FR2780667A1

FR2780667A1 - Electrical induction forge for heating horse shoes

Info

Publication number: FR2780667A1
Application number: FR9808583A
Authority: FR
Inventors: Jean Oussalem
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2000-01-07
Anticipated expiration: 2018-07-02
Also published as: FR2780667B1

Abstract

The forge is designed to heat horse shoes up to a temperature of about 900o C by generating a variable magnetic field using an induction winding (1). The horse shoe (4) is inserted around a magnetic core (2) and its two ends are connected by a copper bar (5) which forms a secondary of a short circuited high intensity transformer.

Description

- I - La présente invention concerne un dispositif électrique de chauffage- I - The present invention relates to an electric heating device

par induction, destiné à chauffer des fers à cheval (jusqu'aux environs de 900%c) pour les rendre malléables, afin qu' à l'aide d'un marteau et d'une enclume, le maréchal-ferrant by induction, intended to heat horseshoes (up to around 900% c) to make them malleable, so that using a hammer and anvil, the farrier

puisse les ajuster exactement au pied du cheval. can adjust them exactly at the foot of the horse.

Du fait que le ferrage a lieu à domicile, le chauffage de ces fers est Because the shoeing takes place at home, the heating of these irons is

traditionnellement effectué avec une forge à gaz transportable. Outre que le maréchal- traditionally performed with a transportable gas forge. Besides that the marshal-

ferrant est obligé de transporter sa forge, son enclume et ses outils, il doit transporter en plus deux bouteilles de gaz, car il doit disposer en permanence d'une bouteille de rechange afin de ne pas être à court pendant l'exécution de son travail. De plus, la forge à gaz a un mauvais rendement énergétique dû au fait qu'il faille continuellement ferrant is obliged to transport his forge, his anvil and his tools, he must transport in addition two gas bottles, because he must always have a spare bottle so as not to be short during the execution of his work . In addition, the gas forge has poor energy efficiency due to the fact that it is continuously necessary

évacuer le volume des gaz brûlés. evacuate the volume of burnt gases.

Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. Il permet en effet, d'utiliser la source d'énergie électrique disponible directement sur le lieu de The device according to the invention overcomes this drawback. It allows, in fact, to use the source of electrical energy available directly at the place of

travail; la quasi-totalité des écuries étant dorénavant équipées d'installations électriques. job; almost all of the stables are now equipped with electrical installations.

1 5 Le principe consiste à transformer 1' énergie électrique du réseau en champ magnétique variable, et de soumettre le fer à cheval à ce champ. Le fer devient le siège de courants induits, et 1' énergie électrique ainsi transférée est transformée en chaleur par effet Joule. Le fer peut être ainsi "porté au rouge" en quelques minutes. Le dispositif comporte selon une première caractéristique, deux bobines électriques d'un diamètre supérieur à la circonférence totale décrite par le fer à cheval, et disposées selon un plan axial, les pôles en présence l'un de l'autre de manière à ce que leurs champs respectifs The principle consists in transforming the electrical energy of the network into a variable magnetic field, and in subjecting the horseshoe to this field. Iron becomes the seat of induced currents, and the electrical energy thus transferred is transformed into heat by the Joule effect. The iron can thus be "brought to red" in a few minutes. According to a first characteristic, the device comprises two electric coils with a diameter greater than the total circumference described by the horseshoe, and arranged in an axial plane, the poles in the presence of each other so that their respective fields

s'ajoutent. Un espace de 2 à 3 cm les sépare, de manière à y intercaler le fer à cheval. are added. A space of 2 to 3 cm separates them, so as to insert the horseshoe there.

Les deux bobines sont constituées d'un enroulement de fil de cuivre enroulé dans le même sens, et autour d'un noyau de fer, formé de minces tôles recouvertes d'un vernis isolant et empilées parallèlement aux lignes d'induction. La présence de fer, ici, permet d'obtenir une intensité d'induction beaucoup plus intense. Lorsque les deux bobines sont parcourues par un courant alternatif, elles génèrent chacune un champ magnétique variable dont les pôles en vis-à-vis s'attirent; créant ainsi un puissant flux magnétique variable dans l'espace destiné à recevoir le fer à cheval. Les pôles magnétiques ont la forme du fer à cheval et un profil tronconique, de manière à faire converger au maximum les lignes de flux à la surface du fer à cheval. Ainsi traversé de part et d'autre -'par le flux magnétique, le fer à cheval recouvert d'une enveloppe refractaire est "porté The two coils consist of a winding of copper wire wound in the same direction, and around an iron core, formed of thin sheets covered with an insulating varnish and stacked parallel to the induction lines. The presence of iron, here, makes it possible to obtain a much more intense intensity of induction. When the two coils are traversed by an alternating current, they each generate a variable magnetic field whose opposite poles attract each other; thus creating a powerful variable magnetic flux in the space intended to receive the horseshoe. The magnetic poles have the shape of a horseshoe and a frustoconical profile, so as to make the lines of flux converge as much as possible on the surface of the horseshoe. Thus crossed on both sides - by the magnetic flux, the horseshoe covered with a refractory envelope is "carried

au rouge" en quelques minutes, suivant la puissance électrique absorbée. to red "in a few minutes, depending on the electrical power absorbed.

Selon des modes particuliers de réalisation: - le fer à cheval peut constituer le circuit secondaire en court-circuit d'un transformateur d'intensité. Dans ce cas, on dispose d'une part un enroulement primaire autour d'un circuit magnétique fermé, et d'autre part le fer à cheval dont les extrémités seront reliées par une grosse section de cuivre. Le fer à cheval forme ainsi le circuit According to particular embodiments: - the horseshoe can constitute the secondary circuit in short-circuit of an intensity transformer. In this case, there is on the one hand a primary winding around a closed magnetic circuit, and on the other hand the horseshoe whose ends will be connected by a large section of copper. The horseshoe thus forms the circuit

secondaire en court-circuit.secondary short-circuited.

- le flux magnétique peut être amené aux abords du fer à cheval via des inducteurs 1o alimentés par le circuit secondaire d'un transformateur d'intensité. Ces inducteurs, ayant une forme spécifique au fer à cheval, se présentent sous la forme, soit de deux solenoides qui viennent envelopper les deux branches du fer à cheval, soit de bobines - the magnetic flux can be brought in the vicinity of the horseshoe via inductors 1o supplied by the secondary circuit of an intensity transformer. These inductors, having a specific shape for a horseshoe, come in the form of either two solenoids which wrap the two branches of the horseshoe, or of coils

plates disposées au dessus et en dessous du fer. plates arranged above and below the iron.

Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure I représente en perspective, le dispositif de l'invention. La figure 2 représente en perspective, une variante de ce dispositif La figure 3 représente en perspective, une variante de ce dispositif utilisant les The accompanying drawings illustrate the invention: Figure I shows in perspective, the device of the invention. Figure 2 shows in perspective a variant of this device Figure 3 shows in perspective a variant of this device using the

inducteurs spécifiques.specific inducers.

En référence à la figure 1, le dispositif comporte les deux bobines (1), alignées selon un plan axial, les pôles en présence l'un de l'autre. Elles se composent d'un enroulement de fil de cuivre de section 2,5 mm2 recouvert d'un vernis isolant, d'environ spires jointives par bobine, et enroulé dans le même sens de manière à ce que leurs champs magnétiques respectifs s'ajoutent. Ces bobinages (1) sont réalisés autour d'un circuit magnétique (2) dont le rôle consiste d'une part, à canaliser le flux à la surface du fer à cheval (4), et d'autre part, à augmenter l'intensité de l'induction générée par les bobines (1) lors de leur excitation. Le circuit magnétique (2) est formé de tôles de fer recouvertes d'un vernis isolant et empilées parallèlement aux lignes d'induction. Cette particularité a pour effet d'empêcher la naissance de courants induits au sein du circuit magnétique (2). Les deux pôles magnétiques (3) en vis-à-vis, et espacés de 2 à 3 cm, immitent la forme du fer à cheval et ont un profil tronconique, de manière à faire converger les lignes de flux à la surface du fer à cheval (4). L'espace de 2 à 3 cm peut être réduit suivant l'épaisseur du matériau réfractaire que l'on utilisera pour envelopper Referring to Figure 1, the device comprises the two coils (1), aligned along an axial plane, the poles in the presence of one another. They consist of a coil of copper wire of section 2.5 mm2 covered with an insulating varnish, with approximately contiguous turns per coil, and wound in the same direction so that their respective magnetic fields are added . These windings (1) are produced around a magnetic circuit (2) whose role consists, on the one hand, in channeling the flux on the surface of the horseshoe (4), and on the other hand, in increasing the intensity of the induction generated by the coils (1) during their excitation. The magnetic circuit (2) is formed of iron sheets covered with an insulating varnish and stacked parallel to the induction lines. This feature has the effect of preventing the birth of induced currents within the magnetic circuit (2). The two magnetic poles (3) facing each other, and spaced 2 to 3 cm apart, imitate the shape of the horseshoe and have a frustoconical profile, so as to converge the lines of flux on the surface of the horseshoe. horse (4). The space of 2 to 3 cm can be reduced depending on the thickness of the refractory material that will be used to wrap

le fer à cheval (4), et ce, pour des raisons évidentes de rendement calorifique. horseshoe (4), for obvious reasons of calorific efficiency.

En réference à la figure 2, le dispositif constitue un transformateur d'intensité, composé d'une bobine (1) et d'un circuit magnétique (2). Ici, le fer à cheval (4) joue le rôle de circuit secondaire en formant une seule spire en court-circuit. Ce qui est réalisé en reliant les deux extrémités du fer à cheval (4) à l'aide d'une pièce de cuivre (5) de grosse section. L'excitation de la bobine génère un champ magnétique variable, qui à With reference to FIG. 2, the device constitutes an intensity transformer, composed of a coil (1) and a magnetic circuit (2). Here, the horseshoe (4) acts as a secondary circuit by forming a single short-circuited turn. This is achieved by connecting the two ends of the horseshoe (4) using a piece of copper (5) of large section. The excitation of the coil generates a variable magnetic field, which at

son tour, génère un courant de forte intensité dans le fer à cheval qui se trouve en court- in turn, generates a strong current in the horseshoe which is in short-

circuit. to En réference à la figure 3, le dispositif est composé d'un circuit magnétique (2) et d'un enroulement primaire (1) semblable à la figure précédente, sauf que le circuit secondaire se compose de quelques dizaines de spires de section supérieure ou égale à mm2, qui alimenteront les inducteurs suivants: circuit. to With reference to Figure 3, the device is made up of a magnetic circuit (2) and a primary winding (1) similar to the previous figure, except that the secondary circuit is made up of a few dozen coils of upper section or equal to mm2, which will supply the following inductors:

- deux solenoïdes (6) qui viennent envelopper les deux branches du fer à cheval (4). - two solenoids (6) which surround the two branches of the horseshoe (4).

- deux bobines plates (7) disposées par dessus et par dessous le fer à cheval (4). - two flat coils (7) arranged above and below the horseshoe (4).

Selon une variante non illustrée, une seule bobine plate peut remplacer les deux bobines (7). Dans ce cas, la bobine serait enroulée autour du fer à cheval posé à plat, les spires recouvrant toute la circonférence extérieur et intérieur. La hauteur de cette bobine plate serait d'environ trois fois l'épaisseur du fer à cheval. Comme pour les précédents inducteurs, elle serait alimentée par le circuit secondaire. De plus, dans tout les cas de figure, la fréquence du courant d'alimentation peut être augmentée pour According to a variant not illustrated, a single flat coil can replace the two coils (7). In this case, the coil would be wrapped around the horseshoe placed flat, the turns covering the entire outer and inner circumference. The height of this flat coil would be about three times the thickness of the horseshoe. As for the previous inductors, it would be supplied by the secondary circuit. In addition, in all cases, the frequency of the supply current can be increased to

accélérer le chauffage.accelerate heating.

A titre non limitatif, les dimensions des bobines de la figure I seraient d'un diamètre de 180 mm, et de longueur 200 rm. Les dimensions des circuits magnétiques, Without limitation, the dimensions of the coils of Figure I would be 180 mm in diameter and 200 rm in length. The dimensions of the magnetic circuits,

seraient d'un diamètre de 140 mm pour une longueur totale de 225 mm. would be 140 mm in diameter for a total length of 225 mm.

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux professionnels de The device according to the invention is particularly intended for professionals of

la maréchalerie.the farrier.

-4--4-

Claims

1) Electrical device, according to fig. 1, for heating horseshoes up to around 900 c, by generating a variable magnetic field using inductor coils (1), characterized in that the horseshoe (4) interposed between the two coils, o circulates a powerful magnetic flux, is the seat of induced currents which cause its heating by Joule effect, until "bringing it to the red".

2) An electrical device according to claim 1; characterized by the frustoconical and horseshoe-shaped form of magnetic poles (3), which forces the lines of

flux to converge on the surface of the iron (4).

3) An electrical device according to claim 1; characterized in that the horseshoe (4) according to fig. 2, the ends of which are connected together by a piece of copper (5), directly forms the secondary circuit, in short circuit, of a transformer intensity.

4) An electrical device according to claim 1; characterized in that the magnetic field generated by the primary, is brought to the horseshoe (4), by specific inductors in the form of solenoids (6) which envelop the portion of the horseshoe

heat, according to fig. 3a.

) Device according to the preceding claim, characterized in that the magnetic field is brought to the iron by specific inductors in the form of flat coils (7)

arranged above and below the horseshoe (4), according to fig. 3b.