KR100275309B1 - 탄소 전극 조인트 - Google Patents

Abstract

상하 두 개의 맞닿음 전극 부분을 나사식으로 연결하기 위한 전극 조인트에는 해제시 하부 전극 부분의 홈과 결합하는 상부 전극 부분내에 해제 가능하게 고정되는 로킹 핀이 제공된다.

Description

탄소 전극 조인트

제1도는 본 발명을 구체화한 결합된 전극을 부분 단면으로 도시하는 정면도.

제2도, 제2a도 및 제2b도는 제1도의 전극 조인트를 분해한 수직횡단면도.

제3a도, 제3b도 및 제3c도는 제1도의 전극 조인트의 환형 맞닿음면의 평면도.

제4도는 본 발명의 맞물림 배열의 상세를 부분 단면으로 도시하는 정면도.

제5도는 제4도의 5-5선에 따른 저면도.

제6도, 제6a도 및 제6b도는 본 발명의 맞물림 배열의 다른 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 상부 전극 부분 20 : 하부 전극 부분

30 : 치형 니플 35 : 접촉면

40, 50 : 환형 맞닿음면 60, 70 : 치형 소켓

75, 85 : 중심 종축선 100 : 통로

110 : 개구 120 : 슬롯

150 : 로킹 핀 202 : 금속 핀

210 : 핸들

본 발명은 전기 아크로에서 사용되는 종방향으로 연장하는 안정한 전극 주(electrode column)를 제공하기 위해서, 밀착되는 탄소 또는 흑연 전극의 상부와 하부를 서로 연결시키는 치형 니플에 의해 형성되는, 전극 조인트에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상부 전극 부분 내에 위치하고 하부 전극 부분내의 오목부 내측으로 부분 하강되도록 해제될 수 있음으로써, 상하 전극 부분의 나사 풀림을 방지하도록 상하 전극 부분을 서로 체결하는, 흑연 또는 탄소로 제조되는 테이퍼진 로킹 핀을 구비한 전극 조인트에 관한 것이다.

공지의 종래 탄소 전극에 있어서, 종방향으로 연장되어 수직으로 위치하는 한 쌍의 전극 부분은 그 전극 부분들의 상대적인 회전에 의해 전극부분과 대응하는 대향 치형 소켓에 나사 결합됨으로써 수직 전극 부분의 각각의 대향 맞닿음면이 맞닿음 접촉되게 하는 치형 흑연 니플에 의해서 결합 되어진다. 전극 부분이 노 작업 과정 중에 소모되면, 노 작업이 연속적으로 진행될 수 있게 하기 위해 새로운 전극 부분이 같은 방법으로 직렬로 결합한다. 즉, 전극주의 하단부가 노 내에서 소모되면, 전체 전극주는 작동상태를 유지할 수 있도록 낮아지고 전극 부분은 소모된 층을 채우도록 전극주의 상부에 연결된다. 그러나, 증가하는 전기 저항과 기계적인 결함, 예를 들어 전기로 작업의 중단을 초래하는 치형 니플 조인트의 파손에 의해 유발될 수 있는 나사 결합 방향과 반대방향으로의 전극 부분의 회전에 의해 나사 결합된 조인트가 가끔 풀리는 경우가 있다.

종래의 기술에서, 수평으로 위치한 탄소 전극 부분에 관한 이러한 문제를 해결하고자 하는 노력은 전극 조인트 내측에 강제로 끼워 맞춤되고 조인트의 풀림을 방지하는 키(key)로서 작용하는 다수의 날(blade)형태의 금속 기구가 기술되어 있는 힌클리의 미국 특허 제 1,572,534호에 나타나 있다. 현대의 전기 로에서 접하고 있는 온도 때문에, 금속 키는 전극 조인트가 상부로부터 고온 전극 아크로 접근함에 따라 용융될 수 있어 효과가 없다. 또한, 다가타(Dagata)의 미국 특허 제 4,813,805호에는 코크 피치(coked pitch)에 의해 정위치에 유지되는 상부와 하부 전극 사이로 연장하는 페그(peg)의 용도가 기술되어 있다.

본 발명의 일부로서, 나사 결합된 니플 조인트의 고장은 결합된 흑연 또는 탄소 전극과 니플이 느슨해져 단단히 접촉하지 않을 때 발생됨을 알아냈다. 노 작업중의 전극의 그러한 현상과 니플 조인트의 고장난 다수의 전극에 대한 조사에 의해, 이완, 즉 나사 결합된 조인트의 회전으로 인해 결합된 전극 부분이 상당히 분리되어 있음으로써, 때때로 노의 작동 중에 상대 운동을 초래하게 되어 조인트의 고장을 유발하게 됨을 알아냈다.

그러므로, 본 발명의 목적은 전극 조인트의 고장을 방지하기 위해 흑연 또는 탄소 전극 부분을 위한 나사 결합 조인트의 안전한 유지를 보장하는 수단을 제공하는 것이다.

이러한 목적 및 그 이외의 다른 목적은 하부 전극에 있는 슬롯형 통로 위의 상부 전극 부분에 있는 통로에, 하향으로 테이퍼진 흑연 또는 탄소 로킹 핀을 제공함으로써 달성된다. 로킹 핀은 상부 전극 통로 내에 해제 가능하게 고정되며 해제시 통로 내에서 아래로 미끄러지며, 로킹 핀의 일부는 전극 부분의 나사 풀림을 방지하도록 웨지 고정되게 되어 있는 하부 전극부분의 슬롯 내측으로 연장되어 있다.

제1도는 탄소 또는 흑연 상부 부분(10)과 하부 전극 부분(20)의 결합을 위한 종래의 탄소 또는 흑연 전극 조인트를 보여준다. 대향 전극 부분(10, 20)은 제1도에 도시한 것처럼 이중으로 테이퍼진 치형 니플(30)의 중심 종축선(95)과 일치하는 중심 종축선(75, 85)을 구비한 각각의 치형 소켓(60, 70)을 가지는 횡방향 환형 맞닿음면(40, 50) 사이의 접촉면(35)에서 맞닿게 되도록 치형 니플(30)과 동축으로 정렬되어 나사 결합된다. 노 작업동안, 치형 니플 및 대향 전극 부분을 포함하는 조인트가 느슨해질 수 있어서 전극 부분의 파손을 가져오는 응력이 생기게 된다. 이러한 상태는 전극 조인트의 기계적인 고장, 즉 파손을 초래하는 응력 발생을 유도하게 된다.

제1도, 제3a도, 제3b도 및, 제3c도를 참조하면, 전술한 문제점은 상부 전극(10)의 환형 맞닿음면(50)에 있는 개구(110)로부터 위로 연장하는 상부 전극 부분(10) 내에 종방향으로 연장하는 통로(100)를 제공함으로써 방지된다. 통로(100)는 제3b도에서 도면 부호 76으로 표시한 바와 같이, 종축선(75)으로부터 상부 전극 부분(10)의 외측 원주(115)까지의 반경 거리의 약 1/4 내지 3/4의 위치에 적당하게 위치한다. 슬롯(120)은 전술한 바와 같이 상부 전극 부분(10) 내에 위치한 통로(100)의 아래에 있는 하부 전극 부분(20)의 환형 맞닿음면(40)에 제공되어 진다. 국제 표준 규격인 네마 표준 공보(NEMA STANDARDS PUBLICATION) CGI-1993에 따라 제2도, 제2a도 및 제2b도에 도시한 니플(30)과 소켓(60, 70)의 치형을 설계하는 경우, 슬롯(120)에 통로(100)를 위치시키는 것은 제3a도 및 제3b도의 아크 부분(140)과 통로(100, 142)에 각각 도시되어 있는 맞닿음면(40, 50)위의 위치에, 제3a도 및 제3b도에 도시된 소켓(60, 70)의 나사 끝지점(130, 132)을 고정함으로써 달성된다. 니플(30)을 상부 소켓(60) 내로 나사 결합시키고 그 다음에 하부 소켓(70)에 나사 결합시킬 때, 상기 위치(140, 142)는 제5도에 도시된 것처럼 슬롯(120)의 일부 위치 위에 놓이는 통로(100)와 정렬된다.

제4도, 제5도, 제6도 및 제6a도와 관련하여 제1도를 더 참조하면, 흑연 또는 탄소로 제조된 긴 로킹 핀(150)은 상부 전극 부분(10)의 통로(100) 내에 위치된다. 로킹 핀(150)의 상부 직선측 부분(152)은 통로(100)내에 끼워 맞춰지고, 로킹 핀(150)은 연결된 전극 부분(10, 20)이 전기 아크로의 작동시 전류를 전도할 때, 로킹 핀(150)을 해제하는 왁스나 페이스트(paste, 154)와 같은 온도 반응 매체에 의해 통로(100)내에 해제 가능하게 유지된다. 또한, 로킹 핀을 해제 가능하게 유지하는 기계적인 수단이 제6b도에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 제6b도에 있어서, 금속 핀(202)은 전극(10)내의 구멍(204)을 통과한 후 로킹 핀(150)내의 통로(206)를 통해 상부 전극 부분(10)의 구멍(208)과 마찰 결합한다. 금속 핀(202)의 핸들(210)을 당기면 금속 핀이 통로(206)와 구멍(208)으로부터 제거되어 로킹 핀(150)은 해제된다. 로킹 핀(150)의 해제시, 로킹 핀(150)의 상부 직선 측 부분(152)은 아래로 미끄러져 통로(100)를 통해 안내된다. 로킹 핀(150)의 하부부분(156)은 아래로 테이퍼져 있으며, 로킹 핀(150)의 일부분이 슬롯(120)내에 있고 다른 일부분이 통로(100)내에 있도록 로킹 핀(150)의 하부 테이퍼 부분(156)이 슬롯(120)의 아래로 테이퍼진 측면(160, 162) 내에 놓여 쐐기 고정될 때 로킹핀(150)이 슬롯(120) 내에 놓이게 된다. 제3a도에 도시된 것 처럼 슬룻(120)은 굽어 있고 도면 부호 166으로 도시된 것처럼 하부 전극부분(20)의 중심 종축선(85)으로부터 동일한 반경 거리로 연장되며, 로킹 핀(150) 하부 부분(156)의 테이퍼에 대응하도록 측면(160, 162)에서 하방향으로 테이퍼져 있다. 슬롯(120)의 폭(W)은 로킹 핀(150)의 상부 부분(152)의 폭(170)보다 항상 작으며, 상기 슬롯(120)의 폭(W)은 하부 전극 부분(20)의 도면 부호 175로 나타낸 나사 회전 방향의 반대 방향으로 감소한다. 따라서, 로킹 핀(150)의 해제는 슬롯(120)의 테이퍼진 측면(160, 162)에서 로킹 핀(150)의 테이퍼진 부분(156)의 쐐기 고정을 초래하며, 또한 전극 부분(10, 20)의 나사 결합이 조금 풀리는 경우에는 제6도의 도면 부호 178로 도시한 바와 같이 통로(100)의 인접 측벽(103)에 대항하는 상부 부분(152)의 베어링 접촉을 초래한다. 통로(100')가 슬롯(120)의 확대 부분 위에 놓이는 경우, 로킹 핀(150')은 제6도에 도시한 바와 같이 하부 위치에서 쐐기 고정되며, 슬롯(120)은 슬롯(120)의 고도의 위치 정밀도를 필요로 하지 않을 정도로 충분한 곡선길이를 가진다. 제3a도에서 아크 부분(140)에 나타낸 슬롯(120)의 길이는 통로(100) 직경(97)의 3 내지 10 배가 적합하며, 슬롯(120)의 깊이 (102)는 로킹 핀(150)의 바닥(180)이 슬롯(120)의 바닥(185)위에 있도록 로킹 핀(150)의 테이퍼진 부분(156)의 길이(107)보다 10 내지 20% 더 큰 것이 적합하다.

Claims (4)

1. 중심 종축선을 횡단하는 환힝 맞닿음면 및 상기 환힝 맞닿음면 내에 치형 소켓을 각각 가지며 수직으로 위치되어 서로 종방향으로 동축 정렬되게 접하고 있는 상부 및 하부 전극 부분과, 그리고 환형 접촉 계면을 형성하도록 각각의 상기 전극 부분을 나사 결합 방향으로 회전시킴으로써 각각의 상기 전극 부분과 종방향으로 동축 정렬되게 결합하는 대응 치형 니플을 포함하는 탄소 전극 조인트에 있어서, (1) 상기 상부 전극 부분의 중심 종축선으로부터 평행하게 이격되어 환형 맞닿음면 내의 개구로부터 연장되어 있는 상기 상부 전극 부분 내의 통로와, (2) 상기 상부 전극 부분 내의 통로와 활주식으로 결합할 수 있는 정도의 폭을 갖는 상부의 직선 측 부분 및 하향으로 테이퍼진 부분을 가지며 상기 상부 전극 부분의 통로 내에 위치되어 있는 테이퍼진 흑연 또는 탄소 로킹 핀과, (3) 상기 상부 전극 부분의 통로 내에서 상기 로킹 핀을 해제가능하게 고정하는 수단과, 그리고 (4) 상기 로킹 핀의 직선 측 부분의 폭 보다 작은 폭을 가지며 상기 환형 맞닿음면 내의 개구로부터 연장되어 있는 상기 하부 전극 부분 내의 슬롯형 통로를 더 포함하고 있으며, 상기 하부 전극 부분의 개구의 적어도 일부분은 상기 상부 전극 부분의 환힝 맞닿음면 내에 있는 통로의 개구 바로 아래에 위치하며, 상기 하부 전극 부분 내의 슬롯형 통로는 상기 하부 전극 부분의 중심 종축선으로부터 반경 방향으로 동일한 거리를 두고서 연장되며, 상기 하부 전극 부분의 환형 맞닿음면 내에 있는 슬롯형 통로의 개구 상기 하부 전극 부분이 나사식으로 결합되는 회전 방향과 반대 방향으로 감소하는 폭과 상기 로킹 핀의 해제시 상기 로킹 핀의 하향으로 테이퍼진 부분에 대응하도록 하향으로 테이퍼진 깊이를 가지며, 상기 로킹 핀의 하향으로 테이퍼진 부분은 상기 하부 전극 부분의 슬롯형 통로 내로 진입하여 상기 슬롯형 통로의 하향으로 테이퍼진 부분과 결합하는 것을 특징으로 하는 탄소 전극 조인트.
2. 제1항에 있어서, 상기 로킹 핀은 상기 상부 및 하부 전극 부분이 전기 아크로의 작동 중에 전류를 전도할 때 상기 로킹 핀을 해제시키는 온도 반응 매체에 의해 상기 상부 전극 부분의 통로 내에 해제가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 탄소 전극 조인트.
3. 제1항에 있어서, 상기 로킹 핀은 상기 상부 전극 부분과 상기 로킹 핀을 관통하는 제거가능한 핀 소자에 의해 상기 상부 전극 부분의 통로 내에 해제가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 탄소 전극 조인트.
4. 제1항에 있어서, 상기 하부 전극 부분의 슬롯형 통로는 상기 로킹 핀의 하향으로 테이퍼진 부분 보다 10% 내지 20% 더 큰 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 탄소 전극 조인트.