FR2740646A1 - COLD CAGE FOR INDUCTION DEVICE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une cage froide pour dispositif à induction de révolution autour d'un axe (X-X) divisée en secteurs (2), chaque secteur (2) comprenant une cloison interne (10) métallique et au moins une partie de cloison externe (20) en matériau isolant électriquement, ainsi qu'un moyen de circulation de fluide. Pour réaliser ce moyen, l'invention consiste à creuser au moins deux canaux de refroidissement (11, 12): . soit dans la cloison interne (10) métallique, perpendiculairement à sa surface externe (10b), . soit dans la cloison externe (20) isolante, perpendiculairement à sa surface interne (20a), et à accoler les deux cloisons (10, 20) de façon à fermer et rendre étanches les canaux (11, 12).The invention relates to a cold cage for a device for induction of revolution around an axis (XX) divided into sectors (2), each sector (2) comprising an internal metal partition (10) and at least one part of the external partition ( 20) of electrically insulating material, as well as a fluid circulation means. To achieve this means, the invention consists of hollowing out at least two cooling channels (11, 12):. either in the internal metal partition (10), perpendicular to its external surface (10b),. either in the external insulating partition (20), perpendicular to its internal surface (20a), and to join the two partitions (10, 20) so as to close and seal the channels (11, 12).
Description
La présente invention concerne les cages froides utilisées soit dans leThe present invention relates to cold cages used either in the
domaine de la fusion par induction électromagnétique, soit dans le domaine de la production de plasma inductif ou encore dans le domaine du confinement électromagnétique. De telles cages froides constituent en particulier l'élément principal des creusets froids dans lesquels on pratique la fusion par induction électromagnétique de matériaux réfractaires, comme des métaux fondant à des field of electromagnetic induction fusion, either in the field of inductive plasma production or in the field of electromagnetic confinement. Such cold cages are in particular the main element of cold crucibles in which the electromagnetic induction melting of refractory materials, such as metals melting in
températures très élevées.very high temperatures.
Dans une torche à plasma, une bobine inductive chauffe et confine le plasma. Un dispositif appelé cage froide évacue la chaleur dégagée par le plasma inductif In a plasma torch, an inductive coil heats and confines the plasma. A device called cold cage evacuates the heat released by the inductive plasma
qui pourrait endommager la bobine.which could damage the coil.
De façon générale, le terme de cage froide sera In general, the term cold cage will be
utilisé dans la présente description pour désigner la used in this description to refer to the
structure de refroidissement d'une torche à plasma cooling structure of a plasma torch
inductive ou d'un creuset froid inductif, indifféremment. inductive or inductive cold crucible, indifferently.
De telles cages froides sont généralement formées de plusieurs cloisons assemblées pour former un corps de Such cold cages are generally formed of several partitions assembled to form a body of
révolution, en particulier un cylindre. revolution, in particular a cylinder.
On connaît des cloisons de cage froide constituées d'un métal bon conducteur de la chaleur et refroidies par Cold cage partitions made of a good heat conducting metal and cooled by
une circulation d'un fluide caloporteur. a circulation of a coolant.
Comme une telle cage est disposée au sein d'un inducteur, qui engendre des courants dans le matériau à fondre ou le plasma, des courants induits naissent également dans les cloisons métalliques. Ces courants parasites diminuent la pénétration du champ magnétique dans le matériau. Ils diminuent également l'efficacité de refroidissement, car la cloison est elle-même directement As such a cage is disposed within an inductor, which generates currents in the material to be melted or the plasma, induced currents are also born in the metal partitions. These parasitic currents reduce the penetration of the magnetic field into the material. They also reduce the cooling efficiency because the partition itself is directly
échauffée par induction.heated by induction.
La figure 1 illustre une structure classique de cage froide, telle que décrite, dans le document FIG. 1 illustrates a conventional cold cage structure, as described in the document
FR-A-2 629 299.FR-A-2 629 299.
Dans une telle cage 1 cylindrique d'axe O-O, des cloisons en forme de secteurs longitudinaux 2 arqués sont In such a cylindrical cage 1 of axis O-O, partitions in the form of longitudinal sectors 2 arcuate are
disposées en cercle à la façon des douves d'un tonneau. arranged in a circle like the moat of a barrel.
Les cloisons de secteurs 2, en cuivre, sont collées bord à bord avec des joints 3 isolants intermédiaires. Cette segmentation empêche le développement de courants induits Sector partitions 2, made of copper, are glued edge-to-edge with intermediate insulating joints. This segmentation prevents the development of induced currents
suivant un contour complet du creuset. following a complete outline of the crucible.
Chaque cloison de secteurs 2 est constituée de parois métalliques soudées bord à bord pour former des canaux longitudinaux 4 de circulation de fluide de refroidissement. Ainsi, chaque cloison métallique, en contact avec le matériau en fusion ou le plasma, est refroidie. Cependant des courants induits apparaissent dans chaque secteur car le champ magnétique appliqué a des composantes axiale et radiale alors que la section transversale d'une cloison de secteur a un contour métallique. La figure 2 illustre une autre structure connue de Each sector partition 2 consists of metal walls welded edge to edge to form longitudinal channels 4 of cooling fluid circulation. Thus, each metal partition, in contact with the molten material or the plasma, is cooled. However, induced currents occur in each sector because the applied magnetic field has axial and radial components while the cross section of a sector wall has a metal outline. Figure 2 illustrates another known structure of
secteur 2 de creuset froid, vue en coupe transversale. sector 2 of cold crucible, cross-sectional view.
Chaque secteur 2 est composé d'une plaque 5 arquée, en acier inoxydable, collée sur une gouttière céramique 6. La gouttière 6 forme un canal de refroidissement 4 entouré de bords céramiques 7 et 8, s'étendant radialement, et d'un fond céramique 9 formant une partie longitudinale de cylindre. Le canal 4 est couvert par la plaque métallique 5 pour former un tube Each sector 2 is composed of an arcuate plate 5 of stainless steel glued to a ceramic channel 6. The channel 6 forms a cooling channel 4 surrounded by ceramic edges 7 and 8, extending radially, and a bottom ceramic 9 forming a longitudinal portion of a cylinder. The channel 4 is covered by the metal plate 5 to form a tube
dans lequel circulera le fluide de refroidissement. in which the cooling fluid circulates.
Cette structure a l'inconvénient de ne pas permettre la circulation de fluide à haute pression et de provoquer des pertes inductives à haute fréquence, en particulier juste à la limite des inducteurs, le champ magnétique ayant dans ces zones une direction This structure has the disadvantage of not allowing the circulation of fluid at high pressure and inductive inductive losses at high frequency, especially just at the limit of the inductors, the magnetic field having in these areas a direction
perpendiculaire à la plaque métallique 5. perpendicular to the metal plate 5.
Le but essentiel de la présente invention est d'améliorer le refroidissement et l'efficacité d'une cage froide. Un autre but de l'invention est de diminuer les pertes inductives par courants induits dans une cage froide. Ces buts sont atteints, selon l'invention, par une nouvelle structure de cage froide comprenant plusieurs cloisons internes métalliques et au moins une cloison externe isolante, en matériau isolant électriquement, la cage froide étant de révolution et divisée en secteurs, chaque secteur comprenant: une cloison interne métallique, au moins une partie de cloison externe isolante, et À un moyen de circulation de fluide de refroidissement, chaque cloison interne étant couverte par au moins une partie de cloison externe, caractérisée en ce que, dans au moins un secteur, le moyen de circulation de fluide est réalisé par creusement, d'au moins deux canaux de refroidissement dans l'une au moins des deux cloisons, les cloisons étant accolées, de sorte que la surface externe de chaque cloison interne soit recouverte par la surface interne de cloison externe, de façon à fermer et rendre The essential object of the present invention is to improve the cooling and efficiency of a cold cage. Another object of the invention is to reduce the inductive losses by currents induced in a cold cage. These objects are achieved, according to the invention, by a new cold cage structure comprising a plurality of internal metal partitions and at least one insulating external partition, made of electrically insulating material, the cold cage being of revolution and divided into sectors, each sector comprising: a metal internal partition, at least a part of an insulating external partition, and a cooling fluid circulation means, each internal partition being covered by at least a part of the external partition, characterized in that, in at least one sector, the fluid circulation means is produced by digging, at least two cooling channels in at least one of the two partitions, the partitions being contiguous, so that the outer surface of each internal partition is covered by the internal surface; external partition, so as to close and return
étanches les canaux de refroidissement. sealed the cooling channels.
La description qui va suivre et les dessins The description that follows and the drawings
annexés, donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs annexed, given mainly as non-limiting examples
feront mieux comprendre comment l'invention est réalisée. will better understand how the invention is realized.
Sur les dessins annexés: la figure 1, précédemment décrite, représente une cage froide selon l'art antérieur; 30. la figure 2, précédemment décrite, représente une vue en coupe transversale de secteurs de cage froide selon l'art antérieur; la figure 3 représente une vue en perspective d'un secteur de cage froide selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 4 représente une coupe transversale, selon le plan IV-IV de la figure 3, de secteurs de cage froide selon le premier mode de réalisation de l'invention; 5. la figure 5 représente une coupe transversale, selon le plan V-V de la figure 3, de secteurs de cage froide selon le premier mode de réalisation de l'invention; la figure 6 représente une coupe transversale de secteurs de cage froide selon un autre mode de réalisation In the accompanying drawings: Figure 1, previously described, shows a cold cage according to the prior art; 30. Figure 2, previously described, shows a cross-sectional view of cold cage sectors according to the prior art; FIG. 3 represents a perspective view of a cold cage sector according to a first embodiment of the invention; Figure 4 shows a cross section, along the plane IV-IV of Figure 3, cold cage sectors according to the first embodiment of the invention; 5. Figure 5 shows a cross section, along the plane V-V of Figure 3, of cold cage sectors according to the first embodiment of the invention; FIG. 6 represents a cross section of cold cage sectors according to another embodiment
de l'invention.of the invention.
Une cage froide de révolution selon l'invention comporte, pour chaque secteur, une cloison interne métallique et au moins une partie de cloison externe A cold cage of revolution according to the invention comprises, for each sector, a metal internal partition and at least a part of external partition
isolante, c'est-à-dire en matériau isolant électriquement. insulation, that is to say of electrically insulating material.
La figure 3 montre une cloison interne métallique de secteur 2 de cage froide vue en perspective. Chaque cloison interne 10 de la cage a la forme d'un arc de cylindre de révolution autour d'un axe X-X. Elle peut être formée d'une plaque métallique courbée ou d'une partie de Figure 3 shows an internal metal partition of sector 2 cold cage perspective view. Each internal partition 10 of the cage has the shape of a circular cylinder of revolution about an axis X-X. It can be formed of a curved metal plate or a part of
tube métallique fendu longitudinalement. metal tube split longitudinally.
La cloison interne est de préférence en cuivre, bon conducteur thermique et électrique. Ainsi, on obtient des transferts thermiques élevés et de faibles pertes inductives. En effet, l'énergie inductive dissipée dans la cloison métallique elle-même, est fonction de la géométrie de la cloison et proportionnelle à la résistivité du métal utilisé. Selon une caractéristique de l'invention, chaque secteur comporte en outre un moyen de circulation de fluide, chaque cloison interne étant couverte par au moins The internal partition is preferably copper, good thermal and electrical conductor. Thus, high heat transfers and low inductive losses are obtained. Indeed, the inductive energy dissipated in the metal partition itself, is a function of the geometry of the partition and proportional to the resistivity of the metal used. According to one characteristic of the invention, each sector further comprises a fluid circulation means, each internal partition being covered by at least one
une partie de cloison externe.part of external partition.
Selon un premier mode de réalisation, le moyen de circulation est réalisé par creusement d'au moins deux canaux de refroidissement dans au moins une cloison interne. De préférence, les deux canaux sont formés par fraisage perpendiculairement à la surface externe 10b de la cloison métallique. Comme le montre la figure 3, le creusement des deux canaux 11, 12 laisse deux nervures longitudinales latérales 17 et 18, et une nervure According to a first embodiment, the circulation means is made by digging at least two cooling channels in at least one internal partition. Preferably, the two channels are milled perpendicularly to the outer surface 10b of the metal partition. As shown in FIG. 3, the digging of the two channels 11, 12 leaves two longitudinal longitudinal ribs 17 and 18, and a rib
longitudinale centrale 13 qui sépare les deux canaux. longitudinal central 13 which separates the two channels.
Le creusement des canaux peut être interrompu avant d'atteindre les extrémités de la plaque en laissant à chaque extrémité une bordure pleine 15, 16. Ainsi, les canaux sont obturés quand la cloison externe et la cloison interne sont assemblées. Pour raccorder les deux canaux, l'invention prévoit un canal de refroidissement transversal dans l'une au moins des deux cloisons, en suivant un arc de cercle centré sur l'axe, de façon à raccorder les deux canaux de refroidissement. Ce canal transversal 14 peut être creusé près de la bordure 15 par exemple, pour mettre en communication les deux canaux longitudinaux 11, 12. De préférence, le canal transversal 14 est creusé de la même façon que les canaux longitudinaux 11, 12. Ainsi, le canal transversal 14 peut être creusé par fraisage perpendiculairement à la surface externe 10b de la cloison métallique qui comporte déjà les canaux longitudinaux 11, 12. Il est préférable d'effectuer le fraisage en faisant tourner la cloison de secteur The digging of the channels can be interrupted before reaching the ends of the plate leaving at each end a solid border 15, 16. Thus, the channels are closed when the outer wall and the internal wall are assembled. To connect the two channels, the invention provides a transverse cooling channel in at least one of the two partitions, following a circular arc centered on the axis, so as to connect the two cooling channels. This transverse channel 14 can be dug near the edge 15 for example, to put in communication the two longitudinal channels 11, 12. Preferably, the transverse channel 14 is hollowed in the same way as the longitudinal channels 11, 12. Thus, the transverse channel 14 can be cut by milling perpendicular to the outer surface 10b of the metal partition which already has the longitudinal channels 11, 12. It is preferable to perform the milling by rotating the partition wall
autour de son axe X-X.around its X-X axis.
Lorsque la cloison externe 20 est accolée à la cloison interne 10, le fluide peut être mis en circulation par deux ouvertures pratiquées dans la cloison externe 20, au niveau correspondant à l'extrémité de chaque canal 11, 12 creusé dans la cloison interne 10. Ainsi le fluide injecté par une ouverture, traverse les canaux 11, 14 et When the external partition 20 is contiguous with the internal partition 10, the fluid can be circulated by two openings made in the external partition 20, at the level corresponding to the end of each channel 11, 12 dug in the internal partition 10. Thus the fluid injected through an opening, passes through the channels 11, 14 and
12, avant d'être recueilli par l'autre ouverture. 12, before being collected by the other opening.
Selon une variante, les canaux de refroidissement 11, 12 peuvent être creusés jusqu'à une extrémité de la cloison, en supprimant ainsi la bordure 16. Le fluide de refroidissement peut alors être injecté et recueilli à According to one variant, the cooling channels 11, 12 can be hollowed out to one end of the partition, thus eliminating the edge 16. The cooling fluid can then be injected and collected at
l'extrémité de chaque canal 11, 12 formé. the end of each channel 11, 12 formed.
De plus, le canal transversal 14 peut être omis, chaque canal longitudinal 11, 12 étant creusé jusqu'aux deux extrémités de la cloison. Le fluide peut alors être injecté et recueilli à une extrémité de cloison en raccordant les canaux par un tube en U disposé à l'autre In addition, the transverse channel 14 can be omitted, each longitudinal channel 11, 12 being dug to the two ends of the partition. The fluid can then be injected and collected at one end of the wall by connecting the channels through a U-tube disposed at the other end.
extrémité de la cloison.end of the partition.
Chaque canal 11, 12 de refroidissement est séparé du matériau à fondre ou du plasma par une paroi respective Each cooling channel 11, 12 is separated from the material to be melted or from the plasma by a respective wall
lla, 12a.lla, 12a.
De façon avantageuse, la réalisation des canaux dans la cloison interne métallique, et le creusement perpendiculairement à la surface de celleci, permet d'obtenir des parois lla, 12a d'épaisseur très réduite et de grande surface. On peut par exemple fraiser plusieurs fois le canal pour obtenir une paroi lia, 12a d'épaisseur Advantageously, the production of the channels in the internal metal partition, and the digging perpendicularly to the surface thereof, makes it possible to obtain walls 11a, 12a of very small thickness and of large surface area. For example, the channel can be milled several times to obtain a wall 11a, 12a thick.
régulière et réduite.regular and reduced.
L'obtention d'une paroi mince présente un double intérêt. D'une part, cette paroi mince et de grande surface augmente les échanges thermiques. D'autre part, la paroi peut avoir une épaisseur réduite par rapport à la profondeur de peau dans laquelle se développent les courants induits. En diminuant l'épaisseur de cette paroi, on peut donc réduire les pertes inductives et/ou augmenter Obtaining a thin wall has a double interest. On the one hand, this thin wall and large area increases heat exchange. On the other hand, the wall may have a reduced thickness relative to the skin depth in which the induced currents develop. By reducing the thickness of this wall, it is therefore possible to reduce the inductive losses and / or to increase
la fréquence de travail.the working frequency.
Selon une autre caractéristique avantageuse, au moins un secteur comporte une fente, réalisée par perçage dans la cloison interne, la fente étant disposée au niveau du plan médian des canaux du secteur, de façon à According to another advantageous characteristic, at least one sector comprises a slot, made by drilling in the internal partition, the slot being arranged at the median plane of the channels of the sector, so as to
conserver l'étanchéité des canaux de refroidissement. maintain the watertightness of the cooling channels.
Ainsi, la nervure longitudinale 13 est fendue Thus, the longitudinal rib 13 is split
longitudinalement sur sensiblement toute sa longueur. longitudinally over substantially its entire length.
Cette fente longitudinale 21 traverse toute la cloison interne métallique. Ainsi, les courants transversaux ne peuvent plus se développer sur l'ensemble de la surface This longitudinal slot 21 passes through the entire internal metal partition. Thus, the transverse currents can no longer develop on the entire surface
interne de la cloison interne métallique. internal of the internal metal partition.
Cette fente formée dans chaque cloison interne métallique est analogue à un doublement du degré de sectorisation de la cage froide. Par exemple, on peut réaliser une cage froide comportant huit secteurs à cloison métallique fendue analogue à une cage froide à seize secteurs. Un degré de sectorisation élevé est intéressant en ce qu'il augmente l'efficacité du champ magnétique à l'intérieur de la cage froide. Cette fente n'atteint pas le canal transversal 14 de façon à conserver l'étanchéité des canaux. De même, il est préférable que la fente 21 n'atteigne pas les bordures 15, 16 de la cloison This slot formed in each metal internal partition is similar to a doubling of the degree of sectoring of the cold cage. For example, a cold cage having eight sectors with a split metal partition similar to a cold cage with sixteen sectors can be realized. A high degree of sectorization is interesting in that it increases the efficiency of the magnetic field inside the cold cage. This slot does not reach the transverse channel 14 so as to maintain the tightness of the channels. Similarly, it is preferable that the slot 21 does not reach the borders 15, 16 of the partition
10 pour qu'elle reste formée d'une seule pièce. 10 so that it remains formed of a single piece.
Comme représenté aux figures 4 et 5, la cloison externe 20, en matériau isolant électrique, est disposée en face de la cloison interne. Selon une caractéristique de l'invention, les deux cloisons sont accolées de sorte que la surface externe de chaque cloison interne soit recouverte par la surface interne d'au moins une partie de cloison externe de façon à fermer et rendre étanches les As shown in Figures 4 and 5, the outer wall 20, of electrical insulating material, is disposed opposite the inner wall. According to a characteristic of the invention, the two partitions are contiguous so that the outer surface of each internal partition is covered by the internal surface of at least one part of the outer partition so as to close and seal
canaux de refroidissement.cooling channels.
Les cloisons externes 20 peuvent en effet être aussi nombreuses que les cloisons internes 10 et chaque secteur 2 peut être réalisé séparément en collant une cloison externe 20 respective sur chaque cloison interne 10. Les cloisons externes isolantes 20 sont par exemple formées de plaques de matériau composite courbées, comme la silirite. Les secteurs sont alors assemblés pour former la cage froide 1 de révolution. Des joints 3 radiaux, isolent et solidarisent les secteurs. En particulier, ces joints isolent les cloisons internes métalliques 10 l'une de l'autre. Les joints 3 sont placés aussi dans les fentes 21 pour isoler électriquement les deux parties de la cloison. Selon une variante, la cloison externe peut être formée d'une seule pièce courbe ou tubulaire à l'intérieur de laquelle sont fixées toutes les cloisons internes métalliques. Ainsi, la cage froide comprend une seule cloison externe de révolution, chaque secteur comprenant une cloison interne recouverte par une partie de cloison The external partitions 20 may in fact be as numerous as the internal partitions 10 and each sector 2 may be made separately by gluing a respective external partition 20 on each internal partition 10. The external insulating partitions 20 are for example formed of plates of composite material curved, like silirite. The sectors are then assembled to form the cold cage 1 of revolution. 3 radial joints, isolate and solidarize the sectors. In particular, these seals insulate the internal metal partitions 10 from each other. The seals 3 are also placed in the slots 21 to electrically isolate the two parts of the partition. According to one variant, the outer partition may be formed of a single curved or tubular piece inside which all the internal metal partitions are fixed. Thus, the cold cage comprises a single external partition of revolution, each sector comprising an internal partition covered by a partition part
externe correspondant au secteur.external corresponding to the sector.
En définitive, une cage froide selon l'invention comporte plusieurs cloisons internes métalliques, au moins une cloison externe isolante, la cage froide étant divisée en secteurs, chaque secteur comprenant: une cloison interne métallique, Finally, a cold cage according to the invention comprises several internal metal partitions, at least one insulating external partition, the cold cage being divided into sectors, each sector comprising: a metal internal partition,
au moins une partie de cloison externe isolante. at least a portion of the outer insulating partition.
Enfin, selon une autre variante, les cloisons internes métalliques 10 sont en premier lieu assemblées en un corps de révolution (par exemple un cylindre), avec des joints 3 les isolant électriquement l'une de l'autre. Un ruban de frettage est collé sur tout le contour du corps de révolution, c'est-à-dire toute la surface externe des cloisons métalliques assemblées. Ainsi, la cloison externe est formée par un ruban de frettage entourant la surface externe des cloisons internes assemblées en secteur d'un corps de révolution. Ce ruban peut être enduit de résine pour le durcir et résister à la pression de fluide de refroidissement. Plus généralement, la cloison externe Finally, according to another variant, the internal metal partitions 10 are firstly assembled into a body of revolution (for example a cylinder), with joints 3 isolating them electrically from each other. A hooping tape is glued on the entire contour of the body of revolution, that is to say, the entire outer surface of the assembled metal partitions. Thus, the outer wall is formed by a hooping tape surrounding the outer surface of the internal partitions assembled in a sector of a body of revolution. This tape can be coated with resin to harden it and withstand the pressure of coolant. More generally, the external partition
sera formée d'une résine armée d'enrobage. will be formed of an encapsulating resin.
Selon le second mode de réalisation, le moyen de circulation de fluide est réalisé par creusement d'au moins deux canaux de refroidissement dans au moins une partie de cloison externe isolante correspondant à un secteur. La figure 6 représente ainsi le creusement de canaux longitudinaux 111, 112 dans une cloison externe According to the second embodiment, the fluid circulation means is produced by digging at least two cooling channels in at least one insulating outer partition part corresponding to a sector. FIG. 6 thus represents the digging of longitudinal channels 111, 112 in an external partition
isolante 110.insulating 110.
Dans l'exemple de la figure 6, chaque secteur 2 de cage froide 1 comporte une cloison externe isolante 110 dans laquelle les canaux 111, 112 sont creusés côté surface interne de la cloison externe 110. Ce creusement est effectué de façon analogue au creusement de la cloison métallique exposé précédemment. Ce creusement laisse aussi une nervure longitudinale centrale 113 et deux nervures longitudinales latérales 117, 118 à la surface interne de la cloison externe 110. Un canal transversal peut également être creusé entre les canaux longitudinaux 111, In the example of FIG. 6, each sector 2 of cold cage 1 comprises an insulating external partition 110 in which the channels 111, 112 are hollowed on the internal surface of the external partition 110. This digging is performed in a similar manner to the digging the metal partition previously exposed. This dig also leaves a central longitudinal rib 113 and two longitudinal longitudinal ribs 117, 118 on the inner surface of the outer wall 110. A transverse channel can also be hollowed between the longitudinal channels 111,
112, pour les raccorder.112, to connect them.
De façon avantageuse, une mince cloison interne métallique 120 est collée sur toute la surface interne de la cloison externe 110 pour fermer et rendre étanches les canaux. Cette cloison interne a, de préférence, une Advantageously, a thin metal internal wall 120 is adhered to the entire inner surface of the outer wall 110 to close and seal the channels. This internal partition preferably has a
section transversale réduite afin que le couplage vis-à- reduced cross-section so that coupling with
vis du champ magnétique soit lui aussi réduit. La résistance apparente est en effet proportionnelle à la surface conductrice traversée par le champ magnétique, la résistance étant aussi proportionnelle à la fréquence du screw magnetic field is also reduced. The apparent resistance is in fact proportional to the conductive surface traversed by the magnetic field, the resistance being also proportional to the frequency of the
champ magnétique.magnetic field.
En diminuant l'épaisseur de la cloison interne métallique, la section est donc diminuée et le courant parasite dans la cage froide diminue. Cette diminution du By reducing the thickness of the internal metal partition, the section is reduced and the parasitic current in the cold cage decreases. This decrease in
courant parasite est un avantage essentiel de l'invention. stray current is an essential advantage of the invention.
Il permet de diminuer les pertes inductives dans la cage froide et/ou d'augmenter la fréquence de travail (pour un It makes it possible to reduce the inductive losses in the cold cage and / or to increase the working frequency (for a
même taux de pertes).same rate of losses).
Par exemple, dans les deux modes de réalisation de l'invention, les cloisons internes métalliques peuvent être formées de parois en cuivre d'épaisseur inférieure au millimètre, dans lesquelles les pertes par courants For example, in both embodiments of the invention, the internal metal partitions may be formed of copper walls of thickness less than one millimeter, in which the current losses
induits seront faibles.induced will be weak.
De plus, la cloison interne métallique 120 peut toujours dans le second mode de réalisation comporter une fente longitudinale 121 pour éviter le développement des courants transversaux. Cette fente 121 est ouverte parallèlement à l'axe X-X à travers la cloison interne métallique 120, dans sa partie médiane. La partie médiane de la cloison interne 120 correspond en effet à la partie qui recouvrira la nervure centrale 113 de la cloison externe isolante 110 quand les cloisons 110, 120 seront accolées. L'étanchéité des canaux est ainsi conservée. Si un canal transversal est creusé entre les canaux longitudinaux 111, 112 de la cloison externe 110, la fente 121 est limitée également en longueur pour ne pas atteindre ce canal transversal une fois les cloisons accolées. Dans ce second mode de réalisation également, on peut prévoir une variante dans laquelle une seule pièce de révolution forme la cloison externe. Des canaux longitudinaux sont alors creusés dans chaque partie de la cloison externe correspondant à un secteur. Dans chaque secteur, une cloison interne métallique est ensuite collée à l'intérieur de la pièce de révolution. Des joints 3 radiaux, sont intercalés entre les cloisons internes métalliques. L'assemblage final de la cage froide peut se faire selon deux possibilités dans les cas o la cage contient autant de cloisons internes que de cloisons externes: soit on colle chaque cloison externe sur chaque cloison interne en formant les secteurs un à un. Une fois collés, les secteurs sont assemblés pour former la cage froide de révolution; soit on assemble en une étape toutes les cloisons internes et toutes les cloisons externes, encollées. Il est alors préférable de maintenir l'ensemble cerclé et d'insérer un disque support intérieur pour que la cage In addition, the internal metal partition 120 can always in the second embodiment have a longitudinal slot 121 to prevent the development of transverse currents. This slot 121 is open parallel to the axis X-X through the internal metal wall 120 in its middle part. The medial portion of the internal partition 120 corresponds to the portion that will cover the central rib 113 of the outer insulating partition 110 when the partitions 110, 120 will be contiguous. The tightness of the channels is thus preserved. If a transverse channel is dug between the longitudinal channels 111, 112 of the outer wall 110, the slot 121 is also limited in length to not reach the transverse channel once the walls contiguous. In this second embodiment also, it is possible to provide a variant in which a single piece of revolution forms the external partition. Longitudinal channels are then dug in each part of the outer wall corresponding to a sector. In each sector, an internal metal partition is then glued inside the piece of revolution. Radial seals 3 are interposed between the internal metal partitions. The final assembly of the cold cage can be done in two ways in cases where the cage contains as many internal partitions as external partitions: either we stick each external partition on each internal partition forming the sectors one by one. Once glued, the sectors are assembled to form the cold cage of revolution; either we assemble in one step all the internal partitions and all the external partitions, glued. It is therefore preferable to keep the entire ring and insert an inner support disc for the cage
ait sa forme de révolution une fois la colle prise. has its form of revolution once the glue is taken.
Si des ouvertures radiales ont été prévues pour injecter le fluide de refroidissement à une partie d'extrémité de la cage froide, on pourra, lors de l'assemblage final, disposer une pièce de raccord spécifique. On peut ainsi souder ou braser un court tube de cuivre autour de la partie d'extrémité de la cage froide. Ce tube comporte alors des ouvertures correspondant à chaque extrémité de canal 11,12. Ces overtures permettent la fixation des raccords d'injection If radial openings have been provided for injecting the cooling fluid at an end portion of the cold cage, it will be possible, during the final assembly, to have a specific connecting piece. It is thus possible to weld or braze a short copper tube around the end portion of the cold cage. This tube then has openings corresponding to each channel end 11,12. These overtures allow the attachment of the injection connections
de fluide.of fluid.
La cage froide est fixée à sa partie inférieure à un anneau de courtcircuit. Cet anneau métallique est The cold cage is attached at its lower part to a short circuit ring. This metal ring is
généralement constitué d'un disque plan évidé en cuivre. generally consists of a disc plane hollowed copper.
Il comporte sur une face une gorge circulaire. La cage froide composée des secteurs collés, peut alors être soudée ou brasée sur l'anneau de court-circuit en introduisant l'extrémité des secteurs dans la gorge circulaire. Un des avantages essentiels de l'invention est le creusement des canaux perpendiculairement à la surface de la cloison. Ainsi, la surface creusée présente des It has on one side a circular groove. The cold cage composed of glued sectors, can then be welded or brazed on the short-circuit ring by introducing the end of the sectors in the circular groove. One of the essential advantages of the invention is the digging of the channels perpendicular to the surface of the partition. Thus, the excavated surface has
nervures 13, 15, 16, 17, 18 ayant une surface importante. ribs 13, 15, 16, 17, 18 having a large area.
Lors du collage de la cloison interne et de la cloison externe, on peut donc encoller une surface importante et la fixation a une bonne solidité. Ainsi, on peut soumettre le fluide de refroidissement à un débit et une pression When bonding the inner wall and the outer wall, it can therefore glue a large area and the attachment has good strength. Thus, the cooling fluid can be subjected to a flow and pressure
élevés sans fuite des canaux.high without leaking channels.
Un autre avantage majeur est la diminution des pertes inductives dans la cage froide. Comme la cloison interne métallique est mieux fixée au niveau des nervures, la paroi peut être moins épaisse que les parois de l'art antérieur qui devaient être rigides. En diminuant l'épaisseur de métal, le volume de métal, o se développent les courants parasites, est diminué et la transparence vis-à-vis de l'induction augmente. De plus, la réalisation des cloisons métalliques nécessite moins de métal, donc est plus économique. Avantageusement, les différents secteurs de la cage froide sont obtenus à partir d'un tube métallique unitaire qui est fendu en différentes parties sur l'essentiel de sa hauteur, la zone non fendue maintenant Another major advantage is the reduction of inductive losses in the cold cage. As the metal internal partition is better fixed at the ribs, the wall may be thinner than the walls of the prior art which had to be rigid. By decreasing the thickness of metal, the volume of metal, where the parasitic currents develop, is decreased and the transparency with respect to the induction increases. In addition, the realization of metal partitions requires less metal, so is more economical. Advantageously, the different sectors of the cold cage are obtained from a unitary metal tube which is split into different parts over most of its height, the area not split now.
l'assemblage des secteurs.the assembly of sectors.
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 139 (M - 1385) 22 March 1993 (1993-03-22) * |
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