DE1186959B - Verbindung zwischen kohlenstoffhaltigen Elektroden mittels eines zu verkittenden doppelkonischen Gewindenippels - Google Patents

Verbindung zwischen kohlenstoffhaltigen Elektroden mittels eines zu verkittenden doppelkonischen Gewindenippels

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DE1186959B DES66606A DES0066606A DE1186959B DE 1186959 B DE1186959 B DE 1186959B DE S66606 A DES66606 A DE S66606A DE S0066606 A DES0066606 A DE S0066606A DE 1186959 B DE1186959 B DE 1186959B
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Dipl-Ing Dr Alfred J Pelz
Dipl-Ing Dr Erich Fitzer
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
H05b
DeutscheKL: 21h-22
Nummer: 1186 959
Aktenzeichen: S 66606 VIII d/21 h
Anmeldetag: 12. Januar 1960
Auslegetag: 11. Februar 1965
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbindung zweier kohlenstoffhaltiger Elektroden durch einen vorzugsweise doppelkonischen Gewindenippel und auf jeder Seite des Nippels durch eine Kittmasse, die in Gestalt eines Kittbeutels, d. h. abgepackt in einer plastischen, mechanisch leicht zerstörbaren Hülle, zwischen der einzelnen Nippelstirnfläche und dem Schachtelboden der einzelnen Elektrode eingelegt wird.
Es ist üblich, zur Verbindung von Elektroden aus Kohlenstoff zylindrische oder doppelkonische Nippel zu verwenden, die in Innengewinde der beiden zu verbindenden Elektroden eingeschraubt werden. Zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes und der mechanischen Festigkeit einer solchen Verbindung verwendet man Kitte oder Pasten, die entweder vor der Vernippelung in das Gewinde und/oder auf die Stirnfläche des Nippels aufgetragen oder die in die porösen Nippel einimprägniert werden, so daß mit der Erwärmung diese Stoffe erweichen oder ausschwitzen und bei Erreichung der Verkokungstemperatur verkoken und dadurch den Nippel und die Elektrode mechanisch gut verbinden und so ein ungewolltes Lockern der Verbindung verhüten.
Es ist auch bekannt, die Kittmasse genau zu dosieren, in eine Kunststoffhülle abzupacken und diese Kittbeutel jeweils in den Zwischenraum zwischen der Nippelstirnfläche und dem Schachtelboden des einen Elektrodenendes einzulegen. Der Annippelungsvorgang erfolgt nach diesem bekanntgewordenen Verfahren in der Weise, daß zunächst der Nippel in die untere Elektrode so weit eingeschraubt wird, bis der in der unteren Elektrode befindliche Kittbeutel mechanisch zerstört wird und sich die aus der Hülle befreite Kittmasse in die vorhandenen Vertiefungen in dem Nippel und in der Schachtel verteilt. Sodann wird beim Aufsetzen der oberen Elektrode auf die obere Nippelhälfte der zweiten Kittbeutel zum Platzen gebracht.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß, um die Gefahr der Sprengung der Elektrodenschachteln während des Betriebes zu vermeiden, die Gewindeflanken in beiden Elektrodenhälften gleichmäßig, und zwar nur auf der Stoßfiäche der Elektroden zugewandten Seite zum Tragen kommen dürfen. Diese Aufgabe wurde bisher dadurch gelöst, daß Distanzelemente in das Gewinde zwischen Nippel und Elektrodenschachtel oder daß elektrisch leitende Plättchen aus zusammendrückbarem Graphit in die beiden Schachtelböden der zu verbindenden Elektroden eingelegt wurden. Auf diese Weise wurde zwar eine elektrisch gut leitende Elektrodenverbindung mit symmetrischer Verschraubung Verbindung zwischen kohlenstoffhaltigen
Elektroden mittels eines zu verkittenden
doppelkonischen Gewindenippels
Anmelder:
Siemens-Planiawerke A. G. für Kohlefabrikate,
Meitingen bei Augsburg
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Dr. Erich Fitzer, Karlsruhe;
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Wilfried Hub,
Meitingen über Augsburg;
Dipl.-Ing. Dr. Alfred J. Pelz,
Frankfurt/M.-Höchst;
Dipl.-Chem. Hans-Joachim Pfleiderer, Nürnberg
erreicht, jedoch waren zusätzliche Maßnahmen für eine Verfestigung der Verbindung zu ergreifen. Die bisher bekannten Verfahren zur Verkittung der Elektrodenverbindung führen jedoch nicht zu einem symmetrischen Sitz des Nippels bezüglich der beiden Elektroden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst, in einem Arbeitsgang eine symmetrische Lage des Nippels in den beiden Elektrodenschachteln herbeizuführen und gleichzeitig eine Verkittung zwischen dem Nippel und der einzelnen Elektrode zu bewirken.
Sie beruht auf der Erkenntnis, daß eine in einen Kittbeutel abgepackte Kittmenge gleichzeitig als Distanzierungselement verwendet werden kann, wenn bei der Herstellung der Elektroden und Nippelverbindung in folgender Weise verfahren wird: Die beiden Elektroden werden zunächst — bei entsprechender Bemessung der beiden Kittbeutel und des Zwischenraums zwischen den Nippelstirnflächen und den Schachtelböden — nur so weit mit dem Nippel verschraubt, bis durch die Puffer- oder Distanzierungswirkung der beiden Kittbeutel eine symmeirische Lage des Nippels zu den beiden Elektrodenschachteln herbeigeführt ist, und erst dann werden die Elektroden fest mit dem Nippel verschraubt, wobei die Hüllen der Kittbeutel gleichzeitig zerstört werden und sich die einzelne Kittmasse zwischen dem Nippel und der Elektrode verteilt.
Da auf diese Weise der Annippelungsvorgang zwischen dem unteren Teil des Nippels mit der un-
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teren Elektrode und dem oberen Teil des Nippels mit der oberen Elektrode gleichzeitig erfolgt, sitzt der Nippel nach Fertigstellung der Verbindung symmetrisch in den Elektrodenschachteln, das erforderliche Ausdehnungsspiel ist gegeben und die Gefahr der Sprengung infolge ungleichmäßiger thermischer Ausdehnung von Nippel und Elektrodenschachtel vermieden.
Während der Verschraubung verteilt sich nach der mechanischen Zerstörung des einzelnen Kittbeutels der Kitt in die Vertiefungen zwischen dem Nippel und der Elektrode, wo er während des Betriebes härtet und die Elektrodennippelverbindung gegen Lockern sichert.
Als Kitt ist z.B. ein Kunststoff-Pech-Feststoffkitt oder ein heterogener Harz-Pech-Kitt geeignet. Für die Kitteinbringung in Gestalt eines mit Kitt gefüllten Beutels in den Raum zwischen der Nippelstirnfläche und dem Schachtelboden der Elektroden ist es jedoch nicht unbedingt notwendig, diese homogenen Lösungen zu verwenden. Man ist praktisch unabhängig von der Viskosität des angewendeten Kittes. Es werden an seine Konsistenz keine besonderen Anforderungen gestellt. Als besonders vorteilhaft wurde z.B. ein Kitt erkannt, welcher ein thermisch hartbares Kunstharz enthält, das fähig ist, das feingemahlene Pech anzuquellen.
Die Harz-Pech-Kitte werden vorzugsweise mit Treibmitteln kombiniert, wie es an anderer Stelle vorgeschlagen worden ist. Wichtig ist, daß bei der Verwendung von Treibmitteln die plastische Kittmasse eine solche Oberflächenspannung aufweist, daß tatsächlich ein Schäumen des Kittes eintritt und das Treibmittel nicht in großen Blasen, ohne den Kitt tatsächlich aufzublähen, aufweicht. Besonders geeignet für Kitte mit Treibmitteln sind daher Harz-Pech-Kombinationen, besonders wenn das Pech angequollen vorliegt. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Härtungskatalysatoren zu verwenden, die die thermische Härtung des Kittes nach der Verteilung durch chemische Reaktionen (Kondensation) überlagern und verstärken. Es können auch Treibmittel verwendet werden, die als Zersetzungsprodukte Härtungskatalysatoren Hefern. Damit ist dann sichergestellt, daß die Härtung nach dem Schäumen (Treibwirkung) eintritt.
Die derart kombinierten Kitte ergeben bei der Erhitzung und der Verkokung einen schaumartigen Koks. Dieser schaumartige Koks hält die Verbindung starr fest, er zerbricht während des Betriebs in splitterartige Bruchteile, die das Gewinde blockieren und damit eine Lockerung des Gewindes auch unter dem Einfluß von Vibrationsbeanspruchungen unterbinden. Andererseits ermöglicht er ein gewaltsames Aufdrehen der Gewindeverbindung, weil er durch die Drehbewegung zerrieben wird. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber den in üblicher Weise verwendeten Veniegelungskitten, bei deren Verwendung das Gewinde beim Aufschrauben gegebenenfalls unter Bruch von Nippel und Elektrodenschachtel zerstört wird. Die Notwendigkeit eines Aufschraubens von Elektroden-Nippelverbindungen tritt im übrigen in Stahlwerken bei einem Bruch eines Elektrodenstranges häufig auf. Kann man ihn, z.B. bei gebrochenem Nippel, wieder aufschrauben, so lassen sich die unbeschädigt gebliebenen Teile ohne Verlust wieder verwenden. Mit dem obengenannten Kitt ist dies möglich, während man im Falle einer starren Verriegelung auf das Abschneiden der Elektroden und das Anbringen neuer Gewinde angewiesen ist.
Es ist möglich und für den Gegenstand der Erfindung häufig vorteilhaft, Verteilungsrillen im Nippel und/oder in der Elektrode vorzusehen, die quer zu den Gewinden des Nippels und/oder der Elektrode von der Stirnseite des Nippels bzw. von den Böden der Elektrodenschachteln aus angebracht sind. Sie ermöglichen das Eindringen des Kittes in sämtliche Gewindegänge. Außerdem stellen sie eine Art Überdruckventil dar, durch das der Gasdruck, der aus den Kondensations- und Verkokungsgasen der Kitte bzw. aus den Treibmitteln entsteht, abgebaut werden kann, ohne eine Sprengung der Elektrodenverbindung und vor allem der Elektrodenschachtelwände zu verursachen. Es genügt eine Verteilungsrille an dem Nippel, vorzugsweise werden zwei oder mehrere Rillen, symmetrisch um den Nippelumfang verteilt, angeordnet.
In einer Ausführungsform werden die Rillen im Nippel und/oder in den Elektroden bis zum Äquator oder zu den Stirnflächen der Elektrode geführt. Hierdurch ist es möglich, daß der aufgetriebene Kitt bis in die Nippelstirnfläche eindringt. Es ergibt sich somit eine zusätzliche Verkittungswirkung. Diese Stirnflächenverkittung kann noch durch — vorzugsweise radial — in den Elektrodenstirnflächen angeordnete Vertiefungen erweitert werden.
Viskose Kitte mit Treibmitteln werden durch die Rillen optimal verteilt. Es bildet sich keine Kittplatte zwischen der Nippelstirnfläche und den Elektrodenstirnflächen, sondern es erfolgt eine regelrechte Gewindeverkittung, während zwischen der Nippelstirnfläche und dem Elektrodenschachtelboden nur ein schaumartiger Kokskuchen ausgebildet wird.
Zur weiteren Erläuterung sei auf die Zeichnung Bezug genommen; es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine nach dem erflndungsgemäßen Verfahren hergestellte Elektrodennippelverbindung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie Π-ΙΙ der
F i g. 3 a bis 3 c die Abschnitte des Annippelungsvorgangs,
F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verkittete Nippelverbindung.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleichartige Teile.
Die zu verbindenden Elektroden 1 und 2 sind mit Innengewindeschachteln 3 versehen, in die ein doppelkonischer Gewindenippel 4 eingreift.
In den Räumen zwischen den Stirnseiten 5, 6 des Nippels 4 und den Böden 7, 8 der Elektrodenschachteln befinden sich in Hüllen die abgemessenen Kittmengen 9 und 10.
Der Nippel 4 ist mit vier durchgehenden Längsrillen 12 versehen, die Tiefe der Rillen ist der Gewindetiefe gleich.
F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Gewindegrat.
An den Stirnseiten sind die Elektroden 1 und 2 mit radial verlaufenden Rillen 13, 14 versehen.
In F i g. 3 a bis 3 c ist gezeigt, wie durch die prall gefüllten Kittbeutel eine Symmetrierung des Nippels bezüglich seiner Lage am Äquator zur Elektrodenstoßsteile ohne zusätzlichen Aufwand ermöglicht wird.
F i g. 4 zeigt einen Schnitt einer erfindungsgemäß verkitteten Nippelverbindung, nachdem die Verbindung bereits heiß geworden und verkokt ist. Durch das herausgeschnittene Elektrodenstück erkennt man, wie sich der Kitt vom Schachtelboden aus über die Verteilungsrille in das Nippelgewinde und in die Stoßstelle zwischen die Elektroden verteilt.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß der im Gewinde verteilte Kitt besonders gut hält. Bekantlich werden die Elektroden, wenn sie im kalten Zustand in den Ofen eingesetzt sind, durch die hohe Strombelastung der Elektroden in den ersten Phasen des Betriebs (Einschmelzperiode) großen Erschütterungsbeanspruchungen ausgesetzt. Ein Großteil des Stromes verläuft von der Elektrodenschachtel über das Nippelgewinde durch den Nippel. Die hohen Übergangswiderstände durch den verringerten Leiterquerschnitt im Gewinde verursachen eine Joulsche Erwärmung, welche wiederum für die rasche Aushärtung des im Gewinde sitzenden Kittes besonders günstig und vor- ao teilhaft ist. Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man diesen Effekt noch dadurch steigern, daß man beim Annippelungsvorgang entgegen jeder bisher üblichen Praxis und Vorstellung die Stoßflächen der Elektroden isoliert etwa durch Einbringen einer dünnen Papier- oder Kunststoffolie. Dadurch fließt in den ersten Minuten des Betriebes der gesamte Strom durch den Nippel und bewirkt dadurch eine sehr rasche Erhärtung des Kittes, wodurch wiederum die isolierende Kunststoffolie an der Stirnfläche sehr rasch zerstört wird und die Stromleitung dann auch von den Stirnflächen übernommen wird.

Claims (13)

Patentansprüche: OO
1. Verfahren zur Verbindung zweier kohlenstoffhaltiger Elektroden durch einen vorzugsweise doppelkonischen Gewindenippel und auf jeder Seite des Nippels durch eine Kittmasse, die in Gestalt eines Kittbeutels, d. h. abgepackt in einer plastischen, mechanisch leicht zerstörbaren Hülle, zwischen der einzelnen Nippelstirnfläche und dem Schachtelboden der einzelnen Elektrode eingelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß — bei entsprechender Bemessung der beiden Kittbeutel und der Zwischenräume zwischen den Nippelstirnflächen und den Schachtelböden — die beiden Elektroden zunächst nur so weit mit dem Nippel verschraubt werden, bis durch die Pufferoder Distanzierungswirkung der beiden Kittbeutel eine symmetrische Lage des Nippels zu den beiden Elektrodenschachteln herbeigeführt ist, und daß dann die Elektroden fest mit dem Nippel verschraubt werden, wobei die Hüllen der Kittbeutel gleichzeitig zerstört werden und sich die einzelne Kittmasse zwischen dem Nippel und der Elektrode verteilt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kittmasse ein heterogener Kunststoff-Pech-Feststoff-Kitt verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kittmasse ein heterogener Harz-Pech-Kitt verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kitt ein Anteil an feingemahlenem Pech zugefügt wird, das mit einem weiteren Anteil an einem thermisch härtbaren Kunstharz angequollen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kitt ein Treibmittel zugesetzt ist, das bei Erwärmung den Kitt schaumartig auftreibt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kitt Härtungskatalysatoren beigegeben werden, die die thermische Härtung des Kitts verstärken.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeicnhet, daß ein Treibmittel verwendet wird, dessen Zersetzungsprodukte Härtungskatalysatoren sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Nippel und/ oder Elektroden verwendet werden, bei denen quer zu den Gewinden des Nippels und/oder der Elektroden von der Stirnseite des Nippels bzw. von den Böden der Elektrodenschachteln aus mindestens eine den Kitt verteilende Rille vorgesehen ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Nippel und/ oder Elektroden verwendet werden, bei denen die Rillen im Nippel und/oder in den Elektroden bis zum Äquator des Nippels bzw. zu den Stirnflächen der Elektroden geführt sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden verwendet werden, in deren Stirnflächen in die Elektrodenschachteln mündende Vertiefungen angebracht sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden verwendet werden, bei denen die Vertiefungen radial nach außen angebracht sind.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßflächen der Elektroden durch verkokbare Isolierstoffschichten voneinander isoliert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierung eine Papieroder Kunststoffolie verwendet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1071249.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 508/264 2.65 © Bundesdruckerei Berlin
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