FR2595799A1 - Dispositif pour le support et/ou la connexion electrique d'une charge a l'interieur d'un four de traitement thermique par bombardement ionique et structure utilisable dans ledit dispositif en tant que support et/ou passage de courant - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION COMPREND UNE PLURALITE DE BARRES HORIZONTALES 11 REALISEES EN UN MATERIAU ELECTRIQUEMENT CONDUCTEUR TEL QUE DU GRAPHITE ET PORTANT CHACUNE AU MOINS UNE TIGE 14 EN UN MATERIAU TEL QUE DU MOLYBDENE QUI S'ETEND LONGITUDINALEMENT SUR LA FACE SUPERIEURE DE LA BARRE 11, LEGEREMENT EN SAILLIE PAR RAPPORT A CELLE-CI, ET AU MOINS UNE STRUCTURE DE SUPPORT 12 DESDITES BARRES, CETTE STRUCTURE COMPRENANT DES MOYENS D'ASSEMBLAGE MECANIQUE ET D'ISOLATION ELECTRIQUE AVEC LA PARTIE INFERIEURE DE L'ENCEINTE DU FOUR, AINSI QUE DES MOYENS DE CONNEXION ELECTRIQUE DESDITES BARRES 11 ETOU DESDITES TIGES 14 AVEC UN CIRCUIT ELECTRIQUE 16. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX FOURS DE TRAITEMENT PAR BOMBARDEMENT IONIQUE TRAVAILLANT A HAUTE TEMPERATURE.

Description

DISPOSITIF POUR LE SUPPORT ET/OU LA CONNEXION ELECTRIQUE
D'UNE CHARGE A L'INTERIEUR D'UN FOUR DE TRAITEMENT THERMIQUE
PAR BOMBARDEMENT IONIQUE ET STRUCTURE UTILISABLE DANS LEDIT
DISPOSITIF EN TANT QUE SUPPORT ET/OU PASSAGE DE COURANT.

La présente invention concerne un dispositif pour le support et/ou la connexion électrique d'une charge à 11 intérieur d'un four de traitement thermique par bombardement ionique, ainsi qu'une structure utilisable dans ledit dispositif en tant que support et/ou passage de courant.

D'une manière générale, on sait que le principe de ce traitement repose sur l'utilisation d'une décharge électrique que l'on établit dans une atmosphère de traitement à pression réduite, entre la pièce à traiter et portée à un potentiel cathodique et une anode portée à un potentiel anodique, cette décharge électrique assurant un transfert vers la pièce des espèces chimiques activées intervenant dans le traitement.

Ce traitement s'effectue habituellement dans un four présentant une structure similaire à celle d'un four de traitement thermique à atmosphère raréfiée ("sous vide") faisant intervenir une enceinte étanche munie d'éléments de support de la charge à traiter, des moyens permettant de réaliser à l'intérieur de l'enceinte une atmosphère de traitement à la pression et à la température requises, ainsi qu'éventuellement, des moyens de chauffage, par convection et/ou par rayonnement.

Ce four doit en outre comprendre, reliées à un générateur électrique extérieur à l'enceinte, une anode pouvant consister en la paroi de l'enceinte et une liaison électrique apte à porter la pièce à traiter à un potentiel cathodique, cette liaison devant, par conséquent, traverser la paroi de l'enceinte sans affecter la continuité de l'étanchéité de l'ensemble, tout en étant électriquement isolée de ladite paroi.

On notera à ce sujet que par passage de courant, on entend l'ensemble des dispositions utilisées pour permettre à cette liaison électrique de traverser la paroi de l'enceinte.

Par ailleurs, le rôle des éléments porte-charge ne se limite pas seulement à la fonction de support. En effet, habituellement, ils servent en outre à assurer la continuité électrique entre la susdite liaison et la pièce à traiter qu'ils supportent. Ces éléments porte-charge doivent, par conséquent, être électriquement isolés de l'enceinte.

On constate qu'à l'heure actuelle, la technologie de ces fours se trouve bien maltrisée dans le cas de traitements tels que des nitrurations qui n'exigent pas des températures de traitement très élevées et demeurent inférieures à 5700C.

Par contre, la réalisation de fours pouvant effectuer des traitements à plus haute température, tels que des cémentations (températures supérieures à 8000C) pose de nombreux problèmes, notamment en ce qui concerne les éléments portecharge et les passages de courant.

Parmi ces problèmes, on notera plus particulièrement a) Le problème relatif à la pollution au niveau des éléments isolants utilisés pour les éléments porte-charge et les passages de courant. En effet, en raison de phénomènes de dissociation des gaz à haute température et, en particulier, des gaz d'hydrocarbure (par exemple ceux intervenant pour la cémentation), il se produit sur les électrodes des dépôts de carbone électriquement conducteurs qui finissent à la longue par provoquer des courts-circuits.

b) Le problème dû aux dilatations. Ce problème est particulièrement gênant au niveau des éléments porte-charge et conduit à des déformations pouvant provoquer des courtscircuits par contact circuit anodiquebcireuit cathodique, ou même la détérioration des éléments isolants utilisés qui sont en général fragiles. En outre, lorsqu'elles affectent les portées de contact (pièce/élément de support), ces déformations altèrent considérablement la qualité (homogénéité) de la conduction électrique entre ces deux éléments.

c) Le problème du collage des pièces sur les éléments de support dû à des fusions par eutectique du métal cémenté de la pièce.

d) Le problème de la pollution causée sur l'ensemble des éléments cathodiques et, en particulier, des isolants par des condensats de vapeurs d'huile produites lors des transferts de charge, en particulier dans le cas où le four est associé à un bac de trempe à huile incorporé.

L'invention a donc pour but de résoudre ces problèmes. Elle propose, tout d'abord, à cet effet, un dispositif de support de charge comprenant plus particulièrement, à l'intérieur de l'enceinte - une pluralité de barres horizontales réalisées en un maté
riau électriquement conducteur tel que du graphite, et
portant chacune au moins une tige en un matériau tel que
du molybdène, qui s'étend longitudinalement sur la face
supérieure de la barre, légèrement en saillie par rapport
à celle-ci, de manière à pouvoir supporter la pièce à
traiter - au moins une structure de support sur laquelle reposent
lesdites barres, cette structure comprenant des moyens
d'assemblage mécanique et d'isolation électrique avec la
partie inférieure du four ; et - des moyens de liaison électrique entre lesdites barres
et/ou lesdites tiges et un générateur de courant électri
que situé à 11 extérieur de l'enceinte.

Ainsi, grâce à leur excellente tenue mécanique aux températures élevées et à leur très faible coefficient de dilatation, les barres contrôlent les déformations des tiges sur lesquelles reposent les charges à traiter. Ces tiges permettent, quant à elles, d'assurer une excellente connexion électrique et d'empêcher tout collage de la charge et la fusion par eutectique du métal cémenté des barres (graphite).

Selon une autre caractéristique de l'invention, la susdite structure de support comprend une pluralité de fûts verticaux, à raison d'au moins deux par barre, qui viennent s'engager dans des cavités prévues dans la partie inférieure de l'enceinte. De préférence, un léger jeu mécanique est prévu entre lesdits fûts et lesdites cavités, de manière à autoriser par un effet de rotule des déplacements des fûts, notamment sous 11 effet des phénomènes de dilatations transversales intervenant au niveau des charges et se répercutant sur les barres.

Comme précédemment mentionné, ces fûts présentent une structure permettant d'obtenir à la fois une bonne résistance mécanique aux hautes températures et une bonne isolation électrique entre les barres qui sont portées à un potentiel cathodique et l'enceinte qui se trouve au potentiel anodique de même que les protections contre les vapeurs d'huile.

Cette structure comprend plus particulièrement un corps central cylindrique réalisé en un métal tel que, par exem pie, un acier inoxydable, ce corps présentant deux parties coaxiales raccordées par un décrochement radial, à savoir une partie supérieure munie d'un évidement axial ouvert vers le haut et dans lequel est engagée et duquel émerge une colonne en un matériau tel que du graphite, et une partie inférieure, de plus faible diamètre terminée, à son extrémité inférieure, par un filetage, ledit corps étant, par principe, porté au potentiel cathodique, un manchon cylindrique extérieur (anodique) qui s'étend coaxialement audit corps tout en étant espacé de celui-ci par un volume intercalaire, ce manchon anodique comprenant, au niveau de la partie inférieure du corps, un épaulement d'alésage limité par deux flancs radiaux, à savoir : un flanc radial supérieur faisant face au susdit décrochement, et un flanc radial inférieur, des moyens d'isolation électrique disposés coaxialement à la partie inférieure du corps entre le susdit flanc radial supérieur et le susdit décrochement radial, et un écrou venant se visser sur la partie filetée de la partie inférieure du corps, cet écrou venant porter, directement ou indirectement, sur le susdit flanc radial inférieur, de manière à assurer, grâce à un serrage axial entre le susdit décrochement radial du corps et l'épaulement d'alésage du manchon, la solidarisation de l'ensemble.

Avantageusement, les susdits moyens d'isolation électrique consistent en un empilage alterné de disques en matériau électriquement isolant et de disques en matériau électriquement conducteur. Cette disposition présente l'avantage d'obtenir, au niveau des moyens d'isolation électrique, entre le potentiel cathodique et le potentiel anodique, des zones à potentiel flottant qui ont pour effet de retarder considérablement l'effet nocif de la pollution par dépôt de carbone.

Comme précédemment mentionné, les fûts précédemment décrits viennent s'engager dans des cavités prévues dans la partie inférieure de l'enceinte.

Or, celle-ci comprend habituellement une double paroi avec circulation dans le volume intercalaire d'un fluide de refroidissement, de sorte que cette paroi est maintenue à basse température "paroi froide". En outre, cette paroi est en général équipée de moyens d'isolation thermique pouvant consister en un revêtement en matériau thermiquement isolant et/ou en un moufle ou "casing", de sorte que la partie inférieure des fûts qui s'engage dans les susdites cavités est, par conséquent, située dans une partie froide. L'invention se propose de tirer parti de cette particularité pour réduire, voire même supprimer, les problèmes résultant de- la pollution par dépôt de carbone.

Elle propose plus particulièrement à cet effet de disposer les susdits moyens d'isolation dans la partie inférieure des fûts qui vient s'engager dans les susdites cavités, dans une zone où la température demeure au-dessous d'un seuil au-delà duquel le phénomène de dépôt de carbone ne peut plus se développer.

Il convient de noter que l'invention a également pour objet un fût présentant la structure précédemment décrite, étant entendu qu'un tel fût peut être utilisé aussi bien à la réalisation d'un support de charge qu'à la réalisation d'un passage de courant ou même d'un dispositif réalisant à la fois ces deux fonctions.

Ainsi, dans le cas de supports de charge, les cavités peuvent être borgnes du côté extérieur de l'enceinte. Par contre, dans le cas d'un passage de courant, les évidements correspondant seront ouverts du côté extérieur de l'enceinte, et traversés de part en part par la partie inférieure du corps central du fût. Il conviendra alors d'interposer entre l'écrou et le flanc radial inférieur de l'épaulement d'alésage du manchon anodique, une garniture apte à assurer à la fois la continuité de l'étanchéité de l'enceinte et l'isolation électrique du corps central.

Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est une représentation schématique d'une
installation de traitement thermochimique par bombar
dement ionique avec bac de trempe à huile incorporé
La figure 2 est une coupe partielle selon AB du four
de traitement thermique par bombardement ionique
utilisé dans l'installation représentée figure 1
La figure 3 est une coupe axiale à plus grande échelle
d'un fût faisant partie de la structure de support des
charges
Les figures 4 et 5 sont des vues schématiques, respec
tivement en perspective et en vue de dessus, illus
trant l'agencement de la structure ;
La figure 6 est une coupe axiale d'un passage de
courant présentant une structure analogue à celle du
fût représentée figure 3.

Dans l'exemple représenté figure 1, l'installation est conçue pour effectuer un traitement thermochimique à température élevée tel qu'une cémentation, une carbonitruration, un sulfocarbonitruration, une boruration, ou autre, ce traitement pouvant être ensuite suivi d'une trempe à bain d'huile.

En conséquence, cette installation comporte un four de traitement thermique proprement dit 1 ou "laboratoire", dont on n'a représenté schématiquement que l'enceinte étanche 2, de forme cylindrique, à l'intérieur de laquelle est prévue une structure de support 3 des pièces à traiter. Cette enceinte est elle-même en partie incluse à l'intérieur d'une deuxième enceinte 4, plus vaste, également tubulaire qui sert de sas de trempe à bain d'huile.

L'accès au four de traitement depuis l'intérieur du sas s'effectue par l'intermédiaire d'une première porte étanche pouvant être calorifugée 5. De même, l'accès au sas depuis l'extérieur s'effectue par une deuxième porte 6.

Le transfert des pièces à traiter depuis l'extérieur jusqu'au four de traitement 1, en passant par le sas, peut s'effectuer au moyen de dispositifs de transfert de type classique, par exemple un chargeur automatique, qui n'ont pas été représentés.

Bien entendu, le four de traitement 1 pourrait également comprendre une porte 7 donnant directement à l'extérieur.

De préférence, le four de traitement est du type à parois froides.

Il peut comprendre, comme représenté sur la figure 2, une enceinte 8 formée d'une double paroi 8', 8" refroidie par circulation d'eau dans le volume intercalaire 9.

A cette double paroi 8', 8" est adjoint un moufle en matériau thermiquement isolant 10, par exemple en fibre d'alumine.

Ce four de traitement 1 est en outre équipé d'un groupe de pompage permettant de réaliser un vide relatif, des moyens d'injection de gaz de traitement, ainsi qu'éventuellement, des moyens de chauffage tels que, par exemple, des résistances électriques aptes à porter les pièces à traiter à la température de traitement.

Par ailleurs, les parois 87, 8" du four 1 sont portées à un potentiel anodique, grâce à une première liaison électrique, à un générateur électrique G (figure 5), tandis que les pièces à traiter peuvent être amenées à un potentiel cathodique, grâce à une deuxième liaison électrique passant au travers du four 1 grâce à au moins un passage de courant et connecté à des éléments de support électriquement conducteurs sur lesquels sont disposées les pièces.

En effet, comme précédemment mentionné, le principe du traitement repose sur l'utilisation d'une décharge électrique que l'on établit dans une enceinte entre la pièce à traiter placée au potentiel cathodique et les parois 8', 8" du four 1 placées au potentiel anodique, cette décharge engendrant un transfert vers la pièce des espèces chimiques activées, contenues dans l'enceinte.

Bien entendu, ce traitement implique la création à l'intérieur de l'enceinte d'une atmosphère de traitement appropriée (composition, pression) et ne s'effectue qu'à une température déterminée des pièces à traiter.

A cet effet, le groupe de pompage permet de faire un vide initial à l'intérieur de l'enceinte et assure ensuite le renouvellement de l'atmosphère. Le chauffage des pièces peut s'effectuer sous vide, par exemple au moyen d'une résistance en graphite, jusqu'à la température de traitement. Les moyens d'injection permettent d'injecter, à l'intérieur de l'enceinte, un mélange gazeux pouvant par exemple comprendre, dans le cas d'une cémentation, du méthane, de l'argon, de l'hydrogène et de l'azote. Une fois les conditions de pression et de température atteintes et l'atmosphère de traitement obtenue, on procède à l'établissement d'un régime de décharge électrique, en appliquant sur les éléments cathodique et anodique du four 1 la tension engendrée par le générateur. Ce régime de décharge est maintenu constamment pendant une durée fonction du type de traitement ainsi que de la nature et de la forme des pièces à traiter. Dans le cas d'une cémentation, le traitement de carburation obtenu pendant la décharge peut être avantageusement suivi d'un traitement de diffusion sous vide avant trempe martensitique finale qui peut être effectuée par exemple au gaz surpressé ou en trempe à huile dans le sas.

On notera que le générateur électrique peut être constitué d'un onduleur à transistors travaillant à fréquence élevée permettant d'obtenir un signal à rapport cyclique et à amplitude variables et, plus particulièrement, un signal à énergie instantanée élevée et à énergie moyenne faible, de manière à obtenir un plasma homogène à énergie cinétique élevée mais à faible pouvoir calorifique "plasma froid".

Comme précédemment mentionné, la structure de support 3 équipant le four 1 présente une double fonction : elle sert à la fois à supporter les pièces à traiter et à assurer la connexion électrique entre ces pièces et le circuit électrique cathodique du four.

Telle que représentée sur les figures 4 et 5, cette structure de support se compose d'une pluralité de barres horizontales 11, parallèles à l'axe longitudinal du four 1 et soutenues par une pluralité de fûts 12 prenant appui sur la partie inférieure de la paroi de l'enceinte.

Ces barres 11 sont réalisées en un matériau présentant une bonne tenue mécanique aux températures élevées, tel que, par exemple, du graphite qui garantit une quasi indéformabilité et une absence de dilatation.

Elles portent, au niveau de leurs faces supérieures 13, et légèrement en saillie par rapport à celles-ci, des tiges longitudinales 14 parallèles en un matériau tel que du molybdène qui définissent un plan de support horizontal des pièces.

Dans cet exemple, ces tiges 14 sont engagées dans des logements hémi-cylindriques 15 formés dans les barres 11.

Une telle disposition permet d'obtenir une excellente homogénéité dans la conduction électrique circuit cathodique/pièce et évite toute possibilité de collage de la charge et la fusion par eutectique du métal cémenté des pièces sur le graphite des barres.

L'amenée du potentiel cathodique sur les tiges s'effectue au moyen d'un fil de molybdène 16, à raison d'un fil de molybdène commun aux tiges 14 ou, comme représenté en traits interrompus sur la figure 5, à raison d'un fil de molybdène 17 par tige 14.

Comme représenté sur les figures 2 et 3, les fûts 12 servant à soutenir les barres 11 présentent une forme extérieure cylindrique. Ils passent au travers de la couche 10 en matière thermiquement isolante et viennent s'engager avec un léger jeu par leur extrémité inférieure dans des logements cylindriques borgnes 20 formés dans la paroi inférieure de l'enceinte 1.

Ces fûts 12 comprennent chacun - d'une part, un corps cylindrique intérieur 21 en acier
inoxydable, qui présente deux parties coaxiales 22, 23, à
savoir : une partie supérieure 22 munie d'un évidement
axial 24 ouvert vers le haut et dans lequel est engagée et
duquel émerge une colonne en graphite 25 sur laquelle
vient en appui une barre, et une partie inférieure 23, de
plus faible diamètre, terminée à son extrémité inférieure
par un filetage 26, et - d'autre part, un-manchon cylindrique extérieur 27 en acier
inoxydable qui s'étend coaxialement audit corps 21, sensi
blement sur toute sa hauteur, tout en étant espacé de
celui-ci par un volume intercalaire 28, ce manchon compre
nant, au niveau de la partie inférieure du corps, un
épaulement d'alésage 29 limité par deux flancs radiaux 30,
31 dont l'un fait face au décrochement radial 32 situé à
la jonction des deux parties 22, 23 du corps 21.

Dans cet exemple, le manchon cylindrique 27 est formé de deux parties 27', 27" emmanchées bout à bout et solidarisé à l'aide de vis radiales 33.

Dans l'espace intercalaire compris entre l'épaulement d'alésage 29 et la partie inférieure 23 du corps 21 est engagé un tube de centrage 35 en matériau électriquement isolant tel qu'une céramique. Ce tube de centrage 35 se prolonge axialement vers le haut dans l'espace compris entre le flanc radial 30 et le décrochement radial 32.

Par ailleurs, dans cet espace sont successivement disposés, entre l'extrémité supérieure du tube 35 et le décrochement radial 32, une pièce annulaire 36 en métal, dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre du manchon tubulaire 27, puis une succession alternée de disques en matériau isolant 37 et en matériau électriquement conducteur 38 entourant le tube 35 et présentant un diamètre extérieur sensiblement égal à celui de la pièce annulaire 36.

Il est à noter que le manchon tubulaire 27 comprend, légèrement au-dessus du décrochement d'alésage 32, un palier 39 au-dessus duquel son diamètre intérieur est inférieur au diamètre extérieur de la pièce annulaire 36. On obtient ainsi une chicane, qui sert de piège et s'oppose au passage des matières polluantes (dépôts de carbone, huile, etc...) dans le volume intercalaire libre compris entre le corps intérieur 21 et le manchon extérieur 27.

La fixation du corps 21 dans le manchon 27 est assurée au moyen d'un écrou 40 qui vient se visser sur l'extrémité filetée 26 de la partie inférieure 23 du corps 21 et qui vient se serrer sur le flanc inférieur 31 de l'épaulement d'alésage 29 avec interposition d'une rondelle 41 en matière électriquement isolante. Le diamètre extérieur de cet écrou en métal électriquement conducteur 40 ainsi que, par ailleurs, celui de la rondelle isolante 41 sont légèrement inférieurs à celui du diamètre intérieur du manchon 27# dans sa partie située en dessous de l'épaulement d'alésage 29, de manière à obtenir un espace annulaire libre 42 dont la largeur est inférieure au seuil d'ionisation.

La protection du fût contre les dépôts ou les condensats d'huile pouvant pénétrer dans l'espace intercalaire 28 est en outre complétée par une coiffe annulaire 45 montée à l'extrémité de la partie supérieure 22 du corps 21 et qui s'étend radialement autour de la colonne 25 jusqu'au droit du manchon 27.

Par ailleurs, la tête de l'écrou 40 est protégée par une coiffe de protection 43 par exemple en téflon, munie à sa périphérie, d'un joint torique d'étanchéité 44 destiné à éviter toute remontée d'huile entre le corps intérieur 21 et le manchon extérieur 27.

Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la partie du fût précédemment décrit, qui comprend les éléments d'isolation 35, 37, 38 entre le corps intérieur 21 et le manchon extérieur 27, est située dans une partie "froide" du four 1 située au-dessous de la zone limite de dépôt de carbone sur les céramiques. Cette zone limite 46, représentée en traits interrompus sur la figure 2, est située entre la double paroi 8 refroidie de l'enceinte et le moufle 10.

On rappelle à ce sujet que lors du traitement, l'hydrocarbure ou le gaz de traitement injecté dans l'enceinte est décomposé par craquage thermique et par dissociation électrique des molécules par le plasma. Il s'ensuit un dépôt électriquement conducteur dans les parties des éléments cathodiques et des éléments isolants utilisés se trouvant à des températures supérieures à une valeur déterminée qui correspond à la zone limite de dépôt précédemment mentionnée.

En outre, l'alternance des disques céramiques et des disques métalliques 37, 38 permet un passage du potentiel cathodique au potentiel anodique par l'intermédiaire de potentiels flottants qui ralentissent la progression des dépôts de carbone dans la zone comprise entre le décrochement 32 et le flanc 30.

Comme précédemment mentionné, l'invention concerne également un passage de courant utilisant un fût présentant une structure similaire à celle précédemment décrite, mais venant s'engager dans une cavité passante traversant la paroi de l'enceinte.

Telle que représentée sur la figure 6, cette cavité, de forme cylindrique 50, est formée dans une pièce de refroidissement 51 solidaire de la paroi du four 1. Elle présente une amorce de fond 52 sur laquelle vient porter l'extrémité inférieure du manchon tubulaire 27 et une ouverture coaxiale 53 au travers de laquelle passe l'extrémité inférieure 54 (prolongée) du corps 21. Entre cette extrémité inférieure 54 du corps 21 et la paroi cylindrique de cette ouverture 53 est interposé un manchon électriquement isolant 55 présentant, à l'extérieur, un collet 56 qui vient s'appliquer avec étanchéité (joint torique 57) contre la face extérieure 58 du fond 52.

La solidarisation de l'ensemble est assurée grâce à l'écrou 59 qui, en se vissant sur la partie filetée 60 du corps 21, vient porter contre la face inférieure du manchon isolant 55.

Dans cet exemple, la tête de l'écrou 59 est également protégée au moyen d'un capuchon de protection 61 par exemple en téflon qui est traversé par la partie filetée 60 du corps 21. Sur la portion dépassante de cette partie filetée 60 peut venir se fixer par vissage un conducteur électrique relié au générateur.

L'étanchéité entre la surface intérieure du manchon 55 et l'extrémité inférieure 54 du corps 21 est assurée par deux joints toriques d'étanchéité 62, 63.

Par ailleurs, le corps peut comprendre, au niveau du flanc radial 30, une gorge annulaire 64 dans laquelle vient s'engager une rondelle en matière isolante 65 servant à assurer la continuation de l'isolation entre le corps 21 et le manchon cylindrique 27.

Il est clair que le passage de courant précédemment décrit peut, outre sa fonction électrique, être utilisé avec les fûts de la structure de support pour soutenir les barres 11, la connexion électrique entre la colonne 25 et la barre s'effectuant alors naturellement par simple contact. Il est clair qu'une telle solution est particulièrement avantageuse et moins coûteuse.

Par contre, lorsque ce passage de courant est utilisé indépendamment de la structure de support, la colonne de graphite 25 doit comprendre des moyens de connexion, par exemple des perçages axiaux 66 dans lesquels des fils de molybdène 67 connectés aux barres 11 et/ou aux tiges de molybdène 14 sont engagés.

Claims (13)

Revendications

1. Dispositif pour le support et/ou la connexion électrique d'une charge à l'intérieur d'un four de traitement par bombardement ionique, apte à effectuer des traitements qui exigent des températures de traitement élevées, tels que la cémentation, ledit four comprenant, de façon usuelle, une enceinte étanche, des moyens permettant de réaliser à l'intérieur de l'enceinte une atmosphère de traitement appropriée, à la pression et à la température requises, ainsi qu'éventuellement, des moyens de chauffage, ce four comprenant en outre, reliés à un générateur électrique extérieur à l'enceinte, une anode pouvant consister en la paroi de l'enceinte, et un circuit électrique relié au générateur et traversant la paroi de l'enceinte, ce circuit étant connecté à au moins un élément électriquement conducteur dudit dispositif de support, sur lequel ladite charge vient en appui et peut être ainsi portée à un potentiel cathodique, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de barres horizontales (11) réalisées en un matériau électriquement conducteur tel que du graphite et portant chacune au moins une tige (14) en un matériau tel que du molybdène qui s'étend longitudinalement sur la face supérieure de la barre 11, légèrement en saillie par rapport à celle-ci, de manière à pouvoir supporter la charge à traiter, et au moins une structure de support (12) desdites barres, cette structure comprenant des moyens d'assemblage mécanique et d'isolation électrique avec la partie inférieure de l'enceinte (8) ainsi que des moyens de connexion électrique desdites barres (11) et/ou desdites tiges (14) avec le susdit circuit électrique (16, 17).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite structure de support comprend une pluralité de fûts verticaux (12), à raison d'au moins deux fûts (12) par barre (11), et en ce que la partie inférieure de l'enceinte comprend une pluralité de cavités (20) dans lesquelles viennent partiellement s'engager lesdits fûts (12).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un léger jeu est prévu entre lesdits fûts (12) et lesdites cavités (20).

4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les susdits fûts comprennent un corps cylindrique (21) cathodique présentant deux parties coaxiales formant à la jonction un décrochement 32, à savoir : une partie supérieure (22) munie d'un évidement axial (24), ouvert vers le haut et dans lequel est engagée et duquel émerge une colonne (25) en un matériau tel que du graphite, et une partie inférieure (23), de plus faible diamètre, terminée à son extrémité inférieure par un filetage (26), un manchon anodique extérieur (27) qui s'étend coaxialement audit corps (21) tout en étant espacé de celui-ci par un volume intercalaire (28), ce manchon anodique (27) comprenant, au niveau de la partie inférieure (23) du corps (21), un épaulement d'alésage (29) limité par deux flancs radiaux, à savoir : un flanc radial supérieur (30) faisant face au susdit décrochement (32), et un flanc radial inférieur (31), des moyens d'isolation électrique (35, 37, 38) disposés coaxialement à la partie inférieure (23) du corps (21) entre le susdit flanc radial supérieur (30) et le susdit décrochement (32), et un écrou (40) venant se visser sur la partie filetée (26) de la partie inférieure (23) du corps (21), cet écrou (40) venant porter, directement ou indirectement, sur le susdit flanc radial inférieur (31), de manière à assurer, grâce à un serrage axial entre le susdit décrochement (32) du corps et l'épaulement d'alésage (29) du manchon (27), la solidarisation de l'ensemble.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les susdits moyens d'isolation électrique consistent en un empilage alterné de disques en matériau électriquement isolant (37) et de disques en matériau électriquement conducteur (38).

6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les susdits moyens d'isolation (35, 37, 38) sont situés dans une zone du four où la température demeure au-dessous d'un seuil (46) au-delà duquel le phénomène de dépôt de carbone ne peut plus se développer.

7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les susdits fûts (12) comprennent une coiffe circulaire (45) montée à l'extrémité supérieure du corps (21) et qui s'étend radialement autour de la susdite colonne (25) jusqu'au droit du manchon anodique (27).

8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'espace intercalaire (28) compris entre, d'une part, l'ensemble formé par le susdit corps (21) cathodique et les pièces électriques conductrices avec lequel il est en contact et, d'autre part, le susdit manchon anodique (27), présente- au moins partiellement une largeur inférieure à un seuil déterminé au-delà duquel une ionisation ne peut plus se produire.

9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que ledit fût comprend, dans sa partie inférieure, des moyens d'étanchéité (43, 44) entre ledit corps (21) et ledit manchon anodique (27).

10. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que l'un au moins desdits fûts (12) fait en outre office de passage de courant et est monté dans une cavité traversante (50, 51) de l'enceinte du four au travers de laquelle passe avec étanchéité ledit corps (21), et en ce que l'extrémité dudit corps (21) qui se trouve alors à l'extérieur de l'enceinte est connectée au générateur par l'intermédiaire d'une liaison électrique.

11. Dispositif pour la connexion électrique d'une charge à l'intérieur d'un four de traitement par bombardement ionique, ledit four comprenant de façon usuelle une enceinte étanche, des moyens permettant de réaliser à l'intérieur de l'enceinte une atmosphère de traitement appropriée, à la pression et à la température requises, ainsi qu'éventuellement, des moyens de chauffage, ce four comprenant en outre, reliés à un générateur électrique extérieur à l'enceinte, une anode pouvant consister en la paroi de l'enceinte, et un circuit électrique relié au générateur et traversant la paroi de l'enceinte, grâce à un passage de courant, ce circuit étant connecté à au moins un élément conducteur d'un dispositif de support sur lequel ladite charge vient en appui et peut être ainsi portée à un potentiel cathodique, caractérisé en ce que ledit passage de courant comprend un fût monté dans une cavité traversante de l'enceinte, ce fût comportant un manchon anodique s'engageant dans ladite cavité et retenu axialement dans celle-ci et coaxialement audit manchon, un corps cylindrique cathodique, de plus faible diamètre, dont la partie supérieure est munie d'un évidement axial (24), ouvert vers le haut et dans lequel est engagée et duquel émerge une colonne (45) en un matériau tel que du graphite, la partie inférieure de ce corps étant isolée du manchon et traversant de façon étanche ladite cavité, de manière à pouvoir être électriquement connectée audit générateur, et en ce que ladite colonne (25) comprend des moyens de connexion électrique aux éléments conducteurs de la structure de support.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les susdits moyens de connexion électrique de la colonne (25) consistent en des perçages (66) dans lesquels peuvent être engagés des conducteurs tels que des fils de molybdène (67).

13. Dispositif selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que ledit corps cylindrique (21) présente une partie inférieure (23) de plus faible diamètre et forme à sa jonction avec la partie supérieure (22) un décrochement radial (32), en ce que le manchon anodique (27) comprend au niveau de la partie inférieure (23) du corps (21) un épaulement d'alésage (29) limité par deux flancs radiaux (30, 31), à savoir : un flanc radial supérieur (30) faisant face au susdit décrochement (32) et un flanc radial inférieur (31), en ce que des moyens d'isolation électrique (35, 37, 38) sont disposés coaxialement à la partie inférieure (23) du corps (21) entre le susdit flanc radial supérieur (30) et le susdit décrochement transversal (32), et en ce que l'extrémité inférieure du corps présente un filetage (60) sur lequel est vissé un écrou (59) portant directement ou indirectement sur la partie extérieure (58) de la paroi (51) de ladite cavité (50).