Brevet FR2804106A1 — publié le 20010727

Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification L'invention concerne un dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification, comportant un plan d'électrodes disposé à l'intérieur de la cuve de vitrification et un convertisseur pour l'alimentation en tension du plan d'électrodes. Dans dispositif traditionnel d'alimentation en énergie pour une cuve de vitrification optique, l'alimentation en énergie de la cuve de vitrification a lieu d'un côté par l'intermédiaire de la voûte de ladite cuve de vitrification, par combustion d'un combustible fossile, et de l'autre par l'intermédiaire d'électrodes disposées dans la région du fond de la cuve de vitrification. Les électrodes sont disposées dans plusieurs plans d'électrodes et sont alimentées en courant alternatif, sous une fréquence moyenne de 10 kHz, à partir de plusieurs convertisseurs, un convertisseur étant associé chaque fois à un plan d'électrodes. Les plans d'électrodes sont reliés aux convertisseurs par des lignes d'alimentation en énergie et par des lignes de commande, fixes. Lorsqu'un convertisseur est hors service à la suite d'un problème technique, le plan d'électrodes correspondant n'est plus utilisable. Du fait de l'absence d'alimentation du plan d'électrodes concerné, des déséquilibres de température apparaissent dans la cuve de vitrification optique, de sorte que cette dernière ne peut plus être utilisée. La cuve de vitrification doit alors être arrêtée dans son ensemble pour permettre le remplacement du convertisseur défectueux. Le convertisseur étant connecté par une liaison fixe au plan d'électrodes, un collaborateur possédant une formation d'électricien doit procéder au démontage de la liaison fixe avec le convertisseur défectueux et réparer ou remplacer ce dernier. La réparation longue et complexe entraîne des arrêts de l'installation qui peuvent aller de quelques heures à plusieurs jours. La présente invention a pour but de perfectionner un dispositif d'alimentation en énergie pour une cuve de vitrification, afin de minimiser la durée d'arrêt de l'ensemble de la cuve de vitrification en cas de panne d'un convertisseur isolé, et afin de simplifier les travaux d'entretien. Ce but est atteint conformément à l'invention grâce à une liaison à enfichage séparable prévue dans une ligne d'alimentation en énergie, entre un plan d'électrodes et un convertisseur. Dans ce dispositif d'alimentation en énergie, en cas de défaillance du convertisseur, ledit convertisseur peut être séparé électriquement du plan d'électrodes concerné en débranchant simplement la liaison à enfichage. La séparation peut être opérée par du personnel ayant reçu une formation correspondante, sans qu'il soit pour autant nécessaire de faire appel à un électricien spécialisé. La séparation est opérée très rapidement et le convertisseur défectueux peut être réparé ou remplacé par un nouveau convertisseur. Du fait de la séparation de la ligne d'alimentation en courant entre le convertisseur et le plan d'électrodes, la sécurité pour l'entretien ou la réparation est augmentée, le convertisseur étant totalement séparé électriquement du plan d'électrodes. Dans un agencement particulièrement avantageux du dispositif d'alimentation en énergie, ce dernier comprend un convertisseur de secours, qui peut lui aussi être connecté par ne liaison à enfichage. Il suffit alors, en cas de panne du convertisseur, de débrancher rapidement la ligne d'alimentation entre le convertisseur défectueux et le plan d'électrodes et de connecter la ligne d'alimentation du plan d'électrodes au convertisseur de secours. Ainsi, il n'est pas indispensable de réparer ou de remplacer immédiatement le convertisseur défectueux. La durée d'immobilisation de la cuve de vitrification correspond seulement au temps nécessaire pour effectuer la commutation du convertisseur défectueux vers le convertisseur de secours. On obtient ainsi un fonctionnement pratiquement sans à-coups de la cuve de vitrification. Pour augmenter encore la sécurité de fonctionnement, la liaison à enfichage, dans un autre mode de réalisation de l'invention, est munie d'un contact de fin de course. Le contact de fin de course est actionné lorsque la liaison à enfichage entre le convertisseur et le plan d'électrodes est complètement réalisée. Le fonctionnement du convertisseur est commandé par le contact de fin de course, le convertisseur étant amené hors tension et hors courant dès que la liaison à enfichage est débranchée. Ainsi, la liaison à enfichage est hors tension et hors courant avant même que la liaison à enfichage soit totalement débranchée, de sorte que la sécurité d'utilisation pour le personnel est assurée, même dans le cas d'une coupure involontaire. Le contact de fin de course peut être un contacteur mécanique ou un contacteur magnétique tel qu'un relais de Reed. Le contact de fin de course peut être disposé directement dans la liaison à enfichage ou dans le voisinage de celle-ci. Lorsque la liaison à enfichage est du type liaison coaxiale, le conducteur intérieur est protégé par le conducteur extérieur. Pour augmenter encore la sécurité d'utilisation, la partie de la liaison à enfichage qui mène au convertisseur fournissant l'énergie est réalisée sous la forme d'une prise. Ainsi tout contact involontaire avec les conducteurs sous tension est exclu. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, chacune des lignes d'alimentation entre plusieurs plans d'électrodes et un nombre correspondant de convertisseurs comporte une liaison à enfichage séparable. Ainsi la cuve de vitrification peut être totalement découplée des convertisseurs assurant l'alimentation en énergie. La séparation complète de la cuve de vitrification et de l'alimentation en énergie contribue à augmenter encore la sécurité lors des travaux d'entretien de la cuve. De la même manière, un remplacement intégral de la cuve de vitrification ou des convertisseurs est possible sans travaux importants sur le plan de l'installation électrique. La présence d'un convertisseur de secours permet de commuter le plan d'électrodes concerné du convertisseur en panne, parmi une pluralité de convertisseurs, vers le convertisseur de secours, avec pour avantage que la durée d'arrêt de la cuve de vitrification est à nouveau considérablement réduite. Etant donné qu'il peut y avoir un seul convertisseur de secours pour plusieurs convertisseurs, les coûts d'investissement et d'entretien sont réduits d'autant. En disposant les unes à côté des autres les prises connectées aux convertisseurs, on obtient des liaisons à enfichage claires entre les convertisseurs et les plans d'électrodes. Il en résulte une plus grande sécurité d'utilisation ainsi qu'une plus grande fiabilité de l'installation d'alimentation en énergie. Grâce à la position centrale de la liaison à enfichage, un personnel ayant reçu une formation correspondante peut réaliser la liaison ou la couper. Pour un agencement encore plus clair, les prises sont disposées en groupes les unes à côté des autres, par exemple les prises sont regroupées en unités fonctionnelles de plans d'électrodes. Ces unités tfonctionnelles de plans d'électrodes sont par exemple l'unité- utilisateur "cuve", l'unité-utilisateur "creuset" et l'unité-utilisateur "Lynchen". Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux du dispositif d'alimentation en énergie, les lignes de commande entre chaque plan d'électrodes et le convertisseur associé sont également connectées par des liaisons enfichables. Ceci facilite encore plus la séparation du convertisseur du plan d'électrodes. Pour un agencement encore plus clair, une ou plusieurs liaisons de commande à enfichage est ou sont disposées chaque fois à côté d'une prise d'alimentation en énergie. Un élément de la liaison de commande à enfichage est installé fixe à côté des prises, tandis que l'autre élément de la liaison de commande à enfichage est relié à une ligne de commande, qui est regroupée avec la ligne d'alimentation en énergie de la prise du plan d'électrodes. Ainsi les connexions des lignes d'alimentation en énergie et de commande, côté convertisseur, sont disposées immédiatement côté à côte, de même pour les lignes d'alimentation en énergie et de commande, côté plan d'électrodes, ce qui facilite le repérage des éléments de liaison et augmente la sécurité d'utilisation. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en faisant référence au dessin. La figure unique représente une unité-pupitre avec des connexions à enfichage. La figure 1 représente une unité-pupitre I comportant des connexions à enfichage. La liaison électrique entre une cuve de vitrification optique et des convertisseurs de la cuve de vitrification optique est réalisée par l'intermédiaire de l'unité-pupitre 1. A l'intérieur de la cuve de vitrification optique sont disposés, dans le présent exemple, onze plans d'électrodes, chaque plan d'électrodes étant alimenté en énergie par un convertisseur individuel. Sur le plateau de l'unité-pupitre 1 sont disposées douze prises coaxiales 2, qui sont reliées chacune à un convertisseur par l'intermédiaire de lignes d'alimentation. Dans les prises coaxiales 2, peuvent être entichées des fiches coaxiales 3. qui sont reliées chacune à un des plans d'électrodes de la cuve de vitrification optique par l'intermédiaire de lignes d'alimentation 4 souples. Pour l'alimentation des onze plans d'électrodes de la cuve de vitrification, onze lignes d'alimentation 4 souples, munies chacune d'une fiche coaxiale 3, mènent de la cuve de vitrification à l'unité-pupitre et sont enfichées dans les prises coaxiales 2 correspondantes, réalisant ainsi les liaisons coaxiales à enfichage 2, 3. Pour des raisons de clarté, seule une liaison à enfichage 2, 3 avec sa ligne correspondante est représentée à la figure 1. En fonctionnement normal de la cuve de vitrification, onze prises seulement sont occupées parmi les douze prises coaxiales 2 présentes, la prise coaxiale 2 située sur le devant, à droite, dans l'unité-pupitre 1 de la figure I n'étant pas occupée. Les plans d'électrodes sont alimentés en courant alternatif, sous une fréquence moyenne de 10 kHz, par l'intermédiaire des liaisons coaxiales à enfichage 2, 3 et des lignes 4 souples. Compte tenu de la forte puissance consommée, la prise coaxiale 2, la fiche coaxiale et la ligne souple 4 sont largement dimensionnées. Sur la face latérale avant de l'unité-pupitre 1, représentée sur la figure 1, sont représentées douze prises de commande 5, 6, deux prises de commande 5, 6 étant associées chaque fois à la liaison à enfichage coaxiale 2, 3 la plus proche sur le côté antérieur du plateau. Sur la face latérale arrière de l'unité- pupitre 1 sont disposées de nouveau douze prises à enfichage coaxiales 5, 6 qui sont associées aux liaisons à enfichage coaxiales 2, 3 situés sur l'arrière (non représenté). Une première fiche de commande 7 peut être enfichée dans la première prise de commande 5. A partir de chaque première fiche de commande 7 une première ligne de commande s'étend en direction du plan d'électrodes concerné, la ligne de commande étant groupée avec la ligne d'alimentation correspondante 4 assurant l'alimentation en courant. Dans la deuxième prise de commande 6 est enfichée une deuxième fiche de commande 8. A partir de chaque deuxième fiche de commande 8 une deuxième ligne de commande s'étend en direction du plan d'électrodes concerné, la deuxième ligne de commande étant groupée avec la première ligne et la ligne d'alimentation correspondante 4. Du fait du groupement de la ligne 4 souple et des première et deuxième lignes de commande, on obtient un repérage simple des lignes du plan d'électrodes concerné. Par l'intermédiaire des premières liaisons de commande à enfichage 5, 7 sont transmis les signaux d'horloge pour la commande cadencée du convertisseur concerné. Par l'intermédiaire des deuxième liaisons de commande à enfichage 6, 8 sont transmis des signaux de commande supplémentaires pour le convertisseur. Parmi ces signaux se trouvent un signal de marche/arrêt, un signal de disponibilité et un courant de commande de 0- 20 mA. Dans les prises coaxiales 2 sont intégrés des contacts de fin de course qui ne sont activés que lorsque la fiche coaxiale 3 est complètement engagée dans la prise coaxiale 2. Les convertisseurs ne fonctionnent que lorsque le contact de fin de course est fermé. En cas de débranchement involontaire de la liaison à enfichage coaxiale 2, 3, le contact de fin de course active un relais de coupure d'urgence, qui coupe le commutateur principal du convertisseur concerné et coupe ainsi ledit convertisseur. Sur le côté de la prise coaxiale 2 et des prises de commande 5, 6 sont prévues des repères (AI à AS et RI sur la figure 1) qui sont également prévus sur la prise coaxiale 3 et les première et deuxième prises de commande 7,8, de sorte que l'on a un repérage clair lors de la connexion des liaisons à enfichage. L'unité-pupitre 1 est agencée de telle sorte que lorsque tous les utilisateurs (plans d'électrodes) sont connectés à l'unité-pupitre 1, la prise coaxiale 9, la première prise de commande 10 et la deuxième prise de commande 11 restent libres. La prise coaxiale 9 libre et les première et deuxième prise de commande 10, 1 libres sont reliées à un convertisseur de secours. Si l'un des convertisseurs alimentant les utilisateurs connectés tombe en panne, la fiche coaxiale 3 correspondante et les première et deuxième fiches de commande 7, 8 peuvent être déconnectées du convertisseur défectueux et enfichées dans la prise coaxiale 9 et les première et deuxième prises de commande 10, I 1 du convertisseur de secours. Ainsi l'unité-pupitre 1 constitue une sorte de tableau de brassage au niveau duquel, en cas de besoin, c'est-à-dire en cas de panne d'un convertisseur, les liaisons à enfichage 2, 3, 5, 7, 8 peuvent être débranchées et les lignes souples d'alimentation et de commande 4 connectées à la prise coaxiale 9 libre, qui réalise les liaisons à enfichage 9, 3; 10, 7, I 1 8 avec le convertisseur de secours. Dans l'exemple de réalisation représenté, tous les utilisateurs finaux sont connectés à une unité-pupitre 1. Dans un second mode de réalisation, les liaisons à enfichage coaxiales 2, 3 sont réparties en plusieurs unités-pupitres, les utilisateurs étant constitués en groupe dans chacune des unités. Par exemple dans une première unité sont disposées onze prises coaxiales pour les convertisseurs des onze utilisateurs "cuve" et à côté chaque fois de ces onze prises coaxiales, la première et la deuxième prise de commande. Dans une deuxième unité-pupitre sont disposées neuf prises coaxiales avec chacune une première et une deuxième prises de commande pour alimenter les utilisateurs "creuset" et "Lynchen". Les lignes d'alimentation menant à l'utilisateur "cuve" sont amenées jusqu'à la première unité-pupitre o elles peuvent être branchées avec souplesse aux prises ou à la prise de secours; les lignes d'alimentation des utilisateurs "creuset" et " Lynchen " sont amenées à la deuxième unité-pupitre o elles peuvent elles aussi être branchées avec souplesse aux prises ou à la prise de secours. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en énergie pour une cuve de vitrification, comportant un plan d'électrodes à l'intérieur de la cuve de vitrification, un convertisseur pour alimenter en tension le plan d'électrodes, caractérisé par une liaison à enfichage (2, 3) séparable d'une ligne d'alimentation (4) entre le plan d'électrodes et le convertisseur. 2. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon la revendication 1, caractérisé par un convertisseur de secours, la ligne d'alimentation (4) du plan d'électrodes pouvant être débranchée du convertisseur et rebranchée sur le convertisseur de secours. 3. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que la liaison à enfichage (2, 3) comprend un contact de fin de course, le contact de fin de course étant activé lors du branchement de la liaison à enfichage (2,3). 4. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la liaison à enfichage (2, 3) séparable est une liaison à enfichage coaxiale. 5. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison à enfichage (2, 3) séparable comprend une fiche (3) et une prise (2). 6. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon la revendication 5, caractérisé en ce que la prise (2) est disposée sur la ligne menant au convertisseur et la fiche (3) sur la ligne (4) menant au plan d'électrodes. 7. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon la revendication 6, caractérisé en ce que le contact de fin de course est disposé dans la prise (2). 8. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par plusieurs plans d'électrodes et un nombre correspondant de convertisseurs. 9. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon la revendication 8, caractérisé en ce que les prises (2) sont disposées les unes à côté des autres. 10. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon la revendication 8, caractérisé en ce que les prises (2) sont disposées les unes à côté des autres, par groupes. Il. Dispositif d'alimentation en énergie d'une cuve de vitrification selon une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'au moins une liaison de commande à enfichage est disposée dans le voisinage de chacune des prises (2).