FR2591842A1 - Procede pour produire un arc de plasma et chalumeau a arc de plasma pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé et un chalumeau pour produire un arc de plasma, dans lequel un jet de gaz est au moins partiellement ionisé, par l'effet d'une première source de tension et dans lequel un arc est amorcé dans le jet de gaz au moins partiellement ionisé par l'effet d'une seconde source de tension. Le chalumeau selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, au moins un générateur d'impulsions de tension 11 relié, d'une part, à l'électrode et, d'autre part, à la masse 1 ou à une seconde électrode. Application au chauffage et/ou à la fusion de matériaux à l'aide d'au moins un arc électrique. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
PROCEDE POUR PRODUIRE UN ARC DE PLASMA ET CHALUMEAU A ARC DE PLASMA
POUR SA MISE EN OEUVRE
La présente invention concerne un procédé pour produire un arc de plasma, dans lequel un jet de gaz est au moins partiellement ionisé, par l'effet d'une première source de tension et dans lequel un arc est amorcé dans le jet de gaz au moins partiellement ionisé par l'effet d'une seconde source de tension. L'invention concerne, en outre, un chalumeau à arc de plasma pour la mise en oeuvre de ce procédé.
POUR SA MISE EN OEUVRE
La présente invention concerne un procédé pour produire un arc de plasma, dans lequel un jet de gaz est au moins partiellement ionisé, par l'effet d'une première source de tension et dans lequel un arc est amorcé dans le jet de gaz au moins partiellement ionisé par l'effet d'une seconde source de tension. L'invention concerne, en outre, un chalumeau à arc de plasma pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le terme de "plasma" désigne, dans le présent mémoire, un gaz ionisé qui a été ionisé par échauffement, qui est composé de molécules, d'atomes d'ions et d'électrons et qui, globalement, est électriquement neutre.
L'augmentation de la température du gaz est obtenue, notamment, par le passage d'un courant, ce courant étant conduit par le gaz lui-même, c'està-dire que l'augmentation de température résulte d'une décharge électrique du gaz, sous la forme d'un arc électrique. Un chalumeau à arc de plasma comporte, comme composants essentiels; une tuyère de laquelle sort un jet de gaz, ainsi qu'une électrode disposée à l'intérieur de la tuyère et s'étendant jusqu'a proximité de l'orifice de celle-ci. On utilise un gaz inerte, notamment de l'argon, étant donné que celui-ci est peu coûteux et présente une faible tension d'ionisation, ou bien on utilise de l'hélium ou du néon. On peut également employer, en tant que gaz de plasma, des gaz bi-atomiques tels que N2 ou H2 ou des mélanges renfermant les gaz précités ou de l'air.
Une première source de tension est branchée entre l'électrode et la tuyère et produit dans la zone de l'orifice de la tuyère un arc auxiliaire entre la paroi de la tuyère et l'électrode, cet arc auxiliaire étant maintenu, selon les besoins particuliers, seulement pour amorcer l'arc principal ou bien pendant toute la durée de l'opération considérée. L'arc auxiliaire est appelé a ioniser au moins partiellement le jet de gaz sortant de la tuyère.
Une seconde source de tension est branchée entre l'électrode et la pièce que l'on désire chauffer a l'aide de l'arc de plasma, cette seconde source produisant un arc (arc principal) entre le chalumeau et la pièce.
Le gaz ionisé sortant de la tuyère du chalumeau se trouve dans un état d'instabilité, c'est- -dire qu'il tend à opérer une recombinaison. De ce fait, le nombre de porteurs de charge libres diminue et l'amorçage de l'arc principal ainsi que son comportement, une fois amorcé, sont incertains (aléatoires). La recombinaison est d'autant plus prononcée que la température du gaz est basse et que le nombre d'atomes non chargés (impure-tés, telles que vapeur d'eau, par exemple) présents dans le jet de gaz est élevé. Plus la distance entre l'électrode et la pièce qu'on désire traiter est grande, et plus la vitesse d'écoulement du jet de gaz a la sortie de la tuyère doit être grande afin de conférer à l'arc la stabilité direction-nelle requise.Or, une augmentation de la vitesse d'écoulement du gaz entrain une augmentation de la quantité de chaleur évacuée de l'arc et, de plus, en raison des phénomènes de turbulence qui se produisent alors, une augmentation considdrable du nombre d'atomes étrangers présents dans la plasma. Pour ces raisons, l'on ne peut maintenir de manière fiable un arc de plasma entre l'électrode et la pièce que lorsque la distance entre cette électrode et cette pièce est relativement faible, tandis que, pour des distances relativement grandes,l'arc s'amorce difficilement et "brûle" d'une manière incertaine.
La présente invention a donc pour but de créer un procédé du genre indiqué ci-dessus, dans lequel un arc de plasma puisse être amorcé de manière sûre et être maintenu sur des distances relativement grandes.
Ce but est atteint, selon l'invention, en ce que des impulsions de tension sont superposées a la seconde tension -d'arc.
Les impulsions de tension provoquent une augmentation brusque du degré d'ionisation du jet de gaz et favorisent, de ce fait, l'amorçage ainsi que le maintien de l'arc de plasma.
Dans un mode de mise en oeuvre préfrré du procédé selon l'invention, les impulsions de tension présentent des flancs montants a pente raide qui se situent dans la plage des hautes fréquences.
Le terme de "haute fréquence se rapporte a la raideur de pente (inclinaison) des flancs d'impulsion et non pas aux intervalles des temps séparant les impulsions successives, c'est-à-dire qu'un degré de raideur de pente élevé des flancs des impulsions indique qu'on est en présence d'une onde a haute fréquence. On considère comme haute fréquence, ici, des fréquences comprises dans une gamme allant des kilohertz aux mégahertz. De préférence, la raideur de la pente des flancs est aussi importante que possible, tout en étant limitée cependant, dans la pratique, par les valeurs d'inductivite prévalant dans le générateur d'impulsion de tension.
Dans une variante préférée du procédé selon la présente invention, les impulsions de tension sont produites de manière intermittente.
On produit, par exemple, une série d'impulsion régulièrement espacées dans le temps, cependant que l'intervalle de temps entre deux impulsions successives d'une même série est plus bref que l'intervalle de temps entre deux séries d'impulsions.
Dans un autre mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la tension desdites impulsions de tension est comprise entre 2 kV et 60 kV.
Elle est comprise, de préférence, entre 10 kV et 30 kV.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à l'invention, la seconde source de tension produit une tension alternative et les impulsions de tension ne sont superposées que lors de l'apparition des crêtes de tension négatives et/ou positives, ou bien juste avant l'apparition de ces crêtes.
Lors de l'utilisation d'une tension alternative, la direction du courant dans l'arc change sans cesse. Les impulsions de tension superposées se produisent, soit seulement lors de la présence d'une demi-onde positive, soit seulement lors de la présence d'une demi-onde négative de la seconde source de tension, soit encore lors de l'apparition des deux demi-ondes.
Dans le cas d'une tension triphasée, on peut prévoir la superposition des impulsions sur une seule phase seulement, sur deux phases ou encore sur les trois phases, cette superposition ayant lieu, ici aussi, lors de l'apparition de la demi-onde positive et/ou lors de l'apparition de la demi-onde négative.
Selon un autre mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à la présente invention, les impulsions de tension présentent une polarité directe et/ou inversée. Cela signifie que l'on superpose seulement des impulsions négatives ou positives, ou bien alternativement des impulsions négatives et positives. De préférence, en présence d'une tension alternative, on superpose, a la seconde source de tension, des impulsions de tension positives pendant l'apparition d'une demi-onde positive, et des impulsions de tension négatives pendant l'apparition d'une demi-onde négative.
Dans un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention, on superpose, à la seconde source de tension, 1 à 10 impulsions de tension pour chaque demi-onde.
Dans un autre mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on superpose à l'arc de la première source de tension des impulsions de tension produites par une source supplémentaire de tension de haute fré- quence.
Un chalumeau à arc de plasma pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend au moins une tuyère pour débiter un gaz, qui renferme une électrode, une première source de tension reliée à la tuyère et à l'électrode ainsi qu'une seconde source de tension reliée à ladite électrode, ce chalumeau étant caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, au moins un générateur d'impulsions de tension relié, d'une part, à ladite électrode et, d'autre part, à la masse ou à une seconde électrode.
La seconde source de tension est reliée, d'une part, à l'électrode d'une tuyère de chalumeau et, d'autre part, soit à la pièce à chauffer, soit à une seconde électrode; dans le premier cas, l'arc se forme entre l'électrode et la pièce tandis que, dans le deuxième cas, il se forme entre la première électrode et la pièce et entre celle-ci et la seconde électrode.
Lorsque le chalumeau a arc de plasma comporte une pluralité de systèmes de tuyères individuels, un générateur d'impulsions de tension est prévu entre la masse et une électrode, ou bien une pluralité de générateurs d'impulsions de tension sont prévus entre la masse et chacune des électrodes intéressées, ou encore un générateur d'impulsions de tension est disposé (branche) entre deux électrodes (ou, dans le cas où il existe plus de deux électrodes, une pluralité de générateurs d'impulsions de tension sont prévus, chacun de ces générateurs étant branché entre les deux électrodes d'une paire respective).
Dans un mode de rcalisation préféré du chalumeau à arc de plasma selon l'invention, l'électrode (les électrodes) est (sont) disposée(s) dans un creuset pourvu, sur sa face intérieure, d'une voie conductrice s'étendant jusque dans le bain en fusion, et reliée à la masse.
Le creuset présente une surface extérieure métallique et une surface intérieure en un matériau mauvais conducteur de l'électricité (tel que le céramique, par exemple). La surface intérieure du creuset comporte une voie conductrice définie, par exemple, par une couche en forme de bande, qui est constituée par une suspension de graphite et de masse réfractaire, ou par exemple une couche métallique obtenue par atomisation (pulvérisation) autogène.La voie conductrice est reliée a la surface extérieure conductrice du creuset et elle est appelée à assurer que les impulsions de tension passant de la pointe de l'électrode vers le point terminal inférieur de l'arc dans le bain de fusion soient reconduites par la voie conductrice à partir du bain de fusion vers la paroi extérieure du creuset et, de là, au générateur d'impulsions de tension, lorsque le deuxième pôle du générateur d'impulsions de tension est relié a la paroi extérieure.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, une self de blocage a haute fréquence est interposée entre la connexion d'électrode du générateur d'impulsions de tension et la seconde source de tension.
Cette self de blocage empêche le passage d'impulsions de tension provenant du générateur d'impulsions de tension vers la seconde source de tension, de sorte que les impulsions parviennent à l'arc principal.
Dans une variante préférée de la présente invention, un tube fluorescent est interposé sur le conducteur d'amenée ou de sortie du générateur d'impulsions de tension. Ce tube fluorescent s'allume dès que le générateur d'impulsions de tension commence a fonctionner et sert, de ce fait, à en contrôler le fonctionnement.
Dans une autre variante préférée du chalumeau à arc de plasma selon la présente invention, le gnérateur d'impulsions de tension comporte une pluralité de condensateurs branchés en serine, cette série de condensateurs étant court-circuitée par un éclateur.
Afin d'établir la tension requise, on prévoit, de préférence, trois condensateurs branchés en série. En vue de l'obtention d'une impulsion a flanc très raide, les condensateurs sont déchargés par l'intermédiaire dgun éclateur qui n'est déclenché que lorsqu'une certaine tension-limite prédéter- minée est atteinte.Le courant ainsi produit est conduit, de préférences a travers l'enroulement primaire d'un transformateur d'impulsions qui permet de multiplier la tension de sortie du générateur d'impulsions de tension
L'invention sera décrite ci-dessous de manière plus détaillée, notamment en référence aux figures annexées qui représentent, à titre d'illustration, mais non de limitation, plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquelles
- la figure 1 est un schéma de principe il lustrant le procédé selon la
présente invention;
- la figure 2 montre un chalumeau 8 arc de plasma comportant trois
électrodes disposées pour être alimentatées en courant
triphasé;;
- la figure 3 est un schila de principe d'un générateur d'impulsions
de tension selon la présente invention;
- la figure 4 est un graphique reprsentant des phases de tension.
L'invention sera décrite ci-dessous de manière plus détaillée, notamment en référence aux figures annexées qui représentent, à titre d'illustration, mais non de limitation, plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquelles
- la figure 1 est un schéma de principe il lustrant le procédé selon la
présente invention;
- la figure 2 montre un chalumeau 8 arc de plasma comportant trois
électrodes disposées pour être alimentatées en courant
triphasé;;
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de tension selon la présente invention;
- la figure 4 est un graphique reprsentant des phases de tension.
Le procédé illustré sur la figure est destiné à chauffer une pièce métallique I a l'aide d'un arc de plasma 2. Afin de produire l'arc de plasma 2, on prévoit un chalumeau à arc de plasma 3 comportant une tuyère 4 qui est pourvue d'un orifice 5, à son extrmIté. On amène vers le chalumeau à arc de plasma 3 un gaz inerte, de préférence de l'argon, comme indiqué par les flèches 6. Le gaz sort de la tuyère 4 en traversant l'orifice 5, en direction de la pièce I a chauffer. Une électrode 7 en forme de tige est disposée à l'intérieur de la tuyère 4 et se termine a une faible distance au-dessus de l'orifice 5.Une première source de tension 8 est branchée entre la première électrode 7 et la tuyzre 4, cette source de tension fournissant une tension de l'ordre de 100 V à 500 V efficaces. La première source de tension 8 produit, entre l'électrode 7 et la tuyère 4, dans la zone de l'orifice 5, un premier arc électrique (arc auxiliaire) 9. Par l'action de la tension appliquée, une partie au moins du jet de gaz 6 est ionisé, si bien qu'un jet de gaz au moins partiellement ionisé sort de l'orifice 5. Une seconde source de tension 10 est reliée, d'une part, à l'électrode 7 et, d'autre part, à la pièce 1 à chauffer. La source de tension 10 qui fournit, soit du courant continu, soit du courant alternatif, produit un arc de plasma 2 dans le nuage de gaz ionisé sortant de l'orifice 5, cet arc s'établissant entre l'électrode 2 et la pièce a chauffer 1.L'arc échauffe la pièce, par exemple, jusqu'a fusion de celle-ci. Aux fins d'amorçage et de stabilisation de l'arc 2, on superpose a la seconde source de tension d'arc des impulsions de tension fournies par un générateur d'impulsions de tension 11. Tout comme la seconde source de tension 10, le générateur d'impulsions de tension 11 est reliés d'une part, à l'élec- trode 7 et, d'autre part, a la pièce 1. Le générateur d'impulsions 11 produit des impulsions de tension d'une valeur comprise entre 2 kV et 60 kV de préférence environ 20 kV. Les impulsions présentent des flancs à pente très raide, l'angle de montée étant sensiblement du même ordre de grander que celui d'une onde ultra-courte (de préférence ## > ####). Afin d'obliger
dt Il sec les impulsions de tension a passer par la distance d'éclatement de l'arc et d'empêcher ces impulsions de tension de se diriger vers la seconde source de tension 10, il est prévu, dans le conducteur d'électrode de la seconde source de tension 10, une self de blocage a haute fréquence 12 qui présente une Inductivité de l'ordre de 800 H.
dt Il sec les impulsions de tension a passer par la distance d'éclatement de l'arc et d'empêcher ces impulsions de tension de se diriger vers la seconde source de tension 10, il est prévu, dans le conducteur d'électrode de la seconde source de tension 10, une self de blocage a haute fréquence 12 qui présente une Inductivité de l'ordre de 800 H.
En cas de besoin, on superpose à la première source de tension d'arc 8, un générateur supplémentaire d'impulsions de tension 13 qui est branche en parallèle avec la première source de tension 8, avec interposition d'une self de blocage à haute fréquence 14. Le générateur d'impulsions de tension 13 fournit des impulsions de tension de l'ordre de 2 à 10 kV, de préférence de 6 kV, qui sont superposées à la première source de tension 8 afin d'assurer l'amorçage du premier arc électrique 9.
La figure 2 illustre une application pratique du procédé selon la présente invention, dans laquelle on fait fondre, à laide de chalumeaux a arc de plasma, un matériau constitue, par exemple, par de la ferraille.
Contrairement au schéma de base selon la figure 1, on utilise, dans cet exemple, trois systèmes de chalumeaux individuels dont les électrodes sont branchées en triphasé. Pour des raisons de plus grande clarté, on a omis les moyens d'amenée de gaz vers les électrodes. Les vues en coupe du dessin montrent deux électrodes 7a, 7b. Ces électrodes 7a, 7b sont disposées dans un creuset 15. Le creuset 15 comporte une enveloppe extérieure en acier 16 et un revêtement intérieur 17 formé, par exemple, d'un matériau céramique.
Dans le creuset 15, on fait fondre de la ferraille. La surface du bain de fusion 18 se situe a une distance de 30 à 200 cm, de préférence à une distance d'environ 50 cm en-dessous des pointes des électrodes. Une voie conductrice en forme de bande 19 est prévue sur la surface intérieure du revêtement 17 et s'étend jusqu'au fond du creuset 15, tout en étant reliée à l'enveloppe 16, au niveau du bord supérieur du creuset. L'enveloppe 16 est reliée à la masse.
Les électrodes 7a, 7b sont reliées aux bornes S, T d'une source de tension 20 selon un montage triphasé* La troisième électrode -non représen- tEe sur le dessin- est reliée a la borne R de la source de tension 20 qui correspond à la seconde source de tension 10 représentée schématiquement sur la figure 1. (Afin de rendre le dessin plus clair, on n'a pas repré- sente, sur la figure 2, la première source de tension 8). La tension alternative appliquée aux bornes S, T produit des arcs électriques 2a, 2b entre les électrodes 7a, 7b et le bain de fusion 18. Selon l'état des phases, le courant passe alors, dans les arcs electriques, d'une des électrodes vers le bain de fusion et du bain de fusion vers l'autre élec- trode, ou en sens inverse.La tension de crête de la source de tension 20 est, de préférence, comprise entre 300 et 800 V. En raison de la distance relativement grande entre la pointe du chalumeau et le bain de fusion, les arcs 2a, 2b sont instables et s'amorcent d'une manière insatisfaisante.
Afin de stabiliser les arcs et afin d'améliorer leurs caractéristiques d'amorçage, des générateurs d'impulsions de tension lia, 11b sont superposés a la source de tension 20. On prévoit, selon les conditions particulières de mise en oeuvre du procédé, un seul générateur d'impulsions de tension relie à l'une des électrodes et, qui peut être suffisant, ou bien on prévoir deux ou même trois générateurs d'impulsions de tension.
Chacun des deux générateurs d'impulsions de tension lia, lib représentés, qui correspondent, quant à la conception et au fonctionnement, au générateur d'impulsions de tension il selon la figure 1, est relié, aux fins d'alimentation en tension, aux bornes S, T de la source de tension 20, le générateur d'impulsions de tension llb étant branché avec une polarité inverse par rapport au générateur d'impulsions de tension lia afin de corriger la position relative des phases.A leur sortie, les générateurs d'impulsions de tension lia, Zlb sont reliés, d'une part, à l'électrode 7a et/ou 7b qui sont appelées à transmettre aux arcs électriques 2a et/ou 2b, les impulsions de tension engendrées, ces générateurs lia, llb étant reliés par leurs sorties, d'autre part, également à l'enveloppe 16 du creuset 15.
Les impulsions de tension passent des générateurs lia et/ou llb vers les électrodes 7a et/ou 7b et par les arcs 2a et/ou 2b vers le bain de fusion 18. Ensuite, les impulsions passent par la voie conductrice 19 et par la connexion entre la masse et l'enveloppe 16 pour retourner aux générateurs d'impulsions de tension lia et/ou iib.
Afin d'empêcher les impulsions de tension de passer vers la source de tension 20, une self de blocage à haute fréquence respective 12a, 12b est interposée entre chaque connexion de branchement d'électrode et la source de tension 20. Les selfs de blocage 12a, 12b interdisent le passage des impulsions de tension à pente raide provenant des générateurs lia, Ilb, alors qu'elles laissent passer librement la tension alternative de fréquence relativement basse (50 Hz, par exemple) de la source de tension 20.
Un tube fluorescent 21 est interposé dans chacun des conducteurs de retour des générateurs d'impulsions de tension lia, ilb; ces tubes fluorescents constituent des instruments de contrôle du fonctionnement des généra- teurs. Lorsque les générateurs fonctionnent, les tubes fluorescents 21 s'allument. On peut également interposer des tubes fluorescents dans les conducteurs d'alimentation (ou de sortie).
La figure 3 est un schéma de branchement simplifié d'un générateur d'impulsions de tension selon la présente invention. Le générateur d'impul sions de tension est relié à deux bornes de tension alternative S, T qui font partei, par exemple, d'un branchement triphasé. Le générateur d'impulsions de tension comports trois enroulements primaires 23a, 23b, 23c qui sont branchés en parallèle sur les bornes S, T. Il est prèvu, en aval du générateur d'impulsions de tension, à la borne S, une self d'amortissement 22 qui est estinée à amm@rti des pointes de courant qui risqueraient de se manifester.
Des diodes 24a, b, cm sont brachées en parallèle aux enroulements primaires 23a, b, c et des diodes 25a, b, c sont prévues entre les enroulements primaries 2@a, b, c, et la borne T. Grâce à ces diodes 25a, b, c, se@le une demi-onde de la tension alternative entre S et T peut arriver au générateur d'impulsions de tension. Les diodes 24a, b, c fonctionnent comme des diodes de "roue libre",
Trois condensateurs 28a, 28b, 28c branchés en série série sont chargés separément par des enroulements secondaires 26a, 26b, 26c juxtaposés aux enroulements primaires 23a, b, c. La tension transmise aux condensateurs 28a, b, c, est, par exemple, de 2,5 kg tandisq que les conducteurs 28a, 28b, 28c @@ésentent chacun une capacité de par exemple 0,02 F.Les condensateurs 28a, b, c, sont rei@és aux enraulements primaires de trois transformateurs
@@mpalsions 30a, 30b, 30c brachés en série, par l'intermédiaire d'un @@@ateur 29 conportent, par exemple, six intervalles en série présentant chacun une @@rgeur de 0,@ @m. Les enroulements primaires comportent, par exemple, 50 spires. A ces enroulements primaires sont associés trois @o@ines secondaires branchées en série et comportant chacune, par exemple, 380 spires et @ont les extrémités libres sont reliées aux sorties 31, 32 du @@nérateur d imp@lsions de tension.Un organe de couplage (de par exemple @ F) présentant une résistance de décharge de 200 kOhm, par exemple, est @@@nché en aval des enroulements secondaires du transformateur d'impulsion 30a, afin de d@@oupler les transformateurs d'impulsion de la basse @@équence du @@arant d'alimentation (par exempel 50 M2).
Trois condensateurs 28a, 28b, 28c branchés en série série sont chargés separément par des enroulements secondaires 26a, 26b, 26c juxtaposés aux enroulements primaires 23a, b, c. La tension transmise aux condensateurs 28a, b, c, est, par exemple, de 2,5 kg tandisq que les conducteurs 28a, 28b, 28c @@ésentent chacun une capacité de par exemple 0,02 F.Les condensateurs 28a, b, c, sont rei@és aux enraulements primaires de trois transformateurs
@@mpalsions 30a, 30b, 30c brachés en série, par l'intermédiaire d'un @@@ateur 29 conportent, par exemple, six intervalles en série présentant chacun une @@rgeur de 0,@ @m. Les enroulements primaires comportent, par exemple, 50 spires. A ces enroulements primaires sont associés trois @o@ines secondaires branchées en série et comportant chacune, par exemple, 380 spires et @ont les extrémités libres sont reliées aux sorties 31, 32 du @@nérateur d imp@lsions de tension.Un organe de couplage (de par exemple @ F) présentant une résistance de décharge de 200 kOhm, par exemple, est @@@nché en aval des enroulements secondaires du transformateur d'impulsion 30a, afin de d@@oupler les transformateurs d'impulsion de la basse @@équence du @@arant d'alimentation (par exempel 50 M2).
Un composant @C 34 @s@cié à un condensateur de 0,01 f, par exemple,
@ à trois résistances chmiques de par exemple 200 kOhms chacune, branchées an parallèle avec ledit condesateur, est disposé entre les condensa te@rs 28a, b, c, et les enroulements, primaries 30a, b, c. Ce composant RC 34 augmente l'angle d'inclinaison (la "vaideur" de la pente) des flancs des impulsions produites par le générateur d'impulsions de tension.
@ à trois résistances chmiques de par exemple 200 kOhms chacune, branchées an parallèle avec ledit condesateur, est disposé entre les condensa te@rs 28a, b, c, et les enroulements, primaries 30a, b, c. Ce composant RC 34 augmente l'angle d'inclinaison (la "vaideur" de la pente) des flancs des impulsions produites par le générateur d'impulsions de tension.
Le générateur d'impulsions de tension décrit ci-dessus fonctionne comme suit: pour commencer, on notera que le générateur d'impulsions précité fournit des oscillations du type dit "flip-flop" ou à bascule. La tension fournie par le tranformateur 2G -prie, ici, entre les pâles (bornes) S et T- est transmise, sois avec ses deux demi-ondes (pas de diodes), soit avec une seule demi-onde (avec ds--s diodes) aux enroulements primaires 23a, b, c, et portée a une valeur supérieure. Les tensions secondaires plus élevées -enroulements 26a, b, c- chargent les condensateurs 28a, b, c, en parallèle et en phase.La série d- condensateurs est déchargée par l'intermédiaire de plusieurs éclateurs constitués par six intervalles individuels présentant un dlydt approprié, et par l'intermédiaire des enroulements primaires des transformateurs d'impulsions 30a, b, c. Cette décharge se produit a ne vesse d'autant pli grande (avec une raideur de pente des flancs d'autant plus accusée) que l'inductivité du circuit de décharge est plus réduits. Les enroulements secondaires du transformateur d'impulsions sont branchés aux cussi en série et reliés à l'arc électrique par l'inermédiaire J'ur condensateur de conplage associé à une résistance paralléle de décharge.Le branchement en série permet d'obtenir une tension élevée sans ou'il ne e produise ure décharge préma- turée dans le transformateur.
La figure 4 représente l'aliure es @ariations) de la tensIon U en fonction de l'angle de phase @ dans es arcs d'un chalumeau a arc de plasma comportant trois électrodes brachées et triphasé Les trois phases affectées respectivement aux bornes R, S, t sont décalées de 120 l'une par rapport à l'autre. La phase correspondant à la borne T est associée à des impulsions de tension superposées désignées par le référence 35. Les impulsions sont produites à la crête de ta tension @iternative, au immédia- tement avant l'apparition de cette crâte.Des impulsions de tension positi ves sont superposées à la demi-onde suporieure, tandis Que des impulsions de tension négatives sont superposées à la demi-onde inférieure (polarité directej.
Le procédé selon l'invention permet également de superposer les impulsions de tension non seulement % unc seule phase, mais également à deux ou trois phases: il permet, par ailleurs, de ne superposer les impul sions de tension qu'à la demi-onde sapé@ieure ou a la demi-onde inférieure, ces impulsions de tension pouvant, de plus, être seulement positives su bien seulement négatives (polarité directe et inverse en alternance),
Bien entendu, la présente ivention n'est pas limitée aux moées de réalisation décrits et représentés mais elie est suceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art sans que l'on e s'écarte de l'esprit de l'invention.
Bien entendu, la présente ivention n'est pas limitée aux moées de réalisation décrits et représentés mais elie est suceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art sans que l'on e s'écarte de l'esprit de l'invention.
Claims (13)
1.- Procédé pour produire un arc de plasma, dans lequel un jet de gaz est au moins partiellement ionisé, par l'effet d'une première source de tension et dans lequel un arc est amorcé dans le jet de gaz au moins partiellement ionisé par l'effet d'une seconde source de tension, caracté- rise en ce que des impulsions de tension sont superposées à la seconde tension d'arc.
2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions de tension présentent des flancs montants a pente raide qui se situent dans la plage des hautes fréquences.
3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les impulsions de tension sont produites de manière intermittente.
4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractéri- sé en ce que la tension desdites impulsions de tension est comprise entre 2 kV et 60 kV.
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 A 4, caractéri- sé en ce que la seconde source de tension produit une tension alternative et en ce que les impulsions de tension ne sont superposées que lors des crêtes de tension négatives et/ou positives, ou bien juste avant ces crêtes.
6.- ProchdS selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérise en ce que les impulsions de tension présentent une polarité directe et/ou inverse.
7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractéri- se en ce que l'on superpose, à la seconde source de tension, 1 à 10 impulsions de tension pour chaque demi-onde.
8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caracterise en ce que l'on superpose à ltarc de la première source de tension des impulsions de tension produites par une source supplémentaire de tension a haute fréquence.
9.- Chalumeau a arc de plasma pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant au moins une tuyère d'alimentation en gaz, qui renferme une électrode, une première source de tension reliée à la tuyère et à l'électrode ainsi qu'une seconde source de tension reliée a ladite électrode, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, au moins un générateur d'impulsions de tension (11) relié, d'une part, à ladite électro- de (7) et, d'autre part, à la masse ou à une seconde électrode.
10.- Chalumeau à arc de plasma selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'électrode (les électrodes) (7a, 7b) est (sont) disposée(s) dans un creuset (15) pourvu, sur sa face intérieure, d'une voie conductrice s'étendant jusque dans le bain en fusion, et reliée à la masse.
11.- Chalumeau à arc de plasma selon la revendication 9 Ou 10, carac ternis en ce qu'une self de blocage à haute fréquence (12) est Interposée entre la connexion d'électrode du générateur d'impulsions de tension (11) et la seconde source de tension (10).
12.- Chalumeau à arc de plasma selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'un tube fluorescent (21) est interposé dans le conducteur d'amenée ou de sortie du générateur d'impulsions de tension (11).
13.- Chalumeau à arc de plasma selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions de tension comporte une pluralité de condensateurs (28a, b, c) branchés en série, cette série de condensateurs étant court-circuitée par un éclateur (29).
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Publications (2)
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Cited By (2)
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| EP0673186A1 (fr) * | 1994-03-17 | 1995-09-20 | Fuji Electric Co., Ltd. | Procédé et appareillage de génération d'un plasme inductif |
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