FR2981665A1 - Cellule de trempe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une cellule de trempe (5) sous gaz d'une charge (14). La cellule comprend une roue centrifuge ou hélico-centrifuge (22A, 22B) comprenant une ouverture d'aspiration de gaz et des ouvertures de refoulement de gaz. La roue est entraînée en rotation par un moteur (24A, 24B) pour provoquer un écoulement du gaz entre la charge et un échangeur thermique (32, 34). La cellule de trempe comprend des première et seconde demi-volutes (40A, 40B, 42A, 42B) mobiles. Dans une première position, la première demi-volute guide le gaz refoulé par une première partie des ouvertures (78A) de refoulement et la seconde demi-volute obture une première portion de l'ouverture (76A) d'aspiration. Dans une seconde position, la seconde demi-volute guide le gaz refoulé par une seconde partie, différente de la première partie, des ouvertures de refoulement et la première demi-volute obture une seconde portion de l'ouverture d'aspiration.

Description

B11139 1 CELLULE DE TREMPE Domaine de l'invention La présente invention concerne une cellule de trempe de pièces, par exemple de pièces en acier. Exposé de l'art antérieur La trempe correspond à un refroidissement brutal d'une pièce, également appelée charge, qui a été chauffée au-delà d'une température de modification de la structure de la pièce pour obtenir une phase spécifique qui n'est normalement stable qu'à haute température. Pour certains matériaux, notamment certains métaux, la trempe permet de maintenir à température ambiante la phase spécifique qui a des propriétés physiques avantageuses. Pour d'autres matériaux, notamment certains aciers, la trempe peut permettre de transformer la phase spécifique en une phase métastable qui a des propriétés physiques avantageuses. La phase spécifique à chaud est dans ce cas l'austénite, obtenue en chauffant les pièces en acier entre 750°C et 1000°C et la phase métastable est la martensite. L'opération de trempe doit être relativement rapide et uniforme pour que la totalité de l'austénite se transforme en martensite sans formation d'autres phases d'acier de type perlite ou bainite qui ont des propriétés de dureté inférieures à la martensite.

B11139 2 Dans le cas d'une trempe par liquide, la pièce préalablement chauffée est, par exemple, placée dans un bac de trempe rempli d'un liquide de trempe, par exemple de l'huile, agité durant le refroidissement.

La trempe peut également être réalisée par le passage d'un gaz de trempe autour de la pièce à refroidir. La trempe sous gaz est généralement réalisée en disposant des pièces à tremper dans une cellule de trempe comprenant une enceinte fermée hermétiquement et en faisant circuler un gaz de trempe dans l'enceinte. Les procédés de trempe sous gaz présentent de nombreux intérêts par rapport à des procédés de trempe par liquide, notamment le fait que les pièces traitées sortent sèches et propres. La trempe sous gaz de pièces en acier ayant subi au 15 préalable un traitement thermique (chauffage avant trempe, recuit, revenu...) ou thermochimique (cémentation, carbonitruration...) est généralement réalisée avec un gaz sous pression, de façon générale entre 4 et 20 bars. Le gaz de trempe est, par exemple, de l'azote, de l'argon, de l'hélium, du dioxyde de 20 carbone ou un mélange de ces gaz. Une cellule de trempe comprend généralement au moins un moteur, généralement un moteur électrique ou hydraulique, entraînant en rotation un élément de brassage, par exemple une hélice, adapté à mettre en circulation le gaz de trempe dans la 25 cellule de trempe. Pour obtenir un refroidissement rapide des pièces introduites dans la cellule de trempe, on fait habituellement circuler le gaz de trempe au niveau des pièces à refroidir à une vitesse élevée pendant la totalité de l'opération de trempe. 30 Pour certains types de pièces, par exemple lorsque les pièces sont massives, il peut être difficile d'obtenir un refroidissement uniforme des pièces si le gaz de trempe circule dans la cellule de trempe dans le même sens pendant toute l'opération de trempe et atteint donc les pièces à traiter 35 toujours de la même façon. Dans ce cas, il est souhaitable de B11139 3 pouvoir inverser rapidement le sens de circulation du gaz de trempe au niveau des pièces à refroidir pour améliorer l'uniformité du refroidissement. Une possibilité pour inverser le sens de circulation du gaz de trempe est d'utiliser un élément de brassage dont le sens de rotation impose le sens de circulation du gaz de trempe. L'inversion du sens de circulation du gaz de trempe est alors obtenue en inversant le sens de rotation de l'élément de brassage. Dans ce bus, on peut utiliser, pour entraîner en rotation l'élément de brassage, un moteur électrique ou hydraulique dont le sens de rotation peut être inversé. Une autre possibilité est de prévoir un système de transmission entre le moteur et l'élément de brassage permettant d'inverser le sens de rotation de l'élément de brassage. Toutefois, il peut être difficile d'inverser le sens de rotation d'un moteur électrique ou hydraulique ou de faire fonctionner une transmission en un délai court. L'inversion du sens de circulation du gaz de trempe au niveau des pièces à refroidir peut alors être supérieure à dix secondes.

Le document US 2003/0175130 décrit une cellule de trempe dans laquelle l'élément de brassage comprend des roues centrifuges qui tournent toujours dans le même sens. La cellule comprend, en outre, un système d'inversion du sens de circulation du gaz de trempe au niveau des pièces à refroidir mettant en oeuvre des volets mobiles. Un inconvénient d'une telle cellule de trempe est que, pour permettre l'inversion du sens de circulation du gaz de trempe au niveau des pièces à refroidir, le gaz de trempe est expulsé radialement sur la totalité de la périphérie des roues directement dans l'enceinte. Quel que soit le sens de circulation du gaz de trempe, une partie du gaz de trempe expulsé par les roues est bloqué par les volets et perd une part importante de son énergie cinétique avant d'être récupéré dans le flux global du gaz de trempe. Le rendement énergétique de la cellule de trempe, correspondant par exemple au rapport entre B11139 4 l'énergie apportée pour l'entraînement des roues pendant une durée donnée et l'énergie thermique soustraite à la charge par le gaz de trempe pendant cette même durée, peut donc être faible.

Résumé Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est d'obtenir une cellule de trempe qui a un rendement énergétique amélioré tout en permettant l'inversion rapide du sens de circulation du gaz de trempe au niveau des pièces à refroidir. Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente invention est d'obtenir une cellule de trempe ayant un encombrement réduit. Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit une cellule de trempe sous gaz d'une charge. La cellule comprend une roue centrifuge ou hélico-centrifuge comprenant une ouverture d'aspiration de gaz et des ouvertures de refoulement de gaz. La roue est entrainée en rotation par un moteur pour provoquer un écoulement du gaz entre la charge et un échangeur thermique. La cellule de trempe comprend des première et seconde demi-volutes mobiles. Dans une première position, la première demi-volute guide le gaz refoulé par une première partie des ouvertures de refoulement et la seconde demi-volute obture une première portion de l'ouverture d'aspiration. Dans une seconde position, l'une de la première ou la seconde demi-volute guide le gaz refoulé par une seconde partie, différente de la première partie, des ouvertures de refoulement et l'autre de la première ou seconde demi-volute obture une seconde portion de l'ouverture d'aspiration.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, la cellule de trempe comprend un actionneur déplaçant les première et seconde demi-volutes en translation par rapport à la roue. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 35 la cellule de trempe comprend un actionneur déplaçant les B11139 première et seconde demi-volutes en rotation par rapport à l'axe de la roue. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la cellule de trempe comprend, en outre une enceinte contenant 5 la roue, la charge et l'échangeur thermique ; un panneau situé entre la roue et la charge ; et une plaque reliant l'enceinte au panneau et entourant la roue, les première et seconde demi-volutes étant disposées de part et d'autre de la plaque. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la cellule de trempe comprend une paroi cylindrique au contact du panneau et, dans la première position, la seconde demi-volute s'étend entre la roue et la paroi cylindrique et, dans la seconde position, la première demi-volute s'étend entre la roue et la paroi cylindrique.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'actionneur comprend une vis sans fin et un écrou fixé à la première demi-volute et coopérant avec la vis sans fin. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la cellule de trempe comprend une roue centrifuge ou hélico- centrifuge supplémentaire, la roue et la roue supplémentaire étant disposées de part et d'autre de la charge, la cellule comprenant, en outre, des troisième et quatrième demi-volutes supplémentaires mobiles. Dans la première position, la troisième demi-volute guide le gaz refoulé par une première partie des ouvertures de refoulement de la roue supplémentaire et la quatrième demi-volute obture une première portion de l'ouverture d'aspiration de la roue supplémentaire. Dans la seconde position, l'une de la troisième ou quatrième demi-volute guide le gaz refoulé par une seconde partie des ouvertures de refoulement de la roue supplémentaire, différente de la première partie des ouvertures de refoulement de la roue supplémentaire, et l'autre de la troisième ou quatrième demi-volute obture une seconde portion de l'ouverture d'aspiration de la roue supplémentaire.

B11139 6 Selon un mode de réalisation de la présente invention, la roue est une roue hélico-centrifuge. Un autre mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé de trempe sous gaz d'une charge dans une 5 cellule de trempe telle que décrite précédemment. Le procédé comprend les étapes suivantes : déplacer les première et seconde demi-volutes dans la première position, le gaz s'écoulant au niveau de la charge dans un premier sens de circulation ; et 10 déplacer les première et seconde demi-volutes dans la seconde position, le gaz s'écoulant au niveau de la charge dans un second sens de circulation opposé au premier sens de circulation. Brève description des dessins 15 Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1 et 2 sont des vues latérales 20 schématiques d'un mode de réalisation d'une cellule de trempe à deux étapes de fonctionnement ; la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une roue hélico-centrifuge ; la figure 4 est une section schématique de certains 25 éléments de la cellule de trempe de la figure 1 ; et les figures 5 et 6 sont des vues en perspective plus détaillées de certains éléments de la cellule de trempe de la figure 1. Description détaillée 30 De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En outre, seules les étapes et les éléments nécessaires à la compréhension du mode de réalisation de la cellule de trempe et du procédé de trempe ont été représentés et décrits. En outre, les adjectifs "inférieur", 35 "supérieur", "au-dessous" et "au-dessus" et les noms "bas" et B11139 7 "haut" sont utilisés par rapport à une direction de référence qui, dans le mode de réalisation de cellule de trempe décrit par la suite est la direction verticale. Toutefois, la direction de référence pourrait être inclinée par rapport à la verticale et pourrait, par exemple, être horizontale. Les figures 1 et 2 représentent des vues latérales schématiques d'un mode de réalisation d'une cellule de trempe selon l'invention à deux étapes de fonctionnement d'un procédé de trempe.

La cellule 5 comporte une enceinte 10 ayant, par exemple, la forme générale d'un cylindre à axe D horizontal. A titre d'exemple, le diamètre interne de l'enceinte 10 peut être de l'ordre de 1 mètre. A titre de variante, l'enceinte 10 peut avoir une forme générale parallélépipédique. L'enceinte 10 repose sur un support 12. La cellule 5 est fermée à une extrémité tandis que l'autre extrémité comprend un système de porte, non représenté sur les figures 1 et 2, donnant accès à la cellule 5 pour y introduire ou en extraire une charge 14 à refroidir. Il peut s'agir d'une porte coulissant selon une direction horizontale ou d'une porte guillotine. La porte permet de fermer la cellule de trempe 5 de manière sensiblement étanche. A titre de variante, la cellule 5 peut comprendre une porte à chaque extrémité. La charge 14, représentée schématiquement sur les 25 figures 1 et 2 par un rectangle, comprend une seule pièce ou plusieurs pièces, par exemple un grand nombre de pièces disposées sur un support approprié. Il peut s'agir de pièces en acier, par exemple de roues dentées. La charge 14 est maintenue sensiblement au centre de la cellule 5 sur des rails 16. 30 Un gaz de trempe peut être introduit dans l'enceinte 10 ou extrait de l'enceinte 10 par l'intermédiaire de vannes 18, 20. Le gaz de trempe est par exemple de l'azote, de l'argon, de l'hélium, du dioxyde de carbone ou un mélange de ces gaz. Le gaz de trempe est mis en circulation dans l'enceinte 10 par des 35 roues 22A, 22B d'axe AA et AB. Les roues 22A, 22B sont, par B11139 8 exemple, disposées de chaque côté de la charge 14. Chaque roue 22A, 22B peut être une roue centrifuge ou helico-centrifuge. Une roue centrifuge est roue qui aspire un gaz de façon sensiblement axiale et qui refoule le gaz de façon sensiblement radiale. Une roue axiale est une roue qui aspire un gaz de façon sensiblement axiale et refoule le gaz de façon sensiblement axiale. Une roue hélico-centrifuge est une roue dont le fonctionnement est intermédiaire entre le fonctionnement d'une roue axiale et le fonctionnement d'une roue centrifuge, c'est-à-dire que la roue hélico-centrifuge aspire un gaz de façon sensiblement axiale et refoule le gaz sur sa périphérie selon des directions inclinées par rapport à l'axe de la roue selon un angle strictement supérieur à zéro et strictement inférieur à 90°. A titre d'exemple, les axes AA et AB sont horizontaux, confondus et situés dans le plan horizontal médian de l'enceinte 10. Une pompe à vide, non représentée, peut être reliée à l'enceinte 10 et permettre la mise sous vide partiel de l'enceinte 10. Chaque roue 22A, 22B est entraînée en rotation par un moteur 24A, 24B. Les moteurs 24A, 24B peuvent être des moteurs électriques ou des moteurs hydrauliques. Il peut s'agir de moteurs 24A, 24B ne pouvant fonctionner que dans un seul sens de rotation. L'axe de l'arbre moteur 26A du moteur 24A est confondu avec l'axe AA de la roue 22A. L'arbre moteur 26A est fixé à une extrémité à la roue 22A. L'axe de l'arbre moteur 26B du moteur 24B est confondu avec l'axe AB de la roue 22B. L'arbre moteur 26B est fixé à une extrémité à la roue 22B. Les moteurs 24A, 24B sont disposés à l'extérieur de l'enceinte 10 et de part et d'autre de l'enceinte 10 dans des carters étanches, seuls les arbres moteur 26A, 26B étant en partie disposés dans l'enceinte 10. La cellule 5 comprend, de part et d'autre de la charge 14, des panneaux verticaux 28A, 28B qui s'étendent sensiblement sur toute la longueur de l'enceinte 10 selon l'axe D. Chaque 35 panneau 28A, 28B repose sur des pieds 30A, 30B fixés à B11139 9 l'enceinte 10. Les rails 16 peuvent être fixés aux panneaux 28A, 28B. Le gaz de trempe ne peut pas traverser les panneaux 28A, 28B, mais peut circuler au-dessous des panneaux 28A, 28B entre les pieds 30A, 30B, et au-dessus des panneaux 28A, 28B, le sommet des panneaux 28A, 28B n'étant pas au contact de l'enceinte 10. Un premier échangeur thermique 32 est maintenu entre les panneaux 28A, 28B au-dessus de la charge 14. Un second échangeur thermique 34 est maintenu entre les panneaux 28A, 28B au-dessous de la charge 14. Les échangeurs 32, 34 sont représentés schématiquement par des rectangles sur les figures 1 et 2. En fonctionnement, le gaz de trempe est refroidi en traversant les échangeurs thermiques 32, 34. A titre d'exemple, chaque échangeur thermique 32, 34 comprend des tubes parallèles dans lesquels circule un liquide de refroidissement. La cellule de trempe 5 comprend une plaque de séparation 36A, 36B, plane et horizontale, pour chaque roue 22A, 22B. Le plan médian des plaques de séparation 36A, 36B contient les axes AA et AB. Chaque plaque 36A, 36B relie l'enceinte 10 au panneau vertical 28A, 28B associé, sensiblement sur toute la longueur de l'enceinte 10 selon l'axe D. Chaque plaque 36A, 36B comprend une ouverture, seule l'ouverture 39A étant visible sur les figures 4 et 6, permettant notamment le passage de la roue 22A, 22B et de l'arbre moteur 26A, 26B. Chaque plaque 36A, 36B sépare le volume interne de la cellule 5, situé entre l'enceinte 10 et le panneau 28A, 28B, entre une zone supérieure 37A, 37B située au-dessus de la plaque 36A, 36B et une zone inférieure 38A, 38B située au-dessous de la plaque 36A, 36B. La cellule 5 comprend, pour chaque roue 22A, 22B, une 30 demi-volute supérieure 40A, 40B, située au-dessus de la plaque de séparation 36A, 36B, et une demi-volute inférieure 42A, 42B, située au-dessous de la plaque de séparation 36A, 36B. Chaque demi-volute supérieure 40A, 40B comprend une paroi latérale 43A, 43B, une paroi plane intérieure 44A, 44B et 35 une paroi plane extérieure 45A, 45B. Les parois planes 44A, 44B, B11139 10 45A, 45B sont perpendiculaires aux axes AA et AB et comprennent un bord intérieur correspondant à une portion de cercle dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre externe maximal de la roue 22A, 22B. Chaque demi-volute inférieure 42A, 42B comprend une paroi latérale 46A, 46B, une paroi plane intérieure 47A, 47B et une paroi plane extérieure 48A, 48B. Les parois planes 47A, 47B, 48A, 48B sont perpendiculaires aux axes AA et AB et comprennent un bord intérieur correspondant à une portion de cercle dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre externe maximal de la roue 22A, 22B. La paroi plane intérieure 44A, 44B, 47A, 47B est la paroi plane la plus proche des panneaux 28A, 28B et la paroi plane extérieure 45A, 45B, 48A, 48B est la paroi la plus éloignée des panneaux 28A, 28B. La cellule 5 comprend, pour chaque roue 22A, 22B, une paroi cylindrique 50A, 50B d'axe AA et AB respectivement. Le diamètre interne de la paroi cylindrique 50A, 50B est sensiblement égal au diamètre externe maximal de la roue 22A, 22B. La paroi cylindrique 50A, 50B est au contact du panneau 28A, 28B.

Chaque demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B peut être déplacée par translation selon l'axe AA (respectivement AB) entre une première position, appelée position de guidage, dans laquelle la demi-volute est proche de l'enceinte 10 et une seconde position, appelée position d'occultation, dans laquelle la demi-volute est proche du panneau 28A, 28B. Le système de déplacement des demi-volutes 40A, 40B, 42A, 42B n'est pas représenté sur les figures 1 et 2. La figure 3 représente une vue en perspective de la roue 22A. Il s'agit d'une roue hélico-centrifuge fermée. La roue 22B peut être identique à la roue 22A. La roue 22A comprend des pâles 51A maintenues entre un flasque de base 52A et un anneau de recouvrement 54A. Chaque pâle 51A comprend un bord avant 56A, un bord arrière 58A et des bords latéraux 60A, 62A. Le flasque de base 52A comprend une portion de support 64A centrale et une portion plane 66A s'étendant autour de la portion de support B11139 11 64A. La portion plane 66A a, vue selon l'axe AA., la forme d'une couronne d'axe AA et comprend un bord extérieur circulaire 68A. La portion de support 64A est traversée par une ouverture 70A pour le passage de l'arbre moteur 26A, non représentée en figure 3. Le bord latéral 62A de chaque pâle 51A est fixé à la portion plane 66A et s'étend depuis le bord extérieur 68A de la portion plane 66A jusqu'à la portion de support 64A. L'anneau de recouvrement 54A est une pièce à symétrie de révolution autour de l'axe AA et comprend une paroi interne 71A, une paroi latérale 72A et une paroi avant 73A. La paroi latérale 72A est une paroi cylindrique d'axe AA ayant le même diamètre que le bord extérieur circulaire 68A du flasque de base 52A. La paroi avant 73A est une paroi plane ayant, vue selon l'axe AA, la forme d'une couronne d'axe AA dont le bord extérieur est au contact de la paroi latérale 72A et comprenant un bord intérieur circulaire 74A dont le diamètre est inférieur au diamètre de la paroi latérale 72A. La paroi interne 71A relie le bord intérieur circulaire 74A à la paroi latérale 72A. La paroi latérale 72A comprend un bord circulaire 75A au contact des pâles 51A. La paroi interne 71A relie le bord intérieur circulaire 74A au bord circulaire 75A. Le bord latéral 60A de chaque pâle 51A est fixé à la paroi interne 71A et s'étend du bord circulaire 75A jusqu'au bord intérieur circulaire 74A. Le bord intérieur circulaire 74A délimite l'ouverture d'aspiration 76A de la roue 22A. Les bords arrière 58A des pâles 51A et les bords circulaires 68A, 75A délimitent les ouvertures de refoulement 78A de la roue 22A. En fonctionnement, la roue 22A est mise en rotation autour de l'axe AA selon la flèche 79. Le gaz de trempe est aspiré par l'ouverture d'aspiration 76A de la roue 22A et est expulsé par les ouvertures de refoulement 78A sur toute la périphérie de la roue 22A de façon radiale et vers l'arrière. Pour chaque demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B, dans la position de guidage, la paroi plane extérieure 45A, 45B, 48A, 35 48B de la demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B est sensiblement dans B11139 12 le prolongement du flasque de base 52A, 52B de la roue 22A, 22B associée. En outre, la paroi plane intérieure 44A, 44B, 47A, 47B de la demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B s'étend à l'aplomb de la paroi cylindrique 50A, 50B. La paroi latérale 43A, 43B, 46A, 46B de la demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B recouvre les ouvertures de refoulement 78A, 78B de la roue 22A, 22B associée sur une moitié de la périphérie la roue 22A, 22B. Pour chaque demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B, dans la position d'occultation, la paroi plane extérieure 45A, 45B, 48A, 48B de la demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B est à l'aplomb de la paroi latérale cylindrique 72A, 72B et la paroi plane intérieure 44A, 44B, 47A, 47B est à l'aplomb de la paroi cylindrique 50A, 50B. La paroi latérale 43A, 43B, 46A, 46B de la demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B s'étend entre la paroi cylindrique 72A, 72B et la paroi cylindrique 50A, 50B. La demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B, la paroi cylindrique 72A, 72B, la plaque de séparation 36A, 36B, et la paroi cylindrique 50A, 50B forment alors un écran qui empêche ou réduit fortement le passage du gaz de trempe. Les demi-volutes 40A, 40B, 42A, 42B sont déplacées de façon que, lorsque les demi-volutes supérieures 40A, 40B sont dans la position de guidage, comme cela est représenté en figure 1, les demi-volutes inférieures 42A, 42B sont dans la position d'occultation et que, lorsque les demi-volutes supérieures 40A, 40B sont dans la position d'occultation, comme cela est représenté en figure 2, les demi-volutes inférieures 42A, 42B sont dans la position de guidage. Dans la configuration représentée en figure 1, lorsque les roues 22A, 22B sont mises en rotation, le gaz de trempe s'écoule sensiblement selon les flèches 80 et, en particulier, du bas vers le haut au niveau de la charge 14. En effet, chaque demi-volute inférieure 42A, 42B, en position d'occultation, empêche ou réduit fortement l'aspiration de gaz de trempe par la roue 22A, 22B associée depuis la zone inférieure 38A, 38B. De ce fait, l'essentiel du gaz de trempe aspiré par la roue 22A, 22B provient de la zone supérieure 37A, 37B. En outre, chaque demi- B11139 13 volute supérieure 40A, 40B, en position de flux expulsé par la roue hélico-centrifuge vers la zone inférieure 38A, 38B. Dans la configuration représentée guidage, guide le 22A, 22B associée en figure 2, lorsque les roues 22A, 22B sont mises en rotation, le gaz de trempe s'écoule sensiblement selon les flèches 81 et, en particulier, du haut vers le bas au niveau de la charge 14. En effet, chaque demi-volute supérieure 40A, 40B, en position d'occultation, empêche ou réduit fortement l'aspiration de gaz de trempe par la roue 22A, 22B depuis la zone supérieure 37A, 37B. De ce fait, l'essentiel du gaz de trempe aspiré par la roue 22A, 22B provient de la zone inférieure 38A, 38B. En outre, chaque demi-volute inférieure 42A, 42B, en position de guidage, guide le flux expulsé par la roue hélico-centrifuge 22A, 22B vers la zone supérieure 37A, 37B. A titre d'exemple, en fonctionnement, les roues 22A, 22B font circuler le gaz de trempe au niveau de la charge 14 avec un débit de quelques mètres cubes par seconde. Le sens de circulation du gaz de trempe au niveau de la charge 14 peut donc être inversé en passant de la configuration représentée à la figure 1 à la configuration représentée à la figure 2 et inversement, les roues 22A, 22B tournant toujours dans le même sens. Un procédé de trempe peut comprendre une ou plusieurs inversions du sens de circulation du gaz de trempe au niveau de la charge 14. La figure 4 est une section partielle et schématique de la figure 1 selon le plan IV-IV et représente la roue 22A, la demi-volute 40A (en traits pleins), la demi-volute 42A (en traits pointillés) et la plaque de séparation 36A. Les demi- volutes 40B et 42B peuvent avoir une structure analogue aux demi-volutes 40A, 42A. La demi-volute 40A comprend des portions d'appui 82A, 84A qui prolongent la paroi latérale 43A et reposent sur la face supérieure de la paroi de séparation 36A. La demi-volute 40A, en position de guidage, dirige le gaz expulsé sur la moitié supérieure de la roue 22A vers la zone B11139 14 inférieure 38A. La demi-volute 42A, représentée en traits pointillés en position de guidage, comprend des portions d'appui 86A, 88A qui prolongent la paroi latérale 46A et reposent sur la face inférieure de la paroi de séparation 36A. La demi-volute 42A, en position de guidage, dirige le gaz expulsé sur la moitié inférieure de la roue 22A vers la zone supérieure 37A. Les figures 5 et 6 sont des vues en perspective de certains éléments de la cellule 5 de trempe de la figure 1. Sur ces figures, seuls sont représentés le panneau vertical 28A, la roue 22A, la demi-volute 40A en position de guidage, la plaque de séparation 36A et le moteur 24A. En outre, le système d'actionnement demande la demi-volute 40A est représenté sur les figures 5 et 6. En outre, en figure 5, les pieds 30A et les échangeurs thermiques 32, 34 sont représentés.

Seul le système d'actionnement de la demi-volute 40A est décrit en détail. Les systèmes d'actionnement des autres demi-volutes peuvent avoir une structure analogue au système d'actionnement de la demi-volute 40A. Le système d'actionnement de la demi-volute 40A comprend un actionneur 90A qui comporte deux tiges de guidage 94A, 96A dont les axes sont parallèles à l'axe AA. Les tiges de guidage 94A, 96A sont disposées de part et d'autre de la demi-volute 40A et sont fixées à leur extrémités à la plaque de séparation 36A par des supports 98A. Un chariot 100A, fixé à la demi-volute 40A, peut coulisser sur la tige 94A. Un chariot 102A, fixé à la demi-volute 40A, peut coulisser sur la tige 96A. L'actionneur 90A comprend un moteur électrique 104A entraînant en rotation, par un système de renvoi 106A, une vis sans fin 108A. L'axe de la vis sans fin 108A est parallèle à l'axe AA. Le chariot 100A comprend une portion 110A formant un écrou monté sur la vis sans fin 108A. En fonctionnement, une rotation de la vis sans fin 108A conduit à un mouvement de translation de la portion 110A formant écrou selon l'axe de la vis sans fin 108A, c'est-à-dire parallèlement à l'axe AA. Il en résulte une translation de la demi-volute 40A le long de l'axe AA. Selon le sens de rotation B11139 15 de la vis sans fin 108A, la demi-volute 40A est déplacée de la position de guidage vers la position d'occultation ou de la position d'occultation vers la position de guidage. Les moteurs 22A, 22B peuvent être associés à des 5 dispositifs de variation de vitesse de façon à modifier la vitesse de circulation du gaz de trempe au niveau de la charge 14 au cours d'une opération de trempe. Pour ce faire des variateurs de fréquence peuvent être utilisés lorsque les moteurs d'entraînement 24A, 24B sont des moteurs électriques.

10 Dans le cas où les moteurs 24A, 24B sont des moteurs hydrauliques, un système de variation du débit de l'huile alimentant ces moteurs peut être prévu. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, les demi-volutes 40A, 40B, 42A, 42B ne sont pas 15 mobiles en translation parallèlement aux axes AA et AB mais sont mobiles en rotation autour des axes AA et AB. A partir de la configuration représentée en figure 1, chaque demi-volute 40A, 40B, 42A, 42B peut être pivotée d'un demi-tour autour de l'axe AA et AB associé. A partir de la configuration représentée en 20 figure 1, la demi-volute 40A, après un demi-tour, recouvre la moitié inférieure de la périphérie de la roue 22A et la demi-volute 42A, après un demi-tour, s'étend entre les parois cylindriques 72A et 50A dans la zone supérieure 37A. A partir de la configuration représentée en figure 1, la demi-volute 40B, 25 après un demi-tour, recouvre la moitié inférieure de la périphérie de la roue 22B et la demi-volute 42B, après un demi-tour, s'étend entre les parois cylindriques 72B et 50B dans la zone supérieure 37B. La cellule de trempe 5 présente plusieurs avantages : 30 Quelles que soient les positions des demi-volutes, la totalité du gaz de trempe est refoulé par la roue dans la bonne direction par rapport au sens de circulation souhaité du gaz de trempe au niveau de la charge. Par exemple, dans la configuration représentée en figure 1, le gaz expulsé sur la 35 moitié supérieure de la roue est guidé par chaque demi-volute B11139 16 supérieure vers la zone inférieure de la cellule et le gaz expulsé sur la moitié inférieure de la roue est directement expulsé dans la zone inférieure de la cellule. De ce fait, le système d'inversion de flux proposé permet une amélioration d'environ 20 % du rendement de la cellule de trempe, d'après les essais réalisés par les inventeurs, par rapport à un système d'inversion de flux avec une roue libre (sans volute). Cela provient du fait que, dans le présent exemple de réalisation de l'invention, le flux sortant est soit orienté dans le bon sens pour la moitié de la roue qui est libre (sans volute), soit canalisé dans le bon sens pour la moitié de la roue avec volute. La modification du sens de circulation du gaz de trempe au niveau de la charge est obtenue en déplaçant les demi-volutes sans inversion du sens de rotation des roues. De ce fait, l'inversion du sens de circulation du gaz de trempe entraîné par les roues peut être réalisée rapidement, par exemple en moins de cinq secondes. En outre, l'inversion du sens de circulation du gaz de trempe au niveau de la charge est obtenue par un système ayant 20 un encombrement réduit. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses améliorations et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, la cellule de trempe peut être différente de la cellule précédemment décrite. En particulier, 25 les axes des roues centrifuges ou hélico-centrifuges peuvent être disposés verticalement de façon que le gaz de trempe s'écoule au niveau de la charge selon une direction horizontale. En outre, les axes moteurs peuvent être inclinés par rapport aux axes des roues, les arbres moteurs étant alors reliés aux roues 30 par des systèmes de renvoi, par exemple comprenant des roues dentées. De plus, la cellule de trempe peut ne comprendre qu'une seule roue pour la mise en circulation du gaz de trempe au niveau de la charge.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Cellule de trempe (5) sous gaz d'une charge (14), la cellule comprenant une roue centrifuge ou hélico-centrifuge (22A, 22B) comprenant une ouverture (76A) d'aspiration de gaz et des ouvertures (78A) de refoulement de gaz, la roue étant entrainée en rotation par un moteur (24A, 24B) pour provoquer un écoulement du gaz entre la charge et un échangeur thermique (32, 34), la cellule de trempe comprenant des première et seconde demi-volutes (40A, 40B, 42A, 42B) mobiles et dans laquelle : dans une première position, la première demi-volute 10 guide le gaz refoulé par une première partie des ouvertures (78A) de refoulement et la seconde demi-volute obture une première portion de l'ouverture (76A) d'aspiration ; et dans une seconde position, l'une de la première ou seconde demi-volute guide le gaz refoulé par une seconde partie, 15 différente de la première partie, des ouvertures de refoulement, et l'autre de la première ou seconde demi-volute obture une seconde portion de l'ouverture d'aspiration.
2. 2. Cellule de trempe selon la revendication 1, comprenant un actionneur (90A) déplaçant les première et seconde 20 demi-volutes (40A, 40B, 42A, 42B) en translation par rapport à la roue (22A, 22B).
3. 3. Cellule de trempe selon la revendication 1, comprenant un actionneur déplaçant les première et seconde demi-volutes en rotation par rapport à l'axe (A A, AB) de la roue 25 (22A, 22B).
4. 4. Cellule de trempe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant, en outre : une enceinte (10) contenant la roue (22A, 22B), la charge (14) et l'échangeur thermique (32, 34) ; 30 un panneau (28A, 28B) situé entre la roue (22A, 22B) et la charge ; et une plaque (36A, 36B) reliant l'enceinte au panneau et entourant la roue (22A, 22B), les première et seconde demi-B11139 18 volutes (40A, 40B, 42A, 42B) étant disposées de part et d'autre de la plaque.
5. 5. Cellule de trempe selon la revendication 4, comprenant une paroi cylindrique (50A, 50B) au contact du panneau (28A, 28B) et dans laquelle, dans la première position, la seconde demi-volute s'étend entre la roue (22A, 22B) et la paroi cylindrique et dans laquelle, dans la seconde position, la première demi-volute s'étend entre la roue (22A, 22B) et la paroi cylindrique.
6. 6. Cellule de trempe selon la revendication 2, dans laquelle l'actionneur (90A) comprend une vis sans fin (108A) et un écrou (11OA) fixé à la première demi-volute (40A) et coopérant avec la vis sans fin.
7. 7. Cellule de trempe selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, comprenant une roue centrifuge ou hélicocentrifuge supplémentaire (22A, 22B), la roue et la roue supplémentaire étant disposées de part et d'autre de la charge (14), la cellule (5) comprenant, en outre, des troisième et quatrième demi-volutes supplémentaires mobiles (40A, 40B, 42A, 42B), dans laquelle : dans la première position, la troisième demi-volute guide le gaz refoulé par une première partie des ouvertures (78A) de refoulement de la roue supplémentaire et la quatrième demi-volute obture une première portion de l'ouverture (76A) d'aspiration de la roue supplémentaire ; et dans la seconde position, l'une de la troisième ou quatrième demi-volute guide le gaz refoulé par une seconde partie des ouvertures de refoulement de la roue supplémentaire, différente de la première partie des ouvertures de refoulement de la roue supplémentaire, et l'autre de la troisième ou quatrième demi-volute obture une seconde portion de l'ouverture d'aspiration de la roue supplémentaire.
8. 8. Cellule de trempe selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la roue (22A, 22B) est une 35 roue hélico-centrifuge.B11139 19
9. 9. Procédé de trempe sous gaz d'une charge dans une cellule de trempe (5) selon la revendication 1, le procédé comprenant les étapes suivantes : déplacer les première et seconde demi-volutes (40A, 5 40B, 42A, 42B) dans la première position, le gaz s'écoulant au niveau de la charge dans un premier sens de circulation ; et déplacer les première et seconde demi-volutes dans la seconde position, le gaz s'écoulant au niveau de la charge dans un second sens de circulation opposé au premier sens de 10 circulation.