DE1807040C3

DE1807040C3 - Vorrichtung zum Anschließen elektrischer Leitungen an Elektroden, Bodenplatten o.dgl., insbesondere in Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen

Info

Publication number: DE1807040C3
Application number: DE1807040A
Authority: DE
Inventors: Peter Cerwenka; Wolfgang Dipl.-Ing. Hladny; Wolfgang Dr. Holzgruber; Otmar Kleinhagauer
Original assignee: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) WIEN NIEDERLASSUNG VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) VERKAUFSNIEDERLASSUNG BUEDERICH 4005 MEERBUSCH
Current assignee: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) WIEN NIEDERLASSUNG VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) VERKAUFSNIEDERLASSUNG BUEDERICH 4005 MEERBUSCH
Priority date: 1967-11-20
Filing date: 1968-11-05
Publication date: 1980-03-13
Also published as: CS170101B2; DE1807040B2; FR1592921A; GB1194948A; CH478465A; DE1807040A1; SU388434A3; US3578893A; JPS4823929B1; BE724157A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschließen elektrischer Leitungen an Elektroden, Bodenplatten od. dgl., insbesondere in Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen, z. B. von Stählen mit zwei einander gegenüberliegenden, drehbar gelagerten, je eine Klemmbacke tragenden Schwenkhebeln, zwischen denen sich ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder befindet. Es ist bekannt, in solchen Ablagen zum Anschließen der elektrischen Leitungen an die aus dem umzuschmelzenden Metall bestehenden Elektroden sowie an die Bodenplatte, auf welcher der durch den Umschmelzvorgang gebildete Metallblock aufliegt, aus Metall bestehende Schraubenzwingen zu verwenden, mit welchen die elektrischen Leitungen verbunden sind.

Im Zuge der Weiterentwicklung und Rationalisierung des Elektroschlackenumschmelzverfahrens wird angestrebt, Stahlblöcke herzustellen, die aus mehreren nacheinander umgeschmolzenen Elektroden bestehen. Wenn bei dem Umschmeteprozeß eine Elektrode durch die Wärmeentwicklung des aus ihr austretenden elektrischen Stromes bis auf ein kurzes Reststück abgeschmolzen ist, so muß dieses durch Hochheben des Elektrodenhalters aus der Kokille gezogen und gegen eine neue Elektrode ausgetauscht werden. Dieselbe wird sodann durch Senken des Elektrodenhalters in die Kokille eingebracht und abgeschmolzen. Bei dem eben beschriebenen Vorgang des Elektrodenwechsels muß die vorstehend angeführte Schraubenzwinge von dem Reststück gelöst und sodann an der neuen Elektrode festgeschraubt werden. In großen Anlagen müssen die Schraubenzwingen in Anbetracht der großen Stärken der durch sie hindurchfließenden elektrischen Ströme von etwa 20 000 A oder mehr sehr groß und schwer ausgeführt werden. Deshalb ist in solchen Anlagen das Lösen und Festschrauben der Schraubenzwingen schwer durchführbar. Infolge gewisser nicht vermeidbarer Unebenheiten bzw. Ungenauigkeiten an dem angeschlossenen Teil einerseits und an den an ihn

ίο anzudrückenden Flächen der Schraubenzwinge andererseits, wird kein gleichmäßiges Anliegen derselben an dem angeschlossenen Teil erreicht Dieser Umstand bewirkt, daß zwischen Schraubenzwinge und angeschlossenem Teil ein stets verhältnismäßig hoher

ι⁵ Obergangswiderstand vorhanden ist, der bei den vorstehend erwähnten großen Stromstärken, von z. B. etwa 20 000 oder mehr A sowohl beträchtliche elektrische Energieverluste, als auch ein Verschmoren der Kontaktflächen verursacht

Aus der deutschen Patentschrift 6 10 665 ist eine Anpreßvorrichtung für Kontaktbacken (Klemmbacken) bekannt bei der mehrere Kontaktbacken mittels je eines Satzes von Tellerfedern in radialer Richtung an eine zylindrische Elektrode angedrückt werden. Diese Vorrichtung ergibt den Nachteil, daß mit ihr elektrische Leitungen lediglich an im wesentlichen zylindrische Teile, wie Elektroden und nicht auch an planparallele Platter angeschlossen werden können.

Durch die britische Patentschrift 1117 202 ist eine

*> Vorrichtung zum Anklemmen von Elektroden bekannt, bei der die jeweilige, im Querschnitt quadratische Elektrode mit Hilfe eines Klemmschuhes eines mit ihm gelenkig verbundenen, am Gleitschlitten drehbar gelagerten, zweiarmigen Hebels und eines mit diesem

f> zusammenwirkenden, gewichtsbelasteten Seilzuges (bestehend aus einem Seil, einer Seilrolle und einem Gewicht) gegen einen isolierenden, winkelförmigen Teil gepreßt wird, der am Elektrodenhubwagen fix angeordnet ist. Der Klemmschuh ist mittels eines in einem

•to Zylinder befindlichen, entgegen der Zugkraft des Seiles wirkenden Druckluftkolbens von der Elektrode lösbar. Diese Vorrichtung ergibt vor allem die Nachteile, daß sie sich wegen des bei ihr vorgesehenen, fix angeordneten Teiles auch in etwas abgewandelter Form nicht selbsttätig nach einem anzuklemmenden Teil, z. B. einer Bodenplatte einstellen kann und im Hinblick auf den erwähnten Seilzug viel Raum erfordert.

Aus der USA-Patentschrift 28 34 824 ist eine Vorrichtung zum automatischen Anschließen von Elektroden in

^r><> elektrischen Lichtbogenofen bekannt, die einen aus zwei miteinander gelenkig verbundenen Hälften bestehenden Ringmantel besitzt, an dessen Innenseite insgesamt zehn Klemmbacken vorgesehen sind. Diese werden mittels einer verhältnismäßig komplizierten, an den beiden Hälften des Ringmantels angreifenden Spanneinrichtung — die zwei über eine Stange miteinander gelenkig verbundene Hebel, eine Schraubenfeder und einen Hydraulikzylinder aufweist — gegen die jeweilige Elektrode gedrückt bzw. von ihr

to abgehoben. Die eben erwähnte Vorrichtung ergibt die Nachteile, daß sie in ihrem Aufbau verhältnismäßig sehr kompliziert ist und mit ihr elektrische Leitungen lediglich an im wesentlichen zylindrische Teile, wie Elektroden und nicht auch an planparallele Platten

f"'¹ ingeschlossen werden können. Der durch die USA-Patentschrift 3198 870 bekannte Elektrodenhalter für elektrische Schmelzofen dient nicht wie der Gegenstand der Erfindung zum Anschließen elektrischer Leitungen

an Elektroden, Bodenplatten od. dgl, sondern lediglich zum Festhalten und Befördern von Elektroden. Im Zusammenhang damit ist darauf hinzu-veisen, daß in dieser USA-Patentschrift an keiner Stelle von einer elektrischen Leitung die Rede ist Aber selbst wenn man den aus der USA-Patentschrift bekannten Elektrodenhalter in etwas abgewandelter Form zum Anschließen elektrischer Leitungen verwendete, würde sich der erhebliche Nachteil ergeben, daß wegen des bei ihm vorhandenen, in sich geschlossenen (zweiteiligen) Bandes lediglich im wesentlichen zylindrische Teile, wie Elektroden und nicht auch planparallele Platten angeschlossen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau verhältnismäßig einfache Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, in Anlagen zum Elektroschlakkenumschmelzen von Metallen elektrische Leitungen sowohl an zylindrische Elektroden »Js auch an planparallele Bodenplatten rasch so anzuschließen, daß bei Stromdurchgang keine nennenswerten elektrischen Energieverluste an den Kontaktflächen auftreten und überdies ein Verschmoren dieser Flächen mit Sicherheit verhindert wird. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das Gehäuse des Pneumatik- oder >-, Hydraulikzylinders mit dem einen und dessen Kolben mit dem anderen Schwenkhebel gelenkig verbunden ist und daß die Klemmbacken je zwei Kanten oder Schneiden aufweisen, zwischen denen zwei schräge, im Querschnitt geradlinige Flanken vorgesehen sind, wobei m gegenüber jeder Kante bzw. Schneide einer Klemmbakke eine Kante bzw. Schneide der anderen Klemmbacke angeordnet ist.

Gegenüber den bekannten Vorrichtungen zum Anschließen elektrischer Leitungen an Elektroden, i> Bodenplatten od. dgl. bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung den wesentlichen Vorteil, daß diese im Aufbau verhältnismäßig einfach ist und es trotzdem gestattet, in Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen elektrische Leitungen sowohl an zylindrische Elektroden als auch an planparallelen Bodenplatten rasch so anzuschließen, daß bei Stromdurchgang keine nennenswerten elektrischen Energieverluste an den Kontaktflächen auftreten und überdies ein Verschmoren dieser Flächen mit Sicherheit verhin- -n dert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es günstig, wenn zwischen den den Klemmbacken abgewandten Schenkeln der beiden Schwenkhebel eine oder mehrere Federn, z. B. Tellerfedern vorgesehen κι sind, die über Zwischenstücke gegen die beiden Schwenkhebel drücken.

Weiters erweist es sich als günstig, wenn sich zwischen den beiden Schwenkhebeln ein fixer Querträger befindet, an dessen beiden Seiten je eine gegen v, einen Schwenkhebel drückende Feder, z. B. eine Schraubenfeder abgestützt ist Günstige Verhältnisse ergeben sich ferner, wenn der von den beiden im Querschnitt geradlinigen Flanken eingeschlossene Winkel 100 bis 140° ist. bO

Nachstehend wird die erfmdungsgemäße Vorrichtung im einzelnen an einem Ausführungsbeispiel erläutert, welches in der Zeichnung schematisch abgebildet ist. Es zeigt

Fig. 1 eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teils in Ansicht, teils im Längsschnitt,

F i g. 2 dieselbe Vorrichtung in Draufsicht und

F i g. 3 in Seitenansicht von links sowie

Fig.4 die Klemmbacken 3 einer in gleicher Weise ausgeführten Vorrichtung mit einer zwischen diesen befindlichen Elektrode, im Schnitt.

Die beiden einander gegenüberliegenden, vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Klemmbacken 3 weisen je zwei Kanten 3' auf, weiche gegen das zwischen den Klemmbacken 3 befindliche planparallele Anschlußstück Γ der Bodenplatte 1 gepreßt sind. Das Anschlußstück Γ ist an der zu einer Anlage zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen, insbesondere von Stählen gehörenden Bodenplatte 1 (auf welcher die durch den Umschmelzvorgang gebildeten Metallblöcke aufruhen) mit Hilfe von Mutterschrauben

2 befestigt. Sowohl die Bodenplatte 1 als auch das Anschlußstück Γ bestehen aus Kupfer. Sämtliche Kanten 3' der beiden Klemmbacken 3 verlaufen parallel zueinander, wobei gegenüber jeder Kante 3' der einen Klemmbacke 3 eine Kante 3' der anderen Klemmbacke

3 angeordnet ist. Beide Klemmbacken 3 werden mittels Wasser gekühlt. Das Kühlwasser fließt durch je einen Schlauch 4 in den in der betreffenden Klemmbacke 3 vorhandenen Kanal 5 und verläßt diesen durch den Schlauch 6. Von dem einen Po! der benützten (nicht dargestellten) Stromquelle (z. B. Sekundärwicklung eines Transformators) führen die beiden festen Leitschienen 7 bis in die Nähe der Klemmbacken 3. Jeder der beiden Leitschienen 7 ist durch eine von mehreren biegsamen blanken Kupferbändern 8 gebildeten elektrisehe Leitung mit je einer der beiden Klemmbacken 3 verbunden. Die U-förmig gebogenen Kupferbänder 8 sind einerseits an den Leitschienen 7 mit Hilfe von Mutterschrauben 9 und andererseits an den Klemmbakken 3 mittels Sechskantschrauben 9' befestigt. In jedem der beiden Endbereiche der Kupferbänder 8 ist zwischen je zwei derselben eine Zwischenplatte 10 bzw. 10' vorgesehen. Anstelle der Kupferbänder 8 könnte auch ein biegsames Drahtgewebeband als elektrische Leitung verwendet werden.

Jede der beiden Klemmbacken 3 ist mittels einer Sechskantschraube 11 an einem Zwischenstück 14 befestigt, wobei zwischen der jeweiligen Klemmbacke 3 und dem zu ihr gehörenden Zwischenstück 14 eine aus einem elektrisch isolierenden Material bestehende Isolierplatte 13 vorgesehen ist. Überdies sind auch die in die Zwischenstücke 14 eingeschraubten Sechskantschrauben 11 mittels je einer Isolierbüchse 12 gegenüber den Klemmbacken 3 elektrisch isoliert. Jedes Zwischenstück 14 weist an seiner den Klemmbacken 3 abgewandten Seite einen an ihm mittels Innensechskantschrauben 16 befestigten Haltering 15 auf, welcher den Bund 19 eines an einem Schwenkhebel 21 mit einer Sechskantmutter 20 angeschraubten Bolzen 17 umfaßt. Weiters ist darauf hinzuweisen, daß der Bolzen 17 zwischen seinem Bund 19 und seinem zylindrischen Schaft 17' einen Absatz 18 aufweist. Die dem Zwischenstück 14 zugekehrte Stirnfläche des Bundes 19 ist ballig ausgeführt und überdies zwischen Haltering 15 einerseits und Bund 19, Absatz 13 und Schwenkhebel 21 andererseits so viel Spiel vorhanden, daß sich die Klemmbacken 3 von selbst nach der Oberfläche des jeweils anzuschließenden Teiles (z. B. des Anschlußstükkec Γ) einstellen können. Dies bedeutet, daß der Haltering 15 und der Bolzen 17 wie ein Kugelgelenk wirken. Die beiden Schwenkhebel 21 sind an je einem am Gehäuse 22 mit Hilfe eines angeschraubten Achshalters 24 befestigten Achsbolzen 23 drehbar gelagert. Zwischen den beiden Schwenkhebeln 21 sind

auf deren den Bolzen 17 abgewandten Schenkeln nacheinander der in einem Zylinder 27 hydraulisch beaufschlagbare Kolben 25, ein Satz Tellerfedern 29 sowie zwei Schraubenfedern 39, deren Längsachsen fluchten, angeordnet. Das dem Kolben 25 abgewandte Ende der Kolbenstange 26 ist mit dem einen und der Zylinder 27 mit dem anderen der beiden Schwenkhebe! 21 durch je einen Bolzen 28 gelenkig verbunden. Die beiden Schwenkhebel 21 weisen je zwei durch eine Nabe 21" und einen Querträger 21'" verbundenen Steg 21' auf, zwischen denen sich die eben erwähnten Enden der Kolbenstange 26 und des Zylinders 27 befinden. Die Tellerfedern 29 sind durch die im Querschnitt kreisförmige Stange 30 innen und durch das Rohrstück

35 außen geführt (zentriert). An der Stange 30 und dem Rohrstück 35 ist je eine kreisförmige Stirnplatte 31 bzw.

36 befestigt, wobei sich die Tellerfedern 29 zwischen diesen beiden Stirnplatten 31 und 36 befinden. Jede derselben weist einen Steg 32 bzw. 37 auf, welcher mit einem der beiden Schwenkhebel 21 durch je einen Bolzen 38 gelenkig verbunden ist. Ferner ist an der auf der Stange 30 befestigten Stirnplatte 31 ein äußerer, das Rohrstück 35 umfassender Rohrteil 33 vorgesehen, dessen Mantelfläche an ihrem der Stirnplatte 31 zugewandten Ende Ausgleichslöcher 34 aufweist. Die beiden Schraubfedern 39 sind an einem Ende in einer Vertiefung 40 des jeweils benachbarten Schwenkhebels 21 außen zentriert. Am anderen Ende jeder Schraubenfeder 39 ist ein dieselbe umfassendes Gleitstück 41 vorgesehen. Konzentrisch zu diesem ist ein Druckbolzen 42 angeordnet, dessen in die benachbarte Schraubenfeder 39 hineinragender zylindrischer Schaft eine Längsnul 42' aufweist. In dieselbe greift die im Gleitstück 41 befestigte Gleitfeder 43 und verhindert infolgedessen, daß sich das Gleitstück 41 und der Druckbolzen 42 gegeneinander verdrehen lassen. Auf seiner der benachbarten Schraubenfeder 39 abgewandten Seite ist der Druckbolzen 42 mit einem Gewinde versehen, auf dem sich die Sechskantmutter 44 befindet. Die beiden Druckbolzen 42 stützen sich an einem zwischen ihnen angeordneten, am Gehäuse 22 befestigten Querträger 45 ab. Durch Verstellen der beiden Sechskantmuttern 44 ist es möglich, die Schwenkhebel 21 samt den auf diesen befestigten Klemmbacken 3 in die richtige Lage zu bringen und den beiden Schraubenfedern 39 eine entsprechende Vorspannung zu geben. Da die beiden Schraubenfedern 39 elastische Zwischenglieder sind, können sich die Klemmbacken 3 von selbst nach dem anzuschließenden Teil (z. B. dem Anschlußstück Γ der Bodenplatte 1) einstellen. Um den Zusammenbau der eben beschriebenen Vorrichtung zu

κι ermöglichen, sind am Gehäuse 22 die an diesem mit Hilfe von Schrauben 47 befestigten, an den Stirnseiten der Bolzen 28 und 38 angeordneten Deckel 46 vorgesehen. Das Gehäuse 22 wird von den Schraubenbolzen 48 und den Sechskantmuttern 49 gehalten. Wie aus Fig.4 entnehmbar ist, eignet sich eine in gleicher Weise ausgeführte Vorrichtung auch zum Anschließen der elektrischen Leitungen an eine im Querschnitt kreisförmige Elektrode 50, die beispielsweise aus Stahl bestehen kann. Ferner sei erwähnt, daß bei der eben beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Flankenwinkel « der Kanten 3' 100—140°, vorzugsweise ungefähr 125°, ist.

Gegenüber den bisher verwendeten, vorstehend erwähnten Schraubenzwingen bietet die erfindungsge-

2^r) mäße Vorrichtung den sehr wesentlichen Vorteil, daß sie leicht und rasch von jedem angeschlossenen Teil (z. B. von dem Reststück einer abgeschmolzenen Elektrode) gelöst und sodann in ebenso einfacher Weise schnell an einen anderen Teil (beispielsweise eine neue

JD Elektrode) festgeklemmt werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der an der Berührungsfläche zwischen dem jeweils angeschlossenen Teil und den an diesen angepreßten Kontaktteilen auftretende Übergangswiderstand wesentlich geringer als bei den in

J5 der vorstehend erwähnten, bekannten Weise ausgeführten Schraubenzwingen. Demgemäß bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber diesen die weiteren Vorteile, daß bei ihr keine nennenswerten elektrischen Energieverluste auftreten und überdies ein Verschmoren der Kontaktflächen mit Sicherheit verhindert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anschließen elektrischer Leitungen an Elektroden, Bodenplatten od. dgl, insbesondere in Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen, z.B. von Stählen mit einander gegenüberliegenden, drehbar gelagerten, je eine Klemmbacke tragenden Schwenkhebeln, zwischen denen sich ein Pneumatik, oder Hydraulikzylinder befindet, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Gehäuse (27) mit dem einen und dessen Kolben (25) mit dem anderen Schwenkhebel (21) gelenkig verbunden ist und daß die Klemmbakken (3) je zwei Kanten (3') oder Schneiden aufweisen, zwischen denen zwei schräge, im Querschnitt geradlinige Flanken vorgesehen sind, wobei gegenüber jeder Kante (3') bzw. Schneide einer Klemmbacke (3) eine Kante (3') bzw. Schneide der anderen Klemmbacke (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den den Klemmbacken (3) abgewandten Schenkeln der beiden Schwenkhebel (21) eine oder mehrere Federn, z. B. Tellerfedern (29) vorgesehen sind, die über Zwischenstücke gegen die beiden Schwenkhebel (21) drücken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den beiden Schwenkhebeln (21) ein fixer Querträger (45) befindet, an dessen beiden Seiten je eine gegen einen Schwenkhebel (21) drückende Feder z. B. eine Schraubenfeder (31) abgestützt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von den beiden im Querschnitt geradlinigen Flanken eingeschlossene Winkel 100 bis 140° ist.