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PERFECTIONNEMENTS AUX ELECTRODES DE FOURS.
La présente invention concerne les électrodes pour le chauffage de bains liquides conducteurs de l'électricité, tels que du verre fondu ou des bains de sels pour le traitement de métaux à haute température, ces élec- trodes étant du type que l'on immerge dans des liquides chauds pour faire passer le courant à travers le liquide entre une ou plusieurs paires d'élec- trodes, le liquide agissant comme résistance pour la production de chaleur.
Les électrodes peuvent être soit fixées de façon permanente dans le bain, soit être "libres", c'est-à-dire susceptibles d'être introduites dans le bain et d'en être retirées
Les électrodes de ce type., appelées ci-apès "électrodes d'immer- sion", sont utilisées par exemple., pour le chauffage supplémentaire des fours à verre.' Ainsi, le verre ou les matières servant à le fabriquer, sont fondus initialement par d'autres moyens., tel que le chauffage au gaz., et lorsque le verre est fondu et devient conducteur du courantplusieurs électrodes d'im- mersion "libres" sont introduites dans le liquide par des ouvertures appro- priées de la paroi du four sous le niveau de la surface du liquide, les élec- trodes étant normalement disposées horizontalement autour des parois du four.
Les électrodes doivent être faites en matières réfractaires résistant aux températures élevées utilisées, et suffisamment rigides pour résister à la pression du verre fondu., ou d'un autre liquide., sans' subir de déformaticns.
Si les électrodes sont montées de façon permanente et subissent un chauffage initial avant leur immersion dans le liquide elles doivent être faites en matières inoxydables, mais si elles sont libres et susceptibles d'être introduites dans le bain, elles peuvent alors être faites en une matiè- re conductrice oxydable aux températures élevées utilisées, puisqu'elles ne sont pas chauffées initialement et sont, en service., protégées contre l'oxy- dation atmosphérique par le liquide dans lequel elles sont immergées.
Les électrodes immergées en usage jusqu'à présent sont générale- ment massives comprenant des blocs ou barres de matières conductrices con- venables, comme le graphite.. le tungstène ou le molybdène. Cependant, les
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métaux réfractaires qui sont les mieux appropriés à la fabrication de ces électrodes, notamment le molybdène et le tungstène sont difficilement obte- nables en masse et sont coûteux et ces électrodes massives sont souvent d'un prix et d'un poids prohibitifs.
La présente invention a pour but de procurer une électrode d'im- mersion d'une constitution nouvelle et qui soit moins sujette aux inconvé- nients mentionnés ci-dessus.
Suivant l'invention, l'électrode d'immersion pour le chauffage de bains de liquides conducteurs d'électricité, dont la partie destinée à être immergée en service est établie sous la forme d'un assemblage rigide consistant en un squelette de fils, tiges, tôles ou bandes en métal réfrac- taire supporté par une structure rigide en matière réfractaire.
Le support du squelette en fils, piges, tôles ou bandes peut être un mandrin, par exemple un tube en mtière céramique résistant à la corrosion et de préférence non poreux telle que la mullite 3Al2O3-2SiO2), ou l'alumine fondue, ou une structure métallique rigide, comme une série de deux ou plusieurs minces disques disposés parallèlement les uns aux autres et espacés par une ou plusieurs barres ou tiges.
L'électrode d'immersion peut avoir une forme permettant de l'in- troduire par une ouverture ménagée dans la paroi entourant le liquide, dans le cas d'une telle électrode, pouvant être introduite dans le bain, la forme cylindrique est à préférer.
En exécutant une électrode d'immersion suivant l'invention, on peut faire en sorte que le squelette en métal réfractaire ait une surface relativement grande et partant une faible densité de courant à la surface de travail le risque de formation de bulles dans le liquide chauffée tel que du verre fondu, é.tant ainsi considérablement réduit.
Les électrodes d'immersion conformes à l'invention sont également avantageuses en ce que la quantité de métal utilisé est beaucoup moindre que dans le cas d'une électro- de massive, de sorte que les électrodes suivant l'invention sont relativement légères et aisément maniables, et peuvent être construites facilement en mé- taux réfractaires qui sont difficilement obtenables en masse et/ou sont coûteux, comme le molybdène et le tungstène et le groupe du platine des mé- taux nobles, notamment le platine, le rhodium et l'irridium.
L'utilisation de métaux de ce dernier groupe peut être désirable dans certains cas pour la construction d'électrodes d'immersion, où l'emploi de matières oxydables ne conviendrait pas, par exemple pour des électrodes qui nécessitent une fixa- tion permanente dans leur position de travail au lieu d'être libres et sus- ceptibles d'être introduites dans le bain.
Une forme d'exécution d'électrodes suivant l'invention, consiste essentiellement en un assemblage de plusieurs fils ou tiges minces en tung- stène, molybdène ou métal du groupe du platine, disposés longitudinalement autour de la surface extérieure d'un mandrin consistant en un tube de cérami- que, les fils ayant de préférence entre 1 et 2 mm de diamètre, et le tube de céramique entre 5 et 10 mm de diamètre.
Les 'fils sont maintenus ensemble à chaque extrémité par des bandes de tôle de molybdène ou par des anneaux de fil de tungstène ou de molybdène, ou encore, dans le cas de fils de mé- taux du groupe du platine, par des anneaux ou des bandes en métaux du groupe du platine, ces bandes ou anneaux étant disposés autour de chaque extrémité du mandrin sur les fils longitudinaux et assemblés de façon conductrice aux extrémités des fils, par exemple par soudage ou par serrage..
Suivant une variante., on peut disposer des fils ou tiges métalli- ques longitudinalement en forme de cage cylindrique supportée par deux ou plusieurs minces disques en métal réfractaire, de préférence du molybdène, placés à l'intérieur de la cage de telle façon que les fils ou tiges soient perpendiculaires à la surface des disques, ceux-ci étant assemblés à une
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barre ou tige d'écartement rigide en molybdène disposée au centre de la cage: Dans ce cas les fils peuvent aussi, si on le désire, être maintenus ensemble à chaque extrémité par des bandes ou anneaux en métal comme décrit plus haut.
Comme variantes de la disposition longitudinale des fils pré- citée, le squelette métallique formant la partie conductrice essentielle des électrodes, peut consister par exemple en une spirale de fils de tungstène, de molybdène ou d'un métal du groupe du platine et peut être disposé sur un mandrin en céramique, ou bien le squelette peut être fait dune tôle mince de molybdène ou d'un métal du groupe du platine,, formant un cylindre creux,une bande hélicoïdale, ou;un enroulement dont les spires adjacentes sont espacées les unes des autres, chacune de ces variantes pouvant être supportée de façon appropriée par une structure métallique rigide de tiges et de disques comme décrit plus haut, ou par une forme modifiée de cette structure.
L'électrode peut encore consister simplement en une série de disques de tôle montés sur une tige métallique.
Des raccordements de différentes formes peuvent être appliqués aux électrodes suivant l'invention. L'élément conducteur reliant le squelet- te métallique en fils, tiges ou tôles à une borne pour le raccordement de 1-'électrode à la source de courant électrique peut être par exemple un gros fil de molybdène ou de tungstène.
Dans ce cas, une condition essentielle est de protéger le conducteur contre l'oxydation. Une protection appropriée, constituant en même temps une borne, peut être obtenue, dans le cas d'une. électrode comprenant plusieurs fils longitudinaux montés sur un mandrin en céramique, en brasant un mince chapeau métallique sur l'extrémité du tube en céramique et reliant 1-'extrémité du conducteur de façon conductrice à la surface intérieure du chapeau par exemple par boulonnage, brasage ou soudage.
Si 1-'électrode comprend des fils, tiges, tôles ou bandes, sup- portés par une structure consistant en une tige de molybdène et deux ou plusieurs disques de molybdène, le raccordement peut avantageusement être formé d'une pièce d'un métal bon conducteur thermique, comme le fer ou le cuivre, soudée à la tige de molybdène et refroidie à l'eau, tout le raccor- dement étant enfermé dans un tube en céramique lorsque 1-*électrode est en service.
Au lieu de molybdène et de tungstène, le fil conducteur peut être constitué par un métal bon conducteur de l'électricité et à point de fusion.élevée qui soit inoxydable 'ou protégé par une ' enveloppe contre 1-'oxydation. Des métaux appropriés sont par exemple le platine et le ni- ckel, ce dernier avec ou sans revêtement de platine.
Le dessin annexé représente de façon schématique deux formes d'électrode suivant l'invention et ce à titre d'exemple. Ces deux électro- des sont du type à introduire par des ouvertures de la paroi du four et conviennent pour le chauffage du verre fondu dans les fours à bassin, cha- que électrode est représentée dans sa position de travail, passant par 1' ouverture 1 à travers la paroi 2 du four.
Fig. 1 représente une forme d'électrode dans la dite position, et
Fig. 2 est une coupe axiale d'une autre forme d'électrode dans une position.similaire, les parties identiques étant indiquées sur les deux figures par les mêmes chiffres de référence.
L'électrode de la Fig. 1 comprend 100 fils de tungstène 3 ayant chacun un diamètre de 1 mm,disposés longitudinalement et espacés à égale distance l'un de l'autre sur la surface extérieure d'un. tube en mullite 4 d'environ 0,05 m de diamètre et 1,20 m de longueur. Le tube en mullite 4 est ouvert d'un côté et fermé de l'autre, le côté fermé lors du travail de l'é-
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lectrode en service étant immergé dans le verre fondu, tandis que le côté ouvert se trouve à peu près au niveau de la surface extérieure de la paroi 2 du four.
Le côté ouvert du tube 4 est coiffé d'un mince chapeau 5. com- posé d'un alliage de nickel-fer-cobalt et assemblé au dit côté ouvert du tube par brassage sur une partie métallique de celui-ci. Les bouts des fils 3 sont maintenus fermement en contact avec le tube 4 par deux bandes de tôle de molybdène 6, 7. qui sont placées sur les fils autour du tube, les bouts des fils étant soudés à la bande. Un conducteur 8, dessiné en pointillé, est constitué par un gros fil de molybdène, soudé par une extré- mité à la face intérieure de la bande de molybdène 7 et passe par.le trou 9 dans le tube 4 en mullite, son autre extrémité étant soudée à la face intérieure du chapeau métallique 5.
Ce chapeau 5' est pourvu d'une borne 11 à laquelle est raccordé un conducteur 12 amenant le courant à l'électrode.
Lorsque l'électrode est en position de service,comme le montre la Fig. 1, elle est disposée dans l'ouverture 1 de la paroi du four de fagon que la bande de molybdène 7 soit approximativement à fleur de la surface intérieure 10 de la paroi du four.
La électrode montrée sur la Fig. 2 du dessin se compose d'un squelette métallique consistant en plusieurs fils de tungstène 3 soudés à chaque extrémité à une bande de tôle de molybdène 6, 7. Dans ce cas cepen- dant, le support de ce squelette métallique est une tige de molybdène 13 disposée au centre de la cage cylindrique formée par les fils 3 et dans ce but, fixée à deux disques sensiblement parallèles 14 et 15, en tôle de molyb- 'dène, dont les bords sont soudés aux fils à l'endroit de leur jonction avec les bandes 6,7.
La tige de molybdène 13 se prolonge au delà de l'assemblage de fils à l'extrémité la plus proche de la paroi du four en serviceet cet- te saillie de la tige est à son extrémité, logée dans un évidement 16 d'un bloc de cuivre cylindrique 17,y est soudée et forme ainsi le raccordement de l'zlectrode. Un conducteur d'amenée de courant 12 est soudé dans un évide- ment 18 à l'extrémité extérieure du bloc de cuivre.
Le bloc de cuivre 17 est pourvu d'un canal de refroidissement 19 auquel sont raccordés les tubes 20 et 21, respectivement, pour l'arrivée et l'évacuation de 1-'eau de refroidissement. La dite extrémité saillante de la tige de molybdène 13 et la majeure partie du bloc de cuivre 17 sont in- sérés dans un tube 22 en céramique dans le but de protéger les parties métal- liques contre 1-'oxydation qui se produirait durant la marche du four;
une extrémité du tube en céramique 22 est maintenue en contact avec le bloc de cuivre 17 par des flasques 23 faisant :corps avec le bloc de cuivre, et 1-'autre extrémité du tube entoure étroitement la bande de molybdène 7,un joint étan- che"se formant en service à cette extrémité, par le verre fondu dans lequel 1-'électrode est immergée, et qui dans une certaine mesure pénètre dans l'ou- verture 1 autour du tube en céramique 22.
REVENDICATIONS
1.- Electrode d'immersion pour le chauffage de bains liquides conducteurs de 'l'électricité, caractérisée en ce que la partie de l'zlectrode destinée à être immergée en service est formée par un assemblage rigide con- sistant en un squelette fait de fils., tiges, tôles ou bandes en métal réfrac- taire, supporté par une structure rigide en matière réfractaire.