EP0306837A1

EP0306837A1 - Four électrique notamment pour traitement thermique

Info

Publication number: EP0306837A1
Application number: EP88114283A
Authority: EP
Inventors: Jean-Claude Bouchon
Original assignee: LA PHYSIQUE APPLIQUEE INDUSTRIE
Current assignee: LA PHYSIQUE APPLIQUEE INDUSTRIE
Priority date: 1987-09-04
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1989-03-15
Also published as: US4882468A; FR2620207B1; FR2620207A1; CA1289998C

Abstract

Four électrique (1) notamment pour le traitement thermique de pièces formant une charge (22) à traiter, comprenant une enveloppe extérieure (2) en deux parties complémentaires accouplables mobiles l'une par rapport à l'autre, et, dans cette enveloppe, au moins un support (23) de la charge à traiter et au moins un élément chauffant électrique (3), four comprenant au moins deux parties (1a, 1b) dont sa première partie (1b) comprend le support (23) de la charge (22) à traiter et une première partie (6) de ladite enveloppe extérieure (2) et sa seconde partie (1a) comprend la seconde partie (5) de ladite enveloppe extérieure (2) et des moyens (13, 14, 15) pour déplacer ses deux parties (1a, 1b) l'une par rapport à l'autre au moins dans le sens latéral à la charge (22) à traiter en vue de leur accouplement et de leur désaccouplement, les première et seconde parties de l'enveloppe extérieure s'étendant respectivement sur une partie du pourtour de la charge à traiter de telle sorte que les bords de sa seconde partie (5) sont en dehors du parcours de la charge à traiter, et la seconde partie (5) de l'enveloppe extérieure (2) s'étendant, en position accouplée, au-dessus de la charge à traiter de manière à dégager l'accès vertical au support de la charge lorsque lesdites parties (1a, 1b) du four sont désaccouplées.

Description

La présente invention concerne un four électrique en particulier pour le traitement thermique d'une ou plusieurs pièces formant une charge à traiter, éventuellement sous pression, sous vide, ou sous atmosphères contrôlées.
On connaît actuellement des fours électriques de traitement thermique de différents types. Certains, qui comprennent une porte frontale de chargement, nécessitent l'utilisation d'un bras porteur de chargement et de déchargement pénétrant dans le four et présentent l'inconvénient, lors de ces manoeuvres, d'occasionner des déplacements relatifs des pièces les unes par rapport aux autres en particulier lorsque ces dernières constituent un ensemble monté à traiter.
D'autres fours comprennent une sole réceptrice de la charge à traiter et une enveloppe en forme de cloche recouvrant cette dernière. En vue du chargement ou du déchargement, on déplace verticalement, l'une par rapport à l'autre, soit la sole soit la cloche. D'autres fours également comprennent une enceinte en forme de puits ouverte à sa partie supérieure et munie d'un couvercle, la charge étant introduite ou extraite verticalement par l'ouverture supérieure. Ces fours connus présentent notamment l'inconvénient de nécessiter une grande hauteur disponible pour le déplacement de leur partie mobile et pour permettre leur chargement et leur déchargement.
La présente invention propose un four électrique dont la structure permet d'éviter les inconvénients des fours électriques connus et qui présente bien des avantages qui ressortiront plus loin.
Le four électrique notamment pour le traitement thermique de pièces formant une charge à traiter, concerné par la présente invention, comprend une enveloppe extérieure en deux parties complémentaires accouplables mobiles l'une par rapport à l'autre, et, dans cette enveloppe, au moins un support de la charge à traiter et au moins un élément chauffant électrique.
Conformément à la présente invention, ce four électrique comprend au moins deux parties dont sa première partie comprend le support de la charge à traiter et une première partie de ladite enveloppe extérieure et sa seconde partie comprend la seconde partie de ladite enveloppe extérieure et des moyens pour déplacer ses deux parties l'une par rapport à l'autre au moins dans le sens latéral à la charge à traiter en vue de leur accouplement et de leur désaccouplement, les première et seconde parties de l'enveloppe extérieure s'étendant respectivement sur une partie du pourtour de la charge à traiter de telle sorte que les bords de sa seconde partie sont en dehors du parcours de la charge à traiter, et la seconde partie de l'enveloppe extérieure s'étendant, en position accouplée, au-dessus de la charge à traiter de manière à dégager l'accès vertical au support de la charge lorsque lesdites parties sont désaccouplées.
Ledit élément chauffant s'étend en général entre la charge à traiter et ladite enveloppe extérieure. Dans ce cas, conformément à la présente invention, cet élément chauffant est de préférence en au moins deux parties formées respectivement en vis-à-vis desdites parties de ladite enveloppe extérieure et associées respectivement auxdites parties du four.
Dans certains cas, notamment dans le cas des fours à paroi froide, un écran d'isolation thermique peut être prévu entre ledit élément chauffant électrique et ladite enveloppe extérieure. Conformément à la présente invention, cet écran est de préférence en au moins deux parties qui s'étendent respectivement en vis-à-vis des parties de ladite enveloppe extérieure et qui sont associées respectivement aux deux parties du four.
Dans une variante d'exécution particulère selon la présente invention, ladite enveloppe extérieure est sphérique et divisée en deux parties s'étendant l'une au-dessus de l'autre, sa partie inférieure étant associée au support de la charge à traiter, le plan de joint de ladite enveloppe extérieure sphérique étant de préférence un plan diamétral incliné.
Conformément à la présente invention, ledit élément chauffant électrique et/ou ledit écran d'isolation thermique sont, de préférence, respectivement divisés en deux parties sensiblement dans la zone du plan de joint de ladite enveloppe extérieure.
Conformément à la présente invention, ledit élément chauffant électrique et/ou ledit écran d'isolation thermique sont de préférence sensiblement cylindriques et verticaux, le plan de joint de ladite enveloppe extérieure étant tel que leurs plans supérieurs et inférieurs s'étendent respectivement, sensiblement, dans les parties de l'enveloppe extérieure.
Le four électrique selon la présente invention peut en outre comprendre au moins un dispositif auxiliaire qui s'étend ou est disposé dans la zone du plan médian horizontal de ladite enveloppe extérieure sphérique, entre cette dernière et ledit élément chauffant cylindrique vertical et/ou ledit écran cylindrique vertical, ce dispositif auxiliaire pouvant par exemple comprendre des moyens pour faire circuler un gaz, éventuellement sous pression, dans ladite enveloppe extérieure et au moins un échangeur de chaleur. D'autres dispositifs auxiliaires peuvent également être disposés dans l'espace intérieur libre le plus grand faisant face à l'enveloppe extérieure sphérique.
Conformément à la présente invention et dans une variante de réalisation, lesdits moyens pour déplacer les deux parties du four l'une par rapport à l'autre comprennent d'une part des moyens pour déplacer latéralement ces deux parties en vue de dégager l'accès vertical au support de la charge à traiter et d'autre part des moyens pour les déplacer verticalement en vue de les accoupler ou de les désaccoupler.
La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un four électrique particulier décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin sur lequel :

- la figure 1 montre, selon une coupe médiane verticale, un four électrique conforme à la présente invention, en position fermée ;
- la figure 2 représente, le four électrique de la figure 1, en position ouverte ;
- et la figure 3 représente, en coupe horizontale par un plan médian, le four électrique de la figure 1, en position ouverte.

En se reportant aux figures, on voit que le four électrique représenté, repéré d'une manière générale par la référence 1, est formé en deux parties 1a et 1b et comprend une enveloppe extérieure repérée d'une manière générale par la référence 2 et, dans cette enveloppe, un élément chauffant électrique repéré d'une manière générale par la référence 3 ainsi qu'un écran d'isolation thermique repéré d'une manière générale par la référence 4 et disposé entre l'élément chauffant électrique 3 et l'enveloppe extérieure 2 qui délimite une enceinte.
L'enveloppe extérieure 2 est composée de deux parties 5 et 6 demi-sphériques présentant un plan de joint diamétral 7 qui s'étend perpendiculairement au plan des figures 1 et 2 et qui est incliné environ de 30° par rapport à la verticale, la partie 5 étant au-dessus de la partie 6. Ces parties demi-sphériques 5 et 6, qui appartiennent respectivement aux parties 1a et 1b du four 1, sont à double paroi 2a, 2b en vue par exemple de faire circuler entre ces parois un fluide de refroidissement, leurs parois étant respectivement reliées par des bagues ou brides annulaires 8 et 9 venant en appui l'une sur l'autre en coïncidence avec le plan de joint 7, la bride 9 présentant un évidement 10 faisant face à la bride 8 et susceptible de recevoir un joint d'étanchéité.
La partie demi-sphérique 5 de l'enveloppe extérieure sphérique 2 est montée fixe sur un châssis repéré d'une manière générale par la référence 11 tandis que la partie inférieure de sa partie demi-sphérique 6 est fixée sur un châssis mobile repéré d'un manière générale par la référence 12. Le châssis 12 porte à sa partie inférieure deux paires de galets 13 et 14 susceptibles de venir en appui sur deux rails parallèles horizontaux 15 du châssis 11 de manière à pouvoir déplacer la partie semi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure sphérique 2 parallèlement au plan des figures 1 et 2, en vue de l'éloigner de la rapprocher de la partie demi-sphérique 5 fixe. Sur le châssis 11 sont fixées deux paires de vérins à axes verticaux 16 et 17 dont les extrémités supérieures des tiges 18 et 19 sont adaptées pour s'engager dans des évidements correspondants de réceptables 20 et 21 fixés à la partie inférieure du châssis mobile 12, ces vérins 16 et 17 étant utilisables de la manière suivante.
Lorsque la partie mobile 1b du four 1, constituée du châssis mobile 12 et de la partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure 2, en appui sur les rails 12 par l'intermédiaire des paires de galets 13 et 14, est disposée de telle sorte que la bride 9 est placée en correspondance verticale de la partie demi-sphérique 6 avec la bride 8 de la partie demi-sphérique 5 de la partie fixe 1a du four 1, les vérins 16 et 17 peuvent être utilisés pour soulever cette partie mobile 1b de manière à accoupler les deux parties demi-sphériques 5 et 6 de l'enveloppe extérieure sphérique par le plan de joint 7 et réciproquement en vue de leur désaccouplement, la course verticale correspondante étant relativement faible par rapport au diamètre de l'enveloppe extérieure 2.
Dans l'enveloppe extérieure 2 est disposé un support de charge à traiter 22 qui est constitué par un plateau circulaire 23 dont la face supérieure de réception de la charge 22 est horizontale et dont l'axe coïncide avec l'axe vertical de l'enveloppe extérieure sphérique 2. Ce support de charge 23, qui est disposé dans la partie inférieure de l'enveloppe extérieure sphérique 2 sensiblement au quart de sa hauteur et dont le diamètre est d'environ le quart de son diamètre, est porté par des pieds verticaux 24 dont les extrémités inférieures sont fixées à la partie inférieure de la partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure 2, de telle sorte que ce support de charge 23 appartient à la partie mobile 1b du four 1. La partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure 2 s'étend donc latéralement à la charge 22 et au-dessous et sa partie demi-sphérique 5 s'étend latéralement et au-dessus de cette charge 22.
L'élément chauffant électrique 3 est constitué dans l'exemple par deux plaques 25 et 26 de forme complémentaire délimitant un cylindre creux à axe vertical coïncidant l'axe vertical de l'enveloppe extérieure sphérique 2, ces parties 25 et 26 présentant des bords verticaux légèrement espacés. Ce cylindre s'étend, à sa partie inférieure, autour et à distance du bord périphérique du support de charge 23 et vers le haut autour de la charge à traiter 22, symétriquement par rapport au plan médian horizontal du four 1.
Comme on peut le voir notamment sur la figure 3, en section, la partie 25 de l'élément chauffant électrique 3 est située du côté de la partie demi-sphérique 5 de l'enveloppe extérieure sphérique 2 et s'étend sur un peu plus de la moitié du pourtour du support de charge 23, ou de la charge 22, symétriquement par rapport au plan de la figure 1, tandis que sa partie 26 est située du côté de la partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieur 2 et est complémentaire de sa partie 25.
Les parties 25 et 26 de l'élément chauffant électrique 3 sont respectivement portées par des barres formant connexions électriques 27 et 28 qui sont respectivement fixées sur les parties demi-sphériques 5 et 6 de l'enveloppe extérieure 2 et s'étendent au-travers, de manière à appartenir respectivement aux deux parties 1a et 1b du four 1.
Les parties 25 et 26 de l'élément chauffant électrique 3 pourraient, dans des variantes, être subdivisées et éventuellement comprendre des parties supérieure et/ou inférieure s'étendant au dessus et au-dessous de la charge 22, ces dernières étant respectivement solidaires des parties 25 et 26.
L'écran d'isolation thermique 4, également en deux parties, comprend une paroi cylindrique verticale de même axe que l'élément chauffant cylindrique 3. Cette paroi cylindrique est en deux parties 29 et 30 à bords verticaux jointifs, qui s'étendent en vis-à-vis des parties 25 et 26 de l'élément chauffant 3 et qui débordent vers le haut et vers le bas par rapport aux extrémités supérieure et inférieure de ce dernier sensiblement de la même longueur.
L'écran d'isolation 4 comprend en outre un couvercle circulaire supérieur 31 qui s'étend horizontalement au dessus de la charge 22 et qui est fixé au bord supérieur de la partie verticale 29 ainsi qu'un couvercle inférieur 32 qui s'étend horiontalement en-dessous du support de charge 23 et qui est fixé au bord inférieur de la partie 30, ce couvercle inférieur 32 étant traversé par les pieds 24 du support de charge 23.
On peut observer que le couvercle supérieur 31 s'étend dans la partie demi-sphérique 5 de l'enveloppe extérieure 2 tandis que le couvercle inférieur 32 s'étend dans la partie demi-sphérique 6 de cette enveloppe, les couvercles 31 et 32 étant respectivement à distance des bords supérieurs et inférieurs de l'élément chauffant cylindrique 3.
La partie 29 de l'écran d'isolation 4 et son couvercle supérieur 31 sont portés par la partie demi-sphérique 5 de l'enveloppe extérieure sphérique 2 par l'intermédiaire de pieds 33, de manière à appartenir à la partie 1a du four 1.
La partie 30 de l'écran d'isolation 4 et son couvercle inférieur 32 sont portés par la partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure 2 par l'intermédiaire de pieds 34, de manière à appartenir à la partie 1b du four 1.
L'écran d'isolation thermique 4 est en un matériau et de structure connus, en particulier métallique, composé d'un ensemble de couches superposées, ou en un matériau isolant thermique, adaptés aux conditions d'utilisation du four.
Dans la position fermée représentée sur la figure 1, les deux parties 1a et 1b du four électrique 1 sont accouplées de la manière décrite plus haut, le châssis mobile 12 étant porté par les tiges 18 et 19 des vérins 16 et 17.
Pour désaccoupler ces parties 1a et 1b du four 1, afin de procéder au déchargement d'une pièce 22 traitée ou du chargement d'une autre pièce 22 à traiter, on peut procéder de la manière suivante.
On actionne les vérins 16 et 17 de manière à faire descendre leurs tiges 18 et 19. La partie de four 1b descend alors jusqu'à ce que les galets 13 et 14 viennent en appui sur les rails 15 comme on l'a vu précédemment. Ce faisant, le châssis 12, la partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure sphérique 2, le support de charge 23, les parties 30 et 32 de l'écran d'isolation thermique 4 et la partie 26 de l'élément chauffant électrique 3 descendent et se désaccouplent des parties correspondantes de la partie de four 1a. A l'aide de moyens d'entraînement non représentés, tels que des moyens d'entraînement en rotation des galets 13 et 14, on déplace la partie de four 1b le long des rails 15 en l'éloignant latéralement de la partie de four 1a pour arriver alors dans la position ouverte représentée sur la figure 2. Dans cette position, la face supérieure du support de charge 23 est accessible latéra lement par l'ouverture de la partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure 2 et est également accessible verticalement de telle sorte qu'une charge 22 à traiter ou une charge traitée peut être amenée sur le support de charge 23 ou en être retirée par déplacement latéral ou vertical, par exemple à l'aide d'un câble porteur, sans être génée par un élément de structure du four, seule la partie 26 de l'élément chauffant 3 entourant partiellement le support 23 de la charge sur moins de la moitié et ce dernier étant verticalement et latéralement de l'angle couvert par la partie 25 de l'élément chauffant 3 libre d'accès. Les mêmes remarques s'appliquent à l'écran d'isolation thermique 4.
Pour procéder à l'accouplement des parties 1a et 1b du four électrique 1, on procède de manière inverse. On peut noter qu'en section les arcs couverts par les parties 25 ou 26 de l'élément chauffant électrique 3 présentent des bords verticaux ne génant ni le passage de la charge 22 disposée sur le support 23 ni le passage de ce dernier.
La partie demi-sphérique 5 de l'enveloppe extérieure 2 est équipée en outre d'une conduite de raccordement extérieur à double paroi 35 en vue par exemple du raccordement d'un dispositif d'aspiration tel qu'une pompe à vide.
Le four 1 est également équipé d'un dispositif auxiliaire permettant une circulation du gaz à l'intérieur de l'enveloppe sphérique extérieure 2 et d'un échangeur de chaleur, repérée d'une manière générale par la référence 36, ce dispositif 36 étant associé à la partie 1b du four 1 et s'étendant dans la zone du plan diamétral horizontal de l'enveloppe extérieure sphérique 2 dans laquelle la distance séparant la paroi verticale 29, 30 de l'écran d'isolation thermique 4 et la paroi intérieure de l'enveloppe extérieure sphérique 2 est la plus grande. D'autres dispositifs pourraient évidement être montés dans cette zone, aussi bien dans la partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure 2 que dans sa partie demi-sphérique 5.
Comme on le voit bien sur la figure 3, le dispositif auxiliaire 36 comprend un ventilateur 37 dont l'axe s'étend selon l'axe horizontal de la figure 1 et qui s'étend au travers de la paroi de la partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure 2 et qui est portée par cette dernière, son hélice 38 étant dans cette partie demi-sphérique 6. De part et d'autre du plan vertical des figures 1 et 2, le dispositif auxiliaire 36 présente deux échangeurs de chaleur tubulaires symétriques 39 et 40 dont les conduits de connexion non représentés s'étendent au travers de la paroi de la partie demi-sphérique 6 de l'enveloppe extérieure 2 de manière à être reliés à tous autres dispositifs d'échanges de chaleur extérieurs au four 1. En outre, le dispositif auxiliaire 36 présente, dans le four 1, des parois de séparation qui déterminent un couloir 41 de circulation forcée dans les échangeurs de chaleur 39 et 40 par l'hélice 38 du ventilateur 37, les courvercles 31 et 32 de l'écran d'isolation 4 présentant des passages verticaux 42 et 43 en vue de la circulation du gaz autour de la charge 22.
La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. En effet, on aurait pu prévoir un déplacement latéral de la partie 1b par rapport à la partie 1a sans déplacement initial vertical. On aurait pu prévoir la partie 1b du four 1 fixe et sa partie 1a mobile. On aurait pu également prévoir une enveloppe extérieure 2, un élément chauffant électrique 3 et un écran d'isolation thermique 4 de formes totalement différentes, tout en permettant des déplacements équivalents de ces deux parties et des opérations équivalentes de chargement et de déchargement.

Claims

1. Four électrique (1) notamment pour le traitement thermique de pièces formant une charge (22) à traiter, comprenant une enveloppe extérieure (2) en deux parties complémentaires accouplables mobiles l'une par rapport à l'autre, et, dans cette enveloppe, au moins un support (23) de la charge à traiter et au moins un élément chauffant électrique (3), caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux parties (1a, 1b) dont sa première partie (1b) comprend le support (23) de la charge (22) à traiter et une première partie (6) de ladite enveloppe extérieure (2) et sa seconde partie (1a) comprend la seconde partie (5) de ladite enveloppe extérieure (2) et des moyens (13, 14, 15) pour déplacer ses deux parties (1a, 1b) l'une par rapport à l'autre au moins dans le sens latéral à la charge (22) à traiter en vue de leur accouplement et de leur désaccouplement, les première et seconde parties de l'enveloppe extérieure s'étendant respectivement sur une partie du pourtour de la charge à traiter de telle sorte que les bords de sa seconde partie (5) sont en dehors du parcours de la charge à traiter, et la seconde partie (5) de l'enveloppe extérieure (2) s'étendant, en position accouplée, au-dessus de la charge à traiter de manière à dégager l'accès vertical au support de la charge lorsque lesdites parties (1a, 1b) du four sont désaccouplées.

2. Four électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit élément chauffant (3) s'étend entre la charge (22) à traiter et ladite enveloppe extérieure (2) et est en au moins deux parties (25, 26) formées respectivement en vis-à-vis desdites parties (5, 6) de ladite enveloppe extérieure (2) et associées respectivement auxdites parties (1a, 1b) du four.

3. Four électrique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un écran d'isolation thermique (4) qui s'étend entre ledit élément chauffant électrique (3) et ladite enveloppe extérieure (2), cet écran étant en au moins deux parties (29, 30) qui s'étendent respectivement en vis-à-vis des parties (5, 6) de ladite enveloppe extérieure (2) et qui sont associées respectivement aux deux parties (1a, 1b) du four.

4. Four électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite enveloppe extérieure (2) est sphérique et divisée en deux parties (5, 6) s'étendant l'une au-dessus de l'autre, sa partie inférieure (6) étant associée au support (23) de la charge (22) à traiter.

5. Four électrique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le plan de joint (7) de ladite enveloppe extérieure (2) sphérique est un plan diamétral incliné tel que l'une de ses parties (5, 6) s'étend laréralement et au-dessus de la charge (22) et l'autre latéralement et au-dessous du support de cette charge (22).

6. Four électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit élément chauffant électrique (3) et/ou ledit écran d'isolation thermique (4) sont respectivement divisés en deux parties sensiblement dans la zone du plan de joint (7) de ladite enveloppe extérieure (2).

7. Four électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit élément chauffant électrique (3) et/ou ledit écran d'isolation thermique (4) sont sensiblement cylindriques et verticaux, le plan de joint (7) de ladite enveloppe extérieure sphérique (2) étant tel que leurs plans supérieurs et inférieurs s'étendent respectivement, sensiblement, dans les parties (5, 6) de l'enveloppe extérieure (2).

8. Four électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un dispositif auxiliaire qui s'étend dans la zone du plan médian horizontal de ladite enveloppe extérieure sphérique (2), entre cette enveloppe extérieure et ledit élément chauffant cylindrique vertical (3) et/ou ledit écran cylindrique vertical d'isolation thermique (4).

9. Four électrique selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le dispositif auxiliaire comprend des moyens (36) pour faire circuler le gaz dans ladite enveloppe extérieure et au moins un échangeur de chaleur.

10. Four électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites moyens pour déplacer les deux parties (1a, 1b) du four l'une par rapport à l'autre comprennent d'une part des moyens (13, 14, 15) pour déplacer latéralement ces deux parties en vue de dégager l'accès vertical au support de la charge à traiter et d'autre part des moyens (16, 17) pour les déplacer verticalement en vue de les accoupler ou désaccoupler.