DE2235703C3

DE2235703C3 - Stromzuführung zu einer keramischen Elektrode eines Schmelzofens

Info

Publication number: DE2235703C3
Application number: DE2235703A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8770 Lohr Pieper; Guenther 8641 Steinbach Umlauf
Original assignee: Nikolaus Sorg GmbH and Co KG
Current assignee: Nikolaus Sorg GmbH and Co KG
Priority date: 1972-07-25
Filing date: 1972-07-25
Publication date: 1975-01-16
Also published as: JPS5530276B2; GB1417225A; DE2235703B2; FR2194104A1; DD105371A5; IT993615B; DE2235703A1; JPS4958432A; BE802744A; SU564835A3; SE381537B; ZA734925B; US3826858A

Description

Um eine gleichmäßige Anpressung der leitfähigen, duktilen Masse über der gesamten Kopffläche der

Elektrode zu gewährleisten und den Druckkolben

40 immer genau senkrecht auf die Kopffläche pressen zu lassen, kann der Druckkolben sich über eine Feder mit einer gewissen Winkelbeweglichkcit abstützen und die Preßflächen von Kolben und keramischer Elektrode können selbstzcntriercnd leicht konisch Die Erfindung betrifft eine Stromzuführung zu 45 sein.

•iner keramischen Elektrode, vorzugsweise einer Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der ErElektrode aus Zinnoxyd, eines Schmelzofens mit findung an Hand einer Zeichnung näher beschrieben, iiner während des Anfahrvorganges des Ofens, duk- welche die erfindungsgemäßc Stromzuführung im ilen, leitfähigen Masse zwischen der Elektrode und scnematischen Schnitt an Hand einer Elektrode zeigt. ten stromzuführenden Teilen. 50 Die Elektrode aus keramischem Material, vorzugs-

Elektrodcn aus keramischen Materialien werden weise aus Zinnoxyd, ist mit 1 bezeichnet. Sie durchlum Schmelzen von leitenden Massen, z.B. Glas, dringt eine Bohrung in der Wand9 eines Glasofens fingesetzt und bieten den Vorteil, nur einen äußerst oder dergleichen Schmelzofen und ragt mit ihrem geringen Abbrand zu besitzen, da sie im Gegensatz Ende in der Figur rechts in die Schmelze zur Abgabe Iu metallischen oder graphithaltigen Elektroden 55 elektrischen Stromes an diese hinein,
eicht oxydieren. Nachteilig hat sich aber herausge- Das andere Ende der Elektrode, in der Figur links,

stellt, daß die Stromzuführung zu diesen Elektroden, ragt aus der Ofenwand 9, welche aus Feuerfestmaledie erst bei erheblichen Temperaturen leitend sind, rial besteht, heraus. Die Elektrode weist an ihrem nur schwer durchzuführen ist. von der Schmelze abgewandten finde einen umlau-

Es ist bereits bekannt (USA.-Patentschrift 60 fenden Bund auf, der sich gegen das Feuerfestmate' 391237), die Elektroden aus keramischem Mate- rial abstützt und so einen Preßdruck auf die Elek* rial anzubohren und innerhalb der Bohrung eine trode, die im übrigen mit Spiel in der Bohrung des flüssige metallische Phase herzustellen, in welche eine feuerfesten Materials der Ofenwand 9 sitzt, möglich Leiter zur Stromzuführung eingetaucht wird. Es hat macht.

sich aber bei diesen Elektroden herausgestellt, daß 6$ Die eigentliche Stromzuführung ist an Stützen 10 sie im Dauerbetrieb auf Grund der in der Zinnoxyd' des Ofenmauerwerks angebracht und besteht aus elektrode auftretenden Temperaturinhomogenitäten einem Hohlzylinder 6, dessen Position gegenüber der reißen und die Elektroden also zerstört werden. Wei- Stütze 10 durch eine Schraube 11 einstellbar ist und

einem Kolben 3, der über eine Kolbenstange 4 mit einem in dem Zylinder 6 mit großem Spiel geführten keramischen Körper 5 verbunden ist. Der keramische Körpers stützt sich über eine Schrauben-Pruckfeder 7 gegen den Boden des Zylinders 6 ab.

Der Kolben 3 weist einen umlaufenden überstehenden Rand auf und zwischen seine zu der Elektrode gerichteten Stirnfläche und der Kopffläche der Elektrode 1 ist eine Zwischenschicht eines metallischen, duktilen Materials 2 eingesetzt, weiches sich derart an die Kopffläche der Elektrode 1 durch den Kolben 3 anpressen läßt, daß überall ein gleichmäßig geringer elektrischer Widerstand bei dem Übergang zwischen der Elektrode 1, der duktilen metallischen Masse 2 als Zwischenschicht und dem Kolben 3 besteht.

Die elektrische Energie selbst wird über einen Leiter 8 auf den Kolben 3 übertragen, und fließt jetzt vollkommen gleichmäßig in die keramische Elektrode 1 ein, so daß diese ebenfalls vollkommen gleichmäßig von dem elektrischen St.om durchströmt wird und innerhalb der Elektrode ein gleichmäßiges Temperaturgefälle von der Schmelze bis zu der Kopffläche ausgebildet wird.

Durch diesen gleichmäßigen Temperaturgradienten werden Temperaturinhomogenitäten innerhalb der Elektrode vermieden, und es wrd so vermieden, daß es zur Ausbildung von die Elektroden zerstörenden Temperaturspannungen innerhalb des Elektrodcnkörpers kommt.

Ersichtlicherweise würde bei einem punktweisen Ansatz der Stromzuführung die Elektrode, die einen erheblichen Eigenwiderstand im Bereich geringer Temperaturen aufweist, an diesem Punkt gegenüber der Umgebung besonders stark erhitzt, so daß erhebliche und ungleichmäßige Temperaturspannungen auf tr :ten wurden.

Die Länge des Überstandes der Elektrode außerhalb der Ofensvand 9 ist jetzt so gewählt, daß sich die Übergangsschicht 2 gerade in einer für sie günstigen Temperatur von etwa 500 bis 600° C befindet, bei der sie hinreichend duktil, aber noch nicht so weich ist, daß sie aus dem Spalt zwischen dem Kolben 3 und der Elektrode 1 herausgequetscht würde.

Ersichtlicherweise können beim Vorliegen anderer Temperaturen am Ende der Elektrode auch andere Zwischenschichten 2 eingesetzt werden, sofern sie bei der vorherrschenden Temperatur genügend duktil, genügend fest und genügend leitfähig sind. In diesem Zusammenhang sind auch andere Zwischenschichten als nur metallische Werkstoffe denkbar.
Für die Zwischenschicht 2 kann z. B. Lötsilber mit einem Schmelzpunkt zwischen 779 und 840° C (Degussa-Legierung 835° C) verwendet werden, welches bei etwa 500 bis 600⁰C die gewünschten Eigenschaften aufweist.

ίο Weiterhin können die Kopffläche der Elektrode 1 und die Stirnfläche des Kolbens 3 leicht konisch ausgeführt sein, so daß bei der Anpressung der Kolben gegenüber der Elektrode immer zentriert wird und die Verbindung 4 immer achsparallel zu der Elektrode 1 steht.

Es ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn der Keramikblock 5 innerhalb des Zylinders 6 beweglich ist, so daß die genaue Einstellung des Kolbens 3 gegenüber der Elektrode I trotz der Anpres-

ao sung durch die Feder 7 nic.-.i behindert wird.

Insbesondere können auf dieser Art und Weise etwaige Veränderungen beim Anfahren und Abstellen des Ofens in der Position zwischen der Elektrode und den Stützen 10 ausgeglichen werden.

Über die Schraube 11 kann jetzt der Zylinder au.' die Elektrode 1 zu verschoben weruen, und es kann so die notwendige Anpreßkraft eingestellt werden, so daß zwar einerseits eine gdte elektrische Verbindung von der Zwischenschicht 2 zu der Elektrode 1 besteht, andererseits dieser aber, wie vorstehend beschrieben, nicht aus dem Spalt zwischen Kolben 3 und Elektrode 1 herausgepreßt wird.

Der Einsatz des keramischen Körpers 5 gewährleistet, daß die Elektrode und die Stromzuführung 8 zu dieser gegenüber dem Stützgerüst 10 elektrisch und thermisch isoliert ist, eine Kraftübertragung in der gewünschten Weise unter Ausgleich ''on Längen und Winkeländerungen aber besteht.

Die erfindungsgemäßi; Stromzuführung basiert auf der Erkenntnis, daß keramische Elektroden nur dann mit Erfolg eingesetzt und bei Tcmperaturwechselbeanspruchung nur dann erfolgreich eingesetzt werden können, wenn eine vollkommen gleichmäßige Zuführung des Stromes über die Kopffläche der Elektrode erfolgt und diese also über den Querschnitt vollkommen gleichmäßig von Strom durchflossen wird und erwärmt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 terhin ist auch die notwendige Bearbeitung der Elek- Patentansprüche: troden sowie dip Einrichtung zur Stromzuführung aufwendig.

1. Stromzuführung zu einer keramischen Elek- Es sind weiterbin Stromzuführungen für in trode, vorzugsweise einer Elektrode aus Zinn- S Schmelzbäder eintauchende Elektroden bekannt, bei oxyd, eines Schmelzofens mit einer während des denen die Elektrodenenden in Kontaktstücke einge-Anfabrvorganges des Ofens duktilen, leitfähigen preßt sind. Hier stellt sich aber ein ungleichmäßiger Masse zwischen der Elektrode und den stromzu- Stromübergang und eine Behinderung der Wärmeführenden Teilen, dadurch gekennzeich- ausdehnung der Elektroden in Querrichtung ein, wonet, daß die Elektrode (1) einen umlaufenden io durch in den Elektroden unzulässige Spannungen Bund zum Abstützen auf dem sie umgebenden auftreten.

Material der Ofenwand (9) und eine glatte Kopf- , Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Stromzufläche aufweist, gegen welche als Leiter die duk- lührung für keramische Elektroden und insbesondere tile, leitfähige Masse (2) durch einen Druckkol- Zinnoxydelektroden zu finden, welche einfach aufgeben (3) aus einem leitfähigen Material mit einer 15 baut und betriebssicher und mit geringem Aufwand gleichbleibenden, einstellbaren Kraft angepreßt herstell- und verwendbar ist, ein oftmaliges Anfahren wird und der Stromzuführungsteil (3,8) der Elck- der Glasofen ohne eine Zerstörung der Elektroden trode (1) aus der sie umgebenden Ofenwand (9) erlaubt, welche von dem »Arbeiten« des Ofenbaumaso weit heraussteht, daß sich an der Anpreßfläche terials nicht beeinträchtigt wird, bei welcher eine eine Temperatur knapp unterhalb dem Schmelz- 20 Zerstörung der Zinnoxydelektrode auch nach einer punkt der duktilen Masse (2) einstellt. großen Anzahl von Lastwechseln ausgeschlossen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- und die insbesondere innerhalb der Elektrode einen kennzeichnet, daß die duktile, leitfähige Masse vollkommen gleichmäßigen Temperatur- und Span-Lötsilber ist. nungsgradienten einstellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- 25 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gedurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (3) löst, daß die Elektrode einen umlaufenden Bund zum sich über eine Feder (7) mit einer gewissen Win- Abstützen auf dem sie umgebenden Material und kelbeweglichkeit abstützt und die Preßflächen eine glatte Kopffiäche aufweist, gegen weiche als von Kolben (2) und Zinnoxydelektrode (1) Leiter die duktile, leitfähige Masse durch einen selbstzentrierend konisch sind. 30 Druckkolben aus einem leitfähigen Material mit

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 einer gleichbleibenden, einstellbaren Kraft angepreßt bis 3, dadurch gekennzeichnet, ;laß zwischen der wird und der Stromzuführungsteil der Elektrode aus Feder (7) und dem Kolben (3) ein in einem Zy- dem sie umgebenden Material so weit heraussteht, linder (6) befindlicher Keramikblock (5) an- daß sich an der Anpreßfläche eine Temperatur geordnet ist und dieser innerhalb des Zylinders 35 knapp unterhalb dem Schmelzpunkt der duktilen (6) beweglich ist. Masse einstellt.