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Stromzuführung für Elektroden elektrischer Ofen Die Erfindung betrifft
eine Stromzuführung für senkrecht bewegliche Elektroden elektrischer Öfen vermittels
eines schmelzflüssigen Leiters, der von einer die Elektrode im Abstand umgebenden,
unten gegen den Elektrodenmantel abgedichteten Tasse aufgenommen wird und den Elektrodenmantel
unmittelbar benetzt.
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Die bisher allgemein verwendeten Einrichtungen dienen gleichzeitig
zum Tragen der Elektroden. und zur Zuführung des Stromes.. Sie bestehen aus einer
Anzahl reichlich dimensionierter wassergekühlter Kontaktbacken aus gut leitendem
Material, die mechanisch, hydraulisch oder. pneumatisch gegen die Elektrode gepreßt
werden., wobei ein starker, ebenfalls wassergekühlter Ring als VUiderlager dient.
Das Anpressen muß unter starkem Druck erfolgen, weil einmal ein möglichst- guter,
d. h. verlustarmer Stromübergang zwischen den Innen-3ächen der Kontaktbacken und
dem Außenmantel der Elektroden gewährleistet sein. soll; zum anderen muß der Druck-
ausreichen, um die zum Tragen der Elektroden erforderliche Haftreibung zu erzielen.
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Da die Elektroden, während des Betriebes ihre Einiauchtiefe wechseln
- meist wird die jeweilige Einstellung laufend von automatisch arbeitenden Vorrichtungen
entsprechend dem gewünschten Soll-Leistungswert besorgt -, so müssen die Fassungen
diese Längsbewegungen der Elektroden innerhtlb gewisser Grenzen mitmachen. Aus diesem
Grunde darf die Stromzuführung, die meist über starkwandige wassergekühlte Kupferrohre
erfolgt, welche zu Bündeln vereint sind, nicht in starrem System erfolgen, sondern
die Hochstromleitung muß ein flexibles Glied - meist in, Gestalt von Kupferbändern
oder -seilen - enthalten. Das bedeutet
zusätzliches Gewicht und
mindestens zusätzliche Klemmstellen am Anfang und Ende der biegsamen Zwischenstücke.
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Man hat auch vorgeschlagen, einen Flüssigkeitskontakt zur Stromübertragung
zu benutzen, bei dem die Flüssigkeit ian einem Gleitzylinder anliegt, durch welchen
die Elektrode hindurchgepreßt wird. Trotz der Anwendung einer stromleitenden, Flüssigkeit
ist der Kontakt auch in- diesem Falle nicht zufriedenstellend, da die Elektrode
in der Regel nicht ganz gleichmäßig geformt ist, daher nur an einzelnen Stellen
an der Innenfläche. des Gleitzylindern anliegt und nur an diesen Stellen, die Stromübertragung
stattfindet.
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Nach einem 'anderen, älteren Vorschlag hat man flexible Leitungen
dadurch vermieden, dah eine stromleitende Flüssigkeit, . z. B. gut leitendes Metall,
von einer fest angeordneten Tauchtasse aufgenommen wird, in die ein höhenveränderlicher
Tauchkontakt eintaucht, der seinerseits mit gebräuchlichen. Kontaktbacken verhundem
ist. Der Stromfluß erfolgt von der leitenden Flüssigkeit, also mittelbar über den
Tauchkontakt und die Kon-. taktbacken, zur Elektrode. Wenn auch hierbei die Stromleitungen
zur feststehenden Tauchtasse fest verlegt sein können, so ist der Stromübergang
von den Kontaktbacken zur Elektrode nach wie vor abhängig vom Anpreßdruck und von
der Gleichmäßigkeit der Siromübergangsflächen.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung sind die Zwischenräume innerhalb
der Gewindeverschraubung des Elektrodenkopfes mit der Elektrode mit leichtschmelzendem
Metall ausgefüllt, um den Stromübergang über das Gewinde zu erleichtern. Auch 13ei
einer anderen bekannten Stromzuführung wird niedrigschmelzendes Metall zur Verbesserung
des Stromübergangs von den Kontaktelementen zu den Heizstäben verwendet. Datei sind
die Kontaktelemente als Hohlkörper ausgebildet, die die Enden der Heizstäbe umschließen.
Beide Arten von Stromzuführungen können nicht als .bewegliche Stromzuführungen,
sondern als feste Stromzuführungen angesehen werden. Auch sind Stromzuführungen
bekanntgeworden, bei denen in einer den Strom zuführenden Tasse ein leitendes flüssiges
Material niedrigen Schmelzpunktes, wie (Quecksilber, auf eine längere Strecke den
Elektrodenmantel in direktem Kontakt umgibt, wobei die Tasse an der Unterseite durch
eine stopfbuchsenartige Dichtung abgedichtet ist, daß die. Elektrode gegenüber der
Tasse höhenverschieblich ist. Um eine solche Stopfbuchsendichtung bei Elektroden,
deren Oberfläche Unebenheiten aufweist, herzustellen, benötigt man nicht nur temperaturfeste,
sondern vor allem auch sehr elastische, aber doch dichtgestopfte Dichtungsmaterialien.
Diese Dichtungen müssen laufend überwacht und erneuert werden, wodurch, außer dem
zusätzlichen Arbeitsanfall, erhöhte Lagerhaltungskosten-entstehen.
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Demgegenüber geht die Erfindung davon aus, ohne derartige besondere
Dichtungsmaterialien auszukommen und die leitende Flüssigkeit selbst für die Abdichtung
-der Tassen heranzuziehen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der
schmelzflüssige Leiter nach unten durch einen zäherflüssigen Leiter abgedichtet
ist, z. B. durch den stark gekühlten und dementsprechend zäherflüssigen oder teigigen
Leiter selbst, wobei die Tasse mehrere Kühlrohrsysteme einer gestaffelten, vorzugsweise
temperaturgesteuerten Kühlung aufweist. Die Flüssigkeit bildet also auch hier auf
große Flächen einen innigen Kontakt mit dem Elektrodenmantel. Die Verluste sind
infolgedessen gering.
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Die Aufgabe das. Haltens der Elektrode wird. dabei in bekannter Weise
durch. besondere Klemmringe übernommen, die im oberen und daher kälteren, Teil der
Elektrode oberhalb des Ofens angreifen. Es können. zweckmäßigerweise zwei Klemmringe
verwendet werden, von denen beim Nachsetzen der eine streckenweise mit der ElelZ-trode
mitwan,dert, um dann gelöst und wieder neu angesetzt zu werden, wobei der andere
feststehende Klemmring in der Zwischenzeit die Elektrode hält. Die Funktionen der
Stromzuführung und des Elektrodenhaltens sind also völlig getrennt voneinander.
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Da die vorgeschlagene Stromzuführung wie bei den anderen flüssigen
Zuführungen ortsfest angeordnet sein kann, entfallen die beweglichen Zwischenstücke
in der Stromzuführung und mit ihnen die entsprechenden Klemmen. Auch. das vermindert
die Verluste, ergibt einfachere und billigere Stromzuführungen, verminderte Fehlerquellen
und bessere Zugänglichkeit.
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Diese Ausbildung -hat noch den bedeutsamen Vorteil, zugleich als Gasdichtung
bei. geschlossenen Öfen dienen zu können. Der flüssige Leiter bildet gleichzeitig
einen gasdichten Verschluß, so daß es ohne weiteres möglich ist, die beim Reduzieren
oder sonstigen Behandeln im Ofen entstehenden brennbaren oder sonst verwertbaren
Gase zu gewinnen und Gasansammlungen und Explosionen außerhalb des Ofens zu vermeiden.
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Als stromleitende Flüssigkeit wird nicht Quecksilber benutzt, wie
früher vorgeschlagen, sondern es werden in bekannter Weise Metalle oder Metalllegierungen
mit zwar verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt, nicht aber niedrigem Siedepunkt,
wie Zinn, Blei oder Blei-Zinn-Legierungen, gegebenenfalls auch Zink und Zink-Aluminium-Legierungen
verwendet.
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Zur Verminderung der Oxydation kann in der bei Öfen an sich bekannten
Weise oben auf das Metall noch eine Schicht Graphitpulver gegeben werden: Das geschmolzene
Metall hat die Aufgabe, den Strom in einem fast idealen Kontakt von der Tasse auf
die Elektrode zu übertragen,.wobei diese in. ihrer Beweglichkeit nicht gehemmt wird.
Gleichzeitig dient die Metallschicht bei geschlossenen Öfen als ein den Gasdurchtritt
hemmender Abschluß der Elektrodendurchführung.
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Als Schutz gegen Strahlung kann die Außenwand des Gefäßes in bekannter
Weise mit einer wärmebeständigen Betonschicht versehen werden. Die Kühlung der aus
Kupfer bestehenden Tasse
geschieht möglichst schonend und vorwiegend
im unteren Teil. Es kann auch zweckmäßig sein, die Kühlung den jeweiligen Verhältnissen
der Elektrode anzupassen; wenn z. B. die Elektrode aus irgendwelchen Gründen -um
ein längeres Stück aus dem Bad steigt, ist damit zu rechnen, daß eine sehr stark
erhitzte Partie in die Stromzuführung gelangt. Mittels eines oder mehrerer an den
entsprechenden Stellen des Gefäßes angebrachter Thermoelemente kann die Temperatur
der Meta11-füllung in bekannter Weise gemessen und danach durch Steuerung der Kühlflüssigkeit
geregelt werden.
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Es ist auch möglich, den ringförmigen Raum der Tasse durch eine Anzahl
von Querwänden fächerartig aufzuteilen, um Vorteile in der Stromzuführung und Stromleitung
und beim etwaigen Leckwerden zu erzielen. Die Querwände können zusätzlich gekühlt
werden. Die einzelnen so gebildeten Segmente des Gefäßes können elektrisch vonzinander
isoliert sein.