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1iIJIf'it"iI('.rb/;"',"'" MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INTENTION par la société ; "LA SOUDURE ELECTRIQUE AUTOGENE, Société Anonyme", pour ; "DISPOSITIF POUR LE SOUDAGE ET LE DECOUPAGE DES METAUX A L'ARC
ELECTRIQUE".
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La présente invention est relative à un dispositif pour le soudage et le découpage des métaux à l'arc électrique dans lequel deux électrodes enrobées droites et courtes entrent al- ternativement en service par l'intermédiaire de porte-électro-- des et destiné en particulier à utiliser des électrodes en- robées du type trainant.
On connaît des installations de soudage à l'arc électri- que utilisant des électrodes enrobées droites et courtes et dans lesquelles deux électrodes entrent alternativement en action par l'intermédiaire de porte-électrodes montés sur glissières. Ce mouvement alternatif des porte-électrodes ou
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organes de guidage, s'effectue par la fermeture et l'ouverture alternative de contacts électriques. Il nécessite les cir- cuits électriques correspondants et des moteurs, ainsi que les dispositifs de réglage pour la tenue de longueur d'arc, géné- ralement employés dans ce but.
Dans de telles installations, les électrodes alternativement consommées, descendent vers l'ouvrage suivant des lignes ou axes convergents dirigés sy@à- triquement par rapport à la verticale dans le plan de travail, de sorte que l'angle sous lequel brûle l'électrode se trouve alternativement à gauche et à droite, Il en résulte que ces installations sont uniquement destinées au soudage et inutili- sables pour le coupage à l'arc électrique, qui nécessite une inclinaison dans le même sens, des électrodes de coupage desti- nées à se succéder, pour reprendre le processus sans interrup- tion.
De plus, dans les installations rappelées, l'arc de la nouvelle électrode s'allume dans celui de l'électrode près d'être consommée, au point d'intersection des axes convergents des électrodes alternativement brûlées. Ce caractère des instal- lations rend également toute coupe impossible, parce que le support qui entraîne le dispositif ne ralentit pas au moment du changement d'électrode.
Le but principal de l'invention est de réaliser un dispo- sitif pour l'usage en opération ininterrompue, d'électrodes droites et courtes, et approprié aussi bien pour les électrodes de coupage que pour les électrodes de soudage.
L'invention supprime l'usage des moteurs et des circuits électriques compliqués ci-dessus rappelés.
Dans le soudage et le coupage manuels à l'arc électrique, on connaît des électrodes dites "électrodes trainantes", qui possèdent la propriété de pouvoir reposer ou traîner légèrement sur l'ouvrage sans se coller sur celui-ci. L'arc électrique est maintenu automatiquement à sa, longueur normale par une
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disposition judicieuse de l'enrobage de l'électrode, qui lui permet de fondre avec un,retard convenable par rapport à l'âme métallique de l'électrode.
Pour l'usage de telles électrodes de soudure, on connaît des dispositifs de soudure traînante dans lesquels un guide articulé appuie une électrode trainante sur la pièce à souder.
En déplaçant alternativement à la main, sur la ligne de soudure, deux dispositifs de l'espèce, on effectue un procédé de soudage ininterrompu, mais dans lequel l'arc de la nouvelle électrode s'allume devant l'électrode en fin de consommation au moment où celle-ci vient la rencontrer.
Dans le dispositif suivant l'invention, les porte-électro- des sont montés sur deux guides articulés disposés côte à côte dans deux plans parallèles au plan dans lequel l'électrode en service se déplace à un moment quelconque et cela de façon à pou- voir descendre sous leur propre poids au fur et à mesure de la combustion de l'électrode. En outre, les dits guides font varier l'orientation de l'électrode en service au cours de sa consommation de façon que vers la fin de sa consommation, l'électrode soit suffisamment penohée pour que l'extrémité infé- rieure de l'électrode suivante à consommer, placée en arrière de la première, puisse reposer sur celle-ci.
De plus, les organes de serrage des électrodes, qui peuvent être connectés à la source de courant, sont montés sur les porte-électrodes de façon à pouvoir être éloignés du plan dans lequel l'électre- de en service se déplace. Enfin, chaque guide est relié à un poussoir individuel qui, au cours de la consommation de l'élec- trode correspondante, agit sur celle-ci de façon à pousser légè rement son pied vers l'avant.
Grâce à la combinaison du guidage qui permet la variation de l'orientation et du poussoir individuel à chaque guide, le pied de l'électrode en service peut être poussé un peu en
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avant pendant sa consommation afin que l'électrode en attente puisse venir reposer sur l'enrobage de l'électrode en fin de
Grâce à la possibilité de pouvoir éloigner l'organe de serrage du plan dans lequel l'électrode en service se dé- place, on peut relever un des guides pendant que la nouvelle électrode est en service dans le même plan que celui dans le- quel l'électrode précédente vient de se déplacer pendant sa consommation.
Suivant une particularité complémentaire, chaque guide est monté de façon qu'en fin de consommation de l'électrode en service, le guide de cette électrode actionne un autre poussoir qui pousse jusque sur l'électrode inclinée en fin de service, une électrode en attente qui a été montée entre- temps en arrière de l'électrode en service.
Dans une forme de réalisation avantageuse, les guides susdits sont articulés autour de pivots perpendiculaires au plan dans lequel l'électrode en service se déplace et les organes de serrage de l'électrode sont montés sur les porte- électrodes de façon à pouvoir se déplacer autour d'articula- tions à axe perpendiculaire au plan susdit.
De préférence, l'organe de serrage de l'électrode est monté de manière amovible sur le porte-électrode correspondant de façon à faciliter le remplacement du bout de l'électrode consommée par une nouvelle électrode sans influencer, par des chocs, par exemple, le travail de l'électrode en service.
Suivant une forme de réalisation particulière, dans le cas où le dispositif est disposé de façon que l'électrode en service se déplace dans un plan vertical, chaque guide articulé comprend deux bras articulés autour de pivots hori- zontaux à des niveaux différents et réunis par une bielle portant le porte-électrode sur lequel l'organe de serrage est monté en dehors de Malignement déterminé par les points
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d'articulation des deux bras à la dite bielle.
De préférence, les bras susdits sont égaux et font des angles égaux et en sans,inverse aveo la ligne passant par leurs points de pivotement au moment où la bielle qui les relie est parallèle à cette ligne de façon que la figure formée par les quatre alignements ainsi considérés soit un trapèze symétrique.
Le dispositif suivant 1.'invention peut avantageusement être complété de façon à permettre l'usage d'électrodes creuses alimentées à la fois en courant électrique et en gaz, et plus spécialement des électrodes creuses destinées au coupage des métaux et alimentées à la fois en courant électri- que et en gaz oxygène.
A cet effet, chaque organe de serrage est pourvu de moyens de raccordement à une source de gaz, permettant d'ali- menter en gaz l'intérieur d'électrodes creuses pour le traite- ment de métaux.
D'autres particularités et détails de l'invention appa- raîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement, deux formes de réalisation du dispositif suivant l'invention.
La figure 1 est une vue en perspective d'une première forme de réalisation du dispositif suivant l'invention.
La figure 3 représente schématiquement, en élévation, dans sa position moyenne, un des guides articulés du disposi- tif suivant la figure 1.
La figure 3 représente sohématiquement, en élévation, les deux guides articulés du dispositif suivant l'invention, ainsi que certains organes qui sont directement en rapport avec eux, un de ces guides étant représenté dans la position relevée et l'autre, dans la position complètement abaissée.
La figure 4 est une coupe horizontale dans un détail
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du dispositif suivant la figure 1.
Les figures 5, 6 et 7 représentent, en perspective, après brisures partielles, des positions différentes des poussoirs qui servent à faire avancer le pied de l'électrode en service.
Les figures e et 9 représentent, en perspective, dans deux positions différentes, le mécanisme servant à pousser l'électrode en position d'attente vers la position de mise en service.
La figure 10 représente, en perspective, une partie d'une variante du dispositif suivant l'invention.
La figure 11 représente schématiquement, en élévation, une variante d'un dispositif suivant l'invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Le dispositif représenté à la figure 1 comprend deux guides articulés disposés côte à côte dans deux plans verti- caux parallèles au plan dans lequel une électrode en service se déplace, celle-ci est supposée être une électrode servant au découpage d'une pièce 3, dans laquelle une saignée 4 a déjà été pratiquée sur une certaine longueur par le déplace- ment de l'électrode 2 dans un plan vertical dont les lignes horizontales sont dirigées suivant la flèche X.
Un de ces guides articulés comprend deux bras 5 et 6, articulés autour de pivots horizontaux 7 et 8, situés à des niveaux différents. Ces bras sont réunis par une bielle 9 portant un porte-électrode 10 sur lequel les organes de serra- ge de l'électrode sont montés en dehors de l'alignement dé- terminé par les points d'articulation 11 et 12 des bras 5 et 6 à la bielle 9. L'autre guide articulé est constitué de ma- nière semblable au premier et ses éléments sont désignés par les mêmes notations de référence 'affectées du signe "1".
Les pivots 7 et 8 sont communs respectivement aux deux
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bras 5 et 51 et aux deux bras 6 et 61 des deux guides articulés. ceux-ci sont, toutefois, indépendants l'un de l'autre au point de vue de leurs mouvements.
Les bras 5 et 6 ainsi que 51 et 61 sont égaux et sont orientés de façon à faire des angles égaux et en sens inverse c( et- (figure 2) avec la ligne 13 passant par les points de pivotement 7 et 8 des bras 5 et 6, au moment où la bielle 9 qui relie ces bras est parallèle à cette ligne 13, de façon que la figure formée par les quatre alignements 5, 9, 6 et 13 soit un trapèze symétrique.
Les deux guides articulés 5, 6, 9 et'51, 61, 91 sont disposés de part et d'autre de l'alignement suivi par l'élec;- trode en service et présentent chacun sur les porte-.électrodes des organes 14 et 15 servant à serrer les électrodes. Les organes de serrage correspondant à chaque guide articulé sont disposés du c8té où se trouve l'autre guide articulé, de façon que les électrodes qu'ils serrent soient dans le même plan vertical de travail.
Les organes de serrage 14 et 15 sont connectés en paral- lèle à une source de courant électrique par des câbles extra- souples 16 et 17. Ils sont montés sur les porte-électrodes 10 et 101, de façon à pouvoir se déplacer autour d'articula- tions à axe horizontal et, par conséquent, perpendiculaires au plan dans le quel l'électrode en service se déplace.
Ces organes de serrage sont aussi montés sur les porte- électrodes 10 et 101, de façon à pouvoir être éloignés du plan de travail. Cet éloignement est possible, dans la forme de réalisation représentée, grâce au montage amovible des organes de serrage sur les porte-électrodes. pour pouvoir être enlevés facilement des porte-électrodes, les organes de serrage présentent un flasque 18 dans lequel est ménagée une fenêtre 19. Celle-ci sert au passage d'une broche 20 du porte-électrode 10 ou 101, cette broche servant en même temps
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d'articulation à l'organe de serrage par rapport au porte-élec- trode. La broche 20 porte, en outre, une bague 21 calée sur la broche par une vis 21' à une distance du porte-électrode
10 ou 101 telle que le flasque 18 ne soit pas serré.
La fenêtre 19 est suffisamment grande pour permettre le passage de la bague 21 lors de l'enlèvement de l'organe de serrage.
Chaque guide articulé est relié à un poussoir individuel qui est isolé électriquement et qui, au cours de la consom- mation de l'électrode portée par le guide considéré, agit sur celle-ci de façon à pousser son pied vers l'avant, ces pous- soirs sont désignés par 22 et par 221. Ils sont situés à des niveaux légèrement différents, comme visible à la figure 3.
Le bras 6 ou 61 de chaque guide articulé, dont le pivot
8 est le plus bas, fait partie d'un levier coudé dont l'autre bras, désigné respectivement par 23 ou 231, est relié au poussoir individuel correspondant 22 ou 221.
L'isolement électrique de chaque poussoir 22 ou 221 est réalisé, par exemple, comme représenté à la figure 4, à propos du poussoir 22. Le poussoir 22 est monté sur un pivot 24 porté par le bras 23 et séparé de celui-ci par un manchon isolant 25 et des rondelles isolantes 26.
L'articulation entre chaque poussoir 22 ou 221 et le bras 23 ou 231 est établie dans des conditions telles que le poussoir considéré puisse s'éloigner du plan dans lequel l'électrode en service avance, lorsque le guide articulé auquel il est relié est éloigné de la pièce traitée. Un res- sort, se présentant sous la forme d'un ressort en U 27 (fi- gures 5, 6 et 7), sollicite les deux poussoirs 22 et 221 vers le plan dans lequel l'électrode en service se déplace, de façon à ramener automatiquement chaque poussoir vers ce plan aussitôt qu'il a dépassé, au cours de son recul, la nouvelle électrode en service dans le plan de travail.
Dans le dispositif représenté à la figure 1, chaque
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guide articulé est, en outre, monté de façon qu'en fin de consommation de l'électrode en service, le guide de cette électrode actionne un autre poussoir qui pousse, jusque sur l'électrode inclinée en'fin de service, une électrode en attente qui a été montée entretemps en arrière de l'électrode en service.
Cet autre poussoir est constitué par un levier coudé 28 (figures 1, 8 et 9) à pivot horizontal 29, perpendiculaire au plan dans lequel chaque guide articulé se déplace. Ce le- vier est pourvu d'un manneton 30, qui est rencontré par l'un ou l'autre des porte-électrodes 10 ou 101 vers la fin de la descente de celui-ci, c'est-à-dire en fin de consommation de l'électrode en service. Par cette rencontre, le manneton abaissé par le porte-électrode oblige le levier coudé 28 à basculer dans le sens de la flèche Y, à l'encontre d'une force de rappel constituée par un contre-poids 31.
Le dispositif représenté comprend une tablette 32 (fi- gures 8 et 9) isolée électriquement par des couches d'isolant (figure 1) 43 et sur laquelle l'électrode en attente repose et dans la- quelle une rainure 33 est ménagée.
Cette rainure est située en avant de la position d'attente, parallèlement à la direction d'avancement X de l'électrode en service et au-dessus du pied de celle-ci. Grâce à cette rainure, le poussoir 22 ou 221 peut faire avancer le pied de l'électrode en service pendant sa consommation et l'élec- trode en attente peut être poussée par le poussoir 28 sur l'électrode en service inclinée en fin de consommation.
Chaque guide articulé est soumis à l'action d'une force de rappel constituée par un ressort 34 ou 341 qui le relève automatiquement aussit8t qu'il est dépourvu de son organe de serrage de l'électrode 14 ou 15. ce ressort est tel que l'abaissement, sous l'action de la pesanteur, du guide sur lequel il agit ne soit pas empêché lorsque ce guide est pourvu
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de son organe de serrage de l'électrode.
Supposons que l'électrode 2 en service approche de la fin de sa consommation, comme représenté à la figure 1. Le guide articulé 5, 9, 6 qui la porte, par l'intermédiaire du porte-électrode 10 et de l'organe de serrage 14, va rencontrer le manneton 30 et provoquer le basculement du levier coudé 28 dans le sens de la flèche Y (figures 8 et 9). Ce levier passe donc de la position de la figure 8 à une position telle que celle de la figure 9, pour laquelle il a poussé l'électrode 21 qui reposait sur la tablette 32, dans la position d'attente (figure 8), jusque sur le bout incliné de l'électrode en ser- vice en fin de consommation.
Dans le cas du coupage des métaux peu combustibles, la saignée ou rainure 4 peut atteindre une largeur supérieure au diamètre de l'électrode, c'est pourquoi la baguette 21 tombe sur l'extrémité inclinée de l'électrode en service 2, plutôt que sur la pièce elle-même en arrière de l'arc en service.. On évite ainsi que l'électrode qui tombe sous la poussée du levier coudé 28 ne passe à travers la pièce à couper. La baguette 21 ne s'amorce pas immédiatement après sa chute sur la baguette 2.
Elle doit attendre pour cela que la combustion de cette dernière ait progressé jusqu'au point de rencontre des deux baguettes, à la faveur d'un allongement de l'arc rendu possible par l'arrêt de la descente de l'élec- trode en service 2. A ce moment,l'arc passe à la nouvelle électrode 21 qui tombe une seconde fois pour atteindre la pièce où elle continuera la coupe sans interruption. pour remplacer le bout de l'électrode qui a fini son service, on enlève l'organe de serrage 14 du porte-électrode 10. On peut alors relever complètement le guide articulé 5, 9, 6 sans rencontrer l'organe de serrage 15 qui descend au fur et à mesure de la consommation de l'électrode 21.
Le remplacement du bout usé de l'électrode 2 par une nouvelle électrode peut alors se faire aisément sans qu'on ait à
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477262 craindre des chocs sur l'organe de serrage 15 en service à ce moment, Lorsque ce remplacement est effectué, on remonte l'organe de serrage 14 sur le porte -électrode 10 relevé et on pose la nouvelle électrode qu'il serre sur la tablette 32, en arrière de la rainure 33. Il est à remarquer qu'à ce moment, le poussoir constitué par le levier coudé 28 est venu réoccuper une position telle que celle représentée aux figures
En même temps que le guide articulé 5, 9, 6 a été relevé, on a provoqué le recul du poussoir 22 dans le sens de la flèche Z de la figure 5.
Au commencement de ce recul, le mou- vement du poussoir 22 se fait parallèlement au plan de travail, mais au moment où. une face inclinée 35 vient rencontrer la nouvelle électrode en service, ce poussoir est repoussé laté- ralement à l'encontre du ressort 27. Aussitôt que le beo du poussoir 22 a dépassé la nouvelle électrode en service, il est ramené vers le plan de travail sous l'aotion de ce ressort et il continue son mouvement vers carrière. C'est ce mouvement complexe du poussoir 22 qui est schématisé par la flèche brisée z de la figure 5.
Aussitôt que la nouvelle électrode 21 commence à se consommer, le guide articulé 51, 91, 61 qui la guide actionne le poussoir 221 dans le sens de la flèche R des figures 5 et 6.
Cette électrode 21 se déplace donc de l'arrière vers l'avant de la rainure 33 pendant qu'elle se consomme. Elle occupe donc, à un moment donné, une position telle que celle repré- sentée à la figure 6.
Au cours du déplacement du pied de 1 électrode 21 conco- mitant avec la descente de la tête de cette électrode serrée dans l'organe de serrage 15, ce lui'-ci pivote par rapport au porte-électrode le.) autour de l'axe de la broche 20. Cet organe de serrage passe ainsi d'une position relative par rapport au porte-électrode 101, telle que celle représentée
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à la figure 3 jusque dans une position relative par rapport à ce même porte-électrode 101, telle que celle représentée par l'organe de serrage 14 vis-à-vis du porte-électrode 10 à la même figure 3.
L'électrode 22 a été amenée dans la position représentée à la figure 7 vers la fin de la consommation de l'électrode 21 par le fait que le porte-électrode 101 est, à son tour, venu rencontrer le manneton 30 du levier coudé 28 pour faire passer celui-ci de la position de la figure 8 à celle de la figure 9.
Lorsque l'électrode 21 arrive en fin de consommation, comme représenté à la figure 7, et qu'une nouvelle électrode 22 est venue occuper par rapport à elle la position qu'elle occupait elle-même par rapport à l'électrode 2 à la figure 5, son organe de serrage est enlevé et le guide articulé qui le porte est relevé. Ce dernier mouvement est accompagné d'un mouvement de recul du poussoir 221 semblable à celui schématisé par la flèche Z à la figure 5 à propos du poussoir 22. La dernière électrode 22 mise en place va, à partir de ce moment, être poussée à son tour vers l'avant dans la rainure 33 par l'intermédiaire du poussoir 22.
Le dispositif suivant l'invention peut être monté, comme représenté à la figure 1, sur un chariot 36 mobile parallèle- ment à la direction dans laquelle on désire faire un découpage rectiligne. Il est isolé électriquement de ce chariot par une bague isolante 37.
Si, au lieu d'un découpage ou d'une soudure rectiligne, on désire pouvoir effectuer un découpage ou une soudure suivant un profil quelconque, le dispositif suivant l'invention, au lieu d'être monté sur un chariot à mouvement de translation, doit être monté sur un support mobile qui peut changer d'or!-on- tation. En particulier, il peut être monté sur un support à mouvement pantographique ou tout autre mécanisme connu permet-
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tant de reproduire un profil d'une forme particulière.
Dans ce cas, le dispositif suivant l'invention doit pouvoir être tourné à la main ou automatiquement autour d'un axe vertical passant par l'arc de découpage ou de soudure, on peut alors toujours maintenir l'électrode en attente dans le plan dans lequel l'électrode en service se déplace à n'importe quel mo- ment, Dans le cas d'un découpage ou d'une soudure suivant un profil courbe, le plan d'avancement de l'électrode en service est à chaque instant tangent à la courbe du profil et l'éleo- trode en attente se trouve constamment dans ce plan. Un dispo- sitif de ce genre est représenté à la figure 11 où on voit que la pièce 38 sur laquelle les guides articulés 5,9, 6 et 51, 91, 61 sont montés peut pivoter dans un manchon 39 d'un support 40 mobile autour d'un axe vertical 41 passant par un arc électrique de coupage ou de soudure.
Si on désire utiliser le dispositif suivant l'invention pour guider des électrodes creuses dans lesquelles on fait circuler un courant de gaz pendant que l'arc éolate entre l'électrode et la pièce à souder, on équipe ce dispositif d'organes de serrage pourvus de moyens de raccordement à une source de gaz. Un organe de serrage de ce genre est représenté à la figure 10 où on voit un tuyau extra-flexible 42 pouvant être raccordé à une source de gaz, aboutissant à un organe de serrage 15 dans le prolongement d'une électrode à gaz creuse 2.
Cet organe de serrage est monté à l'extrémité du porte-élec- trode 101, comme l'organe de serrage 15 de la figure 1.
Les deux tuyaux tels que le tuyau 42 qui, dans ce cas, alimentent les deux électrodes creuses sont raccordés en parallèle à la source de gaz, qui est à pression constante et à débit variable. Chacun de ces tuyaux doit évidemment être pourvu d'une soupape de fermeture.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien
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l, V'J 1""1 8' '), des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
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REVENDICA T10 N S.
1. Dispositif pour le soudage et le découpage des métaux à l'arc électrique dans lequel deux électrodes enrobées droites et courtes entrent alternativement en service par l'intermé- diaire de porte-électrodes et destiné en particulier à utiliser des électrodes enrobées du type trainant, caractérisé en ce que les porte-électrodes sont montés sur deux guides disposés côte à côte dans deux plans parallèles au plan dans lequel l'électrode en service se déplace à un moment quelconque et cela de façon à pouvoir descendre sous leur poids propre au fur et à mesure de la combustion de l'électrode, en ce que les dits guides font varier l'orientation de l'électrode en ser- vice au cours de sa consommation de façon que vers la fin de sa consommation, l'électrode soit suffisamment penchée pour que l'extrémité inférieure de l'électrode suivante à consommer,
placée en arrière de la première, puisse reposer sur celle-ci, en ce que les organes de serrage des électrodes, qui peuvent être connectés à la source de courant, sont montés sur les porte-électrodes de façon à pouvoir être éloignés du plan dans lequel l'électrode en service se déplace, et en ce que chaque guide est relié à un poussoir individuel qui, au cours de la consommation de l'électrode correspondante, agit sur celle-ci de façon à pousser légèrement son pied vers l'avant.
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2. Dispositif suivant la revendication 1, o a r a o t é-