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" Perfectionnements apportée aux fours., notamment aux foure électriques à. induction à haute fréquence,"
L'invention est relative aux fours; et elle concerne plus spécialement (parce que c'est dans leur cas que son application semble devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces appareils, les fours électriques à induction à haute fréquence.
Elle a pour but, surtout, de rendre tels, ces appareils, qu'ils soient de meilleur rendement.
Elle consiste, principalement, à agencer de manière telle, les appareils du genre en question,qu'ils permettent de faire varier, en concordance avec l'effet calorifique à obtenir, les positions relatives du niveau du centre de leur système de chauffage et du niveau du centre de la masse à chauffer à l'aide de ce dernier.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions- qui s'uti- lisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après,
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Elle vise plue particulièrement un certain mo- de d'application (celui où on Inappliqué aux fours élec- triques à haute fréquence, fours dans lesquels l'action inductrice est produite par des éléments inducteurs, ré- partis à proximité de la matière à chauffer @ ou simple- ment constitues par un enroulement disposé à proximité de ladite matière --), ainsi que certaine modes de réa- lisation (ceux qui seront indiqués ci-après) desdites dispositions;
et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produite industriels nouveaux, les appa- reils du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établis sèment, ainsi que les installations comportant de semblables appareils,
Et elle pourra, de toute façon, être bien com- prise à l'aide du complément de description qui suit, ain- si que du dessin ci -annexé lesquels complément et dessin sont, 'bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig, 1 de ce dessin montre, en perspective cavalière schématique, un four électrique à induction à haute fréquence et monophasé, établi conformément à l'invention.
Les fig, 2 et 3 montrent, respectivement en é- lévation proprement dite et en coupe axiale, également proprement dite, suivant la ligne brisée 3-3 fige 2, un four tel que celui que ne montre que schématiquement la- dite fig. 1.
La fig, 4, enfin, montre, en perspective ca- valière schématique, un four électrique à.induction à haute fréquence et triphasé, établi également conformé- ment à l'invention.
Selon l'invention, et plus particulièrement se- lon celui de ses modes d'application, et ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il sem-
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ble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, à supposer qu'on veuille construira un four à induction à haute fré- quence,on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
Concernant le four proprement dit, c'est-à-di- re son creuset a et son inducteur, on les établit eux-mê- mes d'une façon appropriée quelconque, donc, par exemple, de façon, comme l'indiquent les fig, 2 et 3, et comme il sera, de plus, supposé en ce qui suit: que le creuset a, de forme appropriée et montésur un support réfractaire b¯, soit disposé à l'intérieur d'un tube c, en une matière appropriée, telle du quartz; et qu'il existe, autour de ce tube, un élément induc- teur,par exemple un solénoïde d, à spires élémentaires convenablement isolées les unes des autres.
Concernant, ensuite les moyens de couplage à interposer entre ledit solénotde et la source du cou- rant (non représentée) on les établit de manière que l'a- limentation du solénoïde en courant puisse être modifiée en fonction de la hauteur à laquelle s'élève en le creu- set la masse à chauffer, ce qui peut Atre réalisé avanta- geusement, entre autres manières, comme l'indique la fig,, 1, c'est-à-dire en prévoyant, sur le solenoïd d, une série de bornes 1, 2, 3, 4 et 5 et en interposant, entre:
' celles-ci et ladite source de courant, un commutateur propre à permettre de modifier à volonté les connexions, cette disposition pouvant,à son tour.. être avanta- geusement réalisée, ainsi que l' indiquent les fig. 2 et 3, c'est-à-dire:
en constituant l'élément contacteur sous forme d'une barrette e, tournant par son extrémité f autour d'un axeh alors que son autre extrémité j. se déplace, au cours de sa rotation, devant les bornes il et i, au nombre de deux dans l'exemple représenté, l'ensemble de ces éléments pouvant être monté sur
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la face externe de la cuve r, qui entoure l'élément in- ducteur, l'axe de la barrette étant relié électriquement à la borne d'amenée k. du courant, notamment par l'inter-
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médiaire du conducteur m. et par la tige n, une gaine pro- tectrice jo, en une matière isolante appropriée,évitant tout contact avec la cuve r.
La spire s1 qui forme l'extrémité inférieure du so- lénotde d, est reliée par. le conducteur v1a la cuve r qui elle-même est connectée à la source d'énergie, alors sue les bornes il et i2 sont reliées par les conducteurs
3 2 3
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v st v aux spires s et e dudit solénotde,
2 la spire . étant celle qui se trouve à l'extrémité supérieure de l'enroulement, et dont le niveau correspond
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à celui 1 g du creuset et la spire j. 3 étant celle qui
2 2 se trouve à un niveau intermédiaire, désigné par .1 - ci
1 2 entre les spires ¯µ¯ et 62. quand les matières remplissent le creuset .
jusqu'au niveau 1- Il, on fait passer le courant dans
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le qoleno!de d ent2G les spires.!L 2 et.!L l et l'accouple- ment de la masse,soumise aux effets de l'induction, à l'élément inducteur, peut être considéré comme étant pra- tiquement le plus favorable.
Au fur et à mesure que la fusion se produit, les matières se tassent dans le creuset, de sorte que leur niveau supérieur atteint finalement le niveau .0. - .0. par exemple.
Les matières chauffées ne remplissent donc plus qu'une partie de l'espace intérieur de l'enroulement in. ducteur, ce qui réduit la valeur de l'accouplement et par suite, le rendement et le'facteur de puissance.
Cette dernière éventualité peut également se présenter quand le four n'est que partiellement chargé.
En faisant passer le courant entre les spires
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-# -, t w #- v* U s3 et s1 du solen les conditions nécessaires à l'ob- tention d'un bon accouplement sont à nouveau remplies.
Dans le cas où l'on veut alimenter le four à induction avec un courant polyphasé et plus spécialement triphasé, on peut procéder, comme schématisé à la fig. 4, les connexions électriques peuvent être telles, notam- ment pour le montage en triangle, que les trois conduc- teurs d'arrivée du courant soient connectés respective-
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ment à B B!y B2 -v B4 ou à.
cl C'., C2 , C3 suivant que l'élément induoteur doive agir sur toute sa hauteur, ou -seulement sur une partie de celle-ci,
En suite de quoi, on obtient un four à induc- tion à haute fréquence, dont le fonctionnement est suf- fisamment évident pour qu'il soit inutile d'entrer à son sujet dans aucune explication supplémentaire, ce four présentant,, sur ceux préconisés antérieurement, donc sur ceux comportant un enroulement traversé constamment et sur toute sa hauteur, par le courant électrique, ces a- vantages, entre autres:
que seuls les éléments inducteurs, influençant les zones de la chambre de chauffe ou creuset remplies avec la masse à chauffer, sont traversés par le courant à haute fréquence, ce qui réduit les pertes d'énergie à un mini- mum, que l'on peut soustraire, à volonté, certaines zones de la chambre de fusion,à l'action inductrice de l'élé- ment inducteur, ces zones étant ou n'étant pas occupées par des matières à traiter dans le four, et cela plus particulièrement pour soumettre ces matières à un traite- ment thermique déterminé.
Comme il va de soie et comme il ressort d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses par-
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ties, ayant plus spécialement été indiquées; elle en em- brasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles: dans lesquelles l'élément inducteur, au lieu d'être constitué par un conducteur enroulé en hélice autour de la chambre de chauffe,de manière à former plus ou moins approximativement une série d'anneaux:
superposés, serait formé par une ou plusieurs 'bandée conductrices, enroulées en spirale, de manière à former plus ou moins approxima- tivement, une série d'anneaux concentriques, isolés les uns desautres, dans lesquelles l'élément inducteur serait disposé de façon que les matières à chauffer se trouvent en par- tie à l'extérieur et en partie à l'intérieur dudit élé- ment, clans lesquelles l'élément inducteur d'une forme et d'une configuration quelconque serait disposé dans la masse à chauffer de façon à être entouré complètement ou partiellement par ladite masse, dans lesquelles l'organe contacteur, au lieu d'être déplacé à la main, serait actionné automatiquement et ce- la par l'intermédiaire d'un dispositif approprié, notam- ment électrique,
sensible aux variations du courant contre lant le niveau supérieur occupé,dans la chambre de fusion, par le bain de fusion.
R É S U M É. l'invention a pour objet des perfectionnerents apportés aux fours, et plus spécialement les foute élec- triques à induction à haute fréquence,, lesquels perfec- tionnements consiste , principalement, à agencer de ma- nière telle, lesappareils du genre en question, qu'ils permettent de faire varier, en concordance avec l'effet calorifique à obtenir, les positions relatives du niveau @u centre de leur système de chauffage et du niveau du
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centre de la masse à chauffer à l'aide de ce dernier.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'appli- oation desdits perfectionnements ; et elle vise plus par- ticulièrement encore, et ce à titre de produits industri- els nouveaux, les fours du genre en question comportent application desdits perfectionnements, les éléments spé- ciaux propres à leur établissement-:, ainsi que les ins- tallations comprenant de semblablesfours,
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"Improvements made to furnaces, in particular high frequency induction electric furnaces,"
The invention relates to ovens; and it relates more especially (because it is in their case that its application seems to offer the most interest), but not exclusively, among these devices, electric furnaces with high frequency induction.
Its purpose, above all, is to make these devices such that they are of better performance.
It consists, mainly, in arranging in such a way, the devices of the kind in question, that they allow to vary, in accordance with the calorific effect to be obtained, the relative positions of the level of the center of their heating system and of the level of the center of mass to be heated using the latter.
It consists, apart from this main provision, of certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below,
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It is aimed more particularly at a certain mode of application (that in which one Inapplicable to high frequency electric furnaces, furnaces in which the inductive action is produced by inductive elements, distributed near the material to be heated. @ or simply constituted by a winding arranged near said material -), as well as certain embodiments (those which will be indicated below) of said arrangements;
and it relates more particularly still, and this as new industrial products, to devices of the type in question comprising the application of these same provisions, the special elements specific to their establishment, as well as installations comprising similar devices,
And it can, in any case, be well understood with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawing, which supplement and drawing are, of course, given above all by way of indication. .
FIG. 1 of this drawing shows, in a schematic perspective perspective, a single-phase high-frequency induction electric furnace, established in accordance with the invention.
Figs, 2 and 3 show, respectively in elevation proper and in axial section, also proper, along the broken line 3-3 fig 2, an oven such as that shown only schematically by said fig. 1.
FIG. 4, finally, shows, in schematic perspective, a three-phase high-frequency induction electric furnace, also constructed in accordance with the invention.
According to the invention, and more particularly according to that of its modes of application, and those of the embodiments of its various parts, to which it appears
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However preference should be given, assuming that a high frequency induction furnace is to be constructed, this is done as follows, or the like.
Concerning the furnace proper, that is to say its crucible a and its inductor, they themselves are established in any suitable way, therefore, for example, in a way, as indicated by the fig, 2 and 3, and as it will be, moreover, assumed in what follows: that the crucible a, of suitable shape and mounted on a refractory support b¯, is arranged inside a tube c, in a suitable material, such as quartz; and that there is, around this tube, an inductor element, for example a solenoid d, with elementary turns suitably isolated from each other.
As regards, then the coupling means to be interposed between said solenoid and the current source (not shown) are established so that the supply of the current solenoid can be modified as a function of the height at which s' raises the mass to be heated by digging it up, which can be carried out advantageously, among other ways, as shown in fig ,, 1, that is to say by providing, on the solenoid of a series of terminals 1, 2, 3, 4 and 5 and interposing, between:
'these and said current source, a switch suitable for allowing the connections to be modified at will, this arrangement being able, in turn, to be advantageously implemented, as shown in FIGS. 2 and 3, that is to say:
by constituting the contactor element in the form of a bar e, rotating at its end f around an axish while its other end j. moves, during its rotation, in front of the terminals il and i, two in number in the example shown, all of these elements being able to be mounted on
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the outer face of the tank r, which surrounds the inductor element, the axis of the bar being electrically connected to the supply terminal k. current, especially through the inter-
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driver's mediator m. and by the rod n, a protective sheath jo, made of a suitable insulating material, preventing any contact with the tank r.
The turn s1 which forms the lower end of the solenot d, is connected by. the conductor v1a the tank r which itself is connected to the energy source, then the terminals il and i2 are connected by the conductors
3 2 3
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v st v at turns s and e of said solenot,
2 the coil. being that which is at the upper end of the winding, and whose level corresponds
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to that 1 g of the crucible and the coil j. 3 being the one who
2 2 is at an intermediate level, designated by .1 - here
1 2 between turns ¯µ¯ and 62. when the materials fill the crucible.
up to level 1- Il, the current is passed through
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the qoleno! of d ent2G the turns.! L 2 and.! L l and the coupling of the mass, subjected to the effects of induction, to the inductor element, can be considered as being practically the more favorable.
As the melting occurs, the materials settle in the crucible, so that their upper level eventually reaches the .0 level. - .0. for example.
The heated materials therefore only fill part of the interior space of the in winding. ductor, which reduces the value of the coupling and therefore the efficiency and the power factor.
This latter possibility can also occur when the oven is only partially loaded.
By passing the current between the turns
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- # -, t w # - v * U s3 and s1 of the solenoid the conditions necessary to obtain a good coupling are again fulfilled.
If you want to supply the induction furnace with a polyphase and more especially a three-phase current, you can proceed, as shown schematically in FIG. 4, the electrical connections can be such, especially for delta connection, that the three incoming current conductors are connected respectively.
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ment to B B! y B2 -v B4 or to.
cl C '., C2, C3 depending on whether the inductor element must act over its entire height, or -only on a part of it,
As a result of which, we obtain a high-frequency induction furnace, the operation of which is sufficiently obvious for it to be unnecessary to enter into any additional explanation about it, this furnace exhibiting, on those recommended previously, therefore on those comprising a winding traversed constantly and over its entire height, by the electric current, these advantages, among others:
that only the inductor elements, influencing the zones of the heating chamber or crucible filled with the mass to be heated, are crossed by the high frequency current, which reduces the energy losses to a minimum, that we can subtract, at will, certain zones of the melting chamber, from the inductive action of the inductor element, these zones being or not being occupied by materials to be treated in the furnace, and this more particularly for subject these materials to a specific heat treatment.
As it goes without saying and as is already clear from the foregoing, the invention is in no way limited to that of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various by -
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ties, having been more especially indicated; it embraces, on the contrary, all the variants, in particular those: in which the inductor element, instead of being constituted by a conductor wound in a helix around the heating chamber, so as to form more or less approximately a series of rings:
superimposed, would be formed by one or more 'conductive bands, wound in a spiral, so as to form more or less approximately, a series of concentric rings, isolated from each other, in which the inductor element would be arranged so that the materials to be heated are located partly outside and partly inside said element, in which the inducing element of any shape and configuration would be arranged in the mass to be heated. so as to be completely or partially surrounded by said mass, in which the contactor member, instead of being moved by hand, would be actuated automatically and this by means of a suitable device, in particular electric,
sensitive to variations in current against the upper level occupied, in the melting chamber, by the melting bath.
ABSTRACT. The object of the invention is to improve the furnaces, and more especially high-frequency induction electric furnaces, which improvements mainly consist in arranging in such a manner, apparatus of the type in question, which 'they make it possible to vary, in accordance with the calorific effect to be obtained, the relative positions of the level at the center of their heating system and of the level of
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center of mass to be heated using the latter.
It relates more particularly to a certain mode of application of said improvements; and it is aimed more particularly still, and this as new industrial products, the ovens of the type in question include the application of said improvements, the special elements specific to their establishment- :, as well as the installations comprising similar ovens,