DK154599B - Nippelsamling til en ovnelektrode - Google Patents

Description

i

DK 154599 B

Opfindelsen omhandler en nippel til samling af to ovnelektroder, især grafitelektroder anvendt i lysbueovne, såsom elektrostålovne, og af den i krav l's indledning angivne art.

Det er kendt, at nippelsamlingen udgør et svagt punkt 5 i en elektroderække. Som følge af de meget hurtige tem peraturvariationer, som elektroderne underkastes i visse ovntyper, konstateres der ret ofte brud af nippel-samlingerne, som medfører afkastning i ovnen af elektrodestykker, der alvorligt forstyrrer ovnens funktion.

10 Forsøg har vist, at kvaliteten af nippelsamlingens ind-montering har stor betydning, og at man navnlig må forsøge at fordele spillerummene imellem nippelens gevind og gevindet i de to hosliggende elektrodeender så godt som muligt. Desværre bliver denne fordeling i praksis ofte 15 tilfældig. Almindeligvis indskrues den ene ende af nippelen i bunden i gevindhullet i enden af den ene·elektrode, hvorefter den anden ende af nippelen indskrues i gevindhullet i den anden elektrode, og i blokeringsøjeblikket for de to elektroder imod hinanden konstateres det, at 20 nippelen befinder sig blokeret i bunden af hullet i den første elektrode og modsat frembyder et for stort spillerum i hullet i den anden elektrode.

Fra beskrivelsen til fransk patent nr. 1 241 362 af 7. november 1959 er det kendt at undgå en overdreven fastklemning af nippelen i elektrodehullet ved at anbringe et 25 eller flere afstandslegemer imellem visse skruegænger i nippelen og de tilsvarende skruegænger i hullet. Disse afstandslegemer skal bestå af et stabilt materiale, som ikke deformeres ved driftstemperaturen. Fra samme patent-skrift er det kendt at i stedet for at indføre et af-30 standslegeme at forøge tykkelsen af en eller flere vindinger af skruegangen med en bestemt værdi, hvilken overtykkelse tilvejebringes på siden af en skruegang i nippelen eller i hullet.

2 DK 154599 B

Forsøg har vist, at man ikke i almindelighed herved kan undgå brud af nippelsamlinger som følge af termiske eller termomekaniske spændinger, og endvidere frembyder tilvejebringelsen af overtykkelser ved den ene side af et 5 gevind vanskeligheder ud fra et bearbejdningsmæssigt synspunkt, hvilket medfører en væsentlig fordyrelse af fremstillingsprisen for sådanne nippelsamlinger.

Dybtgående studier har for øvrigt vist, at mange brud af nippelsamlinger stammer fra følgende to spændingstyper : 1. dilationsspændinger, der almindelig- ^ vis ytrer sig som traktionskræfter på nippelen langs dennes akse og af tangen-tialkræfter på væggene af gevindhullerne i elektroderne, og 2. mekaniske spændinger som følge af driftsbetingelserne for elektroderne, hvilke spændinger oftest virker i side- ^ retningen og søger at krumbøje elek troderækken. Disse spændinger kombineres med de foregående, og deres resultat kan bevirke brud af nippelsamlingen.

Disse studieforsøg har vist, at de største spændinger udvikles dels i højde med elektrodernes foreningsplan og dels i højde med hulbundene, hvorimod de på hulvæggene 20 udøvede spændinger passerer igennem et minimum i en mellemliggende zone beliggende i det væsentlige imellem 1/10 og 1/4 af højden af det med nippelen indgribende hulgevind, målt ud fra hullets bund.

Man har derfor søgt midler til imellem skruegængerne i nippelen og i elektrodehullet at opnå et variabelt spille-25 rum langs med frembringeren, hvor variationen af dette 3

DK 154599 B

spillerum etableres som funktion af de termiske spændinger, der kan ventes udviklet. For at nå dette resultat må man også søge midler til i monteringsøjeblikket for nippelsamlingen at opnå en symmetrisk for-5 deling af spillerummet på de to sider af forbindelses- planet for de i hvert af de to elektrodehuller indgribende skruegænger af nippelen.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved en udformning af nippelsamlingen som angivet i den kendetegnende del af krav 1. Når elektrodesøjlen her påvirkes af transversal-10 kræfter, der søger at bøje den, absorberes disse kræfter delvis ved lette transversalforskydninger af nippelens ender i bundene af gevindhullerne og ligeledes i højde med foreningsplanet ved små forskydninger af nippelens zone med en stor diameter i forhold til overkanterne 15 af gevindhullernes vægge. Ved som angivet i krav 4 at tilvejebringe en ringformet ansatszone i aksialret-ningen fremkaldes der i indskruningsøjeblikket af nippelen i hullet et stop af indskruningen ved klemning af de lange sider af nippelens skruegænger imod de lange sider af hullets skruegænger.

20 Det forstås således, at opfindelsen tilvejebringer en nippelsamling med en helt usædvanlig modstandsevne over for termomekaniske spændinger, der eliminerer de fleste årsager til brud under drift. Desuden kan nippelsamlingen ifølge opfindelsen tilvejebringes på økonomisk måde uden 25 væsentlig forøgelse af fremstillingsprisen i sammenligning med de konventionelle nippelsamlinger.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: fig. 1 er en skematisk afbildning, som opstalt og i snit, af en nippel ifølge opfindelsen, 4

DK 154599 B

fig. 2 er et snit igennem en del af nippeten på fig. 1, og fig. 3 er en forstørret detailafbildning af nogle skruegænger af nippelen på fig. 1 i ansatszonen.

Fig. 1 viser samlingen imellem to elektroder El 5 og E2 med en diameter på 500 mm, samlet ved hjælp af en nippel N med et gevind med en gevindstigning på fire gænger per tomme. Nippelen N omfatter som konventionelt to modstående kegleformede partier beliggende med deres store grundflade i et ækvatorialt plan P (fig.2). Ifølge 10 internationale normer udgør hældningen af hver af de to keglestubflader, udtrykt ved tangens af frembringerens vinkel med nippelens akse, 1/6. Som vist på fig. 2 har denne hældningsvinkel to på hinanden følgende værdier for nippelen ifølge opfindelsen. Langs en strækning 15 AB danner frembringeren af keglestubben en vinkel ti med aksen XY, og efter punktet B danner frembringeren BC en vinkel p med aksen XY.

I det foreliggende tilfælde er tg $· = 0,165 og tg β = 0,190.

Det ses altså, at vinkelen er lidt mindre end den normale vinkel, og vinkelen fi er væsentligt 20 større end den normale vinkel. Den anden del af nippelen, der er symmetrisk i forhold til planet p, er formet på samme måde.

For de to elektrodehullers vedkommende har deres skruegænger den normale hældning på 1/6 langs hele længden af frembringeren, som vist på fig. 1.

25 I det tilfælde, hvor nippelen omfatter 26 skruegænger

på hver side af ækvatorialplanet P, svarer strækningen AB

5

DK 154599 B

til 22 vindinger og strækningen BC til fire vindinger.

Det ses altså, at når denne nippel indskrues i elektrodehullet, tilvejebringes der et minimalt spillerum i zonen B imellem skruegængerne af nippelen og af hullet.

5 Endvidere tilvejebringes der imellem den tiende og den tolvte vinding af nippelen, regnet ud fra enden, en ansatszone, som tilvejebringer en præcis standsning af nippelens fastklemning i hullet.

I den viste udførelsesform tilvejebringes denne ansats-10 zone ved at forskyde det værktøj, som udfræser gevind-rillerne, en brøkdel af en millimeter i retning imod nippelenden med den lille diameter. Efter denne zone genjusteres positionen af værktøjet svarende til den normale indstilling.

Fig. 3 viser skematisk forskydningszonen på den ene 13 side af aksen XY. Det ses, at bredden af gevindrillerne ikke ændres ved værktøjets forskydning, men kun tykkelsen af selve de skruegænger, der omgiver den forskudte gevindrille. I det tilfælde, hvor værktøjet udfræser gevind-rillen ud fra nippelenden med den lille diameter, nærmes 20 den forskudte gevindrille 2 lidt imod den foregående gevindrille 1 og fjernes derved lidt fra den efterfølgende gevindrille 3, der er udfræset efter den genjustering af værktøjet, der bevirker, at gevindstigningen igen bliver den samme som før forskydningszonen. Det ses, 25 at forskydningen af værktøjet tilvejebringes gradvis langs en strækning af skruegangen imellem punkterne 4 og 3 på fig. 3, og at værktøjets genjustering på samme måde tilvejebringes langs en strækning imellem punkterne 6 og 7. Disse længder afhænger af hastigheden af værktøjs-30 forskydningerne og af bearbejdningens periferihastighed.

I nærværende eksempel er vindingen 2 blevet forskudt 0,12 mm i retning mod vindingen 1. På fig. 3 er denne 6

DK 154599B

forskydning forøget vilkårligt af tydelighedsgrunde.

Da bredden af gevindrillerne er konstant, ses det, at en sådan forskydning har nedsat afstanden imellem kanterne 8 og 9 af gevindrillerne 1 og 2 med den samme 5 værdi, og at afstanden imellem kanterne 10 og 11 af gevindrillerne 2 og 3 er tilsvarende forøget. Den omtalte forskydning af gevindrillen 2 medfører, at hele den imellem kanten 10 og bunden af gevindrillen 2 for-løbende overflade af gevindsiden virker som ansats 10 ved indskruning af nippelen i det tilsvarende gevindhul i elektroden. Denne side af skruegangen, som er en langside rettet imod bunden af hullet, vil standse indskruningen af nippelen, før denne fastklemmes imod bunden af hullet, så at man i kold tilstand i aksial-15 retningen bevarer et spillerum imellem de andre langsider af nippelgængerne og de tilsvarende sider af hullets skruegænger. Modsat forventningen observeres der ingen brud af skruegangen, der virker som en ansats, eller af den skruegang, imod hvilken den ligger an, 20 når den således tilvejebragte samling opvarmes til en høj temperatur. Forsøg har vist, at der kun sker en let deformation af de hinanden berørende overflader, og at der heller ikke observeres noget brud af nippelen eller af væggene af elektrodehullet. Forsøg har vist, 25 at de spændinger, der optræder i højde med ansatszonen, ligger klart under de spændingsværdier, der kunne fremkalde et brud af nippelen eller af de i elektroden udborede hulvægge.

Dette resultat skyldes navnlig det omhyggelige valg af ansatszonen, der skal ligge tilstrækkelig langt væk 30 fra foreningszonen og heller ikke ligge for tæt ved hældningsændringspunktet. Det er i punkt B (i fig. 1 og 2), at de største transversalkræfter udvikles under temperaturstigningen af nippelsamlingen, fordi spille-rummene her er de mindste. Derfor anbringes ansats- 7

DK 154599 B

zonen fortrinsvis på den anden side af punktet B imellem en tredjedel og halvdelen af den sammengr-i-bende gevindhøjde, målt ud fra enderne med den lille diameter.

Selv om værdien 0,12 mm er nær ved den optimale, kan 5 man tilvejebringe gevindforskydninger ifølge op findelsen i et område beliggende imellem 0,08 og 0,20 mm. Iværksættelsen af opfindelsen i forbindelse med gevind med fire vindinger per tomme kan overføres til gevind med andre gevindstigninger, eksempelvis tre gevind per tomme.

10 Uanset den anvendte fremgangsmåde skal man undgå at nedsætte tykkelsen af de forskudte vindinger, for at de skal kunne tåle fastklemningsspændingerne uden at fremkalde brud. Et fortrin ved forskydningen af gevindrillen er, at den ikke blot ikke nedsætter tykkelsen af 15 den eller de forskudte vindinger, men at den tværtimod forøger tykkelsen af den første vinding. I det tilfælde, hvor forskydningen opretholdes langs to eller tre vindinger, frembyder kun den første vinding en forøget tykkelse, mens de følgende vindinger bevarer den normale tykkelse.

20 Selv om det mindre spillerum i det viste eksempel opnås ved punkt B som skæringspunkt imellem frembringerne AB og BC, kan der ved B på nippelen tilvejebringes en ringformet zone, på hvilken skruegængerne og derved frembringeren er parallel med hullets frembringer. I dette 25 tilfælde vil hældningen af nippelen antage tre på hinanden følgende værdier, men i alle tilfælde skal zonen B være fuldstændigt omfattet imellem en tiendedel og en fjerdedel af højden af de indgribende skruegænger, målt ud fra bunden af hullet.

DK 154599 B

s

Endvidere kan de nævnte ændringer af hældningen og ansatszonen også tilvejebringes i elektrode-hullerne, hvor nippelen da bevarer sin normale hældning og gevindstigning uden forskydning.

5 Det er også muligt at fordele ændringerne af hæld ningen og forskydningen af vindingerne i ansatszonen imellem nippelen og gevindhullerne. Det bemærkes her, at hvis hældningsændringerne foretages ved bearbejdningen af gevindhullerne, skal hældningen af 10 den zone, der strækker sig ud fra foreningsplanet i retning mod bunden af hullet, være større end middelhældningen for nippelen, og modsat skal hældningen af den zone, der strækker sig ud fra bunden af hullet i retning mod foreningsplanet, være mindre 15 end denne middelhældning.

De hældningsændringer ifølge opfindelsen, hvormed spillerummet bringes til at variere, kan eventuelt også tilvejebringes i det mindste delvis på kontinuert måde, hvor da frembringeren for nippelen eller for 20 gevindhullet delvis har en krum form.

Claims (8)

1. Nippelsamling til en ovnelektrode, omfattende en nippel (N) med udvendigt gevind i form af en dobbelt keglestub til forbindelse af to ovnelektroder (Ε^,Ε^) langs et plan (P), hvor spillerummet imellem 5 gevindet på nippelen (N) og gevindet i elektrodernes udsparinger på hver sin side af foreningsplanet (P) passerer gennem en minimalværdi, kendetegnet ved, at minimalværdien antages i en højde mellem en tiendedel og en fjerdedel af gevindets højde i udspa-10 ringen, målt ud fra dennes bund.

2. Nippelsamling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at gevindet på nippelen (N) på hver sin side af foreningsplanet (P) omfatter mindst to zoner med hældninger afvigende fra udsparingens middelhældning, nemlig 15 en zone (AB) med en mindre hældning, der strækker sig fra foreningsplanet (P) mod nippelens ende, og en zone (CB) med en større hældning, der strækker sig ud fra nippelens ende mod foreningsplanet.

3. Nippelsamling ifølge krav 1 eller 2, kendete g-20 net ved, at nippelen (N) på hver sin side af forenings- planet (P) frembyder en zone (B) med samme hældning som udsparingen, beliggende imellem to zoner med afvigende hældninger.

4. Nippelsamling ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at der er anbragt en ansatszone beliggende mellem 25 en tredjedel og halvdelen af gevindets højde i udspa ringen, målt ud fra dennes bund.

5. Nippelsamling ifølge krav 4, kendetegnet ved, at gevindets gænger i ansatszonen er forskudt 0,08-0,20mm i retning mod udsparingens bund. DK 154599 B

6. Nippelsamling ifølge krav 1 eller 4, k endete g n e t ved, at gevindet i hver af udsparingerne på hver sin side af foreningsplanet (P) omfatter mindst to zoner med hældninger afvigende fra gevindets 5 middelhældning, nemlig en zone med en større hældning, der strækker sig fra forbindelsesplanet (P) mod udsparingens bund, og en zone med en mindre hældning, der strækker sig ud fra udsparingens bund i retning mod foreningsplanet (P).

7. Nippelsamling ifølge krav 1-4 eller 6, k e n d e- 10 tegnet ved, at gevindets gænger i ansatszonen er forskudt 0,08-0,20 mm i retning mod foreningsplanet (P).

8. Nippelsamling ifølge krav 1 eller 4-7, kendetegnet ved, at gevindets eller udsparingens hældning varierer kontinuerligt.