Brevet FR2797626A1 — publié le 20010223

PROCEDE POUR ELABORER ET/OU AFFINER DES COMPOSES MINERAUX L'invention concerne un dispositif pour élaborer et/ou affiner des composés minéraux, en particulier des calcins ou ce que l'on appelle une fritte, employés comme matériau de départ pour le verre. De tels dispositifs comportent un récipient pour la réception du matériau à chauffer, c'est à dire des calcins ou de la fritte, et en outre un dispositif à haute fréquence pour chauffer le matériau en alimentant en énergie à haute fréquence le matériau qui se trouve dans le récipient. Le dispositif à haute fréquence comporte un circuit oscillant à haute fréquence, doté d'une bobine d'inductance enroulée autour du récipient, ainsi qu'un oscillateur. Le récipient est en général un creuset qui est transparent au rayonnement à haute fréquence. Il peut être en matériau céramique, en verre quartzeux ou en matériau métallique fendu. Le verre, respectivement la matière en fusion, doit tout d'abord être préalablement chauffé à l'aide d'autres moyens tels que l'énergie à haute fréquence pour conférer au matériau une certaine conductibilité minimale. La température de couplage étant atteinte, de l'énergie supplémentaire peut être apportée par émission d'énergie à haute fréquence. La paroi du creuset doit être refroidie, par exemple par dissipation thermique ou bien par refroidissement actif avec de l'air ou de l'eau. Au niveau de la paroi il se forme alors une croûte relativement froide constituée d'une matière caractéristique, et par conséquent de verre. Les dispositifs de ce type sont par exemple enseignés dans les documents suivants: (1) WO 92/15531 (2) DE 33 16 546 C1 (3) US 4 780 121 A1 (4) JP 57-95834 Le dispositif selon le document (1) fonctionne en continu. Pour cela, l'énergie pour chauffer le creuset est fournie par un unique générateur à haute fréquence. Il en est de même pour les dispositifs selon les documents (2) et (3). Le dispositif selon le document (4) comporte un creuset qui est relativement allongé axialement. Pour pouvoir utiliser le creuset dans différentes gammes de température, il est prévu deux générateurs à haute fréquence, chacun d'eux étant associé à une 2 2797626 inductance. Le profil de température le long du creuset peut être défini par les différentes puissances débitées par les générateurs. Les unités électriques mentionnées sont fortement sollicitées compte tenu de la densité de flux d'énergie. L'éventualité d'une défaillance d'une unité doit par conséquent être prise en considération. Cela vaut surtout pour le fonctionnement en continu, par exemple dans un dispositif selon le document (1). Dans ce cas-ci, l'installation est une fois de plus davantage sollicitée en fonctionnement en continu qu'en fonctionnement discontinu. Le risque d'une défaillance d'une unité est ainsi particulièrement grand en fonctionnement en continu. Les conséquences d'une défaillance sont en outre particulièrement lourdes. Il peut par exemple se produire ce qui suit: une défaillance de l'apport d'énergie entraîne une chute de température. Ainsi, la conductibilité de la matière en fusion diminue. A partir d'une température déterminée, l'alimentation en énergie à haute fréquence n'est plus possible. La matière en fusion se solidifie. Pour peu cependant que la vitrification en continu s'arrête, alors un nouveau couplage à haute fréquence n'est pas possible après réparation parce que le verre est froid et a en outre une faible conductibilité électrique de sorte qu'il ne peut absorber aucune énergie à haute fréquence. Tous ces faits ont jusqu'à présent empêché, en pratique, les hommes de métier d'utiliser les dispositifs de l'art antérieur, ou les installations comportant de tels dispositifs, en fonctionnement en continu. L'objet de l'invention est de conformer un dispositif de l'art antérieur de façon à minimiser ou supprimer dans une large mesure les risques du fonctionnement en continu. Cet objet est atteint par un dispositif pour élaborer et/ou affiner des composés minéraux, en particulier des calcins ou une fritte, ainsi que des métaux, des céramiques, des matériaux réfractaires, et également pour chauffer des matières en fusion pour la cristallisation; a) comportant un creuset pour la réception de matériau à chauffer; b) comportant un dispositif à haute fréquence pour chauffer le matériau en alimentant en énergie à haute fréquence le matériau se trouvant dans le creuset; c) le dispositif à haute fréquence comporte un circuit oscillant à haute fréquence avec une bobine d'inductance qui entoure le creuset, ainsi qu'un oscillateur; d) il est prévu au moins un deuxième oscillateur qui peut être connecté à la bobine d'inductance. 3 2797626 Selon l'invention, le dispositif à haute fréquence comnporte par conséquent de façon connue une bobine d'inductance unique qui est agencée autour du creuset, et cependant au moins deux oscillateurs; ces deux oscillateurs peuvent être connectés indépendamment ou ensemble à la bobine d'inductance. De même, il est possible d'avoir trois ou plusieurs de ces oscillateurs, selon le besoin en énergie. Les oscillateurs ainsi que les blocs d'alimentation sont placés à l'intérieur d'un boîtier particulier. Le composant de l'oscillateur qui détermine la fréquence est un circuit oscillant. Ce circuit oscillant est constitué d'une part par une bobine d'inductance, d'autre part par un condensateur qui se compose de trois batteries de condensateurs distinctes qui sont toutes agencées à l'intérieur du boîtier de l'oscillateur. Les sorties des oscillateurs sont reliées par des interrupteurs à l'inductance. Lorsque tous les interrupteurs sont fermés (c'est à dire lorsque tous les oscillateurs sont reliés à l'inductance), on obtient une puissance de sortie à haute fréquence cumulée en raison du fait que les oscillateurs sont alors connectés en parallèle. Les batteries de condensateurs sont de ce fait également connectées en parallèle. Chaque batterie de condensateurs distincte peut être connectée à la bobine pour constituer un circuit oscillant capable de fonctionner sans qu'il soit nécessaire de modifier l'autre interrupteur d'oscillateur. C'est le gros avantage de l'invention. On veille à ce que l'oscillateur en panne puisse être extrait de tout le système et à ce que tous les autres oscillateurs continuent de fonctionner seuls. Lors de la survenance d'une défaillance, il se produit précisément la chose suivante: Lors de la défaillance d'un générateur (par exemple en raison d'un composant défectueux) les trois générateurs sont tout d'abord déconnectés. Si la défaillance ne peut pas être corrigée rapidement ("rapidement" signifie pendant un temps durant lequel la température est supérieure à la température de couplage) le générateur défectueux est déconnecté de l'inductance à l'aide de l'interrupteur. L'installation peut maintenant être remise en service avec deux générateurs sans qu'il soit nécessaire d'apporter d'autres transformations. On peut effectuer un travail de maintenance et de réparation sur le générateur défectueux. Pour tester le générateur, on commute sur une inductance auxiliaire en modifiant les connexions des barres de liaison. Cette inductance auxiliaire se trouve sur le capot de chaque boîtier d'oscillateur. Ainsi, le générateur peut être séparé de toute l'installation et être testé. 4 2797626 Lorsque la réparation est effectuée, toute l'installation est abaissée, le générateur réparé est à nouveau connecté et les trois générateurs sont remis en service. L'avantage de cette façon de procéder réside en ce qu'une vitrification en continu est garantie à l'aide du creuset lui-même lorsqu'un générateur est défaillant. On peut malgré tout accepter une température trop basse dans le creuset due au fait que la puissance HF apportée est réduite, car un arrêt de la vitrification serait encore plus critique. Même le fonctionnement avec un seul oscillateur, dimensionné en correspondance, est suffisant pour poursuivre la vitrification. En d'autres termes: deux des trois générateurs peuvent tomber en panne à tout moment sans interrompre le processus de fusion en continu. La sécurité de fonctionnement peut donc être sensiblement améliorée avec ce concept. En fonctionnement normal, la puissance débitée par les oscillateurs est imposée par un transmetteur de valeur de consigne collective. La valeur de consigne est transmise à chaque oscillateur connecté. Un organe de compensation compare les valeurs réelles du courant anodique des oscillateurs individuels et corrige lorsqu'il y a un écart par rapport à la valeur de consigne. Pour pouvoir utiliser un oscillateur en cas de réparation, chaque oscillateur possède en outre sa propre unité de commande qui est active lorsque l'interrupteur de sortie est ouvert. L'invention est davantage expliquée au vu de la figure unique annexée représentant un schéma synoptique dans lequel sont représentés les éléments suivants: Une alimentation secteur 1 est montée en série avec trois blocs d'alimentation 2.1, 2.2, 2.3. Chaque bloc d'alimentation est raccordé à un oscillateur auto- excité 3.1, 3.2, 3.3. Les oscillateurs peuvent fonctionner ensemble ou séparément sur une inductance 4. Ils convertissent la puissance continue en puissance alternative à haute fréquence. Chacun des trois blocs d'alimentation 2.1, 2.2, 2.3 ainsi que chacun des trois oscillateurs 3.1, 3.2, 3.3 sont intégrés dans un boîtier propre. L'inductance est de façon connue enroulée autour d'un creuset. Si les sorties des oscillateurs sont reliées à l'inductance 4 par des interrupteurs 5.1, 5.2, 5.3, c'est à dire si les interrupteurs sont fermés, alors on obtient une puissance de sortie à haute fréquence cumulée en raison du fait que les oscillateurs sont alors connectés en parallèle. En cas de défaillance d'un oscillateur, les deux autres oscillateurs peuvent encore fonctionner sur l'inductance 4. Dans le synoptique, il est en outre représenté 2797626 une armoire de commande 6 comportant des unités de commande ainsi qu'un système de contrôle de procédé 7. 6 2797626 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour élaborer et/ou affiner des composés minéraux, en particulier des calcins ou une fritte, ainsi que des métaux, des céramiques, des matériaux réfractaires, et également pour chauffer des matières en fusion pour la cristallisation; a) comportant un creuset pour la réception de matériau à chauffer; b) comportant un dispositif à haute fréquence pour chauffer le matériau en alimentant en énergie à haute fréquence le matériau se trouvant dans le creuset; c) le dispositif à haute fréquence comporte un circuit oscillant à haute fréquence avec une bobine d'inductance (4) qui entoure le creuset, ainsi qu'un oscillateur; d) il est prévu au moins un deuxième oscillateur (3.1, 3.2, 3.3) qui peut être connecté à la bobine d'inductance (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les oscillateurs (3.1, 3.2, 3.3) peuvent être connectés indépendamment ou ensemble à l'inductance (4). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu trois oscillateurs (3.1, 3.2, 3.3).