Brevet FR2724524A1 — publié le 19960315

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en énergie électrique permettant de relier une source d'énergie électrique à au moins un organe utilisant cette énergie électrique. En particulier dans le domaine du traitement des métaux, notamment en aciérie, on approche des électrodes d'une charge métallique à traiter contenue dans des fours en forme de cuves. Ces électrodes sont alimentées en énergie électrique de telle sorte que le métal est traversé par un courant électrique d'intensité élevée et à fort voltage, qui permet de produire dans le métal les réactions chimiques ou métallurgiques souhaitées. Les électrodes sont portées par des moyens porteurs mobiles verticalement qui permettent l'introduction et la sortie des électrodes du four ainsi que leur déplacement vers le bas au fur et à mesure de leur consommation. Dans l'état actuel de la technique, afin de permettre le déplacement vertical des moyens porteurs précités, les électrodes sont reliées à la source en énergie électrique par l'intermédiaire de câbles électriques qui forment vers le bas des demi-boucles. Pour assurer leur refroidissement, ces câbles électriques sont enveloppés par une gaine plus ou moins fragile dans laquelle circule de l'eau de refroidissement. Comme ces câbles électriques doivent être de section relativement importante pour assurer le transport de la quantité d'énergie électrique souhaitée et comme ces câbles sont plutôt cassants, le rayon des demi-boucles précité qu'ils forment est relativement important. Les câbles sont en conséquence relativement longs. Néanmoins, pour limiter la consommation en énergie électrique et en particulier les pertes par effet Joule dans les câbles électriques, on a tendance à rapprocher les électrodes de la source en énergie électrique sans toutefois pouvoir réduire la longeur des câbles en déça d'un minimum. De plus, les vibrations qui apparaissent ont un effet de limitation de la durée de vie des câbles ou des tresses, des islolants et des liaisons mécaniques. Les moyens actuels permettant l'alimentation en énergie électrique des électrodes constituent donc un ensemble lourd, onéreux et peu pratique d'utilisation, notamment à cause du système de refroidissement des câbles, de leur section et de leur longueur et des contraintes mécaniques. Par ailleurs, on retrouve sensiblement les mêmes inconvénients dans d'autres installations, en particulier en sortie des transformateurs électriques et dans les liaisons électriques contenant des déviations, à fort voltage et/ou fort ampérage. La présente invention a notamment pour but de remédier au moins en partie aux inconvénients ci-dessus des dispositifs de connexion électrique connus. Le dispositif selon l'invention pour l'alimentation en énergie électrique comprend des moyens de connexion électrique permettant de relier une source d'énergie électrique à au moins un organe utilisant cette énergie électrique. Selon l'invention, lesdits moyens de connexion électrique comprennent un liquide en une matière conductrice de l'électricité contenu dans un réservoir, un plongeur en un matériau conducteur de l'électricité susceptible de plonger dans ledit réservoir pour être en contact avec ledit liquide, des moyens pour relier électriquement ledit liquide à la source d'énergie électrique et des moyens pour relier électriquement ledit plongeur audit organe. Le dispositif selon l'invention comprend de préférence des moyens pour maintenir ledit plongeur à distance de la paroi dudit réservoir. Le dispositif selon l'invention comprend de préférence des moyens pour déplacer l'un par rapport à l'autre ledit plongeur et ledit réservoir. Selon l'invention, ledit liquide conducteur de l'électricité comprend de préférence du gallium (Ga), et/ou de l'indium (In) et/ou de l'étain (Sn). Le dispositif selon l'invention comprend de préférence comprend des moyens pour déplacer ledit p]ongeur par rapport audit réservoir. Selon l'invention, ledit réservoir peut avantageusement comprendre une partie supérieure de dimensions accrues constituant un vase d'expansion pour ledit liquide conducteur de l'électricité. Dans variante d'utilisation, ledit organe est constitué par au moins une électrode pour le traitement d'une charge contenue dans un four, cette électrode et ledit plongeur étant montés sur des moyens porteurs adaptés pour déplacer, en particulier verticalement, ces derniers. Le dispositif selon l'invention comprend de préférence des moyens pour guider, en particulier verticalement, ledit plongeur dans ledit réservoir. Selon l'invention, lesdits moyens porteurs peuvent avantageusement comprendre un bras horizontal portant d'une part ladite électrode et d'autre part ledit plongeur et que ce bras est porté par un montant monté coulissant sur un mât, des moyens d'actionnement permettant de déplacer verticalement ce bras et ce montant. Selon l'invention, la course desdits moyens porteurs est de préférence telle que ladite électrode et ledit plongeur peuvent être, en même temps, respectivement extraits dudit four et dudit réservoir de liquide et introduits dans ces derniers. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un dispositif d'alimentation en énergie électrique d'électrodes, décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin sur lequel - la figure 1 représente une vue de dessus d'un dispositif d'alimentation selon la présente invention, en position de fonctionnement; - la figure 2 représente une coupe longitudinale selon II-II du dispositif d'alimentation de la figure 1 - la figure 3 représente une vue de dessus du dispositif d'alimentation de la figure 1, en position sortie et pivotée - la figure 4 représente une vue agrandie en coupe du réservoir du dispositif d'alimentation précité - et la figure 5 représente une coupe horizontale selon V-V du réservoir représenté sur la figure 4. Le dispositif d'alimentation en énergie électrique représenté sur les figures et repéré d'une manière générale par la référence 1 est destiné, dans l'exemple, à l'alimentation en énergie électrique de trois électrodes cylindriques 2 disposées verticalement dont les parties inférieures plongent dans un matériau 3 à traiter, par exemple un métal ou un alliage de métaux en fusion contenu dans un four en forme de cuve cylindrique 4 recouvert par un couvercle amovible 5, ces électrodes passant au travers de ce couvercle. Dans l'exemple, les électrodes 2 sont espacées et disposées sensiblement à 1200. Le dispositif 1 comprend des moyens porteurs, repérés d'une manière générale par la référence 6, qui présentent la structure suivante. Les moyens porteurs 6 comprennent, disposée latéralement au four 4, une embase 7 montée pivotante sur un pivot inférieur 8 et qui porte trois mâts cylindriques verticaux 9 espacés et disposés les uns à côté des autres, dans lesquels sont montés coulissants trois montants cylindriques verticaux 10. Sur l'extrémité supérieure des trois montants 10 sont respectivement fixés trois bras horizontaux 1 1 disposés parallèlement les uns aux autres perpendiculairement au plan des mâts 9 et des montants 10 et dépassant de part et d'autre des montants, ces bras 11 étant en un matériau conducteur de l'électricité. Dans les mâts et montants 9 et 10, sont disposés trois vérins verticaux 12 qui permettent de déplacer verticalement les montants 10 et les bras horizontaux 1 1 qu'ils portent. L'embase 7 renferme des moyens 7a qui permettent de la faire pivoter autour du pivot 8, ces moyens étant par exemple, classiquement, à moteur et engrenages. Chacun des bras 1 1 porte, à l'une de ses extrémités, une électrode 2 qui est fixée classiquement par un cavalier 13. Chacun des bras 1 1 porte également, à partir de son autre extrémité, un plongeur tubulaire allongé 14 en forme de L qui comprend une branche horizontale 14a et une branche verticale 14b, ces plongeurs 14 étant en un matériau conducteur de l'électricité. Les branches verticales 14b des trois plongeurs 14 sont respectivement plongées dans trois réservoirs colonnes cylindriques 15 qui contiennent un liquide 16. Ces réservoirs 15 sont disposés les uns à côté des autres, l'embase 7 étant disposée entre eux et le four 5. Dans l'exemple représenté, les parois des réservoirs 15 sont en une matière conductrice de l'électricité. Le liquide 16 est en une matière conductrice de l'électricité, notamment à base de gallium (Ga), indium (In) et/ou étain (Sn) ou tout autre liquide conducteur de l'électricité. Aux parois des réservoirs 15 sont respectivement fixés des tubes 17 en un matériau conducteur de l'électricité qui sont par ailleurs reliés à des plaques 18 constituant une source d'énergie électrique, ces plaques 18 étant reliées par exemple à la sortie d'un transformateur non représenté. Les réservoirs 15 présentent à leur partie supérieure une section accrue qui constitue un vase d'expansion 15a pour le liquide 16. Comme on le voit sur les figures 4 et 5, dans les réservoirs colonnes 15, sont disposés, en deux endroits espacés verticalement, des écarteurs 19 en un matériau isolant électriquement, disposés à 1200 et permettant de guider verticalement les branches verticales 14b des plongeurs 14. Comme on vient de le décrire, en position de fonctionnement, le dispositif d'alimentation est dans une position verticale telle que les parties inférieures des électrodes plongent dans le matériau à traiter 3 dans le four 4 et que les branches verticales 14b des plongeurs 14 plongent dans le liquide 16 contenu dans les réservoirs 15. Dans cette position visible sur les figures 1 et 2, le courant circule depuis les plaques d'alimentation en énergie électrique 18 jusqu'aux électrodes 2 au travers de la connexion électrique constituée par les tubes 17, les parois de réservoirs 15, le liquide 16 contenu dans chacun des réservoirs, les plongeurs 14 et les bras horizontaux 11, ces bras horizontaux 11 s'étendant au-dessus et à distance du couvercle 5 du four 4. Bien entendu, des pièces intermédiaires en un matériau isolant, non représentées, sont de préférence prévues pour permettant d'isoler électriquement cette connexion électrique des autres parties de l'installation décrite. En actionnant les vérins 20, on peut déplacer respectivement, et éventuellement indépendamment, chacun des bras horizontaux 16 portant chacun une électrode 2 et un plongeur 14 de manière à plus ou moins engager cette électrode dans le matériau à traiter 3 contenu dans le four 4, la branche verticale 14b du plongeur 14 associée étant plus ou moins engagée dans le liquide 16 du réservoir 15 correspondant. La course des vérins 12 et des montants 10 portant les bras 1 1 permet également d'extraire complètement les électrodes 2 du four 4 et d'extraire complètement les branches verticales 14b des plongeurs 14 des réservoirs 15. On peut alors actionner le mécanisme de pivotement 7a de manière à faire pivoter l'embase 7 autour du pivot 8 de manière à écarter latéralement les électrodes 2 du four 4 et les plongeurs 14 des réservoirs 15. Cette position pivotée et écartée est visible sur la figure 3. Dans cette position, on peut procéder à toutes sortes d'opérations et notamment au changement des électrodes 2. Dans l'exemple représenté, le couvercle 5 de la cuve 4 est porté par des bras 20 qui sont montés sur l'embase 7 de telle sorte que lors du pivotement précité de cette embase, le couvercle 5 du four 4 peut également être dégagé latéralement du four 2. n résulte de ce qui précède que, dans la connexion électrique entre la source en énergie électrique 18 et les électrodes 2, la connexion électrique à métal liquide constituée par les plongeurs 14, les réservoirs 15 et le liquide intermédiaire 16 qu'ils contiennent permet de ne faire appel, de préférence, à aucune liaison par câble électrique et dans de nombreux cas à aucun système de refroidissement. De plus, le liquide 16 permet d'absorber les vibrations et de déconnecter mécaniquement le four du transformateur. La présente invention ne se limite pas à l'exemple décrit ci-dessus. Bien des variantes de réalisation et d'utilisation peuvent être envisagées. En particulier, l'invention peut être utilisée en sortie des transformateurs afin de supprimer au moins partiellement les barres de connexion électrique et les inconvénients qui leur sont liés, avec ou sans moyens pour déplacer le plongeur précité par rapport au réservoir précité. De plus, le dispositif de l'invention pourrait être mis en oeuvre dans d'autres domaines que celui de l'aciérie, notamment dans le domaine de la verrerie ou de la sucrerie. REVENDICA TISONS 1. Dispositif d'alimentation en énergie électrique comprenant des moyens de connexion électrique permettant de relier une source d'énergie électrique à au moins un organe utilisant cette énergie électrique, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique (6) comprennent un liquide (16) en une matière conductrice de l'électricité contenu dans un réservoir (15), un plongeur (14) en un matériau conducteur de l'électricité susceptible de plonger dans ledit réservoir pour être en contact avec ledit liquide, des moyens (17) pour relier électriquement ledit liquide à la source d'énergie électrique et des moyens (11) pour relier électriquement ledit plongeur (14) audit organe (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (19) pour maintenir ledit plongeur (14) à distance de la paroi dudit réservoir (15). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (6) pour déplacer l'un par rapport à l'autre ledit plongeur (14) et ledit réservoir (15). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit liquide (16) conducteur de l'électricité comprend du gallium (Ga), et/ou de l'indium (In) et/ou de l'étain (Sn). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (6) pour déplacer ledit plongeur par rapport audit réservoir. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit réservoir (15) comprend une partie supérieure (15a) de dimensions accrues constituant un vase d'expansion pour ledit liquide conducteur de l'électricité. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit organe est constitué par au moins une électrode pour le traitement d'une charge contenue dans un four, cette électrode et ledit plongeur étant montés sur des moyens porteurs adaptés pour déplacer, en particulier verticalement, ces derniers . 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (19) pour guider, en particulier verticalement, ledit plongeur (14) dans ledit réservoir (15). 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens porteurs comprennent un bras horizontal (11) portant d'une part ladite électrode (2) et d'autre part ledit plongeur ()14 et que ce bras est poné par un montant monté coulissant sur un mât (9), des moyens d'actionnement (12) permettant de déplacer verticalement ce bras et ce montant. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que la course desdits moyens porteurs (9, 11) est telle que ladite électrode (2) et ledit plongeur (14) peuvent être, en même temps, respectivement extraits dudit four (4) et dudit réservoir de liquide (15) et introduits dans ces derniers.