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Technisches Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Elektrodendichtung für einen Elektroofen, welcher
eine oder mehrere Elektroden mit großem Durchmesser aufweist, die sich
durch eine Öffnung
im Ofendach erstrecken.
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Allgemeiner Stand der
Technik
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Lichtbogenöfen, welche
zum Schmelzen von Metallen benutzt werden, umfassen üblicherweise
einen Tiegel und eine oder mehrere im Allgemeinen vertikale Kohleelektroden,
welche so gehalten werden, dass sie in den Tiegel hinein hängen. Da
sich in diesen Öfen
Rauche befinden, und damit eine gewünschte Atmosphäre im Ofen
aufrecht erhalten wird und die Wärmeverluste
und der Lärm
unter Kontrolle gehalten werden, ist es übliche Praxis, dass derartige Öfen mit
einem Deckel oder einem Dach versehen sind, worin sich Öffnungen
befinden, durch welche die Elektroden herab hängen.
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Insbesondere
während
der Anfangsstufen des Schmelzens einer Charge, erzeugen Stromstöße durch
die Elektrode sehr starke elektromagnetische Kräfte, welche eine beträchtliche
seitliche Auslenkung der Elektroden verursachen können. Es
ist daher erforderlich, einen Spalt zwischen der Elektrode und der Öffnung im
Ofendach vorzusehen, damit verhindert wird, dass das Ofendach durch
die Bewegung der Elektrode Schaden erleidet. Da derartige Lichtbogenöfen in der
Nähe des
Atmosphärendrucks
betrieben werden und in den Überdruckbereich
gelangen können,
werden jedoch schädliche
Gase wie beispielsweise Stickoxide und Kohlenmonoxid durch den Spalt
in die Atmosphäre
freigesetzt, weswegen es wünschenswert
ist, eine gewisse Art von Dichtungsanordnung zwischen der Elektrode
und dem Ofendach anzubringen. Diese Dichtung muss im Wesentlichen
das Entweichen von Rauchen durch den Spalt verhindern, während sie
jedoch die vertikale und seitliche Bewegung der Elektrode ermöglichen muss.
Das Anbringen von geeigneten Dichtungen ist besonders schwierig
bei Lichtbogenöfen,
wo es erforderlich ist, die Elektrode gänzlich aus dem Ofen zu ziehen.
Zu Beispielen dieses Ofentyps gehören Lichtbogenöfen, welche
dazu benutzt werden, um Stahlschrott zu schmelzen. Derartige Öfen haben eine
Einzelelektrode, welche mehrere Male pro Stunde aus dem Ofen völlig heraus
gezogen wird, damit durch die Öffnung
im Ofendach frischer Stahlschrott zugeführt werden kann. Nachdem der
Schrott zugeführt
worden ist, wird die Elektrode abermals durch die Öffnung im
Ofendach und Bohrlöcher
durch das feste Schrottmaterial eingeführt, bis sie eine gewisse Tiefe
erreicht. Während
dieses Bohrvorgangs wird durch die Lichtbogenbildung zwischen der
Elektrode und dem festen Schrott erheblicher Lärm erzeugt.
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Typischerweise
nimmt dieser Lärm
in dem Maße
ab, wie das Material geschmolzen wird. Im US-Patent 3.709.506 (Beerman)
wird eine Elektrodendichtung offenbart, welche einen dreiteiligen
Aufbau aufweist, der einen oberen und einen unteren wassergekühlten Ring
und einen kegelstumpfförmigen
Hut aufweist, der Dichtungsmaterial enthält und sich vom oberen Dichtring
nach oben erstreckt. Diese Dichtung wird teilweise durch Zugstäbe gehalten,
die sich vom Ofendach weg nach oben erstrecken. Der untere Ring
ist stationär,
und der obere Ring ist längs der
oberen Fläche
des unteren Ringes im begrenzten Maße gleitend verschiebbar Ausmaß, um die
seitliche Bewegung der Elektrode aufzunehmen.
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Im
US-Patent 5.406.580 (McCaffrey) wird eine kreisrunde Dichtung offenbart,
welche eine Anzahl Segmenten umfasst, die einzeln mit Wasser gekühlt werden
und nachgiebig so gedrückt
werden, dass sie gegen die Elektrodenfläche stoßen. Der Mindestdurchmesser
der Dichtung ist geringfügig größer als
der Durchmesser der Elektrode. Durch die Trennung der Segmente während des
Herausziehens bzw. Einführens
der Elektrode werden anhaftendes Material und Fugenunregelmäßigkeiten
auf der Elektrodenoberfläche
aufgenommen.
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In
der Internationalen Veröffentlichung WO98153643
(McCaffrey) wird eine Elektrodendichtung offenbart, welche einen
unteren wassergekühlten
Ring mit einer Umrandung, die sich in die Dachöffnung hinein erstreckt, und
einen oberen wassergekühlten
Ring umfasst. Letzterer hat einen Innendurchmesser, der geringfügig größer als
der Außendurchmesser
der Elektrode ist. Der obere und der untere Ring werden vom Außenbereich
des feuerfesten Bereichs des Daches durch getrennte überstehende Teile
getragen.
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Im
US-Patent 3.835.233 (Prenn) wird eine Anzahl von Ringdichtungen
offenbart, welche an einer Tragestruktur angebracht sind, die durch
einen Ringbalken getragen wird, der sich um den Außenumfang
des Daches erstreckt. Diese Ringdichtungen sind mit einer Packung
aus feuerfestem Material ausgestattet, welche eine strafte Dichtung
mit der Elektrode bildet. Eine begrenzte seitliche Bewegung der Ringdichtungen
wird durch komplexe gelenkige Teile erzielt, welche die Ringe mit
der Tragestruktur verbinden. Auch wenn der Stand der Technik über zahlreiche
Beispiele für
Elektrodendichtungen verfügt,
welche genau dieses Problem lösen,
erweist sich doch im Allgemeinen keines als für die Betreiber von Lichtbogenöfen akzeptabel,
die zum Schmelzen von Stahl eingesetzt werden, und insbesondere
solche, wo ein vollständiges
Herausziehen der Elektrode erforderlich ist. Daher müssen weiterhin
viele Lichtbogenöfen ohne
irgendwelche Dichtung betrieben werden.
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Darstellung der Erfindung
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Die
vorliegenden Erfindung überwindet
wenigstens einige der Probleme des Standes der Technik dadurch,
dass eine Elektrodendichtung für
Lichtbogenöfen
vorgestellt wird, die in der Weise wirkungsvoll ist, dass sie im
Wesentlichen die Rauche und den Lärm vermindert, die mit dem
Schmelzen von Metallen in Lichtbogenöfen im Zusammenhang stehen,
dass sie von relativ einfacher und wirtschaftlicher Bauart ist,
dass sie mit hinreichend geringem Gewicht gefertigt werden kann,
um sicher auf dem feuerfesten Bereich des die Elektroden umgebenden Ofendaches
getragen werden zu können,
dass sie mit dem wiederholten vollständigen Herausziehen der Elektroden
aus dem Ofen kompatibel ist und dass sie dazu beitragen kann, die
Lebensdauer der Elektrode und des feuerfesten Daches zu verlängern.
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Die
erfindungsgemäße Elektrodendichtung umfasst
einen kreisrunden Halterungsring, welcher einen Innendurchmesser
aufweist, der geringfügig größer ist
als der Durchmesser der Elektrode und der am Ofendach durch eine
Anzahl von Montagefüßen befestigt
ist. Dieser kreisrunde Halterungsring hat eine obere kreisrunde
Dichtungsfläche,
auf welcher ein kreisrunder Dichtring aufgenommen wird, welcher
einen Innendurchmesser aufweist, der annähernd derselbe ist wie der
Durchmesser der Elektrode, so dass mit dieser eine strafte Dichtung
gebildet wird. Dieser Dichtring hat eine untere kreisrunde Dichtfläche, welche
gegen die obere Dichtfläche
des Halterungsringes stößt, während er
eine begrenzte Gleitbewegung des Dichtrings längs seiner unteren kreisrunden
Dichtfläche
ermöglicht.
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Somit
liefert die vorliegenden Erfindung eine Elektrodendichtung einfacher
Bauart, bei welcher das Entweichen von Gas durch die Öffnung im
Ofendach stark verringert wird durch einen straff sitzenden Dichtring,
der seitlich beweglich ist, um eine seitliche Bewegung und eine
Fehlausrichtung der Elektroden zuzulassen.
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Die
Prüfung
der Elektrodendichtung der vorliegenden Erfindung hat ergeben, dass
diese Elektrodendichtung das Entweichen von Gasen aus dem Ofen wirksam
verhindert und auch den Lärmpegel
in der Nähe
des Ofens auf signifikante Weise herabsetzt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Erfindung soll nun, allerdings lediglich beispielhaft, unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden. Bei diesen handelt es sich um:
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1 ist,
isoliert dargestellt, eine Perspektivansicht des Oberteils und der
Seite einer Elektrodendichtung gemäß einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte
Elektrodendichtung;
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3 ist
ein Seitenaufriss der Elektrodendichtung von 1;
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4 ist
eine Schnittdarstellung längs
der Linie IV-IV von 2;
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5 ist
eine vergrößerte Darstellung
des linken Bereichs der Schnittdarstellung von 4;
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6 ist
eine teilweise Schnittdarstellung längs der Linie VI-VI von 2;
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7 ist
eine isolierte Draufsicht auf den Dichtringbereich der Elektrodendichtung
von 1;
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8 ist
eine Schnittdarstellung längs
der Linie VIII-VIII von 7;
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9 ist
eine Schnittdarstellung längs
der Linie IX-IX von 7;
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10 ist
eine isolierte Draufsicht auf den Halterungsring der in 1 dargestellten
Elektrodendichtung;
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11 ist
eine Schnittdarstellung längs
der Linie XI-XI von 10;
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12 ist
eine vergrößerte Darstellung
der rechten Seite der Schnittdarstellung von 11; und
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13 ist
eine Schnittdarstellung längs
der Linie XIII-XIII von 10.
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Detaillierte Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
bevorzugte erfindungsgemäße Elektrodendichtung 10 soll
nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben
werden. Diese Elektrodendichtung 10 wird im Zusammenhang
mit einem Gleichstrom-Lichtbogenofen mit einer einzelnen Grafitelektrode
(die nur in 4 dargestellt ist) beschrieben.
Diese hat typischerweise einen Durchmesser von 28 Inch und ein Dach.
Dieses Dach ist vorzugsweise von herkömmlicher Bauart, hat einen
Außenbereich
aus wassergekühltem
Stahl (nicht dargestellt) und einen inneren feuerfesten Bereich 14,
welcher die Elektrode 12 umgibt. Der feuerfeste Bereich 14 des
Daches, der manchmal als der „Feuerfestknopf" bezeichnet wird,
ist vorzugsweise mit einem (nicht dargestellten) Stahlrahmen ausgestattet,
durch welchen er in einer Öffnung
im wassergekühlten
Dach getragen wird. Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit einem
Gleichstrom-Lichtbogenofen beschrieben wird, werden die Fachleute
auf diesem Gebiet erkennen, dass die Prinzipien der Erfindung auch
auf Wechselstrom-Lichtbogenöfen
Anwendung finden können.
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Der
feuerfeste Bereich 14 des Ofendachs weist eine Öffnung 16 auf
(die auch in 4 dargestellt ist). Diese Öffnung 16 hat
einen Durchmesser von ungefähr
32 Inch und lässt
zwischen der Elektrode 12 und der Öffnung 16 im feuerfesten
Bereich 14 einen kreisrunden Spalt 18 von ungefähr 2 Inch.
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Die
Elektrodendichtung 10 umfasst einen kreisrunden Stützring 20,
welcher eine erste Öffnung 22 festlegt,
die einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser
der Elektrode 12 ist. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser
des kreisrunden Stützringes 20 im
Wesentlichen derselbe wie der Durchmesser der Öffnung 16 im feuerfesten Bereich 14 des
Daches. In der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform
beträgt der
Innendurchmesser des Stützrings 20 ungefähr 32 Inch.
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Der
Stützring 20 umfasst
ferner eine Innenfläche 24,
welche radial nach innen zeigt und parallel zur Achse der Elektrode 12 verläuft, eine
obere kreisrunde Dichtfläche 26 rechtwinklig
zur Innenfläche 24, eine
untere kreisrunde Fläche 28 und
eine Außenfläche 30,
die radial nach außen
zeigt.
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Die
Höhe der
Innenfläche 24 und
des Stützringes
selbst beträgt
etwa 5 1/2 Inch, und die Stärke des
Ringes, gemessen im rechten Winkel zur Elektrodenachse, beträgt ungefähr 7 Inch.
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Von
der Außenfläche 30 des
Stützringes 20 erstrecken
sich radial nach außen
drei Flansche 50, von denen jeder eine ebene untere Fläche 52 rechtwinklig
zur Achse der Elektrode 12 und eine ebene obere Fläche 54,
die auch rechtwinklig zur Achse der Elektrode 12 ist, aufweist.
Die Flansche sind von ausreichender Festigkeit, um das Gewicht der
Elektrodendichtung 10 zu tragen und den seitlichen Kräften zu
widerstehen, die von der Elektrode 12 auf die Dichtung 10 ausgeübt werden.
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Die
Elektrodendichtung 10 umfasst ferner einen kreisrunden
Dichtring 32, der auf der oberen Dichtfläche 26 des
Stützringes 20 aufliegt.
Dieser Dichtring 32 legt eine zweite Öffnung 34 fest, welche einen
Innendurchmesser aufweist, der annähernd derselbe ist wie der
Durchmesser der Elektrode 12 und der kleiner ist als der
Durchmesser der ersten Öffnung 22.
In der bevorzugten Elektrodendichtung 10 beträgt der Durchmesser
der zweiten Öffnung
vorzugsweise ungefähr
28 1/8 Inch, was zu einem kreisrunden Spalt von ungefähr 1/16
Inch zwischen dem Dichtring 32 und der Außenfläche der
Elektrode 12 führt,
damit Unregelmäßigkeiten
bei der Außenfläche der
Elektrode 12 zugelassen werden. Typischerweise werden derartige
Elektroden mit einer Toleranz von ungefähr ±1 mm (etwa 1/25 Inch) gefertigt.
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Der
kreisrunde Dichtring 32 umfasst ferner eine Innenfläche 36,
welche radial nach innen zeigt, eine obere Fläche 38, eine untere
kreisrunde Dichtfläche 40 und
eine Außenfläche 42,
die radial nach außen
zeigt.
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Wie
in 5 dargestellt ist, umfasst die untere kreisrunde
Dichtfläche 40 des
Dichtringes 32 eine ebene Fläche, die rechtwinklig zur Achse
der Elektrode 12 verläuft
und die gegen die obere kreisrunde Dichtfläche 26 des Stützringes 20 dergestalt
stößt, dass
die zweite Öffnung 34,
welche durch den Dichtring 32 festgelegt wird, sich einer
im Wesentlichen vollständigen
Ausrichtung mit der ersten Öffnung 22 befindet,
welche durch den Stützring 20 festgelegt wird.
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Wie
in den 4 und 8 dargestellt ist, umfasst die
Innenfläche 36 des
Dichtringes 32 einen sich in axialer Richtung erstreckenden
Abdichtbereich 68 in der Nähe der oberen Fläche 38 des
Dichtringes 32, einen sich nach außen erstreckenden Bereich 70,
der im Allgemeinen nach unten und von dem sich in axialer Richtung
erstreckenden Abdichtbereich 68 zur unteren kreisrunden
Dichtfläche 40 des
Dichtringes 32 kegelförmig
verläuft,
und eine Anzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden Abstreifelementen 72,
welche sich längs
des Umfangs des sich nach außen
erstreckenden Teils 70 voneinander auf Abstand befinden
und sich vom Abdichtbereich 68 nach unten erstrecken, wobei
jedes Abstreifelement ein Paar von Seiten aufweist, die sich nach unten
aufeinander zu erstrecken.
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Der
Abdichtbereich 68 legt den Durchmesser der zweiten Öffnung 34 der
Elektrodendichtung 10 fest, die einen Durchmesser von 28½ Inch
aufweist, damit sie eine wirksame Dichtung zur Fläche der Elektrode 12 bildet.
Der Abdichtbereich 68 hat vorzugsweise eine axiale Höhe von ungefähr 1½ Inch mit
einer kleinen abgeschrägten
Kante, die sich vorzugsweise zwischen dem Abdichtbereich 68 und
der oberen Fläche 38 des
Dichtringes 32 befindet, um bei der Führung der Elektrode 12 in
die Öffnung 34 behilflich
zu sein. Diese abgeschrägte
Kante kann vorzugsweise die Abmessungen ¼ Inch·45 Grad aufweisen.
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Der
sich nach außen
erstreckende Bereich 70 ist vorzugsweise um ungefähr 35° bis 40° zur unteren
kreisrunden Dichtfläche 40 des
Dichtringes 32 dergestalt abgewinkelt, dass der Durchmesser
des Dichtringes 32 nahe seiner unteren Fläche 40 annähernd derselbe
ist wie der des Stützringes 20,
der in der bevorzugten Ausführungsform
ungefähr
32 Inch beträgt.
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Vorzugsweise
sind die Abstreifelemente 72 mit dem sich in axialer Richtung
erstreckenden Abdichtbereich 68 koplanar und in der Form
von dreieckförmigen
Keilen ausgebildet, wobei die Seiten 74 eines jeden Abstreifelements 72 sich
an einem Punkt unterhalb des sich in axialer Richtung erstreckenden Abdichtbereichs 68 treffen.
Vorzugsweise weist jedes Abstreifelement 72 eine axiale
Höhe von
1¾ Inch
und an seinem oberen Ende eine maximale Breite von 2 Inch auf. Während die
Elektrode 12 aus dem Ofen heraus gehoben wird, brechen
diese Abstreifelemente 72 die festen Ablagerungen von Schlacke
und Stahl, die an der Außenfläche der
Elektrode 12 anhaften, ab.
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Der
Dichtring 32 ist auf seiner Außenfläche 42 auch mit drei
sich radial nach außen
erstreckenden Flanschen 58 ausgestattet. Jeder Flansch 58 hat eine
obere Fläche 60 und
eine untere Fläche 62,
von denen beide rechtwinklig zur Elektrodenachse verlaufen. Der
Abstand zwischen benachbarten Flanschen 58 ist derselbe
wie der Abstand zwischen den Flanschen 50 auf dem Stützring,
so dass die Dichtringflansche 58 auf den Stützringflanschen 50 aufliegen,
wie in 1 dargestellt.
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Wie
in 5 dargestellt, ist die obere Fläche 54 des
Stützringes 20 koplanar
mit der oberen kreisrunden Dichtfläche 16 des Stützringes 20,
und die unteren Flächen 62 der
Flansche 58 des Dichtringes 32 befinden sich in
axialer Richtung dergestalt in gewissen Abständen von der unteren kreisrunden Dichtfläche 40 des
Dichtringes 32, dass die untere Fläche eines jeden Dichtringflansches 58 sich
in einem gewissen Abstand von der oberen Fläche 54 eines jeden
Stützringflansches 50 befindet.
Daher haben die jeweiligen Flansche 50 und 58 des
Stützringes 20 und
des Dichtringes während
der Gleitbewegung des Dichtringes 32 keinen Kontakt untereinander.
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Vorzugsweise
sind der Stützring 20 und
der Dichtring 32 jeweils aus einem thermisch leitenden Material
wie beispielsweise Kupferlegierung gefertigt.
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Ferner
umfasst die Elektrodendichtung 10 Rückhaltemittel in Form von drei
Halteklammern 44, von denen jede ein Paar von auf Abstand
befindlichen und sich vertikal erstreckenden Hohlzylinder-Auflagen 46 aufweist,
die durch einen festen Stab 48 mit rechteckigem Querschnitt
gebrückt
sind, wobei der Stab 48 vorzugsweise an das Auflager 46 angeschweißt ist.
Eine Halteklammer ist an der oberen Fläche 54 eines Stützringflansches 50 angebracht,
wobei 50 durch ein Paar von Bolzen 56 befestigt
ist, die sich durch das Innere der Klammerauflagen 46 erstrecken.
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Wie
in 5 dargestellt, befindet sich der horizontale Stab 48 der
Halteklammer 44 in axialer Richtung in einem gewissen Abstand
von der oberen Fläche 54 des
Flansches 50, so dass ein Spalt 64 geschaffen
wird, der einen oberen Rand 66 aufweist, der sich zwar
sehr dicht an, aber doch in einem gewissen Abstand von der oberen
Fläche 60 des
Flansches 58 befindet.
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In
der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform
hat der Spalt 64 eine axiale Höhe von 1 3/8 Inch, und der
obere Rand 66 des Spaltes 64 befindet sich in
einem Abstand von ungefähr
1/8 Inch von der oberen Fläche 60 des
Flansches 58, wodurch eine wesentliche axiale Trennung des
Dichtringes 32 und des Stützringes 20 verhindert wird
und wodurch die Dichtung der beiden Ring aufrecht erhalten wird.
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Es
soll gebührend
darauf hingewiesen werden, dass die Dichtringflansche 58 sich
in radialer Richtung um eine ausreichende Entfernung nach außen dergestalt
erstrecken, dass sie in den Spalten 64 der Klammern 55 gehalten
werden ungeachtet des Ausmaßes
der Gleitbewegung des Dichtringes 32 relativ zum Stützring 20.
Vorzugsweise befinden sich die Halteklammern 44 von der
Außenfläche 42 des Dichtringes 32 so
weit entfernt, dass die Gleitbewegung des Dichtringes 32 längs seiner
kreisrunden Dichtfläche 40 in
allen Richtungen begrenzt wird, damit eine im Wesentlichen vollständige Ausrichtung zwischen
der ersten und der zweiten Öffnung 22 bzw. 34 aufrecht
erhalten bleibt. Mit anderen Worten, die seitliche Bewegung des
Dichtringes 32 wird dergestalt begrenzt, dass kein Teil
der zweiten Öffnung 34 die
Gelegenheit hat, sich in radialer Richtung über die Ränder der ersten Öffnung 22 hinaus
zu erstrecken. Die Gleitbewegung des Dichtringes 32 wird
begrenzt durch den Kontakt der Außenfläche 42 des Dichtringes 32 mit
den sich in radialer Richtung erstreckenden Auflagern 46 der
Halteklammern 44. In der bevorzugten Ausführungsform,
die in den Zeichnungen dargestellt ist, wird die Gleitbewegung des
Dichtringes 32 auf ungefähr 2 Inch in jeder Richtung
begrenzt.
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Wie
in den Zeichnungen dargestellt ist, sind der Stützring 20 und der
Dichtring 32 mit umfänglichen
Durchgängen 78 bzw. 80 für Kühlwasser
ausgestattet. Diese Durchgänge
haben vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 1¼ Inch und erstrecken sich
im Wesentlichen vollständig
durch den gesamten Umfang der Stützringes 20 und
des Dichtringes 32.
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Der
kreisförmige
Durchgang 80 des Dichtringes 32 ist in 7 veranschaulicht,
wie er sich im Wesentlichen über
den gesamten Umfang des Dichtringes zwischen der Eintrittsöffnung 82 und
der Austrittsöffnung 84 erstreckt,
von denen beide in unmittelbarer Nähe zueinander auf einer ebenen
Anschlussfläche 86 vorhanden
sind, welche sich auf der Außenfläche des
Dichtringes 32 befindet.
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Auf ähnliche
Weise, wie das in 10 dargestellt ist, erstreckt
sich der Kühlmitteldurchgang 78 von
Stützring 20 dem
Wesen nach um den gesamten Umfang des Stützringes 20 zwischen
einer Eintrittsöffnung 88 und
einer Austrittsöffnung 90,
welche in unmittelbarer Nähe
zueinander auf einer ebenen Anschlussfläche 92 angeordnet
sind, welche sich an der Außenfläche 30 des
Stützringes 20 befindet.
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Wie
in 8 veranschaulicht ist, ist der Dichtring 32 mit
einer Anzahl von Wasserdurchlässen 102 auf
seiner Innenfläche 36 versehen.
Wie in 9 dargestellt ist, umfassen diese Wasserdurchlässe 102 Löcher, welche
sich durch den Dichtring 32 von der Innenfläche 36 zum
Innern des Kühlmitteldurchgangs 80 erstrecken.
Daher wird ein Teil des Kühlwassers,
das in dem Kühlmitteldurchgang 80 zirkuliert,
durch diese Wasserdurchlässe 102 auf
die Außenfläche der
Elektrode 12 ausgespritzt, wodurch die Elektrode 12 gekühlt wird
und sie etwas von der korrosiven Atmosphäre im Innern des Ofens abgeschirmt
wird, wodurch ihre Lebensdauer verlängert wird. Die Wasserdurchlässe 102 haben
vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 1/8 Inch und erstrecken
sich vom Kühlmitteldurchgang 80 zum
unteren, sich nach außen
erstreckenden Teil 70 der Innenfläche 36 des Dichtringes 32 nach
innen und nach unten, wodurch sie einen gewissen Abstand von der
Oberfläche
der Elektrode 12 haben.
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Wie
in den 11 und 13 dargestellt
ist, ist auf ähnliche
Weise der Stützring 20 mit
einer Anzahl von auf Abstand befindlichen Wasserdurchlässen 104 versehen,
welche Löcher
umfassen, die sich durch den Stützring
von seiner Innenfläche 24 zum Innern
des Kühlmitteldurchgangs 78 erstrecken.
Diese Kühlwasserdurchlässe 104 erstrecken
sich vorzugsweise in horizontaler Richtung zwischen dem Kühlmitteldurchgang 78 und
der sich in axialer Richtung erstreckenden Innenfläche 24,
und haben vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 1/8 Inch.
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Das
Kühlwasser
wird kontinuierlich in den Stützring 20 und
den Dichtring 32 hinein und hinaus strömen lassen durch Schläuche, die
an eine Quelle für
Kühlwasser
angeschlossen sind. Beispielsweise zeigt 10 ein
Paar von flexiblen Metallschläuchen 110,
die an mit Gewinde versehene Senkbohrlöcher 112, die in der
Anschlussfläche 92 des
Stützringes 20 angeordnet
sind, angeschlossen werden.
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Weiterhin
mit Bezug auf 10 sind die flexiblen Metallschläuche 110 elektrisch
mit der Elektrode 12 über
den Stützring 20 in
Verbindung und sind daher ,unter Spannung'. Diese Schläuche 110 sind mit
einer stählernen
Sammelleitung (schematisch unter 114 dargestellt) verbunden,
die an eine Quelle für Kühlwasser
(schematisch unter 116 dargestellt) angeschlossen ist,
und zwar über
ein Paar von isolierenden Gummischläuchen 118, die vorzugsweise zum
Schutz vor Beschädigungen
im Innern eines Paares von Rohren 120 aus Flussstahl über mindestens
einen Teil ihrer Länge
verlaufen. Die stählerne Sammelleitung 114 befindet
sich dergestalt in einer ausreichenden Entfernung von der Elektrode 12, dass
zwischen der Elektrode und der Sammelleitung keine Lichtbögen entstehen
können,
und ist mit einer Isolierschicht 122 ausgestattet, die
das Leiten von Strom durch die Sammelleitung 114 verhindert.
Auch wenn dies nicht dargestellt ist, so versteht sich von selbst,
dass für
den Anschluss des Dichtrings 32 an eine Quelle für Kühlwasser
eine ähnliche
Anordnung vorhanden ist. Anschließend sollen die Mittel zum Anbringen
der Elektrodendichtung auf dem Dach eines Gleichstrom-Lichtbogenofens
beschrieben werden.
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Wie
in den 1, 2, 4 und 5 dargestellt
ist, ist der Stützring 20 mit
dem feuerfesten Bereich 14 des Ofendaches über eine
Anzahl von Montagefüßen 124 verbunden.
Bei der bevorzugten Elektrodendichtung 10, die in den Zeichnungen
dargestellt ist, ist der Stützring 20 mit
drei Montagefüßen 124 ausgestattet,
von denen jeder an dem in radialer Richtung am weitesten außen befindlichen
Ende eines Verlängerungsarms 126 starr
befestigt ist, wobei dieser Verlängerungsarm 126 mit
einem der Stützringflansche 50 starr
verbunden ist. Von den Verlängerungsarmen
hat jeder eine ebene obere Fläche 128 und
eine ebene untere Fläche 130.
Die Länge des
Verlängerungsarms 126 ist
dergestalt, dass die Montagefüße 124 sich
in einem ausreichenden Abstand von der Elektrode 12 befinden,
so dass zwischen der Elektrode 12 und den Montagefüßen 124 eine
Lichtbogenbildung nicht auftreten kann. Vorzugsweise befinden sich
die Montagefüße 124 ungefähr 40 Inch
von der Mitte der Elektrodendichtung 10 und ungefähr 20 Inch
von der Außenfläche 30 des Stützrings 20 entfernt.
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Außerdem sind
die Montagefüße 124 vom Stützring 20 elektrisch
isoliert. Dies erfolgt vorzugsweise in der Weise, dass eine Schicht 132 eines
elektrisch isolierenden Materials über im Wesentlichen die gesamte
obere Fläche 128 eines
jeden Verlängerungsarms 126 aufgebracht
wird. Daher wird, wenn die Verlängerungsarme 126 an
den unteren Flächen 52 der
Stützringflansche 50 mit
Schraubbolzen 134 (5) oder
dergl. befestigt werden, kein Strom zwischen den Stützringflanschen 50 und
den Verlängerungsarmen 126 durch
die Isolierschicht 132 fließen. Um einen elektrischen
Kontakt zwischen den Flanschen 50 und den Verlängerungsarmen 126 über die Schraubbolzen 134 zu
vermeiden, umgibt eine Isolierhülse 138 den
Schaft 140 eines jeden Schraubbolzens, und eine isolierende
Unterlegscheibe 142 wird zwischen die untere Fläche 130 des
Verlängerungsarms
und die Mutter 144 und die Metallunterlegscheibe 146,
die mit dem mit Gewinde versehenen Ende des Schaftes 140 verbunden
ist, gebracht.
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In
dem Fall, wo das Isoliervermögen
der Verbindung zwischen dem Stützringflansch 50 und
dem Verlängerungsarm 126 versagt,
ist jeder Montagefuß 124 vorzugsweise
gegen den Verlängerungsarm 126,
an dem er angebracht ist, elektrisch isoliert. Wie in 5 dargestellt
ist, umfasst jeder Montagearm 124 einen mit Gewinde versehenen
Stehbolzen 148, der sich durch eine Öffnung 150 in dem
in radialer Richtung äußeren Ende
des Verlängerungsarms 126 erstreckt.
Dieser Stehbolzen 148 ist an der oberen und der unteren
Fläche 128 bzw. 130 des
Montagearms 126 mit Muttern 152 bzw. 154 und
mit Metallunterlegscheiben 156 bzw. 158 befestigt.
Die obere Unterlegscheibe 156 ist gegen die obere Fläche 128 des Verlängerungsarms 126 durch
die Isolierschicht 132 isoliert, und die untere Unterlegscheibe 158 ist
vom Verlängerungsarm 126 durch
die isolierende Unterlegscheibe 160 getrennt. Zusätzlich ist
eine Isolierhülse 162 im
Innern der Öffnung 150 vorhanden,
um den elektrischen Kontakt zwischen dem Stehbolzen 148 und
dem Verlängerungsarm 126 zu
vermeiden.
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Jeder
Montagefuß 124 umfasst
am unteren Ende des mit Gewinde versehenen Stehbolzens 148 zusätzlich eine
metallische Montagehülse.
Diese Montagehülse 164 ist vorzugsweise
an den Stahlrahmen angeschweißt,
der den Umfang des feuerfesten Bereichs 14 bildet, und
die Stehbolzen 148 sind an den Montagehülsen 164 mit Hilfe
von Stiften 166 befestigt, die durch ausgerichtete Bohrungen 168 und 170 im
Stehbolzen bzw. in der Montagehülse 164 führen. Die
Elektrodendichtung 10 kann vom feuerfesten Bereich 14 des
Ofendaches entfernt werden, indem man die Stifte 166 entfernt
und die Dichtung aus den Montagehülsen 164 abhebt, die
am feuerfesten Bereich 14 verbleiben.
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Wie
in den Zeichnungen, insbesondere in 4, dargestellt
ist, erstrecken sich die Monatagefüße in axialer Richtung unter
die untere ringförmige Fläche 28 des
Stützringes
um einen ausreichenden Abstand dergestalt, dass, wenn die Montagefüße 124 am
feuerfesten Bereich 14 des Ofendaches befestigt werden,
wie das weiter oben beschrieben worden ist, ein sich in axialer
Richtung erstreckender Spalt 172 zwischen der unteren ringförmigen Fläche 28 des
Stützringes 20 und
dem feuerfesten Bereich 14 gebildet wird. Auf diese Weise
wird dem Wesen nach das ganze Gewicht der Elektrodendichtung vom
Montagefuß 124 getragen.
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Wie
in 4 dargestellt ist, ist die untere ringförmige Fläche 28 des
Stützringes 20 mit
einer ringförmigen
Rille 175 mit rechteckigem Querschnitt versehen, welche
sich um den gesamten Umfang des Stützringes 20 erstreckt.
Diese ringförmige
Rille 175 nimmt ein Dichtungselement 176 auf,
welches etwas federnd ist und zwischen den Stützring 20 und den
feuerfesten Bereich gepresst wird, wodurch der Spalt 172 gegen
das Entweichen von Gasen aus dem Ofen abgedichtet wird. Dieses Dichtungselement 174 besteht
aus einem temperaturbeständigen Material
wie beispielsweise einem Hochtemperatur-Glasfaserstrick mit etwa 4 cm2 und einer Beständigkeit bis etwa 538°C.