Brevet FR2835687A1 — publié le 20030808

Segment de couronne, moyen de poussée et couronne pour un dispositif de connexion électrique d'une électrode La présente invention concerne le domaine des dispositifs de connexion électrique d'électrodes, en particulier d'électrodes de fours d'électrométallurgie. Pour alimenter en énergie électrique une électrode d'un four d'électrométallurgie, il est courant de suspendre autour de cette électrode une multiplicité de plaques de contact, d'entourer ces plaques de contact d'une couronne suspendue composée de segments périphériques reliés entre eux par des charnières à axes verticaux et d'interposer des vérins entre chaque segment de couronne et chaque plaque de contact. Le brevet FR 2 466 168 décrit en particulier un vérin disposé dans un évidement d'un segment de couronne, ce vérin comprenant une partie fixe constituée par une bague fixée dans le fond de l'évidement par des vis et une partie mobile constituée d'une plaque frontale venant en appui contre la plaque de contact et d'un soufflet métallique reliant la bague arrière et la plaque frontale de façon à constituer une chambre de pression en avant du fond de l'évidement du segment de couronne. En outre, la plaque de contact présente une collerette cylindrique engagée dans l'évidement du segment de couronne, à la périphérie du vérin. Une telle disposition pose des difficultés de tenue à la chaleur de son soufflet métallique et des joints d'étanchéité des conduits de refroidissement de la couronne et de tenue du soufflet vis-à-vis des projections notamment en cas de rupture de l'électrode et des difficultés d'isolation électrique de la couronne par rapport aux plaques de contact. Cette disposition connue risque également d'engendrer un coincement d'une plaque de contact par rapport à un segment de couronne de telle sorte que la répartition des appuis des différentes plaques de contact contre l'électrode sous l'effet des différents vérins n'est plus assurée. En outre, dans le cas où un vérin est endommagé, l'opération qui consiste à le changer nécessite un arrêt prolongé du four du fait que les différentes parties du vérin doivent être démontées les unes après les autres et remontées les unes après les autres. La présente invention a pour but de proposer un segment de couronne et une couronne limitant pour le moins notamment les inconvénients ci-dessus. La présente invention a tout d'abord pour objet un segment de couronne pour un dispositif de connexion électrique d'une électrode, en particulier d'une électrode d'un four d'électrométallurgie, présentant un évidement dans lequel est disposé un moyen de poussée destiné à agir sur une plaque de contact pour appliquer cette dernière contre l'électrode. Selon l'invention, ledit moyen de poussée comprend de préférence un organe mobile d'appui qui présente une face frontale destinée à venir en appui contre ladite plaque de contact et qui présente une surface périphérique adaptée pour se déplacer le long d'une paroi périphérique dudit évidement et à faible distance de cette paroi. Selon l'invention, le segment de couronne est de préférence muni d'au moins un joint annulaire disposé entre ledit organe de contact et la paroi périphérique précitée dudit évidement. Selon l'invention, ledit joint annulaire peut être un joint thermique. Selon l'invention, ledit joint annulaire peut être un joint racleur. Selon l'invention, ledit joint annulaire peut être un joint d'étanchéité. Selon l'invention, ledit joint annulaire est de préférence engagé dans une rainure annulaire ménagée dans la surface périphérique précitée dudit organe mobile d'appui. Selon l'invention, le segment de couronne est de préférence muni, successivement à partir de bord frontal dudit évidement, d'un joint thermique, d'un joint racleur et d'un joint d'étanchéité disposés entre ledit organe mobile d'appui et la paroi périphérique précitée dudit évidement. Selon l'invention, lesdits joints annulaires peuvent avantageusement être respectivement engagés dans des rainures annulaires ménagées dans la surface périphérique précitée dudit organe mobile d'appui. Selon une variante d'exécution de l'invention, ledit organe mobile d'appui comprend une plaque frontale et une bague annulaire prolongeant cette plaque frontale et engagée dans ledit évidement, cette bague présentant la surface périphérique précitée de cet organe mobile d'appui. La présente invention a également pour objet un segment de couronne pour un dispositif de connexion électrique d'une électrode, en particulier d'une électrode d'un four d'électrométallurgie, présentant un évidement dans lequel est disposé un moyen de poussée destiné à agir sur une plaque de contact pour appliquer cette dernière contre l'électrode. Selon l'invention, un tel segment de couronne présente de préférence au moins un passage traversant (29) qui débouche dans ledit évidement, au moins un moyen de maintien ou d'accouplement s'étendant dans ce passage et coopérant avec une partie fixe dudit moyen de poussée. Selon l'invention, la partie fixe dudit moyen de poussée peut avantageusement présenter au moins un évidement latéral, ledit organe de maintien ou d'accouplement s'engageant dans cet évidement latéral. Selon l'invention, ledit organe de maintien ou d'accouplement comprend de préférence une tige de maintien ou d'accouplement engagée dans ledit passage traversant et coopérant avec une partie fixe dudit moyen de poussée, cette tige s'étendant perpendiculairement à l'axe dudit moyen de poussée. Selon l'invention, ledit moyen de poussée comprend de préférence une chambre de pression formée entre ledit organe mobile d'appui et une partie fixe, des moyens d'amenée d'un fluide dans cette chambre de pression étant prévus au travers de ladite partie fixe. Selon l'invention, ladite partie fixe présente de préférence un canal traversant débouchant dans ladite chambre de pression, un conduit d'amenée de fluide étant branché sur ce canal et s'étendant au travers d'un passage du segment de couronne. Selon l'invention, ledit moyen de poussée peut avantageusement comprendre une partie fixe comprenant une partie arrière et une jupe annulaire en saillie vers l'avant, une partie mobile comprenant une plaque frontale d'appui contre ladite plaque de contact, un piston engagé dans ladite jupe annulaire et solidaire de cette plaque frontale, et un soufflet relié d'une part à ladite partie arrière et d'autre part à ladite partie frontale d'appui contre ladite plaque de contact, ledit soufflet étant disposé à la périphérie et à distance de ladite jupe annulaire, de façon à déterminer une chambre de pression. La présente invention a également pour objet un moyen de poussée en particulier destiné à être placé dans un évidement d'un segment de couronne pour agir sur une plaque de contact sur une électrode d'un four métallurgique. Selon l'invention, un tel moyen de poussée comprend de préférence une partie fixe comprenant une partie arrière destinée à venir en appui contre le fond de l'évidement du segment de couronne et une jupe annulaire en saillie vers l'avant, une partie mobile comprenant une plaque frontale d'appui destinée à venir en appui contre ladite plaque de contact, un piston engagé dans ladite jupe annulaire et solidaire de ladite plaque frontale, et un soufflet relié d'une part à ladite partie arrière et d'autre part à ladite partie frontale d'appui contre ladite plaque de contact, ledit soufflet étant disposé à la périphérie et à distance de ladite jupe annulaire, de façon à déterminer une chambre de pression. Ladite partie fixe comprend de préférence au moins un canal d'amenée d'un fluide dans ladite chambre de pression et une partie destinée à coopérer avec un organe de maintien ou d'accouplement avec le segment de couronne. Ladite partie mobile comprend de préférence une bague annulaire solidaire de ladite plaque frontale et destinée à s'engager dans l'évidement du segment de couronne pour se déplacer le long et à faible distance de la paroi périphérique de cet évidement. Selon l'invention, ladite bague présente de préférence au moins une rainure annulaire périphérique, un joint annulaire étant engagé dans cette rainure pour venir en contact avec la paroi périphérique de l'évidement du segment de couronne. Selon l'invention, ladite bague présente de préférence des rainures annulaires périphériques dans lesquelles sont respectivement engagés un joint thermique, un joint racleur et un joint d'étanchéité. Selon l'invention, la partie arrière de ladite partie fixe présente de préférence au moins un évidement latéral destiné à recevoir un organe de maintien. La présente invention a également pour objet une couronne pour un dispositif de connexion électrique d'une électrode, en particulier d'une électrode d'un four d'électrométallurgie, dans lequel des moyens de poussée sont disposés entre cette couronne et des plaques de contact pour appliquer ces dernières contre l'électrode, ladite couronne comprenant des segments de couronne reliés entre eux. Selon l'invention, les parties d'extrémité adjacentes de deux segments contigus comprennent de préférence l'une un épaulement extérieur qui s'étend axialement et qui délimite un évidement intérieur et l'autre un épaulement intérieur qui s'étend axialement et qui délimite un évidement extérieur de façon à constituer des faces axiales d'appui de l'un des segments sur l'autre et des faces sensiblement circonférentielles d'appui de l'un des segments sur l'autre telles que l'épaulement de l'un des segments s'engage dans l'évidement de l'autre. La couronne comprend en outre, de préférence, des moyens de fixation de deux segments contigus qui traversent lesdites faces sensiblement circonférentielles d'appui et coopèrent avec leurs épaulement extérieur et intérieur précités. Selon l'invention, l'évidement intérieur du segment correspondant est de préférence limité axialement par un épaulement d'extrémité qui s'engage dans un évidement de l'autre segment. Selon l'invention, lesdits moyens de fixation sont de préférence situés à distance dudit épaulement d'extrémité. Selon l'invention, deux segments adjacents sont de préférence équipés d'un organe d'accrochage d'une suspension qui prend appui sur ce éléments et traverse lesdites faces d'appui et qui est fixé à ces derniers. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un dispositif de connexion électrique d'une électrode en particulier d'un four d'électrométallurgie, décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessins sur lequel : - la figure 1 représente une coupe radiale partielle d'un dispositif de connexion électrique d'une électrode selon la présente invention ; - la figure 2 représente une coupe en élévation selon II-II d'un segment de couronne du dispositif de connexion électrique de la figure 1 ; - la figure 3 représente une coupe partielle en élévation correspondant à celle de la figure 2 ; - la figure 4 représente une vue de dessus d'une portion du dispositif de connexion électrique de la figure 1 ; - la figure 5 représente une vue du côté intérieur d'une portion de la couronne du dispositif de connexion électrique de la figure 1 ; - et la figure 6 représente une vue en perspective de deux segments contigus, séparés, de la couronne du dispositif de connexion électrique de la figure 1. En se reportant plus particulièrement à la figure 1, on voit qu'on a représenté un dispositif de connexion électrique 1 qui comprend une multiplicité de plaques de contact 2 régulièrement réparties à la périphérie d'une électrode cylindrique verticale 3 et présentant respectivement une face intérieure 4 cylindrique en contact avec la périphérie de l'électrode 3 et une face extérieure plate d'appui 5, ainsi qu'une multiplicité de segments contigus 6 de couronne, disposés respectivement à la périphérie des plaques de contact 2 et reliés latéralement entre eux par des moyens que l'on décrira plus loin de façon à constituer une couronne suspendue 7. Chaque segment de couronne 6 de l'exemple représenté est constitué de la manière suivante. Le segment de couronne 6 présente un évidement cylindrique 8 ouvert du côté de la plaque de contact 2 correspondante et présentant un fond 9 plat, l'axe de cet évidement étant perpendiculaire à l'axe de l'électrode 3. Dans l'évidement 9 du segment de couronne 6 est disposé un vérin de poussée 10. Ce vérin de poussée 10 comprend une partie fixe 11 qui est constitué d'une partie arrière formée par une bague 12 dont la face arrière est en appui contre le fond 9 de l'évidement 8 par l'intermédiaire d'une plaque circulaire 9a en un matériau isolant électrique et dont la périphérie s'étend à faible distance de la paroi cylindrique de l'évidement 9 et par une jupe cylindrique 13 qui s'étend selon l'axe de l'évidement 8, en saillie vers l'avant à partir de la bague 12 et dont la partie arrière est soudée de façon étanche sur cette bague 12. Le vérin 10 comprend une partie mobile 14, ou organe de contact ou d'appui, qui est constitué d'une plaque frontale d'appui 15 en forme de disque dont la face frontale 15a est destinée à venir en appui contre la face 5 de la plaque de contact correspondante 2, d'un piston 16 engagé dans la jupe 13 de façon à coulisser et réalisé en saillie à partir de la face arrière de la plaque frontale d'appui 15, ainsi que d'un soufflet cylindrique métallique 17 à bourrelets annulaires, par exemple en un acier inoxydable amagnétique. Ce soufflet métallique 17 est disposé à la périphérie et à distance de la jupe 13 et ses extrémités arrière et avant 18 et 19 sont respectivement soudées de façon étanche à la bague arrière 12 de la partie fixe 11 et à la face arrière de la plaque frontale 15, de façon à délimiter une chambre annulaire 20 avec la jupe cylindrique 13. La partie mobile 14 comprend en outre une bague cylindrique 21 qui est engagée dans l'évidement 8 et dont la périphérie est à faible distance de la paroi cylndrique de l'évidement 8. Cette bague cylindrique 21 est reliée, par exemple par un cordon de soudure annulaire 22, à la périphérie de la plaque frontale 15 de façon à s'étendre en arrière de cette dernière. La bague cylindrique 21 présente trois rainures annulaires périphériques 23,24 et 25 dans lesquelles sont respectivement disposés des joints annulaires 26,27 et 28 qui sont en contact avec la paroi cylindrique de l'évidement 8, cette paroi présentant un état de surface adapté au frottement de ces joints. Le joint 26, placé du côté du bord d'extrémité de l'évidement 8 du segment de couronne 6 constitue un joint thermique, par exemple en Kevlar. Le joint intermédiaire 27 constitue un joint racleur, par exemple constitué par une bague de bronze. Le joint 28 le plus intérieur constitue un joint d'étanchéité par exemple en caoutchouc. Le segment de couronne 6 présente des trous verticaux 29 et 30 débouchant par le dessus dans lesquels sont disposées des tiges de maintien 31 et 32 qui passent librement dans des rainures ou évidements latéraux opposés 33 et 34 ménagées dans la périphérie de la bague arrière 12 du vérin 10, perpendiculairement à son axe, de façon à maintenir ce dernier. Ainsi, le vérin 10 est fixé dans l'évidement 8 par des moyens extérieurs à cet évidement. La bague arrière 12 du vérin 10 présente deux canaux 35 d'amenée de fluide dans la chambre de pression 20, qui sont en forme de L, dont les branches horizontales débouchent vers l'avant dans cette chambre 20 et dont les branches verticales sont connectées vers le haut aux extrémités inférieures des conduits 36 d'amenée de fluide s'étendant dans des passages verticaux 37 du segment de couronne 6 de sections plus grandes. Ainsi, le vérin 10 est alimenter en fluide sous pression par des moyens non relié au segment de couronne 6. Ayant fabriqué et assemblé la partie fixe 11 et la partie mobile 14 du vérin 10 et équipé sa bague cylindrique 21 des joints 26,27 et 2 et ayant fabriqué le segment de couronne 6, tels qu'ils viennent d'être décrits, en ayant installé la plaque d'isolation 9a au fond de l'évidement 8, on procède au montage de la manière suivante. On installe le vérin 10 dans l'évidement 8 du segment de couronne 6 en engageant en premier sa bague arrière 12, jusqu'au fond de cet évidement 8 et dans une position telle que les rainures latérales opposées 33 et 34 soient en alignement avec les trous 29 et 30 du segment de couronne 6 et les branches verticales des canaux 35 soient en alignement avec les passages 37 et le segment de couronne 6. Ensuite, on enfile les tiges de maintien 31 et 32 dans les trous 29 et 30 du segment de couronne 6 de façon qu'ils viennent s'étendre dans les rainures latérales 33 et 34 de la bague arrière 12 du vérin 10, les extrémités supérieures des tiges de maintien 31 et 32 dépassant au-dessus du segment de couronne 6. Le segment de couronne 6 étant en place par rapport à la plaque de contact 2 correspondante, on installe les conduits 36 d'alimentation et de retour de la chambre de pression 20. En fonctionnement, la pression régnant dans la chambre annulaire 20 applique d'une part la bague arrière 12 contre le fond de l'évidement 8 et déplace la plaque frontale 15 munie du piston 16 de façon à appliquer sa face frontale 15a contre la surface 5 de la plaque de contact 2, en déformant le soufflet métallique 17. Ce faisant, la bague cylindrique 21 se déplace le long de la paroi cylindrique de l'évidement 8 en faisant glisser les joints 26,27 et 28 en appui contre cette paroi cylindrique. De préférence, les positions respectives des tiges de maintien 31 et 32 et des rainures ou évidements latéraux 33 et 34 de la partie arrière 12 du vérin 10 sont telles que ces tiges de maintien ne sont pas sollicitées par les efforts de poussée. Il résulte de ce qui précède que le soufflet métallique 17 est confiné à l'intérieur de l'évidement 8 du segment de couronne 6 grâce à la plaque frontale 15 et à la bague cylindrique 21 de la partie mobile 14 du vérin 10 et est protégé grâce à la plaque frontale d'appui 15 et son prolongement constitué par la bague cylindrique 21 situé à faible distance de la paroi périphérique de l'évidement 8 et par la prévision des joints 26,27 et 28, de telle sorte qu'un boulcier de protection du soufflet métallique 17 est réalisé. Pour le démontage, il suffit de déconnecter les conduits 36, d'extraire les tiges de maintien 31 et 32 et d'extraire le vérin 10 de l'évidement 10. La couronne 7 du dispositif de connexion électrique 1 est construite de la manière suivante. Les parties d'extrémité 38 et 39 de deux segments de couronne contigus 6a et 6b sont telles que le segment 6a présente un épaulement extérieur 40 qui s'étend selon l'axe à l'électrode 3 et qui délimite un évidement intérieur 41 et que le sgment 6b présente un épaulement intérieur 42 qui s'étend selon l'axe à l'électrode 3 et qui délimite un évidement extérieur 43. L'épaulement extérieur 40 du segment 6a est engagé dans l'évidement extérieur 43 du segment 6b et l'épaulement intérieur 42 du segment 6b est engagé dans l'évidement intérieur 41 du segment 6a de façon à constituer un emboîtement tel que les flancs en contact l'un sur l'autre des épaulements 40 et 42 constituent des faces approximativement circonférentielles d'appui selon un plan d'appui 44 et que les faces d'extrémité des épaulements 40 et 42 et les faces correspondantes des évidements 43 et 41 constituent des faces d'appui s'étendant selon des plans d'appui 45 et 46 passant approximativement par l'axe de l'électrode 3 et entre lesquels s'étend le plan d'appui 44. La partie d'extrémité 38 du segment 6a présente un épaulement intérieur 47 qui constitue une limitation inférieur à son évidement intérieur 46, cet épaulement intérieur 47 étant engagé dans un évidement 48 ménagé à l'extrémité inférieure de l'épaulement intérieur 42 de la partie d'extrémité 39 du sgment 6b de telle sorte que les segment 6a et 6b sont aussi en appui l'un sur l'autre selon un plan d'appui 49 approximativement radial à l'électrode 3. Afin d'assembler les segments de couronne 6a et 6b, des vis 50 traversent des alésages 51 ménagés au travers de l'épaulement 40 du segment 6a et sont vissées dans des trous taraudés 52 ménagés dans l'épaulement intérieur du segment 6b, ces vis traversant le plan d'appui 44 et s'étendant approximativement perpendiculairement à ce plan d'appui. Un organe d'accrochage 55, qui traverse les plans d'appui 44,45 et 46, est fixé sur les faces radiales supérieures 53 et 54 des segments 6a et 6b par des vis 56 et 57. Cet organe d'accrochage 55 présente un passage 58 qui est traversé par un axe 59 de liaison à la partie inférieure d'une tige de suspension 60. Dans un exemple de réalisation, la couronne 7 peut présenter huit segments de couronne 6 contigus. Les parties d'extrémité de chaque segment étant réalisées de la même manière que décrit précédemment et uniquement quatre organe d'accrochage 55 étant prévus. De préférence, les suspensions 60 associées sont reliées à des attaches supérieures indépendantes des plaques de contact 2 afin de faciliter l'isolation électrique de la couronne 7 par rapport à ces plaques de contact. De la sorte, notamment, les segments de couronne 6 sont solidement fixés les uns aux autres et constituent une couronne rigide, tout en étant aisément séparables, et les fixations constituées par les vis 50 sont protégées par l'effet de labyrinthe des épaulements d'extrémité précités des segments 6. Compte tenu de son indépendance vis-à-vis des plaques de contact 2, la couronne 7 peut être tournée en changeant la position des suspension 60. La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. Bien des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Couronne pour un dispositif de connexion électrique d'une électrode, en particulier d'une électrode d'un four d'électrométallurgie, dans lequel des moyens de poussée sont disposés entre cette couronne et des plaques de contact pour appliquer ces dernières contre l'électrode, ladite couronne comprenant, des segments de couronne reliés entre eux, caractérisé par le fait que les parties d'extrémité adjacentes de deux segments contigus (6a, 6b) comprennent l'une un épaulement extérieur (42) qui s'étend axialement et qui délimite un évidement intérieur (43) et l'autre un épaulement intérieur (40) qui s'étend axialement et qui délimite un évidement extérieur (41) de façon à constituer des faces axiales d'appui de l'un des segments sur l'autre et des faces sensiblement circonférentielles d'appui de l'un des segments sur l'autre telles que l'épaulement de l'un des segments s'engage dans l'évidement de l'autre et par le fait qu'elle comprend des moyens de fixation (50) de deux segments contigus qui traversent lesdites faces sensiblement circonférentielles d'appui et coopèrent avec leurs épaulements extérieur et intérieur précités (40,42). 2. Couronne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'évidement intérieur du segment correspondant est limité axialement par un épaulement d'extrémité (47) qui s'engage dans un évidement (48) de l'autre segment. 3. Couronne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que lesdits moyens de fixation sont situés à distance dudit épaulement d'extrémité. 4. Couronne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'un organe d'accrochage (55) d'une suspension prend appui sur deux segments adjacents (6a, 6b) en traversant lesdites faces d'appui et est fixé à ces derniers.