Dispositif d'amenée de courant à un résistor pour four électrique. La présente invention se rapporte au pro blème du chauffage de fours électriques au moyen de résistances chauffantes générale ment appelées. résistors.. On sait que le bon fonctionnement et la conservation de ces or ganes, par exemple des. barres de graphite ou de carbone amorphe, dépendent, dans une grande mesure, de l'atmosphère dans laquelle ils sont destinés à fonctionner.
Il est bien connu, en particulier, que certains de ces ré sistors, notamment ceux qui, par ailleurs, sont. dotés des plus grandes aptitudes au chauffage, tels que les résistors précités, su bissent fréquemment aux températures envi e sagées, de l'ordre de 1600 C, une action chimique préjudiciable de la part de l'atmo sphère qui est en contact avec eux.
Afin d'augmenter la durée des résistances chauffantes, notamment de celles qui sont constituées, par des barres de carbone, de gra phite, ou autres matériaux oxydables, expo sés à une atmosphère oxydante en même temps qu'à de hautes] températures, il a déjà été proposé de prévoir des, moyens spéciaux pour rendre aussi étanche que possible l'en ceinte du four, ou même d'enfermer ces<B>élé-</B> ments dans, des gaines réfractaires faites d'un matériau qui soit imperméable au gaz à la température d'utilisation.
Ces gaines sont, dans certains cas, au contact direct du résis tor et, dans d'autres, elles laissent subsister, autour de ce dernier, un aspect annulaire dans lequel est confinée une atmosphère non préjudiciable à l'd4ément chauffant.
On a également proposé d'établir, sur les résistors, des revêtements plastiques (enver- rages), mais ceux-ci ne jouent leur rôle pro tecteur qu'au-dessus de leur température de ramollissement et ils laissent., par conséquent, subsister un défaut de protection aux extré- mités, lesquelles sont toujours plus froides.
La nécessité de faire travailler les résis tors à l'intérieur .d'une enceinte étanche aux gaz, est à l'origine de sérieuses difficultés de montage, pour la solution desquelles divers artifices plus ou moins efficaces ont été déjà proposés.
Il est nécessaire, en effet, que l'ensemble de l'enceinte, du résister et des pièces d'ame née de courant, soit organisé de telle manière que soient assurés simultanément: une liaison électrique aussi parfaite que possible entre le résister -et lesdites pièces d'amenée de cou rant, le libre jeu de lia dilatation axiale et transversale du résister, la permanence de l'étanchéité de l'enceinte autour de la, partie chauffante de celui-ci et, enfin, dans la plus grande mesure possible, la réduction des pertes d'énergie - par effet Joule ou par conductibilité thermique - dans la zone des pièces d'amenée de courant.
Dans les montages connus, l'ensemble de ces conditions ne se trouve pas satisfait.
Par exemple, dans le cas d'un rési;stor en- gainé, sans contact direct avec la gaine, on a été conduit à sertir les pièces d'amenée de courant sur la gaine, avec interposition d'un joint étanche rigide, mais il ést alors néces saire que le résister puisse se dilater axiale- ment, indépendamment de la gaine, étant donné qu'il est pratiquement. impossible de trouver un matériau conducteur et un maté riau réfractaire imperméable avant les même coefficients de dilatation.
Cette nécessité a conduit à la réalisation de pièces de contact glissantes. Toutefois, il a été constaté que ces contacts; présentent l'inconvénient de donner lieu, au passage du courant, à une résistance assez élevée qui, de plus, se modifie d'une manière imprévisible par l'élévation de température et le déplace ment relatif des contacts et du résister.
On a également proposé, pour permettre la libre dilatation d'un résister protégé par une gaine, de découper ce résister en hélice, de façon à le rendre éla-stique.
Le but de l'invention est, dans ses formes de réalisation, de se rapprocher le plus pos sible d'une partie au moins des conditions mentionnées ci-dessus, soit dans le cas de résistors directement protégés par des gaines telles, par exemple, qu'un tube de sillimanite étanche, soit dans le cas de résistor;s:
non en-
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gainés, <SEP> vis-à-vis <SEP> desquels <SEP> l'enceinte <SEP> du <SEP> four
<tb> elle-même <SEP> joue <SEP> le <SEP> rôle <SEP> de <SEP> protecteur <SEP> étanche.
<tb> Selon <SEP> l'invention, <SEP> le <SEP> dispositif <SEP> d'amenée
<tb> de <SEP> courant <SEP> à <SEP> un <SEP> résister <SEP> pour <SEP> four..
<SEP> élec triques <SEP> comporte <SEP> une <SEP> tête <SEP> conductrice, <SEP> géné ralement <SEP> métallique, <SEP> qui <SEP> renferme <SEP> un <SEP> liquide
<tb> conducteur, <SEP> par <SEP> exemple <SEP> un <SEP> métal <SEP> fondu <SEP> bai gnant <SEP> une <SEP> pièce <SEP> conductrice <SEP> formant <SEP> l'extré mité <SEP> du <SEP> résister, <SEP> le <SEP> tout <SEP> de <SEP> façon <SEP> à <SEP> permettre
<tb> la <SEP> dilatation <SEP> axiale <SEP> du <SEP> résister <SEP> tout <SEP> en <SEP> assu rant <SEP> la <SEP> transmission <SEP> du <SEP> courant <SEP> à <SEP> ce!lui-ci.
<SEP> La
<tb> partie <SEP> chauffante <SEP> du <SEP> résister <SEP> peut <SEP> être <SEP> enfer mée <SEP> dans <SEP> une <SEP> enceinte <SEP> étanche, <SEP> par <SEP> exemple
<tb> dans <SEP> une <SEP> gaine.
<tb> Outre <SEP> ces <SEP> fonctions, <SEP> le <SEP> liquide <SEP> conducteur
<tb> contenu <SEP> dans <SEP> la. <SEP> tête <SEP> d'arrivée <SEP> de <SEP> courant <SEP> peut
<tb> encore, <SEP> dans <SEP> certaines <SEP> conditions, <SEP> en <SEP> particu lier <SEP> lorsque <SEP> l'enceinte <SEP> est <SEP> constituée <SEP> par <SEP> une
<tb> gaine <SEP> réfractaire, <SEP> servir <SEP> à <SEP> parfaire. <SEP> l'étan chéilé <SEP> entre <SEP> ladite <SEP> gaine <SEP> et <SEP> 'la <SEP> tête <SEP> d'amenée
<tb> de <SEP> courant.
<tb> Pour <SEP> diminuer <SEP> encore <SEP> l'échauffement <SEP> des
<tb> têtes, <SEP> et.
<SEP> par <SEP> suite, <SEP> le < s@ <SEP> pertes <SEP> par <SEP> dissipation
<tb> d'effet <SEP> Joule <SEP> dans <SEP> les <SEP> extrémités <SEP> du <SEP> résis ter, <SEP> on <SEP> peut <SEP> ménager <SEP> à <SEP> ces <SEP> extrémités <SEP> une <SEP> ca vité <SEP> oii <SEP> pénétrera. <SEP> le <SEP> liquide <SEP> conducteur, <SEP> plus
<tb> conducteur <SEP> que <SEP> le <SEP> résister.
<SEP> Un <SEP> résultat <SEP> ana logue <SEP> peut <SEP> être <SEP> obtenu <SEP> par <SEP> graphitation <SEP> des
<tb> extrémités <SEP> du <SEP> résister, <SEP> en <SEP> combinaison <SEP> ou <SEP> non
<tb> avec <SEP> le <SEP> remplacement <SEP> d'une <SEP> partie <SEP> du <SEP> gra phite <SEP> par <SEP> du <SEP> liquide <SEP> conducteur.
<tb> Le <SEP> choix <SEP> du <SEP> corps <SEP> eondûcteur <SEP> constituant
<tb> le <SEP> bain <SEP> de <SEP> contact <SEP> sera <SEP> de <SEP> préférence <SEP> guidé
<tb> par <SEP> les <SEP> considérations <SEP> suivantes:
<tb> Le <SEP> corps <SEP> choisi <SEP> devra <SEP> fondre <SEP> à <SEP> basse <SEP> tem pérature <SEP> et <SEP> posséder <SEP> cependant <SEP> une <SEP> tension
<tb> de <SEP> vapeur <SEP> faible <SEP> à <SEP> la <SEP> température <SEP> à <SEP> laquelle
<tb> se <SEP> trouve <SEP> portée <SEP> la <SEP> tète <SEP> en <SEP> fonctionnement
<tb> normal.
<tb> Ce <SEP> corps <SEP> devra <SEP> également <SEP> être <SEP> apte <SEP> à
<tb> assurer <SEP> un <SEP> bon <SEP> contact <SEP> avec <SEP> le <SEP> résister <SEP> ainsi
<tb> qu'avec <SEP> le <SEP> métal <SEP> constituant <SEP> la <SEP> tête <SEP> d'amenée
<tb> de <SEP> courant.
<SEP> Par <SEP> ailleurs <SEP> ce <SEP> corps, <SEP> qu'il <SEP> soit
<tb> à <SEP> l'état <SEP> liquide <SEP> ou <SEP> sous <SEP> forme <SEP> de <SEP> vapeur, <SEP> ne
<tb> doit <SEP> pas <SEP> attaquer <SEP> d'une <SEP> manière <SEP> sensible <SEP> ces
<tb> matériaux.
<tb> Une. <SEP> réalisation <SEP> de <SEP> l'invention <SEP> consiste <SEP> à
<tb> utiliser <SEP> comme <SEP> bain <SEP> conducteur <SEP> l'étain <SEP> fondu, car celui-ci remplit particulièrement bien ces diverses conditions, techniques, tout en, satis faisant aux considérations d'ordre écono mique.
De plus, l'utilisation de l'étain fondu comme liquide conducteur est particulière ment avantageuse, car l'étain, au contact d'un g o az oxydant susceptible de passer par les joints, vient colmater, en s'oxydant, lesdits joints.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, diverses formes d'exécution du dispositif d'amenée de courant selon l'inven tion.
Sur ce dessin: Les fi-. 1 à 8 sont des vues en coupe longitudinale de diverses variantes d'exécu tion de dispositifs d'amenée de, courant.
La fig. 9 représente l'application de l'in vention dans le cas. où l'enceinte étanche doit être constituée par le four lui-même.
La fig. 10 est une coupe longitudinale d'un dispositif d'amenée de courant, dans le cas où le résistor est prolongé en chaque extrémité par une pièce intermédiaire condui sant le courant.
La. fig. 11 représente une réalisation dans le cas oii le résistor est placé verticalement. Les fig. 12 et 13, représente des parti cularités d'exécution.
Les fi-. 1, 2 et 3 montrent des dispositifs d'amenée de courant, dans. lesquels le résis- tor 1 est enfermé à 'l'intérieur d'une gaine 2.
Dans la fig. 1, chaque tête d'amenée de courant 3 est reliée d'une manière étanche, par le joint 4 à là gaine 2 et elle contient une certaine quantité de liquide conducteur 5, par exemple de l'étain fondu. Le résistor, centré dans la. gaine, grâce à un étranglement 6 de la tête d'amenée d'e courant, baigne par ses ex trémités dans le liquide conducteur, lequel lui transmet le courant amené à 1-a tête métal lique par une borne 7.
On voit que les variations de longueur du réwistor en fonction de la température peu vent s'effectuer librement grâce à l''interposi- tion du bain liquide 5 entre le résistor et la tête d'amenée de courant.
Le dispositif représenté sur la fi-. 2, qui dérive du précédent, constitue une réalisa tion particulièrement avantageuse de l'inven tion, dans laquelle le liquide 5 est en charge dans la tête 3, de sorte que la totalité de l'extrémité du résistor se trouve baignée par ce liquide, l'amenée du courant au résistor s'opérant dans les meilleures conditions. De plus, ce liquide, ayant accès jusqu'au joint en ciment 4, concourt à assurer l'étanchéité dans les conditions indiquées plus haut.
Dans ce mode de réalisation, l'étrangle ment 6b servant -au -centrage du résistor fait partie -d'une pièce spéciale 6 figée sur la gaine 2 -et il porte un joint 8 destiné à. em pêcher la pénétration du liquide dans l'espace annulaire entre gaine et résistor.
Il n'est d'ailleurs pas nécessaire que l'étanchéité de ce joint soit absolue, car la, faible quantité de liquide qui pourrait arriver à passer dans cet espace annulaire et à s'y va poriser viendrait se recondenser à l'intérieur des zones plus froides constituées par les têtes 3% Dans, l'exemple de réalisation de la fig. 3, afin de diminuer l'échauffement des amenées de courant par dissipation d'effet Joule, le résistor 1 a été évidé sur une certaine lon gueur a-b, de telle façon que le liquide em ployé qui, dans. ce cas, sera plus.
conducteur que le matériau du résistor, vienne se substi tuer à ce dernier .dans la -cavité ainsi ména gée. De plus, ce remplacement permet, pour une même conductibilité électrique des extré mités du résistor, de réduire 'la section de celui-ci en ses extrémités et, par conséquent, de réduire les pertes, par conductibilité ther mique.
Dans l'exemple d'exécution pratique re présenté sur la fig. 4, afin de permettre le démontage et l'extraction du résistor, la tête d'amenée de courant est constituée en deux parties 3@a-3b assemblées pair vissage. Entre la partie 3b et la gaine 2 est interposé le joint 4. Une bague de graphite 8, appliquée contre un -épaulement 6, de la partie 3b par l'extrémité 9 de la partie 3a, sert au een- trage du rés.istor, lequel sera, par exemple, en carbone amorphe.
Un refroidissement suffisant de la tête d'amenée de courant. est assuré par les ai lettes 10.
La fig. 5 représente une variante grâce à laquelle sont éliminés les inconvénients que peut entraîner un figeage intempestif du liquide à l'arrière du résistor, soit lors d'une mise hors feu sans précaution, soit en cas de refroidissement trop brutal de lia tête d'ame née de courant.
Dans ce but, la chambre affectée au liquide dans la. tête conductrice est limitée par la bague 8 et. par une seconde bague 11 traversée par le résistor. A l'arrière de la bague 11 se trouve réservé un compartiment 12, grâce auquel la dilatation axiale du résis tor peut s'effectuer librement.
Le refroidissement de la tête d'amenée de courant -est, ici, réalisé par une chemise d'eau 13.
La fig. 6 représente une forme d'exécu tion pratique du dispositif précédent, dans laquelle le fluide est. contenu dans une car touche 14 qui se trouve frettée par le corps 3b de la tête conductrice, et qui est fermée par la bague 11.
Dans l'exemple de la fi;-. 7, afin d'évi ter que, comme -dans le cas, précédent, la transmission du courant ait à s'opérer par le contact entre les éléments rigides 3b et 14, on maintient l'écartement des bagues 8 et 11 au moyen d'un cylindre 15 présentant des ouvertures 16,à travers lesquelles le liquide conducteur 5 est en contact direct de la tête d'amenée de courant.
La fig. 8 représente une réalisation pré férée de l'invention, dans laquelle la tête d'amenée de courant est constituée par l'as semblage d'un tube 3b, d'un corps central 3c et d'un élément arrière 3a formant bouchon.
Le joint destiné à empêcher le liquide conducteur de passer à l'intérieur de la gaine 2 est réalisé par deux bagues, 8a,, 8b, séparées, par un manchon 17, l'en semble étant maintenu en place et appliqué contre le tube réfractaire 2 par le cylindre ajouré 15; le serrage est opéré par le bou chon 3a.
Entre le tube avant 3b et le manchon 17 est laissé un passage 18 qui permet au liquide d'accéder à, l'espace annulaire 19 laissé entre la gaine 2 et le tube avant 3b pour que ce liquide puisse parfaire ainsi l'a--tion d'étan chéité du joint avant 4.
La fi-. 9 se rapporte au cas dans lequel 1e résistor 1, dépourvu de gaine, est monté à l'intérieur d'un four 19 étanche grâce à l'in terposition d'un joint 20 entre la<B>,</B> tête d'ame née de courant<B>3</B> et 'la. paroi latérale de ce four. Le résistor est centré par un étrangle ment 6 pourvu d'un joint 8. selon une dis position analogue à celle de la fig. \?.
Comme dans le cas de la fi-. 3, un canal a-b est pratiqué dans 'l'extrémité du ré sistor.
Dans l'exemple de la fi-. 10, qui montre une réalisation pratique du montage de la fig. 9, chacune des extrémités de la. partie chauffante la du résistor est. reliée électri quement au liquide 5 par l'intermédiaire de corps en graphite lb. Ceux-ci, dans l'exem ple considéré, sont percés d'un canal a-b. Entre le bouchon 3a et le corps 3d est ré servée une chemise d'eau 21 pour le refroi dissement de l'extrémité de la tête d'amenée de courant.
Les courants de convection, qui prennent naissance dans le liquide, plus chaud dans la zone a-b que dans la zone 5, contribuent au refroidissement de la partie lb en contact. avec l'élément. chauffant la.
Il est évident que le principe de mon tage d'amenées de courant qui caractérise l'invention peut s'appliquer au cas d'un ré sistor vertical. La fig. 11 illustre une appli cation de ce genre pour un résistor engainé.
Cette gaine 2, par exemple un tube céra inique, est scellée à sa. partie supérieure dans un godet 3e, fait d'un matériau conducteur du courant, et contenant le liquide conduc teur 5. Ce godet est encastré dans la voûte du four.
En son extrémité supérieure, le résistor 1 est vissé dans une cloche conductrice 3f, qui repose sur des nervures 22 du godet 3e. Le résistor 1 et le tube @, simplement maintenus à leur partie supérieure, pendent librement dans le liquide que contient un pot réfractaire 3.g scellé dans la sole du four. Un diaphragme 28, par exemple en verre fusible, protège le liquide contre l'action de l'atmosphére du four.
Le courant arrive au godet 3e par lin câble 24, circule dans Ile liquide supérieur 5, puis dans le résistor, ensuite dans le liquide inférieur 5 et quitte celui-ci par le plongeur 25 d'un câble 26.
La partie inférieure de la cloche 8f étant partiellement immergée dans 'le liquide du godet 3e, l'air extérieur ne peut pénétrer dans l'enceinte renfermant. le résistor.
Dans tous les ,dispositifs d'amenée de cou rant décrits ci-dessus, le remplacement du ré sistor s'opère aisément. Il est particulière ment ,rapide et facile dans l'exemple de la fi-. 11.
Il, faut observer que, lors du refroidisse ment du four, une dépression se- produit dans l'espace compris entre le résistor et la gaine protectrice. Cette dépression serait de nature à favoriser une pénétration du liquidecon- ducteur dans cet espace, à. travers les joints 8 des, figures précédentes.
La fig. 12 .représente un moyen permet tant clé diminuer la valeur de cette dépres sion dans l'espace 27 entre le résistor 1 et la gaine 2. Dans les extrémités du résistor, lesquelles sont plus froides que la partie chauffante, est ménagée une chambre 28 com muniquant, par un canal 29, avec l'espace 27. Le volume de cette chambre 28 .est tel que, lorsque le four se refroidit, la pression qui règne dans l'ensemble<B>27-28</B> demeure suf fisamment voisine de la pression atmosphé rique qui s'exerce sur le liquide conducteur, pour qu'aucune infiltration de celui-ci n'ait tendance à se produire par les joints 8.
Tou tefois, Ila diminution de section conductrice du résistor, ainsi produite au droit de cette chambre 28, risquerait d'entraîner un échauf fement exagéré dans cette région. Pour évi ter cela, on pourra transformer localement en graphite l'extrémité e-d du résistor, le- quel est lui-même. en carbone âinorphe, le graphite étant plus conducteur que le carbone amorphe.
Cette graphitation diminuant l'échauffe ment sera avantageusement -effectuée, ainsi que le montre la fig. 13, dans les zones 30 du résistor placées, au droit des supports 31-31 sur lesqueils la gaine protectrice 2 re pose, de place en place, dans certaines réali sations.
On pourra égailement appliquer avec avan tage cette graphitation partiellle des résistors à leurs extrémités. D'une manière générale, cette graphitation pourra être appliquée quel que soit le type des résistors en carbone et des amenées de courant utilisés.