Brevet FR2551616A1 — publié le 19850308

l PROCEDE ET DISPOSITIF POUR RELIER UN GENERATEUR DE PLASMA P UN REACTEUR L'invention concerne un procédé pour réaliser une connexion 5 étanche sous pression, rapide, sûre et sans risque, entre un générateur industriel de plasma et un réacteur, et un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Les générateurs de plasma ont été utilisés jusqu'à présent 10 dans l'industrie seulement de façon très limitée Dans les quelques cas existants, les générateurs de plasma sont très mal adaptés à l'environnement industriel ob ils devraient être obligatoirement d'une manipulation simplet et sûre. Un exemple de générateur de plasma conçu pour une application industrielle est décrit dans le brevet US SN 3 705 975 Ce générateur de plasma est pourvu d'une bride, laquelle, l'aide de boulons répartis sur la périphérie, permet de réaliser une connexion étanche sous pression Le générateur de 20 plasma est soulevé et positionné, et les boulons sont alors serrés, et vice versa Ce procédé est extrêment long et compliqué. Un autre inconvénient considérable des installations anté25 rieures de générateurs de plasma est que le câble à haute tension doit être connecté manuellement. Les procédés industriels sont qgénéralement continus et de ce fait, une disponibilité maximum est souhaitable La durée de 30 fonctionnement d'un générateur de plasma entre deux opérations de maintenance est limitée principalement par l'usure de l'électrode et de ce fait, les générateurs doivent être remplacés à intervalles réguliers Il est donc important de réduire au minimum la durée de remplacement. 35 2 2551616 Les générateurs de plasma nécessitent des tensions de l'ordre de quelques milliers de volts et ils doivent être bien protégés pour éviter que le personnel soit au contact de la haute tension et aussi Dour protéger le générateur de la poussière et des liquides. Généralement, le réacteur auquel le générateur de plasma est relié, est pourvu de plusieurs générateurs de plasma, et il est donc important de pouvoir remplacer l'un d'entre eux sans 10 interrompre le fonctionnement des autres. L'invention a pour objectif d'éliminer les inconvénients des installations de générateur de plasma connues jusqu'à présent, et de proposer un procédé et un dispositif pour 15 relier un générateur de plasma à un réacteur pendant le fonctionnement et, afin de réaliser ceci, effectuer une fermeture du réacteur étanche sous pression pendant le remplacement et en même temps, déconnecter automatiquement la haute tension du générateur de plasma. On a découvert maintenant qu'il était possible de réaliser un remplacement rapide, un fonctionnement fiable et une manipulation sans risque au moyen de l'invention, qui est caractérisée en ce que des premiers dispositifs de contact électri25 que se trouvant sur le générateur de plasma, sont amenés à connecter automatiquement le générateur de plasma, du point de vue électrique, à des seconds dispositifs de contact fixes, lorsque le générateur de plasma est amiené, par télécommande, dans une position de travail, à partir d'une posi30 tion de fermeture dans laquelle le générateur de plasma obture le réacteur, qu'une vanne télécommandée est disposée pour isoler le réacteur de l'environnement lorsque le générateur de plasma est en position extérieure, que la vanne est ouverte lorsque le générateur de plasma est dans sa position 35 de fermeture, après quoi le générateur de plasma est déplacé, jusqu'à sa position de travail, et qu'un dispositif de verrouillage télécommandé est amené a presser et verrouiller le générateur de plasma sur le réacteur et en même temps a connecter le générateur de plasma au conducteur à réaction de la source de courant. Le dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention se caractérise essentiellement par des premiers moyens de contact électrique fixés sur le générateur de plasma, devant être connectés à des seconds moyens de contact 10 électrique, un organe déplaçable sur un guidage monté de façon inamovible sur le réacteur, pour déplacer le générateur de plasma vers le réacteur ou dans le sens contraire, des éléments de fermeture montés sur le réacteur et sur le générateur de plasma, coopérant pour isoler le réacteur de son 15 environnement lorsque le générateur de plasma est en position de fermeture ou de travail, un couvercle lequel, en commun avec l'organe de déplacement renferme de façon pratiquement complète le générateur de plasma, et un moyen commandé à distance qui verrouille le générateur et en même temps, connecte 20 le générateur de plasma au conducteur à réaction de la source de courant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description ci-après, en regard des dessins 25 annexés dans lesquels les figures représentent: figure i: une vue latérale d'un générateur de plasma disposé selon un mode de réalisation de l'invention, et figure 2: une vue de haut du dispositif selon la figure 1. Ainsi, la figure 1 représente un générateur de plasma essentiellement enfermé par un couvercle 1, ajusté sur une plaque désignée par 2 La plaque se déplace vers le réacteur et 35 revient, sur un support non représenté On n'a représenté ici qu'une surface de fermeture 3, le revêtement 4 de la tuyère 2-51616 du réacteur et la vanne 5, dont le fonctionnement va être décrit plus loin La plaque 2 et le générateur de plasma qu'elle renferme se déplacent au moyen de deux cylindres hydrauliques 6 et 7, disposés en alignement réciproque Une 5 poignée de levage 8 est également prévu pour faciliter la manipulation Il faut noter ici que par le passé les générateurs de plasma avaient généralement des puissances d'environ 1 MW, et ils étaient donc relativement petits et légers, et ainsi facilement déplaçables par deux personnes Aujourd'hui, 10 les puissances sont de l'ordre de 6 à 10 MW, ce qui entrâine des poids de 500 kg La nécessité de dispositifs de guidage supplémentaires se fait donc sentir d'avantage. La figure 2 représente une vue de haut du dispositif selon la 15 figure 1 Les connexions pour l'arrivée et le retour du milieu réfrigérant, respectivement 11 et 12, et pour l'alimentation en gaz 13, sont disposés à l'arrière de la plaque 2 et les tubes passent sous la plaque et à travers celle-ci pour réaliser une liaison avec les entrées et sorties respec20 tives 1 la-d, 12 a-d, 13 a-b Les connexions pour haute tension 14 et basse tension 15 sont disposées sur des côtés opposés du couvercle 1 et les dispositifs de transmission électrique eux-mêmes sont essentiellement enfermés Les différents dispositifs de contact sont amenés au contact des dispositifs de 25 contact fixes 16, 17 sur le support ou raccordés à ceux-ci. Dans le mode de réalisation représenté, les dispositifs de contact sur le générateur de plasma comprennent des pièces 18, 19 en feuille mince métallique, représentés par des tirets, et les dispositifs de contact fixes sont constitués 30 de fourches 20, 21, également représentées par des tirets. Les dispositifs de contact peuvent être naturellement conçus de différents manière, sans s'éloigner du principe proposé. Les dispositifs de contact sur le générateur de plasma 35 peuvent, par exemple, être disposés sur des bras mobiles au lieu d'être fixes. Z 551616 Les cylindres de verrouillage 22, 23, ayant de préférence une forme en coin et une commande hydraulique, sont montés sur le réacteur Ils pressent la partie avant 24 du générateur de plasma vers la surface de fermeture 3 disposée sur le généra5 teur et pourvue d'un joint torique 25, voir figure 1. La fermeture proprement dite ou l'étanchéité entre le générateur de plasma et le réacteur peut être réalisée par d'autres moyens, par exemple à l'aide d'un système de soufflet, o une 10 partie cylindrique entourant le nez 26 du générateur de plasma est amené en contact de fermeture étanche avec la partie cylindrique correspondante sur le réacteur, et un joint est prévu entre ces parties. Le procédé selon l'invention, destiné à réaliser une connexion pour générateur de plasma, sera décrit ci-dessous. Le générateur de plasma enfermé est placé sur le support dans une position extérieure De cette position extérieure, il est 20 transporté vers le réacteur par action d'un des deux cylindres hydrauliques 7, en une position de fermeture pour le réacteur Cela signifie que le nez 26 du générateur de plasma est partiellement inséré dans la tuyère 4 du réacteur, mais la vanne 5 dans la tuyère 4 est toujours enfermée Dans cette 25 position, la vanne 5 est ouverture et le générateur de plasma est amené dans sa position de fonctionnement par action du second cylindre hydraulique 6 Les cylindres hydrauliques 27, 28 sont maintenant actionnés, enfonçant les cylinres de verrouillage 22, 23 de sorte que le générateur de plasma soit 30 pressé contre la surface d'obturation du réacteur, et qu'une étanchéité sous pression soit réalisée. Les cylidnres de verrouillage ont également de préférence pour fonction de connecter le générateur de plasma au conduc35 teur à réaction de la source de courant, assurant ainsi que le circuit de courant ne puisse être connecté avant que la fermeture soit réalisée Lorsque le générateur de plasma est amené de la position de fermeture à la position de travail, les premiers dispositifs de contact 14, 15 s-ont ainsi connectés aux seconds dispositifs de contact 16, 17 fixes. Le grand avantage d'avoir deux cylindres hydrauliques coopérants 6, 7 est que la course du second cylindre 6 peut être ajustée avec précision de façon que, lorsque le générateur doit être remplacé, il soit amené de la position de travail à 10 la position de fermeture, et la vanne doit être alors fermée avant que le second cylindre hydraulique 7 puisse être actionné Si un seul cylindre devait assurer toute la distance parcourure, il y aurait toujours le risque qu'il dépasse la position limité, à savoir la position de fermeture Le 15 résultat, dans par exemple une installation de réduction d'oxyde métallique avec surpression et des températures très élevées, serait désastreux. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, selon lequel le 20 générateur de plasma est pressé contre une surface de fermeture plane disposée sur le réacteur, il existe une fuite momentanée à travers la fente qui existe entre la tuyère à plasma et le nez du générateur, lorsque le générateur de plasma est déplacé depuis la position de fermeture vers la 25 position de travail La fuite de gaz produite est négligeable, mais en principe elle peut être éliminée totalement en utilisant le système de soufflet mentionné plus haut Dans un système de soufflet de ce type, il peut êtrecréé une surpression entre les deux parties cylindriques, avant que la 30 vanne ne soit ouverte. Bien d'autres variations de conception sont naturellement possibles dans le cadre de l'invention Le générateur de plasma ne doit pas être nécessairement monté sur une plaque, 35 mais pourrait être totalement enfermé par un couvercle suspendu sur des rails ou autre De plus, si une plaque est utilisée, elle pourrait être commandée par des fourreaux se déplaçant eux-mêmes sur des rails au lieu de se déplacer sur un support D'autres systèmes de commande sont également envisageables, la place de la commande hydraulkique des fonctions commandées à distance, tels que les systèmes électriques ou pneumatiques ou leurs combinaisons. D'autre part, des connexions appropriées pour le gaz et le milieu réfrigérant du générateur de plasma peuvent être montées sur un dispositif de contact spécial avec des connexions rapides, le dispositif de contact étant connecté lorsque le générateur de plasma est dans sa position exté15 rieure Cette connexion est également commandée de préférence par télécommande au moyen de cylindres hydrauliques ou autre. REVENDICATIONS 1 Procédé pour effectuer une connexion étanche sous pression, rapide, sûre et sans risque, entre un générateur de 5 plasma pour application industrielle et un réacteur tel un four à cuve pour la réduction d'oxydes métalliques, procédé caractérisé en ce que des premiers dispositifs de contact électrique se trouvant sur le générateur de plasma, sont amenés à connecter automatiquement le générateur de plasma, 10 du point de vue électrique, à des seconds dispositifs de contact fixes, lorsque le générateur de plasma est amené, par télécommande, dans une position de travail, à partir d'une position de fermeture dans laquelle le générateur de plasmaobture le réacteur, qu'une vanne télécommandée est disposée 15 pour isoler le réacteur de l'environnement lorsque le générateur de plasma est en position extérieure, que la vanne est ouverte lorsque le générateur de plasma est dans sa position de fermeture, apres quoi le générateur de plasma est déplacé, jusqu 'a sa position de travail, et qu'un dispositif de 20 verrouillage télécommandé est amené à presser et verrouiller le générateur de plasma sur le réacteur et en même temps à connecter le générateur de plasma au conducteur à réaction de la source de courant. 2 Dispositif pour effectuer une connexion étanche sous pression, rapide, sûre et sans risque, entre urr générateur de plasma pour application industrielle et un réacteur, selon le procédé de la revendication 1, dispositif caractérisé par des premiers moyens de contact électrique ( 14, 15) fixés sur 30 le générateur de plasma, devant être connectés à des seconds moyens de contact électrique ( 16, 17), un organe ( 2) déplaçable sur un guidage monté de façon inamovible sur le réacteur, pour déplacer le générateur de plasma vers le réacteur ou dans le sens contraire, des éléments de fermeture montés sur 35 le réacteur et sur le générateur de plasma, coopérant pour isoler le réacteur de son environnement lorsque le générateur de plasma est en position de fermeture ou de travail, un couvercle ( 1) lequel, en commun avec l'organe de déplacement ( 2) renferme de façon pratiquement complète le générateur de plasma, et' un moyen commandé à distance qui verrouille le 5 générateur et en même temps, connecte le générateur de plasma au conducteur à réaction de la source de courant. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le guidage est constitué par un support sur lequel une 10 plaque ( 2) supportant le générateur de plasma est montée de façon mobile. 4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de fermeture sont constitués par une 15 surface frontale plane sur le générateur de plasma et une surface de fermeture ( 3) sur le réacteur, comprenant des moyens d'étanchéité ayant la forme d'un joint torique ( 25) entre les surfaces. 5 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage sont constitués par deux cylindres de verrouillage ( 22, 23) à commande hydraulique, de préférence de forme en coin, et actionnés par les cylindres hydrauliques ( 27, 28), les cylindres de verrouillage pressant 25 le générateur de plasma contre la surface de fermeture ( 3) du réacteur. 6 Dispositif selon la revendication 2,-caractérisé en ce que les moyens de femeture sont constitués par deux 30 éléments cylindriques pouvant être insérés l'un dans l'autre, avec des moyens d'étanchéité entre eux, ces éléments étant fixés sur le réacteur et sur l'extrémité frontale du générateur de plasma. 7 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers moyens de contact ( 14, 15) sont consti- tués par des pièces en feuille métallique mince ( 18, 19) et les seconds moyens de contact, fixes ( 16, 17), sont constitués de fourches ( 20, 21) dans lesquelles les pièces en feuille métallique viennent s'insérer automatiquement. 8 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers moyens de contact ( 14, 15) sont en forme de fourches et que les seconds moyens de contact, fixes ( 16, 17) sont constitués de pièces en feuille métallique mince qui 10 sont ajustées à ces fourches. 9 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est également prévu des moyens pour la connexion simultanée de gaz et de milieu réfrigérant, montés sur un 15 moyen de contact spécial qui peut être connecté lorsque le générateur de plasma est dans sa position extérieure. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la connexion du moyen de contact spécial pour le 20 milieu réfrigérant et le gaz est effectuée par télécommande.