Brevet FR2601510A1 — publié le 19880115

CONNEXION ELECTRIQUE POUR NATERIAU CERAMIMUE FONCTIONNANT A HAUTE TEMPERATURE Les traitements thermiques à température voisine de 2 0000C sont de plus en plus utlisés-. Les fours et éléments chauffants doivent être adaptgs à ces températures élevées, Il est bien connu que les matdriaux utilises dans, la fabrication de tels dlments chauffants sont à base de matdriaux rdfractaires ou de céramiques, qui à l'aide d'un préchauffage deviennent conducteurs de l'électricité constituant donc après cet amorçage la partie rdsistive indispensable au 10 chauffage par effet Joule. De tels dlîments chauffants sont, par exemple, décrits dans la demande de brevet EN 75 11335 ddposde au nom du Commissariat à l'Energie Atomique le Il avril 1975. De même, dans les techniques d'glectrolyse en bain fondu, les matdriaux utilisds pour élaborer les électrodes sont à base de matdriaux réfractaires 15 qui deviennent conducteurs au contact du sel fondu dont la tempgrature est de l'oràre de 8000C. Cependant, un problème subsiste. A ces températures dlevdes, les connexions diectriques doivent être protdgdes de toute attaque chimique avec le milieu environnant. Cette protection est assurge de manière habituelle en noyant l'extrémité 20 del'amende de courant dans l'dldment chauffant ou dans l'dlectrode à l'aide d'un ciment rdfractaire. Toutefois de fréquentes ruptures de l'dlment chauffant ou de l'électrode sont constatUes au niveau des connexions électriques. Ces ruptures sont provoqudes par dilatation diffdrentielle entre les connexions électriques mdtalliques et 25 le matdriau réfractaire constituant l'dlectrode ou l'dldment chauffant. La prdsente invention a pour objet un moyen d'éviter les ruptures de l'élément chauffant ou de l'électrode au niveau des connexions électriques. Plus prdcisdment, l'invention a pour objet une 30 connexion dlectrique pour matdriau cdramique fonctionnant à haute temperature, caractdrisde en ce qu'elle comporte un ressort conducteur solidaire de la partie rigide de l'amende de courant, noyes dans un ciment réfractaire. Selon un premier mode de rdalisation, la connexion dlec35 trique est fixée à un dlîment chauffant cdramique. Selon ce mode de rdalisation la connexion dlectrique est fixde sur un dlîment 2601510- 2 chauffant céramique en alumine C (11 A1203, NaO) qui permet un amorçage de l'élément chauffant à une température plus basse voisine de 2000C alors que les autres céramiques nécessitent un préchauffage à une température voisine de 1 200 C. Selon un mode de réalisation préférentiel, la connexion électrique est appliquée à un élément chauffant en alumine f muni d'un logement contenant au moins un sel de sodium, La présence de sel de sodium permet de compenser la perte d'ions sodium subie par l'alumine $ avec le temps et avec l'augmentation-de température. Les propriétés électriques de l'alumine e sont 10 conservées dans la totalité de la masse, Selon un deuxième mode de réalisation, la connexion électrique est fixée sur une électrode céramique. Selon un mode de réalisation préférentiel, la connexion électrique est fixée sur une électrode en alumine-$ qui devient conductrice à une température voisine 15 de 200 C, alors que les autres céramiques nécessitent une température voisine de 1 200 C. L'électrode selon l'invention permet d'utiliser des bains de sels fondus dont la température de fusion est plus basse. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lec20 ture de la description qui suit, donnée à titre non limitatif. Sur la figure 1, on a représenté deux connexions électriques appliquées à un élément céramique chauffant. Sur la figure 2, on a représenté une connexion électrique appliquée à une électrode réfractaire utilisable dans un bain de sel 25 fondu. Sur la figure 1, on voit un barreau I en alumine 5 comportant deux trous borgnes 3, 5 carottEs en ses extrémités dans son axe longitudinal à l'aide de forets diamantés ainsi que deux amenées de courant7, 9 munies de deux ressorts métalliques 11, 13, Les deux ressorts métalliques 11, 13 solidaires de la partie rigide des amenées de courant 7, 9 évitent la rupture de l'élément chauffant à température voisine de 2 000*C par dilatation différentielle. Apres remplissage d'au moins un trou borgne 3 et/ou 5 par un sel de sodium (de préférence du carbonate de sodium) pour constituer 35 une réserve]5 et/ou 17, les ensembles formés par les ressorts 11, 13 et les amenées de courant 7, 9 sont maintenus par des scellements 19, -3 21 en alumine B dans les trous borgnes 3, 5 de telle sorte que les ressorts 11, 13 ne soient pas en contact avec le sel de sodium. Sur la figure 2, on voit une électrode 20 en alumine 8, comportant en son extrémité supérieure trois trous borgnes 23 carottes parallèlement à l'axe de ladite électrode. Dans chacun des trous borgnes 23 se trouve un conducteur rigide 25 muni à son extrémité d'un ressort métallique 27. Chaque ressort 27 solidaire du conducteur rigide 25 évite la rupture par dilatation différentielle de l'électrode à haute température. Des éléments chauffants en alumine B équipés de connexions électriques objet de l'invention permettent d'obtenir des températures voisines de 2 000 C. A titre d'exemple, on donne les caractéristiques d'un tel élément chauffant: - longueur: 20 centimètres - tension d'alimentation: 220 volts intensité: 25 ampères - température de l'élément chauffant: I 700QC durée de vie: supérieure à 20 000 heures, Il est bien évident qu'on a décrit ci-dessus un exemple uti20 lisant un élément céramique en alumine e, mais l'invention s'applique aussi à tout type d'élément chauffant céramique et à tout type d'électrode céramique. 2 6 0 1 5 10 -4 REVENDICATIONS 1, Connexion électrique pour matériau céramique fonctionnant à haute température, caractérisée ence qu'elle comporte un ressort conducteur (1], 13, 27) solidaire de la-partie rigide (7, 9, 25) de l'amenée de courant, noyés dans un ciment réfractaire (19, 21). 2. Connexion électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est fixée sur un élément chauffant céramique (1). 3. Connexion électrique selon la revendication 2, caractérisée, en ce que l'élément chauffant est en alumine B. 4. Connexion électrique selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un logement (15) est ménagé dans l'élément chauffant (1) et contient au moins un sel de sodium. 5. Connexion électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est fixée sur une électrode céramique (20). 6. Connexion électrique selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'électrode céramique (20) est en alumine e.