EP0533615B1

EP0533615B1 - Installation pour le traitement thermique de charges successives

Info

Publication number: EP0533615B1
Application number: EP92810469A
Authority: EP
Inventors: Pierre Beuret; Jacques Beuret
Original assignee: Codere
Current assignee: Codere
Priority date: 1991-09-19
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: CA2072896A1; DE69221050T2; ES2106160T3; DE69221050D1; ATE155822T1; US5265851A; CA2072896C; EP0533615A1

Description

Des installations de traitement comportant un ou plusieurs fours, de même qu'un ou plusieurs bacs et des moyens pour transférer une charge successivement d'un poste de chargement dans le four, puis dans le bac et pour extraire ensuite cette charge du bac et l'amener à une station de sortie, existent déjà. On citera notamment la demande de brevet européen No. 0 296 102 qui a été publiée le 21 décembre 1988.
Le brevet suisse CH-478 918 décrit aussi une installation de ce genre. Dans cette dernière, la cloche est suspendue à l'intérieur du four par des moyens de suspension qui sont capables de la faire tourner autour de son axe quand l'élévateur est en position supérieure, de sorte que la charge peut être placée sur des appuis saillants solidaires de la paroi intérieure de la cloche.
Cette installation connue permet de transférer la charge de l'élévateur au four, puis de celui-ci au bac de trempe, mais l'accrochage de la charge à la cloche est une opération délicate et d'autre part lors du déplacement du four de la position de changement à la position de transfert dans le bac, la base du four est ouverte et par conséquent la charge est soumise au risque d'oxydation. Un autre inconvénient de cette installation connue est que les moyens de suspension de la cloche empêchent de placer une turbine de circulation des gaz à l'emplacement le plus favorable, soit au sommet du four, dans l'axe de la cloche.
Le but de la présente invention est de concevoir une installation du genre indiqué plus simple que les installations déjà connues, susceptible d'être commandée manuellement, tout en garantissant une circulation de la charge entre les divers éléments de l'installation qui élimine les risques pour les pièces traitées, notamment les risques de contact avec l'air, et par conséquent d'oxydation.
Dans ce but, la présente invention a pour objet une installation pour le traitement thermique de charges successives, comprenant un four à disposition verticale, ouvert vers le bas et situé dans une position supérieure, un bac muni d'un élévateur et placé dans une position inférieure, une voie d'accès horizontale installée à la hauteur de la base du bac, munie de moyens de chargement, et un élévateur d'enfournement placé à côté du bac de manière à élever une charge placée par les moyens de chargement sur l'élévateur pour l'introduire dans le four, celui-ci étant mobile horizontalement entre une position située au-dessus de l'élévateur d'enfournement et une position située au-dessus du bac, caractérisée par un plan de glissement placé à la hauteur de la base du four et permettant le ripage d'une charge supportée par l'élévateur d'enfournement à la hauteur du dit plan, par déplacement du four.
On va décrire ci-après, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'installation selon l'invention en se référant au dessin annexé dont

la fig. 1 est une vue en élévation schématique vue dans la direction des voies parallèles de chargement et de déchargement,
la fig. 2 est une vue schématique en plan de dessus du four et du bac de l'installation de la fig. 1,
la fig. 3 est une vue également en plan de dessus montrant les voies et les chariots de chargement et de déchargement,
la fig. 4 est une vue en élévation schématique dans une direction perpendiculaire aux voies de chargement et de déchargement,
la fig. 5 est une figure en élévation analogue à la fig. 1 montrant l'élévateur d'enfournement dans une position intermédiaire,
la fig. 6 est une vue semblable à la fig. 1 d'une deuxième forme d'exécution de l'installation selon l'invention,
la fig. 7 est une vue en plan de dessus de cette deuxième forme d'exécution,
la fig. 8 est une vue en élévation selon la flèche A de la fig. 7,
la fig. 9 est une vue schématique semblable à la fig. 1 montrant une troisième forme d'exécution,
la fig. 10 est une vue en plan de dessus analogue aux fig. 2 et 7 montrant la troisième forme d'exécution, et
les fig. 11, 12 et 13 représentent respectivement en plan de dessus, en élévation selon la flèche A et en élévation/coupe selon la flèche B une forme d'exécution munie d'un perfectionnement.

L'installation représentée au dessin est une installation simple qui ne comporte qu'un four et qu'un bac, par exemple un bac de trempe. Il s'agit d'une installation permettant divers traitement comme l'austénitisation, la cémentation, la cémentation accélérée, la carbonitruration, la nitruration, le recuit, le revenu.
Dans l'installation de la fig. 1, on voit tout d'abord un four 1 qui est un four à cloche 2, celle-ci présentant à sa base une ouverture 3 limitée par une ceinture 4 dont le rôle sera expliqué plus loin. Des corps de chauffe 5, une turbine 6 et une double chemise 7 assurent l'homogénéité des vitesses des gaz de traitement dans la charge par circulation forcée à l'intérieur et autour de la cloche 2. Le four 1 est mobile de droite à gauche et de gauche à droite dans le plan du dessin de la fig. 1. Pour cela, il est porté par des galets 8, qui roulent sur une voie de roulement désignée par 9 à la fig. 4.
Lorsqu'il est situé dans la position de la fig. 1, le four 1 peut être fermé au moyen d'un bouchon 10 qui est supporté par le plateau 11 d'un élévateur 12, guidé par deux colonnes 13 (voir fig. 4) et entraîné par une vis 14, actionnée par un moteur 15. La commande du moteur 15 permet ainsi de fermer hermétiquement le four 1. Ces conditions permettent une rapide montée en température de la charge, cela par convection et rayonnement de l'énergie de chauffage, dispensé par les corps de chauffe et grâce à la turbine de circulation forcée des gaz de traitement. Cette solution a l'avantage d'assurer un traitement thermique de grande précision où les dispersions de température dans l'ensemble de la charge ne seront pas supérieures à ±5°C.
De même pour l'homogénéité des vitesses des gaz des traitements dans la charge par circulation forcée au travers de la double chemise.
Lorsqu'il est déplacé sur la gauche à la fig. 1, le four 1 se trouve au-dessus d'un bac de trempe 16, de forme rectangulaire en plan, fermé par un couvercle 17 et qui contient un élévateur 18 constitué d'une colonne de guidage verticale 19, d'une vis d'entraînement 20, d'un bras de support 21 et d'un plateau 22. A l'intérieur du bac, sont placées des tôles de guidage 23 délimitant un canal qui permet un flux homogène du liquide de refroidissement à travers la charge par l'intermédiaire de circulateurs ou pompes de brassage. Comme on le voit à la fig. 2, le couvercle 17 est muni d'une ouverture 24 à travers laquelle peut passer le plateau 22 de l'élévateur 18.
Pour assurer le transport de la charge, on prévoit deux chariots, soit un chariot de chargement 25 et un chariot de déchargement 38. Le chariot 25 roule par l'intermédiaire de galets 16 sur une voie de chargement comportant deux rails parallèles 27 (fig. 2), située au niveau de la base du bac, à côté de ce dernier. Il comporte un caisson 28, et à sa partie supérieure un support 29 en forme de demi-cercle apte à recevoir une grille de base 30 d'une charge 31 constituée de pièces en vrac dans des paniers empilés. Un dispositif à excentrique 32, manoeuvré par un levier 33, permet d'abaisser ou d'élever légèrement le caisson 28 par rapport au chassis sur lequel pivotent les galets 26, ce qui permet de déposer une charge transportée par le chariot de chargement sur la surface plane intérieure du bouchon 10 placé sur le plateau 11 amené en position inférieure. Cette opération de transfert étant effectuée, on conçoit que le chariot de chargement 25 peut être évacué et que l'élévateur 12 peut être entraîné de façon à enfourner la charge 31 et en même temps à fermer le four au moyen du bouchon 10. Le caisson 28 et le chariot 25 sont également visibles à la fig. 4 qui illustre le mouvement du levier 33 permettant le transfert de la charge du chariot 25 au plateau 11 de l'élévateur de chargement.
La fig. 5 illustre l'opération de transfert de la charge après un traitement thermique à haute tempérture et sous atmosphère contrôlée. L'élévateur 12 est actionné de façon à venir se placer dans une position intermédiaire entre la position de fermeture du four visible à la fig. 1 et la position inférieure de chargement décrite précédemment. Dans cette position intermédiaire, le bouchon 10 est extrait de la cloche du four et sa surface supérieure plane se trouve à fleur du plan supérieur du couvercle 17 du bac 16. Le four est alors déplacé de droite à gauche à la fig. 5, les galets 8 roulant sur les rails 9, de sorte que la ceinture de base 4 pousse la grille de base 30 sur la face interne du bouchon 10 et fait glisser cette grille jusqu'à ce qu'elle parvienne sur le couvercle 17. Le déplacement du four se poursuit jusqu'à ce que la grille 30 se trouve sur la face supérieure du plateau 22 de l'élévateur 18 qui a été amené dans une position où cette surface supérieure se trouve aussi à fleur de la surface du couvercle 17. Ainsi, la charge est amenée immédiatement au-dessus du bac de trempe tout en restant confinée à l'intérieur de la cloche du four et par conséquent protégée de l'atmosphère extérieur. Il suffit dès lors de manoeuvrer l'élévateur 18 de façon à faire descendre la charge dans le bac, puis de ramener le four dans sa position initiale et de le refermer au moyen de l'élévateur 12 et du bouchon 10. Cette partie de l'installation est dès lors prête pour un nouveau chargement effectué au moyen du chariot 25 et de l'élévateur 12.
Une fois que l'opération de trempe est terminée, on actionne à nouveau l'élévateur 18 de façon à amener la charge dans une position d'égouttement représentée par 31' à la fig. 5. Le chariot de déchargement qui comporte également une embase en forme de demi-cercle et qui est porté par trois galets 35 montés sur les deux rails 36 et 37 est alors amené en position de déchargement. En abaissant légèrement le plateau de l'élévateur 18, la charge 31 vient reposer sur l'embase du chariot 38. Ce dernier peut être évacué vers le poste de déchargement une fois que l'élévateur 18 a été abaissé jusqu'à l'intérieur du bac.
Un transfert manuel ou motorisé achemine alors la charge vers une machine à laver ou vers une prochaine cellule de traitement, ou une rampe d'évacuation.
On comprend qu'en utilisant seulement deux voies de transport parallèles dont une pour le chargement et l'autre pour le déchargement, on peut prévoir le long de cette paire de voies une série d'installations avec chacune un four, un bac et un élévateur de chargement, la disposition relative de ces éléments étant celle décrite ci-dessus.
Les fig. 6, 7 et 8 représentent une deuxième forme d'exécution dans laquelle on retrouve, pour le bac et pour le four, la même disposition que dans la première forme d'exécution, mais les élévateurs du bac et du four sont disposés de façon un peu différente de manière à réaliser une meilleure utilisation de l'espace disponible.
On retrouve donc un four 1 avec une cloche 2 et un bac de trempe 16. Ce dernier est disposé dans une position inférieure et fixe alors que le four 1 est placé dans une position supérieure et mobile latéralement de façon à pouvoir être amené alternativement au-dessus du bac 16 ou au-dessus d'un élévateur de chargement qui est désigné ici par 39. Comme dans la première forme d'exécution, l'élévateur 39 porte le bouchon 10 du four. Il comporte un bras horizontal 40 fixé à l'extrémité d'un bras perpendiculaire 41 qui est lui-même guidé en porte-à-faux par une colonne 42 et entraîné verticalement par un vérin 43. La fig. 8 montre la disposition verticale de la colonne de guidage 42 et du vérin 43. Une colonne similaire 44 et un vérin 45 sont disposés immédiatement à côté des éléments 42 et 43 mais à l'intérieur de l'enceinte du bac 16. Le vérin 45 actionne un bras 46, fixé à un bras transversal 47 qui supporte un plateau 48 analogue au plateau 22. L'ensemble 44, 45, 46, 47 et 48 constitue un élévateur 49 placé à l'intérieur du bac 16 de façon analogue à l'élévateur 22.
On voit encore à la fig. 6 les moyens 50 qui assurent la circulation du liquide de trempe à l'intérieur du bac 16. Ces deux circulateurs 50 sont situés dans les angles extérieurs du bac.
Les fig. 9 et 10 montrent une troisième forme d'exécution illustrant une installation selon l'invention et construite avec un four de forme rectangulaire et un bac également de forme rectangulaire. Le four 51 est par ailleurs de construction analogue au four 1 tandis que le bac 52 comporte des éléments analogues à ceux du bac 16.
La forme d'exécution perfectionnée, que l'on voit aux figures 11, 12 et 13, se distingue par différentes particularités.
Un four 61 mobile horizontalement sur une structure 62, un élévateur d'enfournement 63 et un bac 64 constituent les éléments principaux de cette installation.
Le four 61 se déplace horizontalement sur deux rails 65 et 66 parallèles de manière à passer d'une position située au-dessus de l'élévateur 63 à une position située au-dessus du bac 64 et vice versa.
Un plateau horizontal 67 dont la face supérieure est plane s'étend au-dessus du bac dont il forme le couvercle et au-dessous de l'emplacement occupé par le four lors de l'enfournement. Ce plateau comporte une ouverture circulaire 68 centrée par rapport au plateau 69 de l'élévateur 63. L'élévateur 63 porte un piston hydraulique (non représenté) qui permet de déplacer le plateau 69 et le bouchon 71 par rapport au bras de l'élévateur, actionné lui-même par un vérin 78 et guidé par une colonne 76. La grille 72 supportant la charge 73 est portée par le plateau 69. Un manteau cylindrique 74 en forme de cuvette entoure le plateau 69. Il est monté sur le bras de l'élévateur.
Lors d'une opération d'enfournement le vérin 78 est actionné pour faire monter l'élévateur jusqu'à ce que le bord supérieur du manteau 74 bute contre la face inférieure du couvercle 67. La grille se trouve alors à la hauteur du plan de glissement. Le piston 70 est commandé de manière que le joint 69, ainsi que le bouchon 71 et la charge 73 passent à travers l'ouverture 68. Le bouchon vient obturer l'ouverture inférieure du four, pour permettre la montée en température et le traitement thermique des pièces (position en traits mixtes aux figures 12 et 13). Le manteau 74 est alors en butée par son bord supérieur contre le couvercle 67. Il assure une fermeture étanche du four 61 même quand le bouchon ne se trouve pas dans sa position de fermeture complète. Cet effet d'étanchéité permet d'effectuer le ripage de la charge sur le plan de glissement définie par des nervures du bouchon 71 et du couvercle 67 sans risque d'oxydation des pièces, bien que le bouchon se trouve alors dans une position intermédiaire.
Le manteau 74 peut être réalisé de différentes manières. Il peut comprendre deux parties qui se téléscopent ou une seule partie, comme représenté au dessin. Il peut être déplacé par un ou plusieurs vérins. Le manteau peut aussi être constitué par un tissu métallique souple apte à se déformer suivant la position de l'élévateur, afin de fermer de manière étanche l'ouverture 68 du plateau de glissement au moment où la charge est ripée avec l'ensemble du four pour être glissée sur le plateau 75 (fig. 11) de l'élévateur du bac.
On remarque dans la forme d'exécution des fig. 11, 12 et 13 que les colonnes 76 et 77 ainsi que les vérins 78 et 79 de commande des élévateurs sont des dispositifs groupés à proximité les uns des autres à l'arrière de l'installation. Celle-ci est très compacte et comporte un nombre minimum d'éléments.
Les installations décrites ci-dessus possèdent de nombreux avantages par rapport aux installations existantes:

1. Au moyen de trois dispositifs motorisés seulement, l'ensemble des transferts pour l'ensemble des traitements est assuré avec toute la souplesse nécessaire.
2. Durant tout le traitement, la charge est protégée par l'atmosphère de traitement, soit dans le four, soit dans le bac.
3. Le four à cloche peut être un four à haute température et du fait que son ouverture est située à la base de la cloche, la température et la circulation des gaz sont homogènes.
4. L'ensemble de l'installation occupe une surface au sol très réduite.
5. Un même moyen de chargement et de déchargement, à commande manuelle ou éventuellement motorisée, permet de faire travailler plusieurs unités de traitement composées chacune d'un four, d'un bac ou de deux bacs et d'un élévateur de chargement, ce dernier pouvant, le cas échéant, être mobile.
6. La charge est supportée par un plateau tout au long de l'opération et il n'est donc pas nécessaire de prévoir un moyen d'accrochage pour un transfert suspendu sur le bac de refroidissement.
7. La conception générale du système est très simple tout en étant souple, ce qui réduit les frais d'installation.
8. L'ensemble de l'installation peut facilement être automatisé ou informatisé.

Claims

Installation pour le traitement thermique de charges successives, comprenant un four (1) à disposition verticale, ouvert vers le bas et situé dans une position supérieure, un bac (16) muni d'un élévateur (18) et placé dans une position inférieure, une voie d'accès horizontale installée à la hauteur de la base du bac (16), munie de moyens de chargement, et un élévateur (12) d'enfournement placé à côté du bac (16) de manière à élever une charge (31) placée par les moyens de chargement sur l'élévateur (12) pour l'introduire dans le four (1), celui-ci (1) étant mobile horizontalement entre une position située au-dessus de l'élévateur (12) d'enfournement et une position située au-dessus du bac (16), caractérisée par un plan de glissement placé à la hauteur de la base du four et permettant le ripage d'une charge (31) supportée par l'élévateur (12) d'enfournement à la hauteur du dit plan, par déplacement du four (1).
Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élévateur (12) d'enfournement porte un bouchon (10) capable d'obturer le four (1), et en ce que ce bouchon (10) présente une surface plane de support de la charge (31).
Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le four (1) est un four à cloche dont la base est conformée de manière à pousser latéralement une grille (30) de support d'une charge (31) pour la déplacer sur la dite surface de support, le bouchon (10) étant placé dans une position intermédiaire, lors d'un déplacement du four (1) de la position située au-dessus de l'élévateur (12) d'enfournement vers la position située au-dessus du bac (16).
Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bac (16) est muni d'un couvercle (17) avec une ouverture (24) pour le passage du plateau (22) de l'élévateur (18) du bac (16), et en ce que la face supérieure du couvercle (17) constitue une partie du dit plan de glissement.
Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le couvercle (17) du bac (16), le plateau (22) de l'élévateur (18) du bac (16) et la surface du bouchon (10) forment, lorsque le bouchon (10) est en position intermédiaire, le dit plan de glissement, sur lequel la grille (30) de base se déplace par glissement lorsqu'elle est poussée par la base de la cloche (2) du four (1).
Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les éléments du plan de glissement comportent une surface étanche aux gaz entre la cloche (2) et le plan de glissement lors de la translation de la charge (31).
Installation selon la revendication 2, dans laquelle les moyens de chargement comporte des chariots (25, 38), caractérisée en ce que les chariots (25, 38) sont munis de plateaux à déplacement vertical limité, permettant de transférer une grille (30) portant une charge (31), respectivement du plateau d'un chariot (25) d'enfournement sur le bouchon (10) du four (1) ou de l'élévateur (18) du bac (16) sur le plateau d'un chariot (38) de déchargement.
Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les plateaux des chariots (25, 38) présentent chacun une ouverture en demi-cercle.
Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les plateaux des chariots (25, 38) sont supportés par un dispositif excentrique (32) permettant ledit déplacement limité par action d'un levier (33).
(sans priorité)
Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élévateur (12) d'enfournement est équipé d'un dispositif d'étanchéité apte à empêcher toute pénétration d'air dans le four (1) quand le dit élévateur (12) supporte une charge (31) à une hauteur telle que sa surface de base est à la hauteur du plan de glissement.