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PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR LE REGLAGE DES ELECTRODES-DES FOURS
ELECTRIQUES.
L'invention concerne des fours électriques à arc et vise un procédé et un appareillage pour régler le déplacement des électrodes.
Dans les fours électriques à arc communément utilisés en métallurgie, le four est fermé par un couvercle que l'on peut déplacer vers le côté pour charger ce four.
Dans ce couvercle sont disposées une ou plusieurs électrodes (généralement trois) et des dispositifs permettent de régler verticalement la position de ces électrodes dans le couvercle au cours du fonctionnement du four. Normalement ces électrodes doivent être descendues pour venir au contact de la charge du four, au début du fonctionnement. Puis on les soulève pour amorcer l'arc entre l'électrode et la charge. L'électrode s'use au fur et à mesure du fonctionnement du four et il devient alors nécessaire de la descendre pour maintenir la distance voulue entre la charge et l'extrémité de l'électrode. En outre, il arrive que des riblons soient chargés dans le four au début.
Ceux-ci fondent peu à peu de sorte qu'il est nécessaire de descendre les électrodes pour maintenir la distance voulue entre chacune de cellesci et la charge qui, en fondant, s'affaisse peu à peu. Pour recharger le four, il faut à nouveau soulever les électrodes suffisamment pour leur permettre de franchir le bord du four lorsqu'on fait pivoter le couvercle latéralement pour recharger.
Ces mouvements des électrodes sont effectués par l'intermédiaire d'un mécanisme électrique automatique, sensible à l'intensité du courant qui parcourt chacune des électrodes. Ces dispositifs automatiques, bien connus actuellement, sont disposés de façon que, lorsque l'intervalle entre l'extrémité de l'électrode et le métal croît, en augmentant la résistance qui s'oppose au passage du courant, le mécanisme réagit à la diminution d'intensité de courant et fait fonctionner le mécanisme de déplacement de l'électrode de
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façon à'abaisser celle-ci.
D'autre part, si la distance entre l'extrémité de l'électrode et la surface du métal devient insuffisante, il en résulte un accorissment de l'intensité de courant à laquelle le dispositif automatique réagit en provoquant le soulèvement de l'électrode par son mécanisme de déplacement.
Dans certains cas, le mécanisme qui fait monter et descendre l'électrode peut comprendre un piston actionné par un fluide sous pression relié à un réservoir et une pompe réversible, actionnée par un moteur électrique, qui sert à pomper le liquide du réservoir au piston ou inversement, suivant que l'on désire élever ou abaisser l'électrode. Ce moteur est commandé par le dispositif automatique précité. Dans certains cas, cependant, les systèmes comportant un fluide sous pression sont indésirables et, dans la plupart des cas, le moteur électrique réversible actionne un treuil. Un câble est enroulé sur le treuil, passe sur des poulies, et est fixé à l'électrode. Bien entendu, le treuil déroule le câble pour descendre l'éleotrode et l'enroule pour relever. Ici encore, le moteur est commandé par le dispositif automatique précité.
Dans les fours de petites dimensions, on fixe généralement au câble un contrepoids dont le poids est sensiblement égal à celui de l'électrode et de ses accessoires, de sorte que ces deux éléments s'équilibrent exactement. On ne demande alors au moteur et au treuil que d'exercer une force suffisante, dans l'un ou l'autre sens, pour f.aire cesser cet équilibre. Si l'on veut descendre l'électrode, le treuil: tourne dans un sens en ajoutant alors la puissance du moteur au poids de l'électrode à descendre. Si au contraire on veut élever l'électrode, on ajoute l'action du moteur à celle du contrepoids. On ne demande ainsi au moteur qu'une très faible puissance puisqu'il lui suffit de rompre l'équilibre existant.
Cependant, depuis quelque.temps, on construit des fours de beaucoup plus grande capacité. Dans certains cas, le poids de l'électrode et du mécanisme annexé à celle-ci peut atteindre 10 tonnes ou davantage et l'électrode peut avoir une longueur de 3 m.50 à 5 mètres environ. Avec le système qui vient d'être décrit, le contrepoids doit avoir alors des dimensions considérables. Le système à contrepoids est, en outre, compliqué par le fait qu'il faut soulever le couvercle du four et le déplacer horizontalement afin d'ouvrir le four pour le chargement ou pour d'autres buts. Aussi, a-t-on été conduit à éliminer le contrepoids et à envisager un moteur électrique beaucoup plus puissant et un treuil capable d'agir à lui seul sur le câble pour élever ou abaisser l'électrode.
En pareil cas, ce moteur peut être monté sur un prolongement latéral du couvercle du four et on évite alors la complication résultant de l'emploi de contrepoids massifs. Mais on a trouvé que, avec l'équipement encombrant et de grande masse qui est alors nécessaire, le moteur ne répond pas facilement aux fluctuations relativement faibles du mécanisme automatique. Ce mécanisme peut bien être mis dans la position qui correspond à un soulèvement léger ou à un faible abaissement de l'électrode, mais le moteur ne démarre pas, de sorte que l'on n'obtient pas le réglage précis désiré et que le moteur peut chauffer exagérément.
Suivant l'invention, on remédie à l'inconvénient que présente cette disposition de moteur et de treuil agissant-à eux seuls sur l'électrode, en combinant avec cette commande un dispositif électro-magnétique de lestage qui exerce constamment une force dirigée dans le même sens que celle qu'exercerait un contrepoids, de sorte que le poids de l'électrode et des organes annexés est, au moins partiellement, équilibré par ce dispositif. Par suite, le treuil répond plus facilement aux légères impulsions de réglage commandées par le dispositif automatique.
Quoique ce dispositif électro-magnétique de lestage puisse prendre des formes et des dispositions différentes et être, par exemple, constitué par un simple solénoïde parcouru constamment par le courant de manière à produire une force qui tend à déplacer l'électrode dans un sens opposé à la pesanteur, un tel dispositif serait relativement volumineux et encombrant. On peut obtenir la même action à l'aide d'un dispositif beaucoup plus compact, en faisant appel à un couple électro-magnétique tel que,
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par exemple, un moteur produisant un couple ou un autre dispositif analogue qui, par lui-même, n'a pas une puissance suffisante pour déplacer l'électro- de mais qui, agissant en combinaison avec le moteur du treuil, exerce une for- ce de lestage qui tend à s'opposer au poids de l'électrode et de ses annexes.
L'invention prévoit en outre que ce couple ou ce moteur auxiliaire peut être actionné en combinaison avec le moteur du treuil en vue d'accélérer la vites- se de soulèvement de l'électrode au moment où l'on désire déplacer cette élec- trode depuis sa position de travail jusqu'à un point où elle permet au cou- vercle de franchir le bord supérieur du four, lorsque le couvercle tourne sur le côté.
Les principaux objets de l'invention sont, par suite, l'obtention, dans un mécanisme de commande de réglage de la position d'une électrode, d'une force de lestage agissant continuellement qui supporte partiellement le poids de l'électrode et de ses annexes et, plus spécialement, l'obtention, en com- binaison avec le moteur qui actionne le treuil de l'électrode, d'un moteur au- xiliaire destiné à produire un couple lequel, par lui-même, ne permet pas de développer la puissance suffisante pour déplacer l'électrode mais qui exerce continuellement un effort aidant au déplacement de celle-ci.
Un autre objet de l'invention consiste à combiner avec un tel sys- tème moteur producteur de couple, un circuit de commande grâce auquel le mo- teur auxiliaire producteur de couple peut être utilisé avec le moteur du treuil, pour acce érer à volonté le mouvement de l'électrode lorsque l'élec- trode doit être déplacée à la main, de préférence à un déplacement automati- que, par exemple lorsqu'on désire soulever l'électrode à partir de sa posi- tion de travail.
On remarquera que dans ce qui suit on suppose que le moteur producteur de couple est un moteur distinct, afin de rendre plus faciles l'explication et les dessins qui l'accompagnent et parce qu'il est actuellement possible de se procurer des moteurs électriques distincts ayant les caractéristiques voulues pour l'utilisation en questiono Mais, bien entendu, les deux moteurs électriques peuvent être réunis enun seul élément, au lieu d'être matériellement séparés et il va sans dire qu'une telle disposition combinée est visée par l'invention.
En général, un four métallurgique à arc du type en question possède trois électrodes traversant son couvercle, chacune d'elles étant réglée et déplacée séparémento Mais le mécanisme de commande de chacune des électrodes est le même. Aussi, sur les dessins annexés, on n'a la plupart du temps représenté qu'une seule électrode et son mécanisme de commande. En outre, ce mécanisme de commande fait généralement usage d'un mât et d'un bras qui supportent l'électrode. Mais, pour plus de simplicité, on a représenté sur les-figures schématiques le câble de soulèvement fixé directement à l'électrode.
Sur les dessins annexés, on a représenté schématiquement, à titre d'exemples, divers modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique d'un four de type courant à trois électrodes montrant le dispositif à contrepoids actuellement utilisé appliqué à une des électrodes.
La figure 2 montre également, de manière schématique, un dispositif actuellement utilisé, mais sans contrepoids, le treuil actionné par le moteur constituant le seul dispositif pour déplacer l'électrode.
La figure 3 est une vue analogue à la figure 2 montrant comment on peut utiliser une force électro-magnétique agissant constamment pour équilibrer, au moins partiellement, le poids de l'électrode.
La figure 4 est une vue schématique montrant l'application d'un moteur producteur du couple accouplé avec le moteur du treuil de façon à exercer une force de lestage ou d'équilibrage.
La figure 5 est une vue schématique montrant le moteur auxiliaire accouplé avec le moteur du treuil par l'intermédiaire d'un accouplement à li-
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quide connu sous le nom de "fluid drive".
La figure-6 est une vue analogue dans laquelle l'accouplement entre les deux moteurs est obtenu par un engrenage différentiel.
La figure 7 montre comment les deux moteurs peuvent être contenus dans une même enveloppe.
La figure 8 est une élévation latérale de tout le mécanisme desti- né à commander le déplacement d'une électrode et comportant un moteur générateur de couple combiné avec le moteur actionnant le treuil, ces deux moteurs étant placés verticalement de façon à ménager l'espace libre suffisant et à permettre l'utilisation d'une plate-forme constituant un prolongement du couvercle du four.
La figure 9 est un schéma montrant comment trois ensembles du type représenté figure 8 peuvent être montés sur la plate-forme, le contour du four étant représenté en traits mixtes.
La figure 10 montre schématiquement le circuit de commande complet relatif à une électrode à commande automatique du type fabriqué par la General Electric Company et.connu sous la dénomination de "Amplidyne". Sur cette figure on voit aussi le moteur de lestage indépendant avec un circuit grâce auquel on peut utiliser ce dernier moteur pour accélérer la vitesse de levage ou d'abaissement de l'électrode lorsqu'elle est manoeuvrée à la main.
La figure 11 est une vue schématique relative au cas où le moteur produisant le couple de lestage est à courant alternatif.
Sur les dessins, la figure 1 montre le type de commande bien connu. On voit en 2 le corps d'un four électrique basculant à arc et en 3 le couvercle du four portant trois électrodes 4, 5, 6 qui traversent ce couvercle.
En 7 est un piston permettant de soulever le couvercle que l'on fait ensuite pivoter dans un plan horizontal pour permettre l'accès à la partie supérieure du four 2, à la manière bien connue.
Chaque électrode est connectée à une source de courant; comme on l'a expliqué plus haut, la commande de chaque électrode est identique, aussi n'a-t-on représenté qu'une seule de ces commandes. Comme on le voit schématiquement figure 1, un câble 8 est attaché à l'électrode pour la lever ou l'abaisser; ce.câble passe sur des poulies 9 et 10. En 11 est un contrepoids qui équilibre sensiblement le poids de l'électrode et de ses annexes.
En 12 on voit un treuil actionné par un moteur 13. Ce dernier est commandé d'après l'intensité du courant qui circule dans la ligne 14 pour aboutir à l'électrode 5' Le dispositif de commande est indiqué schématiquement en 15 @ Un type bien connu de commande de ce genre est fabriqué par la "General Electric Company". Mais il existe d'autres dispositifs de contrôle de ce genre bien connus des techniciens.
On voit que le contrepoids 11 équilibre sensiblement le poids de l'électrode 5 et de ses annexes, de sorte que le moteur 13 ne doit fournir qu'une puissance suffisante pour rompre l'équilibre dans un sens ou dans l'autreo Ceci se voit en particulier parce que, grâce à la disposition des poulies, le contrepoids monte lorsque l'électrode descend et vice versa.
Ainsi qu'on l'a dit précédemment, le poids que l'on est conduit à donner maintenant aux électrodes et à leurs annexes est devenu tel que la disposition de la figure 1 présente de graves inconvénients, en particulier à cause du volume que doit avoir le contrepoids. En outre, lorsque l'on bascule le four ou lorsqu'on déplace le couvercle, le système de suspension du contrepoids qui doit être prévu pour permettre de tels mouvements présente nécessairement des complications qui n'apparaissent pas sur le dessin schématique de la figure 1. Par suite, comme on le voit figure 2, on a été conduit à supprimer le contrepoids et à utiliser seulement un moteur , 16, beaucoup plus puissant, capable de faire fonctionner le treuil 17 sans contrepoids.
Ici encore le moteur est commandé d'après les variations de l'intensité du courant qui traverse l'électrode, le dispositif automatique de commande étant représenté schématiquement en 18 et l'alimentation en courant
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en 190 En pratique (ceci n'est pas représenté sur le dessin) le moteur en- traîne le treuil par l'intermédiaire d'une vis sans fin de sorte que, lors- que le moteur est arrêté, le système ne peut se déplacer de lui-même.
Un in- convénient de cette disposition réside dans le fait que le moteur n'est pas suffisamment sensible aux petites variations d'intensité du courant ou aux faibles impulsions données par le dispositif de commande automatique 18, ainsi qu'on l'a expliqué plus hauto
Sur la figure 3 on voit une disposition analogue à celle de la figure 2 mais dans laquelle on a prévu des dispositifs permettant d'appli- quer à l'électrode une force constante dirigée en sens inverse de son poids de manière à obtenir une action de lestage ou d'équilibrage continue produi- sant un effet très analogue à celui d'un contrepoidso Mais ici la force est due non plus à la pesanteur mais à une source d'énergie, ce qui économise l'espace occupé et simplifie l'installation.
Dans cette figure on voit en 20 l'électrode, en 21 le câble de commande passant sur lès poulies 22 et 23, en 24 le conducteur amenant le courant à l'électrode et en 25 le dispositif automatique de commandée Ce dernier agit sur le moteur 26 entraînant le treuil 27. Sur cette figure on a représenté schématiquement une armature magnétique 28 montée sur le câble 21 entre la poulie 23 et le treuil 27. Autour de cette armature est un solénoïde 29 con- tinuellement sous courant et par suite exerçant une traction vers le bas sur l'armature 28, traction analogue au poids du contrepoids 11, tout en évitant l'encombrement et la masse du poids de la figure 1. Le solénoïde 29 étant continuellement sous courant, il exerce constamment une force de lestage opposée à l'action de la pesanteur sur l'électrode 20.
Mais cette force est insuffisante pour faire monter l'électrode. Cependant, lorsqu'on met en route le moteur 26 actionnant le treuil 27 pour soulever l'électrode, son action est aidée par celle du solénoïde 29, de sorte que le moteur 26 répond plus facilement aux légères variations du courant qui parcourt l'électrode. Il ne faut pas oublier, en considérant la figure 3, que, bien que le moteur 26 semble accouplé directement sur le treuil 27, il existe, en réalité, entre eux, un engrenage à vis sans fin qui sera représenté p lus loin plus en détail, de sorte que le poids de l'électrode ne peut faire tourner le treuil en sens inverse lorsque le courant cesse d'arriver au moteur 26.
L'essentiel dans la figure 3 réside dans le fait que, le solénoïde 29 étant continuellement alimenté en courant, l'action de la pesanteur sur l'électrode 20 est partiellement équilibrée de sorte que, lorsque le moteur 26 fonctionne, il n'a besoin que de développer une puissance limitée et par suite il risque moins de caler ou de rester immobile sous l'action d'une faible variation des impulsions qui lui sont transmises par l'organe 25 de commande automatiqueo En disant que le solénoïde 29 est constamment sous courant, il faut bien entendre que ce solénoïde exerce son action à tout moment lorsque le four est en fonctionnement normal, que le moteur 26 fonctionne ou nono
Le solénoïde constitue donc un "moteur constant" beaucoup moins encombrant qu'un contrepoids.
La figure 3 est surtout destinée à montrer le principe général de l'invention et n'a pas la prétention d'en représenter le mode de réalisation le plus commode ou le plus efficaceo Sur la figure 4, on a représenté schématiquement un mode de réalisation plus pratique et plus compacto Sur cette figure on voit en 30 une des électrodes du four de la figure 1. Elle est actionnée par un câble 31 passant sur des poulies 32 et 33. L'autre extrémité du câble est enroulée sur un treuil 34 actionné par un moteur 35, comme sur la figure 2. Le moteur 35 est commandé par un dispositif automatique représenté schématiquement en 36 et influencé par l'intensité de courant arrivant à l'électrode par la ligne 37 .Mais, dans ce cas, l'arbre du moteur 35 porte une poulie 38.
Un autre moteur 39, alimenté séparément par les conducteurs 40 et- 41, est disposé à côté du moteur 35, et une courroie 42 passant sur la poulie 38 et sur une poulie 43 calée sur l'arbre du moteur 39 relie ce dernier au moteur 35 et au système de soulèvement de l'électrode.
Le moteur 39, dans cette disposition, est un moteur producteur de couple capable de développer un couple élevé, qu'il soit arrêté ou en fonc-
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tionement. Le moteur 39, par lui-même, n'est pas suffisamment puissant pour déplacer l'électrode 30. Par suite, tant que le moteur 35 n'est pas alimenté, le moteur 39 exerce un couple continu tendant à faire tourner le treuil 34 dans une direction correspondant au soulèvement de l'électrode, mais ce couple ne suffit pas à faire bouger l'électrode. Cependant, le couple exercé continuellement par le moteur 39 a pour effet d'équilibrer partiellement le poids de l'électrode 30 et de ses annexes; il exerce donc une potion d'équi librage à l'aide d'un dispositif peu encombrant.
Lorsque le dispositif de commande détermine le soulèvement de l'électrode 30, il met en rotation le moteur 35 dans le sens voulu pour enrouler le câble 31. Mais, comme le couple du moteur 39 est déjà dirigé dans un sens tel qu'il tende à faire tourner le treuil dans cette direction, l'effort demandé au moteur 35 est diminué et le moteur 35 répond instantanément aux faibles variations du courant passant dans le dispositif 360 Si au contraire le dispositif 36 commande un abaissement d. l'électrode 30, il fait tourner le moteur 35 en sens opposé à l'action du moteur 39 et, en fait, ce dernier moteur est entraîné en sens inverse, de sorte que, tandis que le treuil déroule le cable pour permettre à l'électrode 30 de descendre par son poids,
le moteur 39 empêche ce poids d'agir librement et exerce une force d'équilibrage ou de freinageo Par suite, les conditions de fonctionnement du moteur 35 sont analogues à celles qui gouvernent le moteur 13 de la figure 1 dans laquelle le contrepoids 11 est soulevé dans le sens opposé à l'action de son propre poids, lorsque l'électrode 3 descend.
Le moteur 39 constamment sous courant et combiné avec le moteur 35 dont l'action est intermittente et réversible,constitue un mécanisme régulateur très compact et particulièrement utile pour les électrodes très lourdeso Ce dispositif évite l'emploi de contrepoids massifs et des dispositifs compensateurs compliqués correspondants. Un moteur fonctionnant comme moteur producteur de couple dans les conditions de l'installation considérée donne environ 60 % de sa puissance théorique ; en d'autres termes si un moteur est vendu pour 10 CV, on peut avec sécurité admettre qu'il fournira 6 CV comme moteur de couple, dans une installation de ce genre.
Par suite, dans une installation très puissante un moteur auxiliaire de type "10 CV" remplacera un contrepoids beaucoup plus encombrant et beaucoup plus volumineux et en même temps le moteur du treuil n'aura plus besoin d'être aussi puissant, de sorte que l'énergie nécessaire pour l'actionner sera plus faible et que sa sensibilité sera augmentée.
Dans la disposition schématique de la figure 5 l'électrode 45 est toujours actionnée par un câble 46 passant sur les poulies 47 et 480 Ce câble s'enroule sur un treuil 49 entraîné par le moteur 50 qui est lui-même commandé par le dispositif automatique 51 sensible à l'intensité du courant qui circule dans la ligne 52 d'alimentation de l'électrodeo Ici encore, une poulie 53 est placée sur l'arbre de commande du treuil et est accouplée avec une poulie 55 par une-courroie 54. La poulie 55 est accouplée, par un accouplement 56 à fluide, analogue aux accouplements du même genre utilisés sur les automobiles, à un .moteur 57 constamment sous. courante Ce dernier exerce par l'intermédiaire de l'accouplement à fluide un couple continu sur le treuil 49, en sens inverse du couple résultant du poids de l'électrode 45.
Mais, comme dans la réalisation précédente, ce couple est insuffisant pour faire, à lui seuil, tourner le treuilo Cependant, en raison du lestage exercé par l'intermédiaire du moteur 57 et de l'accouplement à fluide, le poids de l'électrode et de ses annexes est partiellement équilibré, de sorte que le moteur peut faire tourner le treuil dans l'un ou l'autre sens, comme dans la figure 4, avec les avantages correspondants. L'utilisation de l'accouplement à fluide permet de simplifier le type du moteur 57 ou d'employer mieux ses caractéristiques de fonctionnement. Le glissement qui se produit entre le mo teur auxiliaire et le treuil dans une telle disposition a lieu dans l'accouplement à fluide plutôt qu'entre des parties ayant entre elles des liaisons magnétiques, par exemple dans le moteur producteur de couple.
Dans les deux figures 4 et 5, le moteur auxiliaire est actionné et commandé indépendamment du moteur qui fait tourner le treuil et est constamment sous courant pendant le fonctionnement normal du four.
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Un autre mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 6 dans laquelle on voit le treuil 60 sur lequel est enroulé le câ- ble 61 analogue aux câbles décrits dans les modes de réalisation précédents.
En 62 on trouve le moteur qui actionne le treuil. Sur l'arbre de ce moteur est calé un pignon 63, tandis qu'un pignon 66 est calé sur l'arbre du treuil
60. On voit en 64 le moteur auxiliaire qui fonctionne comme moteur producteur de couple. Ce dernier entraîne un pignon 65 qui engrène avec les pignons 63 et-66. Dans ce cas le moteur 64 exerce continuellement son action entre les pignons 63 et 66 et, grâce au couple ainsi exercé, il équilibre, tout au moins partiellement, l'action du poids de l'électrode; mais sa puissance n'est pas suffisante pour faire tourner le treuil.
Cependant lorsque le moteur 62 tour- ne dans l'un ou l'autre sens, sous l'action provoquée par le dispositif ana- logue à ceux décrits précédemment, mais non représenté figure 6, les deux mo- teurs fonctionnent exactement comme s'ils étaient Accouplés par l'intermé- diaire d'une courroie ainsi qu'on l'a représenté figure 4.
On voit immédiatement que dans les figures 5 et 6 les moteurs au- xiliaires 57 et 64 ne sont pas nécessairement des moteurs électriques; tout moteur peut convenir pourvu qu'il soit capable de produire le couple voulu.
Ainsi qu'on le verra plus particulièrement par ce qui va suivre, il est désirable que le moteur qui produit le couple d'équilibrage ou de les- tage, quelles que soient ses caractéristiques, ait son point d'action inter- calé ou connecté entre le moteur qui actionne le treuil et ce treuil, lors- qu'on utilise des moteurs de types courantso Ceci est destiné à éviter que l'arbre d'un moteur de type courant ne soit soumis à des efforts excessifs, lorsqu'on emploie un tel moteur pour actionner le treuil. Autrement, le moteur auxiliaire pourrait être accouplé directement sur le même arbre que le .moteur...qui actionne la treuil.
Il serait, bien entendu, possible de prévoir un arbre plus résistant mais ceci nécessiterait une modification spéciale du moteur et, si ce moteur est spécialement modifié, le moteur producteur de couple et le moteur qui actionne le treuil peuvent être tous deux logés dans le même carter et agir directement sur- le même arbre.
Cette disposition est représentée schématiquement figure 7 où l'on voit en 70 le treuil actionné par un arbre 71, sur lequel agit un moteur double dont une partie 72 constitue le moteur d'entraînement du treuil tandis que la partie 73 constitue un moteur producteur de couple, les deux moteurs 72 et 73 agissant directement sur l'arbre 71. Le moteur 73 est alimenté séparément en courant de façon continue pendant toute la durée du fonctionnement de l'électrode,
tandis que l'alimentation du moteur 72 est commandée par le dispositif automatique 74 et s'effectue à partir de la ligne 75 qui alimente l'électrode. On va maintenant décrire plus en détail certains dispositifs préférés destinés aux modes de réalisation qui viennent d'être exposés schématiquemento
En considérant la figure 8, on voit que cette figure représente un ensemble destiné à la commande d'une des électrodes. Un bâti 80 est organisé de façon à pouvoir être fixé sur la plateforme qui fait saillie d'un côté du couvercle du four.
Ce bâti renferme un réducteur de vitesse de type quelconque connu qui entraîne le tambour 81 du treuil calé sur un arbre 82 dépassant,d'un côté, le bâti 80. Ce bâti sert également de support au moteur 83 qui actionne le treuil et dont l'axe est vertical et dirigé vers le bas en pénétrant dans un carter fixé au bâti 80. L'arbre 84 du moteur porte une poulie 85 et-la partie de l'arbre qui pénètre dans le carter porte une vis sans fin 86 représentée en pointillé. Cette vis engrené avec une roue à pas hélicoïdal placée également dans le carter et calée sur un arbre 87. Les détails de construction de cet engrenage et du carter ne font pas partie de l'invention.
Toutefois, on remarquera que l'engrenage à vis sans fin constitue une transmission irréversible d'où il résulte que le treuil ne peut tourner lorsque le courant cesse d'arriver au moteur 83. Aussi ce genre de transmission est-il désirable dans tous les modes de réalisation décrits précé- demment.
Sur le côté du moteur 83 est monté un moteur auxiliaire ou moteur d'équilibrage 88 dont l'arbre 89 est, également, vertical et dirigé vers le
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bas. Cet arbre porte des poulies 90 qui sont reliées par des courroies 91 aux poulies 85 calées sur l'arbre du moteur.
Cette disposition fournit un ensemble compact pour la commande de l'électrode, et son encombrement horizontal est relativement faible. Le câble 91 enroulé sur le tambour 81 du treuil sert à manoeuvrer l'électrode. On peut facilement placer trois ensembles de ce type sur une plate-forme en surplomb à partir d'un côté du couvercle en même temps que les mâts et autres accessoires relatifs au fonctionnement des électrodes.
La disposition particulière de cet ensemble le rend particulièrement approprié à son application aux fours électriques, en raison de son faible encombrement horizontal. Cette disposition permet de loger tout l'équipement de commande des électrodes sur un prolongement latéral du couvercle du four.
Sur la figure 9, on a représenté plus ou moins schematiquement, en plan, comment trois ensembles de ce type peuvent être disposés sur une plateforme en saillie latérale sur le couvercle du four. Dans cette figure , on voit en 95 une plateforme fixée au couvercle du four et en surplomb audelà du contour de ce dernier. Le contour du four est indiqué par la ligne 96 en traits mixtes. Trois des ensembles moteur-treuil du type qui vient d'être décrit sont montés côte à côte sur cetteplateforme. Ces trois ensembles sont tous construits suivant la figure 8 et sont désignés respectivement par A, B et C, tandis que d'autres parties de ces ensembles portent les chiffres de références de la figure 8.
Le long de chaque ensemble se trouve un support 97 destiné à recevoir le mât auquel est fixé le bras de support de l'électrode et les poulies, à la manière bien connue, ce mât et ces poulies ne faisant pas partie de l'invention. Avec cette disposition, les trois ensembles actionnés par les moteurs et destinés à manoeuvrer les électrodes peuvent être montés sur un même côté du couvercle, de façon à se déplacer avec ce dernier, ce qui supprime le moufle encombrant et le mécanisme qui était nécessaire jusqu'ici lorsqu'on utilisait les contrepoids.
Sur la figure 10 on a représenté un circuit-type pour le moteur qui actionne le treuil en supposant que l'on utilise un dispositif automatique de commande du moteur du type "Amplidyne" de la General Electric Company, ainsi qu'on l'a dit précédemment. Mais, bien entendu, on pourrait utiliser d'autres équipements connus de ce genre, le dispositif de commande utilisé étant laissé à la libre disposition de l'installateur.
Le système "Amplidyne" comporte un ensemble moteur-génératrice de construction spéciale. Dans le schéma de la figure 10, on voit en 100 le four électrique ainsi que le bain de métal fondu et en 101 l'électrode que l'on désire faire monter ou descendreo En 102 se trouve la ligne qui amène le courant à l'électrode. Les variations de l'intensité de ce courant agissent en induction sur un transformateur de courant 103 qui fait partie d'un circuit fermé renfermant également le primaire 104 d'un transformateur.
Les variations de courant de l'enroulement 103 sont transmises par l'enroulement 104 au secondaire 105 du transformateur. Le courant qui quitte 105 est redressé par un redresseur 106 et le courant ainsi redressé arrive à l'enroulement de champ d'un ensemble moteur-génératrice dans lequel l'enroulement 107 est l'enroulement de champ destiné à exciter la génératrice afin d'obtenir un courant circulant dans un sens donné, c'est-à-dire en fait dans le sens qui entraîne l'électrode vers le haut ou encore qui fait -tourner le moteur du treuil dans un sens correspondant à la montée de l'électrode. Une résistance-shunt 105A permet de modifier l'intensité du courant circulant en 107 et par suite du champ excitateur.
On voit en 104a un commutateur de court-circuit qui est ouvert lorsque l'électrode fonctionne avec la comman- de automatique et qui est fermé lorsque l'électrode est manoeuvrée à la main.
Avec la ligne 102 d'alimentation en courant de l'électrode est connectée, par un commutateur actionné à la main 108, une résistance réglable 109 d'où le courant parvient à un côté d'un redresseur 110. L'autre côté du redresseur est connecté par un conducteur 111 avec le côté mis au sol
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du four électrique 112.
Le débit du redresseur 110 arrive à un enroulement de champ 113 de l'ensemble moteur-génératrice, l'enroulement 113 étant l'en- roulement de champ de la génératrice qui, lorsqu'elle est excitée, provo- que la rotation du moteur du treuil dans le sens correspondant à la descen- te de l'électrodeo On voit en 114 l'induit de la génératrice qui est entrai- népar un moteur 115 à courant alternatif représenté, sur le dessin, sous forme d'un moteur triphaséo La génératrice a un enroulement de champ diffé- rentiel 114a. Elle a également un enroulement de champ 116 qui peut être branché par un commutateur 117 avec une source de courant continu arrivant par les fils 118 et 119.
Le commutateur 117 peut être entièrement ouvert et interrompre alors la connection entre l'enroulement de champ 116 et le cou- rant continu. Il peut être également branché de façon à établir la communi- cation avec le courant continu dans un sens tel que la direction de ce cou- rant dans l'enroulement de champ 116 soit inversé, ce qui a pour effet d'in- verser également le débit en courant continu de la génératrice.
Le courant débité par cette génératrice arrive au moteur 120 qui actionne le treuil, ce moteur ayant un enroulement de champ 121 branché sur les fils 118 et 119 amenant le courant continu. Ce moteur actionne le treuil 120a de façon à faire monter ou descendre l'électrode suivant que c'est l'enroulement de champ 107 ou l'enroulement de champ 113 qui est parcouru par le courant, ou encore suivant le sens du courant dans l'enroulement de champ 116, lorsque le sens du courant dans ce dernier est commandé par une manoeuvre manuelle.
Le moteur générateur de couple est désigné dans son ensemble par 122 et il est alimenté par une génératrice 123 à courant continu, à compen- sation différentielle, le moteur 122 ayant un enroulement de champ 122a connecté, par l'intermédiaire d'une résistance variable 124, avec la source 118, 119 de courant continu. On voit en 125 la courroie qui relie le moteur 122 et le moteur 120.
La génératrice 123 est entraînée par un moteur à courant alternatif 1260 Ce dernier a un enroulement de champ 127 qui peut être alimenté à partir de la source 118 et 119 de courant continu par l'intermédiaire d'une résistance variable ou d'un rhéostat 128 que l'on peut amener également à une position d'interruption de courant de même que la résistance 1240 L'enroulement donnant le champ différentiel de la génératrice 123 est représenté en 129 et on voit en 130 un interrupteur pour l'enroulement différentiel ainsi qu'un interrupteur 131 disposé entre la génératrice 123 et le moteur 1220
Le fonctionnement de l'installation représentée figure 10 se com- prend aisément. Lorsque l'électrode est disposée pour le réglage automatique) l'interrupteur 104a est ouvert et l'interrupteur 108 est fermé.
Le commutateur 117 se trouve dans une position d'ouverture d'où il résulte que l'enroulement 116 ne reçoit pas de courant. L'induit de la génératrice 114 est constamment mis en mouvement par le moteur 115 et, par suite, le moteur 120 du treuil tourne dans l'un ou l'autre sens suivant l'intensité relative des champs produits par les enroulements 107 et 113. Le dispositif qui vient d'être décrit jusqu'ici constitue le circuit "Amplidyne" connu en lui-même.
Pour passer de la commande automatique à la commande manuelle, c'est-à-dire pour élever ou abaisser plus rapidement l'électrode, on ferme l'interrupteur 104a et on ouvre l'interrupteur 108. Puis on place le commutateur 117, à la main, dans une position telle que la génératrice 114 tourne dans un sens correspondant au sens de rotation désiré pour le moteur 120 et, par suite, pour le treuil 120ao Lorsque le moteur 120 fonctionne avec commande automatique, le moteur 122 est commandé par la génératrice 123, l'interrupteur 131 étant alors fermé et l'interrupteur 130 ouvert, de sorte que la génératrice envoie au moteur 122, de façon continue, un courant produisant un couple qui tend à faire tourner, par l'intermédiaire de la courroie 125, le treuil 120a dans un sens qui correspond au soulèvement de l'électrode.
Lorsque le moteur 120 fonctionne sous la commande manuelle, la résistance 124 et l'interrupteur correspondant sont disposés de façon à alimenter l'enroulement de champ 122d en courant et, par suite, à accélérer la vitesse de rotation du moteur 122 et à accroître son couple, de façon à permettre au moteur 122 agissant en combinaison avec le moteur 120 d'accroître de façon très importante la vitesse
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de levage de l'électrode, lorsqu'on veut mettre le four au reposo Si l'on suppose que le moteur 122 est un moteur de puissance nominale 10 CV, il peut, dans ce cas, donner sa pleine puissance de 10 CV et par suite accroître très sensiblement la vitesse à laquelle le treuil tourne pour faire monter l'électrode.
Ceci a une grande importance car la vitesse normale du mouvement est d'environ un mètre par minute et, dans ce cas particulier, le déplacement nécessaire peut atteindre plusieurs fois cette distance. Pour abaisser l'électrode, on ouvre l'interrupteur formé par la résistance 124, de façon à faire cesser l'alimentation de la bobine 122a et on ouvre l'interrupteur 131 disposé entre la génératrice 123 et le moteur 122, de façon que ce moteur cesse également d'être alimenté et n'offre plus de résistance à la descente rapide de l'électrode provoquée par la commande manuelle du moteur 120.
Tout ce qui précède concerne simplement un circuit qui peut être utilisé avec le moteur de lestage dans un mode particulier de réalisation des connexions. Sur la figure 11, on a représenté schématiquement un mode de réalisation dans lequel le moteur générateur de couple est un moteur d'induetion à rotor bobiné alimenté en triphasé. Dans ce schéma, on voit en 135 un moteur entraînant une poulie 136 sur laquelle passe une courroie 137 qui joue le même rôle que la courroie 125 de la figure 10 ou la courroie 42 de la figure 4. Le moteur est connecté avec une ligne en triphasé par les conducteurs 138, 139, 140.
La commande de ce moteur s'effectue par trois résistances variables 141, 142, 143 combinées chacune à un interrupteur 144, 145, 1460 Les résistances peuvent être reliées par l'intermédiaire d'interrupteurs 147, 148, 1490 Lorsque tous les interrupteurs 144 à 149 sont fermés, le moteur 135 tourne dans un sens correspondant à la montée de l'électrode, le moteur 135 développant alors sa puissance maximum pour aider le moteur qui agit sur l'électrode et qui est à ce moment sous contrôle manuel, suivant le schéma de la figure 10. Si les interrupteurs 147, 148, 149 sont ouverts, le moteur 135 ne fonctionne pas et par suite le mécanisme qui agit sur le treuil peut faire descendre l'électrode à la vitesse maximum sans survolter le moteur 135.
Lorsque les interrupteurs 147, 148, 149 sont fermés et que les interrupteurs 144, 145,146 sont ouverts, les résistances étant convenablement réglées, le moteur peut alors fonctionner comme moteur d'équilibrage dans le système de commande automatique en développant un couple résistant ainsi qu'on l'a expliqué précédemment..
Les techniciens spécialisés et en particulier ceux qui sont familiers avec les appareils de commande des moteurs électriques verront immédiatement que tout ce qui est contenu dans la description qui précède représente seulement le principe de l'invention et que l'on peut, sans en dépasser les limites, choisir à volonté le type de moteur et le type d'appareil de commande de moteur que l'on utilisera pour la mise en oeuvre de l'inventiono Différents types de moteurs et de circuits pour ces moteurs peuvent être choisis suivant la nature du résultat que l'on désire obtenir dans certaines conditions particulières et suivant les moteurs que l'on peut se procurer en pratique pour réaliser les opérations voulues.
Dans toutes les variantes de l'invention qui ont été décrites jusqu'ici, le moteur qui actionne le treuil fait monter et descendre l'électrode, tandis qu'un moteur auxiliaire exerce une force de lestage qui agit continuellement pendant tout le fonctionnement automatique du moteur du treuil et qui équilibre le poids de l'électrode.
La force de lestage ainsi employée agit de façon continue tant que le moteur qui actionne le treuil est soumis à la commande automatique et son action a pour effet d'équilibrer sensiblement l'action de la pesanteur sur l'électrode. Les moteurs électriques, en raison de leur rendement relativement élevé et de leur construction ramassée, sont tout particulièrement désignés pour être appliqués dans ce but et constituent des dispositifs électro-magnétiques pour exercer une action d'équilibrage sur l'électrode qui, tout en étant extrêmement efficaces, sont également d'un encombrement très restreint.
Quoique l'on ait décrit jusqu'ici certains modes de réalisation
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