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perfectionnements aux appareils pour le chauffage de corps métalliques par l'électricité. cette invention se rapporte au chauffage électrique et elle comprend un procédé pour chauffer des corps conducteurs de l'électricité en y faisant passer un courant électrique, et en un appareil pour réaliser ce nouveau procédé.
Dans certaines phases de la fabrication d'un produit,il est désirable de chauffer des ébauches métalliques de dif- férentes formes, présentant soit une section transversale uniforme, soit une section transversale irrégulière à une température uniforme, ou de chauffer des parties choisies de ces ébauches à certaines températures-.tandis que d'autres parties sont chauffées à des températures différentes ou ne sont pas chauffées du tout, suivant le cas,
Un but important de cette invention est de fournir un
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procédé et un dispositif pour chauffer des ébauches conclue- trices de l'électricité, de section transversale variable ou uniforme, sur toute partie voulue et a n'importe quelles températures différentes,
en faisant passer un courant élec- trique à travers ces ébauches.
Pour chauffer/de courtes barres métalliques, telles que des rivets, il était d'usage, en vue d'obtenir une circula- tion uniforme du courant à travers la barre et un bon con- tact électrique entre celle-ci et les électrodes, de pincer la barre entre deux électrodes de polarités opposées, cha- que extrémité de la barre s'appliauqnt contre une électrode., Bien que cette façon de supporter la barre à chauffer soit satisfaisante lorsqu'il s'agit de barres épaisses de faible longueur dont les extrémités sont préparées,! elle n'est guè- re utilisable pour beaucoup d'articles de faible résistance mécanique ou présentant des extrémités rugueuses ou irrégu- lières, étant donné que la pression que doivent exercer les électrodes pour établir un bon contact électrique, même lors- que les extrémités sont préparées,
peut atteindre une valeur telle qu'elle déforme ces objets et applatit les extrémités qui s'appliquent sur les électrodes, lorsqu'en atteint une température élevée; d'autre part il est difficile, sinon impossible, d'établir un bon contact électrique entre les extrémités irrégulières et non préparées que présentent un grand nombre d'articles qui doivent être chauffés. un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif pour supporter tout objet à chauffer sans le déformer d'une manière appréciable, à toute température in- férieure à son point de fusion, à laquelle il peut être chauffé.
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un autre but est de fournir un dispositif de support qui règle la distribution de la chaleur sur une partie dé- sirée quelconque de l'objet.
Par exemple, le chauffage de la partie d'un objet en contact avec les électrodes présente des difficultés et l'invention a particulièrement pour but de fournir des électrodes qui permettent de chauffer les par- ties en contact de l'objet à une température approximative- ment uniforme ou de les porter à un degré de température dé- siré quelconque, ou qui permettent de régler à volonté le chauffage de ces parties.
Dans de nombreuses opérations industrielles, par exemple le forgeage, il est nécessaire de chauffer une série de corps uniformément à une température déterminée définie, en répé- tant l'opération à plusieurs reprises sur un grand nombre d'objets à peu près identiques. En outre, l'opérateur n'est pas toujours prêt à exécuter la phase suivante de l'opération sur l'objet au moment où il atteint la température voulue, et l'on n'obtiendrait pas de bons résultats si 1 on coupait purement et simplement le chauffage, car le refroidissement se produirait immédiatement et l'objet ne se trouverait pas à la température convenable lorsque l'opérateur serait prêt à exé- cuter la phase suivante de l'opération.
D'autre part, lors- qu'il s'agit de traiter certains objets à chaud, il est dési- rable de les chauffer graduellement à une température déter- minée et ensuite de maintenir cette température constante ou de l'augmenter et de la diminuer à une sllure différente jus- qu'à. ce qu'on obtienne la valeur finale désirée, qui peut être maintenue constante.
un autre but de l'invention est de fournir un dispositif
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pour chauffer automatiquement à. une certaine allure un corps conducteur de l'électricité à une température prédéterminée , à le chauffer ensuite davantage ou à le refroidir à une al- lure différente jusqu'à ce qu'on obtienne une température finale pré-déterminée et ensuite maintenir cette température à peu près constante pendant une période désirée quelconque ou maintenir constante la température pré-déterminée à la- quelle le corps a été chauffé en premier lieu.
Un autre but de l'invention est encore de fournir un procédé' pour régler des circuits électriques après un chan- gement de la résistance du corps soumis au chauffage, par suite d'une variation de température de ce corps.
Pour atteindre ces buts, on peut employer deux ou plu- sieurs sources d'énergie électrique de potentiels différents, un dispositif pour appliquer l'une quelconque de ces tensions à l'objet à chauffer et un dispositif agissant lors d'une augmentation déterminée de la résistance du corps, pour couper la tension la plus élevée et appliquer la tension inférieure. On a constaté en pratique que ce mode de chaut- fage d'un corps peut être réalisé beauc oup plus économiquement par l'emploi d'un transformateur de courant alternatif pour- vu de deux enroulements primaires, dont l'un comporte un nom- bre de spires relativement grand et l'autre un nombre de spi- res relativement petit, et un enroulement secondaire consis- tant en une seule spire à circuit ouvert destiné à être fermé par le corps à. chauffer.
Pour appliquer le courant au corps à chauffer sans qu' il se produise de pertes au point de contact, ou de surchauf- fe de l'électrode, et pour éviter toute déformation du corps
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à chauffer, chaque électrode peut avantageusement comporter une pince pourvue de deux ou plusieurs mâchoires mobiles les unes par rapport aux autres, qui peuvent être rapprochées de manière à serrer une partie résistante de l'objet d'une manière suffisamment intime pour assurer un bon contact électrique sans abimer la partie serrée. Comme le corps est supportée par deux de ces pinces, il n'est soumis de ce fait à aucune force qui pourrait tendre à le déformer comme cela se produirait s'il était comprimé entre deux électrodes à des extrémités opposées.
L'emploi de pinces serrant les cotés du corps nécessite des électrodes de forme et de com- position spéciales, car autrement la différence de résistance que rencontrerait le courant électrique à travers le corps, soumis au chauffage entre différentes parties des électrodes de polarité opposée provoquerait une distribution inégale du courant et de la chaleur. On donnera dans la description ci-dessous les détails d'une série d'électrodes convenables.
Uri mode d'exécution de l'invention, dans son application au chauffage de barres métalliques pour le forgeage, est représenté sur les dessins annexés et est décria ci-dessous en détail, mais il est bien entendu que l'invention est ap- plicable au chauffage d'autres objets, que la nouveau procé- dé peut être réalisé par d'autres moyens que ceux décrits et que la, description est uniquement donnée à titre d'exemple sans limiter l'invention qui est précisée dans les reven- dications ci-Annexées.
Dans les dessins:
Figure 1 est un schéma des connexions d'un appareil de chauffage électrique réalisant l'invention; -
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Figure 2 est une vue en plan de eet appareil électrique, certaines pièces étant brisées;
Figure 3 est une élévation de face partiellement en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2, vue dans le sens de la flèche, montrant certains organes de l'appareil de chauffage et du mécanisme de commande d'un coupleur;
Figure 4 est une vue en élévation montrant à plus grande échelle le mécanisme de commande du coupleur représenté sur la figure 3, conjointement avec l'extrémité de droite du coupleur qu'il actionne, une partie du mécanisme de com- mande étant représentée dans la position normale en traits plains, et dans une position intermédiaire en traits poin- tillés;
Figure -5 est une vue des éléments représentés sur la figure 4, dans la position de commande en traits pleins et dans une autre position intermédiaire en traits pointillés;
Figure 6 est une vue en plan d'un transformateur faisant partie de l'appareil da chauffage.
Figure 7 est une vue en élévation de face du transfor- mateur représenté sur la figure 6;
Figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7, en regardant dans le sens des flèches.
Figure 9 est une vue en élévation représentant la par- tie antérieure du coupleur de circuit dans la position nor- male, la vue étant prise de la gauche sur la figure 4 ;
Figure 10 est une vue en élévation montrant en position de commande certains des organes représentés sur la figure 9 ;
Figure 11 est une vue en élévation représentant dans la position de commande l'extrémité de gauche du coupleur de circuit conjointement avec un électro-aimant de réglage;
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Figure 12 est une coupe suivant la ligne 12-12 de la figure 9, en regardant dans le sans des flèches.
Figure 13 est une coupe suivant la ligne 13-13 de la figure 2 représentant un détail de l'appareil de chauffage;
Figure 14 est une vue à plus grande échelle et partiel- lement en coupe du montage de l'électrode représentée sur la figure 3;
Figure 15 est une coupe suivant la ligne 15-15 de la figure 13 représentant à une échelle encore plus grande l'électrode représentée sur la figure 14 ;
Figure 16 est une vue en coupe horizontale d'une barre chauffer venant s'appliquer sur une électrode;
Figures 17, 18, 21 et 22 sont des vues semblables à la figure 16 montrant diverses modifications de l'électrode;
Figure 19 est une vue semblable à la figure 15 montrant une autre modification;
Figure 23 est une vue en plan de certaines parties d'un appareil de chauffage et d'un objet à chauffer présentant une partie centrale de section réduite;
Figure 24 est une coupe transversale centrale faite suivant la ligne 24-24 de la figure 23;
Figure 25 est une vue en plan de certaines parties d'un appareil de chauffage et d'un objet k chauffer, présentant une partie centrale élargie, et
Figure 26 est une coupe transversale d'un amortisseur destiné à agir conjointement avec un solénoide.
On comprendra mieux le but des diverses formes de cons- truction qui vont être décrites en examinant le schéma des connexions de la figure 1. Dans ce schéma 1 et 2 désignent d.es conducteurs raccordés à une source appropriée de courant
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alternatif et pouvant être reliésà des conducteurs 3 et 4 par la fermeture d'un interrupteur 5. A droite du schéma on a représenté un transformateur réducteur muni de deux enroulements primaires, Pl consistant en un nombre relasi- vement grand de spires de fil fin, P2 consistant en un nom- bre relativement faible de spires de fil épais, et d'un en- roulement secondaires s consistant en une seule spire ouver- te qui comprend de préférence une forte barre de résistance négligeable en comparaison de celle des enroulements primai- res.
Pour faire varier la nombre de spires de l'enroulement primaire P1 qui peut être intercalé en tout temps dans le circuit, cet enroulement est pourvu de branchements à des intervalles appropriée et les/branchements. successifs sont reliés à des contacts fixes successifs d'un commutateur ro- tatif 6. D'une manière semblable on peut faire varier le nombre de spires dans 1,,enroulement primaire P2 suivant la position d'un commutateur 7.
En vue de commander la connexion du transformateur à la source d'énergie, on se sert d'un coupleur 8 et d'un iner- rupteur à bobine électromagnétique 9. Le coupleur comprend, dans le mode d'exécution considéré, un tambour cylindrique 10, en bois ou autre matière isolante appropriée, porté par un arbre 11 monté de manière à pouvoir tourner dans des pa- liers 12, Le tambour 10 porte un contact 13, un contact 14, et une rangée de contacts 15, comprenant chacun une bande de cuivre assujettie au tambour, les bandes 13, 14 et 15 étant disposées de manière à relier ensemble des paires de ressorts de contact 16, 17 et 18 respectivement.
Les contacts sont représentés en traits pleins dans leur position normale ou première position de commande dans laquelle les paires de
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ressorts 18 sont reliées entre elles par les bandes 15, tandis que les paires de ressorts 16 et 17 sont déconnectées.
Lorsque le tambour 10 tourne dans le sens de la flèche sous l'action du mécanisme de commande qui va être dréorit,les contacts sont amenés dans la position indiquée en traits pointillés, déconnectant d'abord les ressorts 18, connectant ensuite les reports 17 et une fraction de seconde plus tard, les ressorts 16. Pour maintenir le tambour 10 dans cette seconde position de commande en surmontant la force d'un ressort hélicoi'dal 19 qui tend constamment à le rappe ler dans la position normale ou première position de commande, on se sert d'un cliquet 20 porté par un levier 21 formant l'armature d'un électro-aimant de declanchement 22.
Pour chauffer un corps de section transversale uniforme, tel qu'une barre métallique A, dont les caractéristiques électriques et techniques ont été déterminées, on place le commutateur 6 dans la position voulue pour intercaler le nombre de spires de l'enroulement primaire Pl du transfor- mateur qui provoque le passage à travers le circuit secondai- re s d'un courant ayant exactement l'intensité suffisante pour compenser toutes les pertes de chaleur auxquelles la barre A est soumise lorsqu'elle atteint sa température finale prédéterminée, de telle sorte que cette température est maintenue constante lorsque la barre a été chauffée et que le courant circule à travers l'enroulement P1. On ferme alors le commutateur 5 et on place la barre dans la position voulue pour former le circuit secondaire S.
Lorsque le coupleur 8 occupe la position normale ou première position de commàn- de, le courant circule à travers l'enroulement P1 par un
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circuit qui part du conducteur 1, passe par le côté gauche de l'interrupteur 5, le conducteur 3, le conducteur 23, les spires supérieures de l'enroulement P1, le conducteur 24, les ressorts 18 reliés par la bande de gauche 15, le conduc- teur 25, le restant des spires de la moitié supérieure de l'enroulement P1, le conducteur 26, la seconde paire de res- sorts 18 et le contact 15, le conducteur 27, la partie su- périeure de la moitié inférieure de l'enroulement P1, le con- ducteur 28, la troisième paire de ressorts 18 et le contact 15, le conducteur 29, la partie restante de la moitié in- férieure de l'enroulement P1,
le commutateur 6, le conduc- teur 30, les ressorts de droite 18 et le contact 15, le conducteur 4, le côté gauche de l'interrupteur 5, pour abou- tir au conducteur 2.
Par suite du grand nombre de spires de l'enroulement Pl, le courant qui circule dans ce circuit induit un potentiel relativement bas dans l'enroulement secondaire, de façon à faire passer à travers le circuit secondaire S et la barre A en série un courant tellement faible qu'il ne chauffe la barre A que lentement.
Si, comme c'est habituellement le cas, on désire augmenter la température de la barre rapidement, l'enroulement P1 est déconnecté et l'enroulement P2 qui pos- sède moins de spires et induit par conséquent un voltage se- condaire plus élevé est mis en\circuit. Pour effectuer cette substitution des enroulements du transformateur, on actionne le coupleur 8 de la manière qui va être décrite pour faire tourner la tambour 10 dans le sens'de la flèche, de manière à ouvrir les ressorts de contact 18 interrompant ainsi le circuit qui vient d'être décrit, et ferme! ensuite les res-
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sorts 17 et quelque temps après les ressorts 16.
En arrivant en prise avec le contact 14, les ressorts 17 ferment par l'enroulement P2 un circuit qui peut s'établir comme suit: conducteur 1, côté droit de l'interrupteur 5, conducteur 3, ressort 17 et contact 14, conducteur 31, enroulement P2 (les moitiés supérieures et inférieures en série), commutateur 7' enroulement de solénoïde 9, conducteur 4, côté gauche de l'interrupteur 5, pour aboutir au conducteur 2.
La circulation intense du courant dans ce circuit excite immédiatement l'enroulement 9 pour attirer le plongeur 32, soulevant les contacts 33 portés par celui-ci, de manière à les dégager des contacts fixes 34 sur lesquels ils reposent normalement. Le tambour 10 est verrouillé dans la position de commande par suite de la prise du cliquet 20 avec une dent 35 d'un arbre 11, et il reste dans cette position jus- qu'à ce que 1'électro-aimant de déclenchement 22 ait fonc- tionné sous l'action d'un courant traversant un circuit établi par la fermeture des ressorts 16 par le contact 13, mais interrompu par l'ouverture des contacts 34 du solénoïde- Le circuit de l'électro-aimant de déclenchement part du contact fixe gauche 34 du solénoïde.
passe par les ressorts 16 et le contact 13, l'enroulement de l'électro-aimant 22, les conducteurs 3 et 23, un petit nombre de spires de l'enroule- ment priniaire Pl actuellement hors du circuit électrique principal mais agissant comme enroulement secondaire à bas voltage du transformateur, et de 1à par le conducteur 36 au contact fixe de droite 34 du solénoïde 9.
Ce circuit est fermé chaque fois que le courant qui circule à travers l'enroulement primaire P2 et la bobine 9
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est trop faible pour sumonter l'action du ressort de compres- sion 37; qui tend à maintenir fermes les contacts 33 et 34. Le courant qui circule à travers l'enroulement primaire P2 dans le circuit qui vient d'être mentionné engendre dans l'enroulement secondaire S un courant très élevé qui passe à travers la barre de métal froide A et commence à chauffer celle-ci.
La rapidité avec laquelle la barre A s'échauffe dépend du voltage appliqué au circuit secondaire qui est réglé à son tour par la position du commutateur 7 de façon que la température de la barre puisse être augmentée dans tcute mesure voulue par la construction même du transforma- teur et l'introduction du nombre voulu de spires de l'enrou- lement P2. A mesure que la barre A s'échauffe, sa résistance croît d'une manière appréciable, ce qui augmente la résis- tance du circuit secondaire du transformateur et diminue par conséquent l'inten&ité du courant dans le circuit pri- maire.
Si la température prédéterminée à laquelle il s'agit de chauffer la barre A est inférieure ou n'est qu'un peu supérieure au point critique de la matière dont la barre est composée, il suffit de régler la tension du ressort 37 du solénoide et la position verticale des contacts fixes 34, de telle manière que lorsque la barre A a atteint la température prédéterminée, l'action du courant circulant dans le circuit primaire et à travers la bobine 9 est exac- tement surmontée par le ressort 37, qui repousse alors le plongeur 32 de haut en bas jusqu'à ce que les contacts mobiles 33 rencontrent les contacts fixes 34.Des contacts 34 qui sont portés par un pont métallique 38 ferment le circuit mentionné précédemment pour actionner l'aimant de déclanche- ment 22 de manière à dégager le cliquet 20 de la dent 35.
Le
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ressort 19 ramène immédiatement le tambour 10 dans sa po- sition normale, indiquée en trait plein sur la figure 1, coupant ainsi le circuit qui comprend l'enroulement P2 du transformateur et fermant le circuit précédemment mentionné passant par l'enroulement P1.
Le nombre de spires qui com- porte l'enroulement P1 a été établi par la mise en place du commutateur 6 dans la position voulue pour induire les voltages désirés dans le circuit secondaire en vue de faire passer à travers la barre A le courant exactement suffisant pour développer une quantité de chaleur équivalente aux pertes de la barre par rayonnement, convection et conduction et maintenir ainsi la température de cette barre constante à une valeur prédéterminée qui peut être inférieure, égale ou supérieure à la température à laquelle le Solénoïde fonc- tionne pour mettre l'enroulement P2 hors circuit. La barre est alors lentement refroidie, maintenue à une température invariable ou chauffée, suivant le cas, jusque ce que la tem- pérature finale qui résulte de la position particulière du commutateur 6 soit atteinte.
Lorsque l'opérateur est prêt à employer la barre chaude, il l'enlève et y substitue une froide. Le coupleur 8 est alors de nouveau actionné la nou- velle barre est portée exactement à la température prédéter- minée, la circuit a. travers l'enroulement P2 est alors inter- rompu automatiquement et la barre est maintenue ou amenée à sa température finale, et ainsi de suite pour touteses barres qu'il s'agit de chauffer. Ainsi, par la simple mise en posi- tion des commutateurs 6 et 7, on assure un traitement ther- mique uniforme d'un nombre quelconque de corps identiques qui peuvent être chauffés l'un après l'autre.
Il arrive fréquemment que la température prédéterminée à laquelle on désire chauffer une barre est notablement plus élevée que le point critique du métal de la barre qu'il s'agit 1 ---
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de chauffer. Dans ce cas, il n'est ordinairement pas possible de faire fonctionner l'appareil de chauffage exactement de la manière décrite, étant donné que lorsque le point criti- que de la barre est atteint, la résistance n'augmente pas en proportion de l'accroissement de température et une valeur très proche du minimum du courant circulant à travers l'en- roulement P2 est atteinte avant que la barre ne soit amenée à la température prédéterminée.
Il est désirable dans ce but de laisser entre le moment où le courant passant à travers la bobine primaire P2 a at- teint approximativement la valeur minimum et celui où se pro- duit la fermeture des contacts 35, 34 du solénoïde, un in- 'tervalle de temps pendant lequel la barre est chauffée au- delà de son point criotique à la température prédéterminée par le passage dans l'enroulement secondaire S du courant qui est induit par le courant circulant encore dans l'enroulement primaire P2.
Pour produire l'intervalle de temps nécessaire, on peut se servir d'un dash-pot ou amortisseur 39 qui peut être réglé conjointement avec le ressort de compression 37, pour retarder la fermeture des contacts 33, 34 pendant un intervalle de temps désiré quelconque après que la barre a atteint sa température critique et que le courant dans P2 a atteint sa valeur minimum approximative..,.Ainsi.. lors- que la barre a été chauffée à son point critique, le plongeur 32 commence à s'écarter de l'enroulement du solénoïde 9, mais ce mouvement est contrecarré par l'amortisseur 39 jusqu'à ce que lors de la fermeture finale des contacts 33, 34, la barre A ait atteint la température prédéterminée.
Comme pré- cédemment, la fermeture des contacts du solénoïde a pour effet de faire fonctionner l'aimant de déclenchement de manière
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à ramener le coupleur dans sa position normale, en ouvrant la circuit de chauffage à travers l'enroulement P2 du trans- formateur et en fermant à travers l'enroulement P1 le circuit de température constante précédemment indiqué.
Lorsque l'al- lure de chauffage est très vive il est fréquemment inutile d'employer un amortisseur pour assurer un intervalle de temps entre le moment où le courant passant à travers l'enroulement P2 a atteint sa valeur minimum approximative et celui où cet enroulement est mis hors circuit, étant donné que le temps essentiellement nécessaire pour le fontionnement du solénoide, de l'électro-aimant de déclenchement et du coupleur de circuit peut être suffisant pour permettre le chauffage de la barre bien au-delà. de son point critique.
Considérant maintenant la construction proprement dite de l'appareil de chauffage tel qu'il est représenté sur les figures 2 et 3, on verra qu'il comprend une table 40 en bois ou autre. matière isolante appropriée située à une hauteur con- venable du sol, sur laquelle est monté l'appareil de chauf- fage qui comprend un transformateur ayant des enroulements primaires P1, P2 et un circuit secondaire ouvert 8 qui con- siste en une forte barre de cuivre raccordée magnétiquement aux enroulements primaires du transformateur.
La spire secon- daire S est de préférence composée de trois barres droites 41, 42 et 43, les barres 41 et 43 étant supportées à l'une et l'autre de leurs extrémités par des manchons 44 reposant sur la table 40, et assujetties à ceux-ci par des boulons 45, tandis que la barre 42 repose sur les extrémités de gauche des barres 41 et 43 et est meintenue en contact électrique intime avec ces dernières par tcut moyen approprié, tel que des vis
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à tête 46 (voir figs.6 et 7).
Si le corps à chauffer était simplement placé transversalement sur les extrémités de droite des barres 41 et 43 alors qu'un courant circule à travers le circuit secondaire, le contact entre ce corps et les barres de cuivre serait insuffisant; en outre, les pertes de chaleur par conduction à travers les parties du corps en contact avec les barres du circuit secondaire se- raient si grandes qu'elles empêcheraient prsqu'entièrement le chauffage de ces parties de l'objet.
D'autre part, si comme c'est ordinairement le cas, le corps à chauffer est composé d'une matière de résistance plus élevée que celle du circuit secondaire, la résistance des parties de l'objet en contact avec les barres secondaires sera beaucoup plus élevée que celle des barres elles-mêmes, de telle sorte qu'une grande partie du courant pénètre dans le corps aux bords intérieurs des barres et que le faible courant cir- culant à travers les parties de ce corps en contact avec les barres sont insuffisantes pour le chauffer notablement.
Par conséquent, pour établir un bon contact électrique,pour contrôler le parcours effectué par le courant en pénétrant dans le corps à chauffer, et pour régler les pertes de chaleur par conduction, on se sert d'électrodes spéciales 47 et 48 et de montures spéciales pour celles-ci. Afin que les élec- trodes puissant se déplacer l'une par rapport ë l'autre pour s'adapter à des objets de différentes longueurs, la base em- ployée pour l'électrode 48 comprend un patin de cuivre 49 qui repose à plat sur l'extrémité de droite de la barre 41 de l'enroulement secondaire et -/-et assujettie par des vis 50 passant à travers des rainures 51, et pourvues de rondelles anti-friction 52 qui viennent en prise avec les borde de ces
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rainures,
En desserrant les vis 50 on peut donc varier con- sidérablement la position du patin 49, et lorsqu'il occupe la position voulue on peut le serrer de manière , l'empêcher de se déplacer accidentellement.
Par suite de la dilatation qui se produit dans tout objet soumis au chauffage, lorsque sa température s'élève, il faut prendre des dispositions pour que cette dilatation linéaire puisse avoir lieu et dans ce but le socle de l'élec- trode 47-peut se mouvoir d'une distance limitée par rapport à sa base 43.
Le socle de l'électrode 47 consiste en un patin de cuivre 53 un peu plus étroit que le patin 49, et pour supporter ce patin, on utilise deux barres de support en cuivre 54 parallèles entr'elles et aux rainures 51, qui sont assujetties de toute manière voulue a la surface su- périeure de la barrer La patin 53 est pourvu de rainures, comme c'est représenté, dans lesquelles pénètrent les rails de support 54, de manière à lui assurer un bon contact élec- trique avec les barres secondaires 43, tout en lui permettant de se déplacer transversalement par rapport à celles-ci.
Pour/assurer un contact électrique encore meilleur, le patin 53 peut être relié à la barre 43 par des conducteurs flexi- bles appropriés non représentés,, Pour guider mieux encore les mouvements du patin 53, on dispose aux extrémités oppo- sées de celui-ci des cornières de cuivre 55 rigidement assu- jetties à la barre 43 et pourvues de rainures qui coopèrent avec des rainures semblables ménagées dans les extrémités du patin 53 pour contenir des billes 56. Deux paliers 57 ( voir fig. 13) sont rigidement assujettis à la face vertica- le interne de la barre 43 et portent des vis de réglage 58
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qui limitent la courbe de la base 53 vers la base 49.
Pour maintenir normalement le patin 53 en contact avec les vis de réglage, deux ressorts 59, sont assujettis à la face verticale externe de la barre 43 de manière que leurs extré- mités libres s'appuient sur la face externe du patin 53.
Ainsi, lorsque le corps soumis au chauffage se dilate lon- giutidnalement, par suite de l'accroissement de sa tempéra- ture, il ne glisse pas dans son électrode 47, mais le patin 53 se déplace en tendant les ressorts 59. on peut obtenir* le même résultat en donnant une certaine flexibilité à la barre 43, par exemple en la construisant au moyen de feuil- les de cuivre flexibles.
Comme les paliers que portent les patins 49 et 53 sont identiques, la description de ceux portés par le patin 53 servira aussi pour ceux du patin 49. Deux paliers en cuivre 60 et 61, à travers les têtes desquels des trous sont forés perpendiculairement à la direction du déplacement du patin 53 et dans le prolongement l'un de l'autre, sont cou- lés d'une pièce avec le patin 53 ou sont rigidement fixés à celui-ci, Une tige 62 est montée de manière à pouvoir cou- lisser dans le trou pratiqué à travers le palier 60, tandis qu'une tige 63 est montée d'une manière semblable dans le palier 61.
Pour supporter la poussée exercée sur la tige 62, une vis 64 passe à travers l'extrémité du palier 60 dans le prolongement de la tige 62 et s'appuie sur l'extrémité de celle-ciUne vis de réglage 65 peut en outre être menagée au sommet du palier (voir fig.ll).
Les montures des deux parties des électrodes 47 étant identiques, il suffira de décrire la monture de droite(re-
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présentée clairement sur la fig.14). Une tige 63 se termine par une sphère 66 sur laquelle un porte-électrode 67 à chemise d'eau, est porté par une genouillère consistant en un bouchon conique 68 qui ferme l'ouverture à travers la- quelle le noyau employé pour la coulée de la chemise d'eau
67 a été retiré. Ce bouchon présente une forme convenable pour s'appuyer sur la phère 66.
Le bouchon 68 est appliqué contre la sphère avec la pression exactement suffisante pour empêcher normalement un déplacement relatif, par un écrou 69 qui est maintenu en place par un contre-écrou 70.Les deux parties de l'électrode 47 sont assemblées chacune par queue d'a@onde dans une rainure 71 ménagée dans l'une des faces de la chemise d'eau 67.
Comme la genouillère décrite pourrait ne pas assurer une connexion électrique entièrement satis- faisante entre les paliers 60 et 61 et leurs chemises d'eau respectives, les paliers sont reliés électriquement aux chemises d'eau par une tresse de cuivre 72 convenablement assujettie aux paliers et aux chemises d'eau respectivement et présentant une rigidité suffisante pour ramener les chem ses d'eau dans leurs positions normales opposées lorsqu'elles ont été déplacées sur leurs genouillères, par suite d'une irrégularité de la forme de l'objet qu'il s'agit de chauffer.
On peut employer d'autres dispositifs que des tresses 72 . pour redresser les chemises d'eau, ou bien on peut aussi les supprimer entièrement, étant donné que la compression des électrodes sur chaque barre déplace d'elle-même les chemises d'eau jusqu'à ce que la surface de la barre se trouve en contact intime avec les faces de l'électrode, Pour faire' circuler un,fluide de refroidissement à travers les chemises
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67 en vue de refroidir les électrodes, des tuyaux 73 en caoutchouc ou autre matière flexible non conductrice sont reliés à une source convenable de fluide de refroidissement non représentée, et la circulation de l'eau ou autre fluide tel que l'huile est assurée de toute manière désirée.
Le mouvement relatif des deux moitiés des électrodes
47 et 48 est réglé suivant la position des tiges 63 portant les moitiés de droite des électrodes. Chaque tige 63 se termine à son extrémité extérieure dans un collier 74 rigi- dament assujetti qui peut être solidaire d'un disque 75 ou y être fixée, un ressort de compression 76 s'apuyant sur la face droite du palier 61 et la face gauche du collier 74 re- pousse constamment la tige 63 vers la droite, Un disque
77 est séparé du aisque 75 par trois ressorts de compression
78, dont la résistance combinée est considérablement plus grande que celle du ressort 76 qui leur est opposé. Les faces des disques 75 et 77.sont maintenues parallèles par une goupille de centrage 79 assujettie au centre du disque
77 et coulissant dans un trou correspondant du disque 75.
Des goupilles semblables, non représentées, peuvent également âtre placées dans chacun des trois ressorts 78.
Aux extrémités de droite des patins 49 et 53 sont assujettis respectivement deux montants 80 et 81 se terminant chacun par une paire d'oreilles perforées pour recevoir des axes sur lesquels sont rigidement montées des cames 82 et 83. L'axe destiné à recevoir la came 83 ne dépasse pas le montant, tandis que l'axe qui porte la came 82 comprend un arbre 84 qui s'étend vers l'intérieur sur une distance suffisante pour dépasser le patin 53. Comme on le voit sur la figure 3, dans
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laquelle elle est représentée dans la position de fonction- nement, la came 82 est circulaire sur la moitié inférieure de sa périphérie jusqu'au point de contact aveo le disque 77, puis son rayon de courbure augmente graduellement jusqu'à. ce que sa surface devienne plate en 85.
La came 83 présente la même forme que la came 82 et ces cames sont actionnées par des leviers 86 et 87, dont les extrémités internes s'a- justent étroitement dans des logements ménagés dans les cames pour les recevoir. A l'extrémité externe du levier 86 est assujettie rigidement une bague 88 supportant une poi- gnée 89. en une matière isolante appropriée qui s'étend jus- qu'à une bague semi-circulaire 90 ouverte à la partie supe- rieure et assujettie à l'extrémité externe du levier 87.
Ainsi, lorsque les cames 82 et 83 occupent leur posi- tion normale,,dans laquelle les leviers 86 et 87 sont verti- caux et les disques 77 reposent contre les parties plates 85 des cames, les ressorts 76 repoussent les colliers 74 et les tiges 63 à fond de course vers la droite, de telle sorte que les mâchoires opposées des électrodes 47 et 48 sont largement ouvertes pour recevoir le corps qu'il s'agit de chauffer, dans le cas considéré la barre A.
après qu'une barre a été Introduite entre les faces opposées des élactro- ries, on repousse la poignée 89 de haut en bas, de sa posi- tion verticale dans la position horizontale représentée sur la figure 3, et pendant ce mouvement, les cames 82 et 83 compriment d'abord le ressort 76 en déplaçant les tiges 63 vers la gauche jusqu.à ce que la barre A soit fermement serrée entre les mâchoires des électrodes, après quoi les ressorts 78 sont comprimés jusqu'à ce que la partie circulaire des cames vienne en contact avec le disque 77.-Ensuite,lorsqu'on
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soulève la poignée 89, celle-ci soulève le levier 86 et des- serre les mâchoires de l'électrode 47, mais comme la bague 90 n'est pas fermée au-dessus,
le levier 87 peut rester dans la position de fonctionnement et l'électrode continue à serrer la barre A fermement jusqu'à ce que ce levier 87 soit lui- même soulevé. Le dégagement de la came 82 permet aux ressorts 76 et 78 qui ont été comprimés par l'action de cette camé, de se détendre et la friction entre la face de la came et le disque 77 est si faible qu'aussitôt que la came a commencé sa course de retour, la détente de ces ressorts lui fait reprendre sa position normale. La rupture du contact de la mâchoire de droite de l'électrode 47 avec la barre A n'affecte toutefois, en aucune façon, le contact de cette barre avec la face de la mâchoire de gauche de l'électrode, étant donné que la barre est encore fermement serrée par l'électrode 48.
Lorsque la pression aux mâchoires de l'élec- trode 47 est supprimée, les ressorts 59 ramènent le patin 53 dans sa position normale où elle vient buter contre les vis de réglage 58.
Le coupleur 8 et son mécanisme de commande représentés en détail sur les figs. 4, 5, 9, 10, 11, 12, sont supportés par un socle approprié 91 dont la surface est située à une hauteur convenable entre la table 40 et le sol. Dans l'angle antérieur de droite de ce socle 91 est monté un palier 12 et un palier semblable 12 est monté à la même distance de son bord de droite, mais plus en arrière, comme c'est re- présenté sur la figure 9. La surface supérieure de chaque palier 12 est conformée de manière à présenter une surface de support pour un arbre 11 qui porte le tambour en bois 10/du coupleur 8.
L'arbre 11 est retenu dans ses supports par des pièces de serrage ou chapeaux 92 convenablement as- sujettis aux supports 12, par exemple par des boulons et des
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écrous comme c'est représenté. Le tambour 10 est calé au\!' l'arbre 11 de manière à tourner avec celui-ci, au moyen de colliers 93 et 94 situés à chaque extrémité. Le collier de gauche 94 présente une surface en forme de came comportant une dent 35 qui agit sur un cliquet 20.
Derrière le tambour 10 ( à la gauche de la fig.11) et à l'extrémité de gauche de ce tambour est monté un électro-aimant 22 dont le levier d'armature 21 est articulé sur un prolongement vertical 95 du palier de gauche 12, le levier d'armature 21 portant à son extrémité antérieure le cliquet 20 qui agit sur la dent 35 et est maintenu normalement dans la position dégagée par un ressort de tension 96. Ainsi, lorsque le tambour 10 est actionné, il se déplace en sens contraire du mouvement des aiguilles d'une montre, de la position représenta en pointillés sur la fig. 11 à celle représentée en traits pleins et il est maintenu dans cette position active par le cliquet 20. La rotation du tambour 10 dans ce sens est limitée par la rencontre d'une goupille 96 fixée au collier 94 avec un arrêt 97 fixé au socle 91.
Lorsque l'électro- aimant est excité et attire par conséquent le levier d'arma- ture 21, le cliquet 20 est dégagé de la dent 35 pour permet- tre à un ressort à boudin 19 de faire tourner le tambour 10 (dans le sens des aiguilles d'une montre comme le repré- sente la fig.ll) jusqu'à, ce qu'une goupille 98 vienne en contact avec un arrêt 99 muni d'un ressort amortisseur et fixé au socle 91.
Le tambour 10 porte les bandes de contact en cuivre 13, 14 et 15 qui ont été décrites précédemment avec référen- ce à la fig. 1, tandis que les ressorts de contact 16,17 et 18 correspondant à ces bandes sont attachés par leurs bases
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à aes blocs 100 en matières isolante appropriée, au moyen de boulons 101, Lorsque les bandes de contact 13, 14 et 15 sont en cuivre, il peut être désirable de disposer des bandes de charbon (non représentées) dans des p ositi ons correspon- dantes sur le tambour 10, et de les disposer de manière qu' elles viennent en contact avec les ressorts de contact mon- tés en parallèle avec les ressorts de service normale 16, 17 et 18,
ou d'utiliser tout autre dispositif connu pour empêcher la foriaation d'arcs lors de la rupture des contacts métalli- ques Un disque 102 est calé à l'extrémité de droite de l'ar- bre 11 pour coopérer avec un autre mécanisme de commande du tambour qui va être décrit, et un levier 103 est fixé à la surface externe de ce disque.
Ainsi qu'on l'a décrit à propos des circuits de la fig. 1, il est désirable que le serrage de la barre A entre les électrodes 47 et 48 se fasse en même temps qu'on déplace le coupleur 8 de sa position normale, dans laquelle les ba- lais 18 sont raccordés par des contacts 15, à sa position de fonctionnement dans laquelle ces balais sont hors cir- cuit et les balais 16 et 17 en circuit. L'abaissement de la poignée 89 en vue du serrage de la barre A a pour effet de faire tourner l'arbre 84 de la came 82. La rotation de l'ar- bre 84 est utilisée pour actionner par l'intermédiaire d'un jeu de bielles approprié le coupleur 8. Comme c'est représenté, un levier 104 est monté à l'extrémité antérieure de l'arbre
84 et est forcé de tourner avec celui-ci par un dispositif tel qu'une vis de réglage 105.
Ainsi qu.'on le voit sur les figs. 2 et 3 l'extrémité externe du levier 104 se termine par daux oreilles 106 entre lesquelles s'adapte l'extrémité supé- rieure perforée d'une bielle 107 qui est maintenue en place'
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par une goupille 108 passant au travers des oreilles 106 et de la bielle 107. Pour isoler le circuit secondaire 8 qui se trouve en contact électrique avec le levier 104, et par conséquent avec l'extrémité supérieure de la bielle 107, on intercale un bloc isolant 109 entre les parties supérieure et inférieure de cette bielle 107.
Un joint uni- versel 110 relie l'extrémité intérieure de la bielle 107 à l'extrémité supérieure d'une tige 111 qui peut tourner par rapport aujoint 111 grâce à un assemblage par goupille et rainure, représenté en 112, un ressort à boudin 113 étant utilisé pour maintenir la position relative normale entre la tige 111 et la tige 110. La tige ni est montée de ma- nière à pouvoir coulisser verticalement dans des supports 114, assujettis à des parties convenables de la table 40 et du socle 91 et elle porte un galet 115 qui repose nor- malement sur l'extrémité externe du levier 103 qui commande le coupleur, comme on le voit sur la figure 4.
Lorsqu'on abaisse la poignée 89 pour serrer la barre A entre les électrodes, le levier 104 repousse la bielle 107 de haut en bas, en abaissant ainsi la, tige 111, avec son galet 115, qui déplace le levier 103 de haut en bas dans la posi- tion représentée en traits pointillés sur la fig.4, jusqu'à ce qu'il atteigne la position représentée sur la fig. 5.
Lors- que la goupille 96 rencontre l'arrêt 97, le levier 103 ne con- t inue plus à, se déplacer,et comme la tige 111 n'a pas encore atteint l'extrémité inférieure de sa course, la réaction du levier 103 sur le galet 115 a pour effet de faire tourner la tige 41 en surmontant l'action du ressort 113 jusque ce que la galet 115 passe par dessus l'extrémité' du levier 103 Gomme c'est représenté sur la fig. 10, après quoi le ressort
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113 fait tourner la tige et ramène la galet dans sa position nromale par rapport au joint 111, comme c'est représenté en traits pleins sur la fig.5.
Le galet 115 se trouve alors en dessous du levier 103 de telle sorte que lors du fonction- nement de l'électro-aimant 22, ce galet n'empêche pas le retour du tambour 10 dans sa position normale, La tige 111 est maintenue dans sa position Inférieure par un arrêt 116 qui entre en prise avec un collier il? callé sur la tige, par exemple au moyen de la vis de serrage représentée;L'arrêt 116 est monté à l'extrémité supérieure d'un levier 118 ar- ticulé en 119 et maintenu normalement dans la position repré- sentée sur la fig.5 par un ressort 120.
Lors du fonctionne- ment de l'électro-aimant de déclenchement 22(voir fige 11) le ressort hélicoïdal 19 ramène le tambour 10 dans sa posi- tion normale( en sens contraire du mouvement des aiguilles d'une montre) comme c'est représenté sur les figs. 4 et 3, Pendant le retour à la position normale, une goupille 121, en saillie sur le disque 102, heurte l'extrémité' inférieure du levier 118 en faisant mouvoir ainsi l'arrêt 116 de manière a dégager le collier 117 et la tige 111. Un ressort 122, eom- primé lors de la descente de la tige 111, fait remonter celle- ci.
Aussitôt que la tige 111 a commencé à s'élever la came 89 commence à tourner sur le risque 71.après quoi les ressorts 76 et 78 achèvent de ramener la came 82 et la mécanisme de commande du coupleur 8, y compris la tige 111, dans la posi- tion normale. immédiatement avant que la tigelll atteigne sa position normale, la goupille 98 vient en contact avec un arrêt amortisseur 99 et comprima cet arrêt suffisamment pour permettre au galet 115 de se dégager de dessous le levier 13
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et, en passant autour de l'extrémité de celui-ci, de re- venir dans sa position normale, en contact avec la face su- périeure de ce levier.
Lorsqu'on place d'abord la barre A dans la position voulue pour qu'elle soit chauffée, le ooupleur 8 se trouve dans sa position normale et la courant qui passe à travers l'enroulement P1 à nombre de spires relativement grand in- duit un potentiel relativement bas dans le circuit secon- daire s, de telle sorte qu'il n'y a pas de tendance appré- ciable à la formation d'arcs électriques lorsqu'on place la barre A en contact avec les mâchoires fixes de gauche des électrodes 47 et 48.
Lorsqu'on abaisse la poignée 89, le tambour 10 du coupleur tourne d'une quantité suffisante pour dégager le contact 15 des ressorts 18, provoquant ainsi la rupture du circuit de l'enroulement Pl, mais ne tourne pas suffisamment pour amener le contact 14 en prise avec le ressort 17 au moment où les cames 81 et 82 amènent les mâchoires mobiles de droite des électrodes 47 et 48 en con- tact avec la barre A.
Ainsi, aucun courant ne circule dans l'un ou l'autre des enroulements primaires du transformateur au moment ou l'on serre la barre A entre les mâhhoires des électrodes et par conséquent il n'y a pas tendance à la for- mation d'arcs à ce moment, Ce n'est qu'après que la poignée 89 a été complètement abaissée et que la barre est fermement serrée que le contact 14 du coupleur 10 ferme le circuit passant par l'enroulement primaire P2 qui induit ainsi un courant de grande intensité dans le circuit secondaire com- prenant la barre A qu'il s'agit de chauffer.
Inversement, lorsque le courant qui circule à travers l'enroulement P2 a diminué suffisamment pour permettra au solénoïde 9 de fermer
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circuit de l'électro-aimant de déclenchement 22, le contact 14 du tambour 10 est dégagé du ressort 17 avant que la came 82 ait tourné suffisamment pour rompre le contact entre la mâchoire mobile de droite de l'électrode 47 et la barre A et, comme il ne passe pas de courant dans l'un ou l'autre des enroulements primaires au moment où la mâchoire de droite de l'électrode 47 est dégagée de la barre A, il n'y a aucune tendance à la formation d'un arc à ce moment.
Lorsqu'on dé- sire enlever le barre A de l'appareil de chauffage, seul le faible courant enduit par l'enroulement Pl circule à tra- vers le secondaire, et le levier 87 peut être soulevé de manière à ouvrir les mâchoires de l'électrode 48 sans provo- quer d'arcs appréciables. Toutefois, si l'on désire éviter toute formation d'arc à la barre A, on peut ouvrir le commu- tateur 5 avant que le levier 87 ne soit relevé pour dégager la barre.
Les contacts 15 et les ressorts correspondants du cou- pleur constituent un commutateur interrupteur pour l'enroule- ment primaire Pl du transformateur de telle sorte que lors- qu'on fait fonctionner le coupleur pour fermer le circuit de l'enroulement P2, l'enroulement Pl est subdivisé en autant de parties électriquement séparées qu'il existe de contacts 15. Le but de cette subdivision de l'enroulement P1 est d'é- viter l'existence d'une grande différence de potentiel qui pourrait se produire entre les bornes de l'enroulement P1 agissant comme un enroulement secondaire multiplicateur par suite de son grand, nombre de spires, lorsqu'un courant passe par l'enroulement P2.
Ainsi, en employant le nombre voulu de contacts 15 et de paires de ressorts 18, on peut séparer
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le enroulement Pl en éléments: comprenant chacun un nombre de spires tellement faible que la différence de potentiel en- tre les bornes de chaque élément ne présente pas une valeur dangereuse lorsqu'un courant circule à travers l'enroulement P2 du transformateur.
En ce qui concerne maintenant la construction du trans- formateur$ telle qu'elle est représentée sur les figs; 2, 3, 6; 7 et 8, aucune disposition spéciale n'est nécessaire,mais on peut avantageusement obtenir un transformateur convenable en assemblant un noyau en fer laminé 123 entre quatre cor- nières de fer 124, Six boulons de serrage 125 passent à tra- vers.des oreilles 126 pour maintenir le noyau assemblé, tandis qu'un fer U supérieur et un fer U inférieur 127, main- tiennent le noyau de manière à l'empêcher de se déplacer verticalement.
Pour réduire les dispersions magnétiques, les enroulements primaires et secondaires entcurent de préférence la même branche du noyau, les barres secondaires 41 et 43 étant supportées par des manchons-, 44, ainsi qu'il a été dé- crit, tandis que l'enroulement primaire P2 est formé de deux galettes 128 maintenues près des barres secondaires par des goupilles 129 et des coins 130.
Les deux éléments supérieurs de l'enroulement P1 peuvent être convenablement enroulés en- semble en une galette 131, tandis que les deux éléments inférieurs sont enroulés en une galette 132, ces galettes étant également maintenues en place près de celles qui comprennent l'enroulement P2 par des goupilles/129 et des coins 130-Il doit être entendu, toutefois que l'invention n'est pas limitée à ce transformateur spécial car on peut employer un grand , nombre de constructions différentes.
Par exemple, les barres 41 et 43 pourraient être prolongées vers la gauche plus que
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ne le montrent les figs. 6 et 7 et la barre de connexion 42 pourrait être enlevée, tandis qu'un mécanisme à électrode semblable à celui représenté sur la droite de la figure 2 pourrait être supporté par les prolongements des barres 41 et 43.
Dans cette disposition, on pourrait intercaler simul- tanément deux barres dans le circuit secondaire et la rapidi- té de la production des barres chauffées par l'appareil élec- trique serait ainsi doublée.En outre, on pourrait relier magnétiquement aux enroulements primaires plus 'que le seul jeu de barres secondaires représenté, en enroulant chacune des branches du noyau du transformateur, ou bien on pourrait monter plus que deux objets à. chauffer en série avec un seul jeu de barres secondaires si l'on désirait chauffer si- multanément plus de deux barres A.
Ainsi qù'on l'a déjà. dit il existe plusieurs genres d* objets à chauffer pour lesquels il ne serait,pas opportun d'employer des électrodes à contact par bout, c'est-à-dire des électrodes qui maintiennent l'objet par contact à ses extrémités opposées. Par exemple, de semblables électrodes ne pourraient pas être employées lorsqu'on désire chauffer seulement certaines parties d'un objet ou lorsque celui-ci présente des extrémités irrégulières ne donnant pas un bon contact électrique avec l'électrode, ou encore lorsque la pression nécessaire pour assurer un bon contact électrique aurait pour résultat de courber l'objet lorsqu'il est chaud.
Dans ces cas et dans d'autres encore, il est désirable de se servir d'électrodes à contact latéral qui s'appliquent à l'objet qu'il s'agit de chauffer de la manière représentée pour les électrodes 47 et 48 et la barre A sur les figures 2
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et 3. Afin que les électrodes puissent supporter l'objet et y conduire un courant électrique, chaque électrode com- prend de préférence une pince présentant au mcins deux mâ- choires mobiles l'une par rapport à l'autre, comme c'est représenté en 47 sur les figures 3 et 12. Pour assurer un bon contact électrique entre les mâchoires de l'électrode et l'objet à chauffer, la surface de chaque mâchoire pré- sente de préférence une forme convenable pour s'adapter in- timement à cet objet.
Dans le cas actuel, l'objet qu'il s'agit de chauffer est représenté comme étant constitué par une barre cylindrique A, de telle sorte que les surfaces de contact des électrodes présentent une forme cylindrique.
Si l'objet avait une forme hexagonale ou toute autre forme, la surface de contact des électrodes serait hexagonale ou offrirait toute autre forme requise pour s'adatper à la partie de l'objet qui doit être maintenue entre les mâchoi- res des électrodes.
En ce qui concerne le mode de construction des élec- trodes à contact latéral, il y a lieu de remarquer que si l'électrode 47 consistait uniquement en un simple bloc de métal 134 sans les différents autres éléments indiqués sur la figure 15, la résistance électrique du chemin partant de la surface 133 de l'électrode, qui est en contact avec la fac'e de la chemise d'eau 6? ,à travers l'électrode et la barre A pour aboutir à l'électrode 48 qui est en contact avec une partie inférieure de la barre A,ne serait pas uni- forme.
Le chemin de moindre résistance électrique partirait de la surface 133 de la chemise d'eau le long du bord in- férieur du bloc 134 et de là à travers la courte partie de la barre A comprise entre les élecrodes 47 et 48,tandis que le chemin de plus grande résistance partirait de la surface 133
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pour suivre le bord supérieur du bloc 134 et la partie de la barre A qui se trouve en contact avec la surface des bbocs 134.
La résistance plus élevée de ce sencond chemin, par suite de l'introduction de la partie de la barre A comprise entre les blocs 134 serait tellement grande que dans le cas supposé où le bloc 134 constituerait la totalité de l'élec- trode, à peu près tout le courant circulerait le long du bord inférieur du bloc 134 pour passer dans la barre A à l'angle inférieur gauche du bloc de droite comme on le voit sur la figure 16, tandis qu'une quantité négligeable de cou- rant seulement passerait à travers la surface de contact restant entre l'objet et l'électrode.
La grande densité de courant au bord inférieur du bloc 134 tendrait à produire une température exagérément élevée le long du bord inférieur du bloc et pourrait aisément provoquer une soudure aux points de contact avec l'objet, tandis que le courant d'in- tensité très faible passant à travers l'extrémité de la barre serait insuffisant pour élever la température d'une manière appréciable,.
Donc lorsqu'il est désirable de chauffer l'ob- jet non seulement entre les bords adjacents d'électrodes de polarités opposées mais aussi sur les parties qui se trou- vent en contact avec les faces des électrodes, on doit uti- liser un dispositif spécial pour faire passer le courant à travers les parties de l'objet en contact avec l'électrode, et il faut prendre en considération la conductibilité ther- mique et les dimensions physiques des électrodes pour que la chaleur ne se dissipe pas à travers la chemise d'eau aus- sitôt qu'elle est produite à l'extrémité de la barre soumise au chauffage, -En vue de chauffer l'extrémité d'un objet tel que la
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barre A à une température uniforme, égale à celle du reste de la barre qui n'est pas en contact avec l'électrode,
il est évident que la totalité à peu près du courant qui pénètre dans la barre doit passer le long du bord de l'électrode ad- jacent à l'extrémité de cette barre et sortir ensuite par l'électrode de polarité opposée, ou bien que de la chaleur doit être fournie par conduction de l'électrode elle-même à l'extrémité de la barre, ou encore que ces deux conditions doivent âtre remplies simultanément, s'il était possible d'établir une électrode à contact latéral d'épaisseur né- gligeable pour venir en contact avec l'extrémité de la barre soumise au chauffage, la totalité du courant passerait in- contestablement à travers la barre entière et il en résul- terait -un chauffage uniforme de cette dernière, mais pour toute matière conductrice actuellement connue,
la densité du courant dans l'électrode serait si grande qu'elle provo- querait le chauffage de l'électrode à tel point que celle-ci se décomposerait par oxydation ou même s'amollirait et se déformerait ou se fondrait da sorte qu'il faudrait la rem- placer chaque fois qu'un cbjet aurait été chauffé, si pas plus souvent.
Comme ceci ce serait pas pratique, on se con- tente d'un compromis consistant à donner à l'électrode une surface de contact suffisante avec l'objet pour permettre le passage du courant de chauffage sans destruction de l'élec- trode, la densité du courant à travers la face supérieure de celle-ci étant aussi élevée que possible at la densité du cou- rant à travers son côté adjacent à l'électrode de polarité opposée ( le bord inférieur du bloc 134 sur la figure 16), étant maintenu aussi basse que possible.
On a trouvé un
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grand nombre de constructions différentes permettant d'attein- dre ce résultat, chacune d'elles toutefois se basant sur le principe dee la résistance électrique d'une partie de l'élec- trode près de l'extrémité de la barre doit être moindre que. la résistance de la partie éloignée de l'extrémité de celle-ci.
Une électrode construite suivant ce principe est re- présentée sur la figure 21 et comprend une/base 170 en une matière très bonne conductrice, telle qa le cuivre, pré- sentant un prolongement qui forme la bande supérieure de l'électrode, la base étant rainurée pour recevoir les bandes
171, 172, 173 et 174, de dimensions identiques, mais compo- sées 'chacune d'un métal ou d'un alliage de conductibilité moindre que la bande précédente. Par exemple, la bande 171 peut être en nickel, la bande 172 en nickel et manganèse, la bande 173 en métal Monel et la bande 174 en manganine.
Il est quelquefois désirable de varier davantage la résistance des différentes bandes en variant leurs dimensions, comme c'est représenté sur la figure 22. L'électrode qui y est représentée comprend une courte bande épaisse 175 et des bandes progressivement plus longues et plus minces, 176, 177 178 et 179. Lorsque l'électrode est employée pour chauffer certains objets, cas bandes peuvent être faites en un même métal, tandis que pour d'autres objets, la résistance des différentes bandes est également variable.
L'électrode qui vient d'être décrite est composée d'une série d'éléments conducteurs distincts et assemblés de manière à former une électrode composée et à assurer un contact intime des sur- faces de contact mutuelles de ces éléments, ceux-ci étant
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garnis d'une matière conductrice appropriée, de préférence un amalgame au mercure.
Une autre électrode peut être construite comme c'est représente sur lea figures 19 et 20, une plaque triangu- laire 135 formant le bord de l'électrode près de l'extrémité de la barre, tandis que la résistance de chaque plaque successive 136,137, 138 et 139 augmente progressivement par suite du découpage d'une petite partie centrale dans la plaque 136, et d'une partie graduellement plus grande dans chacune des plaques restantes 137, 138 et 139, pour dimi- nuer progressivement la section transversale des conducteurs électriques entre la surface de base 133 et la barre A.
L'accroissement de résistance peut aussi être réalisé par l'emploi de métaux et d'alliages de métaux de résistances différentes pour les différentes plaques dont la partie cen- trale est massive ou découpée suivant les besoins. Comme c'est représenté sur la figure 20 on peut donner à une électrode de ce type une résistance mécanique plus grande sans faire varier notablement ses caractéristiques électriques, en rem- plissant les interstices d'un ciment réfractaire approprié tel que le corundwa ou le carborundum qui aide également à refroidir l'électrode, étant donné qu'il est meilleur con- ducteur de la chaleur que l'air.
Une électrode encore plus durable atteignant le même bit peut être composée, comme c'est représenté sur les Figs.
15, 16, 17 et 18 d'un certain nombre d'éléments comportant des feuilles ou des blocs de métaux différents, maintenus en contact mécanique les uns avec les autres par des dispositifs appropriés, tels que des goupilles 140 qui sont chassées
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travers des trous forés transversalement dans les éléments assemblés près de la base de l'électrode. L'électrode repré- sentée sur les figures 15 et 16 est composée d'un bloc 134 en un métal difficilement oxydable, de résistance électrique relativement élevée et de conductibilité thermique peu élevée, et de bandes 141, 142, 143, 144, 145 et 146 composées d'un métal de résistance électrique négligeable en comparaison de celle du bloc 134.
Par exemple, dans une électrode desti- née à être employée pour le chauffage d'une barre A, en acier au carbone moyen, le bloc 134 peut avantageusement être com- posé d'un alliage résistant de fer au silicium chrême of- frant une résistance d'environ 115 mic rohms par cm3 tandis que les autres éléments de l'électrode peuvent être faits en cuivre ne présentant qu'une résistivité d'environ 1,7 microhms par cm3.
Ainsi, qu'on l'a spécifié, Si l'électrode consiste uniquement en un bloc 134 en alliage de fer et une base en cuivre composée de bandes 143, 144 et 145,un courant relativement dense circulera le long du bord inférieur du bloc, tandis qu'un courant de faible intensité seulement cir- culera à travers son bord supérieur, de telle sorte que la chaleur par effet Joule ou 12R développée dans l'extrémité de la barre A qui se trouve en contact avec les blocs 134 est beaucoup plus faible que celle développée plus bas dans la barre à un endroit où passe la totalité du courant, Pour réduire par conséquent la résistance le long- du bord supé- rieur du bloc 134 entre la surface de base 133 de l'élec- trode et la barre à chauffer, et provoquer ainsi le passage d'un courant plus dense dans la partie supérieure du bloc,
on place une bande 142 d'un métal de faible résistance en contact avec la surface supérieure du bloc, de manière qu'elle
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s'étende du plan de la surface 133 jusqu'en un point très proche de la barre mais non en contact avec celle-ci. En pra- tique, la distance entre la barre et le bord gauche de la bande 143 n'est généralement pas inférieure à 0,8 mm; la distance exacte est une question de construction dans chaque cas et elle est déterminée suivant la résistance électrique nécessaire en ce point.
Dans certains cas, 11 est plus facile de régler les caractéristiques électriques de l'électrode en ajoutant une bande supplémentaire 141 en métal de faible résistance, mais ceci n'est pas essentiel étant donné qu'une bande unique 142 peut être établie pour prcvoquer le passage d'un courant de densité voulue à travers la nartie supérieure du bloc 134.
Ce dernier présentant une faible conductibilité thermique n'aurait pas, dans les conditions normales de fonc- tionnement dans lesquelles une série de barres sont rapidement chauffées les unes après les autres, suffisamment de temps pour se refroidir entre le moment où une barre chaude est enlevée et celui où l'on introduit une barre froide, de tel- le sorte que pour le refroidissement il est désirable de placer une bande 146 de haute conductibilité thermique en contact avec la surface inférieure du bloc 134.
La bande 146 agit également sur l'intensité du courant qui passe à travers le bloc 134 et son bord gaucho est beaucoup plus écar- té de la. barre ; que la bande 142, de telle sorte qu'un cou- rant moins intense passera à travers la partie inférieure de la surface de contact du bloc 134 qu'à travers la partie supérieure de cette surface de contact.
Pour contribuer davan- tage à la conduction de la chaleur du bloc 134, le bande 144 de conductibilité thermique élevée constitue de préférence une ailette s'ajustant étroitement dans une rainure centrale
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pratiquée dans la base du bloc 134, tandis que pour des rai- sons de fabrication, les bandes 143 et 145 de grande conduc- tibilité thermique sont étroitement ajustées entre les ban- des 142, 144 et 148 pour former une surface unie 133 qui établit un bon contact électrique avec la face de l'enveloppe d'eau en cuivre 137, Pour permettre de remplacer facilement les électrodes, toutes les bandes sont de préférence pour- vues de tenons en queue d'aronde pour s'adapter aux épaule- ments 71 des rainures précédemment décrites pratiquées dans la face de la chemise d'eau,
de sorte que pour procéder au remplacement de l'électrode il suffit ,de la faire sortir de la rainure par glissement et d'en introduire une autre de la même manière. Lorsqu'on doit employer une électrode pour chauffer un objet à une tepérature élevée, il est désirable d'introduire une mince bande de carbone 147 entre la baxlde 142 et le, surface supérieure du bloc 134 l'endroit où la densité du courant est la plus grande, et l'amener en con- tact avec l'objet à chauffer, de manière que le carbone pro- duise une atmosphère réductrice qui s'oppoose à toute tendance à l'oxydation de la surface de contact entre le bloc 134 et l'objet A, comme c'est représenté sur la figure 17.
Des bandes de carbone supplémentaires peuvent être introduites entre d'autres feuilles de l'électrode ou transversalement par rapport aux éléments de l'électrode et parallèlement à la barre A, augmentant ainsi la surface réductrice.
Pour améliorer le refroidissement du bloc 134 il est désirable, dans certaines conditions de travail, d'entourer la bande 146 et la surface inférieure découverte du bloc 134 d'un ciment réfractaire, tel que le ciment de corundum et de carbonrundum, comme on le voit en 148, dans lequel est
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noyée une ailette de cuivre 149 et qui est supporté à sa partie inférieure par une bande de retenue 150.
Le ciment réfractaire présente une conductibilité tellement faible qu'il n'exerce aucune influence notable sur les caractéris- tiques électriques des électrodes et isole de celle-ci l'ailette de cuivre 149 et la bande de retenue 150, mais la conductibilité thermique de ce ciment est beaueoup plus grande que celle de l'air, de telle sorte que le refroidisse- ment qui en résulte est considérablement plus élevé que dans le cas de la construction représentée sur les figures 16 et 17.
Les matières conductrices spéciales à employer pour la construction des électrodes) et les dimensions de chaque élément des électrodes sont déterminées dans tous les cas par les caractéristiques électriques et thermiques de l'ob- jet chauffer, et elles différent aussi suivant la différen- ce de température qu'il y a lieu de maintenir entre l'objet et la chemise d'eau;
en outre, elles varient suivant le degré de température qué doit avoir l'objet lui-même lorsque l'élec- trode n'est pas construite pour chauffer l'extrémité de l'ob- jet uniformément comme la partie comprise entre les élec- trodes de polarité opposée, Par exemple, pour produire une température uniforme au bout d'un temps déterminé dans une barre A, il est évident que quelles que soient les dimensions et les résistances relatives du bloc 134 et des bandes 141 142, et 146, la partie de la barre située en-dessous de la surface inférieure du bloc 134 reçoit la totalité du courant circulant dans le circuit, tandis que la partie supérieure de la section de la barre serrée entre les blocs à électrodes ne reçoit pas la totalité du courant,
étant donné qu'une certaine partie de celui-ci passe du bloc 134 dans la barre
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en tous points de la surface du bloc. Il s'ensuit donc que la-chaleur 12R développée dans l'extrémité de la barre est inférieure par unité de volume à celle développée entre les électrodes 47 et 48. En vue d'élever la température de l'extrémité uniformément en même temps que celle du restant de la barre, on doit donc fournir de la chaleur à l'extrémi- té par conduction des électrodes.
Si la quantité de chaleur 12R développée au moyen de l'électrode était proportionnel- lement plus grande que la chaleur conduite par l'électrode de la barre à la chemise d'eau, il s'établirait un état d'équilibre thermique à la surface de contact du bloc 134, et la température de la barre ne serait pas influencée par son contact avec l'électrode.
Comme il est nécessaire dans la cas considère de fournir de la chaleur à l'extrémité de la barre par conduction, il s'ensuit que la quantité de c ha- leur IR développée dans l'électrode doit être proportionnel- lement plus grande que la quantité de chaleur qui passe de la barre à la chemise d'eau par conduction à travers l'élec- trode) la quantité exacte dépendant des conditions parti'- culières dans lesquelles l'électrode doit être employée. On a obtenu les meilleurs résultats en formant le bloc de contact 134 d'un alliage résistant ayant une résistance élec- trique considérablement plus grande que celle de l'objet qu'il s'agit da chauffer, mais possédant un coefficient de résistance thermique beaucoup plus faible.
Tout le restant du métal de l'électrode doit avoir une résistance électrique et thermique très basse. En employant ces métaux il est possible d'établir l'électrode de telle manière que lorsqu'on introduit une barre froide dans l'appareil de chauffage,et que le courant commence à passer à travers la circuit conte- nant l'objet à chauffer de la chaleur est fournie par con-
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duction de l'électrode à l'extrémité de la barre dans une mesure suffisante pour compenser la moindre quantité de cha- leur 12R développée dans l'extrémité de la barre;
lorsque celle-ci et l'électrode sont chauffées par le passage continu du courant, la résistance de la barre augmente dans une mesure beaucoup plus forte que celle de l'électrode, jusqu'à. ce que 14 température prédéterminée désirée de la barre ayant été attinte, l'équilibre thermique s'établisse à la surface de contact entre le bloc 134 et la. barre, la perte 12R dans l'électrode étant alors beaucoup plus grande que la perte par conductibilité entre la barre et la chemise d'eau.
Il y a lieu de noter que dans l'agencement'mécanique de l'appareil de chauffage électrique décrit précédemment,lors- que la température désirée a été atteinte par l'objet à chauf- fer,le potentiel électrique appliqué au circuit contenant celui-ci tombe de manière à réduire le courant passant au travers de ce circuit au point de ne plus produire d'augemn- tation de température de l'objet, mais la courant fourni compense exactement les pertes de chaleur par conduction, convexion et radiation de l'objet. Ce courant d'intensité plus faible ne développe pas suffisamment de chaleur dans les électrodes pour maintenir l'équilibre thermique qui exis- te à la surface de contact entre les blocs 134 et l'objet à chauffer,
de telle sorte qu'il y a une tendance à abaisser la température de l'extrémité de celui-ci. Pour empêcher ce résultat, on réduit la surface de contact entre l'électrode et l'objet à. chauffer en ouvrant les mâchoires de l'électrode de manière que l'extrémité de l'objet reste en contact avec la maohoire de gauche de l'électrode 47, comme c'est repré- senté sur les figures 2 et 3, mais plus avec la mâchoire de droite.
En choisissant convenablement les dimensions relatives
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des deux mâchoires de l'électrode, ou en employant plus de deux mâchoires et en ouvrant le nombre voulu, de mâchoires lorsque le potentiel réduit est appliqué au circuit de l'ob- jet on peut maintenir l'équilibre thermique à la surface de contact entre les blocs 134 qui restant en contact avec l'objet à chauffer après que le courant qui circule à tra- vars la circuit contenant celui-ci a été réduit.
On peut également établir des électrodes du type dé- crit précédemment et représenté sur les figures 15 à 22, de manière à assurer tout degré de température voulu à l'inté- rieur de la partie de l'objet qui est en prise avec les ma- choires des électrodes, ce qui est fréquemment désirable pour la traitement thermique de certaines parties d'objets lors- qu'on na désire pas établir des lignes de démarcation entre les parties traitées et non traitées.
Lorsqu'on désire obte- nir un dagré de température déterminé sur une distance con- sidérable, on peut employer une électrode du type représenté sur les figures 19, 20 ou 21, les feuilleétant beaucoup plus écartées l'une de l'autre que celles représentées sur la figure 20, de manière à embrasser toute la partie de l'objet qui doit être chauffée a la température considérée.
Lorsqu'on chauffe des objets conducteurs de l'électri- cité de section transversale variable, tels que les barras 151 et 159 représentées sur les figures 23, 24 et 25, on n'obtiendrait évidemment pas une température uniforme dans l'objet si celui-ci était salement introduit dans l'appa- rèil entra les électrodes 47 et 48 comme la barre A sur la figure 2..Etant donné que si les seuls points de contact avec la source da courant étaient ces électrodes, la courant passant à travers une section quelconque de la barre entre
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les électrodes 47 et 48 serait uniforme et que par conséquent la densité du courant serait plus grande dans la partie de l'objet qui présente une section transversale plus faible que dans la partie qui présente une grande section)
la par- tie de faible section serait par conséquent chauffée dans une plus forte mesure at atteindrait au bout d'un certain temps une température plus élevée que la partie de grande section. Des dispositions spéciales doivent donc être prises pour produire un chauffage uniforme d'un objet ayant une section transversale variable.
Le dispositif spéciale employé pour produire une cha- leur uniforme dans les objets de section variable diffère sui- vant les conditions particulières qui se présentent dans un objet donné, mais le principe en est le même quelle que soit 12 configuration de l'objet en question, c'est-à-dire qu'un courant de densité approximativement uniforme doit circuler à travers toutes les parties de l'objet, Pour chauffer une barre présentant une partie médiane de section réduite,telle 'que la barre 151, représentée sur les figures 23 et 24, il suffit de se servir d'un dispositif approprié pour faire dévier l'excès de courant en chors de la partie plus mince.
Dans le cas considère) on utilise des ressorts à lames de flexibilité modérée 162 munis de pièces d'extrémité 153 en une matière conductrice difficilement oxydable, qui s'appuient sur les épaulements 154 formés par la réduction de diamètre de la partie médiane plus mince 155. En proportionnant con- venablement la résistance des ressorts de dérivation 152, il est évident qu'on peut maintenir la densité du courant dans la partie de section réduite 155 à peu près égale à celle qui traverse les parties de grande section 156.
Un dispositif
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convenable peut ëtre employa pour maintenir les ressorts de dérivation en place pendant l'opération, de chauffage comme par exemple la pince 157 pourvue de mâchoires munies de blocs 158 en matière réfractaire non conductrice, comme c'est représenté sur la figure 24. La pince est de préférence située au milieu des ressorts et serrée juste suffisamment pour assurer un bon contact électrique entre les extrémités des ressorts 153 et des épaulements 154.
Lorsqu'il s'agit d'un objet tel que la barre 159 .pré- sentant une partie médiane 160 de plus grande diamètre que les parties extrêmes, comme c'est indiqué sur la figure 25, la densité du courant est maintenue plus économiquement uni- forme en mettant des éléments auxiliaires des électrodes 47 et 48, de polarités opposées, en contact avec les bords opposés 161 et 162 de la partie médiane plus épaisse 160. Les éléments auxiliaires des électrodes peuvent comprendra des mâchoires 163 et 164 mobiles l'une par rapport à l'autre, les mâchoires 163 étant reliées d'une manière conductrice à l'électrode 47 par des supports à ressort 165 assujettis aux bases des chambres d'eau 67, tandis que les mâchoire 164 sont reliées d'une manière semblable à l'électrode 48 par des supports 166.
De la description qui précède, il ressort qu'on peut, en construisant des mâchoires auxiliaires 163 et 164 et des supports 165 et 166 en matières de résistan- ce électrique appropriée, et en donnant des dimensions con- venables à ces circuits conducteurs auxiliaires, établir un certain nombre de circuits parallèles entre l'électrode 47 et l'électrode 48 et maintenir ainsi une densité de courant approximativement uniforme à travers l'objet 159 soumis au
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chauffage.
Par exemple, comme c'est représenté sur la figure
25, l'un-- des chemins offerts au courant de chauffage va de l'électrode 47 à travers la barre 159 à l'électrode 48, tandis qu'un chemin parallèle part da l'électrode 47 à tra- vers la base 67, le support 165, la mâchoire 163, l'épaule- ment 162 de la partie plus épaisse 160, l'épaulement 161, la mâchoire 164, le support 166, la base 67, pour arriver à l'électrode 48. Dans certaines conditions de fonctionnement, les mâchoires auxiliaires d'électrodes 163 et 164 pourraient avantageusement être refroidies par une circulation de fluide et dans ce cas, il est évident que des dispositifs appropriés, tels que des chemises d'eau, peuvent être facilement aména- gés à cet effet.
Bien qu'on ait décritt en détail un appareil de chauffage électrique confortant un certain nombre de types d'électrodes, etun mode de fonctionnement de cet appareil, il doit être entendu que l'invention embrasse la construction d'appareils de forme entièrement différente et comportant des mécanismes de commande différents. Par exemple, toutes les opérations accomplies par le coupleur et son mécanisme de commande peu- vent être exécutées par des commutateurs actionnés à la main, ou bien le même coupleur ou un coupleur différent peut être actionné par un mécanisme entièrement différent.
En particu- lier, il y a lieu da noter que le solénoïde 9 avec son dash- pot 39 dont le fonctionnement dépend directement de l'inten- sité du courant dans le circuit primaire du transformateur peut être considéré à juste titre comme un dispositif pour commander le coupleur lorsqu'un temps déterminé s'est écoulé après que le circuit de chauffage S a été fermé par l'intro- duction de l'objet A qu'il s'agit de chauffer et qu'un potentiel
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a été appliqué à ce circuit par la fermeture du circuit à travers l'enroulement P2 du transformateur.
Ceci résulte du fait qu'une série de barres identiques A atteignant toutes une température prédéterminée et provoquent par conséquent une augmentation préditerrmiée de la résistance du circuit de chauffage et une diminution correspondante à l'intensité du courant dans la circuit primaire et à travers le solénoïde dans le même intervalle de temps. Ceci étant, il est évident que le dispositif particulier décrit précédemment (adénoïde et dash-pot) pour contrôler .Le fonctionnement du coupleur peut être remplacé par un dispositif de contrôle à action différée, tel qu'un mécanisme d'horlogerie ou un dispositif à échappement, pour régler le temps pendant lequel le circuit de l'enroulement primaire P2 est maintenu fermé.
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improvements to apparatus for heating metallic bodies by electricity. this invention relates to electric heating and it comprises a method for heating electrically conductive bodies by passing an electric current therein, and an apparatus for carrying out this novel method.
In certain phases of the manufacture of a product, it is desirable to heat metal blanks of various shapes, having either a uniform cross-section or an irregular cross-section to a uniform temperature, or to heat selected parts thereof. blanks at certain temperatures - while other parts are heated to different temperatures or are not heated at all, as appropriate,
An important object of this invention is to provide a
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method and apparatus for heating electrically concluding blanks, of variable or uniform cross-section, on any desired part and at any different temperatures,
by passing an electric current through these blanks.
For heating / short metal bars, such as rivets, it was customary, in order to obtain a uniform flow of current through the bar and a good electrical contact between it and the electrodes, to clamp the bar between two electrodes of opposite polarities, each end of the bar pressing against an electrode., Although this way of supporting the bar to be heated is satisfactory in the case of thick bars of short length whose ends are prepared ,! it is hardly usable for many articles of low mechanical resistance or having rough or irregular ends, since the pressure which the electrodes must exert to establish a good electrical contact, even when the ends are prepared,
can reach a value such that it deforms these objects and flattens the ends which apply to the electrodes, when they reach a high temperature; on the other hand, it is difficult, if not impossible, to establish good electrical contact between the irregular and unprepared ends of a large number of articles which must be heated. another object of the present invention is to provide a device for supporting any object to be heated without deforming it appreciably, at any temperature below its melting point, at which it can be heated.
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another object is to provide a support device which regulates the distribution of heat to any desired part of the object.
For example, heating the part of an object in contact with the electrodes presents difficulties and the object of the invention is particularly to provide electrodes which make it possible to heat the parts in contact with the object to an approximate temperature. - uniformly or to bring them to any desired degree of temperature, or which allow the heating of these parts to be regulated at will.
In many industrial operations, for example forging, it is necessary to heat a series of bodies uniformly to a certain defined temperature, repeating the operation several times on a large number of nearly identical objects. In addition, the operator is not always ready to carry out the next phase of the operation on the object when it reaches the desired temperature, and good results would not be obtained if one cut purely. and simply heating, as cooling would occur immediately and the object would not be at the correct temperature when the operator was ready to perform the next phase of the operation.
On the other hand, when it is a question of treating certain objects with heat, it is desirable to heat them gradually to a determined temperature and then to maintain this temperature constant or to increase it and heat it up. decrease at a different sllure until. this results in the desired final value, which can be kept constant.
another object of the invention is to provide a device
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to automatically heat up to. an electrically conductive body at a predetermined temperature, then heating it further or cooling it at a different rate until a predetermined final temperature is obtained and then maintaining that temperature at approximately constant for any desired period of time or to maintain constant the predetermined temperature to which the body was first heated.
Another object of the invention is still to provide a method for regulating electrical circuits after a change in the resistance of the body subjected to heating, as a result of a change in temperature of this body.
To achieve these goals, two or more sources of electrical energy of different potentials, a device for applying any of these voltages to the object to be heated, and a device acting upon a determined increase in voltage can be employed. body resistance, to cut off the higher voltage and apply the lower voltage. It has been found in practice that this method of heating a body can be achieved much more economically by the use of an alternating current transformer provided with two primary windings, one of which has a name. one relatively large number of turns and the other a relatively small number of turns, and a secondary winding consisting of a single open circuit turn intended to be closed by the body. heat.
To apply current to the body to be heated without loss of contact point, or overheating of the electrode, and to prevent deformation of the body
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to be heated, each electrode may advantageously include a clamp provided with two or more jaws movable relative to each other, which can be brought together so as to clamp a resistant part of the object in a sufficiently intimate manner to ensure good contact electric without damaging the tight part. As the body is supported by two of these clamps, it is therefore not subjected to any force which might tend to deform it as would occur if it were compressed between two electrodes at opposite ends.
The use of clamps clamping the sides of the body requires electrodes of special shape and composition, because otherwise the difference in resistance that the electric current would encounter through the body, when subjected to heating between different parts of the electrodes of opposite polarity would cause uneven distribution of current and heat. Details of a series of suitable electrodes will be given in the description below.
An embodiment of the invention, in its application to the heating of metal bars for forging, is shown in the accompanying drawings and is described below in detail, but it is understood that the invention is applicable. to the heating of other objects, that the new process can be achieved by means other than those described and that the description is given only by way of example without limiting the invention which is specified in the claims attached.
In the drawings:
Figure 1 is a circuit diagram of an electric heater embodying the invention; -
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Figure 2 is a plan view of this electrical device, some parts broken;
Figure 3 is a front elevation partially in section taken on line 3-3 of Figure 2, viewed in the direction of the arrow, showing parts of the heater and of the actuating mechanism of a coupler;
Figure 4 is an elevational view showing on a larger scale the actuator mechanism of the coupler shown in Fig. 3, together with the right-hand end of the coupler which it actuates, part of the actuator being shown in figure normal position in plain lines, and in an intermediate position in dotted lines;
Figure -5 is a view of the elements shown in Figure 4, in the control position in solid lines and in another intermediate position in dotted lines;
Figure 6 is a plan view of a transformer forming part of the heater.
Figure 7 is a front elevational view of the transformer shown in Figure 6;
Figure 8 is a sectional view taken on line 8-8 of Figure 7, looking in the direction of the arrows.
Figure 9 is an elevational view showing the front portion of the circuit coupler in the normal position, the view taken from the left in Figure 4;
Figure 10 is an elevational view showing in the control position some of the members shown in Figure 9;
Figure 11 is an elevational view showing in the control position the left end of the circuit coupler together with an adjusting electromagnet;
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Figure 12 is a section taken on line 12-12 of Figure 9, looking through without the arrows.
Figure 13 is a section taken on line 13-13 of Figure 2 showing a detail of the heater;
Figure 14 is a view on a larger scale and partly in section of the assembly of the electrode shown in Figure 3;
Figure 15 is a section taken on line 15-15 of Figure 13 showing on an even larger scale the electrode shown in Figure 14;
Figure 16 is a horizontal sectional view of a heating bar that is applied to an electrode;
Figures 17, 18, 21 and 22 are views similar to Figure 16 showing various modifications of the electrode;
Figure 19 is a view similar to Figure 15 showing another modification;
Figure 23 is a plan view of parts of a heater and of an object to be heated having a central portion of reduced section;
Figure 24 is a central cross section taken along line 24-24 of Figure 23;
Figure 25 is a plan view of parts of a heater and a heating object, showing an enlarged central portion, and
Figure 26 is a cross section of a shock absorber intended to act in conjunction with a solenoid.
The purpose of the various forms of construction which will be described will be better understood by examining the circuit diagram of Figure 1. In this diagram 1 and 2 denote conductors connected to an appropriate source of current.
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alternating and can be connected to conductors 3 and 4 by closing a switch 5. On the right of the diagram there is shown a reducing transformer provided with two primary windings, P1 consisting of a relatively large number of turns of fine wire, P2 consisting of a relatively small number of turns of thick wire, and of a secondary winding s consisting of a single open turn which preferably comprises a strong bar of negligible resistance compared to that of the primary windings. res.
To vary the number of turns of the primary winding P1 which can be inserted at any time in the circuit, this winding is provided with connections at appropriate intervals and the / connections. successive are connected to successive fixed contacts of a rotary switch 6. In a similar manner, the number of turns in 1,, primary winding P2 can be varied according to the position of a switch 7.
In order to control the connection of the transformer to the energy source, a coupler 8 and an electromagnetic coil switch 9 are used. The coupler comprises, in the embodiment considered, a cylindrical drum. 10, of wood or other suitable insulating material, carried by a shaft 11 mounted so as to be able to turn in bearings 12, The drum 10 carries a contact 13, a contact 14, and a row of contacts 15, each comprising a copper strip secured to the drum, the strips 13, 14 and 15 being arranged so as to connect together pairs of contact springs 16, 17 and 18 respectively.
The contacts are shown in solid lines in their normal position or first control position in which the pairs of
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springs 18 are interconnected by the bands 15, while the pairs of springs 16 and 17 are disconnected.
When the drum 10 rotates in the direction of the arrow under the action of the control mechanism which will be changed, the contacts are brought into the position shown in dotted lines, first disconnecting the springs 18, then connecting the transfers 17 and a fraction of a second later, the springs 16. To keep the drum 10 in this second control position by overcoming the force of a helical spring 19 which constantly tends to return it to the normal position or first control position , use is made of a pawl 20 carried by a lever 21 forming the armature of a tripping electromagnet 22.
To heat a body of uniform cross section, such as a metal bar A, the electrical and technical characteristics of which have been determined, the switch 6 is placed in the desired position to interpose the number of turns of the primary winding P1 of the transformer. - matrix which causes the passage through the secondary circuit of a current having exactly sufficient intensity to compensate for all the heat losses to which the bar A is subjected when it reaches its predetermined final temperature, so that this temperature is kept constant when the bar has been heated and the current flows through the winding P1. Switch 5 is then closed and the bar is placed in the desired position to form the secondary circuit S.
When the coupler 8 occupies the normal position or the first control position, the current flows through the winding P1 by a
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circuit which starts from conductor 1, passes through the left side of switch 5, conductor 3, conductor 23, the upper turns of winding P1, conductor 24, springs 18 connected by the left band 15, the conductor 25, the remainder of the turns of the upper half of the winding P1, the conductor 26, the second pair of springs 18 and the contact 15, the conductor 27, the upper part of the lower half of the winding P1, the conductor 28, the third pair of springs 18 and the contact 15, the conductor 29, the remaining part of the lower half of the winding P1,
the switch 6, the conductor 30, the right springs 18 and the contact 15, the conductor 4, the left side of the switch 5, to lead to the conductor 2.
As a result of the large number of turns of the winding P1, the current flowing in this circuit induces a relatively low potential in the secondary winding, so as to cause a current to pass through the secondary circuit S and the bar A in series so low that it heats up the A bar only slowly.
If, as is usually the case, it is desired to increase the temperature of the bar rapidly, the winding P1 is disconnected and the winding P2 which has fewer turns and consequently induces a higher secondary voltage is switched on. To effect this substitution of the transformer windings, the coupler 8 is actuated in the manner which will be described to rotate the drum 10 in the direction of the arrow, so as to open the contact springs 18 thus interrupting the circuit which follows. to be described, and firm! then the res-
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spells 17 and some time after the springs 16.
On reaching contact 14, the springs 17 close through the winding P2 a circuit which can be established as follows: conductor 1, right side of switch 5, conductor 3, spring 17 and contact 14, conductor 31 , P2 winding (upper and lower halves in series), switch 7 'solenoid winding 9, lead 4, left side of switch 5, to lead 2.
The intense current flow in this circuit immediately excites the winding 9 to attract the plunger 32, lifting the contacts 33 carried by the latter, so as to disengage them from the fixed contacts 34 on which they normally rest. Drum 10 is locked in the control position by engaging the pawl 20 with a tooth 35 of a shaft 11, and remains in this position until the tripping solenoid 22 has. operated under the action of a current flowing through a circuit established by the closing of the springs 16 by the contact 13, but interrupted by the opening of the contacts 34 of the solenoid - The circuit of the tripping electromagnet starts from the left fixed contact 34 of the solenoid.
passes through the springs 16 and the contact 13, the winding of the electromagnet 22, the conductors 3 and 23, a small number of turns of the main winding Pl currently outside the main electrical circuit but acting as a winding low voltage secondary of the transformer, and from 1à through conductor 36 to the fixed right contact 34 of solenoid 9.
This circuit is closed whenever the current flowing through the primary winding P2 and the coil 9
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is too weak to overcome the action of the compression spring 37; which tends to keep the contacts 33 and 34 firm. The current which flows through the primary winding P2 in the circuit which has just been mentioned generates in the secondary winding S a very high current which passes through the metal bar cold A and begins to heat it.
The rapidity with which the bar A heats up depends on the voltage applied to the secondary circuit which is in turn regulated by the position of switch 7 so that the temperature of the bar can be increased to the extent desired by the construction of the transformer itself. - tor and the introduction of the required number of turns of the P2 winding. As the bar A heats up, its resistance increases appreciably, which increases the resistance of the secondary circuit of the transformer and consequently decreases the intensity of the current in the primary circuit.
If the predetermined temperature at which it is a question of heating the bar A is lower or is only a little higher than the critical point of the material of which the bar is composed, it is sufficient to adjust the tension of the spring 37 of the solenoid and the vertical position of the fixed contacts 34, so that when the bar A has reached the predetermined temperature, the action of the current flowing in the primary circuit and through the coil 9 is exactly overcome by the spring 37, which pushes back then the plunger 32 up and down until the movable contacts 33 meet the fixed contacts 34. Contacts 34 which are carried by a metal bridge 38 close the aforementioned circuit to actuate the trigger magnet 22 of so as to disengage the pawl 20 from the tooth 35.
The
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spring 19 immediately returns the drum 10 to its normal position, indicated in solid lines in FIG. 1, thus cutting off the circuit which comprises the winding P2 of the transformer and closing the aforementioned circuit passing through the winding P1.
The number of turns which comprises the winding P1 has been established by placing the switch 6 in the desired position to induce the desired voltages in the secondary circuit in order to pass through bar A exactly sufficient current. to develop a quantity of heat equivalent to the losses of the bar by radiation, convection and conduction and thus maintain the temperature of this bar constant at a predetermined value which may be less than, equal to or greater than the temperature at which the solenoid is operating for switch off winding P2. The bar is then slowly cooled, maintained at an unchanging temperature or heated, as the case may be, until the final temperature which results from the particular position of switch 6 is reached.
When the operator is ready to use the hot bar, he removes it and substitutes a cold one. Coupler 8 is then actuated again, the new bar is brought exactly to the predetermined temperature, circuit a. through the winding P2 is then automatically interrupted and the bar is maintained or brought to its final temperature, and so on for all the bars to be heated. Thus, by simply positioning switches 6 and 7, uniform heat treatment is provided for any number of identical bodies which can be heated one after the other.
It often happens that the predetermined temperature to which it is desired to heat a bar is significantly higher than the critical point of the metal of the bar that is 1 ---
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to heat. In this case, it is usually not possible to operate the heater in exactly the manner described, since when the critical point of the bar is reached the resistance does not increase in proportion to l. The temperature increases and a value very close to the minimum of the current flowing through the winding P2 is reached before the bar is brought to the predetermined temperature.
It is desirable for this purpose to leave between the time when the current flowing through the primary coil P2 has approximately reached the minimum value and the time when the closing of the contacts 35, 34 of the solenoid takes place, an in. the period of time during which the bar is heated beyond its radial point to the predetermined temperature by the passage in the secondary winding S of the current which is induced by the current still flowing in the primary winding P2.
To produce the necessary time interval, a dash-pot or damper 39 can be used which can be adjusted in conjunction with the compression spring 37, to delay the closing of contacts 33, 34 for any desired time interval. after the bar has reached its critical temperature and the current in P2 has reached its approximate minimum value ..,. Thus .. when the bar has been heated to its critical point, the plunger 32 begins to deviate from the winding of the solenoid 9, but this movement is counteracted by the damper 39 until when the final closing of the contacts 33, 34, the bar A has reached the predetermined temperature.
As before, closing the solenoid contacts causes the trip magnet to operate in such a manner.
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in returning the coupler to its normal position, by opening the heating circuit through the winding P2 of the transformer and by closing through the winding P1 the constant temperature circuit indicated above.
When the heating rate is very strong it is frequently unnecessary to employ a damper to ensure a time interval between the moment when the current passing through the winding P2 has reached its approximate minimum value and when this winding is switched off, since the time essentially required for the operation of the solenoid, the tripping solenoid and the circuit coupler may be sufficient to allow the heating of the bar much longer. from its critical point.
Now considering the actual construction of the heater as shown in Figures 2 and 3, it will be seen that it comprises a table 40 made of wood or the like. suitable insulating material located at a suitable height from the ground, on which is mounted the heating apparatus which comprises a transformer having primary windings P1, P2 and an open secondary circuit 8 which consists of a strong busbar. copper magnetically connected to the primary windings of the transformer.
The secondary turn S is preferably composed of three straight bars 41, 42 and 43, the bars 41 and 43 being supported at one and the other of their ends by sleeves 44 resting on the table 40, and secured. to these by bolts 45, while the bar 42 rests on the left ends of the bars 41 and 43 and is kept in intimate electrical contact with the latter by suitable means, such as screws
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with head 46 (see figs. 6 and 7).
If the body to be heated were simply placed transversely on the right ends of the bars 41 and 43 while a current flows through the secondary circuit, the contact between this body and the copper bars would be insufficient; furthermore, the heat losses by conduction through the parts of the body in contact with the bars of the secondary circuit would be so great as to prevent the heating of these parts of the object almost entirely.
On the other hand, if, as is usually the case, the body to be heated is made of a material of higher resistance than that of the secondary circuit, the resistance of the parts of the object in contact with the secondary bars will be much. higher than that of the bars themselves, so that a large part of the current enters the body at the inner edges of the bars and the weak current flowing through the parts of this body in contact with the bars is insufficient to heat it significantly.
Consequently, in order to establish a good electrical contact, to control the path taken by the current when entering the body to be heated, and to regulate the heat losses by conduction, special electrodes 47 and 48 and special mounts are used. for these. In order for the electrodes to move relative to each other to accommodate objects of different lengths, the base used for electrode 48 includes a copper pad 49 which rests flat on it. the right end of the bar 41 of the secondary winding and - / - and secured by screws 50 passing through grooves 51, and provided with anti-friction washers 52 which come into engagement with the edges of these
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grooves,
By loosening the screws 50 it is therefore possible to vary the position of the pad 49 considerably, and when it occupies the desired position it can be tightened in such a way as to prevent it from moving accidentally.
As a result of the expansion which occurs in any object subjected to heating, when its temperature rises, provision must be made for this linear expansion to take place and for this purpose the base of the electrode 47-can move a limited distance from its base 43.
The base of the electrode 47 consists of a copper pad 53 a little narrower than the pad 49, and to support this pad, two copper support bars 54 are used parallel to each other and to the grooves 51, which are secured. in any way desired on the upper surface of the bar The shoe 53 is provided with grooves, as shown, into which the support rails 54 penetrate, so as to ensure good electrical contact with the bars secondary 43, while allowing it to move transversely with respect to them.
To / ensure an even better electrical contact, the pad 53 can be connected to the bar 43 by suitable flexible conductors, not shown, To better guide the movements of the pad 53, the opposite ends of the latter are arranged. Here are copper angles 55 rigidly attached to the bar 43 and provided with grooves which cooperate with similar grooves provided in the ends of the pad 53 to contain balls 56. Two bearings 57 (see fig. 13) are rigidly attached to the internal vertical face of the bar 43 and carry adjustment screws 58
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which limit the curve from base 53 to base 49.
In order to maintain the pad 53 normally in contact with the adjustment screws, two springs 59 are secured to the external vertical face of the bar 43 so that their free ends rest on the external face of the pad 53.
Thus, when the body subjected to heating expands lengthwise, owing to the increase in its temperature, it does not slip in its electrode 47, but the pad 53 moves by tensioning the springs 59. it is possible to obtain * the same result by giving a certain flexibility to the bar 43, for example by constructing it by means of flexible copper foils.
As the bearings carried by the pads 49 and 53 are identical, the description of those carried by the pad 53 will also be used for those of the pad 49. Two copper bearings 60 and 61, through the heads of which holes are drilled perpendicular to the line. direction of movement of the pad 53 and in the extension of one another, are cast integrally with the pad 53 or are rigidly fixed to the latter, A rod 62 is mounted so as to be able to run. smooth into the hole made through the bearing 60, while a rod 63 is mounted in a similar manner in the bearing 61.
To support the thrust exerted on the rod 62, a screw 64 passes through the end of the bearing 60 in the extension of the rod 62 and rests on the end of the latter. An adjusting screw 65 can also be provided. at the top of the bearing (see fig.ll).
The mounts of the two parts of the electrodes 47 being identical, it will suffice to describe the mount on the right (re-
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shown clearly in fig. 14). A rod 63 terminates in a sphere 66 on which a water-jacketed electrode holder 67 is carried by a toggle consisting of a conical plug 68 which closes the opening through which the core used for casting. the water jacket
67 has been withdrawn. This plug has a shape suitable for resting on the sphere 66.
The plug 68 is pressed against the sphere with exactly sufficient pressure to normally prevent relative displacement, by a nut 69 which is held in place by a lock nut 70. The two parts of the electrode 47 are each assembled by shank. @ wave in a groove 71 formed in one of the faces of the water jacket 67.
As the described toggle switch may not provide a fully satisfactory electrical connection between the bearings 60 and 61 and their respective water jackets, the bearings are electrically connected to the water jackets by a copper braid 72 suitably secured to the bearings and to the water jackets respectively and having sufficient rigidity to return the water jackets to their normal opposite positions when they have been moved on their kneepads, owing to an irregularity in the shape of the object it it is about heating.
It is possible to use devices other than braids 72. to straighten the water jackets, or they can also be removed entirely, since compressing the electrodes on each bar by itself moves the water jackets until the surface of the bar is in intimate contact with the faces of the electrode, To circulate a cooling fluid through the jackets
AT -
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67 In order to cool the electrodes, hoses 73 of rubber or other flexible non-conductive material are connected to a suitable source of coolant, not shown, and the circulation of water or other fluid such as oil is ensured from any desired way.
The relative movement of the two halves of the electrodes
47 and 48 is adjusted according to the position of the rods 63 carrying the right halves of the electrodes. Each rod 63 ends at its outer end in a rigidly secured collar 74 which may be integral with a disc 75 or be fixed thereto, a compression spring 76 based on the right face of the bearing 61 and the left face. of collar 74 constantly pushes rod 63 to the right, A disc
77 is separated from the board 75 by three compression springs
78, the combined resistance of which is considerably greater than that of the spring 76 opposite them. The faces of the discs 75 and 77. Are kept parallel by a centering pin 79 secured to the center of the disc
77 and sliding in a corresponding hole in the disc 75.
Similar pins, not shown, can also be placed in each of the three springs 78.
At the right ends of the pads 49 and 53 are respectively secured two uprights 80 and 81 each terminating in a pair of perforated ears to receive pins on which are rigidly mounted cams 82 and 83. The pin intended to receive the cam 83 does not exceed the upright, while the axis which carries the cam 82 comprises a shaft 84 which extends inwards a sufficient distance to exceed the shoe 53. As seen in FIG. 3, in
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shown in the operating position, the cam 82 is circular on the lower half of its periphery to the point of contact with the disc 77, then its radius of curvature gradually increases to. that its surface becomes flat at 85.
The cam 83 has the same shape as the cam 82 and these cams are actuated by levers 86 and 87, the inner ends of which fit tightly into recesses formed in the cams to receive them. At the outer end of the lever 86 is rigidly secured a ring 88 supporting a handle 89 of a suitable insulating material which extends to a semi-circular ring 90 open at the top and secured. at the outer end of lever 87.
Thus, when the cams 82 and 83 occupy their normal position, in which the levers 86 and 87 are vertical and the discs 77 rest against the flat parts 85 of the cams, the springs 76 push the collars 74 and the rods back. 63 fully clockwise, so that the opposite jaws of electrodes 47 and 48 are wide open to receive the body to be heated, in the case considered the bar A.
after a bar has been inserted between the opposing faces of the elctrules, the handle 89 is pushed up and down from its vertical position into the horizontal position shown in figure 3, and during this movement the cams 82 and 83 first compress the spring 76 by moving the rods 63 to the left until the bar A is firmly clamped between the jaws of the electrodes, after which the springs 78 are compressed until the circular part of the cams comes into contact with the disc 77.-Then, when
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lifts handle 89, this lifts lever 86 and loosens the jaws of electrode 47, but since ring 90 is not closed above,
the lever 87 can remain in the operating position and the electrode continues to tighten the bar A firmly until this lever 87 is itself lifted. The clearance of the cam 82 allows the springs 76 and 78 which have been compressed by the action of this cam to relax and the friction between the face of the cam and the disc 77 is so low that as soon as the cam has started its return stroke, the relaxation of these springs returns it to its normal position. The breaking of the contact of the right jaw of the electrode 47 with the bar A does not, however, in any way affect the contact of this bar with the face of the left jaw of the electrode, since the bar is still firmly clamped by electrode 48.
When the pressure at the jaws of the electrode 47 is released, the springs 59 return the pad 53 to its normal position where it abuts against the adjusting screws 58.
The coupler 8 and its control mechanism shown in detail in FIGS. 4, 5, 9, 10, 11, 12, are supported by a suitable base 91, the surface of which is situated at a suitable height between the table 40 and the ground. In the anterior right corner of this plinth 91 is mounted a bearing 12 and a similar bearing 12 is mounted at the same distance from its right edge, but further back, as shown in Figure 9. The upper surface of each bearing 12 is shaped so as to present a support surface for a shaft 11 which carries the wooden drum 10 / of the coupler 8.
The shaft 11 is retained in its supports by clamping pieces or caps 92 suitably secured to the supports 12, for example by bolts and bolts.
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nuts as shown. Drum 10 is stalled at \! ' the shaft 11 so as to rotate with it, by means of collars 93 and 94 located at each end. The left collar 94 has a cam-shaped surface having a tooth 35 which acts on a pawl 20.
Behind the drum 10 (to the left of fig. 11) and at the left end of this drum is mounted an electromagnet 22, the armature lever 21 of which is articulated on a vertical extension 95 of the left bearing 12 , the armature lever 21 carrying at its anterior end the pawl 20 which acts on the tooth 35 and is normally maintained in the disengaged position by a tension spring 96. Thus, when the drum 10 is actuated, it moves in the direction contrary to clockwise movement, the position shown in dotted lines in fig. 11 to that shown in solid lines and it is held in this active position by the pawl 20. The rotation of the drum 10 in this direction is limited by the meeting of a pin 96 fixed to the collar 94 with a stop 97 fixed to the base 91 .
When the electromagnet is energized and therefore attracts the armature lever 21, the pawl 20 is disengaged from the tooth 35 to allow a coil spring 19 to rotate the drum 10 (clockwise). clockwise as shown in fig. 11) until a pin 98 comes into contact with a stop 99 provided with a damping spring and fixed to the base 91.
The drum 10 carries the copper contact strips 13, 14 and 15 which have been described previously with reference to FIG. 1, while the contact springs 16, 17 and 18 corresponding to these bands are attached by their bases
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to blocks 100 of suitable insulating material, by means of bolts 101, When the contact strips 13, 14 and 15 are of copper, it may be desirable to arrange the carbon strips (not shown) in corresponding positions. dantes on the drum 10, and to arrange them so that they come into contact with the contact springs mounted in parallel with the normal service springs 16, 17 and 18,
or use any other known device to prevent arcs from forming when the metal contacts break. A disc 102 is wedged at the right end of shaft 11 to cooperate with another control mechanism of the drum which will be described, and a lever 103 is fixed to the outer surface of this disc.
As has been described in connection with the circuits of FIG. 1, it is desirable that the clamping of the bar A between the electrodes 47 and 48 takes place at the same time as the coupler 8 is moved from its normal position, in which the beams 18 are connected by contacts 15, to its operating position in which these brushes are off and the brushes 16 and 17 on. Lowering handle 89 to tighten bar A causes shaft 84 of cam 82 to rotate. Rotation of shaft 84 is used for actuation through an actuator. set of connecting rods suitable for coupler 8. As shown, a lever 104 is mounted at the front end of the shaft.
84 and is forced to rotate with it by a device such as an adjusting screw 105.
As seen in figs. 2 and 3 the outer end of lever 104 terminates in lugs 106 between which fits the perforated upper end of a connecting rod 107 which is held in place.
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by a pin 108 passing through the ears 106 and the connecting rod 107. To isolate the secondary circuit 8 which is in electrical contact with the lever 104, and consequently with the upper end of the connecting rod 107, a block is inserted insulator 109 between the upper and lower parts of this connecting rod 107.
A universal joint 110 connects the inner end of the connecting rod 107 to the upper end of a rod 111 which can rotate relative to the joint 111 by means of a pin and groove assembly, shown at 112, a coil spring 113 being used to maintain the normal relative position between the rod 111 and the rod 110. The rod ni is vertically slidable in supports 114, secured to suitable parts of the table 40 and the pedestal 91 and it carries a roller 115 which normally rests on the outer end of the lever 103 which controls the coupler, as seen in FIG. 4.
When the handle 89 is lowered to clamp the bar A between the electrodes, the lever 104 pushes the connecting rod 107 up and down, thereby lowering the rod 111, with its roller 115, which moves the lever 103 up and down. in the position shown in dotted lines in fig.4, until it reaches the position shown in fig. 5.
When the pin 96 meets the stopper 97, the lever 103 no longer continues to move, and since the rod 111 has not yet reached the lower end of its stroke, the reaction of the lever 103 on the roller 115 has the effect of rotating the rod 41 by overcoming the action of the spring 113 until the roller 115 passes over the end 'of the lever 103 Eraser is shown in FIG. 10, after which the spring
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113 rotates the rod and returns the roller to its nromal position with respect to the seal 111, as shown in solid lines in fig.5.
The roller 115 is then located below the lever 103 so that during the operation of the electromagnet 22, this roller does not prevent the return of the drum 10 to its normal position. The rod 111 is held in place. its Lower position by a stop 116 which engages with a collar it? wedged on the rod, for example by means of the clamping screw shown; The stop 116 is mounted at the upper end of a lever 118 hinged at 119 and normally maintained in the position shown in FIG. 5 by a spring 120.
During operation of the tripping solenoid 22 (see freeze 11) the coil spring 19 returns the drum 10 to its normal position (counterclockwise) as is. shown in figs. 4 and 3, During the return to the normal position, a pin 121, projecting on the disc 102, strikes the lower end of the lever 118 thus causing the stop 116 to move so as to release the collar 117 and the rod 111. A spring 122, suppressed during the descent of the rod 111, raises the latter.
As soon as the rod 111 has started to rise, the cam 89 begins to rotate on the risk 71, after which the springs 76 and 78 complete the return of the cam 82 and the operating mechanism of the coupler 8, including the rod 111, in the normal position. immediately before the tigelll reaches its normal position, the pin 98 contacts a damper stop 99 and compresses this stop sufficiently to allow the roller 115 to disengage from under the lever 13
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and, by passing around the end of the latter, to return to its normal position, in contact with the upper face of this lever.
When the bar A is first placed in the desired position for it to be heated, the coupler 8 is in its normal position and the current which passes through the winding P1 with a relatively large number of turns induces a relatively low potential in the secondary circuit s, so that there is no appreciable tendency to the formation of electric arcs when placing the bar A in contact with the fixed jaws on the left electrodes 47 and 48.
When the handle 89 is lowered, the drum 10 of the coupler rotates by an amount sufficient to disengage the contact 15 from the springs 18, thus breaking the circuit of the coil P1, but does not rotate sufficiently to bring the contact 14. in engagement with the spring 17 at the moment when the cams 81 and 82 bring the right movable jaws of the electrodes 47 and 48 into contact with the bar A.
Thus, no current flows in one or the other of the primary windings of the transformer when the bar A is clamped between the jaws of the electrodes and consequently there is no tendency to form d. 'arcs at this time, It is only after the handle 89 has been fully lowered and the bar is firmly clamped that the contact 14 of the coupler 10 closes the circuit passing through the primary winding P2 which thus induces a current high intensity in the secondary circuit including bar A that needs to be heated.
Conversely, when the current flowing through the winding P2 has decreased enough to allow the solenoid 9 to close
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circuit of the tripping electromagnet 22, the contact 14 of the drum 10 is released from the spring 17 before the cam 82 has rotated enough to break the contact between the right movable jaw of the electrode 47 and the bar A and , since no current is flowing through either of the primary windings by the time the right jaw of electrode 47 is disengaged from the bar A, there is no tendency for the formation of an arc at this time.
When it is desired to remove the bar A from the heater, only the weak current coated by the winding P1 flows through the secondary, and the lever 87 can be lifted so as to open the jaws of the electrode 48 without causing appreciable arcs. However, if it is desired to prevent arcing at bar A, switch 5 can be opened before lever 87 is raised to release the bar.
The contacts 15 and the corresponding springs of the coupler constitute a switch switch for the primary winding P1 of the transformer so that when the coupler is operated to close the circuit of the winding P2, the winding P1 is subdivided into as many electrically separate parts as there are contacts 15. The purpose of this subdivision of winding P1 is to avoid the existence of a large potential difference which could occur between the terminals of winding P1 acting as a secondary multiplier winding due to its large number of turns, when a current passes through winding P2.
Thus, by employing the desired number of contacts 15 and pairs of springs 18, one can separate
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the winding P1 in elements: each comprising a number of turns so small that the potential difference between the terminals of each element does not present a dangerous value when a current flows through the winding P2 of the transformer.
Turning now to the construction of transformer $ as shown in figs; 2, 3, 6; 7 and 8, no special arrangement is necessary, but a suitable transformer can advantageously be obtained by assembling a rolled iron core 123 between four iron lugs 124. Six clamping bolts 125 pass through the ears. 126 to hold the core together, while an upper U-iron and a lower U-iron 127 hold the core in such a way as to prevent it from moving vertically.
To reduce magnetic dispersions, the primary and secondary windings preferably encircle the same branch of the core, the secondary bars 41 and 43 being supported by sleeves, 44, as has been described, while the winding primary P2 is formed of two wafers 128 held near the secondary bars by pins 129 and wedges 130.
The two upper elements of the winding P1 can be conveniently wound together into a wafer 131, while the two lower elements are wound into a wafer 132, these wafers also being held in place near those which comprise the winding P2 by pins / 129 and wedges 130 - It should be understood, however, that the invention is not limited to this special transformer because a large number of different constructions can be employed.
For example, bars 41 and 43 could be extended to the left more than
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not shown in figs. 6 and 7 and the connection bar 42 could be removed, while an electrode mechanism similar to that shown to the right of Fig. 2 could be supported by the extensions of the bars 41 and 43.
In this arrangement, two bars could be inserted simultaneously in the secondary circuit and the speed of production of the bars heated by the electrical apparatus would thus be doubled. In addition, one could magnetically connect to the primary windings plus' as the only set of secondary busbars shown, by winding each of the branches of the transformer core, or else one could mount more than two objects to. heat in series with a single set of secondary busbars if more than two A bars are to be heated simultaneously.
So we already have it. Said there are several kinds of objects to be heated for which it would not be advisable to use tip contact electrodes, that is to say electrodes which hold the object in contact at its opposite ends. For example, such electrodes could not be used when it is desired to heat only certain parts of an object or when the latter has irregular ends which do not give good electrical contact with the electrode, or when the necessary pressure to ensure good electrical contact would result in bending the object when hot.
In these and other cases, it is desirable to use side contact electrodes which apply to the object to be heated in the manner shown for electrodes 47 and 48 and bar A in figures 2
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and 3. In order that the electrodes can support the object and conduct an electric current thereto, each electrode preferably comprises a clamp having at the mcins two jaws movable relative to each other, as is shown at 47 in FIGS. 3 and 12. To ensure good electrical contact between the jaws of the electrode and the object to be heated, the surface of each jaw preferably has a suitable shape to adapt itself intimately. to this object.
In the present case, the object to be heated is represented as being constituted by a cylindrical bar A, so that the contact surfaces of the electrodes have a cylindrical shape.
If the object had a hexagonal shape or any other shape, the contact surface of the electrodes would be hexagonal or provide any other shape required to accommodate the part of the object which is to be held between the jaws of the electrodes.
With regard to the construction of the side contact electrodes, it should be noted that if the electrode 47 consisted only of a single block of metal 134 without the various other elements shown in FIG. 15, the resistance electrical path from the surface 133 of the electrode, which is in contact with the face of the water jacket 6? , through the electrode and the bar A to end at the electrode 48 which is in contact with a lower part of the bar A, would not be uniform.
The path of least electrical resistance would start from surface 133 of the water jacket along the lower edge of block 134 and thence through the short portion of bar A between electrodes 47 and 48, while the path of greatest resistance would start from the surface 133
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to follow the top edge of block 134 and the part of bar A which is in contact with the surface of bbocs 134.
The higher resistance of this next path, as a result of the introduction of the part of the bar A between the blocks 134 would be so great that, in the supposed case where the block 134 constituted the whole of the electrode, to nearly all of the current would flow along the lower edge of block 134 to pass through bar A at the lower left corner of the right block as seen in figure 16, while only a negligible amount of current would pass through the remaining contact area between the object and the electrode.
The high current density at the lower edge of block 134 would tend to produce an excessively high temperature along the lower edge of the block and could easily cause soldering at the points of contact with the object, while the very high current weak passing through the end of the bar would be insufficient to raise the temperature appreciably.
Therefore, when it is desirable to heat the object not only between the adjacent edges of electrodes of opposite polarities but also on the parts which come into contact with the faces of the electrodes, a device must be used. special for passing current through the parts of the object in contact with the electrode, and consideration must be given to the thermal conductivity and physical dimensions of the electrodes so that heat does not dissipate through the jacket of water as soon as it is produced at the end of the bar subjected to heating, -In order to heat the end of an object such as the
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bar A at a uniform temperature, equal to that of the rest of the bar which is not in contact with the electrode,
it is evident that nearly all of the current which enters the bar must pass along the edge of the electrode adjacent to the end of this bar and then exit through the electrode of opposite polarity, or else that heat must be supplied by conduction of the electrode itself at the end of the bar, or else these two conditions must be fulfilled simultaneously, if it was possible to establish a side contact electrode of thickness Negligible to come into contact with the end of the bar being heated, all of the current would undoubtedly pass through the entire bar and the result would be a uniform heating of the latter, but for any conductive material currently known,
the density of the current in the electrode would be so great that it would cause the electrode to heat up to such an extent that it would decompose by oxidation or even soften and deform or melt so that it should be replaced each time a jet has been heated, if not more often.
As this would be impractical, we are satisfied with a compromise consisting in giving the electrode a sufficient contact surface with the object to allow the passage of the heating current without destroying the electrode. current density through the upper face thereof being as high as possible at the current density through its side adjacent to the electrode of opposite polarity (the lower edge of block 134 in Figure 16), being kept as low as possible.
We found a
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large number of different constructions allowing this result to be achieved, each of them, however, based on the principle that the electrical resistance of a part of the electrode near the end of the bar must be less than . the resistance of the part remote from the end thereof.
An electrode constructed according to this principle is shown in figure 21 and comprises a base 170 of a very good conductive material, such as copper, having an extension which forms the upper strip of the electrode, the base being grooved to receive the bands
171, 172, 173 and 174, of identical dimensions, but each composed of a metal or alloy of less conductivity than the preceding strip. For example, the strip 171 can be nickel, the strip 172 of nickel and manganese, the strip 173 of Monel metal, and the strip 174 of manganin.
It is sometimes desirable to further vary the resistance of different bands by varying their dimensions, as shown in Fig. 22. The electrode shown therein comprises a short thick band 175 and progressively longer and thinner bands, 176, 177 178 and 179. When the electrode is used to heat certain objects, case bands can be made of the same metal, while for other objects the resistance of the different bands is also variable.
The electrode which has just been described is composed of a series of distinct conductive elements and assembled so as to form a compound electrode and to ensure close contact of the mutual contact surfaces of these elements, the latter being
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lined with a suitable conductive material, preferably a mercury amalgam.
Another electrode can be constructed as shown in Figures 19 and 20, a triangular plate 135 forming the edge of the electrode near the end of the bar, while the resistance of each successive plate 136,137, 138 and 139 gradually increases as a result of cutting a small central part in plate 136, and a gradually larger part in each of the remaining plates 137, 138 and 139, to gradually decrease the cross section of the electrical conductors between base surface 133 and bar A.
The increase in strength can also be achieved by using metals and metal alloys of different strengths for the different plates, the central part of which is solid or cut as required. As shown in Fig. 20, an electrode of this type can be given greater mechanical strength without significantly varying its electrical characteristics, by filling the interstices with a suitable refractory cement such as corundwa or carborundum. which also helps to cool the electrode, since it is a better conductor of heat than air.
An even more durable electrode reaching the same bit can be made up, as shown in Figs.
15, 16, 17 and 18 of a number of elements comprising sheets or blocks of different metals, held in mechanical contact with each other by suitable devices, such as pins 140 which are driven out
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through holes drilled transversely in the assembled parts near the base of the electrode. The electrode shown in Figures 15 and 16 is composed of a block 134 of a hardly oxidizable metal, of relatively high electrical resistance and low thermal conductivity, and of bands 141, 142, 143, 144, 145 and 146 composed of a metal of negligible electrical resistance compared to that of block 134.
For example, in an electrode intended to be used for heating an A bar, made of medium carbon steel, block 134 may advantageously be composed of a resistant alloy of chromium silicon iron providing a high resistance. resistance of about 115 microhms per cm3 while the other elements of the electrode can be made of copper having only a resistivity of about 1.7 microhms per cm3.
Thus, as specified, If the electrode consists only of an iron alloy block 134 and a copper base composed of strips 143, 144 and 145, a relatively dense current will flow along the lower edge of the block. , while a low current only will flow through its upper edge, so that the Joule or 12R heat developed in the end of the bar A which is in contact with the blocks 134 is much weaker than that developed lower in the bar at a point where all of the current passes, to consequently reduce the resistance along the top edge of block 134 between the base surface 133 of the electrode and the bar to be heated, and thus cause the passage of a denser current in the upper part of the block,
a strip 142 of a low-resistance metal is placed in contact with the upper surface of the block so that it
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extends from the plane of surface 133 to a point very close to the bar but not in contact with the latter. In practice, the distance between the bar and the left edge of the strip 143 is generally not less than 0.8 mm; the exact distance is a matter of construction in each case and is determined by the electrical resistance required at that point.
In some cases, it is easier to adjust the electrical characteristics of the electrode by adding an additional strip 141 of low resistance metal, but this is not essential since a single strip 142 can be established to provide for the failure. passage of a current of desired density through the upper part of block 134.
The latter having a low thermal conductivity would not, under normal operating conditions in which a series of bars are rapidly heated one after the other, sufficient time to cool between the moment when a hot bar is removed. and the one where a cold bar is introduced, such that for cooling it is desirable to place a strip 146 of high thermal conductivity in contact with the lower surface of the block 134.
Band 146 also acts on the strength of the current passing through block 134 and its gaucho edge is much further away from it. closed off ; than the strip 142, so that a less intense current will pass through the lower part of the contact surface of the block 134 than through the upper part of this contact surface.
To further aid in the heat conduction of block 134, the strip 144 of high thermal conductivity preferably constitutes a fin that fits tightly into a central groove.
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made in the base of block 134, while for manufacturing reasons the bands 143 and 145 of high thermal conductivity are tightly fitted between the bands 142, 144 and 148 to form a smooth surface 133 which establishes good electrical contact with the face of the copper water jacket 137, To allow easy replacement of the electrodes, all bands are preferably dovetailed lugs to fit the shoulders 71 of the previously described grooves made in the face of the water jacket,
so that to proceed with the replacement of the electrode, it suffices to slide it out of the groove and to introduce another in the same way. When an electrode is to be employed to heat an object to a high temperature, it is desirable to introduce a thin strip of carbon 147 between the base 142 and the top surface of the block 134 where the current density is greatest. larger, and bring it into contact with the object to be heated, so that the carbon produces a reducing atmosphere which opposes any tendency towards oxidation of the contact surface between the block 134 and object A, as shown in figure 17.
Additional carbon bands can be introduced between other sheets of the electrode or transversely to the electrode elements and parallel to the bar A, thus increasing the reducing surface.
To improve the cooling of block 134 it is desirable, under certain working conditions, to surround strip 146 and the uncovered lower surface of block 134 with a refractory cement, such as corundum and carbonrundum cement, as described above. see in 148, in which is
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embedded a copper fin 149 and which is supported at its lower part by a retaining strip 150.
The refractory cement has such a low conductivity that it does not exert any appreciable influence on the electrical characteristics of the electrodes and insulates therefrom the copper fin 149 and the retaining strip 150, but the thermal conductivity of this cement is much larger than that of air, so that the resulting cooling is considerably higher than in the case of the construction shown in Figures 16 and 17.
The special conductive materials to be employed for the construction of the electrodes) and the dimensions of each element of the electrodes are determined in all cases by the electrical and thermal characteristics of the object to be heated, and they also differ according to the difference of temperature that should be maintained between the object and the water jacket;
moreover, they vary according to the degree of temperature which the object itself must have when the electrode is not constructed to heat the end of the object uniformly as the part between the electec- trodes of opposite polarity, For example, to produce a uniform temperature after a determined time in an A bar, it is evident that regardless of the dimensions and relative resistances of block 134 and bands 141 142, and 146, the part of the bar below the lower surface of block 134 receives all of the current flowing in the circuit, while the upper part of the section of the bar clamped between the electrode blocks does not receive all of the current ,
since some part of it goes from block 134 into the bar
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at all points on the surface of the block. It therefore follows that the heat 12R developed in the end of the bar is lower per unit volume than that developed between the electrodes 47 and 48. In order to raise the temperature of the end uniformly at the same time as that of the remainder of the bar, heat must therefore be supplied to the end by conduction of the electrodes.
If the quantity of heat 12R developed by means of the electrode were proportionately greater than the heat conducted by the electrode from the bar to the water jacket, a state of thermal equilibrium would be established at the surface. contact of block 134, and the temperature of the bar would not be influenced by its contact with the electrode.
As it is necessary in the case considered to supply heat to the end of the bar by conduction, it follows that the quantity of IR heat developed in the electrode must be proportionally greater than the amount of heat which passes from the bar to the water jacket by conduction through the electrode) the exact amount depending on the particular conditions under which the electrode is to be used. The best results have been obtained by forming the contact block 134 of a strong alloy having an electrical resistance considerably greater than that of the object to be heated, but having a coefficient of thermal resistance much greater. weaker.
All the remainder of the metal in the electrode should have very low electrical and thermal resistance. By using these metals it is possible to establish the electrode in such a way that when a cold bar is inserted into the heater, and the current begins to flow through the circuit containing the object to be heated. heat is supplied by con-
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reducing the electrode at the end of the bar to a sufficient extent to compensate for the smaller amount of 12R heat developed in the end of the bar;
when this and the electrode are heated by the continuous flow of current, the resistance of the bar increases to a much greater extent than that of the electrode, up to. Once the desired predetermined bar temperature has been reached, thermal equilibrium is established at the contact surface between block 134 and 1a. bar, the loss 12R in the electrode then being much greater than the loss by conductivity between the bar and the water jacket.
It should be noted that in the mechanical arrangement of the electric heater described above, when the desired temperature has been reached by the object to be heated, the electric potential applied to the circuit containing it. ci falls so as to reduce the current flowing through this circuit to the point of no longer producing an increase in temperature of the object, but the current supplied exactly compensates for heat losses by conduction, convection and radiation of the 'object. This lower intensity current does not develop sufficient heat in the electrodes to maintain the thermal equilibrium which exists at the contact surface between the blocks 134 and the object to be heated,
so that there is a tendency to lower the temperature of the end thereof. To prevent this result, the contact area between the electrode and the object is reduced. heat by opening the jaws of the electrode so that the end of the object remains in contact with the left-hand jaw of the electrode 47, as shown in figures 2 and 3, but no longer with the right jaw.
By appropriately choosing the relative dimensions
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of the two jaws of the electrode, or by employing more than two jaws and opening the desired number of jaws when the reduced potential is applied to the circuit of the object, the thermal equilibrium can be maintained at the contact surface between the blocks 134 which remain in contact with the object to be heated after the current flowing through the circuit containing it has been reduced.
It is also possible to establish electrodes of the type described above and shown in FIGS. 15 to 22, so as to ensure any desired degree of temperature inside the part of the object which is in engagement with the ma- chines. - choirs of the electrodes, which is frequently desirable for the heat treatment of certain parts of objects when it is not desired to establish dividing lines between the treated and untreated parts.
When it is desired to obtain a determined temperature rating over a considerable distance, an electrode of the type shown in Figures 19, 20 or 21 may be employed, the sheets being much further apart than those shown. shown in Figure 20, so as to embrace the entire part of the object which must be heated to the temperature considered.
When heating electrically conductive objects of variable cross section, such as the bars 151 and 159 shown in Figures 23, 24 and 25, one would obviously not obtain a uniform temperature in the object if that - this was dirtily introduced into the apparatus entered the electrodes 47 and 48 like the bar A in figure 2 .. Since if the only points of contact with the current source were these electrodes, the current passing through any section of the bar between
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the electrodes 47 and 48 would be uniform and therefore the current density would be greater in the part of the object which has a smaller cross section than in the part which has a large section)
the small section part would therefore be heated to a greater extent and after a certain time reach a higher temperature than the large section part. Special arrangements must therefore be made to produce uniform heating of an object having a varying cross section.
The special device employed to produce uniform heat in objects of variable section differs according to the particular conditions which occur in a given object, but the principle is the same regardless of the configuration of the object in question. , that is, a current of approximately uniform density must flow through all parts of the object. To heat a bar having a reduced mid-section, such as bar 151, shown in the pictures. Figures 23 and 24, it suffices to use an appropriate device to deflect the excess current in chors from the thinner part.
In the case under consideration) leaf springs 162 of moderate flexibility are used, provided with end pieces 153 in a conductive material which is difficult to oxidize, which rest on the shoulders 154 formed by the reduction in diameter of the thinner middle part 155 By suitably proportioning the resistance of the bypass springs 152, it is evident that the current density in the reduced section portion 155 can be kept approximately equal to that passing through the large section portions 156.
A device
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suitable can be used to hold the bypass springs in place during the heating operation, such as for example the clamp 157 provided with jaws provided with blocks 158 of non-conductive refractory material, as shown in figure 24. The clamp is preferably located in the middle of the springs and tightened just enough to ensure good electrical contact between the ends of the springs 153 and the shoulders 154.
When it is an object such as bar 159 having a middle portion 160 of larger diameter than the end portions, as shown in Fig. 25, the current density is maintained more economically. uniform by bringing auxiliary elements of electrodes 47 and 48, of opposite polarities, into contact with opposite edges 161 and 162 of the thicker middle portion 160. Auxiliary elements of the electrodes may include movable jaws 163 and 164. relative to each other, the jaws 163 being conductively connected to the electrode 47 by spring brackets 165 secured to the bases of the water chambers 67, while the jaws 164 are connected in a manner similar to electrode 48 by supports 166.
From the foregoing description, it emerges that it is possible, by constructing auxiliary jaws 163 and 164 and supports 165 and 166 of materials of suitable electrical resistance, and by giving suitable dimensions to these auxiliary conductor circuits, establish a number of parallel circuits between electrode 47 and electrode 48 and thereby maintain an approximately uniform current density through the object 159 subjected to the
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heater.
For example, as shown in figure
25, one of the paths offered to the heating current goes from electrode 47 through bar 159 to electrode 48, while a parallel path starts from electrode 47 through base 67 , the support 165, the jaw 163, the shoulder 162 of the thicker part 160, the shoulder 161, the jaw 164, the support 166, the base 67, to arrive at the electrode 48. Under certain conditions operation, the auxiliary electrode jaws 163 and 164 could advantageously be cooled by a circulation of fluid and in this case, it is obvious that suitable devices, such as water jackets, can easily be provided for this. effect.
Although an electric heating apparatus supporting a number of types of electrodes has been described in detail, and a mode of operation of this apparatus, it should be understood that the invention embraces the construction of apparatuses of entirely different shape and form. with different control mechanisms. For example, all of the operations performed by the coupler and its operating mechanism may be performed by hand operated switches, or the same or a different coupler may be operated by an entirely different mechanism.
In particular, it should be noted that the solenoid 9 with its dash-pot 39, the operation of which depends directly on the intensity of the current in the primary circuit of the transformer, can be rightly considered as a device for control the coupler when a certain time has elapsed after the heating circuit S has been closed by inserting object A to be heated and a potential
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has been applied to this circuit by closing the circuit through the P2 winding of the transformer.
This results from the fact that a series of identical bars A all reaching a predetermined temperature and consequently cause a predicted increase in the resistance of the heating circuit and a corresponding decrease in the intensity of the current in the primary circuit and through the solenoid. in the same time interval. This being the case, it is obvious that the particular device described above (adenoid and dash-pot) for controlling the operation of the coupler can be replaced by a delayed-action control device, such as a clockwork mechanism or a timing device. exhaust, to adjust the time during which the circuit of the primary winding P2 is kept closed.