<Desc/Clms Page number 1>
Ministère des Affaires Economiques, Service de la Propriété Industrielle, Rue de la Loi, 19, BRUXELLES.
Monsieur le Directeur,
La demanderesse tient à signaler qu'il y aurait lieu d'apporter les rectifications ci-après au texte de cette demande de brevet : Page 10, ligne 2 : lire "anti-horaire" au lieu de "horaire".
Page 10, ligne 3 : lire "figures 5 et 6".
Page 10, ligne 6 : entre "tourner" et "dans" intercaler "aussi", Page 10, ligne 6 : lire "anti-horaire" au lieu de "horaire", Page 10, ligne 19 : supprimer "dans le sens horaire".
Page 10, ligne 20 : supprimer "dans le sens anti-horaire".
Page 10, ligne 31 et 32 1 supprimer "sa vitesse de rotation dans le sens horaire soit telle que" de façon à lire "jusqu'à ce que la vitesse de ro- tation ...".
Page 11, ligne 1.: supprimer "la vitesse de rotation dans le sens anti-horaire" et remplacer ce membre de phrase par "celle".
Page 11, ligne 8 s supprimer "dans le sens horaire".
Page 11, ligne 9 : supprimer "dans le sens".
Page 11, ligne 10 : supprimer "horaire".
Nous vous prions de vouloir bien joindre la présente au
<Desc/Clms Page number 2>
Ministère des Affaires Economiques, Service de la Propriété Industrielle, dossier de cette demande de brevet.
Par ailleurs, nous autorisons l'Administration à joindre , copie de cette lettre à toute copie du brevet.
Ci-joint, vous trouverez, en timbres fiscaux, le montant de la taxe requise.
Veuillez agréer, Monsieur le Directeur, l'assurance de notre considération distinguée.
<Desc/Clms Page number 3>
*Pour à arc électrique"
La présente invention concerne les fours à arc électrique et, plus spécialement, un dispositif pour le positionnement des électrodes dans un four de fusion à arc polyphasé à électrodes consumables.
Les fours à arc à électrodes consumables sont utilisés de façon courante pour des applications comme la fusion des métaux réfractaires, dont le titane constitue un exemple. D'une façon générale, ces fours comportent une chambre hermétique à l'intérieur de laquelle une électrode consumable est progres- sivement tondue, le métal en fusion résultant étant recueilli dans un creuset pour former un lingot. La fusion est réalisée au moyen d'un arc qui éclate entre l'électrode consumable et le lingot et qui est entretenue par des courants continus relativement intenses. Lors de la formation du lingot, la longueur de l'électrode diminue progressivement, de sorte
<Desc/Clms Page number 4>
qu'elle doit être abaissée pour conserver la longueur d'arc désirée, ainsi que les conditions nécessaires à la fusion.
Des recherches ont montré qu'en utilisant une source d'énergie triphasée pour alimenter trois électrodes individuelles, on peut obtenir par fusion un lingot relativement gros, et que la dépense résultant de la conversion du courant alternatif triphasé habituellement disponible en courant continu est supprimée. Toutefois, pour diverses raisons, les électrodes individuelles de ces fours triphasés ne sont pas consumées de façon régulière. Par suite, des organes doivent être prévus pour assurer une avance individuelle de chaque électrode en direction du creuset, en fonction de la vitesse à laquelle elle est consumée.
L'un des buts de l'invention est de créer un mécanisme assurant une avance simultanée des électrodes consumables d'un four de fusion à arc polyphasé, à des vitesses individuelles qui sont fonction de la vitesse à laquelle ces électrodes sont consumées.
Un autre but de l'invention est de créer un mécanisme d'avance des électrodes pour fours de fusion , arc à électrodes onsumables, de construction relativement compacte et peu coûteux.
Un autre but encore de l'invention est de créer un four de fusion à arc à électrodes consumables de type polyphasé comportant un différentiel individuel pour chaque phase, dans lequel une entrée est fournie uniformément et simultanément à chaque différentiel dans un sens par un premier dispositif d'entraînement, une seconde entrée étant fournie indépendamment à chaque différentiel par plusieurs seconds dispositifs d'entraînement, en fonction des conditions des électrodes indépendantes. L'invention a encore pour but de créer des fours de ce type dans lesquels chaque différentiel comprend un
<Desc/Clms Page number 5>
arbre fileté et un écrou vissé sur lui.
Un autre but encore de l'invention est de permettre la réalisation d'un four de fusion à arc à électrodes consumables travaillent sous vide, du type triphasé, comportant un différen- tiel associé à chaque électrode et dont chacun présente un premier élément entraîné uniformément dans un sens par un premier dispositif d'entraînement, et un second élément entraîné de façon continue dans le sens opposé par un dispositif d'entraînement individuel, à une vitesse qui est réglée en fonction des conditions de jaillissement de l'arc pour chaque électrode individuelle, L'invention a encore pour but de créer un différentiel de ce genre dans lequel le premier dispositif d'entraînement est formé par un moteur à courant alternatif,
chacun des dispositifs d'entraînement individuels étant constitué par un moteur à courant continu,
Un autre but encore de l'invention est de créer un mécanisme d'avance des électrodes comportant une première entrée reliée à un premier moteur tournant à urne vitesse constante et une seconde entrée reliée à un socond moteur tournant à une vitesse qui est commandé* par les conditions de jaillissement de l'arc au droit des électrodes, uae entrée étant formée par un arbre fileté, tamdia que l'autre est constituée par un écrou vissé sur cet :arbre fileté.
L'invention est natérlalisée dans un tour à arc électrique polyphasé comportant plusieurs électrode. déplaçables par rapport au corps du four, un différentiel associé à chaque électrode et comprenant chacun un premier et un second élémente d'entrée, ainsi que des éléments de sortie socouplés à l'électrode correspondante,la différence entre les déplacements appliqués
EMI5.1
au premier et au second élléments dlt¯1on. 8.II8Of:dh .. j la vitesse de déplacement de chaque électrode, un premier
EMI5.2
dispositif d''entr9:
înement .appliquai m prt6I1l1ier dëplmtmxmt
<Desc/Clms Page number 6>
chacun des éléments d'entrée et un second dispositif d'entraîne- ment accouplé à chacun des seconds éléments d'entrée pour lui appliquer un second déplacement, caractérisé en ce que le premier dispositif d'entraînement applique le premier déplace- ment de façon uniforme à chacun des premiers éléments d'entrée, tandis que le second dispositif d'entraînement applique un déplacement indépendant à chacun des seconds éléments d'entrée, un dispositif d'actionnement étant prévu pour chaque second dispositif d'entraînement et étant accouplé à l'électrode associée afin d'actionner individuellement chacun des seconds dispositifs d'entraînement en fonction des conditions de cette électrode, pour relever et abaisser individuellement ladite électrode.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif et sur lesquels :
La fige 1 est une vue de profil avec arrachement partiel d'un four de fusion à arc triphasé à électrodes consumables suivant l'invention.
La fige 2 est une vue en coupe prise par la ligne 2-2 en fige 1.
La fig. 3 est une vue en ooupe prise par la ligne 3-3 en fige 1,.
La fig. 4 est une vue en coupe prise par la ligne 4-4 en fige 1.
La fige 5 est une vue en coupe prise par la ligne 5-5 en fige 1.
La fige 6 est une vue en coupe prise par la ligne 6-6 en fige 1.
La fige 7 est un schéma de circuit d'une portion du mécanisme d'entraînement des électrodes suivant l'invention.
<Desc/Clms Page number 7>
On a représenté sur la fig. 1 un tour de fusion à arc à électrodes consumables de type triphasé, désigné d'une façon générale par la référence 10. Ce four comprend une partie 11 contenant un creuset, une zone de passage intermédiaire 12, et un mécanisme supérieur 13 d'entratnement des électrodes.
La partie 11 comprend une enveloppe externe sensiblement cyljndrique 15, munie d'un fond 16 qui est fixé sur elle de façon étanche au moyen de boulons 18, afin de ménager un chemisage de refroidissement conjugué à un creuset 22 logé dans ce chemisage et recevant le lingot 23 formé à partir du métal fondu. L'enveloppe 15 est associée à un conduit 24 d'arrivée de fluide de refroidissement et à un conduit de sortie 25. Une plaque de montage horizontale 26 est supportée au voisinage de l'extrémité supérieure de l'enveloppe 15 par des colonnes verticales 28 et présente un orifice central 29 pour lo réception de l'extrémité supérieure du creuset 22.
Une bride 32 s'étend vers l'extérieur à partir de l'extrémité supérieure de ce creuset 22 et est fixée sur la face supérieure de la plaque de montage 26 au moyen de boulons 34. Un joint 35 est disposé autour de la périphérie de l'orifice 29, au-dessous de la bride 32.
La zone de passage 12 du four 10 comprend un carter cylindrique externe 36, qui est sensiblement coradial par rapport au creuset 22 et qui est fixé sur l'extrémité supérieure de celui-ci par des boulons 34 traversant une bride 38 orientée vers l'extérieur,prévue à l'extrémité inférieure de ce carter r .
36.
Trois électrodes 40 sont logées à l'intérieur du carter 36. Comme montré sur la tige 2, chacune d'elles a de prétérence ' une forme de secteur. Un bout d'arbre 42 est solidaire de l'extrémité supérieure de chacune des électrodes 40, chaque bout d'arbre étant fixé amoviblement à la partie inférieure de
<Desc/Clms Page number 8>
l'un de trois tubes 46 au moyen de pinces 44.
Une bride 48 s'étend vers l'extérieur depuis l'extrémité supérieure du carter 36, pour la réception d'un joint annulaire
50 et d'un couvercle 52 qui sont fixés sur cette bride 48 au moyen.de boulons 54. Le couvercle 52 ferme l'ensemble creux comprenant le creuset 22 et le carter 36. Les tubes 46 associés aux électrodes sont uniformément espacés l'un de l'autre et traversent à coulissement des viroles ou douilles d'étanchéité
56 qui isolent électriquement ces tubes 46 l'un de l'autre ainsi que par rapport au couvercle 52. Les extrémités inférieures de lises 58 s'étendant vers le haut, qui supportent le mécanisme
13 d'entraînement des électrodes, sont également fixées sur le couvercle 52.
Un conduit 57 est relié au carter 36 et communique avec l'intérieur de ce carter afin de mettre celui-ci en communication avec une source de vide ou de gaz inerte, si un vide partiel , ou une atmosphère constituée par un gaz inerte est nécessaire pendant la fusion.
Une première plaque 60 de forme générale triangulaire est fixée sur l'extrémité supérieure de chacun des tubes 46 commandant les électrodes. Un élément tubulaire 61 peut coulisser sur chacune des tiges de support 58 et chacun d'eux est fixé à son extrémité inférieure sur les premières plaques ou plaques intérieures 60. Trois autres plaques triangulaire 62, formant des secondes plaques ou plaques supérieures, sont disposées à une certaine distance au-dessus des plaques intérieures 60, par rapport auxquelles elles sont sensiblement parallèles du fait qu'elles sont reliées aux extrémités supérieures des éléments tubulaires 61.
Le mécanisme 13 d'entraînement des électrodes comprend trois différentiels 59, un différentiel étant associé à chaque tube de commande des électrodes. Chacun d'eux comprend un .
<Desc/Clms Page number 9>
arbre fileté 66, qui constitue un élément d'entrée de ce différentiel, et un écrou 65 coopérant par vissage avec cet arbre 66 et constituant le second élément d'entrée. Chacune des plaques supérieures 62, qui constituent les éléments de sortie des différentiels, présente un orifice 63 ménagé dans cette plaque pour la réception d'un roulement à billes 64 supportant à rotation l'un des écroua 65. Les arbres filetés 66 traversent coaxialement des orifices 68 prévus dans chacune des plaques inférieures triangulaires 60 et pénètrent à l'inté- rieur des tubes 46.
Le mécanisme 13 d'entraînement des électrodes comprend également un premier dispositif d'entraînement, assurant un entratnement uniforme et simultané de chacune des vis 66 dans un sens, et un second dispositif d'entraînement fait tourner individuellement chacun des écrous 65 dans le sens opposé, selon les conditions individuelles de jaillissement d'un arc, afin que chaque électrode soit commandée individuellement.
Le premier dispositif d'entraînement oomprend un moteur synchrone 81 à courant alternatif, monté de façon convenable au-dessus d'une plaque supérieure 70 fixée sur les extrémités supérieures des tiges de guidage 58. Le second dispositif d'entraînement comprend trois moteurs individuels 85 à courant continu, qui sont montés au voisinage des plaques supérieures 62 au moyen de consoles 86, de telle sorte que leurs arbres . de sortie 87 soient parallèles à l'axe de l'éorou 65 et de l'arbre fileté 66 associés. Une poulie 88 est fixée sur l'arbre de sortie 87 de chacun des moteurs à courant continu 85, et chacune d'elles est reliée par une courroie 90 à une poulie 91 qui est solidaire de l'écrou associé 65.
Comme on le voit plus spécialement sur les tige 1 et 5, la plaque supérieure 70 comprend trois orifices 72 permettant le passage de l'extrémité supérieure des arbres filetés 66.
<Desc/Clms Page number 10>
Trois pignons droits 74 sont montés à rotation sur cette plaque supérieure 70 au moyen de roulements à billes ?5, et chacun d'eux est coaxial à l'un des orifices 72 et est fixé sur l'extrémité supérieure de l'un des arbres filetés 66. Les pignons droits 74 sont uniformément espacés l'un de l'autre et chacun engrène avec un pignon central 78, qui est calé sur l'arbre de sortie 80 du moteur à courant alternatif 81.
De l'énergie est fournie à chacune des électrodes par l'intermédiaire d'une borne 94, qui est étudiée de façon à recevoir un conducteur de phase souple 95. Le courant passe, depuis les plaques 60, à travers les tubes 46 de commande des électrodes, les pinces 44, les bouts d'arbres 42 et les électrodes 40. Des douilles isolantes 98 en toute matière convenable, par exemple en hydrocarbure fluoré, isolent les tiges de guidage 58 des extrémités inférieures et supérieures des éléments tubulaires 61, qui sont fixés sur les plaques 60 et 62.
On a représenté schématiquement sur la tige ? le circuit de commande de chacun des moteurs à courant continu 85, qui comporte un enroulement de champ 100 connecté à une . source de courant continu uniforme et un enroulement d'induit ou de rotor 101 connecté à un groupe moteur-générateur 102.
Le groupe moteur-générateur 102 est du type Ward-Leonard et comprend un moteur à courant alternatif 103 connecté à une .source d'énergie triphasée afin d'entraîner un générateur de courant continu 105 à une vitesse constante. Un premier enroulement de champ 106 du générateur de courant continu 105 est couplé au conducteur de phase 95 des électrodes Par un transformateur d'intensité 107 et un redresseur à onde totale 109, et un second enroulement de champ 108 est connecté à une source de courant continu constant. Les enroulements de champ 106 et 108 sont montés en opposition, l'enroulement 108
<Desc/Clms Page number 11>
présentant une intensité de champ nettement supérieure.
On comprendra que, lorsque l'électrode 40 se rapproche du lingot 23, le courant passant dans cette électrode 40 augmente. Inversement, quand l'entrefer de jaillissement d'un arc ménagé entre l'électrode 40 et le lingot 23 augmente, le courant dans l'électrode diminue. Un courant proportionnel à celui passant dans le conducteur de phase 95 est obtenu dans le secondaire du transformateur d'intensité 107, qui à son tour fournit une tension proportionnelle aux bornes d'une résistance en shunt 110.
Cette tension alternative est redressée par le redresseur à onde totale 109, et en conséquence le premier enroulement de champ du générateur de courant continu 105 reçoit une tension en courant continu qui est proportionnelle au courant traversant l'électrode 40, cette tension agissant pour réduire l'intensité de champ totale du générateur 105, Ainsi, la tension de sortie du générateur de courant continu 105 et par suite la vitesse de rotation du moteur à courant continu 101 est déterminée par le courant présent dans l'élec- trode 40, de sorte que, lorsque ce courant augmente, la sortie du générateur diminue, tandis qu'inversement lorsque ce courant diminue, la sortie du générateur augmente.
Bien qu'on ait représenté ici un seul circuit de commande, on comprendra que des circuits de commande identiques sont prévus pour chacune des électrodes 20 et que chacun d'eux va être connecté au moteur à courant continu associé 85.
Le moteur à courant alternatif 81, qui est de préférence du type synchrone, tourne à une vitesse constante, dans le sens horaire en regardant la fig. 5. Ceci assure la rotation de chacun des pignons droits 74 et en conséquence des arbres filetés associés 66,dans le sens anti-horaire.
Si l'on se reporte de nouveau à la fig. 6, on volt que chacun des moteurs à courant continu 85 est étudié de façon à
<Desc/Clms Page number 12>
entraîner sa poulie 88, sa courroie 90 et la poulie 91 qui est solidaire de l'écrou associé 65, dans le sens horaire. On voit par suite, à l'examen des fig. 5 et 7, que chacun des arbres filetés 66 va se déplacer dans le sens anti-horaire à une vitesse constante, tandis que chacun des écrous 65 va tourner dans le sens horaire à une vitesse déterminée par le courant présent dans l'électrode individuelle conjuguée.
Quand le courant dans chaque électrode 40 se trouve à la valeur désirée, chacun des arbres filetés 66 et des écrous 65 tourne à la même vitesse, de sorte qu'il ne se produit pas de déplace- ment relatif entre eux.
Si l'intervalle entre l'une des électrodes et le lingot 23 formé dans le creuset 22 devient trop grand, le courant d'électrode diminue, et en conséquence la tension dérivée dans le premier enroulement de champ 106 diminue également. Par suite, une tension de sortie plus grande est produite par le générateur 105, de sorte que le moteur 85 va tourner à une vitesse plus élevée et que l'écrou 65 va commencer lui-même à tourner dans le sens horaire à une vitesse supérieure à celle à laquelle l'arbre fileté 66 tourne dans le sens anti-horaire.
Il va donc se produire un déplacement vers le bas de l'écrou 65 par rapport à l'arbre fileté 66. Ce mouvement va être transmis de l'écrou 65 à la plaque supérieure 62, puis à la plaque inférieure associée 60 par l'intermédiaire des éléments tubulaires 61. Ainsi, le tube d'électrode associé va commencer à se déplacer individuellement vers le bas, pour rapprocher l'électrode 40 conjuguée du lingot 23 et pour augmenter en conséquence le courant qui la traverse.
Lorsque le courant traversant cette électrode augmente, la tension de sortie du générateur 105 diminue, et le moteur 85 commence à ralentir jusqu'à ce que sa vitesse de rotation dans le sens horaire soit telle que la vitesse de rotation de l'écrou 65 soit de nouveau ,
<Desc/Clms Page number 13>
égale à la vitesse de rotation dans le sens anti-horaire de l'arbre fileté 66, l'électrode 40 s'arrêtant alors.
Si l'intervalle entre l'électrode 40 et le lingot 23 devient trop petit, ce qui provoque une augmentation du courant dans l'électrode, la tension dérivée dans le premier enroulement . de champ 106 du générateur 105 augmente, et il en résulte une sortie plus faible à partir du générateur, donc un ralentissement du moteur 85, Par suite, l'écrou 65 tourne dans le sens horaire à une vitesse plus faible que celle de l'arbre 66 dans le sens horaire, et cet écrou va donc commencer à se déplacer vers le haut afin d'écarter l'électrode 40 du lingot 23 et de réduire le courant de production de l'arc.
Lorsque ce courant diminue et tend à revenir à sa valeur correcte, la vitesse du moteur
85 augmente pour amener la vitesse de rotation de l'écrou 65 à une valeur égale à celle de l'arbre fileté 66, de sorte que l'électrode s'arrête.
Bien qu'on ait représenté ici un seul mode de réalisation . de l'invention, on comprendra que des modifications peuvent y être apportées, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de cette invention, On comprendra en outre que le mécanisme d'entraînement des électrodes représenté ici peut également être utilisé pour assurer le positionnement de l'électrode d'un four monophasé, en utilisant un seul moteur à courant continu 85 et un différentiel 59 en combinaison avec le moteur à courant alternatif 81.