DE602004006939T2

DE602004006939T2 - Schraubverbindung für Kohlenstoff- und/oder Graphitelektrode

Info

Publication number: DE602004006939T2
Application number: DE602004006939T
Authority: DE
Inventors: John Montminy; L. Allen 28655 Morganton Wyatt; Richard L. Harris
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: JP2005140325A; BRPI0404817A; MY130702A; ATE364982T1; CN1619165A; RU2004131607A; EP1528840B1; ES2288657T3; DE602004006939D1; US20050094701A1; ZA200408530B; EP1528840A1; CN100338368C; US6952438B2; RU2302710C2; MXPA04010531A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Variante einer Schraubverbindung, die einen äußeren Teil mit einem Innengewinde und einen zugehörigen inneren Teil mit einem Außengewinde umfasst. Die jeweiligen Gewinde der Teile weisen eine einheitliche Steigung auf. Das individuelle Gewinde weist im wesentlichen ein V-Profil auf, und wenigstens eines der Gewinde ist mit einer Keilrampe am Gewindeflankengrund versehen, wobei bei Verschraubung des äußeren Teils mit dem inneren Teil die Gewindeflankenspitzen des einen Schraubverbindungsteils an die Keilrampen am Flankengrund des Gewindes des anderen Verbindungsteils stoßen.
Die Erfindung betrifft ferner eine andere Variante oder spezielle Bauform einer Schraubverbindung, die einen äußeren Teil mit einem Innengewinde und einen zugehörigen inneren Teil mit einem Außengewinde umfasst. Die jeweiligen Gewinde der äußeren und der inneren Teile weisen eine einheitliche Steigung auf. Das individuelle Gewinde des einen Teils weist im Wesentlichen ein V-Profil auf, und der andere Teil ist mit einer umgebenden Keilrampe in der Art eines Gewindes versehen. Bei Verschraubung des äußeren Teils mit dem inneren Teil stoßen die Gewindeflankenspitzen des einen Schraubverbindungsteils an die umgebende Keilrampe in der Art eines Gewindes des anderen Verbindungsteiles.
Die Erfindung betrifft ferner die Benutzung der beiden Varianten solcher Schraubverbindungen als Verbindungen für Kohlenstoff-, Semigraphit- oder Graphit elektroden, die sichernd, lasttragend und für ein Losdrehen, insbesondere unter dynamischer Last, nicht anfällig sind.
Die Technik der Herstellung von karbonisiertem oder graphitisiertem Kohlenstoff einschließlich auch von Kohlenstoffelektroden und Verbindungsstücken dafür ist in dem Fachgebiet seit mehr als einhundert Jahren bekannt und wird in einem großindustriellen Maßstab angewendet. Demzufolge ist sie in vielerlei Hinsichten verfeinert und bezüglich der Kosten optimiert worden. Eine Beschreibung dieser Technik findet sich in ULLMANN'S ENCYCLOPEDIA OF INDUSTRIAL CHEMISTRY, Bd. A5, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 1986, S. 103 bis 113.
Ein Lichtbogenofen enthält wenigstens einen Strang von Kohlenstoffelektroden. Das obere Ende solch eines Stranges wird von einer Halterung gehalten, durch die dem Elektrodenstrang auch der elektrische Strom zugeführt wird. Wenn der Ofen in Betrieb ist, geht der elektrische Bogen von der unteren Spitze oder dem unteren Ende des Stranges in das zu schmelzende Metall, das sich in dem Ofen befindet. Der elektrische Bogen und die hohen Temperaturen in dem Ofen bewirken, dass das untere Ende des Elektrodenstranges langsam abbrennt. Das Verkürzen des Elektrodenstranges wird ausgeglichen, indem der Strang schrittweise in den Ofen vorgeschoben wird und, falls notwendig, eine weitere Elektrode auf das obere Ende des Stranges geschraubt wird. Falls notwenig, kann ein teilweise abgebrannter Strang, der aus mehreren Elektroden und deren Verbindungsstücken besteht, auch als eine einzige Einheit aus der Halterung entfernt und durch einen frischen Strang mit ausreichender Länge ersetzt werden.
Individuelle Kohlenstoffelektroden werden auf einen Strang geschraubt, der bereits in dem Ofen angeordnet ist, oder Elektroden werden entweder von Hand oder mit einer Maschine zu einem frischen Strang verschraubt. Insbesondere in dem Fall von Elektroden mit einem großen Durchmesser von 600 mm oder mehr müssen beträchtliche Kräfte und Drehmomente oder Schraubarbeiten aufgewendet werden, um sicherzustellen, dass ein Elektrodenstrang nicht auseinander fällt. Ein sicherer Zusammenhalt eines Stranges ist für das Funktionieren eines Lichtbogenofens unbedingt erforderlich.
Der sichere Zusammenhalt eines Stranges ist während des Transports, insbesondere jedoch beim Betrieb eines Ofens, gefährdet. Wenn ein Ofen in Betrieb ist, werden auf den Elektrodenstrang wiederholt beträchtliche Biegemomente ausgeübt, die durch die Schwingung des Ofengehäuses einschließlich des Stranges bedingt sind, oder der Strang ist kontinuierlicher Vibration ausgesetzt; der Strang ist Stößen durch das Beschickungsmaterial ausgesetzt, das ebenfalls den sicheren Zusammenhalt des Stranges belastet. Alle solche Belastungen – wiederholte Biegemomente, Vibrationen und Stöße – sind in der Lage zu bewirken, dass sich die Schraubverbindung von Elektroden lockert. Das Lockern muss als das Ergebnis unvermeidbarer und/oder unerwünschter Vorgänge angesehen werden.
Zum besseren Verständnis werden die Folgen des Lockerwerdens eines Elektrodenstranges im Ofenbetrieb beschrieben:
Das Lockern des Stranges ist ein Hinweis darauf, dass die Festigkeit der Schraubverbindung vermindert ist. Infolgedessen sind auch die Druckkräfte auf die Kontaktflächen benachbarter Strangelemente vermindert. Das Lockern kann fortschreiten, bis einige Kontaktflächen physikalisch voneinander getrennt werden.
Infolgedessen nimmt der elektrische Widerstand in der Verbindung zu. Diejenigen Flächen, die noch in Kontakt sind, erfahren eine größere Stromdichte. Die höhere Stromdichte führt zu örtlicher Überhitzung.
Wenn eine Schraubverbindung locker wird, wird das Verbindungsstück gewöhnlich einer hohen thermischen und mechanischen Belastung ausgesetzt. Letztendlich ist ein mechanisches Versagen des Verbindungsstückes aufgrund von Überhitzung und mechanischer Belastung zu erwarten. Infolgedessen bricht das untere Ende des Elektrodenstranges ab und fällt in den geschmolzenen Stahl, der elektrische Lichtbogen wird unterbrochen und der Schmelzvorgang beendet.
Um die Probleme des unangemessenen Zusammenhalts und der schlechten Stromübertragung von einem Teil des Elektrodenstranges auf den nächsten anzugehen, ist eine Anzahl sehr unterschiedlicher Herangehensweisen hervorgebracht worden. Die im Folgenden beschriebene Praxis wird auch in den Stahlwerken angewendet.
Die US-Patentschrift Nr. 4,167,643 beschrieb, dass das Verbindungsstück zwischen zwei Graphitelektroden einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die beiden Elektroden aufwies. Bei steigenden Temperaturen – in der Stahlwerkspraxis werden Temperaturen von weit über 1.500 °C erreicht – dehnten sich die Elektrodenabschnitte stärker aus als das Verbindungsstück. Dies verursachte zusätzliches durch Wärme induziertes Festziehen zwischen dem Verbindungsstück und den Elektroden, das als Sicherungsausnehmung für die Schraubverbindung angesehen wurde. Es war jedoch auch offensichtlich, dass die thermisch induzierten Kräfte die Flanken der Gewindegänge starker Beanspruchung aussetzten.
Die US-Patentschrift Nr. 5,575,582 beschrieb die Benutzung eines konischen Ausnehmungsstückes zusätzlich zu dem Verbindungsstück zwischen zwei Graphitelektroden. Wenn sich der Elektrodenstrang im verschraubten Zustand befand, stellte die Anordnung sicher, dass das Ausnehmungsstück in einer Aussparung, die sich etwa zur Hälfte durch die Kontaktflächen zweier benachbarter Elektroden erstreckte, aus der Aussparung in der jeweiligen oberen Elektrode des Stranges und in die Aussparung der entsprechenden unteren Elektrode in dem Strang fiel. Die Aussparung in der unteren Elektrode war als ein gekrümmter Kanal ausgebildet, der einen Bogen mit konstantem Radius um die zentrale Längsachse der Elektrode beschrieb. Wenn die Schraubverbindung locker wurde, war das Ausnehmungsstück in der Lage, den Kanal entlang zu gleiten, bis es an dem entfernten Ende blockiert wurde. Das Ausnehmungsstück, das in die Aussparungen herab gefallen war, verhinderte somit eine weitere Verwindung und folgendes Lockern der beiden Elektrodenabschnitte. In Abhängigkeit von der Länge des gekrümmten Kanals und dem Drehweg um die zentrale Längsachse der Elektrode, den das Ausnehmungsstück darin durchlief, war die Schraubverbindung immer noch in der Lage, ziemlich locker zu werden. Dies wies nachteilige Auswirkungen auf die Übertragung von Strom durch diese Schraubverbindung und hinsichtlich örtlicher Überhitzung an dieser Verbindung auf.
Das Dokument JP 2000-133 436A beschreibt eine Elektroofen-Graphitelektrode, die eine ausreichende Kontaktfläche des Graphitelektrodenkörpers und des Graphitnippels sicherstellt, thermische und mechanische Beanspruchung verteilt und die absolute Festigkeit des Schraubgewindes erhöht. Dazu sieht JP 2000-133 436A das Festlegen der Gewindesteigung (p) des Schraubenmutterabschnitts und des Graphitnippels auf über 8,467 mm und auf oder unter 25,4 mm, was über der internationalen Norm bedeutet, vor. Auf diese Weise sollten die thermi sche und die mechanische Beanspruchung vermindert werden. Folglich werden die Kontaktbereiche zwischen den Gewindegängen nicht verkleinert.
Auch sind auf anderen Gebieten Versuche unternommen worden, das Problem der sich lockernden Befestigungen zu lösen. In der deutschen Patent-Auslegeschrift DE 41 37 020 wurden selbstsichernde Befestigungen beschrieben, wie z.B. Schrauben und Schraubenmuttern, die aus nicht weiter beschriebenen Materialien hergestellt sind. Die Befestigung war mit einer Anzahl noppenartiger Überstände in der Stirnfläche versehen, die mit einem Strukturbauteil zusammenwirkten. Die Überstände waren als Pyramiden oder Kegel mit einer Höhe von kleiner als 1 mm ausgebildet, wobei der Winkel an der Spitze der Pyramide bzw. des Kegels wenigstens 90° betrug. Die Pyramiden oder Kegel waren dazu vorgesehen, in die Oberflächen der Strukturbauteile, die beim Festziehen verspannt werden, eingedrückt zu werden, um so zu verhindern, dass sich die Befestigungen losdrehen.
Es wurde Bezug genommen auf das „Setzen" und die damit verbundene Verringerung der Vorspannung (siehe Spalte 2, Zeile 9 der deutschen Patentanmeldung). Die Pyramiden oder Kegel waren gleichmäßig auf der Stirnfläche der Befestigung verteilt. Die Befestigung wies keine spezifisch strukturierte Kontaktfläche und demgemäß keine vordere Spannrichtung mit spezieller Wirksamkeit auf.
Bezüglich des Verschraubens von Strängen von Kohlenstoffelektroden sollte beachtet werden, dass makroskopische Noppen auf den Kontaktoberflächen der Elektroden oder den Verbindungsstücken aufgrund der keramischen und somit spröden Natur der Kohlenstoffe beim Verschrauben zerquetscht würden. Es ist sogar möglich, dass wesentliche Stücke aus den Stirnflächen der Strangelemente ausgestoßen werden.
Ein anderer Versuch zu verhindern, dass Befestigungen sich lockern, wurde in der US-Patentschrift Nr. 4,076,064 (1978) beschrieben. Eine Keilrampe wurde am Flankengrund des Gewindeganges der einen Komponente einer Schraubverbindung eingeführt. Wenn beide Komponenten der Schraubverbindung zusammengeschraubt wurden, stießen die Flankenspitzen der Gewindegänge der Schraubverbindungskomponente ohne die Keilrampe an die Keilrampe am Flankengrund des Gewindeganges der anderen Komponente. Das Anstoßen der Gewindegang-Flankenspitzen der einen Schraubverbindungskomponente an die Keilrampe am Flankengrund des Gewindeganges der anderen Komponente wies die Wirkung des Sicherns beider Komponenten auf. Diese Sicherungswirkung war verbessert, wenn beide Komponenten aus zweckgemäß ausgewählten Materialien hergestellt waren. Es war hilfreich, wenn der Bolzen in der Schraubverbindung aus einem härteren, weniger duktilen Material als die zugehörige Schraubenmutter hergestellt war. Da die Materialien nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben wurden, war die logische Annahme, dass es sich für die Zwecke dieses Patentes um metallische Materialien handelte. Es wurde kein Hinweis darauf gegeben, dass dieser Typ von Schraubverbindung auch unter Benutzung von Materialien erzeugt wurde, die aus synthetisch hergestellten Kohlenstoffen hergestellt waren, auch nicht für die konischen Schraubverbindungen, wie sie gebräuchlich sind, um Kohlenstoff- und/oder Graphitelektroden zu verbinden, wie hierin beschrieben.
Das Element, das die Keilrampe am Flankengrund des Gewindeganges aufweist, wurde auch in der US-Patentschrift Nr. 4,266,590 (1981) abgehandelt. In jenem Fall waren die Höhen der Gewindegänge in der Schrauben mutter und dem Bolzen geringfügig unterschiedlich. Infolgedessen waren für jeden Gewindegang die Gewindegang-Flankenspitzen der Schraubverbindungskomponente ohne die Keilrampe an unterschiedlichen relativen Positionen in dem freien Querschnitt des Gewindeganges mit der Keilrampe am Gewindegang-Flankengrund der anderen Komponente angeordnet. Gemäß dieser Patentbeschreibung wurde die Sicherungswirkung, die durch die Gewindeflankenspitzen erzielt wurde, welche an die Keilrampe stießen, durch eine Hemmwirkung aufgrund der unterschiedlichen Höhen der Gewindegänge in den beiden Schraubverbindungsteilen weiter verstärkt. Es wurde kein Hinweis darauf gegeben, dass dieser Typ Schraubverbindung auch unter Benutzung von Materialien erzeugt wurde, die aus synthetisch hergestellten Kohlenstoffen hergestellt waren, auch nicht für konische Schraubverbindungen, wie sie üblicherweise benutzt werden, um Kohlenstoff- und/oder Graphitelektroden zu verbinden, wie hierin beschrieben.
In der Stahlwerkspraxis wird versucht, die Elektroden so fest wie möglich zusammenzuschrauben. Wie im Vorstehenden angegeben, sind die Kräfte, Drehmomente und Schraubarbeiten, die manuell eingebracht werden können, begrenzt. Diese Kräfte können durch Benutzung von Maschinen beträchtlich vergrößert werden, jedoch werden solche mechanischen Verschraubungsvorrichtungen nur in wenigen Stahlwerken benutzt. Die tatsächliche Stahlwerkspraxis zeigt, dass Elemente der Elektrodenstränge sich weiterhin immer wieder lockern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Schraubverbindung für Kohlenstoff- und/oder Graphit-Elektrodenstränge bereitzustellen, welche die oben erwähnten Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen und Verfahren dieses allgemeinen Typs beseitigt und für die Herstellung von Teilen aus Keramik, vorzugsweise Teilen aus synthetisch hergestelltem Kohlenstoff und Graphit, für eine Schraubverbindung sorgt, die das Lockern verhindern oder wenigstens die Folgen des Lockerns abschwächt wird.
Im Hinblick auf die vorhergehenden und anderen Aufgaben ist erfindungsgemäß eine Anordnung mit einer Schraubverbindung zwischen einer Kohlenstoffelektrode 1 mit einer Schachtel und einem darin gebildeten Innengewinde 4 und einem Kohlenstoff-Verbindungsstück 2 mit einem Außengewinde 5 zum Verbinden von zwei Elektroden 1 bereitgestellt, umfassend:
einen äußeren Teil aus synthetisch hergestelltem Kohlenstoff oder Graphit mit einem Innengewinde;
einen inneren Teil aus synthetisch hergestelltem Kohlenstoff oder Graphit mit einem Außengewinde; die dadurch gekennzeichnet ist, dass
das Innengewinde 4 und das Außengewinde 5 Gewindegänge mit einer im Wesentlichen einheitlichen Steigung, einem Flankengrund und einer Flankenspitze 8 sowie individuelle Gewindegänge mit im Wesentlichen einem V-Profil aufweisen;
wobei wenigstens das Außengewinde oder das Innengewinde mit einer Keilrampe 7 am Flankengrund ausgebildet ist und wobei bei Verschraubung eines solchen äußeren Teils mit einem solchen inneren Teil die Flankenspitzen 8 einer der Teile an die Keilrampen 7 am Flankengrund des anderen der Teile stoßen; und
und wobei das Innengewinde 4 und das Außengewinde 5 konisch ausgeführt sind und dabei die Flanken der individuellen Gewindegänge der Schraubverbindung nicht mit Last beaufschlagt sind.
Anders ausgedrückt: Die Schraubverbindungsteile sind aus Keramik, vorzugsweise aus synthetisch hergestelltem Kohlenstoff oder Graphit, hergestellt, und die Gewinde sind konisch. Wenn die Teile einer Schraubverbindung ineinander greifen, stoßen die Gewindeflankenspitzen 8 des einen Teils an die Keilrampen 7 an den Gewindegang-Flankengründen des anderen Teils. Dies bedeutet, dass nicht weiterhin die Flanken der individuellen Gewindegänge 4, 5 der Schraubverbindung mit der Last beaufschlagt sind. Folglich kann in dem Schraubverbindungsteil, das Keilrampen 7 an seinen Gewindegang-Flankengründen aufweist, auf Gewindegänge 4, 5 mit beispielsweise einem V-Profil und entsprechenden Gewindegangflanken verzichtet werden.
Im Hinblick auf die obigen und andere Aufgaben ist erfindungsgemäß auch ein Elektrodenstrang mit der oben kurz dargestellten Anordnung und mit mehreren der äußeren Teile, die als Kohlenstoffelektroden 1 ausgebildet sind, und der inneren Teile, die als Verbindungsstücke 2 ausgebildet sind, durch welche die Elektroden 1 zu einem Elektrodenstrang verschraubt werden, und wobei die Anordnung eine sichernde und lasttragende Verbindung bildet, die nicht für das Losdrehen anfällig ist, bereitgestellt.
Für die Zwecke der Erfindung sollten die Stränge von Kohlenstoffelektroden 1 durch die Biegemomente, Vibrationen oder Stöße, die in der Stahlwerkspraxis vorkommen, nicht gelockert oder voneinander getrennt werden, sodass die Elemente in Kontakt miteinander gesichert bleiben und die Schraubverbindung in jedem Fall die Last des unteren Teils des Stranges trägt, während die Verbindungsstücke 2 die Elektroden 1 zusammenhalten.
Hierin werden die folgenden Definitionen benutzt:
Die Enden einer Elektrode werden auch als die Endfläche bezeichnet.
Eine Schachtel ist eine koaxiale Vertiefung in der Endfläche einer Elektrode. Üblicherweise werden zylindrische oder konische Innengewinde in die koaxialen Innenwände einer Schachtel eingearbeitet; diese Spezifikation ist durch die internationale Norm IEC 60 239 geregelt (Schachtel mit Innengewinde = Gewindeschachtel).
Ein Verbindungsstück ist eine zylindrische oder doppelkonische Schraube mit einem Außengewinde und einer Endfläche, die rechtwinklig zu der Achse des Verbindungsstücks auf beiden Seiten davon angeordnet ist. Ein Verbindungsstück wird etwa zur Hälfte in jede Schachtel benachbarter Elektroden eingeschraubt, um die beiden Elektroden zu verbinden.
Ein vorverschraubter Verbund ist eine Elektrode und ein Verbindungsstück, das teilweise (d.h. zur Hälfte) in eine Schachtel der Elektrode eingeschraubt ist.
Eine Elektrode oder Kohlenstoffelektrode weist an wenigstens einer Endfläche eine Gewindeschachtel auf. In diesem Dokument bedeutet die Verbindung von zwei Elektroden mittels eines Verbindungsstückes immer eine Elektroden-Schraubverbindung. Der Einfachheit halber wird jedoch der Ausdruck Elektrodenverbindung benutzt, auch in den Ansprüchen.
Die Höhe eines Gewindeganges ist definiert als der Weg solch eines Gewindes von 360° um die zentrale Längsachse entweder eines Verbindungsstücks 2 oder einer Elektrodenschachtel.
Die Höhe oder der Gradient eines Gewindeganges 4, 5 ist verhältnismäßig klein, um zu verhindern, dass die beiden Schraubverbindungskomponenten den Gradienten hinab auseinander gleiten. Wie in der internationalen Norm IEC 60 239 spezifiziert, muss der Gradient oder die Höhe eines Gewindes drei (Typ T3) oder vier (Typ T4) Gewindegänge pro Inch oder 25,4 mm betragen. Gemäß dieser Spezifikation beträgt die Höhe des Gewindes für Typ T3 8,467 mm und für Typ T4 6,350 mm.
Der Vorteil der Schraubverbindung, die aus erfindungsgemäßen Kohlenstoffteilen hergestellt ist, ist durch die gleichmäßige Verteilung von Lasten längs der Kontaktlinie 9 zwischen der Gewindeflankenspitze 8 des einen Teils einerseits und der Keilrampe 7 am Flankengrund des Gewindeganges des anderen Teils andererseits bedingt. Dies wird durch die Tatsache demonstriert, dass die resultierenden Kraftvektoren an allen Punkten auf der Kontaktlinie etwa gleich groß sind, wie vorstehend beschrieben.
Im Gegensatz dazu ist im Falle herkömmlicher Gewinde ohne Keilrampen 7 an den Flankengründen der Gewindegänge die Last im wesentlichen auf den ersten Gewindegang konzentriert; die Lasten nehmen bei jedem nachfolgenden Gewindegang ab.
Unter sonst ähnlichen Randbedingungen, wie z.B. der Gesamtlastexposition, der Gewindegröße, dem Gewindegradienten und dergleichen, sind in herkömmlichen Gewinden ohne Keilrampen 7 an den Flankengründen der Gewindegänge die absoluten Lastwerte bei dem ersten Gewindegang bedeutend größer als die absoluten Werte der größten Lasten im Falle der Schraubverbindung, die aus erfindungsgemäßen Kohlenstoffteilen hergestellt ist. Die größeren absoluten Werte bei herkömmlichen Gewinden weisen Auswirkungen auf die Strombelastungen in Fällen auf, in denen ein Elektrodenstrang aufgrund der Benutzung in einem Stahlschmelzofen heiß wird. Unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der Verbindungsstücke 2 und der Elektroden 1 bewirken, dass die absoluten Werte der größten Lasten mit steigender Temperatur eines Elektrodenstranges rasch zunehmen. Aufgrund der größeren absoluten Werte der größeren Lasten, wenn die herkömmlichen Gewinde ohne Keilrampen 7 an den Flankengründen der Gewindegänge 4, 5 in Schraubverbindungen benutzt werden, versagt eine Schachtel oder ein Verbindungsstück 2 in solcher einer Verbindung eher. Andererseits ist die Schraubverbindung, die aus erfindungsgemäßen Kohlenstoffteilen hergestellt ist, gegenüber solch einem Versagen der Schachtel oder des Verbindungsstückes 2 aufgrund hoher Temperaturen beständiger.
Bei der Herstellung der Kohlenstoffelektroden 1 und der Verbindungsstücke 2 ist kein zusätzlicher Verfahrensschritt erforderlich, um für ein Sichern einer erfindungsgemäßen Elektrodenverbindung zu sorgen. Verschiedene Werkzeuge sind erforderlich, jedoch ist die maschinelle Bearbeitung nicht mehr schwierig.
Viele metallische Schraubverbindungen bestehen aus einem äußerem Teil mit Innengewinde, z.B. einer metallischen Schraubenmutter, und einem dazugehörigen inneren Teil mit Außengewinde, z.B. einem metallischen Bolzen. In beiden Teilen der Schraubverbindung ist der Abstand zwischen den Gewindegängen der gleiche und in allen Fällen einheitlich. Der individuelle Gewindegang weist im Wesentlichen ein V-Profil auf, und wenigstens einer der Teile weist am Flankengrund des Gewindeganges eine Keilrampe auf. Gemäß den US-Patentschriften Nr. 4,076,064 und 4,266,590 weist eine der Komponenten der Schraubverbindung in jedem Fall Keilrampen an den Flankengründen der Gewindegänge auf, um zu verhindern, dass die Schraubverbindung aus dem verschraubten Zustand locker wird und/oder um das Sichern der beiden Schraubverbindungskomponenten sicherzustellen. Beim Versuch, das Sichern und das Verhindern des Lockerns zu verstehen, ist das Konzept der plastischen Verformbarkeit von Metallen hilfreich. Demgemäß ist es möglich, sich vorzustellen, dass die Gewindeflankenspitzen des einen Teils einer metallischen Schraubverbindung an die Keilrampen des anderen Teils stießen und plastisch verformt werden, wenn die beiden Teile zusammengeschraubt werden, und dass die Gewindeflankenspitzen des einen Teils dadurch mit den Keilrampen des anderen Teils der metallischen Schraubverbindung gegenseitig gesichert werden.
Wenn Versuche unternommen werden, sich dieses Prinzip des gegenseitigen Sicherns bei einer keramischen Schraubverbindung zu vergegenwärtigen, ist es zuerst erforderlich, sich mit der Tatsache auseinanderzusetzen, dass das Prinzip versagt. Der Grund dafür ist die Sprödigkeit der Keramik. Unter hohen Scherbeanspruchungen, wie sie z.B. an den Gewindeflankenspitzen eines Teils erzeugt werden, wenn zwei keramische Schraubverbindungsteile zusammengeschraubt wurden, brechen diese keramischen Flankenspitzen einfach ab.
Obwohl synthetisch hergestellte Kohlenstoffe und Graphite auch als Keramik angesehen werden, verleiht der schichtförmige Aufbau des Graphitgitters im mikrokristallinen Bereich die Eigenschaft der plastischen Verformbarkeit. Wegen dieser Verformbarkeit, die im Falle von Graphit auch als Schmierfähigkeit bekannt ist, brechen diese keramischen Flankenspitzen nicht einfach ab. Die Verformbarkeit synthetisch hergestellter Kohlenstoffe und Graphite wird durch die feinverteilte offene Porosität dieser Materialien unterstützt, die in der Größenordnung von 25 Vol.% liegt. Kleine Kristallbereiche können in benachbarte Poren gepresst werden. Es ist möglich sicherzustellen, dass das gegenseitige Sichern der Gewindeflankenspitzen eines Teils einer Schraubverbindung, die aus Graphit oder Kohlenstoff hergestellt ist, mit den Keilrampen des anderen Teils einer Schraubverbindung, die aus Graphit oder Kohlenstoff hergestellt ist, erfolgt, wenn die beiden Teile zusammengeschraubt werden. Dies gilt für Teile mit konischen Links- oder Rechtsgewinden.
Wenn beim verschrauben der beiden Teile die Gewindeflankenspitzen 8 der im wesentlichen V-förmigen Gewindegänge 4, 5 des einen Schraubverbindungsteils an die Keilrampen 7 des anderen Schraubverbindungsteils stoßen, werden alle Kräfte von dem einen Teil zu dem anderen Teil nur an dieser Kontaktlinie übertragen. Das Profil der Gewindegänge des Teils mit den Keilrampen am Flankengrund des Gewindeganges kann ohne Verlust an Kraftübertragung immer kleiner gemacht werden. Die Folge davon ist, dass die Flanken der Gewindegänge 4 des Teils mit der Keilrampe 7 nicht mehr in Kontakt mit den Flanken der Gewindegänge 5 des Teils mit den Gewindegängen mit einem im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt sind und somit auf diesem Weg auch keine Kräfte übertragen werden. Der Fall, der in Anspruch 9 beschrieben ist, kann als ein interessanter Sonderfall angesehen werden, in dem der Teil mit der Keilrampe 7 keinen sichtlich überstehenden Gewindegang 4 mehr aufweist, siehe auch 4. Nun umgibt nur die Keilrampe 7 diesen Teil. Der Umriss des zugehörigen Gewindeganges 4 ist verkleinert worden, z.B. auf eine Ver bindungslinie 9 zwischen zwei Keilrampen 7, die sich im Querschnitt von 4 eine über der anderen befinden.
Die Technik der Herstellung und die Benutzung synthetisch hergestellter Kohlenstoffelektroden ist in dem einleitenden Teil erläutert. Die individuellen Elemente eines Stranges von Kohlenstoffelektroden werden zusammengeschraubt. Dazu greift das Kohlenstoffverbindungsstück mit den Außengewinden in die Schachteln zweier benachbarter Kohlenstoffelektroden ein, die mit Innengewinden versehen sind.
Die mechanischen und thermischen Beanspruchungen eines Stranges von Kohlenstoffelektroden werden nicht gleichmäßig über eine Elektrode 1 und ein Verbindungsstück 2 verteilt. Stattdessen wird das Verbindungsstück 2 größerer Belastung ausgesetzt und daher üblicherweise aus einem Kohlenstoffmaterial mit besserer mechanischer und thermischer Güte hinsichtlich Eigenschaften, wie z. B. Biegefestigkeit, Elastizitätsmodul, Koeffizient der Ausdehnung parallel und rechtwinklig zu der zentralen Längsachse, elektrische und thermische Leitfähigkeit, Schüttdichte usw., als die zu verschraubenden Elektroden 1 hergestellt.
Wie in der US-Patentschrift Nr. 4,076,064 erläutert, wird die Schraubverbindung verbessert, wenn der Bolzen der Schraubverbindung aus einem härteren, weniger duktilen Material als das Material der zugehörigen Schraubenmutter hergestellt ist. Eine ähnliche Anordnung ist wegen der Lasten der Körper eines Elektrodenstranges auch in der Schraubverbindung des Stranges erzeugt: Das Verbindungsstück 2 weist einen größeren Elastizitätsmodul auf und ist daher weniger duktil als die Kohlenstoffelektrode 1, die einen niedrigeren Elastizitätsmodul und somit größere Duktilität aufweist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Keil rampe 7 am Flankengrund des Gewindeganges des Innengewindes 4 der duktileren Elektrodenschachtel zu bilden und den Querschnitt der Gewindegänge 5 des weniger duktilen Verbindungsstückes 2 unverändert zu lassen.
Ein Anzahl von Gewindegängen 4, 5 ist auf der seitlichen Oberfläche eines Verbindungsstückes 2 gebildet, beginnend an der Stirnfläche 6 und sich zu dem Mittelabschnitt eines Verbindungsstückes 2 erstreckend. Gleiches erfolgt mit der zugewiesenen Elektrodenschachtel. Die Anzahl von Gewindegängen 5 hängt von der Länge des Verbindungsstückes 2 und der Tiefe der Elektrodenschachtel und dem Gewindegradienten ab. Dieser letztgenannte ist durch die internationale Norm IEC 60 239 spezifiziert, ebenfalls für Stränge von Kohlenstoffelektroden 1.
Beim Verschrauben zweier Schraubverbindungsteile wird eine große Sicherungswirkung erzielt, wenn alle Gewindegänge 4, 5 eines Teils einer Schraubverbindung, in diesem Fall vorzugsweise die Elektrodenschachtel, mit einer Keilrampe 7 am Gewindegang-Flankengrund versehen sind. In bestimmten Fällen ist es jedoch ausreichend, wenn wenigstens ein Gewindegang mit einer Keilrampe 7 versehen wurde. In anderen Fällen ist die Keilrampe 7 am Gewindegang-Flankengrund in Teilabschnitten der Länge des Gewindeganges vorhanden, der sich vom Boden der Elektrodenschachtel bis hin zur Endfläche 3 der Elektrode 1 erstreckt.
Einige Kunden erwerben die Elektroden 1 in der Form von vorverschraubten Verbunden. Das Verbindungsstück 2, das in die erste Schachtel an einem Ende der Elektrode 1 geschraubt wird, wird maschinell und mit einem entsprechend hohen Anzugsdrehmoment befestigt; die zweite Schachtel an dem anderen Ende der Elektrode 1 ist nicht belegt. Dies bedeutet, dass praktisch keine Gefahr besteht, dass das Verbindungsstück 2, das maschinell angeschraubt wird, in der Stahlwerkspraxis locker wird. Folglich erfordert das Gewinde des vorverschraubten Verbundes keinen Schutz gegen Lockern und somit keine Keilrampe 7 am Gewindegang-Flankengrund (des Schachtelgewindes). Das Verfahren, das angewendet wird, um das zweite Elektroden-Ende zu verschrauben, kann entweder maschinell in einem Elektrostahlofen durchgeführt werden oder von Hand verschraubt werden, wenn eine entsprechende Maschine im Stahlwerk nicht verfügbar ist. Insbesondere im letztgenannten Fall besteht aufgrund der Anwendung eines unangemessenen Anzugsdrehmomentes eine Gefahr des Lockerns. Insbesondere in diesen Fällen ist es nützlich, über einen zusätzlichen Schutz gegen Lockern zu verfügen. Das Innengewinde der zweiten Elektrodenschachtel, die nicht vorher mit einem Verbindungsstück verschraubt wurde, weist am Gewindegang-Flankengrund eine Keilrampe auf.
Auf der Keilrampe am Gewindegang-Flankengrund, gewöhnlich an einem der beiden zu verschraubenden Teile, weist die Oberfläche meistens eine andere Neigung als die Flanken auf. Da die Flanken der Gewindegänge eine beliebige Neigung aufweisen, ist es zwecklos, diese Flanken als Bezug zu benutzen. Der logische Bezug ist die Beziehung zwischen der zentralen Längsachse 11 des Verbindungsstücks 2 oder der Elektrode 1 einerseits und der Neigung der Oberfläche der Keilrampe am Gewindegang-Flankengrund andererseits. Der Winkel zwischen der zentralen Längsachse 11 des Verbindungsstücks 2 oder der Elektrode 1 einerseits und der Neigung der Oberfläche der Keilrampe 7 am Gewindegang-Flankengrund andererseits beträgt zwischen 10° und 60°, vorzugsweise 25° bis 35°, wobei der Winkel entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn berechnet wird.
Die Projektion der Keilrampe 7 am Gewindegang-Flankengrund auf die zentrale Längsachse 11 des Verbindungsstücks 2 oder der Elektrode 1 beträgt 30 bis 100 % der Höhe eines Gewindeganges. Diese Länge ist am Flankengrund des Gewindeganges positioniert, sodass beim Verschrauben der beiden Schraubverbindungskomponenten, die Keilrampe 7 der ersten Komponente in der Mitte von der Flankenspitze 8 des Gewindeganges der zweiten Komponente berührt wird. Es entsteht jedoch das Problem, dass die Flankenspitzen 8 der Gewindegänge der zweiten Komponente von der Mitte der geneigten Oberfläche der Keilrampe 7 der ersten Komponente unter der Last der angewendeten Kräfte weggedrückt werden.
Wie in einem der vorhergehenden Abschnitte über das Verschrauben von Kohlenstoffelektroden 1 in einem Elektrostahlwerk angegeben, war das Ziel, Verschraubungen, die aus Kohlenstoffelektroden 1 und Kohlenstoff-Verbindungsstücken 2 bestehen, trotz der technischen Bedingungen, die in einem Stahlwerk herrschen, gegen Lockern zu schützen. Daher werden Schraubverbindungen benutzt, von denen wenigstens ein Teil ein Gewinde mit einer Keilrampe 7 im Gewindeflankengrund des Gewindeganges in wenigstens einem Teilabschnitt der Länge dieses Gewindeganges aufwies. In einem speziellen Fall sind die lasttragenden Gewindegänge, die normalerweise einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweisen, wenigstens an einer Komponente nicht mit der umgebenden Keilrampe 7 ausgebildet. Wenn die Schraubverbindung, die aus Kohlenstoffelektroden 1 und Kohlenstoff-Verbindungsstücken 2 besteht, zusammengeschraubt wird, wird eine Verbindung erzeugt, die sichernd, lasttragend und beständig gegen Lockern ist, wodurch der Schutz des gesamten Elektrodenstranges gewährleistet ist.
Schraubverbindungen des beschriebenen Typs weisen eine gleichmäßigere Lastverteilung als normale Schraubverbindungen mit zwei Gewinden auf, deren Gewindegänge jeweils V-förmige Querschnitte aufweisen.
Schraubverbindungen des beschriebenen Typs werden als Verbindungen, die sichernd, lasttragend und nicht anfällig für das Losdrehen sind, für Kohlenstoffelektroden 1 benutzt, die unter Benutzung von Verbindungsstücken zu einem Elektrodenstrang verschraubt werden, sowohl in der normalen Anwendung als auch in der speziellen vorstehend erwähnten Anwendung mit verkleinertem Umriss des Gewindeganges.
BEISPIELE
In einem Verschraubstand, hergestellt von Piccardi (Dalmine (Bergamo)/Italien), bekannt als eine „Nippling Station" und hergestellt 1997, wurden zwei Graphitelektroden mit einem Durchmesser von 600 mm jeweils mit einem geeigneten Graphitnippel zu einem Elektrodenstrang verschraubt.
Dazu wurde ein vorverschraubter Verbund, bestehend aus einer Elektrode und einem Nippel, der vorher in eine Schachtel der Elektrode eingeschraubt worden war, benutzt. Diese Elektrode wies ein Normgewinde, das der Norm CEI IEC 60 239 entsprach, und eine Schachtel mit der Bezeichnung S 317T4N auf. Der zugehörige Nippel wies auf beiden Seiten ein konisches Gewinde mit der Standardbezeichnung N 317T4N auf. Dies bedeutet, dass die Gewindeseite des Nippels, die in dem vorverschraubten Verbund noch frei war, ebenfalls mit einem Normgewinde versehen war.
Die zweite Elektrode mit einem Durchmesser von 600 mm wurde dann auf diesen vorverschraubten Verbund geschraubt, und die Schachtel dieser zweiten Elektrode wies eine Keilrampe an der Basis der Gewindegänge auf. Die Oberfläche der Keilrampe wies einen Winkel von 30° auf, bezogen auf die zentrale Längsachse der Elektrode. Zur Herstellung dieses speziellen Gewindes in der Elektrodenschachtel wurde ein Gewindeschneider benutzt, dessen Außenumriss an den Orten, die den Keilrampen in der Schachtel entsprachen, ebenfalls einen Winkel von 30° aufwies. Hinsichtlich des Restes wies der Umriss des Gewindeschneiders das typische V-Profil auf, das einem Querschnitt durch die Gewindegänge eines Schachtelgewindes entsprach. Verschiedene Verschraubungsprüfungen wurden mit einer Elektrodenstranganordnung dieses Typs durchgeführt.
Zuerst wurde die erfindungsgemäße Schraubverbindung unter Benutzung eines mechanisch angewendeten Anziehdrehmoments geschlossen. Als ein Anziehdrehmoment von 4.000 Nm erreicht war, wurde das Verschrauben beendet. Zur Dokumentation des Erfolges solch einer Schraubverbindung wurde ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Schraubverbindung gemacht. Eine Schnittansicht solch einer Art ist in 5 gezeigt. Da Schnittansichten von Graphitteilen wegen der körnigen Struktur dem Nicht-Fachmann nicht sofort verständlich sind, sind Anmerkungen bezüglich der im Wesentlichen erfinderischen Elemente in diese Figur geschrieben worden. Eine weitere wichtige Anmerkung ist, dass die Flanken der Gewindegänge des Nippels und der Schachtel nicht angrenzend sind und dass folglich die Belastungen nicht vom Nippel zu der Schachtel übertragen werden, sondern die Flankenspitzen der Gewindedrehungen an dem Nippel an die Keilrampen an der Basis der Gewindedrehungen in der Schachtel stoßen und die Belastungen dort übertragen werden.
Zur Kennzeichnung der Befestigungssicherheit der Schraubverbindung wurde die Verbindung dann wieder geöffnet und das Lösemoment gemessen. Ein Lösemoment von 2003/6 EP 6.000 Nm wurde bestimmt, was innerhalb des normalen Bereichs von Normgewinden liegt.
Nach wiederholten Verschraub- und Lösevorgängen an derselben Schraubverbindung änderten sich die Anzugs- und Lösemomente nicht bedeutend.
In weiteren Prüfungen wurde die erfindungsgemäße Schraubverbindung unter Benutzung eines manuell angewendeten Anziehdrehmoments geschlossen. Auf diese Weise wurde ein Anzugsdrehmoment von etwa 1.200 Nm erreicht. Das Lösemoment betrug 2.000 Nm. Nach wiederholten Verschraub- und Lösevorgängen an der selben Schraubverbindung wurden Lösemomente zwischen 1.500 Nm und 3.000 Nm festgestellt; die breite Verteilung von Lösemomenten war durch die Tatsache bedingt, dass verschiedene Techniken benutzt wurden, um das Anzugsdrehmoment anzuwenden.
Andere Merkmale, die als kennzeichnend für die Erfindung angesehen werden, sind in den angefügten Ansprüchen bekannt gegeben.
Der Aufbau und die Arbeitsweise der Erfindung jedoch, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben und Vorteilen dieser, werden aus der folgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen am besten verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B sind Schnitte parallel zu den Längsachsen durch Elektroden 1 mit Schachteln, die in die Endflächen 3 eingelassen sind und entweder ein zylindrisches oder ein konisches Innengewinde 4 aufweisen, sowie Ansichten der Längsausdehnung unbefestigter Verbindungsstücke 2 mit entweder zylindrischen oder konischen Gewinden und den Stand der Technik darstellend.
2 ist ein Schnitt in einem vergrößerten Maßstab parallel zu der Längsachse 11 durch eine Schachtel der Elektrode 1 mit einem konischen Verbindungsstück 2, das in die Schachtel der Elektrode 1 eingeschraubt ist.
3a und 3b zeigen zwei schematische Schnitte, die mit der Ansicht in 2 vergleichbar sind, parallel zu den Längsachsen 11 durch zwei unterschiedliche Schraubverbindungen jeweils im verschraubten Zustand.
3a) zeigt einen Schnitt durch eine herkömmliche Schraubverbindung im verschraubten Zustand, und 3b) zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schraubverbindung im verschraubten Zustand. In 3a) sind Lastvektoren an den Flanken der Gewindegänge eingezeichnet, in 3b) sind diese Lastvektoren auf die Keilrampen 7 an den Flankengründen der Gewindegänge angewendet.
4 ist ein Schnitt parallel zu der Längsachse 11 durch einen Teil einer konisch zulaufenden Schraubverbindung im verschraubten Zustand, wobei der eine Teil der Schraubverbindung (vorteilhafterweise das Verbindungsstück 2) Gewindegänge mit V-Profil aufweist und wobei die umgebende Keilrampe 7 an dem anderen Teil der Schraubverbindung (vorteilhafter die Schachtel der Elektrode 1) ausgebildet ist und die lasttragenden Gewindegänge nicht üblicherweise mit im wesentlichen einem V-Profil ausgebildet sind.
5 ist ein Schnitt durch eine Schraubverbindung eines Nippels und einer Elektrode, wobei die Verbindung erfindungsgemäß ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1a und 1b stellen eine allgemeine Ansicht von Anordnungen von Elektroden 1 und nicht befestigten Verbindungsstücken 2 bereit. Die koaxial angeordneten Schachteln der Elektrode 1 sind mit Gewindeoberflächen 4 versehen. Die Grenzen der Schachteln, die zu dem Körper der Elektroden 1 weisen, sind die Schachtelböden 10 der Elektroden 1. Die unbefestigten Verbindungsstücke 2 weisen an ihren seitlichen Oberflächen Gewindeoberflächen 5 auf, und jedes weist Stirnflächen 6 auf beiden Seiten auf.
Das spezielle Merkmal von 2 ist in vergrößertem Maßstab gezeigt. Die Gewindeoberfläche 4 der Elektrodenschachtel umfasst nicht nur herkömmliche Gewindegänge mit den normalen V-Profilen, sondern es befindet sich auch eine Keilrampe 7 am Flankengrund des Gewindeganges. Die Oberfläche der Keilrampe 7 am Flankengrund eines Gewindeganges bildet einen Winkel in dem Bereich zwischen 10° und 60°, vorzugsweise zwischen 25° und 35°, mit der Längsachse 11 des Verbindungsstücks 2 oder der Elektrode 1.
Die Flankenspitzen der Gewindegänge 8 der einen Schraubverbindungskomponente (Verbindungsstück 2) stoßen an die Keilrampen 7 am Flankengrund der Gewindegänge der anderen Schraubverbindungskomponente (Elektrode 1). Die Gesamtlast des Elektrodenstranges wird in der Schraubverbindung an der umgebenden Kontaktlinie 7–8 von der Elektrode 1 zu Verbindungsstück 2 oder umgekehrt übertragen.
3a und 3b dienen zur Veranschaulichung der verbesserten Übertragung von Lasten durch Vergleich einer herkömmlichen Schraubverbindung mit einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung für Kohlenstoffstränge, jeweils im verschraubten Zustand. Insbesondere die Lastvektoren, die an den Flanken der Gewindegänge eingezeichnet sind, machen die Unterschiede deutlich. In der herkömmlichen Schraubverbindung, siehe 3a, weist der obere Gewindegang den größten Lastvektor an seiner Flanke auf. Der unmittelbar darunter befindliche Gewindegang ist einem kleineren Lastvektor ausgesetzt; der unter diesem befindliche Gewindegang weist eine noch kleinere Last auf usw. Die unteren Gewindegänge sind an der Übertragung von Lasten von einer Schraubverbindungskomponente zu der anderen kaum beteiligt.
In der erfindungsgemäßen Schraubverbindung für Kohlenstoffelektrodenstränge, siehe 3b, sind die Lastvektoren, die an den Keilrampen 7 an den Flankengründen der Gewindegänge eingezeichnet sind, für alle Keilrampen 7 von praktisch der gleichen Größe. Dies bedeutet, dass ein etwa gleicher Anteil der Last an jedem Kontakt von der Flankenspitze des Gewindeganges 8 der einen Schraubverbindungskomponente (Verbindungsstück 2) zu der Keilrampe 7 am Flankengrund des Gewindeganges der anderen Schraubverbindungskomponente (Elektrode 1) übertragen wird.
Wie in 3a) und 3b) und dem vergrößerten Schnitt in 2 zeigt 4 einen Schnitt parallel zu der Längsachse 11 durch eine Komponente einer Schraubverbindung im verschraubten Zustand, wobei die Schraubverbindung, die in 4 gezeigt ist, (gegen die untere Seite der Figur) konisch zuläuft. Da die Flanken der Gewindegänge der Schraubverbindungskomponente, die auch die umgebende Keilrampe 7 (Elektrode 1) aufweist, keine Last übertragen, könnte in dieser Schraubverbindungskomponente (Elektrode 1) auf die Gewindegänge mit V-Profil verzichtet werden. Eine einfache Verbindungslinie 9 – im Querschnitt in 4 gezeigt – zwischen jeder der beiden Keilrampen 7 ersetzt nun den Gewindegang mit V-Profil und entspricht in der technischen Ausführungsform einer Elektrodenschachtel einer schraubenförmigen Oberfläche mit einer Neigung zur zentralen Längsachse 11 der Elektrode (Schachtel).
5 zeigt einen Schnitt durch eine Schraubverbindung im verschraubten Zustand. Auf der rechten Seite ist ein Teil der Schachtel der Elektrode 1 zu sehen, einschließlich der Gewinde mit Keilrampen 7 am Flankengrund eines Gewindeganges. Die Oberflächen der Keilrampen 7 weisen gegenüber der zentralen Längsachse der Elektrode 1 eine Neigung von etwa 30° auf. Auf der linken Seite sind ein Teil des Verbindungsstückes 2 und Normgewinde zu sehen. Die Flankenspitzen 8 der Normgewindegänge des Verbindungsstückes 2 berühren die Keilrampen 7 am Flankengrund des Gewindeganges der Elektrode 1. Die Flanken der Gewinde des Verbindungsstücks 2 und der Elektrode 1 berühren sich nicht.

Claims

Anordnung mit einer Schraubverbindung zwischen einer Kohlenstoffelektrode (1) mit einer Elektrodenschachtel und darin ausgeführtem Innengewinde (4) und einem, jeweils zwei Elektroden (1) verbindendem, Verbindungsstück (2) mit Außengewinde (5), umfassend einen äußeren Teil aus synthetischem Kohlenstoff oder Graphit mit einem Innengewinde sowie einem inneren Teil aus synthetischem Kohlenstoff oder Graphit mit einem Außengewinde dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (4) und das Außengewinde (5) Gewindegänge mit im wesentlichen einheitlicher Steigung, einem Flankengrund und einer Flankenspitze (8) sowie individuelle Gewindegänge mit im wesentlichen einem V-Profil aufweisen, wobei wenigstens das Außengewinde oder das Innengewinde mit einer Keilrampe (7) am Flankengrund ausgebildet ist und wobei bei Verschraubung eines solchen Außenteils mit einem solchen Innenteil die Flankenspitzen (8) eines dieser Teile an die Keilrampe (7) des anderen Teils stoßen und wobei das Innengewinde (4) und das Außengewinde (5) konisch ausgeführt sind und dabei die Flanken der individuelle Gewindegänge der Schraubverbindung nicht mit Last beaufschlagt sind.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Keilrampe (7) am Flankengrund des Gewindegangs des Innengewindes (4) der Kohlenstoffelektrode (1) ausgebildet ist und die Kohlenstoffelektrode (1) eine kleineren Elastizitätsmodul als das Verbindungsstück (2).
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass wenigstens ein Gewindegang eines entsprechenden Gewindes (4, 5) mit einer Keilrampe (7) am Flankengrund ausgebildet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass die Keilrampe (7) im Gewindegang eines Gewindes (4, 5) in Teilabschnitten der Länge eines Gewindes (4, 5) ausgebildet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass in einem vorverschraubten Verbund aus einer Kohlenstoffelektrode (1), welche das äußere Teil bildet, und einem teilweise in die Kohlenstoffelektrode (1) geschraubtem Verbindungsstück (2), welche das innere Teil bildet, die Keilrampe (7) nur am Flankengrund des Gewindegangs des Innengewindes (4) derjenigen Elektrodenschachtel ausgebildet ist, welche nicht mit dem Verbindungsstück (2) vorverschraubt wurde.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Oberfläche der Keilrampe (7) am Flankengrund eines Gewindes (4, 5) einen Winkel von 10° bis 60° zur Längsachse des Verbindungsstücks (2) oder der Elektrode (1) bildet.
Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass der Winkel im Bereich von 25° bis 35° liegt.
Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass der Winkel zwischen der Keilrampe (7) am Flankengrund eines Gewindes (4, 5) und der Längsachse sowohl in Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn berechnet wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Überstand der Keilrampe (7) bezogen auf die zentrale Längsachse des Verbindungsstücks (2) oder der Elektrode (1) 30% bis 100% der Höhe der Gewinde (4, 5) entspricht und eine Länge dieses Überstandes am Flankengrund eines Gewindes (4, 5) so ausgebildet ist, dass wenn beide Teile der Schraubverbindung miteinander verschraubt werden, die Keilrampe (7) des ersten Teils mittig durch die Flankenspitze (8) eines Gewindes (4, 5) des zweiten Teils berührt wird.