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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.