CH241971A - Appareillage à lampes pour le traitement thermique des métaux par courants induits à haute fréquence. - Google Patents

Description

  Appareillage à lampes pour le traitement thermique des métaux par courants induits  à haute fréquence.    La présente invention, due à M.     Grumel,     a pour objet un appareillage à lampes     pour     le traitement     thermique    des métaux par cou  rants induits à haute fréquence.  



  On sait que la chauffe par induction en  haute fréquence d'une pièce métallique, en  vue de traitements divers, tels que trempe,  soudure, etc., est obtenue en plaçant la pièce  à traiter dans un inducteur ou four à haute  fréquence, dont la forme géométrique dépend  de la forme même de ladite pièce et de l'effet  qu'on désire obtenir. Ce bobinage constituant  cet inducteur doit être parcouru par un cou  rant haute fréquence d'une intensité telle que  le champ ainsi créé soit de valeur suffisante  pour provoquer par induction, dans la pièce  ou partie de la pièce traitée, des     pertes    telles  que celle-ci atteigne la température désirée.  



  Pour de     multiples    raisons d'ordre pra  tique, tant mécaniques qu'électriques, il y a  intérêt à réaliser des inducteurs de chauffe à  faible nombre de spires et même bien souvent  à, une seule spire. Ces inducteurs présenteront    donc une réactance très faible (bien souvent  très inférieure au     micro-henry),        ramèneront     une résistance de charge utile également très  faible (du dixième au millième d'ohm suivant  la pièce à traiter et la fréquence utilisée), et  devront être parcourus de ce fait par des  courants de très forte     intensité.    Il en résulte  que, dans tous les cas     d'utilisation,

      l'on devra  passer obligatoirement par l'intermédiaire  d'un transformateur abaisseur pour l'alimen  tation de tels inducteurs, transformateur dont  le secondaire ne comportera généralement  qu'une seule spire et devra être relié à l'in  ducteur par des connexions extrêmement  courtes pour éviter les chutes inductives et  les pertes par effet Joule.  



  Dans le cas d'un générateur à lampes, le  primaire du transformateur constituera géné  ralement la self de circuit     oscillant    qui sera  le plus souvent le siège     d'une    puissance appa  rente très     importante    eu égard à la puissance  utile, si bien que les éléments de circuit oscil  lant devront également être groupés au voi  sinage de la pièce à traiter.

        Si on examine maintenant les choses du       point    de vue pratique, on constate que l'on  sera ainsi amené à disposer contre la pièce  à traiter un matériel important, donc encom  brant, ce qui peut être très gênant dans le     cas     où le traitement thermique est accompagné  d'opérations mécaniques, nécessitant un outil  lage également encombrant. La situation se  complique encore du fait que toutes les por  tions de circuits portées à une tension dange  reuse pour le personnel doivent être enfer  mées dans un carter de protection.

   Enfin,  dans le cas où l'opération de traitement ther  mique se trouve intercalée dans une chaîne  de fabrication, il importe que si une avarie       importante    se produit dans le générateur  haute fréquence, le remplacement des élé  ments défectueux puisse se faire très rapide  ment, afin d'immobiliser la chaîne le moins  longtemps possible.  



  Ces     différents        désiderata    sont     satisfaits     par l'appareillage, faisant l'objet de l'inven  tion. Cet appareillage comprend un induc  teur de chauffe alimenté par un circuit  secondaire couplé     inductivement    avec la self       inductance    du circuit oscillant d'un généra  teur haute fréquence à lampes électroniques.

    Cet appareillage est caractérisé en ce que la  self inductance et le condensateur dudit cir  cuit oscillant, la bobine de réaction entre  tenant les     oscillations    du circuit oscillant, le  circuit secondaire et l'inducteur de chauffe  sont réunis en un même ensemble. de travail,  tandis que les lampes et accessoires du géné  rateur haute fréquence     constituent    un autre  ensemble susceptible d'être placé à distance  de l'ensemble de travail.    Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, une forme d'exécution de l'appa  reillage faisant l'objet de l'invention.  



  La     fig.    1 en est une vue schématique  générale.  



  Les     fig.    2, 3 et 4 sont des vues en éléva  tion, de profil et en plan, de l'ensemble de  travail que comprend cet appareillage.  



  La     fig.    5 est une vue schématique de  l'inducteur avec coupe partielle.    Les     fig.    6 et 7 représentent schématique  ment deux exemples d'application de l'appa  reillage     décrit.     



  Dans la forme d'exécution représentée,  1 est un enroulement inducteur constituant  un four haute fréquence; 2 est un transfor  mateur,     2a    étant l'enroulement secondaire  d'utilisation, 2b l'enroulement primaire for  mant self de circuit oscillant, 2c un enroule  ment auxiliaire donnant la tension en opposi  tion de phase avec. la tension primaire     n6ces-          saire    à l'entretien des oscillations; 3 est un  condensateur de circuit oscillant. Ces diffé  rents éléments forment un ensemble de tra  vail et sont disposés dans un chariot blindé 10.  



  4 est une lampe     d'entretien    des oscilla  tions disposée avec ses circuits auxiliaires  dans un meuble séparé 20.  



  Les     fig.    2, 3, 4 donnent respectivement  les vues de profil, de face et en plan de l'en  semble du chariot. Sur la     fig.    2 et la     fig.    4,  les panneaux de fermeture sont supposés  enlevés.  



  2 représente le transformateur haute fré  quence sans fer et 3 le condensateur du type  à. gaz comprimé. La face avant du chariot  peut être équipée avec un panneau de mon  tage, très rigide, 5, munie de     rainures    (de la  même façon qu'un plateau de fraiseuse, par  exemple) qui permettent le montage facile  et rapide des     inducteurs    de chauffe et de  l'outillage de manutention. Au centre de ce  panneau se fait la sortie du secondaire du  transformateur par deux plots 6.  



  Sur la vue en plan de     fig.    4, on peut se  rendre nettement compte de la forme parti  culière de ce chariot, dont l'avant est effilé  pour dégager au maximum la, région de l'in  ducteur de chauffe. Le chariot est porté par  des galets de roulement 7. Des vérins 8 per  mettent d'immobiliser le chariot et d'ajuster  sa hauteur si nécessaire.  



  Les raccordements électriques et hydrau  liques entre le chariot et le reste de l'appa  reillage se font par canalisations souples se  raccordant suivant les cas soit par le dessous  du chariot et passant en caniveau, soit par le  dessus et passant en aérien.      Lorsque l'appareillage est utilisé pour la  trempe, le panneau de montage 5 peut rece  voir un bac 9,     dans    lequel retombe le liquide  de trempe. Ce bac, qui n'a pas de parois du  côté du chariot, repose à sa base sur une gout  tière 11, par laquelle s'écoule le liquide tom  bant dans le bac. Il est fixé au panneau 5 à  l'aide de crochets, ce qui donne la possibilité  de     l'enlever        instantanément    et de faciliter au  maximum le démontage des inducteurs et de  l'outillage.

   L'étanchéité latérale est simple  ment obtenue par des     rainures    verticales for  mant chicanes.  



  Quelques particularités dans la réalisa  tion des circuits électriques doivent être si  gnalées: le     primaire    du transformateur est  composé de deux bobinages cylindriques     2b1     et     2b2    disposés bout à bout     coaxialement    et  réunis en parallèle suivant     fig.    5, le point  milieu étant mis à la terre.  



  Le bobinage     2b1    est au pas à droite, l'au  tre,     2b2,    au pas à gauche, de f     açon    que les  flux     produits    soient additifs.     Il    résulte de  cette disposition deux avantages     principaux:     1. C'est au centre du bobinage,     c'est-          à-dire    dans la région de champ le plus  intense, que la tension est la plus faible, ce  qui permet de disposer, dans cette partie,     un     bobinage secondaire 2a, de hauteur plus ré  duite que le primaire, mais     très    rapproché  de celui-ci, et de réaliser ainsi un coefficient  de couplage aussi grand que possible.

    



  2. Ces circuits, qui sont le siège d'une  puissance apparente importante eu égard à  leurs     dimensions,    doivent être entièrement  refroidis par circulation d'eau, y compris les  connexions et les bornes. En     conséquence,    le  dispositif suivant est réalisé: le condensa  teur de circuit oscillant 3 est équipé avec un  système de borne concentrique     (fig.    5), dont  la partie extérieure, reliée à une armature,  est mise à la masse; la partie centrale, reliée  à l'autre armature, est portée au haut po  tentiel.  



  D'autre part, le bobinage du     primaire    du  transformateur est réalisé en tubes. Ces tubes  se prolongent individuellement pour chaque       1/2    primaire jusqu'à leur raccordement sur la         borne    du condensateur, suivant la     fig.    5.

   Le  refroidissement est alors assuré dans les con  ditions suivantes: l'eau arrive en A (par  conséquent sur un point mis à la terre), re  froidit la zone     correspondante    de la partie  extérieure de la borne du     condensateur,    par  court le     i/2    primaire     2b1,    pénètre dans la  partie     centrale    C de la     borne    qui est consti  tuée par deux tubes     concentriques,-    repasse  dans.

   l'autre     i/        primaire    2b2, revient sur la       partie    extérieure de la     borne    dont elle re  froidit la zone     correspondante    et ressort en  B, c'est-à-dire en un point mis à la terre,  aucun     isolement    de     canalisation    d'eau n'étant  ainsi à     prévoir.     



  A titre documentaire, on donnera deux  exemples non limitatifs de     cas        particuliers    ou       d'utilisation    de l'appareillage ci-dessus décrit.  



  1. Banc pour traitement de pièces de  grande longueur, tels que     rails,        tubes,    etc.,  en vue de la trempe superficielle de la sou  dure, de l'étirage à chaud, etc.  



  L'installation est représentée en     fig.    6.  12 représente un banc de manutention ou de  façonnage; 13 est le chariot blindé de l'appa  reillage et 14 en est le meuble contenant les  lampes d'entretien des     oscillations    avec leurs       circuits    auxiliaires; 1 est la spire chauffante,  16 la pièce en cours de traitement.  



  2. Installation de trempe. On sait que le  temps de chauffe d'une pièce à tremper ne  représente qu'une faible     partie    du     temps    total  nécessaire au cycle complet des opérations,  le reste du temps étant employé à la trempe  proprement dite (arrosage) et aux manu  tentions. Pour     permettre    une meilleure utili  sation des lampes d'entretien, dont l'usure  dépend essentiellement du temps total  d'allumage de leur filament, il est intéres  sant de pouvoir alimenter alternativement  avec celles-ci     plusieurs    ensembles de travail.

    Une telle     installation    est représentée sur la       fig.    7; en 15 sont disposés plusieurs chariots  blindés (trois dans le     cas    de la figure), en 16  le meuble contenant les lampes d'entretien.  Un distributeur général automatique     non     figuré relie alternativement les lampes à  chacun des chariots; dès que     l'opération    de      chauffe est terminée sur l'un d'eux, les  lampes sont automatiquement raccordées au  suivant, tandis que les opérations de trempe  proprement dites et de manutention s'achè  vent sur les chariots précédents.  



  Le déroulement des opérations peut être  soit entièrement automatique, soit     semi-          automatique    et soumis au contrôle du ou des  opérateurs; un système de signalisation est  prévu pour indiquer à chaque instant l'état  des commutations.

Claims (1)

1. REVENDICATION Appareillage à lampes pour le traitement thermique des métaux par courants induits à haute fréquence, comprenant un inducteur de chauffe alimenté par un circuit secondaire couplé inductivement avec la self inductance du circuit oscillant d'un générateur haute fréquence à lampes électroniques, caractérisé en ce que la self inductance et le condensateur dudit circuit oscillant, la bobine de réaction entretenant les oscillations du circuit oscil lant, le circuit secondaire et l'inducteur de chauffe sont réunis en un même ensemble de travail, tandis que les lampes et accessoires du générateur haute fréquence constituent un autre ensemble susceptible d'être placé à dis tance de l'ensemble de travail.

   SOUS-REVENDICATIONS: 1. Appareillage selon la revendication, caractérisé en ce que l'ensemble de travail est disposé sur un même bâti et de manière que l'inducteur de chauffe soit bien dégagé des autres éléments entourés d'une enveloppe de blindage. ' 2. Appareillage selon la sous-revendica- tion 1, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour monter et démonter facilement l'inducteur de chauffe. 3. Appareillage selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte, au voisinage de la jonction de l'inducteur de chauffe avec le circuit secondaire, un panneau de montage sur lequel est monté l'outillage de manuten tion. 4.

   Appareillage selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte, au voisinage de la jonction de l'inducteur de chauffe- avec le circuit secondaire, un panneau de mon tage sur lequel est monté l'outillage de ma nutention et un bac pour recevoir le liquide de trempe. 5. Appareillage selon la revendication, caractérisé par le fait qu'un bâti supportant l'ensemble de travail est monté sur des galets de roulement .et est pourvu de moyens d'immobilisation et de réglage en hauteur. 6.

   Appareillage selon la sous-revendica- tion 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'immobilisation et de réglage en hauteur sont constitués par des vérins. 7. Appareillage selon la. revendication, caractérisé en ce que la self inductance du circuit oscillant-est composée de deux enrou lements hélicoïdaux enroulés en sens inverses et montés électriquement en parallèle et en ce que le circuit secondaire, constitué par une spire unique, entoure la partie centrale de ladite self inductance. 8.

   Appareillage selon la sous-revendica- tion 7, caractérisé par le fait que les extré mités éloignées respectives des enroulements de la self inductance sont réunies à la borne centrale haute tension du condensateur du circuit oscillant et que les extrémités voisines sont connectées respectivement en deux points de la borne masse du. condensateur, le cou rant de fluide réfrigérant étant amené par l'un de ces points et sortant par l'autre après avoir parcouru successivement les deux enroulements. 9.

   Appareillage selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs en sembles de travail distincts alimentés par le même ensemble de lampes, des moyens com mutateurs étant prévus pour mettre succes sivement en service les différents ensembles de travail. 10. Appareillage selon la, sous-revendica- tion 9, caractérisé par le fait que lesdits moyens commutateurs sont automatiques.