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Dispositif destiné à améliorer le facteur de puissance dans le chauffage par induction de récipients et objets analogues.
Pour améliorer le facteur de puissance dans le chauf- fage par induction, on utilise généralement des condensateurs que l'on couple avec la bobine d'excitation pour former un circuit oscillant, en calculant leur capacité de manière à ob- tenir la résonance. Cette organisation nécessite un appareil- lage important et beaucoup de place. Pour remédier à cet in- convénient, on a réalisé les bobines excitatrices de manière qu'il s'y produise de fortes pertes ohmiques, ce qui obligerait à accepter des difficultés appréciables de transmission de la chaleur.
D'autre part, pour chauffer par induction des pièces creuses ferro-magnétiques, on a utilisé des noyaux feuilletés avec des bobines d'excitation ayant la forme de transformateurs monophasés à noyau ou à culasses multiples, une des culasses de ces transformateurs étant constituée par la paroi du réci-
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pient. Cette paroi était généralement réalisée en tôle d'acier plaquée extérieurement de cuivre. On a également tenté d'ap- pliquer la couche de cuivre par galvanisation. Cependant les couches déposées par galvanisation ou par projection, et qui ont l'épaisseur nécessaire, sont poreuses et augmentent les risques d'écaillage. Les récipients fondus ou forgés, à parois épaisses, tels que ceux que l'on utilise notamment pour les fortes pressions, ne peuvent être plaqués.
Conformément à la présente invention, on utilise, dans les dispositifs de chauffage par induction dans lesquels le récipient à chauffer se trouve à l'intérieur de la bobine qui crée le champ magnétique alternatif, un enroulement secondaire en court-circuit, réalisé en une matière non magnétique à la température d'utilisation. On monte cet enroulement secondaire de manière que le champ alternatif pulsatoire créé à l'inté- rieur de la bobine excitatrice le traverse.
L'enroulement précité peut se trouver par exemple entre la paroi ferro-magnétique du récipient et la bobine d'excita- tion. Il est alors disposé sur la face extérieure du récipient, de manière à assurer un transfert de chaleur aussi bon que pos- sible. Il peut être isolé électriquement de la paroi du réci- pient. On utilise convenablement l'aluminium ou l'un de ses al- liages, car ces produits ne s'écaillent pas, parce qu'ils sont protégés de l'oxygène de l'air par la couche d'oxyde qui se forme. Pour des températures plus élevées, on utilise convena- blement d'autres alliages. Dans de nombreux cas, une bobine secondaire tubulaire ne comprenant qu'une spire ne convient pas, aussi doit-elle consister en plusieurs spires en forme de bandes.
Dans ce cas, il convient de projeter par pulvérisation sur la paroi du récipient l'enroulement secondaire sous la forme de bandes d'aluminium, d'alliages d'aluminium, ou d'autre métal ou alliage susceptible d'être projeté au pistolet. L'aluminium et les alliages d'aluminium conviennent particulièrement par- ce qu'il se forme, entre le fer et la couche, une couche d'oxyde très mince, électriquement isolante, couche dont on peut accé-
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lérer ou renforcer la formation par des moyens convenables, tels que l'oxydation du fer.
Lorsqu'on veut convenablement court- circuiter ces enroulements secondaires par la masse de fer du récipient, on projette sur le fer, aux extrémités de l'enroule- ment en aluminium obtenu par projection, des couches reliées électriquement à l'enroulement et formées d'un alliage d'alumi- nium qui ne forme avec le fer aucune couche d'oxyde, ou tout-au- moins une couche d'oxyde très mince, de sorte qu'on obtient un bon transfert de chaleur et qu'en même temps la résistance élec- trique de passage est très faible. Dans certains cas il est pos- sible d'appliquer sur le récipient, sous pression, cet enroule- ment en forme de bande ; extrémités sont également reliées électriquement à la paroi du récipient, pour remplacer des con- nexions spéciales de court-circuitage.
On peut aussi disposer un enroulement secondaire du genre précité sur la paroi interne du récipient, cet enroulement cons- tituant par exemple un placage protecteur vis-à-vis du liquide.
Cet enroulement secondaire intérieur doit également consister en une matière qui n'est pas magnétique à la température de fonc- tionnement. En général, il ne doit pas être plus mince que 1 mm.
Pour que cet enroulement secondaire intérieur puisse cependant être traversé par le champ alternatif pulsatoire, l'épaisseur de fer du récipient ne doit pas dépasser sensiblement la profon- deur de pénétration des lignes de force dans le fer ; la sorte, une partie importante de l'amplitude des lignes de force pénètre encore dans l'enroulement secondaire intérieur, en donnant nais- sance à une tension. On peut réaliser l'enroulement secondaire intérieur de la manière décrite ci-dessus.
Ces enroulements secondaires sont relativement faciles à appliquer. On peut choisir librement le facteur de puissance, sans devoir utiliser de condensateurs spéciaux. En premier lieu les courants réactifs sont supprimés dans l'enroulement primaire.
Pour les diverses puissances, les charges réactives s'équili- brent sans auxiliaire spécial, tandis qu'il faut commuter des condensateurs, ce qui nécessite une installation à commutation
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plus importante. La suppression des condensateurs rend le montage d'ensemble de l'appareil plus simple et plus écono- mique. En outre, l'enroulement secondaire facilite le bon équilibre des températures; Lorsqu'il est appliqué à l'inté- rieur, l'enroulement secondaire peut être réalisé en une ma- tière qui joue en même temps, par exemple, le rôle d'un re- vêtement protecteur contre la corrosion.
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Device for improving the power factor in induction heating of vessels and the like.
To improve the power factor in induction heating, capacitors are generally used which are coupled with the excitation coil to form an oscillating circuit, calculating their capacitance so as to obtain resonance. This organization requires a lot of equipment and a lot of space. To remedy this drawback, the exciter coils have been made in such a way that high ohmic losses occur there, which would make it necessary to accept appreciable difficulties in the transmission of heat.
On the other hand, to heat ferromagnetic hollow parts by induction, laminated cores were used with excitation coils in the form of single-phase transformers with a core or with multiple yokes, one of the yokes of these transformers being constituted by the wall of the container
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pient. This wall was generally made of sheet steel clad on the outside with copper. Attempts have also been made to apply the copper layer by galvanizing. However, the layers deposited by galvanization or by spraying, and which have the necessary thickness, are porous and increase the risk of chipping. Molten or forged vessels with thick walls, such as those used in particular for high pressures, cannot be plated.
In accordance with the present invention, use is made in induction heating devices in which the vessel to be heated is inside the coil which creates the alternating magnetic field, a short-circuited secondary winding, made of a material non-magnetic at operating temperature. This secondary winding is mounted in such a way that the pulsating alternating field created inside the exciter coil passes through it.
The aforementioned winding can be located, for example, between the ferro-magnetic wall of the container and the excitation coil. It is then placed on the exterior face of the container, so as to ensure as good a heat transfer as possible. It can be electrically isolated from the wall of the container. Aluminum or one of its alloys is suitably used because these products do not flake off because they are protected from the oxygen in the air by the oxide layer which forms. For higher temperatures, other alloys are suitably used. In many cases, a tubular secondary coil comprising only one turn is not suitable, so it must consist of several turns in the form of strips.
In this case, the secondary winding in the form of strips of aluminum, aluminum alloys, or other metal or alloy capable of being sprayed by the gun should be sprayed onto the wall of the container. Aluminum and aluminum alloys are particularly suitable because a very thin, electrically insulating oxide layer forms between the iron and the layer, which can be accessed.
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erase or enhance formation by suitable means, such as iron oxidation.
When it is desired to suitably short-circuit these secondary windings by the mass of iron in the receptacle, layers are projected onto the iron, at the ends of the aluminum winding obtained by spraying, electrically connected to the winding and formed by 'an aluminum alloy which does not form with the iron any oxide layer, or at least a very thin oxide layer, so that a good heat transfer is obtained and that at the same time time the electrical resistance of passage is very low. In certain cases it is possible to apply to the container, under pressure, this winding in the form of a strip; ends are also electrically connected to the wall of the container, to replace special shorting connections.
It is also possible to place a secondary winding of the aforementioned type on the internal wall of the container, this winding constituting for example a protective plating against the liquid.
This inner secondary winding should also consist of a material which is not magnetic at the operating temperature. In general, it should not be thinner than 1mm.
So that this internal secondary winding can however be crossed by the pulsating alternating field, the thickness of the iron of the receptacle must not appreciably exceed the depth of penetration of the lines of force in the iron; in this way, a large part of the amplitude of the lines of force still penetrates the internal secondary winding, giving rise to a tension. The inner secondary winding can be made as described above.
These secondary windings are relatively easy to apply. The power factor can be freely chosen, without having to use special capacitors. In the first place the reactive currents are suppressed in the primary winding.
For the various powers, the reactive loads are balanced without a special auxiliary, while capacitors have to be switched, which requires a switching installation.
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more important. The elimination of capacitors makes the overall assembly of the device simpler and more economical. In addition, the secondary winding facilitates the correct temperature balance; When applied internally, the secondary winding may be made of a material which at the same time acts, for example, as a protective coating against corrosion.