La présente invention a trait à un dispositif de contrôle d'un arc électrique et est particulièrement applicable aux fours à arcs et fours ou torches à plasma.

Les domaines d'utilisation de çaz à hautes et très hautes tem¬ pératures sont très étendus et fort diversifiés. Ces gaz sont utilisés en chimie, métallurgie, dans les techniques de revê¬ tement et aussi dans les techniques de soudage.

Une des méthodes connues et utilisées depuis fort longtemps pour chauffer un gaz à une température élevée par exemple 2000 à 5000 ⁰ C consiste à utiliser un appareil électrique dans le¬ quel l'apport d'énergie est dû à la création d'un ou de plu¬ sieurs arcs électriques, ce qui a conduit au développement des fours à arcs et/ou à plasma.

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Les fours à arcs sont précisément un domaine dans lequel le contrôle du déplacement de l' arc est fort important . Les fours à arcs comportent généralement au moins une chambre de réaction où sont sises les électrodes entre lesquelles l ' arc jaillit . Dans cette chambre de réaction, un gaz ou un mé lange gazeux est introduit dans la zone où l' arc existe, ce de telle sorte que par apport de chaleur, on obtienne à la sortie de la dite chambre un ou des gaz à température voulue . Bans beaucoup de cas, on peut prévoir un dispositif propre qui inj ecte un com¬ bustible dans la zone où l' arc existe et un autre dispositif pour admettre un comburant, et ce afin de provoquer une réac¬ tion libérant des gaz chauds de composition adéquate.

Dans certains cas, par exemple en métallurgie dans le cadre de la réduction de minerai de fer avec injection de gaz ré¬ ducteurs, les gaz chauds précités sont fort intéressants, car ils contiennent du CO qui est fort utile peur la réduction du minerai.

En outre, il est aussi connu d ' injecter dans la chambre de réaction, un gaz oxydant qui est souvent de l' air seul ou en¬ richi en oxygène, ou composé de CO. ou E_0, et ce de manière à obtenir par réaction avec un autre élément, du CO et du Ξ- -

Le problème majeur lors de l' emploi de gaz chauds et/ou ce plasmas consiste en la résistance thermique àas matériaux constitutifs de l' appareillage mis en contact avec les gaz chauds et/ou les plasmas .

Dans cet ordre d ' idée, les points de contact d ' un arc é lectri¬ que avec les électrodes enzre lesquelles il s ' établit, c ' est-à- dire les pieds ce l' arc électrique, sont part ic lier e enc sol¬ licités de par la très hauze température qui y règne, ce qui

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peut mener à la destruction rapide de l'électrode.

Afin de pallier cet inconvénient grave, on a mis en oeuvre divers types de solutions dont la plus répandue consiste à déplacer les pieds de l'arc électrique sur les électrodes de manière à changer constamment les lieux soumis à haute tempé¬ rature. La technique communément développée pour faire mouvoir l'arc, et donc aussi ses pieds sur les électrodes, consiste à utiliser un champ magnétique généré dans l'espace où est créé l'arc électrique. L'interaction entre l'arc et le champ magné¬ tique a pour effet la création d'une force qui déplace l'arc.

Dans la méthode de contrôle précitée, le type d'injection du combustible, c'est-à-dire tangent iel, radial ou hélicoïdal, importe peu et c'est principalement les paramètres du ou des champs magnétiques appliqués à l'arc qui déterminent le dépla¬ cement àeε pieds de l'arc sur les électrodes.

De plus, les déplacements sont souvent fort influencés par les courants aerodynamiques perturbateurs qui prennent naissance au cours de la combustion.

Le propre du dispositif de la présente invention est de per¬ mettre un contrôle des mouvements de l'arc basé sur des obser¬ vations des champs aérodynamiques présents dans la chambre de réaction et ce en agissant sur des paramètres liés aux dispo¬ sitifs d'injection du combustible, et éventuellement du gaz oxydant avec intervention accessoire et/ou correctrice d'un ou de plusieurs champs magnétiques.

Le dispositif de l'invention est décrit dans le cas particu¬ lier de son utilisation dans le cas d'un four à arc compre¬ nant une chambre e réaction avec injection ce gaz comburant et /ou oxydant et/ou réducteur.

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Toutefois, la limitation volontaire de la description au cas d'un four n'est pas restrictive du domaine d'application de l'invention, mais uniquement due au souci de la présenter le plus clairement possible. Il va de soi que le dispositif de l'invention peut être utilisé sous forme appropriée dans divers appareils dans lesquels le contrôle du déplacement d'un ou de plusieurs arcs est souhaité.

Le dispositif de contrôle d'un arc électrique, objet de la pré¬ sente invention, applicable à un four à arc comprenant au moins une chambre de réaction dans laquelle sont sises au moins deux électrodes, un dispositif pour injecter un combustible, éven¬ tuellement un dispositif distinct pour introduire un comburant et éventuellement des moyens pour créer un ou des champs magné¬ tiques dans -la chambre de réaction précitée, est essentielle¬ ment caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déplacer l'arc électrique constitués au moins principalement et de pré¬ férence entièrement par des générateurs de champs aérodyna¬ miques. On entend par champs aérodynamiques, une distribution spatio-temporelle des mouvements du combustible et/ou du com¬ burant et/ou des gaz issus de réactions dans la chambre de réaction précitée.

Suivant une première modalité de réalisation du dispositif de l'invention, les moyens générateurs de champs aérodynamiques sont le dispositif d'injection du combustible dans la chambre de réaction.

Suivant une deuxième modalité de réalisation du dispositif de l'invention, les moyens générateurs de champs aérodynamiques pour déplacer l'arc électrique dans la chambre de réaction sont les dispositifs d'injection de combustible et d'introduction de comburant.

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Suivant une autre modalité de réalisation, le dispositif de l' invention est équipé de moyens de réglage des champs aéro¬ dynamiques modifiant les directions suivant lesquelles le com¬ bustible est inj ecté dans la chambre de réaction.

Suivant encore une autre modalité de réalisation du dispositif de l' invention, la chambre de réaction présente une symétrie cylindrique et elle peut par exemple être limitée par deux cy¬ lindres coaxiaux; les électrodes peuvent être deux cylindres coaxiaux disposés l 'un à la suite de l ' autre dans le sens axial et présentant entre eux un intervalle dans lequel est sis le dispositif d ' injection du combustible; les moyens de modula¬ tion des champs aérodynamiques sont non seulement des modifi¬ cateurs de la direction d ' inj ection du combustible qui peut passer par différentes positions telles que radiale, tangen- tielle, hélicoïdale et tous les cas intermédiaires, mais aussi éventuellement des adaptateurs de la vitesse à laquelle le com¬ bustible est injecté .

Suivant une autre modalité préférentielle de réalisation du dispositif de l' invention, les modulateurs des champs aéro¬ dynamiques provoquent une rotation de l ' arc électrique .

Suivant encore une autre modalité préférentielle de réalisation du dispositif de l' invention, le dispositif d ' inj ection du com¬ bustible confère à ce dernier une vitesse au moins égale à 90 m/seconde et inférieure à celle du son.

Suivant ^" encore une autre modalité de réalisation u dispositif de l ' invention, lors de conditions particulières e travail, par exemple de très basses ou de très hautes vitesses d ' inj ection du combustible pouvant faire naître ces conditions ce champs aéro¬ dynamiques non usuelles, un champ magnétique d ' appoint est créé

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- 6 - et les déplacements de l'arc électrique sont régis par l'action simultanée du champ magnétique d'appoint et des champs aérody¬ namiques présents dans la chambre de réaction.