PL172238B1

PL172238B1 - Zlacze do elektrod PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL172238B1
Application number: PL93301186A
Authority: PL
Inventors: James R Stewart; James A Klotz; Crescenzo F Fulgenzi; Philip D Coleman
Original assignee: Ucar Carbon Tech
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1997-08-29
Also published as: EP0599211B1; CN1050964C; AU663839B2; BR9304811A; US5336015A; ZA938797B; CN1093214A; AU5193293A; RU2129341C1; PL301186A1; EP0599211A1; CA2109909A1; NO934255L; NO306440B1; DE69314749D1; ES2108190T3; CA2109909C; NO934255D0; UA27762C2; DE69314749T2

Abstract

1. Zlacze do elektrod, zwlaszcza do laczenia pary przeciwleglych sekcji elektrody weglowej, w którym kazda sekcja ma gniazdo gwintowe zaopatrzo- ne w bruzdy gwintowe oddzielone przez obrobione na plasko wierzcholki wystepów gwintu, a w gniazdach sekcji umieszczona jest weglowa, gwintowa zlaczka wkretna zawierajaca wzdluzna c z e s c rdzeniowa, na której usytuowane sa oddzielone od siebie rutki gwin- tu, wystajace na zewnatrz czesci rdzeniowej i z nia integralne, dla gwintowego sprzezenia w bruzdach gwintu sekcji elektrodowej, znamienne tym, ze czesc rdzeniowa (215) zaopatrzona jest w integralny scieral- ny grzbiet (250) usytuowany przylegle pomiedzy od- dalonymi od siebie nitkami gwintu (210), który to grzbiet (250) wystaje na zewnatrz czesci rdzeniowej (215) na odleglosc krótsza niz oddalone sa od siebie nitki gwintu (210), tak ze w stanie gwintowego sprze- zenia weglowej zlaczki wkretnej (70, 700) z sekcja elektrodowa (10, 20), grzbiet (250) jest starty, a utworzona na nim plaska powierzchnia (327) oparta jest o obrobione na plasko wierzcholki wystepów (300) gwintu gniazda, które oddzielaja bruzdy (220) gniazda sekcji elektrodowej (10, 20). Fig. 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest złącze do elektrod, zwłaszcza do łączenia elektrod węglowych, również grafitowych, dla utworzenia elektrod połączonych w kolumnę, do stosowania w lukowym piecu elektrycznym.

W konwencjonalnym rozwiązaniu elektrody węglowej, para wydłużonych sekcji elektrodowych jest połączona za pomocą gwintowanej węglowej złączki wkrętnej, która zostaje wkręcona w odpowiadające gwintowane gniazda przeciwległych sekcji elektrodowych. W rezultacie, przeciwległe czoła stykowe sekcji elektrodowych zostają doprowadzone do oporowego styku. W miarę zużycia sekcji elektrodowej, w ten sam sposób dołączona zostaje kolejna nowa sekcja elektrodowa, a działanie pieca przebiega w sposób ciągły. To znaczy, dolny koniec kolumny zostaje zużyty w piecu, a cała kolumnajest opuszczana dla utrzymania działania. Sekcje elektrodowe są łączone na górze kolumny, dla uzupełnienia zużycia kolumn. Jednakże zdarzają się przypadkowe uszkodzenia, jak rozerwanie połączenia gwintowanej złączki wkrętnej, co wymaga przerwania działania pieca elektrycznego.

W opisie patentowym U.S. 4 152 533 przedstawiono rozwiązanie ukierunkowane na rozwiązanie problemów związanych z przerwaniem połączenia złączki wkrętnej i które rozwiązuje problem naprężeń przy kilku pierwszych nitkach gwintu na dnie gniazda elektrodowego, za pomocą skośnego ścięcia tych nitek. W opisie patentowym U.S. 4 375 340 przedstawiono rozwiązanie, w którym usunięto problem naprężeń przy, lub blisko środka długości nagwintowanej złączki wkrętnej, które zostają odciążone, aby zwiększyć wytrzymałość złącza. Jednakże dotychczasowe techniki nie eliminują uszkodzeń złącza wynikających z niewspółosiowości elektrodowej złączki.

Stwierdzono w praktyce, że uszkodzenia połączenia gwintowanej złączki wkrętnej występują zazwyczaj wtedy, gdy połączone sekcje elektrodowe i/lub złączka wkrętna nie są w faktycznym, całkowicie współosiowym ustawieniu. Badania szeregu uszkodzonych połączeń gwintowanymi złączkami wkrętnymi wykazały, że poszczególne osie podłużne połączonych sekcji elektrodowych były znacznie przesunięte, złączki wkrętne były nachylone pod kątem, a osie nie były zgodne. Stan ten często prowadził do uszkodzenia połączenia.

Celem wynalazku jest zapewnienie środków dla zagwarantowania współosiowego ustawienia wzdłużnego złączki wkrętnej i sekcj i elektrodowych, aby uniknąć uszkodzenia połączenia elektrodowego.

Złącze do elektrod według wynalazku, przeznaczone jest do łączenia pary przeciwległych sekcji elektrody węglowej, w którym każda sekcja ma gniazdo gwintowe zaopatrzone w bruzdy gwintowe oddzielone przez obrobione na płasko wierzchołki występów gwintu. W gniazdach sekcji umieszczona jest węglowa, gwintowa złączka wkrętna zawierająca wzdłużną część rdzeniową, na której usytowane są oddzielone od siebie nitki gwintu, wystające na zewnątrz części rdzeniowej i z nią integralne, dla gwintowego sprzężenia w bruzdach gwintu sekcji elektrodowej. Złącze tego rodzaju charakteryzuje się tym, że część rdzeniowa zaopatrzona jest w integralny ścieralny grzbiet usytuowany przylegle pomiędzy oddalonymi od siebie nitkami gwintu. Grzbiet wystaje na zewnątrz części rdzeniowej na odległość krótszą niż oddalone są od siebie nitki gwintu, tak że w stanie gwintowego sprzężenia węglowej złączki wkrętnej z sekcją elektrodową, grzbiet jest starty, a utworzona na nim płaska powierzchnia oparta jest o obrobione na płasko wierzchołki występów gwintu gniazda, które oddzielają bruzdy gniazda sekcji elektrodowej.

172 238

Korzystne jest, że grzbiet na części rdzeniowej jest ciągły i o równym zasięgu z nitkami gwintu. W korzystnym rozwiązaniu grzbiet na części rdzeniowej jest oddalony od sąsiednich nitek gwintu. Grzbiet jest korzystnie usytuowany bliżej jednej z sąsiednich nitek gwintu, tak że w sposób ścieralny oparty jest o środkową część obrobionego na płasko wierzchołka występu gwintu gniazda sekcji elektrodowej i jest zaopatrzony w rowki.

W odmiennym rozwiązaniu według wynalazku złącze do elektrod charakteryzuje się tym, że część rdzeniowa zaopatrzona jest w integralny ścieralny grzbiet usytuowany przylegle pomiędzy oddalonymi od siebie nitkami gwintu. Grzbiet wystaje na zewnątrz części rdzeniowej na odległość krótszą niż oddalone są od siebie nitki gwintu, tak że w stanie gwintowego sprzężenia węglowej złączki wkrętnej z węglową sekcją elektrodową, grzbiet jest starty i oparty jest o obrobione na płasko wierzchołki występów gwintu gniazda, które oddzielają bruzdy gniazda sekcji elektrodowej. Grzbiet ma płaską powierzchnię opartą'o obrobione na płasko wierzchołki występów gwintu gniazda.

W innym odmiennym rozwiązaniu według wynalazku, złącze do elektrod, charakteryzuje się tym, że część rdzeniowa zaopatrzonajest w integralny ścieralny grzbiet usytuowany przylegle pomiędzy oddalonymi od siebie nitkami gwintu. Grzbiet jest oddalony od sąsiednich nitek gwintu i wystaje na zewnątrz części rdzeniowej na odległość krótszą niż oddalone są od siebie nitki gwintu, tak że w stanie gwintowego sprzężenia węglowej złączki wkrętnej z sekcją elektrodową, grzbiet jest starty, a utworzona na nim płaska powierzchnia oparta jest o obrobione na płasko wierzchołki występów gwintu gniazda, które oddzielają bruzdy gniazda sekcji elektrodowej. Grzbiet jest usytuowany bliżej jednej z sąsiednich nitek gwintu, tak że w sposób ścieralny oparty jest o środkową część obrobionego na płasko wierzchołka występu gwintu gniazda sekcji elektrodowej. Korzystnym jest, że grzbiet jest zaopatrzony w rowki.

Złącze do elektrod objaśnione jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia znane złącze elektrodowe w rzucie pionowym w przekroju, fig. 1A i IB przedstawiają rzuty pionowe, częściowo w przekroju, różnych ukształtowań znanej gwintowanej złączki wkrętnej, fig. 2 przedstawia częściowy rzut pionowy ilustrowany niewspółosiowość złącza elektrodowego, fig. 3 - gwintowaną złączkę wkrętną według wynalazku w częściowym rzucie pionowym; fig. 3A - złączkę z fig.3 w rzucie z góry, fig. 4 - złączkę z fig. 3 w rzucie pionowym w przekroju, fig. 4A-4C przedstawiają odmienne ukształtowania złączki pokazanej na fig. 4, fig. 5 przedstawia złączkę z fig. 3 połączoną z parą przeciwległych współosiowych sekcji elektrodowych, w rzucie pionowym w przekroju, fig. 6 - bardziej szczegółowo sprzężenie złączki z fig. 3 w częściowym rzucie pionowym, a fig. 7 przedstawia narzędzie do stosowania przy wytwarzaniu złączki z fig. 3.

Na figurze 1 przedstawiono konwencjonalną złączkę elektrodową do łączenia sekcji elektrodowych 10 i 20, które pokazano również na fig. 1A. Dla uniknięcia naprężeń mechanicznych wskazane jest współosiowe ustawienie sekcji elektrodowych 10, 20 przy zgodnych ich osiach wzdłużnych 30,40, jak pokazano na fig. 1 i fig. 1A oraz również zgodnych ze środkową osią wzdłużną 60 ukształtowanej walcowo, gwintowej złączki wkrętnej 70. Odmienne rozwiązanie konwencjonalnej złączki pokazano na fig. 1B, w którym gwintowana złączka wkrętna 70 jest podwójnie zbieżna. Ze względu na wymaganą tolerancję obróbki w gwintowanych gniazdach 84, 86, a wskazaną przez odstępy 80, może się zdarzyć, że gwintowana złączka wkrętna 70 ulegnie przechyleniu na odcinku gwintowego sprzężenia sekcji elektrodowych 10, 20, jak pokazano schematycznie na fig. 2. Przeciwległe czoła oporowe 85, 87 sekcji elektrodowych 10, 20 zostaną wówczas przesunięte na odległość 90, jak pokazano na fig. 2, a wzdłużna oś 60 gwintowej złączki wkrętnej 70 zostanie pochylona względem osi 30, 40 sekcji elektrodowych 10, 20. W tych okolicznościach nośne powierzchnie boczne 100 nitek gwintu 110 gwintowej złączki wkrętnej 70 zostaną przesunięte w bruzdach gwintowych 120 gniazd w sekcjach elektrodowych 10, 20 i odstępy 130 przyległe do biernej powierzchni bocznej 102 nie będą równomierne, tojest kolejne odstępy 130 wzrastają. Stwierdzono, że warunki niewspółosiowości wskazane na fig. 2 przyczyniają się do powstania naprężeń, które powodują mechaniczne uszkodzenie złącza elektrodowego, to jest jego przerwanie.

172 238

Gwintowana złączka wkrętna 700 według wynalazku, utrzymująca współosiowe ustawienie i pozwalająca na uniknięcie przerywania połączenia i uszkodzenia złącza, jest pokazana na fi o Ί _w w nr_ępVrr>iii na ficr 4 Πννίηtnwana 7łar7kn wkrwtna 70d ioit 7annatr7 nna w oddalone ‘f ^5 ~ -----o* · — ------------- --_x---- “ - J------r ~~ od siebie jednolhe nilki gwintowe 210 na części rdzeniowej 215, które w trakcie stosowania sprzęgają się gwintowo z bruzdami 220 sekcji elektrodowych 10, 20 jak pokazano na fig. 5. Grzbiet 250 jest wykonany integralnie z rdzeniem 215 i jest położony pomiędzy sąsiednimi nitkami gwintowymi 210, wychodząc na zewnątrz z rdzenia 215, ale na znacznie mniejszą odległość niż nitki gwintowe 210.

Zamiast walcowego kształtu, jak pokazano na fig. 3, 4, 5 gwintowana złączka wkrętna według wynalazku ma korzystnie kształt podwójnie zbieżny, jak przedstawiono na fig. 1B. Przedłużenie zewnętrzne 270 grzbietu 250, pokazane na fig. 4, stanowi odpowiednio od 5 do 20% przedłużenia zewnętrznego 275 nitek gwintu 210, również zilustrowanego na fig. 4. Grzbiet 250 jest korzystnie zaopatrzony w zaostrzoną krawędź 255 tak, że po sprzężeniu gwintowej złączki wkrętnej 700 z nagwintowanymi sekcjami elektrodowymi 10,20, wgłębiony grzbiet 250 naciska ścieralnie wierzchołki występów 300 obrobione na płasko w gniazdach sekcji elektrodowych 10, 20, które oddzielają bruzdy 220. Efekt ten pokazano w częściowym widoku na fig. 6, w wyniku którego zewnętrzna krawędź 255 grzbietu 250 zostaje w sposób ścieralny zdarta, pozostawiając płaskie powierzchnie 320 na grzbiecie 250, które utrzymują gwintowaną złączkę wkrętną w ustawieniu współosiowym z sekcjami elektrodowymi 10, 20, jak pokazano na fig. 5. Dzięki temu unika się rozwoju naprężeń niszczących, wywołanych niewspółosiowością połączenia sekcji elektrodowych. Grzbiet 250 jest korzystnie kątowy i zaostrzony, jak wskazano przez oznaczenie 255 na fig. 5, co ułatwia zużycie ścierne do płaskiej powierzchni 327 podpierającej po starciu. Grzbiet 250 jest korzystnie położony nieznacznie bliżej sąsiedniej nośnej powierzchni bocznej 100 gwintowanej złączki wkrętnej 700, tak że w odniesieniu do fig. 7, odległość A jest około 5 do 20% dłuższa od odległości B. Umożliwia to, że krawędź 255 wchodzi w pracę podtrzymującą w środku obrobionego na płasko wierzchołka występu gwintu gniazda 300, przez cały czas wkręcania złączki wkrętnej 700 w sekcje elektrodowe 10, 20. Takie ustawienie z przesunięciem względem osi uwzględnia odstęp 130 w sąsiedztwie ponad biernymi powierzchniami bocznymi, który pojawia się z powodu tolerancji obróbczych.

Możliwe jest również stosowanie złączki 700 z fig. 4 o odmiennym ukształtowaniu grzbietu 250. Na figurach 4B i 4C przedstawiono korzystne kształty grzbietu 250' oraz 250.

Na figurze 7 przedstawiono w przekroju narzędzie do gwintowania mające wycięcie N do tworzenia grzbietu 250 w trakcie wykonywania nitek gwintu 210 z fig. 3. Korzystne jest, aby grzbiet 250 był w postaci ciągłej spirali jednolitej z rdzeniem 215 gwintu węglowego (lub grafitowego) i w zasadzie o równym zasięgu z nitką gwintu 210. Jednakże grzbiet 250 może być nieciągły, przez wprowadzenie wielu oddalonych od siebie rowków 330, jak pokazany przykładowo na fig. 3. Rowki takie powinny w zespole stanowić mniej niż jedną czwartą całkowitej długości grzbietu 250. Rowki 330 zapewniają przejście uwalniające dla cząstek węglowych powstałych przy ścieraniu. W działaniu, gwintowana złączka wkrętna 700 pokazana na fig. 3 jest początkowo wprowadzana w sekcję elektrodową, a grzbiet 250 stopniowo i w sposób ciągły naciska na obrobione na płasko wierzchołki gwintu gniazda sekcji elektrodowej i jest stopniowo ścierany do płaskiej powierzchni 327, jak zilustrowano na fig. 6 tak, że rezultacie klinuje złącze wkrętne 700 współosiowo w gnieździe, jak przedstawiono na fig. 5. Dla przyjęcia startych cząsteczek dodatkowo wykonane są podcięcia 401, 403 w dnie gwintu 215, które mają równy zasięg z grzbietem 250, jak pokazano na fig. 4A.

172 238

Fig. ΙΑ

Fig. IB

172 238

Fig. 2

Fig. 3

172 238

Fig. 4 A

F i g. 4 F i g. 4 C

330.

210

172 238

r—- 30/40 20

Fig. 5

172 238

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Złącze do elektrod, zwłaszcza do łączenia pary przeciwległych sekcji elektrody węglowej, w którym każda sekcja ma gniazdo gwintowe zaopatrzone w bruzdy gwintowe oddzielone przez obrobione na płasko wierzchołki występów gwintu, a w gniazdach sekcji umieszczona jest węglowa, gwintowa złączka wkrętna zawierająca wzdłużną część rdzeniową, na której usytuowane są oddzielone od siebie nitki gwintu, wystające na zewnątrz części rdzeniowej i z nią integralne, dla gwintowego sprzężenia w bruzdach gwintu sekcji elektrodowej, znamienne tym, że część rdzeniowa (215) zaopatrzona jest w integralny ścieralny grzbiet (250) usytuowany przylegle pomiędzy oddalonymi od siebie nitkami gwintu (210), który to grzbiet (250) wystaje na zewnątrz części rdzeniowej (215) na odległość krótszą niż oddalone są od siebie nitki gwintu (210), tak że w stanie gwintowego sprzężenia węglowej złączki wkrętnej (70, 700) z sekcją elektrodową (10, 20), grzbiet (250) jest starty, a utworzona na nim płaska powierzchnia (327) oparta jest o obrobione na płasko wierzchołki występów (300) gwintu gniazda, które oddzielają bruzdy (220) gniazda sekcji elektrodowej (10, 20).
2. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że grzbiet (250) na części rdzeniowej (215) jest ciągły i o równym zasięgu z nitkami gwintu (210).
3. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że grzbiet (250) na części rdzeniowej (215) jest oddalony od sąsiednich nitek gwintu (210).
4. Złącze według zastrz. 3, znamienne tym, że grzbiet (250) jest usytuowany bliżej jednej z sąsiednich nitek gwintu (210), tak że w sposób ścieralny oparty jest o środkową część obrobionego na płasko wierzchołka występu (300) gwintu gniazda sekcji elektrodowej (10,20).
5. Złącze według zastrz. 4, znamienne tym, że grzbiet (250) jest zaopatrzony w rowki (330).
6. Złącze do elektrod, zwłaszcza do łączenia pary przeciwległych sekcji elektrody węglowej, w którym każda sekcja ma gniazdo gwintowe zaopatrzone w brudy gwintowe oddzielone przez obrobione na płasko wierzchołki występów gwintu, a w gniazdach sekcji umieszczona jest węglowa, gwintowa złączka wkrętna zawierająca wzdłużną część rdzeniową, na której usytuowane są oddzielone od siebie nitki gwintu, wystające na zewnątrz części rdzeniowej i z nią integralne, dla gwintowego sprzężenia w bruzdach gwintu sekcji elektrodowej, znamienne tym, że część rdzeniowa (215) zaopatrzona jest w integralny ścieralny grzbiet (250) usytuowany przylegle pomiędzy oddalonymi od siebie nitkami gwintu (210), który to grzbiet (250) wystaje na zewnątrz części rdzeniowej (215) na odległość krótszą niż oddalone są od siebie nitki gwintu (210), tak że w stanie gwintowego sprzężenia węglowej złączki wkrętnej (70, 700) z węglową sekcją elektrodową (10, 20), grzbiet (250) jest starty i oparty jest o obrobione na płasko wierzchołki występów (300) gwintu gniazda, które oddzielają bruzdy (220) gniazda sekcji elektrodowej (10, 20), przy czym grzbiet (250) ma płaską powierzchnię opartą o obrobione na płasko wierzchołki występów (300) gwintu gniazda.
7. Złącze do elektrod, zwłaszcza do łączenia pary przeciwległych sekcji elektrody węglowej, w którym każda sekcja ma gniazdo gwintowe zaopatrzone w bruzdy gwintowe oddzielone przez obrobione na płasko wierzchołki występów gwintu, a w gniazdach sekcji umieszczona jest węglowa, gwintowa złączka wkrętna zawierająca wzdłużną część rdzeniową, na której usytuowane są oddzielone od siebie nitki gwintu, wystające na zewnątrz części rdzeniowej i z nią integralne, dla gwintowego sprzężenia w bruzdach gwintu sekcji elektrodowej, znamienne tym, że część rdzeniowa (215) zaopatrzona jest w integralny ścieralny grzbiet (250) usytuowany przylegle pomiędzy oddalonymi od siebie nitkami gwintu (210), który to grzbiet (250) jest oddalony od sąsiednich nitek gwintu (210) i wystaje na zewnątrz części rdzeniowej (215) na odległość krótszą niż oddalone są od siebie nitki gwintu (210), tak że w stanie gwintowego sprzężenia węglowej złączki wkrętnej (70, 700) z sekcją elektrodową (10, 20), grzbiet (250) jest starty, a utworzona na nim płaska powierzchnia (327) oparta jest o obrobione na płasko

172 238 wierzchołki występów (300) gwintu gniazda, które oddzielają bruzdy (220) gniazda sekcji elektrodowej (10, 20), przy czym grzbiet (250) jest usytuowany bliżej jednej z sąsiednich nitek gwintu (210), tak że w sposób ścieralny oparty jest o środkową część obrobionego na płasko wierzchołka występu. (300) gwintu gniazda sckcji elektrodowej (10, 20).
8. Złącze według zastrz. 7, znamienne tym, że grzbiet (250) jest zaopatrzony w rowki (330).