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La présente invention concerne les électrodes utilisées dans les fours électriques à bain de sel et plus spécialement une construction d'électrode facilitant son refroidissement et son raccordement à une barre omnibus d'amenée du courant électrique.
L'invention se rapporte, de façon générale,aux fours comprenant une cuve pouvant contenir un bain de sel fondu qui est maintenu à une température voulue en faisant passer du courant élec- trique dans le sel entre les branches chaudes d'électrodes parais léles espacées, chaque branche chaude étant reliée à une branche froide d'électrode sortant du four pour se raccorder à la source de courant électrique. @
On peut utiliser divers types d'électrodes dans un four du genre considéré.
Par exemple, on peut utiliser des électrodes
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disposées pratiquement verticalement et sortant du bain par le haut jusqu'au dessus de la partie supérieure de la paroi de la cuve, des électrodes ayant des parties pratiquement horizontales traversant la paroi du four, et des électrodes ayant une partie inclinée partant d'un point sous la surface du bain et se diri- geant diagonalement vers le haut jusqu'à un point au-dessus du ni- veau du bain où elle est reliée à une branche froide d'électrode.
Des électrodes du troisième type mentionné sont décrites en détail dans le brevet de même date de la Demanderesse intitulé : "Four électrique à bain de sel".
Les électrodes sont ordinairement faites de barres métalliques (habituellement de section transversale rectangulaire), le métal le plus couramment employé étant un acier capable de résister aux températures relativement élevées qui sont normale- ment de mise dans un four de ce genre en fonctionnement. Si, comme c'est décrit dans le brevet précité, différents moyens peuvent être utilisés pour réduire la corrosion des électrodes, il est mal- gré tout nécessaire de retirer de temps en temps les électrodes du four pour leur inspection, leur entretien, etc.., et il est donc souhaitable d'avoir des électrodes qui puissent être facile- ment dégagées des barres omnibus de la source d'énergie.
Il faut en même temps qu'il y ait un contact intime, en fonctionnement,entre les électrodes et les barres omnibus, de façon à présenter au courant circulant¯entre la source d'énergie et les électrodes des chemins convenables,' comprenant,-de préfé- rence, des contacts en substance de surface (plutôt qu'un contàct punctiforme ou linéaire) entre les barres omnibus et les électro- des.
Il est à noter ici qu' à cause de ses excellentes qualités de conducteur, le cuivre est d'ordinaire un métal tout indiqué pour la construction des barres omnibus de la source d'énergie et
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d'autres éléments associés. Il est aussi souhaitable, en ce qui concerne la disposition et l'agencement de la source d'énergie, d'établir les connexions entre différents éléments métalliques à l'aide de soudure.
Cependant, l'utilisation de cuivre et de soudure introduit des difficultés particulières dues au voisinage d'un four à bain de sel travaillant à une température relativement élevée. Ces difficultés sont aggravées du fait que le cuivre et la soudure sont réellement reliés au s el fondu, du point de vue conductibilité thermique, par le métal des électrodes.
Il S'ensuit qu'il est spécialement souhaitable de réduire au minimum le transfert de chaleur du four vers la source d'énergie, et d'éviter spécialement la conduction de trop de chaleur du bain vers les barres omnibus par les électrodes.
L'invention a pour but principal de procurer une élec- trode de four électrique à bain de sel pouvant être facilement con- nectée à une barre omnibus d'une source d'énergie et en être décon- nectées et ce de manière à assurer un bon contact électrique de surface entre les deux.
L'invention a aussi pour but de procurer une électrode comprenant une partie exposée à l'effet de refroidissement de l'atmosphère environnant le four, cette partie étant construite de façon à exposer une surface maximum à l'atmosphère afin de rendre maximum le transfert de chaleur'de l'électrode à l'atmosphère.
L'invention a encore pour but de procurer, pour une électrode du type décrit, le moyen d'utiliser un réfrigérant liquide pour renforcer l'effet de refroidissement de l'atmosphère.
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description donnée ci-après avec référence au dessin annexé, dans lequel :
La figure 1 est ,une vue de côté,partiellement en coupe verticale, représentant un four, une source d'énergie et d'autres éléments y associés, ainsi qu'une électrode suivant l'invention montée dans le four et raccordée à la source d'énergie.
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La figure 2 est une vue en perspective (à plus grande échelle que la figure 1) d'une électrode suivant l'invention avec une partie d'une barre omnibus associée.
La figure 3 est une coupe verticale faite suivant la ligne 3-3 de la figure 2, mais à plus grande échelle que la figure 2.
La figure 4 est une vue en plan, à l'échelle de la fi- gure 3, d'une électrode suivant l'invention réunie à une barre omnibus, et
La figure 5 est une coupe partielle faite suivant la ligne 5-5 de la figure 4 et représentant une modification de l'invention prévue avec un réfrigérant liquide pour l'électrode.
Il est à noter d'abord que, si le dessin représente
1-'Invention dans son application à une électrode du type incliné décrit et revendiqué dans le brevet précité, l'invention est cependant applicable à divers autres types d'électrodes. L'inven- tionpeut aussi être utilisée avec une grande variété de types de fours et de sources d'énergie, et l'invention n'est donc pas limitée au type particulier de four et de source d'énergie repré- senté au dessin annexé.
Comme le dessin le montre, le four F comprend,une cuve P un couvercle C et une ou plusieurs paires d'électrodes, chaque électrode E comprenant une branche chaude HL, une branche .-froide CL et une partie IL intermédiaire entre les branches chaude et froide.
Le transformateur ou source d'énergie T est pourvu de barres hori- zontales S et S' fixées respectivement à des barres omnibus verti- cales B et B' reliées à leur tour aux branches froides CL, comme décrit plus en détail ci-après. Il est à noter que la barre supé- rieure S et la barre omnibus B sont reliées à la branche froide CL visible sur la figure 1, tandis que la barre inférieure S' et la barre omnibus B' passent derrière la barre S et la barre omnibus B et sont reliées à la branche froide d'une électrode non visible sur la figure 1.
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Le four F comprend plusieurs éléments de support 6, une assise 7 et des supports latéraux 8 maintenant une couche épaisse d'isolant 9 (coiffée d'un pourtour de briques réfractaires 10) entourant la cuve P qui peut être faite de briques 11. La cuve est remplie de sel 12 jusqu'au niveau 13. Le couvercle C est pourvu de galets 14 qui se déplacent sur des rails 15 sous l'e@@et d'une poussée ou d'une traction imprimée à la main à l'aide d'une poignée 16 qui peut pivoter'(vers le haut à partir de la position repré- sentée) sur la tringle 17, de façon à prendre une position hori- zontale convenable.
Le couvercle C peut voyager d'une position avant (représentée à la figure 1) dans laquelle il recouvre la cuve , à une position arrière (non représentée) dans laquelle la cuve est ouverte pour permettre l'introduction ou l'enlève- ment des pièces traitées dans le four.
Pour réduire au minimum les contacts entre l'atmosphère et la partie intermédiaire IL au niveau du bain de sel, la paroi du four peut être chanfreinée comme en 18 et différents blocs,, .corme 19 et 20, peuvent être prévus pour entourer de près l'élec- trode, tout ceci étant décrit en détail dans le brevet précité.
On peut prévoir un thermocouple 21 pour mesurer la température du bain.
Les électrodes peuvent être immobilisées à l'aide de boulons 22 qui traversent des rondelles 23, des isolateurs 24, 24 et la cornière 25 solidaire des supports latéraux 8, les boulons étant pourvus d'écrous 26 de façon à maintenir fermement les électrodes en place en cours de fonctionnement, tout,en constituant un moyen relativement rapide et simple de démontage pour le rempla- cement ou la réparation des électrodes.
Comme le montrent les figures 2, 3 et 4 la branche froide CL de chaque électrode se compose de plusieurs tôles 27, 28, et 29 espacées parallèlement entre elles et fixées à la partie intermédiaire IL, par exemple par des soudures 30. La partie inter-
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médiaire IL est elle-même fixée à la branche chaude HL par des soudures 31 et 32. De cette manière, la branche froide est reliée à la branche chaude et sort du four pour être raccordée à une barre omnibus B se composant de plusieurs éléments espacés 33 et 34.
Au dessin annexé, la branche froide représentée se compose de trois tôles et la barre omnibus représentée conporte deux éléments,, mais il va de soi que le nombre de tôles et d'élé- ments peut varier. Le nombre total de tôl est, de préférence égal au nombre d'éléments de barre omnibus plus un, de façon que chaque élément de barre omnibus soit serré entre deux tôles. Quand les tôles et les éléments de barre omnibus sont interfoliés de fa- çon à constituer un ensemble, une tôle occupe la position la plus extérieure de chaque côté de l'ensemble, pour des raisons données plus loin.
Cet ensemble est pourvu de moyens d'attache démontables sous la forme de plusieurs boulons 35 passant dans des ouvertures coïncidentes pratiquées dans les tôles et les éléments de barre omnibus,, et pourvus d'écrous 36 montés sur les parties filetées 37 des boulons. Les boulons et écrous constituent des dispositifs de serrage maintenant fermement l'ensemble mais pouvant être démon- tés aisément et rapidement.
Comme la figure 4 le montre le plus clairement, la tôle du milieu 28 est, de préférence, nettement plus épaisse que les tôles extérieures 27 et 29, la forme d'exécution représentée comportant une tôle 28 environ deux fois plus épaisse qu'une tôle 27 ou 29. Cette disposition facilite le forage des trous de réfri- gération, comme décrit ci-après avec référence à la figure 5. En outre, la tôle du milieu plus épaisse est aussi intéressante du fait qu'elle se trouve en contact avec deux éléments de barre omnibus au.lieu d'un, comme c'est le cas des tôles extérieures, la tôle du milieu véhiculant donc deux fois plus de courant qu'une tôle extérieure.
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Une particularité importante de l'invention réside dans la disposition des tôles procurant un espace d'air 38 entre les tôles 27 et 28 et un espace d'air 39 entre les tôles 28 et 29. Ces espaces d'air 38 et 39 doublent en fait la surface de la branche froide CL exposée à l'effet de refroidissement de l'atmosphère extérieure au four. On peut ainsi dissiper relativement vite dans l'atmosphère la chaleur transmise par la branche chaude HL et la partie intermédiaire IL., avant que cette chaleur n'atteigne les éléments 33 et 34 des barres omnibus en cuivre et les différentes connexions soudées précitées.
En outre, l'accroissement de la cir- culation dair et du refroidissement résultant influence de façon importante la durée de vie de l'électrode entière et, en particulier la durée de vie de la partie intermédiaire IL, celle-ci étant maintenue à une température plus basse en cours de fonctionnement.
Il ne faut pas oublier que la corrosion d'une électrode devient un problème de plus en plus important à mesure que la température de fonctionnement croit.
-Un autre moyen de maintenir une branche froide CL à une température relativement basse est donné par la variante représen- tée à la figure 5 qui prévoit des passages 40 et 41 à l'intérieur de la tôle du milieu, les entrées et sorties de ces passages étant de préférence filetées comme en 42 pour pouvoir y adapter des tuyauteries ou autres conduites (non représenté) communiquant avec une source de réfrigérant liquide, de l'eau par exemple.
Divers fours anciens utilisaient des branches froides de construction semblable à celle des branches chaudes et inter- médiaires représentées au dessin annexé., c'est-à-dire des branches constituées par une seule barre pleine. D'ordinaire, le raccorde- ment de ces dispositifs aux barres omnibus de la source d'énergie se faisait en forant simplement des trous au travers de la branche froide pleine et de parties des barres omnibus, pour fixer ensuite une barre omnibus de chaque côté de la branche froide avec les
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trousenalignement, et introduire ensuite des boulons dans les trous et placer des écrous de serrage sur les boulons, habituellement avec des rondelles ordinaires intercalées entre les têtes des boulons et la barre omnibus d'un côté et entre les écrous et la barre omnibus de l'autre côté.
Cependant, le cuivre étant un métal relativement tendre et malléable, une construction utilisant des boulons, écrous et rondelles ordinaires ne permet pas d'obtenir un bon contact de surface entre l'électrode et la barre omnibus.
Tout au contraire,comme le cuivre tend à s'incurver légèrement hors de contact de l'électrode à cause de l'effet de serrage au point ou à la ligne de contact entre le, rondelle et le cuivre, ce type de construction ne donne que des petits points dispersés de contact intime entourés de surfaces où le contact est nul ou faible,, Ceci est très nuisible du point de vue électrique.
A l'opposé de ce qui précède, la présente invention as- sure l'établissement et le maintien d'un contact intime de surface entre les tôles et les éléments de barre omnibus. Chaque tôle ex- térieure 27 et 29 comporte une partie rigide ayant une surface faisant contact avec une surface correspondante de la barre omni- bus, les deux surfaces associées étant en substance de même dimen- sion et s'étendant en substance sur toute la largeur de la barre omnibus. En d'autres mots, chaque tôle extérieure comporte une surface portante continue rigide recouvrant et faisant contact avec en substance toute la largeur de la. barre omnibus. L'assemblage ainsi obtenu et le dispositif de serrage décrit assurent une bonne çonductibilité électrique entre l'électrode et la barre omnibus.
Les tôles 27 et 29 sont suffisamment épaisses et sont construites en une matière assez rigide pour n'avoir aucune tendance à s'incur- ver localement en cessant d'être en contact de surface intime avec la barre omnibus. On peut dire en fait que les tôles exté- rieures jouent le rôle d'une rondelle épaisse et rigide passant sous les têtes de tous les boulons d'un côté et d'une autre rondelle'du même genre passant sous tous les écrous de l'autre côté.
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La construction décrite ci-dessus permet d'utiliser efficacement les deux côtés de chaque élément de barre omnibus pour véhiculer le courant vers la branche froide de 1-'électrode.
Par exemple, à la figure 3, le courant amené par l'élé- ment de barre omnibus 33 pénètre dans la branche froide de l'élec- trode, en arrivant à la tôle du milieu 28 par une de sec faces et à la. tôle extérieure 29 par sa face opposée. De même, Isolément de barre omnibus 34 fournit environ la. moitié du courant, par une face;, à la tôle 28 et l'autre moitié du courant de la tôle 27.
La tôle du milieu 28 véhicule deux fois plus de courant que chacune des tôles 27 et 29 et, comme précitée c'est pour cette raison qu'elle est d'une épaisseur environ double.
Il est à remarquer aussi que l'aménagement d'espaces d'air, comme 38 et 39, présente un autre avantage important. Comme la température de la branche froide est plus faible en cours de fonctionnement que si la branche froide consistait en une seule barre pleine, il est possible de fabriquer les tôles de la bran- che froide en acier ordinaire facilement disponible. Il ne faut pas avoir recours à des aciers à haute teneur en produits spéciaux (qui sont relativement coûteux et parfois difficiles à obtenir), comme ce serait le cas si la branche froide était soumise à des tempe- . ratures plus élevées en cours de fonctionnement.
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