DE1608626B1 - Gesicherte Schraubverbindung von zwei Kohlenkoerpern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine gesicherte schraubt, deren Steigung im Verhältnis zueinander

Schraubverbindung von zwei Kohlenstoffkörpern, verschieden ist, so verklemmen sich die Gewindeinsbesondere von Elektroden mit Innengewinde und gänge in axialer Richtung, es werden die Gewinde-

einem Schraubnippel. flanken stärker aufeinandergepreßt, als es sonst der

Kohle (hier ist vor allem gedacht an Kunstkohle) 5 Fall ist. Das bedeutet einmal, daß der Übergangsund Graphit (vorzugsweise Elektrographit) — im widerstand zwischen den Gewindeflanken geringer folgenden zusammengefaßt kurz als »Kohlenstoff« ist als sonst. Ferner wird das Zudrehmoment — und bezeichnet — werden in der Industrie und auch dementsprechend auch das für das ungewollte Loksonst teils wegen ihrer chemischen Beständigkeit und kern maßgebende Aufdrehmoment — größer als bei teils, worauf sich die folgenden Ausführungen vor io einer gewöhnlichen Schraubverbindung; es ist zudem allem beziehen, wegen ihrer guten elektrischen und über einen längeren Verschraubwinkel wirksam,
thermischen Leitfähigkeit verwendet. Insbesondere Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß wird das genannte Material für Elektroden benutzt, auch bei Schraubverbindungen von Kohlenstoffkördie bei der Elektrostahlerzeugung und bei der Chlor- pern eine Steigungsdifferenz angewendet werden Alkali-Elektrolyse verwendet werden. Solche Elek- 15 kann. Als überraschendes Ergebnis hat sich gezeigt, troden werden häufig aus mehreren Teilen zusam- daß eine so ausgebildete Schraubverbindung auch bei mengesetzt, wozu an ihnen Gewindeverbindungen Kohlenstoff körpern — trotz der Sprödigkeit des vorgesehen sind. Bei Elektroden für die Elektrostahl- Kohlenstoffs — gegen ungewolltes Lockern ohne zuöfen benutzt man in der Regel Elektrodenstränge sätzliche Mittel zuverlässig gesichert ist und daß feraus mehreren Einzelelektroden, die untereinander ao ner auch, was bei elektrischen Körpern dieser Art mechanisch und elektrisch durch Gewindenippel ver- von Bedeutung ist, der elektrische Übergangswiderbunden werden. Für die Elektrolyse wird in eine als stand gegenüber normalen Schraubverbindungen Elektrode dienende Platte ein Stromzuführungsstab wesentlich verringert wird. Es hat sich ferner gezeigt, eingeschraubt. Diese Schraubverbindungen sind im daß die Ausführung gemäß der Erfindung auch bei Betrieb elektrisch und mechanisch großen Belasten- 25 den vielfach verwendeten Schraubverbindungen von gen ausgesetzt. Anzustreben ist jedoch, daß die Kohlenstorfkörpern mit einem doppelkonischen Geelektrischen ''Übergangswiderstände der genannten windenippel verwendbar ist und hier ebenfalls zu Schraubverbindungen sich im Betrieb nicht ver- den vorerwähnten vorteilhaften Ergebnissen führt, größern, auch nicht bei den starken Erschütterungen, nämlich zu einer zuverlässigen Sicherung der Schraubdenen die Elektrodenstränge im Elektrostahlofen 3° verbindung und zu einer Herabsetzung des elekausgesetzt sind; dies bedeutet, daß sich die Schraub- irischen Ubergangswiderstandes.
Verbindungen nicht lockern oder gar lösen dürfen. Es ist bereits bekannt, zur Symmetrierung der

Zur Erfüllung dieser Forderung sind, wie bekannt, Verschraubung eines doppelkonischen Gewindenip-

vielerlei Vorschläge vorgebracht worden, die sich pels mit zwei Graphitelektroden mindestens im Be-

zum Teil auch bewährt haben. So hat man die 35 reich eines Gewindeganges einen Gewindezahn zu

Schraubverbindungen z.B. durch Querstifte ge- verdicken (deutsche Auslegeschrift 1077 347); da-

sichert, jedoch mit der unerwünschten Folge einer durch wird zwar auch eine gewisse Sicherung gegen

Schwächung der Verbindung; ferner hat man, das Lockerung als Nebenwirkung erreicht, jedoch ist der

ist noch jetzt weitgehend üblich, die Hohlräume der Bereich der elastischen Verformung bei der erfin-

Schraubverbindungen durch eine Pechmasse oder 40 dungsgemäßen Lösung ungleich größer und damit

einen Kitt ganz oder teilweise ausgefüllt zum auch die Sicherungswirkung besser. Außerdem ist die

Zwecke, die Schraubverbindung gegen ein ungewoll- bekannte Maßnahme bei zylindrischen Gewinden

tes Lockern zu sichern. nicht anwendbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- Zur weiteren Erläuterung sei auf die Zeichnung

gründe, die Schraubverbindung gegen Lockern mög- 45 Bezug genommen; es zeigen

liehst zuverlässig zu sichern auch unter der Einwir- Fig. la und Ib der besseren Erläuterung wegen

kung der Betriebstemperatur, weiterhin bei der Ver- eine Schraubverbindung von zwei Elektroden mit

bindung von Elektroden eine symmetrische Ein- Innengewinde an den Enden (sogenannten Elektro-

schraubung des Verbindungsnippels sicherzustellen. denschachteln) und von einem zylindrischen Ge-

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die 50 windenippel, bei der die Gewinde und die Gegen-

Gewinde der Körper gegeneinander wenigstens auf gewinde gleiche Steigung aufweisen und bei a) im

einem Teil ihrer Länge eine Steigungsdifferenz von losen Zustand und bei b) im festverschraubten Zu-

"0,05 bis 5% aufweisen. - stand dargestellt sind,

Diese Schraubverbindung ist einerseits durch die Fig. 2a und 2b eine zylindrische Schraubverbin-SteigungsdifEerenz gegen Lockern gesichert, anderer- 55 dung von zwei Elektroden und einem zylindrischen seits ist sie in ihrem äußeren Aufbau — hinsichtlich Gewindenippel, bei welcher der Nippel gegenüber der Zahl der Teile, der Handhabung usw. — so ein- den Elektroden die größere Gewindesteigung auffach wie eine gewöhnliche Schraubverbindung. Sie weist und bei a) der lose Zustand und bei b) der hat somit den Vorteil — dies gilt besonders für das festverschraubte Zustand dargestellt ist;
Auswechseln und Anfügen von Elektroden, die bei 60 Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt einer Ge-Elektrostahlöfen verwendet werden —, daß das Ver- windeverbindung nach F i g. 1,
schrauben auch von angelernten Kräften vorgenom- F i g. 4 einen vergrößerten Ausschnitt des Gewinmen werden kann, ohne befürchten zu müssen, daß des nach Fig. 2,

für die Sicherung der Schraubverbindung wesent- Fig. 5 in vergrößerter Darstellung einen Teil

liehe Maßnahmen außer acht gelassen werden. 65 einer Gewindeverbindung, bei der das Gewinde des

Die Wirkungsweise der neuen Schraubverbindung einen Körpers in seiner unteren Hälfte eine größere

von KohlenstofEkörpern beruht auf folgendem: Steigung aufweist als das Gewinde des anderen

Wenn man zwei Gewindeteile miteinander ver- Körpers,

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F i g. 6 in vergrößerter Darstellung einen Aus- Figur zu ersehen ist, vorwiegend im unteren Bereich schnitt aus einer Gewindeverbindung, bei der der der Gewindeverbindung auf.

eine der beiden Körper eine über die Gewindelänge In F i g. 6 ist in auseinandergezogener Darstellung

sich ändernde Steigung aufweist, eine Schraubverbindung zwischen zwei Körpern 8

F i g. 7 eine Schraubverbindung von zwei Elektro- 5 und 9 gezeigt. Der Körper 8 hat ein Gewinde mit

denschachteln mit einem doppelkonischen Gewinde- konstanter Steigung. Das Gewinde des Körpers 9

nippel, wobei das Gewinde des Nippels eine größere weist eine über die Gewindelänge sich stetig än-

Steigung als die Gewinde der beiden Elektroden- dernde Steigung auf, und zwar nimmt die Steigung

schachteln aufweist. von unten nach oben zu. Der Vorteil dieser Ausfüh-

In den Fig. la und Ib sind zwei Elektroden 1, 2 io rungsform ist darin zu sehen, daß über die Gewindemit zylindrischem Innengewinde durch einen eben- länge regelmäßig verteilt mehrere Gewindeflanken falls zylindrischen Gewindenippel 3 verbunden. In eine tragende Funktion gleichen Ausmaßes haben, F i g. 1 a ist die Verbindung gezeigt, wie sie bei einem d. h., die Belastung verteilt sich innerhalb des Gelosen Einschrauben von Hand vorliegt. Die Gewinde- windes über mehrere Gewindeflanken gleichmäßig, flanken haben hierbei praktisch noch keine Beruh- 15 Somit wird eine Bruchgefahr durch Überbeansprurung miteinander, und auch die Elektrodenstoß- chung einzelner Gewindeflanken weitgehend ausflächen liegen noch nicht fest aufeinander. F i g. 1 b geschaltet.

zeigt die Schraubverbindung in festverschraubtem In Fig. 7 sind zwei Elektroden 11, 12 mit einem

Zustand. Hieraus ist zu erkennen, daß die Stirn- Innengewinde konstanter Steigung dargestellt, die

flächen der Elektroden 1, 2 fest aneinander aufliegen 20 durch einen konischen Schraubnippel 13 miteinander

und jeweils die den Elektrodenstirnflächen zugewand- verbunden sind. Das Gewinde des Schraubnippels 13

ten Gewindeflanken aufeinandergepreßt sind. Der hat eine größere Steigung als die Gewinde der beiden

Flankendruck der verschiedenen Gewinde nimmt von Elektroden. Die Steigung ist jedoch über die Ge-

dem Äquator des Nippels aus zu seinen Stirnflächen windelänge konstant.

hin ab, was in der Figur durch eine Verringerung des 25 Es ist vorteilhaft, demjenigen der beiden zu ver-

zwischen den Gewindeflanken des Nippels und den schraubenden Körper eine größere Steigung zu

Gegengewindeflanken der Schachtel vorliegenden geben, bei dem auch unter den vorgegebenen Be-

Abstandes angedeutet ist. triebsbedingungen gegenüber dem anderen Körper

Die in F i g. 2 dargestellte zylindrische Schraub- die Steigung noch anwächst, oder mit anderen Wor-

verbindung von zwei Elektroden 1', 2' verwendet 30 ten: derjenige Körper, bei dem das Produkt aus dem

einen Nippel 4, dessen Gewindesteigung größer ist mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten und der

als die der beiden Elektroden. In Fig. 2a ist dieser Betriebstemperatur größer ist als das entsprechende

Nippel 4 locker in die Elektroden 1', 2' eingeschraubt. Produkt des anderen Körpers, soll gegenüber diesem

In Fig. 2b ist die Schraubverbindung in einem fest die größere Gewindesteigung aufweisen. Unter der

angezogenen Zustand, wie er im Betrieb vorliegt, 35 Voraussetzung, daß der Nippel und die beiden Elek-

dargestellt. Aus der Fig. 2b ist zu erkennen, troden aus einem Material mit gleichem Wärmeaus-

daß in der Mitte jeder Nippelhälfte eine span- dehnungskoeffizienten gefertigt sind, ist es zweck-

nungsfreie Zone auftritt. Von hier aus zur Nippel- mäßig, dem Nippel die größere Gewindesteigung zu-

stirnfläche bzw. zum Äquator des Nippels hin ver- zuordnen, da dieser im Betrieb imm allgemeinen eine

klemmen sich die Gewinkeflanken des Nippels 40 höhere Temperatur als die Elektroden annimmt,

mit denen der Elektrodenschachtel in zunehmen- Beim Zusammenschrauben von zwei Elektroden mit

dem Maß. Hilfe eines doppelkonischen Gewindenippels tritt bei

F i g. 3 zeigt einen Teil einer Gewindeverbindung der Anwendung einer Steigungsdifferenz zwischen der in Fig. 1 dargestellten Art. Zur besseren Über- den Gewindesteigungen der miteinander zu versieht sind die beiden zu verschraubenden Körper 1" 45 schraubenden Elemente noch ein weiterer wesent- und 3" auseinandergezogen dargestellt. Die Ge- licher Vorteil ein. Um Spannungen des Muttergewinwindezähne greifen hier symmetrisch ineinander. des zu vermeiden, muß man, wie bei allen Schraub-

F i g. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Gewinde- verbindungen, den Durchmesser des Bolzens, also Verbindung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, und hier des Nippels, etwas kleiner machen als den zwar sind auch hier zur besseren Übersicht die beiden 50 Durchmesser des Muttergewindes, also hier der Elekverschraubten Körperl' und 4 in auseinandergezo- troden. Beim Verschrauben tritt jedoch die Gefahr gener Form gezeigt. Das Gewinde des Körpers 1' auf, daß der Nippel dann in die erste Elektrodenhat ebenso wie das Gewinde des Körpers 4 eine kon- schachtel so tief eingeschraubt wird, daß er danach stante Steigung, doch ist die Steigung des Körpers 4 mit der zweiten Elektrodenschachtel in einen' entgrößer als die des Körpers 1'. Die Gewindegänge 55 sprechend geringeren Eingriff kommt. Der Nippel verklemmen sich bei konstanter Steigungsdifferenz, sitzt somit nicht mehr symmetrisch zur Stoßstelle der so daß in der Längsrichtung gesehen, die Gewinde- beiden Elektroden. Solche Gewindeverbindungen mit flanken am einen und am anderen Ende in zuneh- unsymmetrisch sitzendem Nippel haben aber eine gemendem Maß aufeinandergepreßt werden, während ringere Tragfähigkeit und lockern sich leichter als die mittlere Gewindelänge mehr oder weniger span- 60 Schraubverbindungen mit symmetrischer Verschraunungsfrei ist. bung. Es sind daher verschiedene Maßnahmen be-

F i g. 5 zeigt ebenfalls in auseinandergezogener kanntgeworden, die vor, während oder nach dem

Darstellung eine Schraubverbindung zwischen einem Verschrauben angewendet werden, um einen sym-

Körper 5 mit konstanter Gewindesteigung und einem metrischen Sitz des Nippels in den beiden Elektroden

Körper 7, dessen Gewinde in seinem oberen Teil mit 65 zu erreichen. Benutzt man jedoch Gewindeverbin-

derjenigen des Körpers 5 übereinstimmt, jedoch in düngen mit Steigungsdifferenz, so läßt sich eine. Zen-

seiner unteren Hälfte eine größere Steigung aufweist. trierung des Nippels beim Verschrauben ohne zu-

Die gewünschte Verklemmung tritt, wie aus der sätzliche Maßnahmen und Hilfsmittel herbeiführen.

Nach dem Einsetzen des Nippels in die eine Elektrodenschachtel kann derselbe, wegen des beginnenden Verklemmens der Gewingegänge und des, dadurch erhöhten Drehmomentes, von Hand nicht bis zum Festsitz eingeschraubt werden.. Beim Aufsetzen und Verschrauben der zweiten Elektrode wird der Nippel zunächst in die zweite Elektrodenschachtel so weit eingeschraubt, bis dort das Reibungsmoment größer als in der ersten Elektrodenschachtel geworden ist. Wirkt das Einschraubdrehmoment weiterhin fort, dann dreht sich der Nippel abwechselnd schrittweise tiefer in die erste und in die zweite Elektrodenschachtel ein, so lange, bis die Elektrodenstoßflächen fest aufeinandersitzen. Die auf diese Weise erzielte Nippelschraubverbindung ist symmetrisch in bezug auf die Elektrodenstoßstelle.

Bezüglich der Wahl der Größe der Steigungs·; differenz sind die im Einzelfall vorliegenden Verhältnisse hinsichtlich der Passung und der gewählten Toleranzen der zu verwendenden Teile, bezogen auf die gesamte Gewindelänge, zu berücksichtigen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei den im allgemeinen vorliegenden Fällen die Steigungsdifferenz vorteilhaft zwischen 0,05 und 2% liegt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gesicherte Schraubverbindung von zwei Kohlenstoffkörpern, insbesondere von Elektroden mit Innengewinde und einem Schraubnippel, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde der Körper gegeneinander wenigstens auf einem Teil ihrer Länge eine Steigungsdifferenz von 0,05 bis 5% aufweisen.

2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde der beiden Körper eine über die Gewindelänge sich ändernde Steigungsdifferenz aufweisen, vorzugsweise von stetig zunehmendem oder stetig abnehmendem Verlauf.

3. Schraubverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Körper, bei dem das Produkt aus dem mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten und der vorgegebenen Betriebstemperatur größer ist als das entsprechende Produkt beim anderen Körper, gegenüber diesem die größere Gewindesteigung aufweist.

4. Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungsdifferenz 0,05 bis 2% beträgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen