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Physical
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de 100 amperes
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100 kilovolts
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de 1 kilovolt
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110 kilovolts
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9,5 mm
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15,5 mm
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18,8 m
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100 amperes
(1)
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350 volts
(1)
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585 volts
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21,5 m
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de 50 m
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45 m
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170 m
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de 1350 volts
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10 kilovolts
(1)
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Gene Or Protein
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ETRE
(12)
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Trou
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DANS
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Est-a
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Tric
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Molecule
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oxygen
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titanium TETRAchloride
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silicon
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helium
(2)
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titanium DIoxide
(1)
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water
(1)
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titanium
(1)
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Generic
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halide
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oxide
(1)
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dioxide
(1)
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Chemical Role
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PIGMENTS
(2)
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Substituent
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oxy
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2518353A1
Family ID 2013363
Probable Assignee Tioxide Group Plc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title APPAREIL DE DECHARGE D'ARCS ELECTRIQUES
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE DECHARGE D'ARCS ELECTRIQUES.
IL COMPREND AU MOINS DEUX PAIRES 1, 2; 3, 4 D'ELECTRODES ET UNE UNIQUE
ALIMENTATION ELECTRIQUE 18 QUI COMPREND UN TRANSFORMATEUR POLYPHASE
17, UN MOYEN 11, 12 DE STABILISATION D'ARC ET DEUX PONTS REDRESSEURS
7; 10 OU PLUS. CHAQUE PONT REDRESSEUR OFFRE UNE PAIRE 5, 6; 8, 9 DE
SORTIES DE PUISSANCE ELECTRIQUES FOURNISSANT DU COURANT A UNE PAIRE
RESPECTIVE D'ELECTRODES.
L'APPAREIL DE L'INVENTION, QUI CONSTITUE UN SYSTEME A PLUSIEURS ARCS
UTILISANT UNE UNIQUE ALIMENTATION ELECTRIQUE, PEUT ETRE NOTAMMENT
UTILISE POUR CHAUFFER LE GAZ EMPLOYE DANS L'OXYDATION DU titanium
TETRAchloride LORS DE LA PRODUCTION DE PIGMENTS DE titanium DIoxide.
Description
_________________________________________________________________
18353
La presente invention concerne un appareil de decharge d'arcs
electriques et, particulierement, un appareil
permettant l'exploitation industrielle de processus chimiques.
Selon l'invention, un appareil de decharge d'arcs electriques comprend
une alimentation electrique comportant un trans- formateur polyphase,
un moyen de stabilisation d'arc et deux ponts
redresseurs, ou plus, chaque pont offrant une paire de sorties de.
puissance, une premiere paire d'electrodes, une premiere electrode de
la paire d'electrodes etant electriquement connectee a une sortie de
puissance d'une premiere paire choisie de sortiesde puissance, et
l'autre electrode de la premiere paire etant electriquement connectee
a l'autre sortie de puissance de ladite premiere paire choisie de
sortiesde puissance, et une deuxieme paire d'electrodes, une premiere
electrode de ladite deuxieme paire etant electriquement connectee a
une sortie de puissance d'une deuxieme paire choisie de sorties de
puissance differente de ladite premiere paire choisie de sortiesde
puissance, et l'autre electrode de ladite deuxieme paire etant elec-
triquement connectee a l'autre sortie de puissance de ladite deuxieme
paire choisie de sorties.
En raison du tres court temps de reponse demande a une alimentation
electrique pour que soit assure un fonctionnement stable d'un arc, on
a cru que chaque arc devait avoir sa propre alimentation electrique
associee a un moyen distinct de stabilisation d'arc, puisqu'un seul
moyen de stabilisation ne serait pas en mesure de repondre aux charges
dynamiques plus grandes ne pouvant Atre predites de deux arcs ou plus,
specialement s'il etait demande une possibilite
d'amorcages et d'extinctions independants des arcs respectifs.
L'invention propose un moyen permettant de n'utiliser qu'une seule
alimentation electrique et un seul moyen de stabilisation pour
plusieurs arcs, et elle autorise un amorcage separe des arcs sans
faire appel a des alimentations electriques annexes a des
instants choisis par l'operateur.
En substance, l'alimentation electrique comprend un transformateur
pouvant Etre connecte a une source d'electricite du
secteur alternatif et qui est un transformateur polyphase Le trans-
formateur doit pouvoir produire a sa sortie les caracteristiques
voulues de tension et de courant necessaires aux arcs apres redres-
sement. De facon typique, la sortie destinee aux arcs peut avoir une
tension allant jusqu'a 100 kilovolts et 100 000 amperes et, selon le
but particulier vise, la sortie doit avoir une tension
comprise dans l'intervalle de 1 kilovolt d 110 kilovolts et une.
intensite comprise dans l'intervalle de 100 amperes a 10 000 amperes.
Puisque le signal de sortie polyphase du transformateur est un courant
alternatif, il est necessaire de prevoir un pont redresseur pour
produire du courant continu en sortie Chaque pont fournit du courant
par une paire de sorties, Selon l'invention" l'alimentation electrique
comporte un moyen de stabilisation de l'arc, et cesalimentations
electriques comprennent celles qui ont une commande par bobinage serie
et celles
qui presentent une commande par bobinage de saturation.
Selon une autre possibilite, le moyen de stabilisation -et les ponts
redresseurs peuvent etre combines en ponts de redresseurs commandes au
silicon (thyristors), avec lesquels il peut etre souhaitable
d'utiliser une inductance supplementaire pour assurer
la stabilite de l'arc a long terme.
Chaque paire de sorties de puissance fournit une dif-
ference de potentiel electrique a une paire d'electrodes entre les-
quelles on souhaite produire un arc L'appareil selon l'invention
comporte au moins deux semblables paires d'electrodes afin de produire
deux arcs Une electrode de la premiere paire est electriquement
connectee a une sortie de puissance d'une paire choisie de sorties, et
l'autre electrode est connectee a l'autre sortie de puissance de
la paire choisie de sorties.
De la mgme facon, la deuxieme paire d'electrodes est connectee a la
deuxieme paire choisie de sorties de puissance Chaque
paire supplementaire d'electrodes est connectee a une paire supple-
nentaire independante de sorties de puissance, si bien que chaque arc
possede effectivement ses sorties de puissance independantes,
lesquelles sont toutefois toutes alimentees par une unique alimen-
tation electrique.
Les electrodes peuvent presenter toute forme souhaitable et, si cela
est souhaite, elles peuvent etre construites de facon que l'arc puisse
etre souffle, c'est-a-dire transforme en un plasma dans un courantde
gaz approprie passant entre les electrodes d'une paire, Les electrodes
d'une paire peuvent etre tubulaires et montees en ligne Si cela est
souhaite, les electrodes peuvent etre dotees d'un moyen de
refroidissement convenable, comme un moyen prevoyant l'ecoulement
d'une water de refroidissement, ainsi que d'un moyen permettant de
produire un champ electrique afin de faire tourner
la racine de l'arc pour minimiser l'erosion localisee de l'electrode.
L'appareil de l'invention se revele particulierement utile pour
produire une paire d'arcs electriques destines a chauffer
des courants gazeux dans des reactions chimiques telles que l'oxy-
dation en phase vapeur d'un halide metallique par exemple en vue de la
production d'un oxide metallique Un exemple d'utilisation typique est
le chauffage d'un courant d'oxygen en vue de l'oxydation du titanium
tetrachloride dans la production de pigments de
dioxide
de titanium.
La description suivante, concue a titre d'illustration
de l'invention, vise a donner une meilleure comprehension de ses
caracteristiques et avantages; elle s'appuie sur le dessin annexe
unique, qui est un schema type montrant les constituants utilises
dans l'appareil.
Sur la figure unique, sont schematiquement representees
une premiere paire d'electrodes 1, 2 et une deuxieme paire d'elec-
trodes 3, 4 Les electrodes 1, 2 sont respectivement connectees a une
paire de sorties 5, 6 d'un pont redresseur 7 Les electrodes 3, 4 sont
respectivement connectees a une paire de sorties 8, 9 d'un
deuxieme pont redresseur 10 Des bobines d'arret 11, 12 sont res-
pectivement connectees entre l'electrode 2 et la sortie 6 et entre
l'electrode 3 et la sortie 8 Des voltmetres 13 et 14 sont disposes de
facon a mesurer la difference de tension existant entre les sorties de
chaque paire, et des amperemetres 15 et 16 sont prevus
pour enregistrer l'intensite du courant.
Les ponts redresseurs 7 et 10 sont alimentes en courant electrique par
un unique transformateur 17 a commande par bobinage saturable qui est
connecte a une alimentation triphasee 18 du secteur
par l'intermediaire d'un appareil de commutation 19.
Chaque paire d'electrodes est dotee d'un bobinage de
champ 20, 21 Le bobinage de champ 21 est alimente en courant elec-
tric par l'intermediaire d'un pont redresseur 22 via un transduc- teur
de champ 23 alimente par l'alimentation 18 Le voltmetre 24 et
l'amperemetre 25 sont egalement connectes dans le circuit de la
bobine de champ.
L'autre bobine de champ 20 est connectee a une paire de sorties 26, 27
d'une paire couplee de ponts redresseurs 28, 29 qui sont
respectivement alimentes en courant par des transducteurs, 31
connectes a l'alimentation 18 Le voltmetre 32 et l'amperemetre 33
sont, de la meme facon,incorpores au circuit De maniere tout aussi
appropriee, un unique transducteur peut etre utilise a la
place des deux transducteurs 30 et 31 representes.
Selon un exemple, les electrodes sont creuses et asso-
ciees a un moyen permettant d'injecter un gaz-dans les electrodes
creuses afin de produire des arcs modifies par soufflage La paire
d'electrodes 1, 2 possede une anode ayant un trou de diametre 9,5 mm,
et la paire d'electrodes 3, 4 possede une anode ayant un trou de
diametre 15,5 mm.
L'arc destine aa se former entre les electrodes 3 et 4 est amorce par
application d'ut courant d'oxygen comportant de
l'helium sous une tension suffisante pour l'amorcage de l'arc.
L'autre arc est amorce de maniere identique, et le debit d'oxygen
s'accroit jusqu'a 18,8 m 3 normaux par heure pour un courant qui
s'accroit jusqu'a 100 amperes sous une tension d'environ 350 volts.
L'helium n'est utilise que pour l'amorcage des arcs.
La premiere tension d'arc est augmentee jusqu'a environ 585 volts avec
un courant de 100 amperes et un debit d'oxygen de
21,5 m normaux par heure.
Les arcs sont maintenus dans ces conditions pendant
presque 8 heures.
Cet exemple montre clairement que l'appareil selon l'invention peut
Etre utilise pour maintenir des arcs entre des paires
d'electrodes dissemblables sous des conditions differentes d'alimen-
tation electrique a partir d'une meme source Naturellement, des
-paires d'electrodes identiques peuvent etre utilisees facilement
dans des conditions identiques d'alimentation electrique.
Selon un autre exemple, le transformateur 17 a bobinage saturable est
remplace par un unique transformateur a bobinage serie. Le premier arc
est amorce avec un courant d'oxygen de 50 m 3 normaux par heure, et le
deuxieme arc est amorce avec un courant d'oxygen fixe a 45 m 3 normaux
par heure Apres l'amorcage, on augmente le debit d'oxygen des deux
unites jusqu'a 170 m normaux par heure pour obtenir une tension d'arc
de 1350 volts On fait fonctionner l'arc pendant plus de 20 heures sans
aucune diminution apparente de sa stabilite, par comparaison avec le
dispositif comportant un
seul arc par alimentation electrique.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima-
giner, a partir des appareils dont la description vient-d'etre
donnee a titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses
variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
R E V E N D I C A T I O N S
REVENDICATIONS
1 Appareil de decharge d'arcs electriques qui comprend une
alimentation electrique ( 18) et des electrodes ( 1, 2; 3, 4),
caracterise en ce que l'alimentation electrique comprend un transfor-
mateur polyphase ( 17), un moyen ( 11, 12) de stabilisation d'arc et
deux ponts redresseurs ( 7; 10) ou plus, chaque pont offrant une paire
de sorties de puissance ( 5, 6; 8, 9), lesdites electrodes comprenant
une premiere paire ( 1, 2) d'electrodes, l'une ( 1) des electrodes de
-la premiere paire etant electriquement connectee a une sortie de
puissance ( 5) d'une premiere paire choisie-de sorties de puissance et
l'autre electrode ( 2) de ladite premiere paire etant electriquement
connectee a l'autre sortie de puissance ( 6) de ladite premiere paire
choisie de sorties de puissance, et une deuxieme paire ( 3, 4)
d'electrodes, une premiere electrode ( 3) de ladite deuxieme paire
etant electriquement connectee a une sortie de puissance ( 8) d'une
deuxieme paire choisie de sorties de puissance differente de ladite
premiere paire choisie de sorties de puissance et l'autre electrode (
4) de ladite deuxieme paire etant electriquement connectee a l'autre
sortie de puissance ( 9) de ladite deuxieme paire choisie de sorties
2, Appareil selon la revendication 1, caracterise en ce que ledit
transformateur fournit a chaque paire de sorties un courant
electrique allant jusqu'a 100 kilovolts et jusqu'a 100 000 amperes.
3 Appareil selon la revendication 2, caracterise en ce que ledit
transformateur fournit a chaque paire de sorties un courant electrique
de 1 kilovolt a 10 kilovolts et de 100 amperes a 10 000
amperes -
4 Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, caracterise en ce que
ladite alimentation electrique est du type possedant une
commande par bobinage serie -
Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, caracterise en ce que
ladite alimentation electrique est du type possedant une
commande par bobinage saturable.
6 Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, caracterise en ce que le
moyen de stabilisation et les ponts redresseurs sont combines sous
forme de ponts de redresseurs commandes au silicon (thyristors).
7 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 a 6,
caracterise en ce que chaque electrode d'une paire est de forme
tubulaire, les electrodes etant montees en ligne.
8 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 a 7,
caracterise en ce que lesdites electrodes sont dotees d'un moyen de
refroidissement.
9 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 a 8,
caracterise en ce que lesdites electrodes sont dotees d'un moyen
permettant de produire un champ electrique afin de faire tourner la
racine de l'arc autour de ladite electrode pendant son utilisation.
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