DE19819903A1 - Fluidgekühlte, elektrische Stromleitung - Google Patents

Abstract

Bei einer in mindestens zwei Abschnitte (4, 27) unterteilten elektrischen Stromleitung sind die Abschnitte (4, 27) mit einer elektrischen Kupplung verbunden. Um die gewünschte Kühlung in den unterschiedlichen Betriebszuständen zu gewährleisten, ist der erste Abschnitt (4) und/oder das eine Kupplungsteil (10) luftgekühlt und der andere Abschnitt (27) und/oder das andere Kupplungsteil (22) ist wassergekühlt.

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidgekühlte, in mindestens zwei Abschnitte unterteilte, elektrische Stromleitung, wobei die Abschnitte mit einer elektrischen Kupplung verbunden sind.

Eine derartige Stromleitung wird beispielsweise in der metallurgischen Technik verwendet. Beim Metallgießen wird ein auf etwa Gießtemperatur vorgeheiztes, noch leeres Verteilergefäß (Tundish) an eine Kokille angefahren. Nach Koppeln des Verteilergefäßes mit der Kokille wird Schmelze in das Verteilergefäß eingelassen, die durch Gießöffnungen in die Kokille austritt. Die Gießöffnungen werden mit jeweils einem gekühlten, elektrischen Induktor beheizt, der über eine Stromleitung an einen Umrichter bzw. Generator elektrisch angeschlossen werden muß. Dieses Anschließen erfolgt mittels einer elektrischen Kupplung nach dem Verbinden des Verteilergefäßes mit der Kokille. Da hohe Ströme fließen, ist es zweckmäßig, nicht nur den Induktor, sondern auch die Stromleitung und die Kupplung zu kühlen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gewünschte Kühlung in den unterschiedlichen Betriebsstadien zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei der eingangs genannten fluidgekühlten Stromleitung dadurch gelöst, daß der eine Abschnitt und/oder das eine Kupplungsteil luftgekühlt ist und der andere Abschnitt und/oder das andere Kupplungsteil wassergekühlt ist.

Bei dem genannten Anwendungsbeispiel ist der eine Abschnitt der Stromleitung und das eine Kupplungsteil fest an dem Verteilergefäß angeordnet und an den Induktor angeschlossen. Dieser Abschnitt und/oder dieses Kupplungsteil sowie der Induktor werden über einen Luftanschluß luftgekühlt. Dabei wird dieser Abschnitt und der Induktor schon beim Vorheizen des Verteilergefäßes und auch im Gießbetrieb luftgekühlt. Eine Luftkühlung des Induktors ist verwendet, weil gegen dessen Wasserkühlung Sicherheitsbedenken bestehen.

Der andere Abschnitt der Stromleitung und/oder das andere Kupplungsteil werden wassergekühlt, weil diese Kühlung effektiver ist und in diesem Bereich keine Sicherheitsbedenken bestehen.

Insgesamt ist also gewährleistet, daß die Stromleitung, die Kupplung und der Induktor in den verschiedenen Betriebsstadien (Vorheizen, Gießen) keine unzulässig hohen Temperaturen annehmen, die zu einer Schädigung der Bauteile führen könnte.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Schnittansicht eines Verteilergefäßes in Richtung des Pfeiles I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht des Verteilergefäßes etwa in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Detail-Schnittansicht der Kupplung und

Fig. 4 einen Schnitt durch ein wassergekühltes Kupplungsteil etwa längs der Linie IV-IV nach Fig. 3.

An einem Verteilergefäß 1 sind drei Gießöffnungen 2 vorgesehen. Bei jeder Gießöffnung 2 ist ein Induktor 3 angeordnet. Im folgenden ist zur Vereinfachung nur die Stromleitung, deren Anschluß, Kopplung und Kühlung eines der Induktoren beschrieben. Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen, sind die Stromleitungen der anderen Induktoren ebenso aufgebaut.

Der Induktor 3, speziell seine Spule, ist mit hohlen elektrischen Leitern 4, 5 verbunden, die jeweils einen ersten Abschnitt der Stromleitung bilden. Wie weiter unten beschrieben, wird in den elektrischen Leitern zu deren Kühlung und zur Kühlung des Induktors 3 Druckluft geführt. An den Induktor 3 ist ein Luftableiter 6 für die Kühlung angeschlossen, der mit einem Sammler 7 verbunden ist. Aus dem Sammler 7 wird die Druckluft durch einen Auslaß 8 ins Freie entlassen, wobei ein Schalldämpfer vorgesehen sein kann. Der Induktor 3 wird dabei über zwei Kühlzweige mit getrennter Luftzuführung, nämlich durch die Leiter 4, 5, und gemeinsamer Luftableitung luftgekühlt. Die Kühlzweige lassen sich nötigenfalls getrennt steuern.

Am Verteilergefäß 1 ist ein Anschlußkasten 9 befestigt. In diesem enden die Leiter 4, 5 an je einem Kopplungsteil 10. In Fig. 3 ist nur eines der Kupplungsteile 10 zu sehen; das andere ist ebenso aufgebaut und liegt hinter der Zeichenebene.

Das Kupplungsteil 10 besteht aus einem stromleitenden Nocken 11, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, der in einen elektrisch isolierenden Block 12, beispielsweise aus Hartgewebe, eingeschraubt ist. Der Block 12 sitzt fest an einem Winkel 13 des Anschlußkastens 9 (vgl. Fig. 3).

Der Nocken 11 weist eine axiale Sackbohrung 14 auf, in der der hohle Leiter 4 stromleitend sitzt. Von der Sackbohrung 14 führen mehrere radiale Bohrungen 15 zu einem Ringkanal 16, der zwischen dem Nocken 11 und dem Block 12 besteht. Zur Abdichtung sind zwischen dem Nocken 11 und dem Block 12 sowie dem Leiter 4 O-Ringe 17 vorgesehen.

Der Ringkanal 16 ist über einen Kanal 18 des Blockes 12 und einen Krümmer 19 an einem Steckverbinder 20 für einen Preßluftschlauch 21 angeschlossen.

Der Preßluftschlauch 21 bzw. die Preßluftschläuche wird/werden schon beim Vorheizen des Verteilergefäßes 1 auf etwa Gießtemperatur angeschlossen und macht/machen aufgrund der Flexibilität die Bewegung des Verteilergefäßes 1 zur Kokille mit. Der Preßluftschlauch 21 bzw. die Preßluftschläuche bleibt/bleiben auch im Gießbetrieb angeschlossen. In allen diesen Betriebsstadien wird Kühlluft durch den Block 12, den Nocken 11, den Leiter 4 und den Induktor 3 geleitet.

Zum elektrischen Anschluß der Leiter 4, 5 ist ein Kupplungsteil 22 vorgesehen (vgl. Fig. 3, 4). Dieses besteht aus zwei elektrisch leitenden Buchsen 23, 24, die gemeinsam in einem elektrisch isolierenden Block 25 festgelegt sind (vgl. Fig. 4). Mittels Schraubverbindern 26 sind die Buchsen 23, 24 mit Wasser führenden und wassergekühlten Elektrokabeln 27, 28 verbunden, die jeweils den anderen Abschnitt der Stromleitung bilden und über nicht näher dargestellte wassergekühlte Stromschienen an einen entfernt aufgestellten Frequenz-Umrichter angeschlossen sind.

Die Buchsen 23, 24 weisen je eine axiale Sackbohrung 29 auf, die über radiale Bohrungen 30 in einen Ringkanal 31 münden, der zwischen der jeweiligen Buchse 23, 24 und dem Block 25 liegt. Zur Abdichtung sind O-Ringe 32 vorgesehen. Die Ringkanäle 31 der Buchsen 23, 24 sind über einen Kanal 33 im Block 25 miteinander verbunden.

Wird durch das eine Elektrokabel 27 Kühlwasser zugeführt, dann tritt dieses in die Sackbohrung 29 der einen Buchse 23 ein, strömt in deren Ringkanal 31 und durch den Kanal 33 in den Ringkanal 31 der anderen Buchse 24 und durch deren Sackbohrung 29 in das andere Elektrokabel 28. Dadurch ist über das Kupplungsteil 22 der Wasser-Kühlkreislauf geschlossen, auch wenn das Kupplungsteil 22 noch nicht mit den zugehörigen Kupplungsteilen 10 verbunden ist. Gleichzeitig ist das Kupplungsteil 22 wassergekühlt.

Wenn das Verteilergefäß 1 mit der Kokille gekoppelt ist, dann werden die Leiter 4, 5 elektrisch mit den Elektrokabeln 27, 28 verbunden. Hierfür wird das Kupplungsteil 22 mit seinen Buchsen 23, 24 auf die Nocken 11 der benachbarten Kupplungsteile 10 der Leiter 4, 5 gesteckt. In die Kontaktstellen 34 können den Stromübergang verbessernde Elemente eingesetzt werden.

Am Anschlußkasten 9 ist eine Verschlußklappe 35 um eine Achse 36 schwenkbar gelagert. Um einen sicheren Sitz des Kupplungsteils 22 an den Kupplungsteilen 10 zu gewährleisten, kann am Kupplungsteil 22 wenigstens ein Stift vorgesehen sein, dem ein Druckpunkt 37 (vgl. Fig. 2) der Verschlußklappe 35 zugeordnet ist. Zum Festdrücken und zur Blockierung der Verschlußklappe 35 sind Schlitzbolzen-Keilverbindungen 38,39 vorgesehen (vgl. Fig. 2). Die geschlossene Verschlußklappe 35 drückt das Kupplungsteil 22 an die Kupplungsteile 10 und bietet einen Berührungsschutz gegenüber den elektrisch leitenden Teilen.

Die bei den Buchsen 23, 24 beschriebene Querverbindung über den Kanal 33 des Blocks 25 kann auch bei den Nocken 11 in der Weise vorgesehen sein, daß der Block 12 mehrere Nocken 11 aufnimmt und in ihm zwischen deren Ringkanälen 16 verbindende Querkanäle ausgebildet sind. Es ist dann nicht für jeden Luftkühlungszweig ein eigener Druckluftanschluß bzw. eigener Druckluftschlauch nötig. Mit einem einzigen Druckluftanschluß können dann zwei oder mehrere der Leiter 4, 5 versorgt werden. Die Buchsen und Nocken können auch vertauscht werden.

Claims (8)

1. Fluidgekühlte, in mindestens zwei Abschnitte unterteilte, elektrische Stromleitung, wobei die Abschnitte mit einer elektrischen Kupplung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt (4, 5) und/oder das eine Kupplungsteil (10) luftgekühlt ist und der andere Abschnitt (27, 28) und/oder das andere Kupplungsteil (22) wassergekühlt ist.

2. Stromleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (10, 22) wenigstens eine stromführende Buchse (23, 24) und wenigstens einen stromleitenden Nocken (11) aufweist.

3. Stromleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführende Buchse (23, 24) wassergekühlt und der stromleitende Nocken (11) luftgekühlt ist.

4. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nocken oder Nocken und eine Buchse oder Buchsen in je einen elektrisch isolierenden Block (12, 25) eingesetzt sind, der wenigstens einen Kanal (18, 33) für das Fluid aufweist.

5. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (11) und/oder die Buchse (23, 24) eine axiale Bohrung (14, 29) aufweist, die über radiale Bohrungen (15, 30) mit einem zwischen dem Block (12, 25) und dem Nocken (11) bzw. der Buchse (23, 24) liegenden Ringkanal (16, 31) mündet.

6. Stromleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei benachbarte Buchsen (23, 24) oder Nocken (11) in einem gemeinsamen Block (12, 25) angeordnet sind, der einen Kanal (33) aufweist, welcher die Ringkanäle (16, 31) der benachbarten Buchsen (23,24) bzw. Nocken (11) verbindet.

7. Stromleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid aus einem Abschnitt (27) der Stromleitung der axialen Bohrung (29) der einen Buchse (23) oder des einen Nockens (11) zugeführt ist und über die axiale Bohrung (29) der benachbarten Buchse (24) oder Nocken (11) in den benachbarten Abschnitt (28) der Stromleitung abgeführt ist.

8. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid der axialen Bohrung (14) aus einem Preßluftschlauch (21) zugeführt ist und durch einen Abschnitt (4, 5) der Stromleitung zu einem Induktor (3) geleitet ist und von dort in die Umgebung entlassen ist.