Brevet FR2487621A1 — publié le 19820129

L'invention concerne un dispositif de porte-électrode destiné à alimenter en courant Itélectrode d'un four de fusion électrothermique tel qu'un four de fusion d'al- liages de fer, de gueuses de fer ou de carbures. Plus préci- sément, mais sans que cela soit exclusif, l'invention concerne le dispositif de porte-électrode. Ce porte-électrode comporte un certain nombre de patins de contact facilitant l'application d'une pression de contact sur la longueur de l'électrode grâce à l'utilisation de moyens de compression et d'un élément circulaire extérieur entourant l'électrode. Le porte-électrode comporte en outre des moyens permettant de conduire le courant électrique ainsi qu'un débit de réfrigérant et de fluide de pression, vers le porte-électrode. Plus particulièrement, mais sans que cela soit exclusif, l'invention est destinée à se monter sur des fours classiques déjà installés, en remplaçant le système de porte-électrode déjà installé par le dispositifÈb porte-électrode selon l'invention. Avec un dispositif de ce type il est important d'obtenir une pression de contact suffisant entre le porte-électrode et l'électrode. De plus, l'ensemble de ce porte- électrode doit 8tre aussi léger, aussi simple et aussi rigide que possible, tout en permettant de réduire au maximum le temps d'arrêt du four pendant les opérations nécessaires d'entretien. D'autre part les différentes parties du porte-électrode doivent être facilement démontables et/ou remplaçables par des pièces de rechange. Enfin le porte-électrode et les différents éléments de structure annexes peuvent être refroidis par une circulation interne de réfrigérant. Un dispositif de porte-électrode clas- sique est constitué d'un certain nombre de patins de contact régulièrement répartis sur le pourtour de l'électrode et produi- sant une pression de contact uniforme sur l'électrode sous l'ael d'un anneau de compression périphérique. La pression de contact est obtenue au moyen d'un diaphragme de caoutchouc à commande hydraulique, ou au moyen de dispositifs à ressorts faisant parti intégrante de l'anneau de compression. En général un écran de refroidissement est monté autour de l'électrode, cet écran de refroidissement étant placé sur le dessus du dispositif de porte-électrode et supporté par un anneau de compression. Le principal but de l'écran de refroidissement est de limiter les pertes de chaleur du four et dtempêcher les gaz du four de s'échapper de manière incontrôlée dans l'espace environnant, en transportant au contraire les gaz chauds du four vers des équipements annexes permettant de récupérer et/ou de recycler l'énergie de ces gaz dans le four. Pour cela l'écran de refroidissement est muni de moyens dtétanchéité extérieurs fermant toutes les ouvertures éventuellement présentes entre lfécran et le toit/ hotte du four, ces moyens d'étanchéité étant de type permettant le mouvement de l'écran par rapport au toit/hotte du four. On a proposé dans l'art antérieur d'utiliser des tuyaux de caout- chouc à commande hydraulique et un revêtement flexible supplémentaire placé sur le toit/hotte du four pour servir de moyen d'étanchéité, ce qui permet ainsi d'obtenir un ensemble d'étanchéité souple entre le dispositif de porte-électrode et les ouvertures du toit/hotte du four par lesquelles passent les électrodes pour se déplacer dans le sens axial. Les patins de contact, l'anneau de compression extérieur et l'écran de refroidissement sont le plus souvent suspendus à un carter de suspension entourant l'élec- trode, le porte-électrode étant suspendu au moyen de barres, de chaines, de montants ou de poutres etc... Le carter de suspension est accroché à un treuil ou autre permettant de hisser vers le haut ou vers le bas l'ensemble du porte- électrode et par conséquent l'électrode. Un dispositif de porte-électrode classique tel que celui décrit ci-dessus donne satisfaction mais ne répond plus aux impératifs modernes de production en série et d'entretien. Ltinvention a donc pour but de créer un dispositif de porte-électrode aussi bimple que possible, aussi bien du point de vue de sa construction que du point de vue de sa facilité de mise en oeuvre, tout en étant en même temps plus facile à entretenir et plus facile à démonter pour le remplace- ment de divers éléments. A cet effet l'invention concerne un dispositif de porte-électrode pour four de fusion électrother- mique dans lequel le porte-électrode est suspendu de façon mobile à des moyens de suspension, ce dispositif de porte- électrode comprenant un certain nombre de patins ou de sections de contact poussés contre l'électrode par des moyens de compres- sion et un corps cylindrique extérieur, le dispositif étant en outre équipé de moyens permettant la circulation du courant électrique, d'un réfrigérant et d'un fluide de pression, dispo- sitif de porte-électrode caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un bloc intégré unique dans lequel le courant électrique, le réfrigérant et le fluide de pression passent dans les mêmes moyens de conduites d'alimentation, le porte- électrode étant également suspendu au moyen de ces conduites d'alimentation. Chaque élément d'alimentation est constitué d'au moins un tube, tel qu'un tube en cuivre par exemple, ces tubes étant soudés à des tubes ou à des fiches correspondant aux patins de contact. Par suite les tubes forment une partie intégrante rigide des patins de contact. Ces patins de contact sont munis de conduites intérieures d'ali- mentation en réfrigérant et/ou en fluide de pression, ces conduites communicant avec les tubes correspondants de l'élément d'alimentation. Comme indiqué ci-dessus, les éléments d'ali- mentation sont destinés à conduire le courant électrique ainsi qu'un réfrigérant et un fluide de pression vers les patins de contact. Le courant passe dans les tubes de cuivre qui peuvent également conduire le réfrigérant et le fluide de pression. Cependant le fluide de pression circule de préférence dans un tube séparé, ce tube séparé étant de préférence monté à l'intérieur du tube de circulation de réfrigérant. Par suite le réfrigérant et le fluide de pression passent dans des conduits séparés mais de préférence intégrés. On remarquera cependant que le réfrigérant peut également servir de fluide de pression. Dans ce dernier cas le système doit également comporter des soupapes permettant de fournir une pression réglable aux moyens de compression. On utilise de préférence de l'eau comme réfrigérant et de l'huile comme fluide de pression. En montant les tubes de circulation du fluide de pression à l'in- térieur des tubes de circulation du réfrigérant, on obtient automatiquement le refroidissement du fluide de pression par le réfrigérant circulant autour, de celui-ci. 4o Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les moyens de compression font partie intégrante des patins de contact tandis que l'écran de refroidissement sert d'anneau de pression classique, cet écran de refroidissement étant de préférence constitué d'un corps cylindrique unique d'une seule pièce. Les conduits de circulation du réfrigérant sont montés à l'intérieur du corps cylindrique unique d'une seule pièce. L'écran de refroidissement entoure les patins de contact et sert d'élément de poussée des moyens de compression montés sur les patins de contact. On donne pour cela à l'écran de refroidissement une épaisseur et une solidité suffisantes pour supporter la poussée exercée par les moyens de compression. Le dispositif de porte-électrode muni de son écran de refroidissement présente de préférence un diamètre extérieur total inférieur au diamètre intérieur du carter de suspension, ce qui permet ainsi de faire monter d'un seul bloc l'ensemble du dispositif de porte-électrode à travers le carter de suspension sans avoir à démonter le moindre élément de ce dispositif de porte-électrode. L'écran de refroidissement est de préférence supporté par les tuyaux d'alimentation intégrés au moyen, par exemple, d'éléments d'isolation. L'écran de refroidis- sement descend de préférence à un niveau inférieur à l'extrémité inférieure des patins de contact. Par exemple l'écran de refroidissement peut être suspendu aux tuy-pux d'alimentation par un anneau réalisé de préférence en fibre de verre ou en tout autre matériau isolant correspondant, ce matériau isolant étant fixé rigidement à l'écran de refroidissement tandis que les tubes et par conséquent les patins de contact peuvent se déplacer librement par rapport à l'écran. Dans une variante de réalisation les tubes sont également fixés rigidement à l'écran de sorte que l'ensemble du porte-électrode muni de son écran de refroidisf sement, et du carter de suspension se déplace alors d'un seuil bloc, des tubes flexibles étant prévus pour permettre ce mouvement relatif. L'invention permet donc d'obtenir un dispo- sitif de portemélectrode très compact en volume et présentant: des dimensions radiales réduites par rapport aux porte-électrodes seloh l'art antérieur, l'ensemble du dispositif restant simple et bon marché à fabriquer, à acheter et à entretenir. On obtient en outre un écran de refroid sement qui, à l'inverse des solutions classiques, est réalisé de préférence d'une seule pièce à partir d'un corps cylindrique unique de dimensions radiales réduites, ce qui prmet ainsi d'utiliser un joint simplifié d'étanchéité aux gaz. On remarquera que les moyens d'étanchéité classiques prévus entre l'anneau de pression et l'écran de refroidissement, sont géné- ralement relativement complexes par suite de l'irrégulatité des surfaces de l'anneau de pression et de l'écran de refroidissemen Ces irrégularités de surfaces sont essentiellement dues au fait que les éléments sont formés de plusieurs pièces indivi- duelles emboîtées pour former un corps cylindrique. La nécessité de réaliser le dispositif de porte-électrode, et en particulier l'anneau de pression et/ou l'écran de refroidissement sous la forme de pièces séparées, est liée au fait qu'on veut pouvoir démonter ou remplacer le porte-électrode ou d'importe quel élément du dispositif de porteélectrode sans avoir à arrêter complètement le four. On obtient de plus une solution permettant de se dispenser de tiges de poutres ou de chaines de suspension diverses pour accrocher le dispositif de porte- électrode et par conséquent l'électrode elle-même, car on utilise à la place de ces divers éléments les tubes conducteurs de courant dans lesquels passent également le réfrigérant et/ou le fluide de pression, ces tubes jouant alors le r8le de moyens de suspension. La solution selon l'invention permet également de démonter et/ou de remplacer le dispositif de porte- électrode par un autre en limitant au minimum le temps d'arrêt du four. Le dispositif de porte-électrode selon l'invention convient particulièrement bien pour se monter sur des fourar déjà installés dans lesquels le diamètre intérieur du carter de suspension est déterminé. En remplaçant le dispositif de porte-électrode initialement prévu pour ces fourEt par le dispositif de porte-électrode selon l'invention, on peut rénovez facilement des fours classiques même très anciens. Du fait du diamètre latéral réduit du dispositif de porte-électrode selon l'invention, on peut remplacer facilement celui-ci en soulevant simplement l'ensemble du dispositif dans l'espace compris entre ltélectrode et le carter de suspension. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 représente une vue partielle et en coupe d'une partie d'un dispositif de porte- électrode selon l'art antérieur, muni de ses divers équipements annexes, la figure 2 est une vue en coupe 1o verticale d'une moitié d'électrode équipée du dispositif de porte-électrode selon l'invention. La figure l représente donc une vue partielle en élévation et en coupe d'un dispositif de porte- électrode 1 selon l'art antérieur. Les porte-électrodes de ce type nécessitent de véritables contacts électriques entre l'électrode 2 et les patins de contact 3 du porte-électrode 1. Pour cela l'électrode 2 est suspendue à un carter de suspension par un certain nombre de patins de contact 3 conduisant le courant entre une source de courant et l'électrode 2. Les patins de contact 3 sont reliés ensemble et disposés régulièrement sur le pourtour de l'électrode 2. Ces patins de contact 3 sont suspendus à un carter de suspension 9 et poussés contre ltélec- trode 2 par des moyens de compression faisant partie intégrante d'un anneau dit anneau de pression 5, cet anneau entourant les patins 3 et l'électrode 2. Dans la forme de réalisation repré- sentée sur la figure 1, les moyens de compression sont constitués par un diaphragme de caoutchouc à commande hydraulique. Dans une variante de réalisation des moyens de compression ceux-ci peuvent être constitués par des disques de ressorts ou autres moyens analogues. Le courant est tansmis à ltélectrode 2 par les patins de contact 3 communicant avec des rails 6 sus- pendus à un attelage 11 montés sur le carter de Suspension 9. Ni les moyens de branchement de ces rails 6 communicant avec la source de courant ni les connexions flexibles de ces rails ne sont représentés. Le dispositif de porte-électrode 1 comprend en outre un écran de refroidissement 7. Dans la forme de réalisation selon l'art antérieur de la figure 1, l'écran de refroidissement 7 consiste en un corps cylindrique refroidi par eau, entourant l'électrode 2. L'écran 7 repose par son extrémité inférieure sur l'anneau de pression 5. Le réfri- gérant, normalement constitué par de l'eau, passe dans les tuyaux 8 communicant avec une source d'alimentation d'eau (non représentée). Le dispositif de porte-électrode 1 est suspendu au carter de suspension 9 par des tiges, des barres des poutres des chaines ou autres moyens analogues. Le carter de suspension 9 entoure l'électrode 2. A son extrémité supérieure le carter de suspension est relié à un treuil d'électrode ou autre dispositif analogue, par des barres des poutres ou autres 10. Le treuil sert à faire monter ou descendre à volonté le dispositif de porte-électrode avec ses patins de contact, en entraînant par conséquent l'électrode. Comme indiqué sur la figure 1, l'élec- trode 2 et son carter de suspension 9 traversent vers le haut une ouverture ménagée dans le plancher supérieur 13 du four. La figure 2 représente une coupe ver- ticale d'une moitié d'électrode 2 équipée d'un dispositif de porte-électrode 1 selon l'invention. Le dispositif de porte-électrode 1 se présente sous la forme d'un bloc intégré unique dans lequel le courant électrique, le réfrigérant et le fluide de pression sont amenés par des tuyaux d'alimentation intégrés 14, 17. Les., tuyaux 14, 17 servent en outre de moyens de suspension et de support du dispositif de porte-électrode 1 et par conséquent de l'électrode 2. Le dispositif de porte-électrode 1 comporte un certain nombre de patins de contact 3 entourant complètement ou partiellement l'électrode 2. Les patins de contact 3 sont munis de moyens de compression 4 de n'importe quel type connu et/ou classique. L'écran de refroidissement 7 disposé circulairement autour du porte-électrode se présente de préférence sous la forme d'un corps d'une seule pièce et comporte des conduits intérieurs de circulation d'un réfrigérant (non représenté). Cet écran entoure l'électrode 2 dans la zone des patins de contact 3. Les moyens de compression 4 font partie intégrante des patins de contact 3 et poussent ces patins contre l'électrode 2, l'écran de refroidissement extérieur 7 servant de moyen de poussée pour ces moyens de compression 4. L'écran de refroidissement 7 présente pour cela des dimensions et une solidité suffisantes pour résister aux forces de poussée radiales appliquées. Dans une variante de réalisation, l'écran de refroidissement 7 peut être réalisé en deux sections séparées reliées ensemble pour former une structure rigide. Selon l'invention les tuyaux d'alimen- tation 14 sont constitués de paires de tubes conducteurs de courant tels que des tuyaux de cuivre par exemple. Ces tubes 14 sont de préférence soudés sur les patins de contact 3 et forment un bloc d'une seule pièce avec ces patins de contact.- Les tubes 14 communiquant avec des conduits (non représentés) des patins de contact 3, de manière à assurer la circulation du réfrigérant et/ou de l'agent de pression. Le réfrigérant et l'agent de pression peuvent circuler dans des conduits séparés et dans ce cas chaque tube 14 est constitué soit de deux tubes voisins fixés rigidement l'un à l'autre pour ne former qu'un seul bloc, soit d'un tube principal de circulation du réfrigérant et d'un tube ou tuyau secondaire intérieur destiné à amemr le fluide de pression aux moyens de compression 4. Les patins de contact 3 munis des moyens de compression intégrés 4, sont suspendus au carter de suspension par les tubes 14 reposant sur les tubes d'alimentation 17. Ces tubes d'alimentation 17 sont reliés rigidement au carter de suspension 9. Des moyens classiques sont utilisés pour assurer une liaison conductrice de courant et étanche aux liquides entre les tubes 14 et 17. Si le réfrigérant et le fluide de pression passent dans des tubes différents, le joint d'étanchéité doit comporter une dérivation pour les tuyaux conduisant le fluide de pression. L'écran de refroidissement 7 est supporté par les tubes 14 au moyen d'éléments convenables non représentés. Ces tuyaux peuvent de préférence être fixés rigidement à l'écran par des éléments isolantsconstitués par exemple par des manchons en matière plastique ou en fibre de verre. Par suite, l'ensemble du porte-électrode comprenant l'écran de refroidissement ne forme qu'un seul bloc intégré supporté par les tuyaux 17 fixés au carter de suspension 9. Les tubes 17 comportent une partie flexible permettant le mouvement relatif du porteélectrode par rapport au carter de suspension et/ou par rapport à une hotte de cheminée 13. Le carter de suspension 9 est suspendu à un treuil d'électrode (non représenté) par des montants ou des poutres convenables. Les patins de contact 3 associés aux moyens de compression 4et à l'écran de refroidissement 7, présentent un encombrement latéral inférieur au diamètre inté- rieur du carter de suspension 9. Par suite l'ensemble du porte-électrode comprenant l'écran de refroidissement 7 peut monter d'un seul bloc dans le carter de suspension 9, sans qu'il soit nécessaire de démonter le moindre élément du porte-électrode Pour pouvoir faire monter ou descendre le dispositif de porte- électrode, on équipe les tubes 14 de moyens de levage convenablea permettant de fixer les poutres, montants ou autres utilisés pour le levage, les moyens de levage 15 étant soudés aux tubes 14. Un joint d'étanchéité aux gaz (non représenté) est monté à l'extrémité supérieure de l'écran de refroidissement 7, entre cet écran et le dispositif de pote- électrode. Dans la forme de réalisation de la figure 2, le dispositif de porte-électrode est représenté monté sur un four ouvert ou demi-ouvert, ce dispositif de porte- électrode étant disposé de façon que la hotte de cheminée 13 se trouve dans la zone du carter de suspension 9. Dans le cas d'un four fermé, le toit de four doit se trouver dans la zone. de l'écran de refroidissement 7. ! REVENDICATIONS 1.- Dispositif de porte-électrode pour four de fusion électrothermique dans lequel le poite-électrode (1) est suspendu de façon mobile à des moyens de suspension (9, 14, 17), ce dispositif de porte-électrode comprenant un certain nombre de patins ou de sections de contact (3) poussés contre l'électrode (2) par des moyens de compression (4) et un corps cylindrique extérieur (7), le dispositif (1) étant en outre équipé de moyens permettant la circulation du courant électrique, d'un réfrigérant et d'un fluide de pression, dispositif de porte-électrode (1) caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un bloc intégré unique dans lequel le -courant électrique, le réfrigérant et le fluide de pression passent dans les mêmes moyens de conduites d'alimentation (14, 17), le porte-électrode (1) étant également sispendu au moyen de ces conduites d'alimentation. 2.- Dispositif de porte-électrode selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en courat, en réfrigérant et en fluide de pression sont constitués par des tubes conducteurs de courant (14) soudés sur les patins de contact (3). 3.- Dispositif de pcxte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un écran de refroidissement cylindrique (7) entourant les patins de contact (3), cet écran de refroidis- sement servant d'élément de-poussée des moyens de compression (4) sur les patins de contact. 4.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il présente un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur des moyens de suspension (9), ce qui permet ainsi de faire monter l'ensemble du dispositif de porte- électrode (1) d'un seul bloc dans les moyens de suspension (9) sans avoir à démonter le moindre élément de structure du dis- positif de porte-électrode. 5.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'écran de refroidissement (7) est suspendu aux tuyaux d'alimentation intégrés (14) des patins de contact (3). 6.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'écran de refroidissement (7) est constitué d'un corps cylindrique métallique unique d'une seule pièce. 7.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de compression (4) font partie intégrante des patins de contact (3).