DE1048651B

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Publication number: DE1048651B
Application number: DENDAT1048651D
Authority: DE
Publication date: 1959-01-15

Description

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ANMELDETAG: 7. JANUAE 1956

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AUSLEGESCHRIFT: 15. JANUAR 19 5 9

Die Erfindung bezieht sich auf Verbindungsklemmen für die Stromzuleitung zu Elektroofen-Elektroden, die sich zur Aufnahme der dabei auftretenden hohen Strombelastung eignet und hohe Temperaturen aushält.

Soll z. B. ein elektrischer Lichtbogenofen zur Herstellung von Calciumcarbid, Eisenlegierungen, Phosphor u. dgl. mit elektrischem Strom gespeist werden, so muß man biegsame Leiter an die mit den Elektroden in fester Verbindung stehenden Leiterstücke in der Nähe der Elektroden anschließen. Solche Leiter, die gewöhnlich aus zusammengesetzten Kabeln bestehen und mindestens zwei oder vorzugsweise eine größere Anzahl von Adern aufweisen, müssen eine hohe Stromstärke bis z.B. 300000Amp. für einen Einphasenofen mit einer einzelnen Elektrode aushalten. Sie können wassergekühlt sein, damit sie den hohen Temperaturen standhalten, denen sie durch ihre Nachbarschaft zum Ofen ausgesetzt sind. Zum Anschließen dient bei jedem der Leiter dieser Art eine Verbindungsklemme, die leicht von der Stromquelle und/oder von der Eelektrode lösbar sein soll, wenn der Ofen, nicht in Betrieb ist.

Der Aufbau einer solchen Verbindungsklemmc bietet große Schwierigkeiten, insbesondere wenn sowohl die Klemme als auch die biegsame Leitung mit innerer und äußerer Wasserkühlung versehen sein soll. In jedem Falle müssen dabei die Kontakte unter hohem Anpreßdruck fest miteinander verbunden werden. Die bisher bekannten Verbindungsklemmen, die diese Anpressung mittels einiger Bolzen herbeiführen, waren häufig wegen Korrosion der Kontaktflächen nicht wieder lösbar oder führten infolge der Beanspruchung häufig zu Bruch eines oder mehrerer der Befestigungsbolzen.

Die Erfindung bezweckt, diese Mängel der bekannten Verbindungsklemmen zu beheben und vorzugsweise dabei auch deren Wasserkühlung möglich zu machen. Gemäß der Erfindung besteht die Verbindungsklemme aus einer Kontakthülse mit an diese — vorzugsweise radial — herangeführtem Stromanschluß, gegen deren Innenwand zwei oder mehr mittels gegenläufig bewegbarer Keile radial verspannbare Kontaktsegmente mit in eine Richtung axial herausgeführten Stronianschlüssen anpreßbar sind. 4-5

Es ist bekannt, ein mittels einer Verbindungsklemme an die Stromleitung noch anzuschließendes Leiterstück mit einer Elektrode dadurch zu verbinden, daß ein längsgeschlitzter zylindrischer Nippel in eine entsprechende Bohrung der Elektrode eingeführt und durch Verschieben eines Innenkonus an die Bohrungswand anzupressen. Dabei ist ein hoher Anpreßdruck weder erforderlich noch bei Kohleelektroden zulässig und häufiges Lösen der Verbindung nicht Verbindungsklemme für die Stromzuleitung zu Elektroofen-Elektroden

Anmelder:

The Distillers Company Limited, Edinburgh (Großbritannien)

Vertreter: Dr. W. Schalk und Dipl.-Ing. P. Wirth, Patentanwälte, Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 8. Januar 1955

Thomas Alfred Feiton, Margam, Port Talbot, Glamorgan, Wales (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

vorgesehen. Höhere Anpreßdrücke werden bei der Klemme nach der Erfindung durch die zwei gegenläufigen Keile und die Aufteilung des anzupressenden Teils in getrennte Kontaktsegmente gewährleistet.

Die Ausführung der Erfindung ist nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindimgsklem me,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 3 einen Ouerschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1.

Fig. 4 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer elektrischen Verbindungsklemme gemäß der Erfindung,

Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine mit Wasserkühlung versehene elektrische Verbindungsklemme ' gemäß der Erfindung,

Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 6 und

Fig. 8 eine Ansicht auf die Ausführungsform nach Fig. 6 und 7, in Richtung des Pfeiles T der Fig. 7 gesehen.

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Gemäß Fig. I ist ein rechteckiger Vorsprung X einer Kontakthülse O bleibend, z. B. durch Schweißen, mit dem Leiter C verbunden. Ein Kontakteinsatz Q hai solche Form, daß er eng in das. Innere der Kontakthülse 0 paßt. Er besitzt eine Längsbohrung ,S" "von kreisförmigem Querschnitt. Diese. Bohrung verjüngt sich, von jedem Ende ausgehend, bis zu einem Mindestdurchmesser, der ungefähr in der Mitte der Längenausdehnung des Einsatzes liegt. Der Kontakteinsatz Q ist in Längsrichtung in drei Kontaktsegmente aufgeteilt, wie es Fig. 2 und 3 zeigen. Jedes dieser Kontaktsegmente ist an etwa einem Drittel der Fasern des zusammengesetzten biegsamen Leiterkabels A angeschweißt. Ein Bolzen M paßt in die Bohrung des Kontakteinsatzes und ist am einen Ende mit Gewinde zur Aufnahme einer Mutter N versehen. Am anderen Ende (d. h. am Kopfende) ist er so geformt, daß er sich der Verjüngung der Bohrung anpaßt. Ebenso ist die Mutter A⁷ so geformt, daß sie in die Verjüngung des anderen Endes der Bohrung paßt, Sie besitzt eine durchgehende Bohrung D, die beim Einschrauben der Mutter der Luft auszutreten gestattet.

Beim Zusammenbau wird die Klemmenmutter N mit einer oder zwei Umdrdhwngen auf den Bolzen M aufgeschraubt; dann werden die so zusammengesetzten Teile zwischen die sich öffnenden Segmente des Kontakteinsatzes so eingesetzt, daß der Bolzenkopf gegen diejenigen Enden der Segmente anliegt, die mit dem biegsamen, zusammengesetzten Leiterkabel A verschweißt oder verlötet sind. Die Segmente werden dann in die Schließstellung gebracht, in der sie an Bolzen und Mutter anliegen, und der Einsatz wird dann in die Kontakthülse O eingesetzt. Die Mutter N wird dann auf dem Bolzen M festgezogen. Bei diesem Gegeneinanderziehen von Bolzen und Mutter bewirken deren mit den verjüngten Teilen der Bohrung zusammenarbeitende verjüngte Flächen, daß die Segmente des Kontakteinsatzes gegen die Innenfläche der Kontakthülse O nach außen gepreßt werden und hierdurch die elektrische Verbindung herstellen.

Die Abmessungen der elektrischen Verbindungsklemme können je nach dem Anwendungszweck der Klemme unterschiedlich getroffen werden. Jeder Fachmann kann die Größe der Verbindungsklemme leicht nach Maßgabe der elektrischen Stromstärke angenähert berechnen, die im Einzelfall von der Klemme aufgenommen werden soll. Die elektrische Klemme ist aus einem geeigneten leitfähigen Werkstoff hergestellt, z. B. aus Metallen, wie Stahl, Kupfer, Messing u. dgl.; λνε^ΐιε dieser Werkstoffe im Einzelfall für irgendeine Strombelastung benötigt werden, ist von jedem Fachmann leicht festzustellen.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens kann die Verbindungsklemme nach 'Fig. 1 und 2 in verschiedener Weise abgeändert werden: Zwar ist es zweckmäßig, die Kontakthülse O als zylindrischen Teil auszuführen, jedoch kann diese auch in verschiedenen anderen Querschnittsfonnen ausgeführt werden, vorzugsweise mit regelmäßigen Umrissen, z. B. quadratisch, fünfeckig, sechseckig usw. Damit man die wirksamste elektrische Verbindung erhält, muß der Koniakteinsatz Q eng auf die Innenseite der Kontakthülse passen; die günstigste Außenform des Kontakteinsatzes bestimmt sich daher nach der Innenfotm der Kontakthülse. Die Bohrung des Kontakteinsatzes besitzt vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt, um die Fertigung zu erleichtern, kann aber auch jede sonstige Querschnittsform besitzen, die über einen

Teil der Bohrung oder deren gesamte Länge gleichbleibt. "

Somit ist bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform die Bohrung notwendigerweise am Oberende kreisförmig, um es zu ermöglichen, die Mutter Λ' auf den Bolzen M- aufzuschrauben. Indessen kann das untere Ende der Bohrung irgendeine gleichbleibende Querschnittsform haben, z. B. quadratisch, rechteckig oder sechseckig sein, vorausgesetzt, daß der Querschnitt sich zur Mitte hin verjüngt. Ist das untere Ende der Bohrung nach Fig. 1 quadratisch, so muß auch der sich verjüngende Kopf des Bolzens M quadratische, in die Bohrung passende Form besitzen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Bolzenkopf sich nicht drehen kann, wenn die MutteriV eingeschraubt oder ausgeschraubt wird. Hat statt dessen, wie es Fig. 1 und 2 zeigen, die Bohrung kreisförmigen Querschnitt, so kann der Kopf des Bolzens M einen Ansatz S¹ besitzen, der in eine Ausnehmung U der Wandung des Einsatzes paßt und. das Drehen des Bolzens verhindert. Der Steigungs- bzw. Kegelwinkel der Bohrung des Kontakteinsatzes kann gleichfalls nach Bedarf gewählt werden. Es ist jedoch klar, daß die auf den Kontakteinsatz ausgeübte Keiloder Hebelwirkung und der vom Kontakteinsatz gegen die innere Oberfläche der Kontakthülse ausgeübte Druck um so größer sind, je geringer bzw. flacher der Verjüngungswinkel gewählt ist. Der im Einzelfall für eine gegebene elektrische Anschlußklemme günstigste Verjüngungswinkel kann vom Fachmann leicht bestimmt werden.

Die Anzahl der Längselemente, in die der Kontalct aufgeteilt ist, kann zwei oder mehr betragen. Vorzugsweise wird ein in drei Segmente eingeteilter Kontakteinsatz verwendet.

Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der Kontakteinsatz Q¹ in Längsrichtung in vier Segmente aufgeteilt und besitzt eine Längsbohrung von quadratischem Querschnitt, die sich über seine ganze Länge erstreckt und sich von jedem Ende zur Mitte hin verjüngt. Zwei Keile D¹ sind so gestaltet, daß sie in die Bohrung am einen und am anderen Ende passen. Sie besitzen Innengewinde, von denen eines Linksgewinde und das andere Rechtsgewinde ist. Ein Bolzen M¹ ist am einen Ende mit Linksgewinde und am anderen mit. Rechtsgewinde versehen. Wird der Bolzen M ¹ mittels seines Vierkantkopfes F gedreht, so werden die verjüngten Glieder D¹ gegeneinandergezoge« und voneinander entfernt, je nachdem, in welcher Richtung der Bolzen gedreht wird; dabei wird die Verbindungsklemme entweder festgezogen oder gelöst.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindurig gemäß den Fig. 6, 7 und 8 zeigt eine wassergekühlte Verbindungsklemme zur' Verbindung eines starren rohrförmigen Leiters E mit einem hohlen, biegsamen, zusammengesetzten Kabel./4, daß von einer gewellten biegsamen Metallhülse B umgeben ist. Das Verbindungsstück besteht aus einer Kontakthülse O², dem Kontakteinsatz Q² und dem Bolzen M². Der Kontakteinsatz Q² hat eine Bohrung von kreisfömigem Querschnitt, die sich von jedem der Enden her verjüngt, und ist in drei Segmente aufgeteilt,'von denen jedes an einen Teil der Fasern des hohlen, biegsamen, zusammengesetzten Kabels A angelötet ist. Der Bolzen M² besitzt an seinem dünneren Ende ein geeignetes Gewinde zur Aufnahme einer Mutter A^r2, und zwar verjüngen sich sowohl der Bolzen als auch die Mutter derart, daß sie gemeinsam in die Bohrung des Kontakteinsatzes passen. Die Kontakthülse O² ist in ein

Claims

I 048 65 j. Kniestück P eingeschraubt und mit diesem verschweißt; ein Schenkel des Kniestückes ist durch Gewindeverbindung an das starre Kontaktrohr E angeschlossen, während der andere Schenkel mit der biegsamen Hülse B aus gewelltem Metall oder Wellblech verbunden ist. Die letztgenannte Verbindung wird mittels eines Flanschteiles / hergestellt, der ringsum an die Hülse angelötet ist. Der Flansch dieses Flanschteiles wird mittels einer Mutter K dicht gegen den Schenkel des Kniestückes herangezogen, wobei die Verbindung mittels eines in eine Ausnehmung des . Flansches / eingesetzten Dichtungsringes L, z. B. aus Silikonkautschuk, wasserdicht gemacht wird. Das Kühlwasser strömt durch den rohrförmigen Leiter E, geht durch den Klemmenteil der zusammengesetzten Verbindungseinheit und dann durch die biegsame Hülse B in Pfeilrichtung W hindurch, und zwar sowohl innerhalb als auch außerhalb des hohlen biegsamen Kabels A. Leckverluste an Kühlwasser, die oben zwischen Kontakthülse O2 und Mutter JV2 auftreten könnten, werden durch eine Schraubkappe R vermieden. Das Zusammensetzen und Auseinandernehmen der Verbindungsklemme werden durch ein Loch G erleichtert, das durch den Kontakteinsatz Q2 und durch den Bolzen M- hindurchgeht. Beim Zusammensetzen des Verbindungsstückes wird der Bolzen M2 längs der Achse des Kontakteinsatzes Q2 eingesetzt und in seiner Lage dadurch festgehalten, daß ein Stift durch das Loch G gesteckt wird, der sowohl durch den Kontakteinsatz als auch durch den Bolzen hindurchführt. Hiernach wird der Kontakteinsatz in die Hülse O2 eingesetzt, und die Mutter ZV2 wird auf das dünne Ende des Bolzens aufgeschraubt. Nach teilweisem 'Festziehen der Mutter wird der Haltestift aus dem Loch G entfernt und dann die Mutter weiter festgezogen. Beim Auseinandernehmen der Verbindungsklemme ist es, vor allem, wenn die Verbindungsklemme einige Zeit in Gebrauch war und seine Teile sich zufolge Ablagerungen aus dem Kühlwasser festgesetzt haben, zweckmäßig, die Mutter N2 etwas zu lösen, den Haltestift durch den Kontakteinsatz und den Bolzen hindurch bei G einzusetzen und auf den Kopfteil der Mutter zu schlagen, um den Kontakteinsat/, aus der Hülse herauszutreiben. Der Zusammenbau und das Auseinandernehmen der Verbindungsklemme werden weiter erleichtert, wenn man von der mit Gewinde versehenen Ausnehmung /-/ des Bolzens Af2 (Fig. 6) Gebrauch macht. In diese Ausnehmung kann ein Gewindestift eingesetzt werden, der verhindert, daß der Bolzen M2 sich aus dem Greifbereich der Mutter/1/2 entfernt, wenn diese aufgeschraubt wird. Patentansprüche.-

1. Verbindungsklemme für die Stromzuleitung zu Elektroofen-Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbiindungsklemme aus einer Kontakthülse mit an diese — vorzugsweise radial — herangeführten Stromansohluß besteht, gegen deren Innenwand zwei oder mehr mittels gegenläufig bewegbarer Keile radial verspannbare Kontakt-

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60 Segmente mit in eine Richtung axial herausgeführten Stromauschlüssen anpreßbar sind.

2. Verbindungsklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontakteinsatz (Q. Q²) aus mindestens zwei, vorzugsweise drei voneinander getrennten Kontaktsegmenten gebildet wird, die zusammen den Hohlrattm der Kontakthülse (0, O-) einnehmen und konische Bohrungen zur Aufnahme der Keile (71/, Il·/¹, M²) bilden. '

3. Verbindungsklemme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Keil aus einem Bolzen (M, M²) besteht, der an einem Ende Gewinde zur Aufnahme einer Mutter (iV, N²) besitzt und am anderen Ende in die Verjüngung des einen Endes der Bohrung des Kontakteinsatzes (Q, Q²) paßt, während der zweite Spreizkeil aus der Mutter (JV, N²) besteht.

4. Verbindungsklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (JV, N²) einen verjüngten Teil und einen Kopfteil besitzt, der eine zum Ansetzen eines Verdrehungswerkzeuges geeignete Form aufweist.

5. Verbindungsklernme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf des Bolzens (M) einen Ansatz (S¹) besitzt, der in eine Ausnehmung (U) der Wandung des Kontakteinsatzes (Q) paßt.

6. Verbindungsklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (M²) eine Querdurchbrechung (G) besitzt, die sich in ihrer Arbeitsstellung im Verbinder mit einer Querdurchbrechung des Kontakteinsatzes (Q²) deckt, wenn dieser noch nicht in die Hülse (O²) eingeführt ist, so daß ein Werkzeug durch diese Querdurchbrechung des Kontakteinsatzes (Q²) und des Bolzens (M²) hindurchgesteckt werden kann.

7. Verbindungsklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Gewinde versehene Ende des Bolzens (M²) mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden und mit Gewinde versehenen Ausnehmung (H) versehen ist, in die ein mit entsprechendem Gewinde versehenes Ende eines Werkzeugs durch die Mutter (N^z) hindurch eitiführbar und einschraubbar ist.

8. Verbindungsklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontakteinsatz (Qⁱ) aus vier voneinander getrennten Kontaktsegmenten gebildet wird, die zusammen den Hohlraum der Kontakthülse (O) einnehmen und eine Bohrung von Vierkantquerschnitt zur Aufnahme vierkantiger Spreizkeile (D, D¹) bilden, und daß die beiden Spreizkeile (D, D¹) mit gegenläufigem Innengewinde auf einen Bolzen (M^v) aufschraubbar sind, so daß durch Drehen des Bolzens (Mⁱ) die Keile (D, D^v) entweder gegeneinandergezogen oder voneinander wegbewegt werden.

9. Verbindungsklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise mit einem Umlauf für ein Kühlmittel, z. B. Wasser, ausgerüstet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 350 608, 506 305..

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