DE2824385C2 - Elektrodenverschraubung - Google Patents

Description

Ein bestimmter Gewindeabschnitt der konischen Gewindefassung der Elektrode, in die der Gewindenippel zuerst eingeschraubt wird, ist zumindest in einem Bereich seiner langen Gewindegangflanke verdickt und entlang der kurzen Gewindegangflanke in seiner Dicke vermindert. Diese spezielle Ausbildung eines Abschnittes des Gewindes kann statt im Gewinde der Elektrode auch am Gewinde des Nippels erfolgen. Die erhöhte Dicke entlang der langen Gewindeflanke bewirkt, daß das Vortreiben d?s Nippels in die Gewindefasstsng der Elektrode gestoppt wird und der gewünschte Zwischenraum zwischen den anderen langen Gewindeflanken des Nippelgewindes und de* Gewindes des Elektrodenabschnittes erhalten bleibt. Die Verminderung der Dicke auf der anderen Seite dieses Gewindeabschnittes führt dazu, daß sich dieser Gewindeabschnitt der Gewindefassung oder des Nippels in Form einer Sollbruchstelle abbrechen läßt. Beim Aufbauen thermischer Spannungen in der Elektrodenverschraubung reißen diese Sollbruch-Gewindeabschnitte ab. Die verminderte Dikke entlang der kurzen Gewindegangflanke begünstigt nicht nur den Brach dieses zu opfernden Gewindeteiles, sondern erzeugt auch einen an sich bekannten Ausweichraum, in den sich die abgebrochenen Gewindeteile hineinbewegen können. Dadurch bewegen sich die langen Gewindegangflanken des Nippels und die entsprechenden langen Gewindegangflanken des Gegengewindes der Elektrode als Folge der Wärmeausdehnung dichter zusammen, wodurch der Sitz zwischen den beiden miteinander verbundenen Teilen in gewisser 3υ Weise nachgiebig wird, um ungleiche Längenänderungen kompensieren zu können, die durch das Aufheizen während des Betriebes entstehen. Das bedeutet, daß die Ausdehnung, die mit dem Aufheizer der Elektroden im Betrieb verbunden ist, wesentlich geringere Spannungen zwischen dem Nippel und den Elektrodenabschnitten erzeugt, die andernfalls zum Reißen oder Brechen entweder des Nippels, der Elektrodenabschnitte oder beider führen würden. Wenn die Elektrodenverschraubung erhitzt wird, brechen die Sollbruch-Gewindeabschnitte und bewegen sich in den für sie vorgesehenen Ausweichraum, wodurch ein größeres Spiel für die Ausdehnung der Gewinde zur Verfügung steht. Die Spannungen, die erforderlich sind, um die Sollbruch-Gewindeabschnitte zum Brechen zu bringen, liegen -ti erheblich unter denjenigen, die im anderen Falle zu einer Beschädigung der Gewindefüssung oder des Nippels führen würden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht. Diese erstrecken sich j< > insbesondere auch auf Elektrodenabschnitte und Nippel, die zum Herstellen der erfindungsgemäßen Elektrodenverschraubung geeignet sind.

im folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben. Es stellt dar

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Elektrodenverschraubung, die die Enden zweier Elektroden zeigt, deren Gewindefassungen mit Sollbruch-Gewindeabschnitten versehen sind, sowie einen Gewindenippel, durch den die beiden Elektroden miteinander verbunden sind;

Fig.2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Darstellung der Fig. 1 ·.

Fig. 3 die geschnittene Seitenansicht einer Elektrodenverschraubung. hei der d'e Enden zweier Elektroden durch einen Gewindenippl-I miteinander verbunden sind, welcher mit SollbrucVGewindeabschnitten versehen ist, und

Fig.4 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Darstellung der F i g. 3.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem oberen Elektrodenabschnitt 14 mit einem darin sitzenden Gewindenippel 12, der mit einem unteren Elektrodenabschnitt 10 verbunden ist. Die Gewindefassung des oberen Elektrodenabschnittes 14 ist mit einem Sollbruch-Gewindeabschnitt 16 versehen, der sich mindestens über eine Gewindeumdrehung erstreckt und mit einer verdickten langen Gewindegangflanke 18 versehen ist, um einen Spalt zwischen dem Gewinde der Fassung und demjenigen des Nippels zu erzeugen, wodurch eine thermische Ausdehnungsmöglichkeit für den Nippel innerhalb der Gewindefassung gegeben ist Ein ähnlicher Sollbruch-Gewindeabschnitt 19 ist in der Gewindefassung des unteren Gewindeabschnittes 10 vorgesehen. Dies ist nicht unbedingt erforderlich, aber zweckmäßig, da die Elektrodenabschnitte an beiden Enden mit Gewindefassungen versehen sind, die beim Zus?mmenfügen der Elektrodenabschnitte austauschbar sem sollten. Der Sollbruch-Gewindeabschnitt 19 in der Gewindefassung des unteren Elektrodenabschnittes 10 erleidet im Normalfall jedoch keinen Bruch, da die Ausbildung und der Aufbau der Verschraubung derart sind, daß der Nippel 12, der zuerst in den oberen Elektrodenabschnitt 14 geschraubt wird, tiefer in diesen eindringt als in den zweiten oder unteren Elektrodenabschnitt 10, wenn die Verschraubung zusammengefügt wird, da das Eindringen des Nippels 12 in den Abschnitt 10 durch das Gegeneinanderstoßen der Stirnflächen der Elektrodenenden begrenzt wird. Dadurch drückt das Nippelgewinde nicht so stark auf die Gewindegänge im unteren Elektrodenabschnitt, wenn die Verschraubung zusammengefügt wird, und es besteht daher an sich keine Notwendigkeit, auch dort einen verdickten Sollbruch-Gewindeabschnitt vorzusehen, um ein Zerdrücken der normalen Gewindegänge zu verhindern.

Eine zweite Ausführungsform einer Elektrodenverschraubung besteht aus einem oberen Elektrodenabschnitt 24 mit darin angeordnetem Gewindenippel 22, der mit einem unteren Elektrodenabschnitt 20 verbunden ist. Die mit dem oberen Elektrodenabschnitt 24 in Verbindung stehende obere Hälfte des Gewindsnippels 22 ist mit einem Sollbruch-Gewinde.ibschniu 26 versehen, der sich zumindest über eine volle Umdrehung des Gewindeganges erstreckt und mit einer verdickten langen Gewindegangflanke 28 versehen ist, um einen Spalt oder Abstand zwischen dem Gewinde der Gewindefassung und dem Gewinde des Nippels zu erzeugen, wodurch ein Spiel für die thermische Ausdehnung des Nippels innerhalb der Gewindefassung zur Verfugung steht. Ein ähnlicher Sollbruch-Gewindeabsohmtt 29 ist an der unteren Hälfte des Nippels 22 vorgesehen, die mii dem unteren Elektrodenabschciitt 20 in Verbindung steht. Dies ist nicht unbedingt erforderlich, jedoch zweckmäßig, da die Nippel vorzugsweise mit identischen Enden hergestellt werden, die bei der Ausfühnng der Elektrodenverschraubung gegeneinander austauschbar sein sollen. Der Sollbruch-Gewindeabschnitt 29 an der unteren Hälfte des Nippels, die mit dem unteren Elektrodenabschniü 20 in Verbindung steht, wird im Normalfall jedoch nicht zerstört, weil die Ausbildung und der Aufbau der Elektrodenverschrauk.<ng dprart sind, daß der Nippel 22, der zuerst in den oberen Elektrodenabschnitt 24 eingeschraubt wird, in diesen tiefer eindringt als in den

zweiten oder unteren Elektrodenabschnitt 20 bei der Vollendung der Verschraubung, da das Eindringen des Nippels 22 in die Gevvindefassung des unteren Elektrodenabschnitte* 20 durch die gegenseitige Berührung der Stirnflächen der Elekirodenenden gestoppt => wird. Deshalb drückt das Nippelgcwinde nicht so stark auf die Gewindegänge des unteren Elektrodenabschnittes, wenn die Verschraubung ausgeführt wird, und es ist an sich dort kein verdickter Sollbruch-Gewindeabschnitt erforderlich, um ein Zerdrücken des Standardgewindes zu verhindern.

Der Sollbruch-Gcwindeabschnitt im Gewinde jedes Elektrodenendes oder jeder Nippelhiilfte erstreckt sich zumindest über einen vollen Gewindegang bzw. eine volle Gewindeunidrehung und vorzugsweise bis zu zwei ι > vollen Gewindegängen oder Gewindeumdrehungen. Mehr als zwei volle Gewindegänge sind unnötig und führen zu einer unerwünschten Schwächung der gesamter. Verschraubung. Obwohl dsr Scübruch-Gewindeabschnitt an beliebiger Stelle entlang der Länge _>n der Gewindefassung der Elektrode oder des Nippels angeordnet werden kann, befindet sich seine bevorzugte Lage im Fall der Gewindefassung einer Elektrode in den mittleren 50% der Gewindetiefe zwischen der Elcktrodenstirnfläche und der Grundfläche der Gewindefas- y, sung oder der Vertiefung in der Elektrode. Wenn der Sollbruch-Gewindeabschnitt auf dem Nippel statt in der Gewindefassung der Elektrode angeordnet ist. befindet sich seine bevorzugte Lage innerhalb der mittleren 50% des mit Gewinde versehenen Abschnittes des Nippels zwischen seinem Ende und seiner Ebene größten Durchmessers. Die bevorzugte Dicke der Gewindegänge des Sollbruch-Gewindeabschnittes, die in der Zeichnung mit 7) bezeichnet ist. beträgt zwischen 50 und 75% der Dicke eines normalen oder Standardge· windeganges.die mit Tsbezeichnet ist.

Die in der Zeichnung angedeutete Spaltbreite S zwischen den langen Gewindegangflanken des Nippclgewindes und den normalen langen Gewindegangflanken des Gegengewindes des zugehörigen Elektrodenabschnittes beträgt vorzugsweise zwischen 0.125 und 0.5 mm. Bei einer solchen Verschraubung beträgt ferner der Ausweichraum zwischen der kurzen Gewindegangflanke des Sollbruch-Gewindeabschnittes und der gegenüberliegenden kurzen Gewindegangflankc des Gegengewindes zwischen I und 25% der Gewindesteigung.

Der Soübruch-Gevvii^dsiibichn!!! ''τ E^kiro^^nv**!*· schraubung kann entweder .im Nippel oder in der Gewindefassung der Elektrode vorgesehen werden. Falls erwünscht, kann man sowohl den Nippel als auch die Gewindefassung der Elektrode mit einem Sollbruch-Gewindeabschnia versehen, eine solche Maßnahme erhöht jedoch in den meisten Fällen nicht die erfindungsgemäße Wirkung, so daß ein Sollbruch-Gewindeabschnitt an einem der beiden Teile ausreichend ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrodenverschraubung, bestehend aus in den miteinander verbundenen Enden zweier Elektrodenabschnitte vorgesehenen, konischen Gewindefassungen und einem doppelt konischen Gewindenippel mit dessen Hilfe diese Enden miteinander verschraubt sind, wobei Gewindegänge im Bereich mindestens eines Elektrodenabschnitts teilweise so verlagert sind, daß dann, wenn der Nippel bis zum symmetrischen Sitz zwischen den Elektrodenabschnitten in diese eingeschraubt ist, entlang dieses Teils der Gewindegänge die kurzen Gewindeflanken einen Spalt bilden und die langen Gewindeflanken an den Ranken des Gegengewindes anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegänge im Bereich der Verlagerung als Sollbruch-Gewindeabschnitt mit kleinerer Dicke f7>) als der Rest des Gewindes ausgeführt sind.

2. Elektrodenverschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Sollbruch-Gewindeabschnitt (16, 19, 26, 29) innerhalb der mittleren 50% der Gewindeerstreckung eines konischen Gewindes befindet.

3. Elektrodenverschraubung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollbruch-Gewindeabschnitt (16, 19, 26, 29) aus mindestens einer vollen Gewindeumdrehung besteht

4. Elektrodenverschraubung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollbruch-Gewindeabschnitt mindestens aus zwei ganzen Gewindeumdrehüugen besteht.

5. Elektrodenvenchrau'-j^ng nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dar'urch gekennzeichnet, daß die Dicke der Gewindegänge im f >llbruch-Gewindeabschnitt (16, 19, 26, 29) zwischen 50% und 75% der Dicke der normalen Gewindegänge beträgt.

6. Elektrodenverschraubung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den normalen langen Gewindegangflanken des Gewindenippels (12, 22) und des Gegengewindes des zugehörigen Elektrodenabschnittes eine Weite zwischen 0,125 und 0,5 mm aufweist.

7. Elektrodenverschraubung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausweichraum zwischen der kurzen Gewindegangflanke des Sollbruch-Gewindeabschnittes und der normalen kurzen Gewindegangflanke des Gegengewindes zwischen 1 und 25% der Gewindesteigung beträgt.

8. Elektrodenverschraubung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollbruch-Gewindeabschnitt im konischen Gewinde der Gewindefassung desjenigen Elektrodenübschnittes und/oder desjenigen Endes des Gewindenippels vorgesehen ist, die zuerst miteinander verschraubt werden, bevor der andere Elektrodenabschnitt auf das andere Ende des Gewindenippels aufgeschraubt wird.

9. Elelüredenversehraubung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindefassungen beider Elektrodenabschnitte und/oder beide Gewindeenden des Gewindenippels mit Sollbruch-Gewindeabschnitten versehen sind.

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenverschraubung

gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie ermöglicht es, der thermischen Ausdehnung der Elektrodenverschraubung bei starker Temperaturerhöhung Rechnung zu tragen.

Graphitelektroderu wie sie beispielsweise in Elektroschmelzöfen und ähnlichen Einrichtungen verwendet werden, verbrauchen sich während ihres Einsatzes und müssen daher kontinuierlich in den Ofen oder die

ίο andere Einrichtung, in der sie verwendet werden, nachgeführt werden. Um dieses kontinuierliche Nachführen zu erleichtern, sind die einzelnen Elektrodenabschnitte an jedem ihrer Enden mit Gewindebohrungen versehen, um unter Verwendung von Gewindenippeln miteinander verschraubt werden zu können. Auf diese Weise wird eine neue Elektrode an die im Betrieb befindliche und sich langsam verbrauchende angefügt, indem in die Bohrung entweder der neuen oder der sich verbrauchenden Elektrode ein Gewindenippel eingeschraubt wird und diese Elektroden-Nippelverbindung dann mit dem anderen Elektrodenabschnitt verschraubt wird. Die Nippel und die zugehörigen Bohrungen können zwar mit Gewinden versehen werden, deren Erstreckung parallel zu der Nippelachse verläuft, es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, den Nippel konisch auszuführen, so daß sich sein größter Durchmesser in der Berührungseb^ne zwischen den beiden Elektrodenabschnitten befindet. Der Nippel wird in seine vorgesehene Stellung geschraubt, indem sein Ende

μ kleinen Durchmessers am tiefsten in den Elektrodenkörper eindringt. Die Gewindegänge der konischen Nippel aneinanderzufügender Elektrodenabschnitte sind so ausgeführt, daß die Gewindetiefe am Ende des kleinen Durchmessers des Nippels die gleiche ist wie am Ende des großen Durchmessers und eine zur Nippelachse senkrechte Linie den von einem Gewindegang eingeschlossenen Winkel halbieren würde. Aus der Konizität der Verschraubungsgewinde ergibt sich damit, daß jeder Gewindegang eine lange Flanke und eine gegenüberliegende kurze Flanke besitzt. Die belastete oder kurze Gewindegangflanke nimmt den größten Teil, wenn nicht sogar die gesamten Spannungen zwischen dem Nippel und den Elektrodenabschnitten auf.

Aus der DE-AS 16 08 626 ist eine Elektrodenverschraubung bekannt, mit der die Enden zweier Elektrodenabschnitte verbunden werden und die aus konischen Gewindefassungen und einem doppelt konischen Gewindenippel besteht, mit dessen Hilfe diese Enden miteinander verschraubt sind. Die Gewindegänge sind im Bereich mindestens eines Elektrodenabschnittes teilweise so verlagert, daß beim Einschraiiüen des Gewindenippels bis zum symmetrischen Sitz zwischen den Elektrodenabschnitten Spalten zwischen den Gewindegängen gebildet werden. Dies wird durch eine Steigungsdifferenz der Gewinde bewirkt. Ein Hinweis auf eine Sollbruchstelle ist dieser Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektrodenverschraubung mit doppelt konischem Nippel zu schaffen, bei der ohne großen Herstellung!- und Montageaufwiind sichergestellt ist, daß der Nippel symmetrisch — d. h. mit gleichmäßiger Verteilung des Gewindespiels — zwischen die Elektrodenabschnitte eingeschraubt ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Elektrodenverschraubung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruchs.