Brevet FR2364589A1 — publié le 19780407

L'invention a trait à un ensemble pour fournir un contact électrique entre un élément chauffant dans un four, de préféren- ce un four & haute teipérature d'un type utilisé pour le revête- ment d. particules de combustible nucléaire, et une barre omni- bus externe. De nombreuses applications de fours à haute températre nécessitent on général le fonctionnement interîittent ou continu du four pendant de longues périodes durant lesquelles il n'est pas souhaitable d'interrompre le fonctionnement du four, L'invention envisage en particulier un tour & haute température de ce type utilisé dans le revêtement de particules de combustible nucléaire. Afin de protéger la matière constituant les particules de combustible, on sait très bien les revêtir de carbone pyrolytique ou de carbure métallique par exemple. Les revête monts donnent l'imperméabilité pour retenir les produits de fis- sion gazeux et métalliques & à l' intérieur des particules de co-- bustible. En même temps, les revêtements tendent à fournir une intégrité structurale même pendant l'exposition prolongée aux hautes températures et aux conditions d'irradiation rencontrées dans les fonctionnements de réacteurs nucléaires types. Un procédé préféré pour le revêtement de particules de com- bustible nucléaire avec de telles matières comprend le dépôt de la matière de revêtement sous l'effet de la décomposition, & haute température, de matières telles que les hydrocarbones ga yeux. Une telle opération de revêtement est communément exécutée en utilisant un procédé par lit fluidisé pour permettre un contact très étrois entre le gaz d'hydrocarbone chimiquement actif et un lit de particules de combustible nucléaire. Le dispositif de revêtement du lit fluidisé peut utiliser un réacteur compre- nant une chambre de revêtement disposée & l'intérieur d'un four & haute température du type prévu par la présente invention. Les hautes températures requises sont produites par un ou plusieurs éléments chauffants & résistivité électrique disposes à l'intérieur du four. Une telle opération de revêtement peut se poursuivre pendant des périodes prolongées avec des températures, dans le four, rapidement cyclées sur une gamme de températures étendue. Cette condition de cyclage thermique rapide provoque en particulier une dilatation et une contraction sensibles des connexions élec- triques pour l'élément chauffant et tend & aboutir à un desser rement des joints au bout d'un certain temps, Un tel desserrement contribue naturellement & réduire la pression de contact entre l'élément chauffant et un élément d'électrode pour raccorder les éléments chauffants 9 une source d'énergie électrique. En conséquence, une surchauffe locale se produit qui aboutit finalement è l'impossibilité du four & demeurer dans les limitas de température appropriées. Dans le passé, il s'est avéré nécessaire d'interrompre le fonctionnement du four et de refroidir l'intérieur du four pour permettre des réglages dans les connexions entre les éléments chauffants et les électrodes. Ceci, naturellement, z provoqué des temps morts indésirables qui nuisent à un fonctionnement efficace Egalement, le desserrement de la surface de contact peut ne pas être détecte jusqu'au moment où l'électrode tombe en panne en raison de la surchauffe. En conséquence, un des objets de l'invention est de réaliser un ensemble pour maintenir uniformément un contact électrique efficace entre un ou plusieurs éléments chauffants disposés dans un four à haute température et une barre omnibus externe. Selon l'invention, un ensemble pour fournir un contact électrique entre un élément chauffant électrique dans un four et une barre omnibus externe comprend une électrode disposée dans une paroi du four, l'électrode comprenant un ou plusieurs élé- ment s de raccordement pour le raccordement & la barre omnibus, une surface interne conductrice raccordée avec les éléments de raccordement tout en butant disposée pour être en contact par aboutement avec l'élément chauffant, et une ouverture 'étendant entre la surface interne et une surface externe de l'électrode une pièce allongée en prise avec l'élément chauffant et disposée de façon amovible bans 18 ouverture de l'électrode ; et un dispositif à ressort réglable adjacent à la surface externe de 1' électrode et raccord à la pièce allongée pour pousser l'élément chauffant en contact électroconducteur intime avec la surface interne conductrice de l'électrode. L'invention va être décrite plus avant à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue isométrique d'un ensemble conforme à l'invention et pouvant être utilisé dans un four de revêtement de particules de combustible la figure 2 est une vue en coupe radiale de l'ensemble de la figure 1 comprenant une partie fragmentaire de la structure d'une paroi périphérique du four. L'ensemble représenté s'adapte particulièrement à l'utilisation dans un four à haute température de revêtement de particules de combustible. Néanmoins, l'ensemble peut aussi être utilisé dans d'autres four. à haute température, dans lesquels il est souhaitable de maintenir un contact uniforme entre un élément chauffant et une électrode sans interrompre obligatoirement le fonctionnement du four. Une interconnexion similaire peut aussi être utilisée pour former une voie de retour afin de compléter, si nécessaire, le circuit entre l'élément chauffant et la barre omnibus. En référence plus particulièrement à la figure 2, un enseti ble élément chauffant et anneau-électrode est indiqué, dans l'ensemble, par le chiffre 10. Un anneau-électrode est indiqué par le chiffre 12 corne structure annulaire fabriquée avec des plaques isolantes supérieure et intérieure 14 et 16 fixées aux c6tés opposés d'un élément annulaire conducteur 18 de l'électrode. La structure de 1' anneau-électrode 12 constitue une partie de la paroi périphérique du four qui est représenté dans la figure 2 par des parties fragmentaires de paroi du four ou chemise, indi- quée par le chiffre 20. L'élément annulaire 18 est, de préférence, constitué corne un ensemble de segments disposés de façon circonférentielle et qui sont isolés les uns des autres. L'ensemble anneau-électrode 12 a pour but de fournir une connexion électrique efficace entre un ou plusieurs segments d' élément chauffant 22 disposés à l'intérieur du four et une barre omnibus externe, partiellement représentée comme indiqué par le chiffre 24, qui est d'un type classique pour alimenter le four en énergie électrique. Cons indication générale du niveau de paissance pour le four, on envisage que la connexion entre la barre omnibus 24 et les segments d'élément chauffant 22 puisse supporter une intensité de courant maximum de 62 ampères par cm2, par exemple. L'anneau conducteur 18 est interconnecté avec la barre omnibus 24 au moyen d'un ou de plusieurs éléments de raccordement 26. L'élément de raccordement 26 peut n'être consi déré que cons un moyen, extérieur au four, d'interconnecter 1' ensemble annulaire d'électrode 12 avec la barre omnibus. L'élément annulaire conducteur 18 constitue aussi une surface annulaire conductrice 28 qui eau ainsi racèordée électrique- ment & la barre omnibus 24. La surface conductrice 28 disposée à l'intérieur de la paroi du four 20 constitue le moyen par lequel les segments d'élément chauffant 22 sont maintenus en contact électrique avec l'élément annulaire 18 de l'ensemble anneauélectrode 12. La surface conductrice 28 comporte une partie annulaire 30 reçue entre les surfaces en gradins l'un par rapport å l'autre 32 de chaque segment d'élément chauffant 22. L'invention envisage tout particulièrement un montage pour pousser, de façon continue, chacun des segments d'élément chauffant 22 en contact conducteur d'électricté très étroit avec la surface conductrice interne 28, a' un nireau uniforme pendant de longues périodes de fonctionnement. L'invention y parvient au moyen d'un boulon allongé 36 en prise avec chaque segment d'élément chauffant et qui s' étend dans une ouverture radiale 38 pratiquée dans l'élément annulaire 18 pour une interconnexion avec un mécanisme â ressort 40. Le mécanisme à ressort 40 est disposé à 1' extérieur du four de manière & ce que la force avec laquelle le boulon 36 agit sur les segments d'élément chauffant 22 puisse être réglée même pendant le fonctionnement du four pour maintenir la pression do contact appropriée entre les segments d'élément chauffant et la surface conductrice 28. En référence de nouveau plus particulièrement & la figure 2, chaque boulon allons 36 comporte une tête 42 qui agit, par l'intermédiaire d'une rondelle profilée 43, pour s'engager dans une rainure annulaire 44 pratiquée dans les segments d'élément chauffant 22. Les rondelles 43 répartissent la charge des têtes de boulons sur une grande surface de graphite le long de la rainure 44 tout en empêchant également les tête de boulons de tour- ner dans la rainure 44. L'autre extrémité du boulon 36 est filetée en 46 pour être en prise avec un dispositif de retenue 48. Le dispositif de retenue de ressort 48 traverse un raccord de ressort 50 qui est en contact avec une surface externe 52 de l'élément annulaire 18. Une paire de ressorts opposés du type Belleville 54 et 56 est disposée entre le raccord de ressort 50 et la tête 58 du dispositif de retenue de ressort 48. Le raccord de ressort 50 est un ensemble de deux pièces comprenant un anneau isolant 50a et un dispositif de retenue de ressort 50b. L' anneau isolant 50a appuie contre la surface 52. Le dispositif de retenue de ressort 50b soutient l'anneau isolant 50a et agit en coopération avec les ressorts Belleville 54. Un joint torique 53 forme joint entre l'élément annulaire 18, le dispositif de retenue de ressort 48 et l'anneau isolant 50a. L'anneau isolant 50a pourrait être absent de l'ensemble de raccord de ressort, en ayant le joint torique 53 appuyant directement contre le dispositif de retenue de ressort 50b. Des rondelles plates 54a et 56a sont associées aux ressorts Belleville 54 et 56 pour appuyer respectivement contre le dispositif de retenue de ressort 50b et la tête de boulon 58. De cette manière, la tension ou la force exercée entre la surface 52 et le dispositif de retenue de ressort 48 par les ressorts 54 et 56, peut être réglée en tournant le dispositif de retenue de ressort et en augmentant ou en diminuant la distance entre la tête 58 du dispositif de retenue de ressort et la tête 42 du boulon 36. En conséquence, la pression de contact entre les segments d'élément chauffant 22 et la surface conductrice interne 28 peut être réglée avec précision de façon à assurer le contact électrique approprié entre les segments d'élément chauf- fant 22 et l'élément d'électrode 18. En référence plus particulièrement à la figure 1, on peut voir qu'un raccordement à ressort similaire est prévu pour chacun des différents segments d'élément chauffant 22 disposés cir conférentiellement le long de la surface interne conductrice 28. La pression de contact appropriée entre les segments d'élément chauffant 22 et la surface conductrice 28 peut être maintenue même pendant le fonctionnement du four en réglant les tête rec pectives 58 des dispositifs de retenue de ressort. Coae indiqué ci-dessus, la rondelle 43 empêche les têtes de boulon 42 de tourner pendant le réglage de la tension du ressort. Dans la pratique, la présente disposition du ressort nécessite rarement des réglages car elle se règle automatiquement. Toute dilatation thermique différentielle ou effort ou déformation qui tendrait & desserrer le joint de contact peut, cependant, litre compensé en réglant les têtes 58-de dispositif de retenue de ressort. L'anneau d'électrode 18 comporte une paire de passages annulaires 60 et 62. Les passages sont fermés par des plaques coif- fanés 9 ressort 60a et 62a. Les passages 60 et 62 permettent la circulation du fluide caloporteur de manière à empêcher que les hautes températures engendrées par les segments d'élément chauffant 22 se propagent le long de l'anneau annulaire 18 jus- qu'aux parties externes du four, ainsi que pour empêcher la sur chauffe de l'élément annulaire 18. Les anneaux 14 et 16 sont des anneaux d'isolation électri- que fixés a' élément annulaire 18 par de l'époxyde et ils sont munis de voies de fuite préférentielles vers l'extérieur du four au cas où un joint de chapeau lâcherait. Cette caractéristique garantit qu'une fuite de fluide caloporteur sera extérieure au four et qu'elle peut être détectée. EEVBDICZIONB 1. Ensemble pour fournir un contact électrique entre un élément chauffant électrique dans un four et une barre omnibus externe, caractérisé par une électrode disposée dans une paroi du four, l'électrode comprenant un ou plusieurs éléments de raccordement pour le raccordement à la barre omnibus, une surface conductrice interne raccordée avec les éléments de raccordement tout en étant dispo sée pour être en contact avec l'élément chauffant par un assemblage en about, et une ouverture s' étendant entre la surface interne et une surface externe de l'électrode ; une pièce allongée en prise avec l'élément chauffant et disposée de façon amovible dans l'ouverture de l'électrode ; et un dispositif 9 ressort réglable adjacent à la surface externe de l'électrode et raccordé à la pièce allongée pour pour ser l'élément chauffant en contact électroconducteur intime avec la surface interne conductrice de l'électrode. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à ressort réglable comprend un dispositif de retenue de ressort fileté en prise avec la pièce allongée et un ressort disposé pour interaction entre le dispositif de retenue de ressort et la surface externe de l'électrode. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif à ressort comprend encore un raccord de ressort en contact avec la surface externe de l'électrode et en ce que le ressort comprend au moins un élément de ressort disposé entre le raccord de ressort et le dispositif de retenue de ressort. 4. Ensemble selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la pièce allongée est un boulon en prise par filetage avec le dispositif de retenue de ressort. 5. Ensemble selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'électrode a la forme d'un anneau constituant une partie de paroi du four et comprenant un certain nombre desdites ouvertures s1 étendant dans les directions radiales de l'électrode, l'élément chauffant comprenant un certain nombre de segments disposés circoniérentiellement le long de la surface interne de 11 électrode, un certain nombre desdites pièces allongées étant prévu, chacune étant en prise avec un segment d' élé- ment chauffant et chacune disposée dans l'une desdites ouvertures, et un certain nombre des dispositifs à ressort réglables étant prévu, chacun étant en prise avec l'une des pièces allon gées. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'électrode comprend un élément annulaire conducteur avec des plaques isolantes pour le montage de l'élément annulaire conducteur dans la paroi du four, l'élément annulaire conducteur comprenant aussi des passages pour la circulation du fluide ca loport eur.