[0001] La présente invention a pour objet un dispositif de chauffage pour fluides gazeux
au moyen d'un arc électrique entretenu au moyen d'une source de puissance entre deux
électrodes principales, coaxiales, creuses délimitées par des surfaces de révolution,
formant une chambre de traitement approximativement cylindrique. De tels dispositifs
de chauffage sont en soi connus par exemple par le brevet allemand No. 1 245 509.
Les électrodes principales y sont séparées l'une de l'autre par un entrefer annulaire
et entourées chacune par une bobine alimentée par un courant continu engendrant un
champ magnétique longitudinal par rapport à l'axe commun aux électrodes principales.
Le dispositif connu comprend, en outre, des moyens pour véhiculer un fluide gazeux
à travers la dite chambre de traitement et des moyens pour injecter un fluide gazeux
à travers le dit entrefer dans la chambre de traitement.
[0002] Dans les dispositifs de chauffage du genre décrit ci-dessus, la puissance installée
est en général un multiple de la puissance effectivement utilisée, car à chaque extinction
de l'arc, un nouvel arc doit être amorcé, ce qui nécessite une tension d'amorçage
élevée. Par contre dès que l'amorçage a eu lieu, la tension entre les électrodes tombe
à une valeur relativement faible, ne dépendant que très peu de l'intensité du courant
qui peut être très elevée. La source de puissance alimentant l'arc possède ainsi une
puissance égale à la tension d'amorçage fois le courant d'arc maximum, tandis que
la puissance utilisée est égale seulement à la tension d'arc en régime fois le courant
d'arc maximum. Une telle source de courant est coûteuse; elle nécessite des impédances
importantes pour limiter le courant et une isolation pour des tensions très élevées.
[0003] L'invention a pour but de réduire à un minimum la puissance installée d'un tel dispositif.
[0004] Pour ce faire, suivant l'invention un nouveau dispositif de ce genre est caractérisé
en ce qu'en au moins un endroit déterminé du côté extérieur des deux électrodes principales
au moins une électrode auxiliaire est disposée à proximité de l'étranglement le plus
étroit de l' entrefer annulaire, à faible distance d'une autre électrode, en ce qu'
une source de faible puissance, de tension élevée amorce au moins temporairement une
décharge entre les dites électrode auxiliaire et et autre électrode et en ce que le
fluide injecté à travers l'entrefer annulaire souffle dans le dit entrefer annulaire
le plasma engendré par cette décharge.
[0005] L'invention est décrite ci-dessous par rapport à un exemple d'une forme d'exécution
en se référant au dessin annexé.
[0006] A la figure 1, une électrode principale cylindrique creuse 1 est disposée bout-à-bout
et coaxialement par rapport à une autre électrode principale cylindrique creuse 2.
Les deux électrodes 1 et 2 sont écartées l'une de l'autre et forment un entrefer annulaire
défini par une pièce isolante 3 contre laquelle sont pressées les deux électrodes
1 et 2. Chacune des électrodes 1 et 2 présente un faisceau de canaux 4 taillés par
exemple dans le métal des électrodes. Ces canaux restent ouverts et permettent d'amener
un fluide gazeux dans un espace de distribution 5 entourant l'entrefer annulaire.
Le fluide gazeux amené dans l'espace de distribution 5 est injecté à travers l'entrefer
dans l'espace de traitement 6 disposé à l'intérieur des électrodes dans lequel passe
un fluide gazeux à traiter. Les électrodes 1 et 2 sont entourés de bobines 7 et 8
parcourues par un courant continu, engendrant un champ magnétique longeant les surfaces
des électrodes 1 et 2. Une électrode auxiliaire 9 traverse la pièce isolante 3 et
s'approche de l'électrode 2 dans l'espace de distribution 5 à un endroit très proche
de l' étranglement le plus étroit de l'entrefer entre les électrodes 1 et 2. L'électrode
auxiliaire 9 est reliée à une source de tension alternative,non représentée, de fréquence
par exemple trente ou mille fois plus élevée que la fréquence du courant d'arc traversant
les électrodes 1 et 2. La source de tension alternative peut être relié d'autre part
soit à une autre électrode auxiliaire
)non représentée, soit directement à une des électrodes principales par exemple l'électrode
2. Une décharge de faible puissance est entretenue entre les électrodes 2 et 9 qui
engendre une certaine quantité d' électrons et ions qui sont soufflés à travers l'entrefer
et permettent de réamorcer l'arc à des tensions ex- trèmement basses, seulement peu
supérieures à la tension d'arc.
[0007] Si d'autre part, la tension de la source de tension auxiliaire doit être choisie
égale à 28 kV, l'intensité maximum de cette source peut être limitée à 500 mA. Soit
la puissance de 14 kVA à une fréquence de par exemple 50.000 Hz. Par contre la source
de courant reliée aux électrodes principales peut fonctionner à 50 Hz avec une tension
de seulement 3 kVet une intensité de 5 kA soit une puissance de 15 MVA. Cette puissance
utile ne nécessite donc qu'environ 10% de supplément pour assurer le réamorçage de
l'arc. L'invention est applicable aussi bien à l'amorçage d'arcs en courant continu
ou en courant alternatif.
[0008] Dans le cas du fonctionnement de l'installation décrite au moyen d'une décharge à
courant continu, l'allumage de l'arc à l'aide de l'électrode auxiliaire peut se faire
au moment de l'extinction de l'arc, par exemple au moyen d'un train d'impulsions de
courte durée. Mais un tel allumage intermittent ne peut être envisagé que dans le
cas où les conditions de fonctionnement sont très stables et où les désamorçages de
l'arc sont erratiques et rares.
[0009] Si les désamorçages sont fréquents, il est plus opportun de maintenir en permanence
la tension aux bornes de l'électrode auxiliaire. Cette tension peut être continue
ou alternative de préférence à une fréquence d'au moins 20 fois la fréquence de la
tension appliquée entre les électrodes principales.
[0010] L'intensité du courant de la décharge entretenu par l'électrode auxiliaire dépend
de la pression de gaz, de sa nature, de la distance de l'électrode auxiliaire, de
l'électrode principale et de l'entrefer le plus étroit entre les électrodes principales.
Elle est choisie suffisamment grande pour garantir des réamorçages de l'arc principal
à chaque alternance du courant principal ou à chaque interruption du courant principal.
Une intensité de 500 mA est suffisante dans une ambiance hydrogène à pression atmosphérique
et lorsque l'électrode auxiliaire se trouve à une distance de 10 mm de l'entrefer
le plus étroit entre les électrodes principales et de 5 mm de la masse de l'électrode
principale la plus proche.
[0011] Au lieu d'amorçer l'arc entre l'électrode auxiliaire 9 et l'électrode principale
2, il est possible aussi de l'amorcer entre deux électrodes auxiliaires dont les extrémités
se rapprochent à proximité de l'entrefer annulaire.
[0012] Il est aussi possible de prévoir plusieurs électrodes auxiliaires autour de l'entrefer
annulaire et de faire amorcer les arcs d'allumage à tour de rôle à l'endroit d'électrodes
auxiliaires différents afin d' en limiter l'usure.
ì. Dispositif de chauffage de fluides gazeux au moyen d'un arc électrique entretenu
au moyen d'une source de puissance entre deux électrodes principales (1,2) coaxiales,
creuses, délimitées par des surfaces de révolution, formant une chambre de traitement
approximativement cylindrique (6), ces électrodes principales étant séparées l'une
de l'autre par un entrefer annulaire et entourées chacune par une bobine (7,8) alimentée
par un courant continu engendrant un champ magnétique longitudinal par rapport à l'axe
commun aux dites électrodes principales, ce dispositif comprenant des moyens pour
véhiculer un fluide gazeux à travers la dite chambre de traitement (6) et des moyens
pour injecter un fluide gazeux à travers le dit entrefer dans la chambre de traitement
(6),
caractérisé en ce qu'en au moins un endroit déterminé du côté extérieur des électrodes
principales (1,2) au moins une électrode auxiliaire (9) est disposée à proximité de
l'étranglement le plus étroit de l'entrefer annulaire à faible distance d'une autre
électrode (2), en ce qu'une source de faible puissance de tension élevée amorce au
moins temporairement une décharge entre les dites électrode auxiliaire (9) et autre
électrode (2) et en ce que le fluide injecté à travers l'entrefer annulaire souffle
dans le dit entrefer annulaire le plasma engendré par cette décharge.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tension appliquée
à l'électrode auxiliaire (9) est une tension continue.
3. Dispositif suivant la revendication l, caractérisé en ce que la tension appliquée
à l'électrode auxiliaire (9) est une tension alternative de fréquence au moins 20
fois la fréquence de la tension appliquée aux électrodes principales (1,2).
