Electrode <B>,pour le chauffage</B> électrique <B>d'un bain liquide</B> La présente invention a pour objet une électrode pour le chauffage électrique d'un bain liquide, notam ment d'un bain de matière fondue telle que le verre ou analogue.
L'électrode objet de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens capables, d'assurer un apport de chaleur localisé dans une partie au moins de la portion de l'électrode plongée dans le bain liquide.
Dans une forme d'exécution particulière de l'élec trode cet apport de calories peut être effectué quand on le désire et/ou de façon réglable. Il permet d7aug- menter la température de la surface de l'électrode au contact du bain liquide, par exemple du bain de verre, soit dans son ensemble, soit localement. On a ainsi la possibilité d'obtenir à la surface de l'élec trode, ou en certaines zones de celle-ci une tempé rature différente de celle qui y serait développée sous l'action du seul courant électrique amené par l'électrode au bain liquide.
Toujours dans une forme d'exécution particulière de l'électrode, le chauffage supplémentaire de l'élec trode peut être réalisé électriquement. On peut, par exemple, faire passer dans l'électrode un courant électrique supplémentaire, agissant par effet Joule dans la résistance, constitué par l'électrode elle-même. On peut également réaliser le chauffage supplémen taire de l'électrode par un arc électrique développé en arrière de la paroi de l'électrode qui est au contact du liquide ou dans une cavité interne de l'électrode.
Suivant une forme d'exécution particulièrement avantageuse, cet apport supplémentaire de calories est obtenu par une ou plusieurs résistances électri ques indépendantes de l'électrode elle-même. Ces résistances peuvent être disposées en arrière de la paroi de l'électrode dont une face est au contact du liquide, par exemple, dans une cavité interne de l'électrode. On a ainsi la possibilité de disposer cette ou ces résistances en regard de toute zone de l'élec trode que l'on désire chauffer.
Cette forme d'exécu tion assure, du fait de l'indépendance des résistances chauffantes par rapport à l'électrode, plus de faci lités pour le réglage de l'apport d'énergie électrique supplémentaire indépendamment de l'apport d'énergie électrique alimentant l'électrode pour le chauffage du bain liquide.
On a constaté, en effet, que la possibilité de régler la température de tout ou partie de la surface active de l'électrode, présente de nombreux avan tages. Le chauffage supplémentaire de l'électrode permet d'augmenter la température du verre au con tact de tout ou partie de la surface de l'électrode. Grâce à un chauffage localisé dans une partie donnée de l'électrode, on peut créer dans le bain de verre au voisinage de cette partie de l'électrode une concen tration des lignes de courant électrique et déterminer ainsi une zone de chauffage préférentiel dans le bain de verre.
Ce chauffage supplémentaire de l'électrode permet également d'agir sur la vitesse des courants de convection créés par l'électrode à son voisinage et par suite, sur l'importance de la zone, en parti culier de la profondeur du bain liquide intéressé par ces courants.
On connaît l'intérêt que présente, notamment dans la fabrication du verre, la possibilité de pouvoir agir sur les directions ou les vitesses de ces courants en raison de leur rôle important, soit pour accélérer les échanges thermiques entre le verre fondu et les matières premières, flottant sur le bain ou entre le bain et une autre source de chaleur agissant au-dessus du bain, soit pour accélérer l'affinage en favorisant le départ de bulles gazeuses et pour faciliter l'homo généisation du bain.
L'électrode suivant l'invention peut trouver une application avantageuse dans la réalisation du chauf fage du bain de verre dans la zone ou le comparti ment de conditionnement ainsi que dans le compar timent de travail où l'apport de calories par effet Joule dans le bain sert à conditionner le refroidisse ment du verre. Il arrive que, dans les zones ou com partiments dans lesquels le verre est refroidi progres sivement, les électrodes se trouvent brusquement iso lées du bain de verre par une couche de verre refroidi trop fortement. L'électrode suivant l'invention per met, en faisant agir les moyens de chauffage auxi liaires de l'électrode, de défiger le verre en contact avec toute zone voulue de cette électrode.
Dans une forme d'exécution particulière de l'élec trode, il est possible d'accroître la température dans une zone seulement de l'électrode. C'est ainsi que, lorsqu'il s'agit par exemple d'une électrode en forme de barre, on peut avoir intérêt à accroître la tempé rature de l'électrode sur une partie seulement de sa longueur, soit pour augmenter la température de la zone chaude voisine de l'électrode dans une région déterminée du bain, soit pour compenser des pertes calorifiques, par exemple dans des zones voisines des parois.
Dans le cas d'une électrode en forme de barre pénétrant par le fond du four, il peut y avoir intérêt dans certains cas à augmenter le chauffage au voi sinage de la partie supérieure de cette électrode en vue de renforcer l'intensité de la zone chaude à ce niveau du bain, ' ou bien au contraire au voisinage du fond du four lorsque le verre du fond a tendance à devenir trop froid.
Suivant une autre forme d'exécution de l'élec trode, il est possible d'agencer les moyens de chauf fage auxiliaires de l'électrode de façon que l'on puisse faire varier à volonté la zone de l'électrode dans laquelle s'effectue l'apport de calories supplémen taires.
On peut notamment prévoir l'utilisation d'une pluralité d'éléments de résistance associés à l'élec trode et disposés en particulier du côté de la face de la paroi de l'électrode qui est opposée à celle en contact avec le bain liquide, chacun des éléments de résistance pouvant être alimenté en courant élec trique séparément, ou l'ensemble des éléments pou vant être utilisés simultanément. On a ainsi la possi bilité d'agir sur une zone déterminée de @ l'électrode et de faire varier cette zone si on le désire.
Il est également possible de déplacer la ou les résistances électriques auxiliaires par rapport à l'élec trode en vue de faire varier la position de la zone chauffée de l'électrode.
Le dessin ci-joint montre, à titre d'exemple, dif férentes formes d'exécution de l'électrode objet de l'invention Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, l'électrode 1 est en forme d'épingle à cheveux et comporte deux amenées de courant 2-2a. Cette élec trode est associée à une autre électrode fade forme identique. Ces deux électrodes sont connectées à une source de courant 3 de telle façon qu'elles assurent le passage du courant dans les matières contenues dans le compartiment 4. D'autre part les amenées de courant de chacune de ces électrodes sont reliées par l'intermédiaire d'un transformateur 5 à une source de courant 6, d'où passage d'un courant le long des électrodes.
L'alimentation peut se faire à très basse tension pour la partie qui doit passer dans la résistance cons tituée par l'électrode et à plus haute tension pour la partie qui doit être distribuée dans le verre. Les deux moyens de chauffage peuvent être utilisés séparément l'un de l'autre, par exemple celui chauffant les électrodes pouvant être utilisé sans qu'il y ait dis tribution d'énergie électrique dans la masse.
De telles électrodes peuvent servir, par exemple pour le chauffage d'un compartiment de travail, notamment d'un compartiment où s'effectue l'étirage du verre en feuille. Les électrodes coopérantes peuvent être montées sur les parois ou au voisinage des parois du puits d'étirage. Elles peuvent en particulier être disposées vers les extrémités de la débiteuse de façon à échan ger du courant électrique parallèlement à la fente d'étirage. Au lieu d'une forme en épingle à cheveux, on peut bien entendu donner toute autre forme appro priée à l'électrode, par exemple, une forme en V obtenue au moyen de deux tiges soudées par une de leurs extrémités.
Elle peut également présenter des zones de diamètre différent pour différencier le chauf fage d'une partie à l'autre du bain.
Dans la forme d'exécution représentée en fig. 2, l'électrode est constituée par un tube 7 fermé à une extrémité par une plaque 8. L'électrode comporte, intérierement au tube, des réfractaires isolants 9 et, vers son extrémité fermée, une support réfractaire 10 pourvu de résistances 11. Ces résistances sont alimentées par des conducteurs passant dans une gaine isolante réfractaire 12.
Dans l'axe de l'électrode est déposée une canne pyrométrique 13 pour permettre de contrôler la tem pérature à l'extrémité de ladite électrode.
Le tube formant l'électrode peut être constitué en tout métal convenable résistant à l'action du verre, par exemple en nickel-chrome. Les résistances peu vent elles-mêmes être en nickel-chrome ou tout autre métal approprié.
Le support des résistances peut être déplaçable à l'intérieur de l'électrode pour faire varier leur posi tion. Dans la forme d'exécution représentée les résis tances chauffantes ne sont disposées que dans la zone d'extrémité de l'électrode, mais il est bien évi dent qu'on pourrait prévoir le long de l'électrode plusieurs zones munies de résistances distinctes et alimentées en courant indépendamment les unes des autres, ce qui permettrait de faire varier suivant les besoins la ou les zones de l'électrode soumises au chauffage supplémentaire.
La fig. 3 montre une forme d'exécution suivant laquelle l'électrode 14 présente une cavité 15 dans l'axe de laquelle est montée une tige centrale 16 en matière conductrice. Cette tige est séparée de la paroi interne de l'électrode par des blocs isolants 17. Un courant auxiliaire amené par la tige centrale produit un arc dans l'espace 18 compris entre l'extrémité de cette tige et la paroi interne de l'électrode. Le tube 14 et la tige centrale 16 peuvent, en particulier, être constitués par du graphite.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 4, l'électrode 19 est en forme de tube et comporte sui vant son axe une tige 20 servant d'amenée de cou rant. Le tube est fermé, à son extrémité plongée dans le bain, par une plaque 21 opposant au passage du courant entre la tige 20 et le tube extérieur une résis tance de valeur déterminée dont l'importance est choisie suivant l'augmentation de température que l'on désire réaliser à l'extrémité de l'électrode. La tige centrale et le tube peuvent, par exemple, être constitués par un métal.
La fig. 5 montre une forme d'exécution de l'élec trode 22 constituée par exemple en graphite ou en métal, comportant une cavité interne 23 dans laquelle est disposée une tige 24 en contact par sa pointe avec l'électrode et séparée de celle-ci, sur toute sa longueur, par un manchon isolant 25. Le chauffage auxiliaire est réalisé par le passage d'un courant dans la tige et dans la partie extérieure creuse de l'élec trode.
La tige centrale, par exemple en graphite ou en métal, comporte une partie formée par la superposi tion de plaquettes de graphite 26 ayant entre elles une surface de contact réduite et présentant une grande surface de rayonnement.
Sur la fig. 5 on a représenté une seule zone à forte résistance constituée par les plaquettes de gra phite mais il est bien évident qu'on pourrait prévoir sur la longueur de la tige centrale plusieurs zones à forte résistance ou même constituer ladite tige en tièrement par des plaquettes de graphite présentant une grande résistance.
Dans la forme d'exécution représentée en fig. 6, l'électrode 27 présente une cavité interne 28 et peut être constituée en métal ou en graphite. Dans la cavité 28 sont disposées deux amenées de courant 29-29a séparées l'une de l'autre et isolées de la paroi interne de l'électrode par un manchon isolant 30. Ces deux amenées de courant sont solidaires d'une résistance chauffante 31 formant une double spirale et qui peut être en carbure de silicium.
Les électrodes telles que celles décrites ci-dessus en référence aux fig. 2 à 6 peuvent être montées de façon à faire saillie d'une paroi d'un four de ver rerie dans une ou plusieurs zones ou compartiments du four où s'effectuent la fusion des matières pre mières, l'affinage ou le conditionnement du verre. Elles peuvent notamment être montées dans la paroi du puits d'étirage, par exemple de façon à distribuer le courant dans le bain de verre parallèlement au sens longitudinal de la débiteuse par leurs extrémités en contact avec le bain.
Les électrodes décrites permettent d'éviter la for mation d'une couche de verre froid sur les faces actives des électrodes.