DE19846626B4

DE19846626B4 - Hochstromverbindung für eine metallurgische Anlage

Info

Publication number: DE19846626B4
Application number: DE1998146626
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl.-Ing. Schnapperelle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2018-10-10
Also published as: DE19846626A1

Abstract

Hochstromverbindung zum elektrischen Verbinden zweier Hochstromleiter (1, 2) für eine metallurgische Anlage, insbesondere einen Lichtbogenofen oder eine Aluminium-Elektrolyseanlage, wobei die Hochstromverbindung zumindest ein elastisches Verbindungselement (3) mit zwei Enden aufweist, die je mit einem der Hochstromleiter (1, 2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ende des elastischen Verbindungselements (3) in eine Hülse (10, 11) bis an deren Ende eingesteckt ist, wobei die Hülse (10, 11) mit dem elastischen Verbindungselement (3) an der Mantelfläche der Hülse (10, 11) mit einer Kraft (F) verpresst und an ihrem offenen stirnseitigen Ende mit dem Ende des Verbindungselements (3) verschweißt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochstromverbindung zum elektrischen Verbinden zweier Hochstromleiter für eine metallurgische Anlage, insbesondere einen Lichtbogenofen oder eine Aluminium-Elektrolyseanlage sowie deren Umrichter.

Für eine derartige Hochstromverbindung ist es wünschenswert, zum temperaturabhängigen Längenausgleich elastische Ausgleichselemente vorzusehen. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 33 31 528 A1 beschreibt beispielsweise Dehnungsbänder zur elektrischen Verbindung von Stromschienen und zum Anschluss von Transformatoren, Lichtbögen und dergleichen an Stromschienen. Die Ausgleichselemente gewährleisten vorteilhafterweise auch eine Entkopplung von mechanischen Schwingungen zwischen den Hochstromleitern, die sie verbinden. Eine derartige Hochstromverbindung zeigen 1 und 2, wobei zur Verbindung der Hochstromleiter 1 und 2 Verbindungselemente 3 und 4 vorgesehen sind, die mit den Hochstromleitern 1 und 2 verschweißt sind.

Das deutsche Gebrauchsmuster DE 68 08 148 U1 beschreibt eine Aluminium-Kupferstromschiene mit einer eine Kupferanschlusspratze und eine Aluminiummanschette verbindenden Leitung aus einzelnen übereinander geschichteten Aluminiumbändern.

Die schweizerische Patentschrift CH 631 838 A5 beschreibt ein Element zum Ausgleichen von durch thermische Einwirkung verursachten Längenänderungen von starren Stromleitern in elektrischen Anlagen, wobei das Ausgleichselement mehrere konzentrisch angeordnete biegsame Leiter aufweist, die an beiden Enden jeweils zwischen einem Bolzen und einer Hülse verschweißt sind.

Bei Einsatz in Umrichtern für Gleichstromlichtbogenöfen sowie Verbindungen im Hochstromkreis kommt es durch das stochastische Verhalten des Lichtbogens und den entsprechend schnellen Gleichstromänderungen zu einer hohen vibrationsbedingten mechanischen Belastung der Hochstromverbindung. Es zeigt sich, daß diese mechanischen Belastungen in nicht unerheblichem Maß zu Brüchen der Verbindungselemente im Randbereich der Schweißnaht führen.

Diese Probleme treten, wenn auch nicht in gleichem Maße, bei Drehstromverbindungen in Umrichtern für Lichtbogenöfen sowie bei Verbindungen im Hochstromkreis und bei Aluminium-Elektrolyseanlagen auf.

Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine stabilere Hochstromverbindung anzugeben. Dabei ist es wünschenswert, daß die Entkopplung von mechanischen Schwingungen zwischen den Hochstromleitern nicht oder nur geringfügig verringert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochstromverbindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine derartige Hochstromverbindung zum elektrischen Verbinden zweier Hochstromleiter für eine metallurgische Anlage, insbesondere einen Lichtbogenofen oder eine Aluminium-Elektrolyseanlage weist zumindest ein elastisches Verbindungselement mit zwei Enden auf, die je mit einem der Hochstromleiter verbunden sind. Dabei ist zumindest ein Ende des elastischen Verbindungselementes in eine Hülse bis an deren Ende eingesteckt, wobei die Hülse mit dem elastischen Verbindungselement an der Mantelfläche der Hülse mit einer Kraft F verpresst und an ihrem offenen stirnseitigen Ende mit dem Ende des Verbindungselements verschweißt ist. Auf diese Weise werden Brüche im Bereich der Schweißnaht fast vollkommen verhindert, ohne daß die Entkopplung von mechanischen Schwingungen zwischen den Hochstromleitern eingeschränkt wird.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Hülse mit dem Hochstromleiter verschweißt.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Hülse das Verbindungselement auf einer Länge von 2 cm bis 4 cm.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Hochstromverbindung mehrere parallel angeordnete Verbindungselemente auf.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Hochstromverbindung zur Leitung eines Stromes von mehr als 10 000 Ampere, vorteilhafterweise 50 000 Ampere, ausgebildet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Im einzelnen zeigen:
1 eine Hochstromverbindung,
2 eine Hochstromverbindung gemäß 1 in Seitenansicht;
3 eine beispielhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Hochstromverbindung,
4 eine Hochstromverbindung gemäß 3 in Seitenansicht,
5 ein Verbindungselement mit Hülse, und
6 ein Verbindungselement gemäß 5 in Seitenansicht.
1 zeigt eine Hochstromverbindung zum elektrischen Verbinden zweier Hochstromleiter 1 und 2 mit elastischen Verbindungselementen 3 und 4 mit zwei Enden. An ihren Enden sind die elastischen Verbindungselemente 3 und 4, die vorteilhafterweise aus Aluminium ausgeführt sind, mit den Hochstromleitern 1 und 2 verschweißt. Bezugszeichen 5 und 6 bezeichnen dabei Schweißnähte zwischen den Hochstromleitern 1 und 2 und den elastischen Verbindungselementen 3 und 4. Zwischen den elastischen Verbindungselementen 3 und 4 ist ein Luftspalt 7 vorgesehen.
2 zeigt die Hochstromverbindung gemäß 1 in Seitenansicht. Unter dem elastischen Verbindungselement sind weitere elastische Verbindungselemente 31, 32 und 33 vorgesehen.
Im Bereich der Schweißnähte 5 und 6 können die Verbindungselemente 3, 4, 31, 32 und 33 brechen. Derartige Brüche werden durch die Erfindung vermieden bzw. deutlich reduziert.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Hohstromverbindung. Wie bei der Hochstromverbindung gemäß 1 werden die Hochstromleiter 1 und 2 durch Verbindungselemente 3 und 4 elektrisch und mechanisch verbunden. Die Enden der Verbindungselemente 3 und 4 sind jedoch in Hülsen 10, 11, 15, 16 eingesteckt. Die Hülsen 10, 11, 15, 16 sind mit den Hochstromleitern 1 und 2 verschweißt. Die entsprechenden Schweißnähte sind mit Bezugszeichen 12, 13, 17 und 18 bezeichnet.
4 zeigt die Hochstromverbindung gemäß 3 in Seitenansicht.
5 zeigt ein Verbindungselement 3, das in eine Hülse 10 eingesteckt ist. 6 zeigt dieses Verbindungselement 3 in Seitenansicht. Zur vorteilhaften Herstellung einer Hochstromverbindung gemäß 3 bzw. 4 wird zunächst die Hülse 10 auf das Verbindungselement 3 aufgesteckt und anschließend mit einer Kraft F verpreßt. Anschließend wird das Ende der Hülse mit dem Ende des Verbindungselements verschweißt. Dies ist durch die Schweißnaht 20 in 5 bzw. 6 angedeutet. Anschließend wird das Verbindungselement 3 mit den Hochstromleitern 1 und 2 verschweißt.

Claims

Hochstromverbindung zum elektrischen Verbinden zweier Hochstromleiter (1, 2) für eine metallurgische Anlage, insbesondere einen Lichtbogenofen oder eine Aluminium-Elektrolyseanlage, wobei die Hochstromverbindung zumindest ein elastisches Verbindungselement (3) mit zwei Enden aufweist, die je mit einem der Hochstromleiter (1, 2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ende des elastischen Verbindungselements (3) in eine Hülse (10, 11) bis an deren Ende eingesteckt ist, wobei die Hülse (10, 11) mit dem elastischen Verbindungselement (3) an der Mantelfläche der Hülse (10, 11) mit einer Kraft (F) verpresst und an ihrem offenen stirnseitigen Ende mit dem Ende des Verbindungselements (3) verschweißt ist.
Hochstromverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (10, 11) mit dem Hochstromleiter (1, 2) verschweißt ist.
Hochstromverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (10, 11) das Verbindungselement (3) auf einer Länge von 2 cm bis 4 cm umfasst.
Hochstromverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere parallel angeordnete Verbindungselemente (3, 31, 32, 33) aufweist.
Hochstromverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Leitung eines Stroms von mehr als 10000 Ampere, vorteilhafterweise 50000 Ampere ausgebildet ist.
Umrichter für einen Lichtbogenofen, wobei der Umrichter Hochstromleitungen (1, 2) aufweist, die mittels zumindest ei nes elektrischen Verbindungselements (3) verbunden sind, und wobei das elektrische Verbindungselement zwei Enden aufweist, die mit je einem der Hochstromleiter (1, 2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das die Hochstromleiter verbindende elastische Verbindungselement (3) zumindest mit einem Ende in eine Hülse (10, 11) eingesteckt ist, wobei die Hülse (10, 11) mit dem elastischen Verbindungselement (3) verpresst und an ihrem offenen stirnseitigen Ende mit dem Ende des Verbindungselements (3) verschweißt ist.
Umrichter für eine Aluminium-Elektrolyseanlage, wobei der Umrichter Hochstromleitungen (1, 2) aufweist, die mittels zumindest eines elektrischen Verbindungselements (3) verbunden sind, und wobei das elektrische Verbindungselement zwei Enden aufweist, die mit je einem der Hochstromleiter (1, 2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das die Hochstromleiter verbindende elastische Verbindungselement (3) zumindest mit einem Ende in eine Hülse (10, 11) eingesteckt ist, wobei die Hülse (10, 11) mit dem elastischen Verbindungselement (3) verpresst und an ihrem offenen stirnseitigen Ende mit dem Ende des Verbindungselements (3) verschweißt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Hochstromverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Einstecken eines Endes des elastischen Verbindungselements (3) in eine Hülse (10, 11), – Verpressen von Hülse (10, 11) und Verbindungselement (3), – Verschweißen des Endes des Verbindungselements (3) mit dem offenen stirnseitigen Ende der Hülse (10, 11), und – Verschweißen von Verbindungselement (3) und Hochstromleiter (1, 2).