQS DESENHOS

Figuras 1A/B mostram um pino e um corte longitudinal de umeletrodo antes de monotrodar (unir),

figuras 2A/B mostram um corte longitudinal de dois eletrodos datécnica anterior unidos por um pino da técnica anterior e uma vista detalhadada área de união,

figuras 3A/B mostram um corte longitudinal de dois eletrodos datécnica anterior unidos por um pino de acordo com a invenção e uma vistadetalhada da área de união,

figura 4 mostra um corte longitudinal detalhado de um soquetede um eletrodo de acordo com a invenção monotrodado por um pino da téc-nica anterior,

figuras 5A/B mostram um corte longitudinal detalhado de duasdiferentes conexões roscadas entre um eletrodo e um pino. Na figura 5A, osvetores de carga estão traçados sobre os flancos dos fios de rosca, enquan-to que na figura 5B estes vetores de carga são aplicados nas rampas emcunha sobre as raízes dos fios de rosca,

figura 6 mostra um corte longitudinal detalhado do soquete deum eletrodo da técnica anterior monotrodado por um pino de acordo com ainvenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Nos desenhos, os eletrodos 1, 2 estão esquematicamente apre-sentados, cada um tendo dois soquetes 3 e 4. Os eletrodos 2, 3 estão coaxi-almente fixos por um pino de conexão 5 sendo rosqueado dentro dos soque-tes 3, 4. Os eletrodos 1, 2 e o pino de conexão 5 são feitos de um materialde carbono, de preferência grafite.

A figura 1A e a figura 1B provêem uma vista geral de disposi-ções de um eletrodo 1 e um pino de conexão 5 antes de monotrodar.

Os soquetes 3, 4 coaxialmente dispostos do eletrodo 1 são re-baixados em ambas as faces finais de eletrodo 6. Cada soquete 3, 4 tem umfundo de soquete 7 e está equipado com roscas internas 8 que tem fios derosca (convencionais) 9. O pino de conexão 5 tem roscas externas 10 e pos-sui faces de extremidade planas 11 em cada lado.

O soquete (inferior) 3 é também referido como um "soquete mo-notrodado" nas figuras.

O pino de conexão 5 tem a forma de duas extremidades rosca-das macho opostas 5a e 5b as quais podem ter roscas externas 10 cilíndri-cas (figura 1A) ou cônicas (figura 1B). Consequentemente, os soquetes 3, 4tem roscas internas 8 cilíndricas (figura 1A) ou cônicas (figura 1B). A extre-midade de pino (superior) 5a é também referida como uma "extremidade depino monotrodada" nas figuras.

As duas extremidades de pino 5a, b encontram-se no plano mé-dio de pino M, independentemente de um possível tamanho diferente dasduas extremidades de pino 5a, b, isto é, o plano médio M do pino roscado 5não é necessariamente o centro geométrico em relação ao comprimento to-tal ou à estrutura dó pino 5.

A figura 2A mostra a união de uma coluna de eletrodos da técni-ca anterior que consiste em eletrodos 1, 2 unidos juntos por um pino 5. Opino de conexão 5 é um pino de conexão padrão que tem duas porções deextremidade cônicas 5a, 5b e um plano médio M que fica entre as duas por-ções de extremidade. Roscas externas cônicas estão providas sobre cadauma das duas porções de extremidade 5a, 5b as quais acoplam com as ros-cas internas dos soquetes 3, 4. O eletrodo 1 foi inicialmente monotrodadocom o pino 5 (da técnica anterior) rosqueando o pino 5 com a sua extremi-dade roscada 5a firmemente dentro do soquete 3 para transporte. Comomostrado na figura 2B, ambas as extremidades de pino 5a, b estão providasexclusivamente com fios de rosca padrão (convencionais) 13. As faces darosca de pino 10 na sua extremidade roscada 5a da extremidade do soquetemonotrodado 3 estão em contato total de modo que um crescimento de CTEdiferente do pino 5 e do soquete 3 leva a rachaduras e outros problemasacima mencionados. Ainda, o plano médio M do pino está deslocado e a pro-tuberância de calibre de pino em relação à face de extremidade 6 do soque-te monotrodado 3 é reduzida.

A figura 3A mostra a união de uma coluna de eletrodos de acor-do com esta invenção que consiste em eletrodos 1, 2 da técnica anterior u-nidos juntos por um pino 5 de acordo com esta invenção. O pino de conexão5 é um pino de conexão padrão, com referência à sua geometria, que temduas porções de extremidade cônicas 5a, 5b e um plano médio M que ficaentre as duas porções de extremidade. Roscas externas cônicas 10 estãoprovidas sobre cada uma das duas porções de extremidade 5a, 5b, as quaisacoplam com as roscas internas 8 dos soquetes 3, 4. O soquete 3 do eletro-do 1 foi inicialmente monotrodado rosqueando o pino 5 com a sua extremi-dade roscada 5a firmemente dentro deste.Como mostrado na figura 3B, arosca externa 10 da extremidade de pino inferior 5b tem exclusivamente fiosde rosca padrão (convencionais) 13, enquanto que a extremidade pino supe-rior (monotrodada) 5a está adicionalmente equipada com fios de rosca detopamento sem suporte de carga 14 adjacentes ao plano médio de pino Mque tem faces de topamento 15 que faceiam na direção da face de extremi-dade de pino 11.

De acordo com esta invenção, os fios de rosca de topamentosem suporte de carga 14 do pino 5 estão providos em ambas as extremida-des de pino 5a, b nas áreas de rosca adjacentes ao plano médio de pino M.De acordo com uma modalidade preferida desta invenção, (figura 3B), osfios de rosca de topamento sem suporte de carga 14 do pino 5 estão provi-dos em uma extremidade de pino 5a somente. Esta extremidade de pino 5aé aquela designada para monotrodar um eletrodo 1, 2.

Os fios de rosca de topamento sem suporte de carga 14 com-preendem até 30% dos fios de rosca de uma extremidade de pino 5a, b de-pendendo do comprimento do pino 5 e do diâmetro do eletrodo 1, 2.

Os fios de rosca 14 estão formados e posicionados em relaçãoaos fios de rosca (convencionais) 13 do pino 5 de modo que estes prove-nham faces de topamento sem suporte de carga 15 que topam com os fiosde rosca 9 do soquete monotrodado 3.

Este contato sem suporte de carga dos fios de rosca de topa-mento 14 do pino 5 da invenção com a rosca correspondente (convencional)8 do eletrodo correspondente 1 coincide com o acoplamento dos fios de ros-ca padrão 13 do pino 5 da invenção com os fios de rosca 9 do eletrodo cor-respondente 1, eventualmente suportando a carga da coluna de eletrodos.

Assim, as folgas 12 entre as roscas internas 8 do soquete mono-trodado 3 e as roscas externas 10 do pino 5 estão providas para permitir di-ferentes crescimentos de CTE do pino 5 e do soquete monotrodado 3.

Os fios de rosca de topamento sem suporte de carga 14 podemter a mesma forma que os fios de rosca (convencionais) 13 para simplificaros procedimentos de usinagem. Outras formas dos fios de rosca 14, queincluem faces de topamento não planas 11 estão dentro do escopo destainvenção. É, no entanto, importante que as faces não topantes 16 do fio derosca 14 não fiquem em contato com a rosca 8 do eletrodo correspondentepara prover uma folga 12.

É uma modalidade preferida desta invenção, que os fios de ros-ca de topamento sem suporte de carga 14 sejam seguidos por um único fiode rosca 17 que não tem nenhum contato com as roscas internas 8 do so-quete monotrodado 3. Este fio de rosca sem contato 17 atua como uma zonade alívio entre os fios de rosca de topamento sem suporte de carga 14 e osfios de rosca (convencionais) 13 para impedir as tensões termomecânicas. Ofio de rosca sem contato 17 pode ter uma forma similar aos fios de rosca 13ou 14, no entanto um pouco reduzida em tamanho, para simplificar a usina-gem. Este pode também ser completamente cortado fora, isto é, deixandoum espaço extra ao invés de um flanco de rosca.

Como mostrado na figura 3A, a localização do plano médio depino M coincide, de acordo com esta invenção, com o plano da face de ex-tremidade plana 6 do eletrodo (monotrodado) 1 e, eventualmente, com a fa-ce de extremidade plana 6 do eletrodo conectado (não-monotrodado) 2. Aprotuberância de calibre de pino está assim correta e a folga de junta rosca-da 11 entre a rosca interna 8 do soquete (não-monotrodado) 4 do eletrodo 2e a rosca externa 10 da extremidade de pino 5b está provida para permitirum crescimento de CTE do pino 5 dentro do soquete 4 do eletrodo 2 semcausar tensões termomecânicas adicionais no pino ou no soquete.

A figura 4 mostra o soquete 3 de um eletrodo 1 de acordo com ainvenção monotrodado com um pino (convencional) 5. A rosca externa 10 deambas as extremidades de pino 5a, b tem exclusivamente fios de rosca pa-drão (convencionais) 13.

O soquete monotrodado 3 tem fios de rosca padrão (convencio-nais) 9 e está adicionalmente equipado com os fios de rosca de topamentosem suporte de carga 14 adjacentes ao fundo de soquete 7 que tem facesde topamento 15 que faceiam na direção da face de extremidade de eletrodo 6.

De acordo com esta invenção, os fios de rosca de topamentosem suporte de carga 14 do eletrodo 1, 2 estão providos em ambos os so-quetes 3, 4 na área de rosca adjacente ao fundo de soquete 7. De acordocom uma modalidade preferida desta invenção, os fios de rosca de topamen-to sem suporte de carga 14 do eletrodo 1, 2 estão providos em um soquete 3somente. Este soquete 3 é aquele designado para ser monotrodado por umpino (convencional) 5.

Os fios de rosca de topamento sem suporte de carga 14 com-preendem até 30% dos fios de rosca de um soquete 3, 4, dependendo docomprimento do pino 5 e do diâmetro do eletrodo 1,2.

Como adicionalmente mostrado na figura 4, o contato sem su-porte de carga dos fios de rosca de topamento 14 do eletrodo 1 da invençãocom a rosca (convencional) 9 correspondente do eletrodo 1 correspondentecoincide com o acoplamento dos fios de rosca padrão 13 do pino 5 com osfios de rosca (convencionais) 10 do eletrodo 1, eventualmente suportando acarga da coluna de eletrodos.

Ainda, a rosca 9 do eletrodo 1 está provida com um fio de roscasem contato 17 que atua como uma zona de alívio entre os fios de rosca detopamento sem suporte de carga 14 e os fios de rosca (convencionais) 10para impedir as tensões termomecânicas.

As figuras 5A, B ilustram a transferência aperfeiçoada de cargasmecânicas pela comparação de uma conexão roscada tradicional (figura 5A)com uma conexão roscada entre o eletrodo 1 e um pino 5 de acordo com opedido de patente EP 1 528 840 A1 (figura 5B). Especificamente os vetoresde carga traçados sobre os flancos dos fios de rosca de pino 13 clarificam asdiferenças.

As roscas 8, 10 dos eletrodos 1, 2 e do pino 5 têm os fios 9, 13com um passo substancialmente uniforme, uma raiz, uma crista 19 e um per-fil substancialmente em forma de V. Na conexão roscada tradicional, videfigura 5A, o fio de rosca superior 13 tem o maior vetor de carga sobre o seuflanco. O fio de rosca 13 imediatamente abaixo está sujeito a um vetor decarga menor, o fio de rosca 13 abaixo deste tem uma carga ainda menor, eassim por diante. Os fios de rosca 13 inferiores praticamente não participamna transferência de cargas do eletrodo 1 para o pino 5.

De acordo com a EP 1 528 840 A1, uma das roscas 8, 10 estáformada com rampas em cunha 18 na raiz dos fios 9, 13 e as cristas 19 dosfios de rosca 9, 13 correspondentes topam com as ditas rampas em cunha18 quando o pino 5 é rosqueado dentro do soquete 3, 4. Na conexão rosca-da entre o eletrodo 1 e um pino 5 de acordo com o pedido de patente EP 1528 840 A1, vide figura 5B, os vetores de carga traçados sobre as rampasem cunha 18 sobre as raízes dos fios de rosca 13 são praticamente de ta-manhos iguais para todas as rampas em cunha 18. Isto significa que umcompartilhamento aproximadamente igual da carga é transferido para cadaface de contato da crista 19 do fio de rosca 9 do eletrodo 1 para a rampa emcunha 18 sobre a raiz do fio de rosca 13 do pino 5.

A figura 6 mostra o soquete 3 de um eletrodo 1 convencionalmonotrodado com um pino 5 que tem uma rosca 10 formada de acordo coma EP 1 528 840 A1 com as rampas em cunha 18 na raiz dos fios 13 onde ascristas 19 dos fios de rosca 9 do eletrodo correspondente topam com as di-tas rampas em cunha 18 quando o pino 5 é rosqueado dentro do soquete 3.De acordo com esta invenção, a rosca 10 ainda compreende os fios de ros-ca de topamento sem suporte de carga 14 e de preferência um fio de roscasem contato 17. Com isto, está mostrado que a invenção pode também seraplicada a novos projetos de rosca sem ser limitada a roscas tradicionais.

LISTAGEM DE SEQÜÊNCIA

1 eletrodo (superior)

2 eletrodo (inferior)

3 soquete (monotrodado)

4 soquete (não monotrodado)

5 pino de conexão

5a extremidade (monotrodada) do pino 5

5b extremidade de pino do pino 5

6 face de extremidade de eletrodo

7 fundo de soquete

8 rosca interna (soquete)

9 fios de rosca de soquete (convencionais)

10 rosca externa (pino)

11 face de extremidade de pino

12 folga de junta roscada

13 fios de rosca (convencionais) do pino 5

14 fios de rosca de topamento do pino 5

15 face de topamento de fio de rosca 13

16 face sem topamento de fio de rosca 13

17 fio de rosca sem contato

18 rampa em cunha

19 crista de fios de rosca

M plano médio de pino

Claims (15)

1. Eletrodo roscado (1, 2) com duas faces de extremidade deeletrodo (6) e dois soquetes (3, 4) com um fundo de soquete (7) e roscasinternas (8), o dito eletrodo (1, 2) tendo um eixo geométrico central que correao longo de seu comprimento, em que a dita rosca interna (8) está providacom fios de rosca de topamento sem suporte de carga (14) que tem faces detopamento (15) que faceiam na direção das faces de extremidade de eletro-do (6).

2. Eletrodo (1, 2) de acordo com a reivindicação 1, em que arosca interna (8) de somente um dos dois soquetes (3, 4) está provida comos fios de rosca de topamento sem suporte de carga (14).

3. Eletrodo (1, 2) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em queaté 30% dos fios de rosca interna (8) são fios de rosca de topamento semsuporte de carga (14).

4. Eletrodo (1, 2) de acordo com uma das reivindicações 1 a 3,em que os fios de rosca de topamento sem suporte de carga (14) estão pro-vidos na área de rosca (8) adjacente ao fundo de soquete (7).

5. Pino roscado (5), especialmente para conectar eletrodos decarbono (1, 2) que tem dois soquetes (3, 4) com uma rosca interna (8), o ditopino (5) tendo um eixo geométrico central que corre ao longo de seu com-primento, duas faces de extremidade (11), duas porções de extremidade (5a,- 5b), um plano médio (M) que fica entre as ditas duas porções de extremida-de (5a, 5b) e pelo menos uma rosca externa (10), em que a dita rosca exter-na (10) está provida com fios de rosca de topamento sem suporte de carga(14) que tem faces de topamento (15) que faceiam na direção das faces deextremidade de pino (11).

6. Pino (5) de acordo com a reivindicação 5, em que a rosca ex-terna (10) de somente uma das duas porções de extremidade (5a, 5b) estáprovida com os fios de rosca de topamento sem suporte de carga (14).

7. Pino (5) de acordo com a reivindicação 5 ou 6, em que até 30% dos fios de rosca externa (10) são fios de rosca de topamento sem su-porte de carga (14).

8. Pino (5) de acordo com uma das reivindicações 5 a 7, em que os fios derosca de topaménto sem suporte de carga (14) estão providos na área derosca (10) adjacente ao plano médio de pino (M).

9. Eletrodo (1, 2) ou pino (5) de acordo com uma das reivindica-ções precedentes, em que os fios de rosca de topaménto sem suporte decarga (14) são seguidos por um fio de rosca sem contato (17).

10. Eletrodo (1, 2) ou pino (5) de acordo com uma das reivindi-cações precedentes, em que os fios de rosca (9, 13) das roscas (8, 10) temum passo substancialmente uniforme, uma raiz, uma crista (19) e um perfilsubstancialmente em forma de V, e em que pelo menos uma das ditas ros-cas interna e externa (8, 10) está formada com uma rampa em cunha (18) nadita raiz, as ditas cristas (19) de pelo menos a outra das ditas roscas internae externa (8, 10) topam com as ditas rampas em cunha (18), quando o ditopino (5) ou eletrodo (1,2) estão rosqueados um dentro do outro.

11. Eletrodo (1, 2) ou pino (5) de acordo com uma das reivindi-cações precedentes, em que o dito eletrodo (1, 2) ou pino (5) são feitos decarbono ou grafite.

12. Eletrodo (1, 2) ou pino (5) de acordo com uma das reivindi-cações precedentes, em que as roscas internas (8) e as roscas externas(10) tem uma forma cônica.

13. Pré-montagem de um eletrodo (1, 2) como definido em umadas reivindicações 1 a 4, 9 a 12, em que o eletrodo (1, 2) está monotrodadocom um pino (5) da técnica anterior em um soquete (3, 4) provido com osfios de rosca de topaménto sem suporte de carga (14) e em que o planomédio de pino (M) está alinhado com a face de extremidade de eletrodo (6)no dito soquete (3, 4).

14. Pré-montagem de um pino (5) como definido em uma dasreivindicações 5 a 12, em que um dos soquetes (3, 4) de um eletrodo (1, 2)da técnica anterior está monotrodado com a extremidade de pino (5a, b)provida com os fios de rosca de topaménto sem suporte de carga (14) e emque o plano médio de pino (M) está alinhado com a face de extremidade deeletrodo (6) no dito soquete (3, 4).

15. Conjunto de eletrodo que compreende as pré-montagenscomo definido nas reivindicações 13 ou 14 de um pino (5) e um eletrodo (1,-2).