EP1084006A1 - Fluidgekühlte, elektrische stromleitung - Google Patents

Fluidgekühlte, elektrische stromleitung

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EP1084006A1
EP1084006A1 EP99920833A EP99920833A EP1084006A1 EP 1084006 A1 EP1084006 A1 EP 1084006A1 EP 99920833 A EP99920833 A EP 99920833A EP 99920833 A EP99920833 A EP 99920833A EP 1084006 A1 EP1084006 A1 EP 1084006A1
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EP
European Patent Office
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power line
cooled
cam
section
fluid
Prior art date
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Application number
EP99920833A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Raimund Brückner
Daniel Grimm
Jivan Kapoor
Peter Keutgen
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Didier Werke AG
Original Assignee
Didier Werke AG
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/005—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with heating or cooling means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/533—Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/42—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction
    • H01B7/421—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation
    • H01B7/423—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation using a cooling fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/42—Cooling of coils

Definitions

  • the invention relates to a fluid-cooled electrical power line divided into at least two sections, the sections being connected to an electrical coupling.
  • Such a power line is used for example in metallurgical technology.
  • a still empty tundish is preheated to a mold. After coupling the tundish to the mold, melt is let into the tundish, which emerges through pouring openings into the mold.
  • the pouring openings are each heated with a cooled, electrical inductor, which must be electrically connected to a converter or generator via a power line. This connection is made by means of an electrical coupling after connecting the distributor vessel to the mold. Since high currents flow, it is advisable to cool not only the inductor, but also the power line and the coupling.
  • the object of the invention is to ensure the desired cooling in the different operating stages. - 2 -
  • the above object is achieved in the aforementioned fluid-cooled power line in that one section and / or one coupling part is air-cooled and the other section and / or the other coupling part is water-cooled.
  • the one section of the power line and the one coupling part are fixedly arranged on the distributor vessel and connected to the inductor.
  • This section and / or this coupling part and the inductor are air-cooled via an air connection.
  • This section and the inductor are air-cooled already during preheating of the distribution vessel and also in the casting operation. Air cooling of the inductor is used because there are safety concerns about its cooling.
  • the other section of the power line and / or the other coupling part are water-cooled because this cooling is more effective and there are no safety concerns in this area.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view of a distributor vessel in the direction of arrow I in FIG. 2, - 3rd
  • FIG. 2 shows a view of the distribution vessel approximately in the direction of arrow II in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a detailed sectional view of the clutch and enlarged compared to FIG
  • FIG. 4 shows a section through a water-cooled coupling part approximately along the line IV-IV according to FIG. 3.
  • Three pouring openings 2 are provided on a distributor vessel 1.
  • An inductor 3 is arranged at each pouring opening 2. To simplify matters, only the power line, its connection, coupling and cooling of one of the inductors is described below. As can be seen in FIGS. 1 and 2, the power lines of the other inductors are also constructed.
  • the inductor 3, especially its coil, is connected to hollow electrical conductors 4, 5, each of which forms a first section of the power line. As described further below, compressed air is conducted in the electrical conductors to cool them and to cool the inductor 3.
  • An air collector 6 for cooling is connected to the inductor 3 and is connected to a collector 7. The compressed air is discharged from the collector 7 through an outlet 8 into the open, and a silencer can be provided.
  • the inductor 3 is air-cooled via two cooling branches with separate air supply, namely through the conductors 4, 5 and common air discharge. The cooling branches can be controlled separately if necessary.
  • a junction box 9 is attached to the distribution vessel 1.
  • the conductors 4, 5 each end on a coupling part 10. Only one of the coupling parts 10 can be seen in FIG. 3; the other is constructed in the same way and lies behind the drawing level. - 4 -
  • the coupling part 10 consists of a current-conducting cam 11, for example made of copper or a copper alloy, which is screwed into an electrically insulating block 12, for example made of hard tissue.
  • the block 12 is seated firmly at an angle 13 of the connection box 9 (see FIG. 3).
  • the cam 11 has an axial blind bore 14, in which the hollow conductor 4 sits in an electrically conductive manner. From the blind bore 14, a plurality of radial bores 15 lead to an annular channel 16, which exists between the cam 11 and the block 12. For sealing, 4 O-rings 17 are provided between the cam 11 and the block 12 and the conductor 4.
  • the ring channel 16 is connected via a channel 18 of the block 12 and a manifold 19 to a connector 20 for a compressed air hose 21.
  • the compressed air hose 21 or the compressed air hoses is / are already connected when the distributor vessel 1 is preheated to about the casting temperature and, due to the flexibility, makes the movement of the distributor vessel 1 to the mold.
  • the compressed air hose 21 or the compressed air hoses remains connected to the casting operation. In all of these operating stages, cooling air is passed through the block 12, the cam 11, the conductor 4 and the inductor 3.
  • a coupling part 22 is provided for the electrical connection of the conductors 4, 5 (see FIG. 3, 4).
  • This consists of two electrically conductive sockets 23, 24, which are fixed together in an electrically insulating block 25 (cf. FIG. 4).
  • the sockets 23, 24 are connected to water-carrying and water-cooled electrical cables 27, 28, which each form the other section of the power line and are connected to a remote frequency converter via water-cooled busbars (not shown).
  • the bushes 23, 24 each have an axial blind bore 29 which open out via radial bores 30 into an annular channel 31 which lies between the respective bushes 23, 24 and the block 25.
  • O-rings 32 are provided for sealing.
  • the ring channels 31 of the sockets 23, 24 are connected to one another via a channel 33 in the block 25.
  • the conductors 4, 5 are electrically connected to the electrical cables 27, 28.
  • the coupling part 22 with its sockets 23, 24 is plugged onto the cams 11 of the adjacent coupling parts 10 of the conductors 4, 5. Elements improving the current transfer can be inserted into the contact points 34.
  • a closure flap 35 is pivotally mounted about an axis 36.
  • at least one pin can be provided on the coupling part 22, to which a pressure point 37 (see FIG. 2) of the closure flap 35 is assigned.
  • Slotted bolt wedge connections 38, 39 are provided for pressing and blocking the closure flap 35 (cf. FIG. 2).
  • the closed closure flap 35 presses the coupling part 22 onto the coupling parts 10 and offers protection against contact with the electrically conductive parts.
  • the cross connection described in the sockets 23, 24 via the channel 33 of the block 25 can also be provided for the cams 11 in such a way that the block 12 accommodates a plurality of cams 11 and transverse channels connecting them between their ring channels 16 are formed in it. It is then not necessary to have a separate compressed air connection or compressed air hose for each air cooling branch. Two or more of the conductors 4, 5 can then be supplied with a single compressed air connection.
  • the bushings and cams can also be interchanged.

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Abstract

Bei einer in mindestens zwei Abschnitte (4, 27) unterteilten elektrischen Stromleitung sind die Abschnitte (4, 27) mit einer elektrischen Kupplung verbunden. Um die gewünschte Kühlung in den unterschiedlichen Betriebszuständen zu gewährleisten, ist der eine Abschnitt (4) und/oder das eine Kupplungsteil (10) luftgekühlt und der andere Abschnitt (27) und/oder das andere Kupplungsteil (22) wassergekühlt.

Description

1 -
Fluidgekühlte, elektrische Stromleitung
Die Erfindung betrifft eine fluidgekühlte, in mindestens zwei Abschnitte unterteilte, elektrische Stromleitung, wobei die Abschnitte mit einer elektrischen Kupplung verbunden sind.
Eine derartige Stromleitung wird beispielsweise in der metallurgischen Technik verwendet. Beim Metallgießen wird ein auf etwa Gießtemperatur vorgeheiztes, noch leeres Verteilergefäß (Tundish) an eine Kokille angefahren. Nach Koppeln des Verteilergefäßes mit der Kokille wird Schmelze in das Verteilergefäß eingelassen, die durch Gießöffnungen in die Kokille austritt. Die Gießöffnungen werden mit jeweils einem gekühlten, elektrischen Induktor beheizt, der über eine Stromleitung an einen Umrichter bzw. Generator elektrisch angeschlossen werden muß. Dieses Anschließen erfolgt mittels einer elektrischen Kupplung nach dem Verbinden des Verteilergefäßes mit der Kokille. Da hohe Ströme fließen, ist es zweckmäßig, nicht nur den Induktor, sondern auch die Stromleitung und die Kupplung zu kühlen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die gewünschte Kühlung in den unterschiedlichen Betriebsstadien zu gewährleisten. - 2 -
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei der eingangs genannten fluidgekühlten Stromleitung dadurch gelöst, daß der eine Abschnitt und/oder das eine Kupplungsteil luftgekühlt ist und der andere Abschnitt und/oder das andere Kupplungsteil wassergekühlt ist.
Bei dem genannten Anwendungsbeispiel ist der eine Abschnitt der Stromleitung und das eine Kupplungsteil fest an dem Verteilergefäß angeordnet und an den Induktor angeschlossen. Dieser Abschnitt und/oder dieses Kupplungsteil sowie der Induktor werden über einen Luftanschluß luftgekühlt. Dabei wird dieser Abschnitt und der Induktor schon beim Vorheizen des Verteilergefäßes und auch im Gießbetrieb luftgekühlt. Eine Luftkühlung des Induktors ist verwendet, weil gegen dessen Wasserkühlung Sicherheitsbedenken bestehen.
Der andere Abschnitt der Stromleitung und/oder das andere Kupplungsteil werden wassergekühlt, weil diese Kühlung effektiver ist und in diesem Bereich keine Sicherheitsbedenken bestehen.
Insgesamt ist also gewährleistet, daß die Stromleitung, die Kupplung und der Induktor in den verschiedenen Betriebsstadien (Vorheizen, Gießen) keine unzulässig hohen Temperaturen annehmen, die zu einer Schädigung der Bauteile führen könnte.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Teil-Schnittansicht eines Verteilergefäßes in Richtung des Pfeiles I in Figur 2, - 3
Figur 2 eine Ansicht des Verteilergefäßes etwa in Richtung des Pfeiles II in Figur 1,
Figur 3 eine gegenüber Figur 1 vergrößerte Detail-Schnitt- ansieht der Kupplung und
Figur 4 einen Schnitt durch ein wassergekühltes Kupplungsteil etwa längs der Linie IV-IV nach Figur 3.
An einem Verteilergefäß 1 sind drei Gießöffnungen 2 vorgesehen. Bei jeder Gießöffnung 2 ist ein Induktor 3 angeordnet. Im folgenden ist zur Vereinfachung nur die Stromleitung, deren Anschluß, Kopplung und Kühlung eines der Indukto- ren beschrieben. Wie den Figuren 1 und 2 zu entnehmen, sind die Stromleitungen der anderen Induktoren ebenso aufgebaut.
Der Induktor 3, speziell seine Spule, ist mit hohlen elektrischen Leitern 4,5 verbunden, die jeweils einen ersten Abschnitt der Stromleitung bilden. Wie weiter unten beschrieben, wird in den elektrischen Leitern zu deren Kühlung und zur Kühlung des Induktors 3 Druckluft geführt. An den Induktor 3 ist ein Luftabieiter 6 für die Kühlung angeschlossen, der mit einem Sammler 7 verbunden ist. Aus dem Sammler 7 wird die Druckluft durch einen Auslaß 8 ins Freie entlassen, wobei ein Schalldämpfer vorgesehen sein kann. Der Induktor 3 wird dabei über zwei Kühlzweige mit getrennter Luftzuführung, nämlich durch die Leiter 4,5, und gemeinsamer Luftableitung luftgekühlt. Die Kühlzweige lassen sich nötigenfalls getrennt steuern.
Am Verteilergefäß 1 ist ein Anschlußkasten 9 befestigt. In diesem enden die Leiter 4,5 an je einem Kopplungsteil 10. In Figur 3 ist nur eines der Kupplungsteile 10 zu sehen; das andere ist ebenso aufgebaut und liegt hinter der Zeichenebene. - 4 -
Das Kupplungsteil 10 besteht aus einem stromleitenden Nocken 11, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, der in einen elektrisch isolierenden Block 12, beispielsweise aus Hartgewebe, eingeschraubt ist. Der Block 12 sitzt fest an einem Winkel 13 des Anschlußkastens 9 (vgl. Fig.3).
Der Nocken 11 weist eine axiale Sackbohrung 14 auf, in der der hohle Leiter 4 stromleitend sitzt. Von der Sackbohrung 14 führen mehrere radiale Bohrungen 15 zu einem Ringkanal 16, der zwischen dem Nocken 11 und dem Block 12 besteht. Zur Abdichtung sind zwischen dem Nocken 11 und dem Block 12 sowie dem Leiter 4 O-Ringe 17 vorgesehen.
Der Ringkanal 16 ist über einen Kanal 18 des Blockes 12 und einen Krümmer 19 an einem Steckverbinder 20 für einen Preßluftschlauch 21 angeschlossen.
Der Preßluftschlauch 21 bzw. die Preßluftschläuche wird/werden schon beim Vorheizen des Verteilergefäßes 1 auf etwa Gieß- temperatur angeschlossen und macht/machen aufgrund der Flexibilität die Bewegung des Verteilergefäßes 1 zur Kokille mit. Der Preßluftschlauch 21 bzw. die Preßluftschläuche bleibt/bleiben auch im Gießbetrieb angeschlossen. In allen diesen Betriebsstadien wird Kühlluft durch den Block 12, den Nocken 11, den Leiter 4 und den Induktor 3 geleitet.
Zum elektrischen Anschluß der Leiter 4,5 ist ein Kupplungsteil 22 vorgesehen (vgl. Fig.3,4). Dieses besteht aus zwei elektrisch leitenden Buchsen 23,24, die gemeinsam in einem elektrisch isolierenden Block 25 festgelegt sind (vgl. Fig.4). Mittels Schraubverbindern 26 sind die Buchsen 23,24 mit Wasser führenden und wassergekühlten Elektrokabeln 27,28 verbunden, die jeweils den anderen Abschnitt der Stromleitung bilden und über nicht näher dargestellte wassergekühlte Stromschienen an einen entfernt aufgestellten Frequenz-Umrichter angeschlossen sind. - 5 -
Die Buchsen 23, 24 weisen je eine axiale Sackbohrung 29 auf, die über radiale Bohrungen 30 in einen Ringkanal 31 münden, der zwischen der jeweiligen Buchse 23,24 und dem Block 25 liegt. Zur Abdichtung sind O-Ringe 32 vorgesehen. Die Ringkanäle 31 der Buchsen 23,24 sind über einen Kanal 33 im Block 25 miteinander verbunden.
Wird durch das eine Elektrokabel 27 Kühlwasser zugeführt, dann tritt dieses in die Sackbohrung 29 der einen Buchse 23 ein, strömt in deren Ringkanal 31 und durch den Kanal 33 in den Ringkanal 31 der anderen Buchse 24 und durch deren Sackbohrung 29 in das andere Elektrokabel 28. Dadurch ist über das Kupplungsteil 22 der Wasser-Kühlkreislauf geschlossen, auch wenn das Kupplungsteil 22 noch nicht mit den zugehörigen Kupplungsteilen 10 verbunden ist. Gleichzeitig ist das Kupplungsteil 22 wassergekühlt.
Wenn das Verteilergefäß 1 mit der Kokille gekoppelt ist, dann werden die Leiter 4,5 elektrisch mit den Elektrokabeln 27,28 verbunden. Hierfür wird das Kupplungsteil 22 mit seinen Buchsen 23,24 auf die Nocken 11 der benachbarten Kupplungsteile 10 der Leiter 4,5 gesteckt. In die Kontaktstellen 34 können den Stromübergang verbessernde Elemente eingesetzt werden .
Am Anschlußkasten 9 ist eine Verschlußklappe 35 um eine Achse 36 schwenkbar gelagert. Um einen sicheren Sitz des Kupplungsteils 22 an den Kupplungsteilen 10 zu gewährleisten, kann am Kupplungsteil 22 wenigstens ein Stift vorgesehen sein, dem ein Druckpunkt 37 (vgl. Fig.2) der Verschlußklappe 35 zugeordnet ist. Zum Festdrücken und zur Blockierung der Verschlußklappe 35 sind Schlitzbolzen-Keilverbindungen 38,39 vorgesehen (vgl. Fig.2). Die geschlossene Verschlußklappe 35 drückt das Kupplungsteil 22 an die Kupplungsteile 10 und bietet einen Berührungsschutz gegenüber den elektrisch leitenden Teilen. - 6 -
Die bei den Buchsen 23,24 beschriebene Querverbindung über den Kanal 33 des Blocks 25 kann auch bei den Nocken 11 in der Weise vorgesehen sein, daß der Block 12 mehrere Nocken 11 aufnimmt und in ihm zwischen deren Ringkanälen 16 verbindende Querkanäle ausgebildet sind. Es ist dann nicht für jeden Luftkühlungszweig ein eigener Druckluftanschluß bzw. eigener Druckluftschlauch nötig. Mit einem einzigen Druckluftanschluß können dann zwei oder mehrere der Leiter 4,5 versorgt werden. Die Buchsen und Nocken können auch vertauscht werden.

Claims

- 7 -Patentansprüche :
1. Fluidgekühlte, in mindestens zwei Abschnitte unterteilte, elektrische Stromleitung, wobei die Abschnitte mit einer elektrischen Kupplung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt (4, 5) und/oder das eine Kupplungsteil (10) luftgekühlt ist und der andere Abschnitt (27, 28) und/oder das andere Kupplungsteil (22) wassergekühlt ist.
2. Stromleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (10, 22) wenigstens eine stromführende Buchse (23, 24) und wenigstens einen stromleitenden Nocken (11) aufweist.
3. Stromleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführende Buchse (23, 24) wassergekühlt und der stromleitende Nocken (11) luftgekühlt ist.
4. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nocken oder Nocken und eine Buchse oder Buchsen in je einen elektrisch isolierenden Block (12, 25) eingesetzt sind, der wenigstens einen Kanal (18, 33) für das Fluid aufweist.
5. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (11) und/oder die Buchse (23, 24) eine axiale Bohrung (14, 29) aufweist, die über radiale Bohrungen (15, 30) mit einem zwischen dem Block (12, 25) und dem Nocken (11) bzw. der Buchse (23, 24) liegenden Ringkanal (16, 31) mündet.
6. Stromleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei benachbarte Buchsen (23, 24) oder Nocken (11) in einem gemeinsamen Block (12, 25) angeordnet sind, der einen Kanal (33) aufweist, welcher die Ringkanäle (16, 31) der benachbarten Buchsen (23, 24) bzw. Nocken (11) verbindet.
7. Stromleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid aus einem Abschnitt (27) der Stromleitung der axialen Bohrung (29) der einen Buchse (23) oder des einen Nockens (11) zugeführt ist und über die axiale Bohrung (29) der benachbarten Buchse (24) oder Nocken (11) in den benachbarten Abschnitt (28) der Stromleitung abgeführt ist.
8. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid der axialen Bohrung (14) aus einem Preßluftschlauch (21) zugeführt ist und durch einen Abschnitt (4, 5) der Stromleitung zu einem Induktor (3) geleitet ist und von dort in die Umgebung entlassen ist.
EP99920833A 1998-05-05 1999-05-03 Fluidgekühlte, elektrische stromleitung Ceased EP1084006A1 (de)

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