DE202016005400U1

DE202016005400U1 - Kittstift Behältnisse für Verbindungen zwischen Elektroden

Info

Publication number: DE202016005400U1
Application number: DE202016005400.8U
Authority: DE
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: Resonac Graphite Germany De GmbH
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2016-11-11
Anticipated expiration: 2026-09-07

Abstract

Verbindung zwischen Elektroden aus Kohlenstoff oder Graphit mittels eines in stirnseitige Gewindeschachteln der zu verbindenden Elektroden eingreifenden, gewindetragenden Nippels aus Kohlenstoff oder Graphit oder mittels eines, an einer Stirnseite einer ersten Elektrode befindlichen, gewindetragenden Fortsatzes, der in das Gewinde einer stirnseitigen, dem Fortsatz und dessen Gewinde komplementären Ausdehnung einer zweiten Elektrode eingreift und das Gewinde des Nippels mindestens eine Kittstiftbohrung aufweist, die mit mindestens einem Kittstift zu befüllen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kittstift in mindestens einem Behältnis in die mindestens eine Kittstiftbohrung automatisch eingesetzt werden kann.

Description

Gegenstand der Erfindung sind Behältnisse für Kittstifte, die in Kittstiftbohrungen von Gewindenippeln eingesetzt werden, die eine Verbindung zwischen Elektroden aus Kohlenstoff oder Graphit herstellen.
Elektroden aus Kohlenstoff oder Graphit werden wegen ihrer elektrischen Leitfähigkeit, der guten Temperatur- und Medienbeständigkeit großtechnisch in elektrothermischen und elektrochemischen Prozessen eingesetzt. Die im Lichtbogenofen durchgeführten metallurgischen Verfahren haben hier neben zum Beispiel der Calciumcarbid- oder der Siliziumherstellung sowie schmelzelektrolytischen Verfahren die größte Bedeutung.
Bei allen diesen Verfahren verbrauchen sich die Elektroden im Maße der chemischen Umsetzungen und der thermischen und mechanischen Bedingungen im Reaktionsgefäß. Sie werden deshalb ständig im Maße ihres Verbrauchs nachgeführt. In wichtigen Prozessen geschieht dies wie zum Beispiel im Lichtbogenofen bei der Stahlherstellung dadurch, dass an ein in der Anlage befindliches Elektrodenstück eine weitere Elektrode dadurch angekoppelt wird, dass auf die der Reaktionszone abgewandten Stirnseite der Elektrode eine zweite Elektrode mit einer ihrer Stirnseiten aufgesetzt wird und beide Elektroden mittels an ihren Stirnseiten vorhandenen Verankerungselementen auf mechanischem Wege fest verbunden werden. Auf diese Weise werden in der Praxis Elektrodenstränge aus drei und mehr Elektroden aufgebaut und betrieben.
Als Verankerungselemente haben sich seit langem Gewindeverbindungen bewährt, wobei im Wesentlichen zwei Typen zu unterscheiden sind. Beim zurzeit am meisten verwendeten Typ befinden sich in beiden Elektrodenstirnseiten mit einem Gewinde versehene zentrische Bohrungen, sogenannte Nippelschachteln. Beim Koppeln von zwei Elektroden miteinander oder beim Aufbau oder Vervollständigen eines Elektrodenstranges werden die zwei zusammengehörenden Enden der zu koppelnden Elektroden durch Eindrehen eines mit Gewinde versehenen Nippels in die mit Gewinden versehenen, in die Stirnseiten einer jeden Elektrode eingebrachten Bohrungen, die in Form und Gewindeausführung dem Nippel komplementär sind und durch nachfolgendes Anspannen der Verschraubung mit einer definierten Kraft formschlüssig und fest verbunden.
Bei einem weiteren Verfahren befindet sich in jeder Elektrode in einer Stirnseite eine mit einem Gewinde versehene zentrische Bohrung und an der anderen Stirnseite ein sich über diese Stirnseite erhebender, der Bohrung und dem Gewinde auf der anderen Stirnseite komplementärer Fortsatz. Zum Verbinden von zwei Elektroden wird die eine Elektrode mit ihrem Fortsatz in die Bohrung der anderen Elektrode eingeführt und die formschlüssige und feste Verbindung der beiden Elektroden durch Festdrehen der die Kopplung herstellenden Gewinde hergestellt.
In der betrieblichen Praxis hat es sich gezeigt, dass sich derartige Schraubverbindungen, speziell unter dem Einfluss von nicht vermeidbaren Vibrationen und elektrischen Feldern, lockern und sogar lösen können.
Da solche Vorkommnisse zu schwerwiegenden Betriebsstörungen führen, hat man nach Mitteln für ein unter Betriebsbedingungen unlösbares Arretieren derartiger Verbindungen gesucht. Aktuell wird zementartiger Kitt in die den Zusammenhalt der Elektrodenverbindung bewirkenden Gewindegänge eingebracht.
Der zementartige Kitt wird in den Gewindeschachteln der Elektroden oder in den in Nippeln befindlichen Bohrungen eingebracht. Er erweicht dann beim betriebsbedingten Erwärmen der Elektroden und fließt durch Verbindungskanäle in die Gewindegänge, wo es bei weiterem betriebsbedingten Erhitzen verkokt und dadurch eine feste stoffschlüssige Arretierung und eine Verbesserung des Stromübergangs hervorruft. Der zementartige Kitt kann in die Bohrungen oder Bereitstellungsräume in gemahlener fester, in flüssiger Form oder in Form von Pechstiften eingebracht werden. Er kann auch Zusätze wie Füllstoffe und Reaktivstoffe enthalten.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Einbringung ist die schlechte Handhabbarkeit des zementartigen Kitts, der für die Bohrungen oder Bereitstellungsräume kompaktierbar sein muss. Ferner sind auch Weiterentwicklungen des zementartigen Kitts stark begrenzt, da viskose oder feuchtigkeitsempfindliche Materialien kaum eingesetzt werden können.
Ein Vorschlag gemäß DE 1 030 482 sieht vor, für eine bessere Handhabbarkeit eine vorgeformte Patrone zum Verkitten einer Nippelverschraubung kohlenstoffhaltiger Elektroden mit einem kohlenstoffhaltigen Gewindenippel zu verwenden. Pasten oder Flüssigkeiten lassen sich so nicht verarbeiten, ebenso keine feuchtigkeitsempfindlichen Materialien.
Ein weiterer Vorschlag für eine bessere Handhabbarkeit sieht gemäß DE 1 290 642 vor, den einzubringenden Kitt in abgepackter Menge in einen elastischen Werkstoff allseitig einzuhüllen. Eine Hülle als Transportbehälter für den Kitt stellt für diese Erfindung den nächstliegenden Stand der Technik da, zumal DE 1 290 642 auch auf dem gleichen technischen Gebiet liegt. Ein automatisches Einsetzen des mit einem elastischen Werkstoff allseitig eingehüllten Kitts in Kittstiftbohrungen wäre so nur schwer möglich, Flüssigkeiten lassen sich mit einer elastischen Hülle gar nicht verarbeiten.
Ausgehend von DE 1 290 642 war es Aufgabe dieser Erfindung, eine Einrichtung bereitzustellen, die auch für Pasten und Flüssigkeiten geeignet ist und ohne größeren Aufwand automatisch in Kittstiftbohrungen eingefügt werden kann. Die Einrichtung soll zudem die Möglichkeit bieten viskose oder feuchtigkeitsempfindliche Materialien einsetzen zu können und keine kompaktierbaren Materialien verwenden zu müssen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Verbindung zwischen Elektroden aus Kohlenstoff oder Graphit mittels eines in stirnseitige Gewindeschachteln der zu verbindenden Elektroden eingreifenden, gewindetragenden Nippels aus Kohlenstoff oder Graphit oder mittels eines, an einer Stirnseite einer ersten Elektrode befindlichen, gewindetragenden Fortsatzes, der in das Gewinde einer stirnseitigen, dem Fortsatz und dessen Gewinde komplementären Ausdehnung einer zweiten Elektrode eingreift und das Gewinde des Nippels mindestens eine Kittstifftbohrung aufweist, die mit mindestens einem Kittstift zu befüllen ist, wobei der mindestens eine Kittstift in mindestens einem Behältnis in die mindestens eine Kittstiftbohrung automatisch eingesetzt werden kann. Möglich ist darüber hinaus auch ein händisches Einsetzen.
Bei dem mindestens einen Behältnis handelt es sich bevorzugt um eine Kunststoffdose, Metalldose oder Pappdose. Nach dem Zusammenschrauben der Nippelverbindung und nach Zerstörung der Dose ist der eingelegte Kitt noch plastisch und kann sich unter Einwirkung von Treibmitteln dehnen. Der Kitt kommt mit den zu kittenden Flächen innig in Berührung und füllt alle Poren und Spalten aus, so dass er nach seiner Erhärtung und Verkokung gut mit den verbundenen Teilen verankert ist. Die Befürchtung, dass eine Metalldose die Verkittung stören würde, ist bei Verwendung geeigneter Chemikalien unbegründet, da sich das anfänglich stabile Behältnis zersetzt.
Vorzugsweise weist der Kittstift einen Durchmesser von 32 bis 40 mm auf und eine Länge von 30 bis 70 mm.
Die Kunststoffdose, Metalldose oder Pappdose enthält den Kittstift bevorzugt als Feststoff, Paste oder Flüssigkeit. Beispiele für Flüssigkeiten sind Stärkezucker und Melasse.
Vorzugsweise umfasst der mindestens eine Kittstift einen zementartigen (härtbaren) Kitt.
Der zementartige Kitt enthält vorzugsweise Kohlenteerpechpartikel mit einem Erweichungspunkt von 75 bis 200°C. In diesem Temperaturbereich erfolgt eine Verteilung der flüssigen Masse in vorhandene Zwischenräume. Mit steigender Temperatur tritt bei etwa 230°C eine Zersetzung unter Abscheidung von Kohlenstoff ein, der bereits eine Arretierung eines Nippels bewirkt. Oberhalb 360°C tritt eine Verkokung ein, die eine vollständige Verankerung der Schraubverbindung des Nippels mit dem Innengewinde der Elektrode hervorruft.
Bevorzugt enthält der zementartige Kitt 1 bis 50 Gew.-% Koks-, Kohlenstoff- oder Graphitpartikel. Auch Schwefel und geringe Mengen Oxalsäure können enthalten sein.
Es ist bevorzugt, dass der zementartige Kitt Bitumen, Tracel^® und Graphit umfasst. Eine besonders bevorzugte Rezeptur umfasst beispielsweise 57 Gew.-% Bitumen; 10 Gew.-% Tracel^® und 33 Gew.-% Graphit.
Es ist weiter bevorzugt, dass der zementartige Kitt Dextrin, Schwefel und Graphit umfasst. Eine besonders bevorzugte Rezeptur umfasst beispielsweise 57 Gew.-% Dextrin; 10 Gew.-% Schwefel und 33 Gew.-% Graphit.
Dextrin wird dabei in einer Menge von 5 bis 75 Gew.-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung eingesetzt. Neben Dextrin ist auch der Einsatz von anderen Zuckern möglich.
Ferner bevorzugt umfasst der zementartige Kitt Silikate der Alkalimetalle, besonders bevorzugt Natronwasserglas, Kaliwasserglas und/oder Lithiumwasserglas. Eine besonders bevorzugte Rezeptur umfasst beispielsweise 100 Gew.-% Wasserglas oder 67 Gew.-% Wasserglas und 33 Gew.-% Graphit.
Die mindestens eine Kunststoffdose, Metalldose oder Pappdose umfasst bevorzugt eine Schraubdose, Stülpdose, Scharnierdose, Schnappdose oder Schiebedose. Auch jede andere Dosenform ist denkbar.
Vorzugsweise besteht die mindestens eine Kunststoffdose aus HDPE (Polyethylen mit hoher Dichte), LDPE (Polyethylen mit geringer Dichte), PP (Polypropylen), PET (Polyethylenterephthalat) oder PETG (mit Glykol modifiziertes PET), die mindestens eine Metalldose aus Aluminium oder Weißblech (kaltgewalztes Stahlblech mit Zinn Beschichtung) und die mindestens eine Pappdose aus Wellpappe, Vollpappe oder beschichteter Wellpappe.
Dabei ist es bevorzugt, dass die mindestens eine Kunststoffdose, Metalldose oder Pappdose ein Volumen von 5 bis 250 ml aufweist.
In 1 ist zur besseren Veranschaulichung beispielhaft ein gewindetragender Nippel mit zwei Kittstiftbohrungen dargestellt, in den automatisch Behältnisse mit Kittstift eingesetzt werden. Dies kann wie in der 1 dargestellt mit einem Roboter erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Roboterarm (Greifer)
2: gewindetragender Nippel
3: Kittstiftbohrung
4: Kittstift in Behältnis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1030482 [0010]
DE 1290642 [0011, 0011, 0012]

Claims

Verbindung zwischen Elektroden aus Kohlenstoff oder Graphit mittels eines in stirnseitige Gewindeschachteln der zu verbindenden Elektroden eingreifenden, gewindetragenden Nippels aus Kohlenstoff oder Graphit oder mittels eines, an einer Stirnseite einer ersten Elektrode befindlichen, gewindetragenden Fortsatzes, der in das Gewinde einer stirnseitigen, dem Fortsatz und dessen Gewinde komplementären Ausdehnung einer zweiten Elektrode eingreift und das Gewinde des Nippels mindestens eine Kittstiftbohrung aufweist, die mit mindestens einem Kittstift zu befüllen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kittstift in mindestens einem Behältnis in die mindestens eine Kittstiftbohrung automatisch eingesetzt werden kann.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einem Behältnis um eine Kunststoffdose, Metalldose oder Pappdose handelt.
Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kittstift einen Durchmesser von 32 bis 40 mm aufweist und eine Länge von 30 bis 70 mm.
Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffdose, Metalldose oder Pappdose den Kittstift als Feststoff, Paste oder Flüssigkeit enthält.
Verbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kittstift einen zementartigen Kitt umfasst.
Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zementartige Kitt Kohlenteerpechpartikel mit einem Erweichungspunkt von 75 bis 200°C enthält.
Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zementartige Kitt 1 bis 50 Gew.-% Koks-, Kohlenstoff- oder Graphitpartikel enthält.
Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zementartige Kitt Bitumen, Tracel^® und Graphit umfasst.
Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zementartige Kitt Dextrin, Schwefel und Graphit umfasst.
Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zementartige Kitt Silikate der Alkalimetalle umfasst.
Verbindung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kunststoffdose, Metalldose oder Pappdose eine Schraubdose, Stülpdose, Scharnierdose, Schnappdose oder Schiebedose umfasst.
Verbindung nach Anspruch 2, 4 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kunststoffdose aus HDPE, LDPE, PP, PET oder PETG, die mindestens eine Metalldose aus Aluminium oder Weißblech und die mindestens eine Pappdose aus Wellpappe, Vollpappe oder beschichteter Wellpappe besteht.
Verbindung nach Anspruch 2, 4, 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kunststoffdose, Metalldose oder Pappdose ein Volumen von 5 bis 250 ml aufweist.