FR2689225A1 - Multipurpose furnace providing heat treatment in various conditions - including vacuum or forced convection under pressure as well as in still inert gas and tempering operations - Google Patents

Multipurpose furnace providing heat treatment in various conditions - including vacuum or forced convection under pressure as well as in still inert gas and tempering operations Download PDF

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FR2689225A1
FR2689225A1 FR9203611A FR9203611A FR2689225A1 FR 2689225 A1 FR2689225 A1 FR 2689225A1 FR 9203611 A FR9203611 A FR 9203611A FR 9203611 A FR9203611 A FR 9203611A FR 2689225 A1 FR2689225 A1 FR 2689225A1
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treatment chamber
enclosure
chamber
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cooling
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FR9203611A
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Bouyer Henri
Segovia Philippe
Schwebel Olivier
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Fives Stein SA
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Stein Heurtey SA
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/773—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material under reduced pressure or vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/06—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B5/16—Arrangements of air or gas supply devices

Abstract

Furnace intended primarily for heat treatments under vacuum, under still inert gas, under forced convection, and for tempering under pressure, consists of a vacuum-tight shell contg. a treatment chamber to receive the load to be treated, which has heating elements in it. This shell also contains a cooling chamber which contains a heat exchanger for cooling a gas introduced into the shell and circulated by a turbine placed between the input chamber and the treatment chamber. The treatment chamber (26) is located in two intermediate shells (34A,34B) between the treatment chamber and the outer furnace shell (10) to provide: a passage (36b) surrounding the treatment chamber which allows a continuous flow of an atmospheric gas during heating under forced convection, a passage (39) between the intermediate shell (34b) and the external shell of the furnace which allows a continuous flow of gas during cooling or tempering under pressure. A sealing device (38-40), acting for both the treatment chamber and the intermediate shell, can occupy three independent positions to hermetically seal the treatment chamber for heating under vacuum, hermetically seal the intermediate body to allow the circulation of an atmospheric gas between the shell and the treatment chamber during heating under forced convection, totally clear the openings into the treatment chamber and the intermediate shell to allow the circulation of gas in the passage for cooling or tempering under pressure. A valve system (42) with two positions allowing respectively the isolation of the cooling chamber contg. the heat exchanger during heating and the opening of this chamber during a cooling or tempering operation to ensure the circulation of the gas under pressure across the heat exchanger. USE/ADVANTAGE - This furnace will allow the heat treatment of loads under vacuum, static inert gas or forced convection as well as tempering and cooling operations, thus providing flexibility and a variety of use within one device.

Description

La présente invention concerne un four destiné à effectuer des traitements thermiques sous vide, sous gaz neutre statique, sous convection forcée ainsi que des opérations de trempe sous pression. The present invention relates to an oven intended to carry out heat treatments under vacuum, under static neutral gas, under forced convection as well as under pressure quenching operations.

On connais déjà diverses réalisations de fours de traitement thermique pouvant être remplis d'une atmosphère gazeuse et être placés sous vide de manière à pouvoir assurer des traitements thermiques, soit sous atmosphère gazeuse soit sous vide, ces fours étant généralement conçu de façon à permettre de réaliser également dans la même enceinte un refroidissement ou une trempe -
Un exemple de cet état de la technique est constitué par
FR-A 2045368 qui décrit un four constitué d'une enceinte étanche au vide dans laquelle est prévue une chambre de traitement recevant la ou les charges à traiter et qui est munie d'éléments chauffants.L'enceinte étanche comporte en outre une chambre de refroidissement ou chambre échangeur dans laquelle est positionné un échangeur de chaleur destiné à assurer le refroidissement d'un gaz qui est introduit dans ladite enceinte, une turbine étant prévue pour assurer la circulation d'un courant gazeux dans la chambre de traitement.We already know various embodiments of heat treatment furnaces which can be filled with a gaseous atmosphere and be placed under vacuum so as to be able to provide heat treatments, either under a gaseous atmosphere or under vacuum, these ovens generally being designed so as to allow also perform cooling or quenching in the same enclosure -
An example of this state of the art is constituted by
FR-A 2045368 which describes an oven consisting of a vacuum-tight enclosure in which is provided a treatment chamber receiving the charge (s) to be treated and which is provided with heating elements. The sealed enclosure further comprises a cooling or exchanger chamber in which is positioned a heat exchanger intended to cool a gas which is introduced into said enclosure, a turbine being provided to ensure the circulation of a gas stream in the treatment chamber.

La présente invention se propose d'apporter des perfectionnements à ce type de four notamment en ce qui concerne la souplesse et la fiabilité d'utilisation et l'étendue des traitements thermiques qu'il peut réaliser. The present invention proposes to make improvements to this type of oven, in particular as regards the flexibility and reliability of use and the extent of the heat treatments that it can carry out.

En conséquence, cette invention a pour objet un four destiné notamment à assurer des traitements thermiques sous vide, sous gaz neutre statique, sous convection forcée, ainsi que des opérations de trempe sous pression qui est constitué d'une enceinte étanche au vide dans laquelle est prévue une chambre de traitement recevant la charge à traiter et qui est munie d'éléments chauffants, cette enceinte comportant en outre une chambre de refroidissement dans laquelle est positionnée un échangeur de chaleur destiné à refroidir un gaz introduit dans ladite enceinte et mis en circulation à l'aide d'une turbine interposée entre ladite chambre de refroidissement et la chambre de traitement, ce four étant caractérisé en ce que
a) - la chambre de traitement est positionnée dans deux enceintes intermédiaires interposées entre ladite chambre de traitement et l'enceinte du four de manière à ménager
un passage enveloppant la chambre de traitement et permettant une circulation continue d'un gaz d'atmosphère lors d'un chauffage sous convection forcée
- un passage entre ladite enceinte intermédiaire et l'enceinte extérieure du four permettant une circulation continue du gaz lors d'un refroidissement ou trempe sous pression d'un gaz;;
b) - on prévoit des moyens d'obturation communs à ladite chambre de traitement et à ladite chambre intermédiaire pouvant occuper trois positions indépendantes pour
- obturer hermétiquement la chambre de traitement lors d'un chauffage sous vide
- obturer hermétiquement ladite enceinte intermédiaire afin de permettre la circulation d'un gaz d'atmosphère entre ladite enceinte et la chambre de traitement lors d'un chauffage sous convection forcée et,
- dégager totalement les ouvertures de la chambre de traitement et de ladite enceinte intermédiaire afin de permettre la circulation du gaz lors d'un refroidissement ou d'une trempe sous pression dans ledit passage entre ladite enceinte intermédiaire et l'enceinte étanche du four
c) un système de clapet à deux positions permettant respectivement d'isoler la chambre de refroidissement dans laquelle est située ledit échangeur thermique lors d'une opération de chauffage et de dégager cette chambre, lors d'une opération de refroidissement ou de trempe pour assurer la circulation du gaz sous pression traversant ledit échangeur.Consequently, the subject of this invention is a furnace intended in particular to provide heat treatments under vacuum, under static neutral gas, under forced convection, as well as under pressure quenching operations which consists of a vacuum-tight enclosure in which is provided a treatment chamber receiving the load to be treated and which is provided with heating elements, this enclosure further comprising a cooling chamber in which is positioned a heat exchanger intended to cool a gas introduced into said enclosure and circulated at using a turbine interposed between said cooling chamber and the treatment chamber, this furnace being characterized in that
a) - the treatment chamber is positioned in two intermediate enclosures interposed between said treatment chamber and the oven enclosure so as to spare
a passage enveloping the treatment chamber and allowing continuous circulation of an atmospheric gas during heating under forced convection
- A passage between said intermediate enclosure and the outer enclosure of the furnace allowing continuous circulation of the gas during cooling or pressure quenching of a gas;
b) - provision is made for sealing means common to said processing chamber and to said intermediate chamber which can occupy three independent positions for
- hermetically seal the treatment chamber during vacuum heating
hermetically sealing said intermediate enclosure in order to allow the circulation of an atmospheric gas between said enclosure and the treatment chamber during heating under forced convection and,
- completely clear the openings of the treatment chamber and of said intermediate enclosure in order to allow the circulation of gas during cooling or pressure quenching in said passage between said intermediate enclosure and the sealed enclosure of the furnace
c) a valve system with two positions making it possible respectively to isolate the cooling chamber in which said heat exchanger is located during a heating operation and to release this chamber during a cooling or quenching operation to ensure the circulation of pressurized gas passing through said exchanger.

Selon la présente invention, le four est de forme cylindrique, il peut présenter une configuration horizontale ou verticale et la chambre de traitement est également de forme cylindrique, ce qui permet d'obtenir un volume maximal. According to the present invention, the furnace is of cylindrical shape, it can have a horizontal or vertical configuration and the treatment chamber is also of cylindrical shape, which makes it possible to obtain a maximum volume.

Selon une caractéristique de la présente invention, les éléments chauffants peuvent etre réalisés :
- soit sous la forme de barreaux en graphite, d'un seul tenant, disposés longitudinalement, dans le cas d'un four à une zone de chauffage, ces éléments étant répartis de façon uniforme autour de la charge positionnée dans la chambre de traitement
- soit sous la forme de bandes de matériaux composites à base de carbones disposés circulairement autour de la charge dans la chambre de traitement dans le cas d'un four à plusieurs zones.According to a characteristic of the present invention, the heating elements can be produced:
- either in the form of graphite rods, in one piece, arranged longitudinally, in the case of an oven with a heating zone, these elements being distributed uniformly around the load positioned in the treatment chamber
- Or in the form of strips of carbon-based composite materials arranged circularly around the charge in the treatment chamber in the case of an oven with several zones.

Selon un mode de mise en oeuvre de ce four, la vitesse de refroidissement de la charge peut être modulée :
- soit en faisant varier la vitesse de rotation de la turbine
- soit par variation de la pression de gaz
- soit par la combinaison des deux moyens précisés ci dessus. According to an embodiment of this furnace, the speed of cooling of the load can be modulated:
- either by varying the speed of rotation of the turbine
- either by variation of the gas pressure
- or by the combination of the two means specified above.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins
La figure 1 est une vue en coupe axiale longitudinale d'un four selon la présente invention et
La figure 2 est une vue en coupe verticale de la figure 1, se référant à la variante d'un four selon l'invention dans laquelle les éléments chauffants sont constitués par des bandes de matériaux composites à base de carbone.Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below with reference to the appended drawings which illustrate an embodiment thereof devoid of any limiting character. On the drawings
FIG. 1 is a view in longitudinal axial section of an oven according to the present invention and
Figure 2 is a vertical sectional view of Figure 1, referring to the variant of an oven according to the invention in which the heating elements consist of strips of carbon-based composite materials.

En se référant aux dessins, on voit que le four selon la présente invention comporte une enceinte étanche au vide désignée par la référence 10. Cette enceinte présente une forme cylindrique et elle est constituée, de façon classique par une paroi double refroidie par circulation d'eau. Dans cet exemple de réalisation, le four est à configuration horizontale et l'enceinte 10 présente une ouverture de chargement frontale pouvant être obturée par la porte 12. Afin de permettre d'accéder facilement à l'intérieur de l'enceinte du four, le fond 14 est monté de façon amovible sur la paroi cylindrique à l'aide d'une bride 16. Referring to the drawings, it can be seen that the furnace according to the present invention comprises a vacuum-tight enclosure designated by the reference 10. This enclosure has a cylindrical shape and is conventionally constituted by a double wall cooled by circulation of water. In this exemplary embodiment, the oven has a horizontal configuration and the enclosure 10 has a front loading opening which can be closed by the door 12. In order to allow easy access to the interior of the oven enclosure, the base 14 is removably mounted on the cylindrical wall using a flange 16.

De façon classique, le four est muni d'une turbine 18 entralnée en rotation par un moteur 20 par exemple un moteur sous vide refroidi à l'eau. L'enceinte étanche comporte également une chambre 22 dans laquelle est disposée un échangeur thermique 24 permettant, de façon connue d'assurer un refroidissement sous convection forcée comme on le décrira plus en détails ci-après. Conventionally, the furnace is provided with a turbine 18 rotated by a motor 20, for example a water-cooled vacuum motor. The sealed enclosure also includes a chamber 22 in which is disposed a heat exchanger 24 making it possible, in a known manner to ensure cooling under forced convection as will be described in more detail below.

La chambre de traitement 26 est de forme cylindrique et constituée en une virole et elle comporte comme connu une sole 28 destinée à recevoir la charge 30. Des éléments chauffants rayonnants tels que 32 sont disposés dans cette chambre de traitement 26. Ils peuvent être constitués par exemple par des barreaux en graphite répartis également autour de la charge comme on le voit clairement sur la figure 2, ou par des bandes 32' de matériau composites à base de carbone répartis également le long de la chambre de traitement, comme illustré sur la variante représentée sur la figure 2. Cette disposition facilite un remplacement des éléments chauffants en cas de détérioration. The treatment chamber 26 is of cylindrical shape and constituted by a ferrule and it comprises, as known, a hearth 28 intended to receive the load 30. Radiant heating elements such as 32 are arranged in this treatment chamber 26. They can be constituted by example by graphite bars also distributed around the load as can be clearly seen in FIG. 2, or by strips 32 ′ of carbon-based composite material also distributed along the treatment chamber, as illustrated in the variant shown in Figure 2. This arrangement facilitates replacement of the heating elements in the event of deterioration.

La virole 26 délimitant la chambre de traitement sert en même temps d'organe de soufflage. Le gaz recirculé par la turbine 18 est soufflé dans une pluralité d'orifices 45 percés dans la virole 26. La taille de ces orifices 45 et leur disposition sont déterminées de façon à assurer une efficacité maximum et une très bonne homogénéité dans le chauffage par convection ou dans la trempe. The ferrule 26 delimiting the treatment chamber also serves as a blowing member. The gas recirculated by the turbine 18 is blown into a plurality of orifices 45 drilled in the ferrule 26. The size of these orifices 45 and their arrangement are determined so as to ensure maximum efficiency and very good homogeneity in convection heating or in quenching.

Ces orifices peuvent être éventuellement équipés d'une pluralité de buses de soufflage dont le diamètre et la longueur permettent d'adapter l'échange thermique à la géométrie de la charge traitée. These orifices can optionally be equipped with a plurality of blowing nozzles whose diameter and length make it possible to adapt the heat exchange to the geometry of the charge treated.

Selon la présente invention, on interpose une enceinte 34a dénommée ci-après première enceinte intermédiaire entre la paroi cylindrique de la chambre de traitement 26 et la paroi de la deuxième chambre intermédiaire 34b. Une deuxième enceinte intermédiaire 34b est interposée entre la première enceinte intermédiaire 34a et la paroi de l'enceinte 10 du four. Ainsi qu'on le voit sur les figures 1 et 2, la présence de ces deux enceintes 34a et 34b permet de délimiter d'une part un passage 36a enveloppant la chambre de traitement, et d'autre part, un second passage 36b entre les deux chambres intermédiaires . ; enfin un troisième passage 39 entourant l'enceinte intermédiaire 34b. Les fonctions de ce passage seront précisées ci-après. According to the present invention, an enclosure 34a, hereinafter referred to as the first intermediate enclosure, is interposed between the cylindrical wall of the treatment chamber 26 and the wall of the second intermediate chamber 34b. A second intermediate enclosure 34b is interposed between the first intermediate enclosure 34a and the wall of the enclosure 10 of the oven. As can be seen in FIGS. 1 and 2, the presence of these two enclosures 34a and 34b makes it possible on the one hand to delimit a passage 36a enveloping the treatment chamber, and on the other hand, a second passage 36b between the two intermediate chambers. ; finally a third passage 39 surrounding the intermediate enclosure 34b. The functions of this passage will be specified below.

L'ouverture frontale permettant l'introduction de la charge dans la chambre de traitement du four peut être obturée hermétiquement à l'aide d'un moyen d'obturation constitué d'un panneau circulaire hermétique 38 pouvant être manoeuvré à l'aide d'un vérin 40 solidaire de la porte de chargement 12 du four
Ainsi qu'on le voit sur la figure 1, le panneau d'obturation 38 permet, selon sa position soit d'obturer effectivement et d'isoler la chambre de traitement. 26, soit d'obturer l'ouverture frontale de l'enceine intermédiaire 34b en dégageant le passage 36b prévu entre les deux parois des enceintes intermédiaires 34a et 34b.En position totalement effacée (illustrée en traits mixtes sur la partie la plus à gauche de la figure 1) le panneau d'obturation 38 dégage totalement les ouvertures frontales respectives de la chambre de traitement 26 et des enceintes intermédiaires 34a et 34b en laissant libre le passage 39.The front opening allowing the introduction of the charge into the treatment chamber of the furnace can be hermetically sealed with the aid of a closure means constituted by a hermetic circular panel 38 which can be operated using a jack 40 integral with the loading door 12 of the oven
As can be seen in FIG. 1, the closure panel 38 makes it possible, depending on its position, to either effectively seal and isolate the treatment chamber. 26, or to close the front opening of the intermediate enclosure 34b by releasing the passage 36b provided between the two walls of the intermediate enclosures 34a and 34b. In the fully erased position (illustrated in dashed lines on the leftmost part of FIG. 1) the shutter panel 38 completely clears the respective front openings of the treatment chamber 26 and of the intermediate enclosures 34a and 34b, leaving the passage 39 free.

La chambre de refroidissement 22 dans laquelle est positionné l'échangeur 24 peut être isolée à l'aide d'un système de clapet 42, réalisé ici sous la forme d'un manchon cylindrique manoeuvré par des vérins 44 et 44', la seconde position de ce clapet, représentée sur la partie - inférieure de la figure 1 dégageant la chambre 22 et isolant le passage 36b. The cooling chamber 22 in which the exchanger 24 is positioned can be isolated using a valve system 42, produced here in the form of a cylindrical sleeve operated by jacks 44 and 44 ′, the second position of this valve, shown in the lower part of Figure 1 releasing the chamber 22 and isolating the passage 36b.

On décrira maintenant les divers modes de fonctionnement du four objet de la présente invention
1 - CHAUFFAGE SOUS VIDE
La charge 30 ayant été introduite par l'ouverture frontale de l'enceinte 10 est mise en place sur la sole 28, la porte 12 est refermée et le panneau d'obturation hermétique 38 est placé dans la position représentée en traits pleins sur la figure 1, position dans laquelle l'enceinte de la chambre de traitement 26 est totalement isolée. Cette enceinte est mise sous vide de façon classique et les éléments chauffants 32 également répartis autour de la charge 30 assurent le chauffage sous vide.We will now describe the various operating modes of the oven object of the present invention
1 - VACUUM HEATING
The load 30 having been introduced through the front opening of the enclosure 10 is placed on the floor 28, the door 12 is closed and the hermetic closure panel 38 is placed in the position shown in solid lines in the figure 1, position in which the enclosure of the treatment chamber 26 is completely isolated. This enclosure is placed under vacuum in a conventional manner and the heating elements 32 also distributed around the load 30 provide heating under vacuum.

2 - CHAUFFAGE SOUS CONVECTION FORCEE
Dans ce mode de fonctionnement le panneau d'obturation 38 est placé dans sa position intermédiaire illustrée par des traits mixtes sur la figure 1, position dans laquelle il obture hermétiquement l'enceinte intermédiaire 34b. Le gaz d'atmosphère est introduit dans la chambre de traitement 26 et la turbine 18 est mise en action après avoir positionné le système de clapet 42 dans la position pour laquelle la chambre 22 est isolée (situation illustrée par la partie supérieure de la figure 1).Dans ce mode de fonctionnement, les gaz circulent selon la trajectoire illustrée par les flèches en traits interrompus c'est-à-dire qu'ils pénètrent dans l'enceinte de la chambre de traitement 26 en passant entre les éléments chauffants 32 puis ressortent par l'ouverture frontale de la chambre de traitement en circulant dans le passage 36b avant d'être réadmis grâce à la turbine 18 dans la chambre de traitement.2 - HEATING UNDER FORCED CONVECTION
In this operating mode the shutter panel 38 is placed in its intermediate position illustrated by dashed lines in Figure 1, position in which it hermetically seals the intermediate enclosure 34b. The atmospheric gas is introduced into the treatment chamber 26 and the turbine 18 is put into action after having positioned the valve system 42 in the position for which the chamber 22 is isolated (situation illustrated by the upper part of FIG. 1 In this operating mode, the gases circulate along the path illustrated by the arrows in broken lines, that is to say that they enter the enclosure of the treatment chamber 26 passing between the heating elements 32 then emerge through the front opening of the treatment chamber by circulating in the passage 36b before being readmitted by the turbine 18 in the treatment chamber.

On notera qu'il est possible de combiner un chauffage sous vide et un chauffage sous convection de gaz : étant donné qu'un chauffage sous vide est peu efficace à température relativement faible, on commence par effectuer un chauffage sous convection forcée de gaz jusqu'à une température de 7000C puis on réalise ensuite un chauffage sous vide pour les températures plus élevées. It will be noted that it is possible to combine heating under vacuum and heating under convection of gas: since a heating under vacuum is not very effective at relatively low temperature, one starts by carrying out a heating under forced convection of gas until at a temperature of 7000C then heating is carried out under vacuum for the higher temperatures.

Le passage d'un mode de chauffage à un autre s'effectue de façon extrêmement simple d'une part en agissant sur la turbine et d'autre part, en déplaçant le panneau d'obturation 38 comme on l'a vu ci-dessus.The transition from one heating mode to another is carried out in an extremely simple way on the one hand by acting on the turbine and on the other hand, by moving the shutter panel 38 as seen above. .

On remarquera que lors du chauffage sous convection forcée, la circulation du gaz s'effectue sur toute la circonférence et donc sur toute la surface extérieure de la charge 30. It will be noted that during heating under forced convection, the gas circulates over the entire circumference and therefore over the entire external surface of the load 30.

Selon un mode de réalisation préféré, même dans le cas d'un four à une zone de chauffage il est possible de régler la répartition de la puissance entre les éléments chauffants afin de compenser les fuites thermiques ou le dés équilibrage de la charge (charge non symétrique) cette répartition pouvant alors etre effectuée en trois secteurs : soit deux secteurs latéraux et un secteur de sole ; soit deux secteurs latéraux et un secteur de voûte. On peut ainsi agir indépendamment sur chacun de ces secteurs. According to a preferred embodiment, even in the case of an oven with a heating zone, it is possible to adjust the distribution of the power between the heating elements in order to compensate for thermal leaks or the unbalancing of the load (load not symmetrical) this distribution can then be carried out in three sectors: either two lateral sectors and one sole sector; either two lateral sectors and one vault sector. We can thus act independently on each of these sectors.

3 - REFROIDISSEMENT SOUS GAZ EN PRESSION
Le refroidissement accéléré ou trempe de la charge s'effectue par convection forcée d'un gaz neutre en pression, ce gaz pouvant être constitué par exemple par de l'azote, de l'argon ou de l'hélium. Dans ce mode de fonctionnement, le panneau d'obturation 38 est déplacé de façon à dégager totalement les ouvertures frontales respectives de la chambre de traitement 26 et de enceinte intermédiaire 34b (position illustrée en traits mixtes à gauche de la figure 1) et le système de clapet 42 est positionné de façon à dégager la chambre 22 et à obturer le passage 36b (position illustrée à la partie inférieure de la figure 1). Dans ce cas, le trajet du gaz neutre mis en circulation par la turbine 18 est illustré sur la figure 1 par les flèches en traits pleins.Le gaz neutre pénètre dans la chambre de traitement 26 en enveloppant la charge 30, puis il ressort de cette chambre par l'ouverture frontale de cette dernière et circule dans le passage 39, ménagé entre la paroi de l'enceinte 10 du four et la paroi de l'enceinte intermédiaire 34, pour traverser ensuite l'échangeur 24, qui en assure le refroidissement, avant d'être recycler par la turbine 18 dans la chambre de traitement 26.3 - COOLING UNDER GAS PRESSURE
The accelerated cooling or quenching of the charge is carried out by forced convection of a pressure neutral gas, this gas being able to consist, for example, of nitrogen, argon or helium. In this operating mode, the closure panel 38 is moved so as to completely disengage the respective front openings of the treatment chamber 26 and of the intermediate enclosure 34b (position illustrated in dashed lines on the left of FIG. 1) and the system valve 42 is positioned so as to release the chamber 22 and to close the passage 36b (position illustrated in the lower part of Figure 1). In this case, the path of the neutral gas circulated by the turbine 18 is illustrated in FIG. 1 by the arrows in solid lines. The neutral gas enters the treatment chamber 26 by enveloping the charge 30, then it emerges from this chamber through the front opening of the latter and circulates in the passage 39, formed between the wall of the enclosure 10 of the furnace and the wall of the intermediate enclosure 34, to then pass through the exchanger 24, which ensures its cooling , before being recycled by the turbine 18 in the treatment chamber 26.

Grâce à l'invention, il est possible d'asservir la vitesse de la turbine et/ou la pression de gaz à la température de la charge afin de contrôler la vitesse du refroidissement. On peut utiliser dans ce but des moyens de régulation et d'asservissement classiques. Ainsi, on peut moduler la vitesse de refroidissement par variation de la pression de gaz, ce qui permet d'exécuter des paliers isothermes lors du refroidissement. Thanks to the invention, it is possible to control the speed of the turbine and / or the gas pressure to the temperature of the feed in order to control the speed of cooling. Conventional control and servo means can be used for this purpose. Thus, the cooling rate can be modulated by varying the gas pressure, which makes it possible to execute isothermal bearings during cooling.

Bien entendu, le four selon la présente invention est muni d'un système de régulation classique permettant des fonctionnements en mode totalement automatique à partir de programmes préétablis. Il s'agit là de systèmes classiques, qui ne font pas partie de l'invention et qui ne seront donc pas décrits. Of course, the oven according to the present invention is provided with a conventional regulation system allowing operations in fully automatic mode from preset programs. These are conventional systems which do not form part of the invention and which will therefore not be described.

Bien que l'exemple de réalisation décrit et représenté se réfère à une configuration horizontale du four, on comprend que cette configuration peut prendre une forme verticale, la porte de chargement présentant alors une ouverture située à la partie inférieure du four. On peut alors prévoir une sole mobile élévatrice, montée sur un chariot, afin de faciliter la mise en place de la charge dans la chambre de traitement. A cet égard, on notera qu'une disposition similaire peut être adoptée lors d'une configuration horizontale du four : la porte de chargement 12 pouvant être rendue solidaire de la sole 28 montée sur un chariot de manière que cette sole se déplace avec la porte ce qui facilite la mise en place et l'introduction de la charge dans la chambre de traitement. Although the embodiment described and shown refers to a horizontal configuration of the oven, it is understood that this configuration can take a vertical shape, the loading door then having an opening located at the bottom of the oven. It is then possible to provide a movable lifting platform, mounted on a carriage, in order to facilitate the positioning of the load in the treatment chamber. In this regard, it will be noted that a similar arrangement can be adopted during a horizontal configuration of the oven: the loading door 12 can be made integral with the floor 28 mounted on a carriage so that this floor moves with the door which facilitates the establishment and introduction of the load in the treatment chamber.

Dans le cas de fours de grande dimension, en particulier verticaux, le chauffage est assuré selon l'invention selon trois zones réparties respectivement sur la porte de chargement, sur le corps cylindrique de 1' enceinte de traitement thermique (comme décrit ci-dessus) et sur le fond de l'enceinte. In the case of large ovens, in particular vertical, the heating is provided according to the invention according to three zones distributed respectively on the loading door, on the cylindrical body of one heat treatment enclosure (as described above) and on the bottom of the enclosure.

Selon un autre mode de réalisation, l'enceinte 10 du four selon l'invention peut être réalisée en demi coquilles assemblée l'une sur l'autre par exemple à l'aide d'une bride, ce qui permet de dégager totalement la chambre de traitement en facilitant ainsi la mise en place de la charge.  According to another embodiment, the enclosure 10 of the oven according to the invention can be produced in half shells assembled one on the other for example using a flange, which allows the chamber to be completely released treatment thereby facilitating the placement of the load.

Il ressort de la description qui précède que la présente invention apporte un four de fonctionnement particulièrement simple permettant dans d'excellentes conditions de fiabilité, d'effectuer dans une enceinte unique des traitements thermiques variés (trempe, revenu, recuit, ect) avec des éléments mécaniques d'une grande simplicité, ce qui se traduit par des coûts de production et d'entretien relativement faibles. Ainsi, le four selon l'invention permet, comparé aux fours selon la technologie actuelle, d'offrir, en plus des possibilités de traitement de ces fours connus, un chauffage sous convection pour un prix de revient similaire. It appears from the foregoing description that the present invention provides a particularly simple operating oven allowing, under excellent conditions of reliability, to carry out in a single enclosure various heat treatments (quenching, tempering, annealing, ect) with elements mechanical simplicity, which translates into relatively low production and maintenance costs. Thus, the oven according to the invention makes it possible, compared to ovens according to current technology, to offer, in addition to the possibilities of treatment of these known ovens, heating under convection for a similar cost price.

Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et ou représentés mais qu'elle en englobe toutes les variantes.  It remains to be understood that the present invention is not limited to the embodiments described and or shown but that it encompasses all variants thereof.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1 - Four destiné notamment à assurer des traitements thermiques sous vide, sous gaz neutre statique, sous convection forcée, ainsi que des opérations de trempe sous pression qui est constitué d'une enceinte étanche au vide dans laquelle est prévue une chambre de traitement recevant la charge à traiter et qui est munie d'éléments chauffants, cette enceinte comportant en outre une chambre de refroidissement dans laquelle est positionnée un échangeur de chaleur destiné à refroidir un gaz introduit dans ladite enceinte et mis en circulation à l'aide d'une turbine interposée entre ladite chambre d'entrée et la chambre de traitement, ce four étant caractérisé en ce que 1 - Oven intended in particular to provide heat treatments under vacuum, under static neutral gas, under forced convection, as well as pressure quenching operations which consists of a vacuum-tight enclosure in which a treatment chamber receiving the load to be treated and which is provided with heating elements, this enclosure further comprising a cooling chamber in which is positioned a heat exchanger intended to cool a gas introduced into said enclosure and circulated using a turbine interposed between said inlet chamber and the treatment chamber, this furnace being characterized in that a) - la chambre de traitement (26) est positionnée dans deux enceintes intermédiaires (34a, 34b) interposées entre ladite chambre de traitement et l'enceinte (10) du four de manière à ménager a) - the treatment chamber (26) is positioned in two intermediate enclosures (34a, 34b) interposed between said treatment chamber and the enclosure (10) of the oven so as to spare - un passage (36b) enveloppant la chambre de traitement et permettant une circulation continue d'un gaz d'atmosphère lors d'un chauffage sous convection forcée - a passage (36b) enveloping the treatment chamber and allowing continuous circulation of an atmospheric gas during heating under forced convection - un passage (39) entre ladite enceinte intermédiaire (34b) et l'enceinte extérieure (10) du four permettant une circulation continue du gaz lors d'un refroidissement ou trempe sous pression d'un gaz - A passage (39) between said intermediate enclosure (34b) and the outer enclosure (10) of the oven allowing continuous circulation of the gas during cooling or pressure quenching of a gas b) - on prévoit des moyens d'obturation (38-40) communs à ladite chambre de traitement et à ladite chambre intermédiaire pouvant occuper trois positions indépendantes pour b) - provision is made for sealing means (38-40) common to said treatment chamber and to said intermediate chamber which can occupy three independent positions for - obturer hermétiquement la chambre de traitement lors d'un chauffage sous vide - hermetically seal the treatment chamber during vacuum heating - obturer hermétiquement ladite enceinte intermédiaire afin de permettre la circulation d'un gaz d'atmosphère entre ladite enceinte et la chambre de traitement lors d'un chauffage sous convection forcée et, hermetically sealing said intermediate enclosure in order to allow the circulation of an atmospheric gas between said enclosure and the treatment chamber during heating under forced convection and, - dégager totalement les ouvertures de la chambre de traitement et de ladite enceinte intermédiaire afin de permettre la circulation du gaz lors d'un refroidissement ou d'une trempe sous pression dans ledit passage (39) prévu entre ladite enceinte intermédiaire (34) et l'enceinte extérieure (10) du four - completely clear the openings of the treatment chamber and said intermediate enclosure in order to allow the circulation of gas during cooling or pressure quenching in said passage (39) provided between said intermediate enclosure (34) and the '' external enclosure (10) of the oven c) un système de clapet (42) à deux positions permettant respectivement d'isoler la chambre de refroidissement (22) dans laquelle est située ledit échangeur thermique (24) lors d'une opération de chauffage et de dégager cette chambre, lors d'une opération de refroidissement ou de trempe pour as s assurer la circulation du gaz sous pression traversant ledit échangeur. c) a valve system (42) with two positions making it possible respectively to isolate the cooling chamber (22) in which said heat exchanger (24) is located during a heating operation and to release this chamber, during a cooling or quenching operation to ensure the circulation of the pressurized gas passing through said exchanger. 2 - Four selon la revendication 1 caractérisé en ce que la virole (26) délimitant la chambre de traitement est percée d'une pluralité d'orifices (45), dont la taille et la disposition sont déterminées de façon à assurer une efficacité maximum au chauffage par convection ou à la trempe, ils permettent aussi au gaz véhiculé par la turbine (18) de circuler au travers d'une pluralité éventuelle de buses, disposées dans lesdits orifices (45), et dont le diamètre et la longueur desdites buses sont adaptés à l'échange thermique de la géométrie de la charge traitée. 2 - Oven according to claim 1 characterized in that the shell (26) delimiting the treatment chamber is pierced with a plurality of orifices (45), the size and arrangement of which are determined so as to ensure maximum efficiency at convection or quench heating, they also allow the gas carried by the turbine (18) to circulate through a possible plurality of nozzles, arranged in said orifices (45), and the diameter and length of said nozzles being adapted to the heat exchange of the geometry of the treated charge. 3 - Four selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il présente une forme cylindrique, à configuration horizontale-cw verticale, la chambre de traitement (26) étant également de forme cylindrique. 3 - Oven according to one of claims 1 or 2 characterized in that it has a cylindrical shape, in horizontal configuration-vertical cw, the treatment chamber (26) also being of cylindrical shape. 4 - Four selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les éléments chauffants (32) sont réalisés sous la forme de barreaux en graphite disposés longitudinalement et répartis de façon uniforme autour de la charge positionnée dans la chambre de traitement. 4 - Oven according to one of the preceding claims characterized in that the heating elements (32) are made in the form of graphite rods arranged longitudinally and distributed uniformly around the load positioned in the treatment chamber. 5 - Four selon 1 une des revendications : tX 3 caractérisé en ce que les éléments chauffants (32') sont réalisés sous la forme de bandes de matériaux composites à base de carbone disposés circulairement autour de la charge dans la chambre de traitement 5 - Oven according to 1 one of claims: tX 3 characterized in that the heating elements (32 ') are made in the form of strips of carbon-based composite materials arranged circularly around the charge in the treatment chamber 6 - Four selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la répartition de l'alimentation électrique des éléments chauffants (32) est réalisée de manière à obtenir trois secteur de chauffage deux secteurs latéraux et un de sole, ou deux secteurs latéraux et un de voute. 6 - Oven according to any one of the preceding claims, characterized in that the distribution of the electrical supply to the heating elements (32) is carried out so as to obtain three heating sectors, two lateral sectors and one of hearth, or two lateral sectors. and one of vault. 7 - Four selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérise en ce que lesdits moyens d'obturation sont réalisés sous la forme d'un panneau circulaire (38) manoeuvré à l'aide d'un vérin (40) solidaire de la porte de chargement (12) du four. 7 - Oven according to any one of the preceding claims, characterized in that said shutter means are produced in the form of a circular panel (38) operated by means of a jack (40) integral with the door of loading (12) of the oven. 8 - Four selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le système de clapet à deux positions permettant d'isoler la chambre de refroidissement (22) dans laquelle est placée l'échangeur (24) est réalisé sous la forme d'un manchon cylindrique (42) à commande à vérin (44, 44'). 8 - Oven according to any one of the preceding claims, characterized in that the two-position valve system for isolating the cooling chamber (22) in which the exchanger (24) is placed is produced in the form of a cylindrical sleeve (42) actuated by a jack (44, 44 '). 9 - Four selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la vitesse de refroidissement de la charge est modulée soit par la vitesse de rotation de la turbine (18) soit par la pression de gaz soit par la combinaison de ces deux moyens. 9 - Oven according to any one of the preceding claims, characterized in that the speed of cooling of the charge is modulated either by the speed of rotation of the turbine (18) or by the gas pressure or by the combination of these two means . - - Four selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le chauffage est assuré par trois zones réparties respectivement sur la porte de chargement, le corps cylindrique de l'enceinte de traitement thermique et sur le fond de l'enceinte.  - - Oven according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating is provided by three zones distributed respectively on the loading door, the cylindrical body of the heat treatment enclosure and on the bottom of the enclosure.
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