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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Halterung gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei der durch die EP-B1-0010 305 bekannt gewordenen flüssigkeitsgekühlten
Halterung dieser Art ist am unteren Ende eines zylindrischen Tragstückes, das ein
den Elektrodenstrom führendes metallisches Kühlsystem enthält, ein Gewindeteil,
bzw. ein Nippel zum Aufschrauben der verzehrbaren Elektrode befestigt. Das Gewindeteil
weist ebenfalls Kanäle für das Kühlmedium auf, die über das Kühlsystem des Tragstückes
mit dem Kühlmedium gespeist werden. Das den Elektrodenstrom und die Kühlflüssigkeit
führende Kühlsystem umfaßt bei einer Ausführungsform der bekannten Halterung ein
in ein äußeres Metallrohr mit Abstand eingesetzes inneres Metallrohr wobei der Ringraum
zwischen den beiden Rohren im unteren Bereich der Elektrodenhalterung mit dem Innenraum
des inneren Metallrohres in Verbindung steht. Das Kühlmedium, im allgemeinen Wasser,
wird oberhalb der Einspannstelle des Tragstückes über einen Anschluß dem Innenraum
des inneren Metallrohres zugeführt, bis in den Bereich des Gewindeteils nach unten
und dort in den Ringraum zwischen den beiden Metallrohren zurückgeleitet, der oberhalb
der Einspannstelle in den Elektrodenarm einen weiteren Anschluß für den Austritt
des Kühlwassers enthält. Außerhalb der Halterung ist im Kühlwasservorlauf bzw. im
Ivühlwasserrücklauf ein Gerät zur Kühlwassermengenmessung installiert, das bei Unterschreitung
des vorgeschriebenen Durchsatzes ein Alarmsignal liefert, das dazu benutzt werden
kann, die Elektrodenhalterung über das Elektrodenstellsystem nach oben zu ziehen.
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Beim Einsatz der mit einer verzehrbaren Elektrode bestückten flüssigkeitsgekühlten
Halterung in einem Lichtbogenofen, in dem Schrott eingeschmolzen wird, kann es
durch
mechanische Beanspruchungen vorkommen, daß die verzehrbare Elektrode im Bereich
des Gewindeteils bzw. Nippels bricht und dann durch das Elektrodenstellsystem die
Elektrode weiter nach unten gefahren wird, was in der Regel zu einer Beschädigung
der nun nicht mehr geschützten unteren Spitze der Elektrodenhalterung und gegebenenfalls
zu einem Austritt der Kühlflüssigkeit führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeitsgekühlte
Halterung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art mit einer Meldeeinrichtung
zu versehen, die bei einem Elektrodenbruch im Bereich des Gewindeteils bzw.
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Nippels ein Signal liefert, das zum Hochfahren der Balterung ausgenutzt
werden kann. Außerdem soll in diesem Fall sofort der Zufluß des Kühlmediums unterbrochen
werden, um im Falle einer Beschädigung der Spitze der Elektrodenhalterung die austretende
Menge an Kühlmedium möglichst gering zu halten.
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Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Bei der erfindungsgemäßen Halterung ist im Strömungsweg des Kühlmittels
eine in Sperrichtung vorgespannte Absperreinrichtung mit einem Betätigungsglied
angeordnet, durch das beim Aufschrauben einer verzehrbaren Elektrode auf das Gewindeteil
die Absperreinrichtung entgegen der Vorspannung in den geöffneten Zustand versetzbar
ist. Der Strömungsweg ist somit bei entfernter Elektrode gesperrt und bei aufgeschraubter
Elektrode geöffnet. Wird die Elektrode bei einem Elektrodenbruch an der Stelle des
Nippels gewaltsam entfernt, dann wird aufgrund der Vorspannung der Absperreinrichtung
der Strömungsweg sofort gesperrt, d.h. der Durchfluß des Kühlmodiurils schlagartig
unterbrochen und dieser Schaltvorgang wirkt sich bei
einem inkompressiblen
Kühlmedium, wie Wasser, sofort an jeder Stelle des Strömungsweges aus und kann somit
als Meldesignal für den Elektrodenbruch und Steuer signal für das Elektrodenstellsystem
ausgenutzt werden. Damit entfallen zusätzliche Kabel oder Leitungen für ein Meldesystem.
Vorzugsweise ist die Absperreinrichtung im Strömungsweg des Vorlauf zur Spitze der
flüssigkeitsgekühlten Halterung angeordnet und ein den Sperrzustand der Absperreinrichtung
erfassender Durchflußmesser im Vorlauf zu der flüssigkeitsgekühlten Halterung,so
daß bei einer Beschädigung der ungeschützten Spitze nach einem Elektrodenbruch und
einem Austritt des Kühlmediums an dieser Stelle nicht nur das Meldesystem intakt
bleibt, sondern auch der Zufluß des Kühlmediums zu der beschädigten Stelle unterbrochen
wird. Die Absperreinrichtung erfüllt damit zwei Aufgaben, sie ist einerseits Signalgeber
für den im Vorlauf angeordneten Durchflußmesser, der wiederum ein Steuersignal an
das Elektrodenstellsystem abgibt und andererseits ein Verschlußorgan, das den Zufluß
des Kühlmediums zur beschädigten Stelle der Spitze der Halterung unterbricht. Auf
diese Weise kann das im Strömungsweg bis zum Absperrorgan enthaltene Kühlmedium
zurückgehalten und am Austreten in den Ofen gehindert werden.
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Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von 3 Figuren
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Teil des Längsschnittes einer flüssigkeitsgekühlten
Halterung mit aufgeschraubter Elektrode Fig. 2 den Schnitt II-II und Fig. 3 den
Schnitt III-III von Fig. 1.
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Die in Fig. 1 dargestellte flüssigkeitsgekühlte Halterung 1 für eine
verzehrbare Elektrode 2 eines Lichtbogenofens enthält ein freiliegendes äußeres
Metallrohr 3, dessen oberer Abschnitt etwa den gleichen Durchmesser wie die -erze}1rbare
Elektrode 2 aufweist und in einen Elektroden-
tragarm eines Lichtbogenofens
einspannbar ist. Am zur Einspannstelle entgegengesetzten Ende, d.h. am unteren Ende
trägt das Metallrohr 3 einen Flansch 4 und ein Gewindeteil 5 zum Aufschrauben der
verzehrbaren Elektrode 2.
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Der Durchmesser des im Betriebszustand in den Ofenraum eintauchenden
unteren Abschnittes des Metallrohres 3 ist gegenüber dem Durchmesser der verzehrbaren
Elektrode 2 verringert.
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Im Abstand vom äußeren Metallrohr 3 ist ein inneres Metallrohr 6 vorgesehen.
Der Hohlraum 7 des inneren Metallrohres dient als Kanal für die Zufuhr des Kühlmediums,
vorzugsweise Kühlwasser, zu dem flüssigkeitsgekühlten Gewindeteil 5. Die Rückleitung
des Kühlwassers erfolgt über den Zwischenraum 8 zwischen dem äußeren und dem inneren
Metallrohr. Am oberen Ende der flüssigkeitsgekühlten Halterung 1 steht der Hohlraum
7 mit einem Anschluß für die Zuleitung (Vorlauf) und der Zwischenraum 8 mit einem
Anschluß für die Rückführung (Rücklauf) des Kühlmediums in Verbindung.
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Der Strom für die verzehrbare Elektrode 2 wird in den oberen Abschnitt
des äußeren Metallrohres 3 eingeleitet, in dem aus Stahl bestehenden Metallrohr
nach unten geleitet und gelangt über das Gewindeteil 5 aus Elektrolytkupfer in die
angenippelte Elektrode 2.
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Im Flansch 4 ist eine Anzahl von inneren Bohrungen 9 und eine Anzahl
von.äußeren Bohrungen 10 vorgesehen. Die Bohrungen 9 liegen verteilt auf einem Kreis
um die Mittelachse der flüssigkeitsgekühlten Halterung 1 und sind mit dem Hohlraum
7 verbunden, die Bohrungen 10 liegen ebenfalls verteilt auf einem Kreis größeren
Durchnessers um die Mittelachse und sind mit dem Zwischenraum 8 verbunden. Die Bohrungen
dienen als Kanäle für die Zu- und Abfuhr der K .'flüssigkeit zu dem von einem ringförmigen
Verdränqungskörper 11 begrenzten Kanal 12 im Gewindeteil 5. Der
Strömungsweg
für die Kühlflüssigkeit ist durch Pfeile 13 angedeutet.
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Erfindungsgemäß ist im Strömungsweg 13 eine in Sperrichtung vorgespannte
Absperreinrichtung 14 mit einem Betätigungsglied 15 angeordnet. Bei auf das Gewindeteil
5 aufgeschraubter Elektrode 2 wird durch das Betätigungsglied 15 der Strömungsweg
13 freigegeben, bei entfernter Elektrode 2 der Strömungsweg gesperrt. Zu diesem
Zweck steht das Betätigungsglied 15 im Sperrzustand der Absperreinrichtung 14 aus
dem Gewindeteil 5 wie in Fig. 1 durch die strichpunktierte Stellung 16 angedeutet
ist, in einen Bereich vor, der bei aufgeschraubter Elektrode durch einen Teil dieser
Elektrode eingenommen wird. Wesentlich ist, daß beim Aufschrauben der Elektrode
2 durch irgendeinen Teil dieser Elektrode oder einen auf die Elektrode aufgebrachten
Teil das Betätigungsglied 15 entgegen der Vorspannung der Absperreinrichtung betätigt,
und als Folge hiervon der Strömungsweg 13 freigegeben wird.
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Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Absperreinrichtung
im Detail beschrieben.
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Das Betätigungsglied 15 der Absperreinrichtung 14 ist als Stange ausgebildet,
die innerhalb einer Hülse 17 geführt ist, die koaxial im Flansch 4 und im Gewindeteil
5 befestigt, im vorliegenden Fall mit diesem Teilen verschweißt ist. Die Hülse 17
umgibt mit Ausnahme des unteren Abschnittes das Betätigungsglied 15 mit Abstand,
so daß zwischen dem Betätigungsglied und der Hülse ein Ringkanal 18 für die Kühlflüssigkeit
gebildet wird. Dieser steht durch Kanäle 19 mit dem Kanal 12 in Verbindung. Der
Strömungsweg 13 erhält auf diese Weise eine Abzweigung .13a.tJber diesen Nebenweg
kann eine gute Kühlung des Eetätlgungsgliedes 15 erzielt erden. Die Führung des
Betätigungssliedes 1 D erfolgt einerseits durch den unteren
Abschnitt
der Hülse 17, in der zur Verhinderung eines Austrittes der Kühlflüssigkeit Ringdichtungen
20 vorhanden sind, sowie durch ein Führungselement 21, das in die Hülse 17 eingesetzt
ist und die aus Fig. 3 ersichtliche Form aufweist.
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Das Betätigungsglied 15 trägt am oberen Ende einen aufgeschweißten
plattenförmigen Absperrkörper 22, der bei entfernter Elektrode 2, wenn das Betätigungsglied
15 die gestrichelt dargestellte Position 16 einnimmt, in der ebenfalls gestrichelt
dargestellten Position 23 die inneren Bohrungen 9 und den Ringkanal 18 der Hülse
17 verschließt und somit den Strömungsweg 13 sperrt. Die Sperrung erfolgt bei entfernter
Elektrode 2 durch eine Vorspannung, die einerseits durch den Flüssigkeitsdruck im
Hohlraum 7 des inneren Metallrohres 6 und andererseits durch eine Druckfeder 24
bewirkt wird, die sich gegen eine Halterung 25 abstützt. Die Halterung 25, deren
Form aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist im unteren Abschnitt des inneren Metallrohres
6 befestigt, im vorliegenden Fall angeschweißt und trägt einen Führungszapfen 26
für die Druckfeder 24. Diese drückt auf den plattenförmigen Absperrkörper 23 und
ist hier ebenfalls durch einen aufgeschraubten Zapfen 27 geführt. Das untere Ende
des Betätigungsgliedes, das bei einem Elektrodenbruch unmittelbar der Ofenatmosphäre
ausgesetzt ist, ist leicht auswechselbar ausgebildet. Es besteht im vorliegenden
Fall aus einem aufgeschraubten Endstück 28.
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Im Betriebszustand nimmt die Absperreinrichtung die in Fig. 1 mit
ausgezogenen Linien dargestellte Position ein.
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Bei einem Elektrodenbruch im Bereich des Nippels wird das Betätigungsglied
15 freigegeben und durch den Flüss2'L3tkeitsdruck sdruck im lIohll-aliln 10 sowie
durch die Federkr.lft- iel-Druckfeder 24 der plattenförmige Absperrkörper 22 ZUSclllllllt
mit dem Betätigungsglied 15 nach unten gedrückt und dadurch
der
Zufluß zu den inneren Bohrungen 9 und zum Ringkanal 18 schlagartig unterbrochen.
Bei einem inkompressiblen Kühlmedium, wie Wasser, wird dieser Schaltvorgang praktisch
ohne Zeitverzögerung durch eine Uberwachungseinrichtung im Vorlauf registriert und
ein Steuersignal an das Elektrodenstellsystem geliefert, das die betreffende Elektrodenhalterung
sofort nach oben zieht. Sollte es als Folge des Elektrodenbruches zu einer Beschädigung
des Gewindeteils 15 kommen, so wird die im Hohlraum 7 befindliche Flüssigkeit durch
den plattenförmigen Absperrkörper 22 am Austritt gehindert.