Four à induction. Certains fours à induction se composent, en l'état actuel de leur construction, d'un simple circuit primaire en forme de solé noïde entourant la matière à chauffer placée dans un creuset approprié. Le circuit ma gnétique se ferme entièrement dans l'air. La fréquence employée varie de quelques dizai nes de périodes par seconde à plusieurs di zaines de milliers. Les inconvénients de cette disposition sont nombreux.
Le flux magnétique se ferme dans l'air, mais il traverse les corps voisins, de préfé rence les corps magnétiques. Il en résulte une baisse de rendement et une baisse de facteur de puissance. Il est presque impossible de blinder les fours, il est difficile de les rendre oscillants ou basculants, et en géné ral mobiles, car cela implique un appareil lage mécanique que viendraient traverser les lignes de force.
La présente invention remédie à ces in convénients; elle est caractérisée par la dis- position de noyaux magnétiques de fer des tinés à diriger le flux utile et à réduire la réluctance du circuit magnétique sensible ment à celle de l'air dans la partie à chauffer.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, différentes formes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 est une coupe en élévation d'un four à induction suivant l'invention.; La fig. 2 est une coupe horizontale sui vant 2-2 de la fig. 1; Les fig. 3 à 7, des coupes en élévation de variantes de four, Les fig. 8 à 13, des coupes horizontales d'autres variantes du four, La fig. 14, une coupe verticale d'un four alimenté par un enroulement primaire divisé, La fig. 15, une coupe horizontale d'un four soumis à un flux alternatif, La fig. 16, une coupe horizontale sché matique d'une variante avec 'flux tournant, La fig. 17,
une coupe verticale d'une autre variante à flux tournant, La fig. 18, une coupe verticale d'un four à chauffage localisé.
Dans la forme de réalisation des fig. 1 et 2, à l'extérieur de l'hélice primaire E sont disposés un ou plusieurs systèmes de noyaux magnétiques laminés E. On voit que la ré luctance du circuit magnétique sera réduite à celle de l'air sur la hauteur du creuset ou très peu plus, la réluctance du fer pouvant facilement être rendue négligeable, même pour des fréquences un peu élevées, en con servant souvent les épaisseurs de tôles nor males de la pratique. Cela permet notam ment de faire des fours de grand diamètre et de faible hauteur si on le désire, au lieu de se limiter, comme on l'a fait jusqu'ici, à une réalisation approchée de ce qu'on entend couramment par un solénoïde long.
On peut d'ailleurs supprimer en tout ou en partie la branche inférieure F' du circuit magnétique. De même, on peut prolonger le circuit magnétique à la partie supérieure avec des parties telles que F2, que l'on peut arrêter en r' afin de ne pas gêner l'examen du creuset; on peut aussi rendre les parties F2 solidaires en tout ou en partie du cou vercle F4. Le blindage A et les corps exté rieurs sont ainsi à l'abri de toute induction gênante.
En tel four est ainsi rendu solide et on voit immédiatement qu'on peut le transpor ter, faire osciller, basculer comme on le désire.
Au lieu d'un transformateur cuirassé, on pourrait employer un transformateur à co lonnes comme le représente schématiquement la fig. 3;; ce transformateur comporte en réalité trois colonnes, deux I' pour le pri maire et- une B constituée par la matière à traiter ou le creuset pour le secondaire. Ce transformateur pourrait être ramené à deux colonnes comme le montre la fig. 4.
Dans ces deux dernières formes d'exécu tion, la distance entre les circuits inducteur et induit étant en général considérable, le facteur de puissance est encore plus réduit que dans le cas des fig. 1 et 2; souvent il peut même devenir inadmissible.
On peut remédier à cet inconvénient en combinant cette disposition avec celle que les brevetés ont décrite dans leur brevet NO 132.727 intitulé "Four à induction à noyau magnétique". La fig.5 du dessin annexé présente une combinaison de ce genre. Dans ce cas, le circuit induc teur est constitué par une ou plusieurs grosses spires C entourant le creuset B à chauffer et est alimenté à très basse tension par une ou plusieurs spires supplémentaires D disposées autour de l'enroulement pri maire E. Le circuit magnétique F peul: être complété comme le montre la fig. (i de ma nière à embrasser les enroulements D et E.
Avec une telle disposition ou des dispo sitions analogues, on peut, au lieu d'un seul système de spires C, D, disposer plusieurs systèmes Cl, C2, C', <B><I>Dl,</I></B> D2, D3, (fig. 7), notamment répartir les spires C', C2, C3 sur la hauteur du creuset. En faisant varier la proportion du courant total.
dans chacun des systèmes C', C2, C', Di, D2, D', employant pour cela toutes les dispositions électriques connues, on variera également la proportion des courants induits dans telle ou telle por tion de la hauteur du creuset.
Il est évident d'ailleurs que le creuset à chauffer peut occuper une position quelcon que dans le champ magnétique. La fig. 8 montre en plan une disposition. analogue à celle de la fig. 4, dans laquelle le creuset est placé perpendiculairement à l'entrefer. Mais, là également, le facteur, de puissance est réduit par la forte dispersion entre le primaire E et le secondaire B.
On peut remédier à cet inconvénient en disposant l'enroulement primaire E tout près du creuset B, comme le montrent les fig. 9, 10 et 11. Comme les spires de l'en roulement E seraient gênantes pour le dé placement du creuset, on peut disposer le circuit magnétique de manière à permettre de l'ouvrir pour l'enlèvement ou la mise en place du creuset.
On peut, par exemple, l'articuler autour d'un axe G. On peut également constituer 1e circuit inducteur C par une ou plusieurs grosses spires alimentées à très basse tension, le primaire se trouvant en E (fig. 12).
On peut aussi réaliser une disposition analogue à celle de la fig. 5, avec creuset B rectangulaire, par exemple, (fig. 18) et ar ticulation en G d'une partie du circuit ma gnétique pour permettre le déplacement du creuset.
Uaddition partielle de fer dans le circuit magnétique permet d'opérer l'alimentation polyphasée, contrairement à ce qui est avec les formes de fours actuels à circuit magnéti que insuffisamment dirigé. Sur la fig. 14, le circuit primaire est divisé en trois sections E', E2, E3, tandis que les noyaux magnéti ques amorcent la forme de trois circuits ma- étiques L1, LZ, L3. Au lieu de trois sections, on pourrait en adopter un nombre quelconque.
Avec la disposition de la fig. 14, on peut, alimenter en triphasé, mais ce qui est le plus intéressant pour les travaux à effectuer, on peut alimenter d'une manière générale par trois (ou tout autre nombre) circuits sépa rés, de même phase ou non, et réglables à volonté. Il est ainsi possible de concentrer la chaleur plutôt en telle ou telle partie du creuset, à un moment choisi des opérations, ce qui est quelquefois très important.
La disposition représentée fig. 15 est une variante de celle de la fig. 9. Le flux qui traverse le creuset B est un flux alternatif. On peut alimenter en polyphasé, en triphasé, par exemple, et induire dans le creuset au moyen d'un flux tournant, selon la fig. 16, où H est un stator de moteur asynchrone ou d'alternateur avec. encoches et enroule ment internes (non figurés) et B le creuset du four à induction.
Dans la forme d'exécution de la fig. 17, qui montre une coupe verticale faite par l'axe du stator H, le creuset est constitué par une spire mince B au centre de laquelle est disposé un noyau de fer K. Cette spire est le siège de courants induits par le flux tournant issu du stator H. On peut obtenir ainsi un four triphasé équilibré. Le métal fondu en B prend un mouvement de rota tion sous l'influence de ce flux. Grâce à des dissymétries dans la section du creuset B, on peut provoquer une circulation entre un réservoir supérieur<I>L</I> et le creuset<I>B.</I>
La constitution de fours continus est aussi très intéressante. La fig. 18 représente un four continu sous la forme, par exemple, d'un long cylindre vertical B. Le chauffage doit se faire dans la région<I>MN;</I> en 0 est la matière en attente introduite en 0'; en P est la matière ayant réagi, que l'on sort par la trappe P' soit d'une manière absolument continue, soit à intervalles. On peut faire passer plusieurs matières, en particulier des solides et des gaz allant dans le même sens ou en sens inverse, avec des récupérations de chaleur de façon bien connue. La zone de réaction de longueur limitée sur laquelle agit le circuit inducteur peut avoir un diamètre différent de celui des autres zones du four.
On peut vouloir chauffer la partie<I>MN</I> par induction au moyen d'une hélice E par courue par un courant de haute fréquence, la matière étant conductrice ou seulement la paroi -du four.
L'invention permet une réalisation plus facile de ce type de fours puisqu'on peut diriger le flux magnétique vers la partie <I>MN</I> seulement, avec quelques noyaux F; on peut faire, si on le veut, plusieurs zones de chauffage à diverses distances les unes des autres ou se touchant comme sur la fig. 14; en même temps on peut disposer un blindage de tôles A.
Cela sera particulièrement intéressant dans le cas de fours rotatifs plus ou moins inclinés sur l'horizontale au lieu d'être ver ticaux comme sur la fig. 18. La. matière passe alors d'elle-même de l'extrémité supérieure Ot à l'extrémité P'.
On pourra profiter des avantages que procure l'addition de noyaux magnétiques en ce qui concerne la direction du flux et la réduction de la réluctance pour modifier, au mieux de la facilité des réactions à. effectuer, le diamètre de la ou des régions de chauf- fage, les faisant soit -plus grandes, soit plus petites que les autres parties du four.