CA1140192A - Four de rechauffage a induction a champ glissant - Google Patents
Four de rechauffage a induction a champ glissantInfo
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- CA1140192A CA1140192A CA000352511A CA352511A CA1140192A CA 1140192 A CA1140192 A CA 1140192A CA 000352511 A CA000352511 A CA 000352511A CA 352511 A CA352511 A CA 352511A CA 1140192 A CA1140192 A CA 1140192A
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- H—ELECTRICITY
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
- H05B6/103—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor
- H05B6/104—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor metal pieces being elongated like wires or bands
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Abstract
Four électrique à géométrie variable, pour le chauffage par induction de produits métalliques, dans lequel le dispositif chauffant est un inducteur plan à champ magnétique glissant, constituant une grande paroi latérale mobile du four et équipé sur sa face active d'un revêtement réfractaire. Selon l'invention, le four comprend des moyens de protection thermique de l'inducteur constitués par un écran refroidissant interposé entre la face active de l'inducteur et le revêtement réfractaire, et dans lequel circule un fluide de refroidissement, L'invention permet, non seulement une protection thermique efficace de l'inducteur, mais également une amélioration du rendement de chauffage global du four.
Description
z La présente invention concerne un four électrique à géométrie variable destiné au chauffage par induction de produits métalliques, notamment de grand format, tels que des brames d'acier que l'on place sur chant à l'intérieur du four.
Un four de ce type est décrit dans le brevet fran,cais no~ 2,339,316. Le dispositif chauffant est un inducteur plan a champ magnétique glissant, constituant l'élément essentiel d'au moins une grande paroi latérale mobile du four. Cet inducteur comporte des conducteurs électriques à barres qui sont logés dans des encoches ménagées dans une culasse magnétique sur la face tournée vers l'intérieur du four et désignée dans la suite par "face active de l'inducteur".
L~un des impératifs essentiels est d~assurer le maintien de l'inducteur à un niveau de température acceptable face à la charge thermique provenant à la fois de l'échauffement interne et du rayonnement du produit dans le four.
Conformément au brevet précité, la protection thermique de l'inducteur est obtenue par l~action conjugée d'un revetement réfractaire équipant la face active de 19in-ducteur et d'une circulation de fluide xefroidissant dans les encoches.
Une telle solution n'est pas sans inconvénient si l'on considère par exemple que, dans le cas d'un inducteur à champ glissant, llentrefer joue un rôle capital pour le rendement électrique du four, et qu'à cet é~ard l~épaisseur du revêtement réfractaire devrait êkre la plus réduite possi~le.
Une observation analogue concerne le refroidissement dans les encoches, notammenk lorsque, conformément a la z réalisation décrite dans le brevet précité, les conducteurs électriques sont des barres de type "Roebel" destinées à
faciliter le passage des hautes intensités nécessaires. Dans ce cas en effet, les possibilités de refroidissement par circulation interne de fluide sont en contre partie plus limitées que pour les conducteurs tubulaires plus classiques que l'on utilise couramment pour le chauffage par solenolde, ou par tout autre type d'inducteur à champ magnétique sta-tionnaire.
Selon une réalisation préférée décrite dans le brevet précité, la protection thermique de l'inducteur est complétée par une circulation de fluide refroidissant dans des canaux parallèles aux barres, placés en -tate d'encoches.
Là encore, certaines difficultés peuvent apparaitre: des difficultés de réalisation pratique d'abord, car il n'est pas simple de mettre en place de tels canaux dans les encoches de la culasse des difficultés de tenue mécanique ensuite en raison de phénomènes de vibration de l'inducteur lors du passage du courant al-ternatif des difficultés d'ordre électrique enfin car ces canaux, disposés parallèlement aux barres conductrices, peuvent devenir le siège de courants de ~oucault parasites.
La présente invention a pour but d'améliorer l'efficacité du refroidissement de l'inducteur sans présenter les inconvénients précités.
A cet effet, l'invention a pour objet un four élec-trique a géométrie variable destiné au chauffage par induction de produits métalliques, notamment de grand format, tels que des brames d'acier disposés sur chant à l'intérieur du four et dans lequel le dispositif chauffant est un inducteux plan à champ magnétique glissant constituant au moins une grande paroi latérale mobile du four et équipé sur sa face active d'un revêtement réfractaire, four comprenant des moyens de refroidissement de l'inducteur à circulation interne dtun fluide refroidissant et caractérisé en ce que ces moyens sont constitués par un écran refroidissant indépendant, interposé entre la face active de l'inducteur et le revêtement réfractaire et possédant une structure composite présentant une pluralité de discontinuités électriques successives dans la direction du courant primaire dans l'inducteur.
Comme on le comprend, la présente invention consiste donc à remplacer les canaux de refroidissement incorporés ~ la culasse m2gnétique de l'inducteur par un écran refroi-dissant indépendant de la culasse, m~squant la face active de l'inducteur et disposé en sandwich entre cette dernière et le revêtement réfractaire.
Toutefois, des dispositions doiven~ 8tre prises pour rendre cet écran refroidissant, le plus transparent possible au champ magnétique. A cet égard, on a avantage à utiliser, pour la fabrication de l'écran un materiau présentant une faible conductibilité électrique et une perméabilité magné-tique relative voisine de l'unité. Cependant, pour desraisons évidentes de tenue mécanique, il n'est guère envisageable à l'heure actuelle d'employer un matériau a~tre ;~
qu'un métal, et notamment de l'acier, de sorte que l'on peut craindre quelques difficultés pour la transmission du flux magnétique au travers de l'écran Afin de remédier a ces difficultés, et de permettre ainsi au dispositif de refroidissement d'~tre un "écran thermique" sans pour autant consituer un "écran magnétique", une caractéristique de l'invention consiste à doter cet écran d'une structure composite de manière à présenter des discontinuités électriques les unes à la suite des autres - .
r ~` ` ~ 2 dans une direction parallèle aux barres conductrices de l'inducteur.
De cette fa~on en effet, les courants de Foucault qui ont tendance, comme on le sait, ~ se former dans une direction parallèle ~ celle du courant primaire de l'inducteur, verront leur possibilité de développement dans l'écran con~
sidérablement réduite et, avec elle, l'absorption du champ magnétique au travers de ce dernier.
Une technologie possible consiste à réaliser les parois de l'écran en bandes métalliques et non-métalliques alternées, orientées perpendiculairement aux barres con-ductrices de l'inducteur.
Une forme de réalisation préférée, conformément ~ l'invention, reside en ce que l'écran refroidissant est constitué par des tubes métalliques placés c8te-à-c8te de façon rapprochée mais sans contact entre eux, de manière ~ ménager entre deux tubes consécutifs un espace d'isolation électrique, lesdits tubes étant orientés perpendiculairement aux barres conductrices.
Bien entendu, ces dispositions peuvent être avantageusement complétées par d'autres, consistant, en fonction des indications prémentionnées, en un choix approprié du métal dont est fait l'écran, par exemple un acier inoxydable amagnétique.
De façon particulière~ent avantageuse on peut réaliser cet écran à partir d'unités élémentaires que l'on assemble sur le four. Cette solution permet de préfabriquer des unités de dimension standard dont le nom~re à utiliser dépendra de la dimension du four destiné à les recevoir.
L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages resortiront plus clairement au vu de la description qui suit donnée en référence a~ planches de dessins annexées sur lesquelles:
Figure 1 est une section verticale perpendiculaire au plan des grandes faces de l'inducteur, Figure 2 est une vue en section horizontale passant par une encoche de la culasse magnétique' Figure 3 est une vue de face d'une unité élémentaire constitutive de l'écran refroidissant selon l~inven-tion, et Figure 4 est une vue de profil de l'unité représentée sur la Figure 3.
Sur toutes les figures, les mêmes éléments sont désignés par des références identi~ues.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté en 1 une brame d~acier disposée sur chant à l'intérieur du four de chauffage 2 au moyen dlun socle de support 3. Pour pouvoir adapter la géométrie du ~our au format de la brame, les grandes parois latérales 4, placées en regard des 20 grandes faces de la brame, sont mobiles en translation sur -un chemin de roulement 5 par l'intermédiaire de roues 6.
Les déplacements des parois sont commandés par des vérins représentés en 7, 7'. La fermeture de l'enceinte de chauffe est complétée latéralement par deux petites cloisons ré- -fractaires ~, à la partie supérieure par un couvercle réfractaire 9 et l~étanchéité de l~enceinte à sa partie inférieure est assurée par compression d'un joint élastique 10 sous l~action du socle 3.
Comme on le voit clairement sur la figure 1, les grandes parois latérales 4 du ~our sont essentiellement constituées par un inducteur électro-magnétique plan 11.
Celui-ci est formé d'une culasse magnétique 12, feuilletée verticalement et présentant du côté de la brame, des encoches hori~ontales dans lesquelles sont logées des barres 13 de type Roebel pour le passage du courant électrique.
Ces barres sont connectées de fa~on connue à une alimentation polyphasée non représentée (par exemple triphasée), de manière à générer dans l'enceinte du four un champ magnétique mobile, glissant verticalement.
Les barres conductrices 13 sont plus visibles sur la figure 2 où l'on a également représenté leurs extrémités recourbées 14 plus généralement appelées "têtes de bobine"
et permettant le montage en série des barres reliées à
la même phase de l'alimentation.
On signale que pour absorber l'énergie de vlbration due au passage du courant alternatif, la culasse magnétique 12 est fragmentée en plusieurs blocs élémentaires séparés par des plaques intercallaires 15 en métal relativement mou, comme l'alum~nium, l'ensemble étant maintenu par des tiges de serrage 16. D'autre part, afin de bloquer les barres 13, des cales élastiques longitudinales 17 sont placées en tête de chaque encoche. Au besoin, on trouvera une description plus détaillée de la technologie de l'inducteur et du four en général en se reportant au brevet no. 2,339,316 et à son premier certificat dladdition no. 2,354,015.
Comme on le voit, l'inducteur est équipé sur sa face active, désignée en 18, d'un rev8tement réfractaire 19 avec interposition entre les deux, d'un écran refroidissant 20 de structure composite conformément à 17invention, et dont une forme de réalisation préférée mais non limitative est décrite plu9 en détail ci-après.
L'écran 20 est constitué par une pluralité de tubes métalliques parallèles 21 disposés c8te-à-c~te de façon rapprochée mais sans contact mutuel de manière à définir entre eux des espaces d'isolation électrique 22. Ces tubes 21 sont orientés perpendiculairement aux barres conductrices 13, c'est-à-dire verticalement dans l'exemple décrit. Pour conférer à l'ensemble un complément de rigi-dité, les espaces 22 sont de préférence comblés par un matériau approprié, isolant de la chaleur et de l'électricité, par exemple un matériau disponible dans le commerce sous la désignation de "Syndanio", composé d'un mélan~e de pierre minérale et d'amiante agglomérée sous forte pression.
Cette structure composite de l'écran 20 et son -orientation par rapport aux barres conductrices ont pour but, comme on l'a déjà dit, de défavoriser le développement de courants de Foucault indésirables.
Bien entendu, l'écran 20 fait partie d'un circuit de refroidissement (non représenté) pour permettre une circulation interne d~un fluide refroidissant, par exemple de l'eau, et que l'on considérera comme tel dans la suite. -Conformément à une variante préférée, l'écran 2~ est réalisé par assemblage d'unités refroidissantes élementaires identiques 23 dont un exemplaire est bien visible sur les figures 3 et 4.
On voit que chaque unité 23 comprend une tubulure d'entrée 24 et une tubulure de sortie 25 pour la circulation interne de l'eau de refroidissement.
A cette fin, les tubes 21 appartenant à une m@me unité 23 peuvent être montés en parallèle ou de préférence en série comme c'est le cas de la figure 3. Dans ce cas, l'unité 23 constitue un serpentin refroidissant dans lequel l'eau circule successivement dans chacun des tubes 21 ce qui permet une meilleure répartition de l'absorption du flux thermique.
Comme on le voit, les tubes communiquent entre eux à leur extrémité par l'intermédiaire de deux conduites transversales respectivement supérieure 26 et inférieure 27. Cette technologie particulière présente l'intérêt de pouvoir passer d'un montage en parall~le des tubes à
un montage en série sans nécessiter de modifications im-portantes. En effet, comme le montre clairement la figure 3, pour passer d'un montage en parallèle à un montage en ; série, il suffit d'obstruer les conduites transversales 26 et 27 en des endroits convenables, c'est-à-dire entre deux tubes 21 voisins et distants d'un espace correspondant a une paire de tubes, les endroits d'obturation étant décalés d'une unité entre les deux conduites 26 et 27.
Ces obturations peuvent ~tre réalisées simplement, comme le montre la figure au moyen de pastilles 28 mises en place dans les conduites après avoir effectué dans ces der-nières des découpes demi-annulaires 29 aux endroits adéquats.
On remarque que les tubulures d'entrée et de sortie 24 et 25 se situent du meme caté de l'écran, ce qui présente l'avantage d'une plus grande simplicité pratique au niveau de l'architecture d'ensemble du fourO
Nous allons à présent donner quelques indications chiffrées, absolument non limitatives, sur la structure de l'unité refroidissante 23.
Les tubes 21 en acier inoxydable amagnétique présentent un diamètre externe de 15 mm et une épaisseur de
Un four de ce type est décrit dans le brevet fran,cais no~ 2,339,316. Le dispositif chauffant est un inducteur plan a champ magnétique glissant, constituant l'élément essentiel d'au moins une grande paroi latérale mobile du four. Cet inducteur comporte des conducteurs électriques à barres qui sont logés dans des encoches ménagées dans une culasse magnétique sur la face tournée vers l'intérieur du four et désignée dans la suite par "face active de l'inducteur".
L~un des impératifs essentiels est d~assurer le maintien de l'inducteur à un niveau de température acceptable face à la charge thermique provenant à la fois de l'échauffement interne et du rayonnement du produit dans le four.
Conformément au brevet précité, la protection thermique de l'inducteur est obtenue par l~action conjugée d'un revetement réfractaire équipant la face active de 19in-ducteur et d'une circulation de fluide xefroidissant dans les encoches.
Une telle solution n'est pas sans inconvénient si l'on considère par exemple que, dans le cas d'un inducteur à champ glissant, llentrefer joue un rôle capital pour le rendement électrique du four, et qu'à cet é~ard l~épaisseur du revêtement réfractaire devrait êkre la plus réduite possi~le.
Une observation analogue concerne le refroidissement dans les encoches, notammenk lorsque, conformément a la z réalisation décrite dans le brevet précité, les conducteurs électriques sont des barres de type "Roebel" destinées à
faciliter le passage des hautes intensités nécessaires. Dans ce cas en effet, les possibilités de refroidissement par circulation interne de fluide sont en contre partie plus limitées que pour les conducteurs tubulaires plus classiques que l'on utilise couramment pour le chauffage par solenolde, ou par tout autre type d'inducteur à champ magnétique sta-tionnaire.
Selon une réalisation préférée décrite dans le brevet précité, la protection thermique de l'inducteur est complétée par une circulation de fluide refroidissant dans des canaux parallèles aux barres, placés en -tate d'encoches.
Là encore, certaines difficultés peuvent apparaitre: des difficultés de réalisation pratique d'abord, car il n'est pas simple de mettre en place de tels canaux dans les encoches de la culasse des difficultés de tenue mécanique ensuite en raison de phénomènes de vibration de l'inducteur lors du passage du courant al-ternatif des difficultés d'ordre électrique enfin car ces canaux, disposés parallèlement aux barres conductrices, peuvent devenir le siège de courants de ~oucault parasites.
La présente invention a pour but d'améliorer l'efficacité du refroidissement de l'inducteur sans présenter les inconvénients précités.
A cet effet, l'invention a pour objet un four élec-trique a géométrie variable destiné au chauffage par induction de produits métalliques, notamment de grand format, tels que des brames d'acier disposés sur chant à l'intérieur du four et dans lequel le dispositif chauffant est un inducteux plan à champ magnétique glissant constituant au moins une grande paroi latérale mobile du four et équipé sur sa face active d'un revêtement réfractaire, four comprenant des moyens de refroidissement de l'inducteur à circulation interne dtun fluide refroidissant et caractérisé en ce que ces moyens sont constitués par un écran refroidissant indépendant, interposé entre la face active de l'inducteur et le revêtement réfractaire et possédant une structure composite présentant une pluralité de discontinuités électriques successives dans la direction du courant primaire dans l'inducteur.
Comme on le comprend, la présente invention consiste donc à remplacer les canaux de refroidissement incorporés ~ la culasse m2gnétique de l'inducteur par un écran refroi-dissant indépendant de la culasse, m~squant la face active de l'inducteur et disposé en sandwich entre cette dernière et le revêtement réfractaire.
Toutefois, des dispositions doiven~ 8tre prises pour rendre cet écran refroidissant, le plus transparent possible au champ magnétique. A cet égard, on a avantage à utiliser, pour la fabrication de l'écran un materiau présentant une faible conductibilité électrique et une perméabilité magné-tique relative voisine de l'unité. Cependant, pour desraisons évidentes de tenue mécanique, il n'est guère envisageable à l'heure actuelle d'employer un matériau a~tre ;~
qu'un métal, et notamment de l'acier, de sorte que l'on peut craindre quelques difficultés pour la transmission du flux magnétique au travers de l'écran Afin de remédier a ces difficultés, et de permettre ainsi au dispositif de refroidissement d'~tre un "écran thermique" sans pour autant consituer un "écran magnétique", une caractéristique de l'invention consiste à doter cet écran d'une structure composite de manière à présenter des discontinuités électriques les unes à la suite des autres - .
r ~` ` ~ 2 dans une direction parallèle aux barres conductrices de l'inducteur.
De cette fa~on en effet, les courants de Foucault qui ont tendance, comme on le sait, ~ se former dans une direction parallèle ~ celle du courant primaire de l'inducteur, verront leur possibilité de développement dans l'écran con~
sidérablement réduite et, avec elle, l'absorption du champ magnétique au travers de ce dernier.
Une technologie possible consiste à réaliser les parois de l'écran en bandes métalliques et non-métalliques alternées, orientées perpendiculairement aux barres con-ductrices de l'inducteur.
Une forme de réalisation préférée, conformément ~ l'invention, reside en ce que l'écran refroidissant est constitué par des tubes métalliques placés c8te-à-c8te de façon rapprochée mais sans contact entre eux, de manière ~ ménager entre deux tubes consécutifs un espace d'isolation électrique, lesdits tubes étant orientés perpendiculairement aux barres conductrices.
Bien entendu, ces dispositions peuvent être avantageusement complétées par d'autres, consistant, en fonction des indications prémentionnées, en un choix approprié du métal dont est fait l'écran, par exemple un acier inoxydable amagnétique.
De façon particulière~ent avantageuse on peut réaliser cet écran à partir d'unités élémentaires que l'on assemble sur le four. Cette solution permet de préfabriquer des unités de dimension standard dont le nom~re à utiliser dépendra de la dimension du four destiné à les recevoir.
L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages resortiront plus clairement au vu de la description qui suit donnée en référence a~ planches de dessins annexées sur lesquelles:
Figure 1 est une section verticale perpendiculaire au plan des grandes faces de l'inducteur, Figure 2 est une vue en section horizontale passant par une encoche de la culasse magnétique' Figure 3 est une vue de face d'une unité élémentaire constitutive de l'écran refroidissant selon l~inven-tion, et Figure 4 est une vue de profil de l'unité représentée sur la Figure 3.
Sur toutes les figures, les mêmes éléments sont désignés par des références identi~ues.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté en 1 une brame d~acier disposée sur chant à l'intérieur du four de chauffage 2 au moyen dlun socle de support 3. Pour pouvoir adapter la géométrie du ~our au format de la brame, les grandes parois latérales 4, placées en regard des 20 grandes faces de la brame, sont mobiles en translation sur -un chemin de roulement 5 par l'intermédiaire de roues 6.
Les déplacements des parois sont commandés par des vérins représentés en 7, 7'. La fermeture de l'enceinte de chauffe est complétée latéralement par deux petites cloisons ré- -fractaires ~, à la partie supérieure par un couvercle réfractaire 9 et l~étanchéité de l~enceinte à sa partie inférieure est assurée par compression d'un joint élastique 10 sous l~action du socle 3.
Comme on le voit clairement sur la figure 1, les grandes parois latérales 4 du ~our sont essentiellement constituées par un inducteur électro-magnétique plan 11.
Celui-ci est formé d'une culasse magnétique 12, feuilletée verticalement et présentant du côté de la brame, des encoches hori~ontales dans lesquelles sont logées des barres 13 de type Roebel pour le passage du courant électrique.
Ces barres sont connectées de fa~on connue à une alimentation polyphasée non représentée (par exemple triphasée), de manière à générer dans l'enceinte du four un champ magnétique mobile, glissant verticalement.
Les barres conductrices 13 sont plus visibles sur la figure 2 où l'on a également représenté leurs extrémités recourbées 14 plus généralement appelées "têtes de bobine"
et permettant le montage en série des barres reliées à
la même phase de l'alimentation.
On signale que pour absorber l'énergie de vlbration due au passage du courant alternatif, la culasse magnétique 12 est fragmentée en plusieurs blocs élémentaires séparés par des plaques intercallaires 15 en métal relativement mou, comme l'alum~nium, l'ensemble étant maintenu par des tiges de serrage 16. D'autre part, afin de bloquer les barres 13, des cales élastiques longitudinales 17 sont placées en tête de chaque encoche. Au besoin, on trouvera une description plus détaillée de la technologie de l'inducteur et du four en général en se reportant au brevet no. 2,339,316 et à son premier certificat dladdition no. 2,354,015.
Comme on le voit, l'inducteur est équipé sur sa face active, désignée en 18, d'un rev8tement réfractaire 19 avec interposition entre les deux, d'un écran refroidissant 20 de structure composite conformément à 17invention, et dont une forme de réalisation préférée mais non limitative est décrite plu9 en détail ci-après.
L'écran 20 est constitué par une pluralité de tubes métalliques parallèles 21 disposés c8te-à-c~te de façon rapprochée mais sans contact mutuel de manière à définir entre eux des espaces d'isolation électrique 22. Ces tubes 21 sont orientés perpendiculairement aux barres conductrices 13, c'est-à-dire verticalement dans l'exemple décrit. Pour conférer à l'ensemble un complément de rigi-dité, les espaces 22 sont de préférence comblés par un matériau approprié, isolant de la chaleur et de l'électricité, par exemple un matériau disponible dans le commerce sous la désignation de "Syndanio", composé d'un mélan~e de pierre minérale et d'amiante agglomérée sous forte pression.
Cette structure composite de l'écran 20 et son -orientation par rapport aux barres conductrices ont pour but, comme on l'a déjà dit, de défavoriser le développement de courants de Foucault indésirables.
Bien entendu, l'écran 20 fait partie d'un circuit de refroidissement (non représenté) pour permettre une circulation interne d~un fluide refroidissant, par exemple de l'eau, et que l'on considérera comme tel dans la suite. -Conformément à une variante préférée, l'écran 2~ est réalisé par assemblage d'unités refroidissantes élementaires identiques 23 dont un exemplaire est bien visible sur les figures 3 et 4.
On voit que chaque unité 23 comprend une tubulure d'entrée 24 et une tubulure de sortie 25 pour la circulation interne de l'eau de refroidissement.
A cette fin, les tubes 21 appartenant à une m@me unité 23 peuvent être montés en parallèle ou de préférence en série comme c'est le cas de la figure 3. Dans ce cas, l'unité 23 constitue un serpentin refroidissant dans lequel l'eau circule successivement dans chacun des tubes 21 ce qui permet une meilleure répartition de l'absorption du flux thermique.
Comme on le voit, les tubes communiquent entre eux à leur extrémité par l'intermédiaire de deux conduites transversales respectivement supérieure 26 et inférieure 27. Cette technologie particulière présente l'intérêt de pouvoir passer d'un montage en parall~le des tubes à
un montage en série sans nécessiter de modifications im-portantes. En effet, comme le montre clairement la figure 3, pour passer d'un montage en parallèle à un montage en ; série, il suffit d'obstruer les conduites transversales 26 et 27 en des endroits convenables, c'est-à-dire entre deux tubes 21 voisins et distants d'un espace correspondant a une paire de tubes, les endroits d'obturation étant décalés d'une unité entre les deux conduites 26 et 27.
Ces obturations peuvent ~tre réalisées simplement, comme le montre la figure au moyen de pastilles 28 mises en place dans les conduites après avoir effectué dans ces der-nières des découpes demi-annulaires 29 aux endroits adéquats.
On remarque que les tubulures d'entrée et de sortie 24 et 25 se situent du meme caté de l'écran, ce qui présente l'avantage d'une plus grande simplicité pratique au niveau de l'architecture d'ensemble du fourO
Nous allons à présent donner quelques indications chiffrées, absolument non limitatives, sur la structure de l'unité refroidissante 23.
Les tubes 21 en acier inoxydable amagnétique présentent un diamètre externe de 15 mm et une épaisseur de
2 mm. A ce sujet, il est préférable pour des raisons électro-magnétiques, de choisir une épaisseur de tube la plus faible possible compatible avec les impératifs de résistance méc~nique de l'écran, laquelle peut atre amé-liorée, comme on l'a vu, en placant dans les espaces 22 des cales isolantes.
Ces espaces 22 sont de faible largeur: ~ mm dans l'exemple décrit. Cette valeur peut ~tre plus réduite encore, la seule condition étant que les tubes ne soient pas en contact entre eux afin d'éviter une continuité
électrique dans le sens transversal. La longueur des tubes est de préférence au moins égale à la hauteur de la région active de l'inducteur. Cette disposition présente l'avantage complémentaire de placer les conduites transversales 26 et 27 en dehors de l'entrefer et d'éviter ainsi qu'elles deviennent le siège de courants de Foucault.
La fixation des unités 23 sur le four s'effectue à l'aide de deux brides identiques prolongeant l'écran verticalement de part et d'autre.
Sur les figures 3 et 4, seule la ~ride supérieure 30 a été représentés. Comme on le voit cette bride est constituée d'un profilé en L dont la petite branche 31 est soudée sur la conduite transversale et dont la grande branche 32, placée dans le plan de la surface interne de l'écran, présente deux entretoises en U, 33 et 34~
L'entretoise supérieure 34 est percée d'orifices 35 pour le passage de boulons de fixation représentes en 36 sur la figure 1. En plus de l~efficacité de la protection thermique de l'inducteur, l'invention présente de nombreux autres avantages, parmi lesquels on peut citer:
- le fait que l'écran refroidissant est un organe ,"~
autonome rapporté sur le four, donc structurellement indépendant de l'inducteur, ce qui permet une grande simplicité de conception et de réalisation ainsi qu'une grande souplesse de maintenance.
- l'efficacité de l'écran pour la protection thermique de l'inducteur est telle que l'épaisseur du revatement réfractaire peut 8tre substantiellement réduite par rapport à celle du four connu décrit dans le brevet no. 2 339,316. On peut ainsi passer d'une épaisseur voisine de 10 cm à environ 3 cm. Il en résulte compte tenu de l'épaisseur de l'écran (1,5 cm environ), une réduction de l'entrefer de l'ordre de 5 cm, et ceci grâce à la possibilité d'adapter la géométrie de l'enceinte du four à celle des produits ~ chauffer.
La réduction de l'entrefer entraine d'autres avantages que l'on peut énumérer comme suit:
une amélioration du cos ~ de l'installation.
A cet égard, liexpérience a montré que le cos ~ du four connu décrit dans le brevet précité était légèrement inférieur à celui dlun chauffage par un inducteur classique à champ magnétique stationnaire. Grâce à l'invention, le cos ~ devient désormais supérieur, ce qui imp1ique une économie, par exemple au niveau des condensateurs électriques ainsi qu'au niveau des câbles d'amenée du courant qui peuvent être moins gros.
- une amélioration du rendement électrique de chauffage, surtout sensible dans le cas, conforme à l'in-vention, d'un chauffage par inducteur à champ magnétique mobile.
- une amélioration du rendement de chauffage global du four, car l'amélioration du rendement électrique de chauffage prime sur les pertes thermiques légerement accrues, dues à la réduction de l'épaisseur du revêtement réfractaire.
~ enfin, un avantage très particulier au cas d'un inducteur à champ glissant, à savoir la réduction, voire la suppression du déséquilibrage entre phases électriques, responsable de ce que l'on appelle en électro-technique "les effets d'extrémités" ou plus précisément les "effets de longueur finie" propres aux moteurs linéaires à induction. En effet, le fait de pouvoir réduire l'entrefer permet de réduire corrélativement le pas polaire de liinducteur tout en conservant constante la valeur du rapport entre le champ magnétique créé
au voisinage de l'inducteur et le champ magnétique agissant sur le produit à chauffer, autrement dit en conservant constant l'affaiblissement relatif du champ magnétique depuis l'inducteur jusque sur la surface du produit.
Il est donc possible de C2 fait, d'augmenter le nombre de paires de p81es magnétiques par phase de l'ali-mentation électrique, donc d'atténuer corrélativement la dissymétrie électrique entre l'extrémité d'entrée et l'extrémité de sortie du champ magnétique, par exemple entre les extrémités inférieure et supérieure de l'inducteur lorsque le champ magnétique mobile glisse verticalement de bas en haut.
Ces espaces 22 sont de faible largeur: ~ mm dans l'exemple décrit. Cette valeur peut ~tre plus réduite encore, la seule condition étant que les tubes ne soient pas en contact entre eux afin d'éviter une continuité
électrique dans le sens transversal. La longueur des tubes est de préférence au moins égale à la hauteur de la région active de l'inducteur. Cette disposition présente l'avantage complémentaire de placer les conduites transversales 26 et 27 en dehors de l'entrefer et d'éviter ainsi qu'elles deviennent le siège de courants de Foucault.
La fixation des unités 23 sur le four s'effectue à l'aide de deux brides identiques prolongeant l'écran verticalement de part et d'autre.
Sur les figures 3 et 4, seule la ~ride supérieure 30 a été représentés. Comme on le voit cette bride est constituée d'un profilé en L dont la petite branche 31 est soudée sur la conduite transversale et dont la grande branche 32, placée dans le plan de la surface interne de l'écran, présente deux entretoises en U, 33 et 34~
L'entretoise supérieure 34 est percée d'orifices 35 pour le passage de boulons de fixation représentes en 36 sur la figure 1. En plus de l~efficacité de la protection thermique de l'inducteur, l'invention présente de nombreux autres avantages, parmi lesquels on peut citer:
- le fait que l'écran refroidissant est un organe ,"~
autonome rapporté sur le four, donc structurellement indépendant de l'inducteur, ce qui permet une grande simplicité de conception et de réalisation ainsi qu'une grande souplesse de maintenance.
- l'efficacité de l'écran pour la protection thermique de l'inducteur est telle que l'épaisseur du revatement réfractaire peut 8tre substantiellement réduite par rapport à celle du four connu décrit dans le brevet no. 2 339,316. On peut ainsi passer d'une épaisseur voisine de 10 cm à environ 3 cm. Il en résulte compte tenu de l'épaisseur de l'écran (1,5 cm environ), une réduction de l'entrefer de l'ordre de 5 cm, et ceci grâce à la possibilité d'adapter la géométrie de l'enceinte du four à celle des produits ~ chauffer.
La réduction de l'entrefer entraine d'autres avantages que l'on peut énumérer comme suit:
une amélioration du cos ~ de l'installation.
A cet égard, liexpérience a montré que le cos ~ du four connu décrit dans le brevet précité était légèrement inférieur à celui dlun chauffage par un inducteur classique à champ magnétique stationnaire. Grâce à l'invention, le cos ~ devient désormais supérieur, ce qui imp1ique une économie, par exemple au niveau des condensateurs électriques ainsi qu'au niveau des câbles d'amenée du courant qui peuvent être moins gros.
- une amélioration du rendement électrique de chauffage, surtout sensible dans le cas, conforme à l'in-vention, d'un chauffage par inducteur à champ magnétique mobile.
- une amélioration du rendement de chauffage global du four, car l'amélioration du rendement électrique de chauffage prime sur les pertes thermiques légerement accrues, dues à la réduction de l'épaisseur du revêtement réfractaire.
~ enfin, un avantage très particulier au cas d'un inducteur à champ glissant, à savoir la réduction, voire la suppression du déséquilibrage entre phases électriques, responsable de ce que l'on appelle en électro-technique "les effets d'extrémités" ou plus précisément les "effets de longueur finie" propres aux moteurs linéaires à induction. En effet, le fait de pouvoir réduire l'entrefer permet de réduire corrélativement le pas polaire de liinducteur tout en conservant constante la valeur du rapport entre le champ magnétique créé
au voisinage de l'inducteur et le champ magnétique agissant sur le produit à chauffer, autrement dit en conservant constant l'affaiblissement relatif du champ magnétique depuis l'inducteur jusque sur la surface du produit.
Il est donc possible de C2 fait, d'augmenter le nombre de paires de p81es magnétiques par phase de l'ali-mentation électrique, donc d'atténuer corrélativement la dissymétrie électrique entre l'extrémité d'entrée et l'extrémité de sortie du champ magnétique, par exemple entre les extrémités inférieure et supérieure de l'inducteur lorsque le champ magnétique mobile glisse verticalement de bas en haut.
Claims (6)
1. Four électrique à géométrie variable destiné
au chauffage par induction de produits métalliques et dans lequel le dispositif chauffant est un inducteur plan à
champ magnétique glissant constituant au moins une grande paroi latérale mobile du four et équipé sur sa face active d'un revêtement réfractaire, four comprenant des moyens de refroidissement de l'inducteur par circulation interne d'un fluide refroidissant et caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par un écran refroidissant indépendant, interposé entre la face active de l'inducteur et le revêtement réfractaire, et possédant une structure composite présentant une pluralité de discontinuités électriques consécutives dans la direction du courant primaire dans l'inducteur.
au chauffage par induction de produits métalliques et dans lequel le dispositif chauffant est un inducteur plan à
champ magnétique glissant constituant au moins une grande paroi latérale mobile du four et équipé sur sa face active d'un revêtement réfractaire, four comprenant des moyens de refroidissement de l'inducteur par circulation interne d'un fluide refroidissant et caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par un écran refroidissant indépendant, interposé entre la face active de l'inducteur et le revêtement réfractaire, et possédant une structure composite présentant une pluralité de discontinuités électriques consécutives dans la direction du courant primaire dans l'inducteur.
2. Four électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran refroidissant est constitué
par une pluralité de tubes métalliques parallèles disposés côte-à-côte, de façon rapprochée mais sans contact mutuel de manière à définir entre eux des espaces d'isolation électrique, lesdits tubes étant orientés perpendiculairement à la direction du courant primaire dans l'inducteur.
par une pluralité de tubes métalliques parallèles disposés côte-à-côte, de façon rapprochée mais sans contact mutuel de manière à définir entre eux des espaces d'isolation électrique, lesdits tubes étant orientés perpendiculairement à la direction du courant primaire dans l'inducteur.
3. Four électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écran refroidissant est constitué
par assemblage d'unités élémentaires identiques comprenant chacune une pluralité de tubes.
par assemblage d'unités élémentaires identiques comprenant chacune une pluralité de tubes.
4. Four électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tubes appartenant à une même unité élémentaire sont reliés en série de manière à
constituer un serpentin refroidissant, et en ce que les unités élémentaires sont montées en parallèles entre elles.
constituer un serpentin refroidissant, et en ce que les unités élémentaires sont montées en parallèles entre elles.
5. Four électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes sont reliés en série à
leurs extrémités.
leurs extrémités.
6. Four électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les espaces d'isolation électrique sont occupés par un matériau isolant de l'électricité et conférant à l'ensemble un complément de rigidité mécanique.
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|---|---|
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| CH (1) | CH635921A5 (fr) |
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| US2848566A (en) * | 1954-02-01 | 1958-08-19 | Smith Corp A O | Induction heating apparatus for fusing vitreous enamel |
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