<Desc/Clms Page number 1>
-MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de B R E V E T D' I N V E N T I 0 NI " Perfectionnements aux procédés et aux appareils pour les traitements thermiques ". Priorité de la demande de brevet d'invention aux Etats-Unis d' Amérique déposée le 17 septembre 1937 Serial N 164.320.
La. présente invention est relative, d'une manière générale, au traitement thermique d'objets par induction électromagnétique; elle vise plus particulièrement les appareils et les procédés pour le traitement thermique d'objets de forme annulaire par induction électromagnétique à haute fréquence.
Un objet important de l'invention est la réalisation d'un appareil établi pour exécuter le traitement thermique d'objets de formes et de dimensions diverses et de manières
<Desc/Clms Page number 2>
diverses sans modification appréciable de la structure de l' appareil, autre que le changement de l'outil ou élément chauffant, pour l'adaptation à des formes différentes ou pour l'application de traitements de natures différentes.
Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un appareil d'application universelle, comme il vient d'être dit, mais de forme ramassée, appareil facile à régler ou à modifier à la fois du point de vue mécanique et du point de vue électrique en vue de son adaptation à ses usages différents avec le maximum d'efficacité dans chacun desdits usages.
L'invention vise également un appareil et un procédé permettant d'obtenir une très grande uniformité dans l'application de l'énergie de chauffage, particulièrement en ce qui concerne le taux d'application et la quantité totale d'énergie appliquée à travers une zone annulaire, uniformité qu'il n'était pas possible d'obtenir avec les bobines d'induction fixes à petit nombre de tours, parce que des bobines ayant pour chaque tour un élément oomplet de tour de 360 ne pouvaient pas être réalisées en raison de la nécessité de prévoir des conducteurs de courant et d'assurer leur isolement et parce que la présence des conducteurs nécessaires, dans le cas d'une bobine interne, gêne sérieusement la distribution uniforme du flux magnétique.
Un autre objet accessoire est l'application de moyens permettant un mouvement de rotation relatif entre la bobine d'induction et la pièce à travailler sans qu'il en résulte une complication des dispositifs pour la fourniture continue d'énergie et de fluide réfrigérant à la bobine et sans variation notable des constantes électriques du circuit.
Divers autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être donnée et à l'examen du dessin annexé,sur lequel :
<Desc/Clms Page number 3>
La figure 1 est une vue en élévation latérale de l'appareil perfectionné;
La figure 2 est une vue en élévation de face du même appareil en regardant de la droite de la figure 1;
La figure 3 est une coupe horizontale, par 3 - 3 de la figure 2, à échelle agrandie ;
La figure 4 est une coupe légèrement agrandie par 4 - 4 de la figure 2;
La figure 5 est une vue à échelle agrandie avec coupe partielle par 5 - 5 de la figure 2, cette vue montrant le transformateur commutateur dans la position de découpage;
La figure 6 est une coupe transversale faite par 5 - 5 de la figure 2 et montrant le transformateur commutateur dans la position de oouplage;
La figure 7 est une coupe axiale de la tête d'induction faite par 7 - 7 de la figure 1 à échelle agrandie;
La figure 8 est une vue en élévation de face à échelle agrandie, avec coupe partielle par l'axe, montrant la partie de la machine servant à maintenir la pièce traitée;
La figure 9 est une vue en élévation latérale avec ooupe par l'axe de la plateforme et du support de la pièce traitée, la vue étant prise de la gauche de la figure 2;
La figure 10 est une vue en plan par dessus, avec coupe partielle, du support de pièce rotatif ;
La figure 11 est une coupe par 11 - 11 de la figure 10;
La figure 12 est une coupe par 12 - 12 de la figure 10;
La figure 13, enfin, est une coupe par 13 - 13 de la figure 10.
Comme on le voit plus particulièrement sur les figures 1 à 4, l'appareil est constitué, d'une manière générale, par un transformateur oommutateur 10 comprenant un carter fixe 11 dans lequel est monté, de manière à pouvoir coulisser, un
<Desc/Clms Page number 4>
support de primaire 12 portant un primaire de transformateur mobile par rapport à un secondaire contenu dans le carter 11, le mouvement du primaire réalisant une relation de couplage ou produisant le découplage du primaire et du secondaire. Le support 12 de primaire est maintenu, en vue de la réalisation de ce mouvement de coulissement, par l'arbre creux 13 supportant le primaire et déplacé vers le haut et vers le bas au moyen d'un cylindre moteur approprié 14.
L'arbre 15 porte-outil passe à travers l'arbre creux 13 et à travers le centre du transformateur commutateur 10 ; il porte à son extrémité inférieure la tête d'induction 16.
L'arbre 15 est organisé pour exéouter à la fois un mouvement de coulissement et un mouvement de rotation, le mouvement de coulissement lui étant communiqué par le cylindre moteur 17 et le mouvement de rotation par une roue dentée 18 et par un pignon long 19 commandé par un moteur électrique 20.
A la partie inférieure de l'appareil est disposé un chariot porte-pièce réglable 21 sur lequel est monté un support de pièce 22 mobile verticalement et servant à maintenir la pièce traitée 23 dans la position convenable par rapport à la tête d'induction 16.
Le fluide de refroidissement et de trempe est amené, à la tête d'induction 16 et à une tuyère de trempe 24 à la partie inférieure de la tête, par l'arbre 15, lequel est tubulaire à cet effet, et auquel le fluide est amené par le prolongement tubulaire supérieur 25 disposé pour recevoir ledit fluide par l'intermédiaire d'un raccord coulissant 26 dans lequel le fluide de refroidissement et de trempe est amené par le tuyau 27 et par la valve de contrôle 28 à partir d'une canalisation d'alimentation appropriée 29. Le courant électrique est amené au primaire du transformateur par des conducteurs appropriés 30. Deux conducteurs multiples 31, 31'
<Desc/Clms Page number 5>
relient les bornes de l'enroulement secondaire du transformateur à un groupe de capacités 32 pour la correction du facteur de puissance.
Les divers éléments principaux précités sont maintenus dans la position relative convenable pour le fonctionnement du système, comme le montre le dessin, au moyen d'un bâti approprié 32' rigide et résistant.
Le transformateur commutateur 10 est monté et maintenu immobile sur le bâti principal par l'intermédiaire du carter de transformateur 11 affectant la forme d'un anneau ou cylin- dre de faible hauteur supporté par une console et fixé à la plaque avant du bâti au moyen des ailes 33 et des boulons 34.
Comme on le voit avec plus de détails sur les figures 5 et 6, le carter 11 du transformateur porte un anneau inférieur de montage 35 boulonné sur la bride inférieure du carter en 36, ledit anneau maintenant à son tour un support tubulaire de noyau secondaire 37 boulonné sur l'anneau de montage 35 en 38. Près de son centre, le support 37 de noyau secondaire porte une bride de serrage intermédiaire 39 ; entrecette bri- de et un anneau de serrage supérieur 40 sont serrées une série de pièces feuilletées annulaires radiales 41 formant le noyau magnétique du secondaire 42 du transformateur. Les pièces feuilletées radiales présentent de préférence une partie amincie obtenue par meulage ou par tout autre procédé approprié afin qu'elle constitue, en fait, une masse solide de matière feuilletée.
A l'intérieur d'une partie externe évidée 43 du noyau ainsi formé par les pièces feuilletées 41 est monté l'enroulement secondaire 44 du transformateur constitué par un conducteur tubulaire à quatre torons comme le montre le dessin. Au-dessous des pièces feuilletées 41, le support 37 du noyau maintient un noyau auxiliaire 45, formé également d'éléments feuilletés radiaux à partie amincie produite par meulage, éléments serrés en place entre la bride in-
<Desc/Clms Page number 6>
termédiaire de serrage 39 et l'anneau de montage inférieur 35.
Le primaire 46 du transformateur entourant le secondaire 42 est monté dans le carter cylindrique de primaire 47 porté par le support 12 de primaire et organisé pour coulisser tout en restant en contact avec le carter fixe 11 du transformateur. Le primaire 46 est constitué par une série annulaire d'éléments feuilletés radiaux 48 présentant une partie amincie obtenue par meulage et formant un noyau annulaire ; dans une partie 49 annulaire évidée à l'intérieur de ce noyau est monté l'enroulement primaire 50 du transformateur constitué par le conducteur tubulaire creux habituel.
Les éléments feuilletés 48 sont serrés en place à l'intérieur du carter 47 entre la bride supérieure 51 et l'anneau de serrage inférieur 52 fixé sur l'extrémité inférieure du carter 47 au moyen de boulons appropriés 53.
Le courant est amené à l'enroulement primaire 50 au moyen des bornes 54 s'étendant vers l'extérieur à travers un bloc 55 de forme conique dans le sens radial, bloc fait en matière isolante et inséré entre les éléments feuilletés du noyau, lesdites bornes 54 se raccordant, à l'extérieur du bloc, avec les bornes externes 56 fixées au bloc au moyen de boulons 57. Les bornes externes 56 ont la forme d'éléments d'accouplement pour le courant électrique et pour le fluide pour permettre la liaison avec des conducteurs de courant 30 souples refroidis par l'eau, conducteurs reliés à une source appropriée de courant à haute fréquence et de fluide réfrigérant.
Le bloc 55 en matière isolante affecte la forme d'un coin suffisamment épais pour entourer les bornes 54 et pour les isoler des éléments feuilletés., ledit bloc isolant 55 étant serré en place entre les éléments feuilletés de la même manière que ceux-ci, c'est-à-dire entre la bride supérieure
<Desc/Clms Page number 7>
51 du carter 47 et de l'anneau de serrage inférieur 52, comme on le voit clairement à la gauche des figures 5 et 6. Pour empêcher le mouvement de rotation du primaire par rapport au carter 11 du transformateur, on a muni celui-ci d'une rainure de guidage 58 dans laquelle s'engage un bouton de guidage 59 porté par le primaire coulissant. Cette rainure 58 forme également une ouverture allongée pour le passage des bornes 56, à travers le carter, jusqu'au primaire.
Le primaire 46 peut ainsi coulisser librement depuis la position basse représentée sur la figure 5 jusqu'à la position haute représentée sur la figure 6.
A l'intérieur du creux du support tubulaire 37 du noyau secondaire est monté, de manière à pouvoir coulisser, l'arbre creux porte-outil 15 qui repose à la partie inférieure du carter du transformateur dans un support 60 par l'intermédaire d'une douille conductrice intercalée 61 entourant l'arbre 15 mais isolée de celui-ci par une douille 62 en matière isolante. La douille conductrice 61 s'applique dans la douille 63 qui est montée dans le support 60 par l'intermédiaire d'un manchon isolant 64. Des boulons 65 fixent le support 60 à l'anneau de montage inférieur 35. L'extrémité inférieure de l'arbre 15 porte la tête d'induction 16 constituée par une partie élargie dudit arbre avec un prolongement tubulaire interne 66 et un prolongement cylindrique externe 67.
Le prolongement tubulaire externe porte une série annulaire d'éléments feuilletés 68 radiaux amincis par meulage et serrés en place entre la bride inférieure 69 du prolongement cylindrique 67 et un anneau supérieur de serrage 70 maintenu abaissé contre les éléments feuilletés par un éorou de serrage 71 vissé sur le prolongement cylindrique externe 67. Dans un évidement annulaire externe 72 de l'anneau formé par les éléments feuilletés 68 est montée une bobine d'induction 73 constituée
<Desc/Clms Page number 8>
par un conducteur tubulaire.
L'une des bornes (74) de la bobine 73 est reliée électriquement, par l'intermédiaire d'une pièce tubulaire 75 s'étendant vers l'intérieur, au prolongement interne 66 grâce à la bague métallique 76 à travers laquelle passe le prolongement tubulaire 75, un joint étanche à l'eau étant réalisé à l'orifice interne du prolongement interne 66 et la bague 76 étant fixée à l'extrémité du prolongement 66 au moyen de boulons appropriés 77. L'autre borne (78) de la bobine d'induction est reliée électriquement, par l'intermédiaire des éléments d'accouplement 79, 80 et de la tige conductrice 81, à la douille conductrice 61, la tige conductrice 81 venant en contact avec la douille à travers la bride 82 dans laquelle elle pénètre et à laquelle elle peut être fixée de toute manière appropriée, par exemple par brasure ou autrement.
La communication pour le fluide entre la borne 78 et la chambre à fluide 83 est réalisée au moyen d'une ouverture 84 ménagée dans l'élément d'accouplement 79 et disposée pour communiquer avec l'ouverture ménagée dans la borne 78 et dans la chambre à liquide 83.
Dans ces conditions, l'arbre 15 et la douille oonduo- trice 61 forment des conducteurs montant de la bobine 73 au support tubulaire 37 de la bobine secondaire à l'effet d'éta- blir la connexion électrique avec les bornes de l'enroulement secondaire 44 du transformateur. Une telle connexion est réalisée par l'intermédiaire de deux balais 85 et 86 de forme annulaire disposés pour porter contre l'arbre 15 et contre la douille conductrice 61, respectivement.
Chacun de ces balais, par exemple le balai 85, présente une partie de base supérieure 87 en forme d'anneau plein comportant une partie cylindrique 88 à paroi mince dirigée vers le bas et faisant corps avec lui, partie rainurée longitudinalement depuis le bord inférieur jusqu'à la base, à intervalles rapprochés, de
<Desc/Clms Page number 9>
manière à former un certain nombre de doigts élastiques étroits s'étendant vers le bas et s'appliquant contre l'arbre 15. Pour augmenter l'élasticité,on constitue les éléments de balai au-moyen d'une matière conductrice d'élasticité appropriée telle que le ouivre-glucinium. Le balai supérieur 85 est fixé à la paroi interne du support 37 de bobine secondaire au moyen de sa partie de base supérieure 87 qui est vissée dans la paroi interne du support tubulaire 37.
Ce dernier étant fait en matière conductrice, de préférence en bronze coulé, réalise un bon contact électrique avec le balai par l'intermédiaire de sa liaison par filetage avec ce dernier et la connexion se continue jusqu'au bloc, ou borne, supérieur 89 de l'enroulement secondaire, borne qui, comme le montre la figure 6, est constituée par une patte d'une seule pièce stétendant radialement vers l'extérieur à partir du support 37 ( à travers le bloc isolant 90 à conicité radiale ) et en contact électrique avec la borne supérieure du conducteur à quatre torons de la bobine secondaire.
Le balai inférieur 86 est monté à l'intérieur du support tubulaire 37 entre deux éléments de serrage cylindrique 91 et 92 faits en matière conductrice, l'élément conducteur externe 92 s'étendant vers le haut jusqu'au voisinage de l'extrémité inférieure de la bobine secondaire où il est fixé, de manière qu' un contact électrique soit assuré, à une bague pleine 93 en matière conductrice, les deux pièces en question se vissant l'une dans l'autre; la bague 93 est isolée du support tubulaire 37 par un manchon annulaire 94 en matière isolante s' appuyant dans une partie annulaire à épaulement du support tubulaire 37.
La pièce annulaire 93, ainsi isolée du support 37, est reliée électriquement à la borne inférieure, ou borne isolée, de ltenroulement secondaire, par le bloc-borne 95 lequel, comme on le voit à la gauche de la figure 6, est en
<Desc/Clms Page number 10>
contact électrique avec la bague conductrice 93 et s'étend radialement vers l'extérieur, à partir de celle-ci, à travers le bloc isolant 90 pour venir en contact électrique avec la borne inférieure du conducteur à quatre torons de l'enroulement secondaire. Le bloc isolant 90 en forme de coin a une épaisseur, à sa circonférence, supérieure à celle du blocborne 95 afin d'entourer ce dernier,et de l'isoler des éléments feuilletés.
A l'endroit où le bloc 95 traverse la paroi du support 37, il est isolé de ce dernier à la partie inférieure par un élément d'espacement isolant 96, l'ouverture ménagée dans le support tubulaire 37 étant de hauteur sufi- sante pour réaliser un isolement par l'air entre le bloc 95 et le support 37, comme on l'a indiqué en 97. De même,les côtés du bloc 95 peuvent être isolés à l'air par rapport au support 37 grâce à un espacement convenable; ils peuvent aussi être maintenus à distance au moyen de pièces d'espacement pleines en matière isolante, ainsi que cela sera facilement compris par tout homme de l'art.
Les éléments de serrage 91 et 92 sont ainsi maintenus fermement serrés en place conjointement avec la douille métallique 63 par l'intermédiaire desdits manchons isolants au moyen du support inférieur 60 fixé sur l'anneau de montage inférieur 35 par les boulons 65. En espaçant dans la direction verticale les balais 85 et 86 et en prolongeant la douille conductrice 61 vers le haut jusqu' au voisinage du balai supérieur lorsqu'elle est dans la position haute que montre la figure 8, on permet à l'arbre. 15 et à la douille conductrice 61 de recevoir un mouvement de coulissement vertical sur une distance sensiblement égale à l'espacement précité, tout en maintenant un contact convena- ble avec les éléments.
De même,l'arbre 15, conjointement avec la douille conductrice 61, peut recevoir un mouvement de rotation sans que le contact des balais avec l'arbre et
<Desc/Clms Page number 11>
avec la douille conductrice cesse de se faire.
Les conducteurs multiples 31, 31' constituent une con- nexion multiple allant des bornes de l'enroulement secondaire à la série de capacités 32 pour la correction du facteur de puissance du circuit secondaire; en même temps les'conduc- teurs précités réalisent un dispositif pour l'amenée de flui- de réfrigérant à l'enroulement secondaire. Cette double fonc- tion est en général réalisée à la manière habituelle en uti- lisant ces conducteurs sous la forme de corps creux convena- blement reliés aux bornes de la bobine de manière qu'une oon- nexion électrique et un passage de fluide se trouvent établis à la fois.
Pour réaliser cette connexion, on relie les tubes flexibles 31, 31' en matière conductrice au moyen de raccords d'angle 101 et 102 formant conducteurs à la fois pour le cou- rant électrique et pour le fluide, à des tubes conducteurs
103 et 104, respeotivement, tubes qui s'étendent vers le bas en formant oonnexion électrique et à fluide, avec les bornes du conducteur à quatre torons de l'enroulement secondaire, au moyen des bornes 89 et 95, le tube conducteur 103 qui va à la borne isolée 95 étant isolé du support 37 au moyen d'un tube isolant externe 105.
Les conducteurs multiples 31, 31' sont reliés électriquement à une série de capacités et sont reliés mécaniquement à des tubes isolants appropriés avec un manohon de caoutchouc allant à une source convenable de flui- de réfrigérant, eau par exemple; les connexions et la source précitées ne sont pas représentées ici car elles peuvent être établies de toute manière connue.
Pour l'indication du courant circulant dans l'enroule- ment secondaire par l'intermédiaire des balais 85,86, on a prévu un transformateur 106 affectant la forme d'un toroïde disposé autour de la circonférence externe du balai supérieur
85 de telle manière que le circuit allant des bornes du secon-
<Desc/Clms Page number 12>
daire à travers les balais se ferme à travers le toroide et autour de celui-ci. Avec cette disposition du transformateur de courant, ses circuits magnétique et électrique sont placés à angle droit par rapport aux circuits électrique et magné- tique, respectivement, de l'enroulement primaire, ce qui fait qu'il n'est pas sensiblement influencé par le courant circu- lant dans la bobine primaire.
Le transformateur 106 est relié par deux conducteurs 107, passant à travers la fente 108 du support 12 du primaire, à un instrument indicateur approprié non figuré.
Le circuit électrique établi entre la bobine 73 et l'en- roulement secondaire 44 du transformateur est le suivant : bloc-borne secondaire 89 à la masse; support 37; anneau de base 87 du balai 85 ; porte-outil 15 ; prolongementin- terne 66 de la tête d'induction 16; prolongement 75 de la bor- ne inférieure 74, mise à la masse, de la bobine 73; bobine 73; borne supérieure isolée 78 de la bobine 73; connexions de bor- ne isolées 79 et 80 ; tigeconductrice isolée 81 ; douille conductrice isolée 61 ; balaiinférieur 86 ; prolongement conduc- teur 92 et borne isolée 95 ; enfin.retour à l'enroulement se- condaire par l'intermédiaire de la borne isolée inférieure de l'enroulement.
Un mouvement est imprimé au primaire 46 du transforma- teur, à l'effet de l'amener de la position inférieure de dé- couplage représentée sur la figure 5 à la position supérieure de couplage représentée sur la figure 6, et vice-versa, par l'intermédiaire du support 12 de primaire et de son arbre porteur creux 13, au moyen du piston 106 ( figure 4 ) du mo- teur à fluide 14, piston auquel est fixé l'arbre 13. Le mou- vement du piston 106 est produit par l'admission et l'échap- pement de l'air ou d'un autre fluide moteur par rapport au cylindre 14, sur les côtés opposés du piston, au moyen d'un
<Desc/Clms Page number 13>
tiroir approprié 107 commandé de manière connue par une valve 108 à commande électromagnétique ( figure 2).
Comme des types divers de telles commandes sont bien connus, on a jugé inutile de les décrire ici en détail. Il suffira de dire que les commandes sont organisées de manière que le piston 106 se trouve normalement dans la position inférieure et que, lors de l'excitation de la valve de commande 108 électromagnétique, le piston soit amené à la position supérieure et maintenu dans cette position pendant toute la durée de l'excitation; lors de la cessation de l'excitation de la valve de commande le piston est ramené à la position inférieure. Le mouvement de coulissement vertical de l'arbre 15 à travers le transformateur oommutateur et l'arbre supérieur creux 13 est produit par le piston 109 travaillant dans le cylindre 17, piston auquel l'arbre 15 est fixé de manière qu'il participe à son mouvement de coulissement.
Le piston 109 est commandé par l'admission et l'échappement de l'air, ou autre fluide moteur, sur les côtés opposés du piston à la manière connue ainsi qu' on l'a décrit à propos du fonctionnement du cylindre moteur 14 ; le fonctionnement du cylindre 17 est contrôlé par le tiroir 110 et par la valve de commande 111 électromagnétique ( figure 2 ) de manière telle que le piston 109 reste normalement dans la position inférieure et que, lors de l'excitation de sa valve de commande électromagnétique 111, il soit soulevé jusqu'à la position la plus haute et maintenu dans cette position pendant la durée de l'excitation; lorsque la valve de contrôle cesse d'être excitée, le piston est ramené à la position inférieure.
Un mouvement de rotation est communiqué à l'arbre 15, indépendamment de son mouvement vertioal, au moyen de la roue dentée 16 calée à l'extrémité supérieure de l'arbre 15 et du pignon long 19, à partir dtun moteur électrique approprié 20. Un prolongement supérieur 25 en
<Desc/Clms Page number 14>
forme de tube fermé à la partie supérieure est fixé à ltextrémité supérieure de l'arbre creux 15 porte-outil pour conduire un fluide de trempe à l'arbre creux 15, l'amenée de fluide n'étant pas interrompue par le mouvement de coulissement et de rotation dudit arbre : à cet effet,le prolongement tubulaire 25 s'étend vers le haut dans un raccord à ooulissement 26 ( en forme de chambre cylindrique ) dans lequel le prolongement tubulaire 25 peut coulisser et tourner à travers des presse-étoupe 112 et 113 étanches au fluide.
L'intérieur du prolongement tubulaire 25 communique avec l'intérieure du raccord 26 par une ouverture 114; le liquide de refroidissement et de trempe est amené à l'intérieur du raccord 26 par le conduit 27 ( figure 2 ), d'une valve 28 à commande électromagnétique et du conduit 29 à partir d'une source appropriée, non figurée, d'un tel fluide sous pression.
Le fluide de refroidissement et de trempe amené par le raccord 26 ( figure 4 ) et dont le débit est contrôlé par la valve 28 ( figure 2 ) est dirigé vers le bas le long du prolongement 25 et de l'arbre tubulaire creux 15 jusqu'à la tête d'induction 16 et à la tuyère 24 ( figure 7 ). Le fluide réfrigérant passant dans le canal tubulaire à travers le prolongement interne 66 de la tête d'induction ( figure 7 ) est conduit par le canal ménagé dans le prolongement de borne 75 à la borne inférieure 74 de la bobine de travail, puis, de là, à travers ladite bobine et à l'extérieur par l'intermédiaire de la borne supérieure 78 et de l'ouverture inférieure ménagée dans l'élément d'accouplement 84 à la chambre annulaire 83 du chapeau de tuyère 24.
De la chambre 83,le fluide réfrigérant s'échappe par une série annulaire d'orifices de sortie 116 ménagés dans le chapeau de tuyère 24.
Pour la trempe, le fluide réfrigérant et de trempe s' écoulant vers le bas le long du canal interne du prolongement
<Desc/Clms Page number 15>
interne *16 jusqu'à la chambre centrale 117 du chapeau de tuyère est distribué radialement par des canaux radiaux 118 aux pas- sages annulaires supérieur et inférieur 119 et 120; il est conduit à l'extérieur par les fentes radiales de pulvérisa- tion 121 et 122, respectivement, à partir desquelles le flui- de est refoulé vers l'extérieur pour venir heurter la partie chauffée de la pièce soumise au traitement, partie qui, dans l'exemple représenté, est la surface interne du moyeu d'une roue de voiture figurée en 23 comme étant la pièce soumise au traitement.
La largeur des fentes annulaires 121 et 122 - est déterminée et fixée par un choix convenable des dimensi- ons de l'élément intermédiaire de tuyère 24' et de l'anneau externe 123 au moyen duquel ledit élément intermédiaire 24' est serré dans la position qu'il doit oocuper au moyen d'une série de boulons de serrage 124.
Au-dessous de la tête d'induction 16, la plateforme ré- glable 21,destinée à supporter la pièce,est montée à coulis- sement sur une paire de montants 125 faisant partie du bâti prinoipal 32' ; ladite tête est organisée pour être déplacée vers le haut et vers le bas par deux vis élévatrices 126 commandées par un jeu de pignons d'angle 127 et d'arbres de transmission 128 à partir de l'arbre 129 à extrémité carrée, ce qui permet d'engager ladite extrémité dans une manivelle de commande appropriée non figurée. Comme on le voit aveo plus de détails sur la figure 8, la plateforme 21 porte un , support de pièce 22 mobile verticalement et monté de manière à pouvoir exéouter un mouvement vertical dans le chariot grâce à une série de trois tiges de guidage 130 montées à coulissement dans les guides tubulaires 131 de la plateforme
21.
Le support de pièce 22 est relié aux tiges de guidage 130, pour être déplacé par celles-ci, au moyen de courtes broches
132 disposées à l'extrémité supérieure des tiges et s'enga-
<Desc/Clms Page number 16>
geant dans des ouvertures 133 du support de pièce 22; cette organisation permet d'utiliser, lorsque cela est nécessaire, à la place du porte-pièce 22, divers porte-pièce interohangeables présentant la même disposition d'ouvertures 133. Les trois tiges coulissantes 130 sont reliées à leurs extrémités inférieures au moyen d'un étrier 134 afin qu'elles se déplacent d'une seule pièce. L'étrier 134 est organisé pour être soulevé et abaissé par un cylindre moteur 135 monté à la partie inférieure du puits 136 faisant partie de la plateforme.
Le cylindre moteur est muni d'un piston 137 qui porte l'arbre tubulaire 138 relié, à son extrémité inférieure, à l'extrémi- té inférieure d'une partie centrale 139 s'étendant vers le bas et décalée, de l'étrier. La communication pour le fluide moteur avec la partie supérieure et la partie inférieure du cylindre moteur est réalisée au moyen de raccords à tuyaux appropriés 140, 141 ( figure 9 ) partant d'un mécanisme approprié de contrôle du fluide non figuré.
Au centre du chariot porte-pièoe est disposée, à travers le cylindre moteur 135 pour l'application à la pièce travaillée, une tuyère de pulvérisation inférieure mobile 142 organisée pour être déplacée depuis la position inférieure figurée ( figures 8 et 9 ) jusqu'à la position de travail, par rapport à la pièce traitée, au moyen d'un cylindre moteur allongé 143 s'étendant vers le bas à travers le cylindre mo - teur 135 et l'arbre creux 138, et à travers la partie décalée 139 de l'étrier, au-dessous de ladite partie, où elle se termine par une tête de cylindre inférieure 144.
Ce cylindre moteur allongé est muni d'un piston 145 qui porte le tube mobile de tuyère 146 maintenu normalement dans sa position la plus basse au moyen d'un ressort 147 travaillant à la compres- sion, ressort s'appuyant par son extrémité inférieure contre le dessus du piston 145 et, par son extrémité supérieure,
<Desc/Clms Page number 17>
EMI17.1
tre le dessus au piston..1A5 et, par .son Gztm4=it4 B"éele>àpE-3 contre un épaulement interne 148 de la paroi du cylindre moteur allongé. Un fluide moteur est amené à l'extrémité inférieure du cylindre moteur 143 par un tuyau d'alimentation 139 ( figure 8 ) et par des conduits d'amenée 149 de la tête de cylindre 144, ce fluide moteur étant également utilisé comme fluide de trempe pour la tuyère 142.
Pour ne permettre l'entrée du fluide dans le tube 146 que pendant que la tuyère 142 est dans la position haute, on a monté un tiroir fixe 150 (figure 9) percé de lumières 151 normalement fermées par les parois du tube de tuyère 146, sur une tige de tiroir 152 s'étendant vers le bas à travers le tube de tuyère et fixée à la partie inférieure de la tête de cylindre 144 par l'intermédi- aire d'une partie extrême 153 filetée et formant chapeau.
Comme on le voit nettement sur le dessin et en particulier sur la figure 9, la communication entre l'intérieur du tiroir 150 et la chambre à piston 154 est réalisée lorsque dans son mouvement le piston 145 vient dans sa position la plus haute en butant contre l'épaulement 155, par déplacement de l'extrémité inférieure du piston vers le haut au-delà des lumié- res 151. Le fluide de trempe ayant servi et provenant de la tuyère 142, de même que le fluide de trempe provenant de la tuyère de trempe 24 de la tête d'induction 16, se rassemblent dans le puits 136 de la plateforme d'où ils sont évacués par le tuyau 156 ( figure 8).
La pièce cylindrique à traiter 23 figurée ici sous la forme d'une roue de voiture est montée sur le porte-pièce 22 par l'intermédiaire d'une bague extrême inférieure 157, la pièce étant recouverte d'une bague extrême supérieure 158.
Le rôle des bagues extrêmes est de réaliser un prolongement momentané de la pièce traitée au-delà des parties à traiter afin d'éviter les effets électromagnétiques d'extrémité indé-
<Desc/Clms Page number 18>
sirables aux extrémités de la pièce traitée réelle. A cet effet il convient d'établir les bagues extrêmes en une matière qui soit, du point de vue électromagnétique, sensiblement l' équivalent de celle dont est faite la pièce traitée.
Pour des pièces à traiter relativement grandes comme la pièce 23 figurée sur le dessin, lorsqu'une tête d'induction du type 16 effectue le traitement par son mouvement ascendant à travers la pièce à traiter pendant l'excitation, on oompte habituellement sur la tuyère de trempe 24 portée par la tête d'induction pour produire la trempe à la température voulue, la tuyère de trempe mobile inférieure 142 étant utilisée prin- cipalement pour des pièces plus petites telles que des moyeux de roues d'automobiles, petits cylindres de moteurs, etc...;
toutefois à l'occasion, lorsqu'il est désirable d'utiliser les deux types de tuyères de trempe sur une même pièce à traiter, la tuyère 24 portée par la tête d'induction peut, par exemple, être utilisée pour amener la pièce traitée à la température de trempe désirée, et cela progressivement vers le haut, au cours du mouvement ascendant de la tête d'induction, après quoi le refroidissement ultérieur de la pièce peut être produit par la tuyère inférieure de trempe 142.
Une caractéristique de détail importante des divers cylindres moteurs est la disposition prévue pour amortir le mouvement aux fins de course du piston. Comme une telle organisation est sensiblement la même pour les divers cylindres moteurs, il suffira d'en décrire une seule en détail, par exemple celle du cylindre moteur 14 ( figure 4 ).
On voit ici que la tête de cylindre inférieure 159 est percée d'un passage cylindrique 16u autour de l'arbre 13 par lequel la cham- bre du cylindre moteur communique avec le conduit d'entrée et de sortie 161 de la tête de cylindre; ce passage cylindrique 160 est établi pour être fermé par la partie élargie
<Desc/Clms Page number 19>
162 de l'arbre 13 pendant la dernière portion, ou portion ex- r trame, de la course descendante du piston, ce qui arête la sortie du fluide moteur de la chambre du cylindre par l'ou- verture 160 et limite sa sortie au conduit 161 par un canal de dérivation 100 réglé par une soupape à pointeau 163.
Dans ces conditions, par un réglage convenable de la soupape à pointeau 163, la sortie du fluide moteur hors du cylindre, à la fin de la course, peut être réglée afin que l'on obtienne un effet d'amortissement désiré quelconque. L'extrémité supé- rieure du cylindre moteur est établie de la même manière que l'extrémité inférieure afin qu'un amortissement réglé soit obtenu à la fin de la course ascendante. Il existe aussi en ce point une soupape à pointeau et un conduit de dérivation, non figurés, pour contrôler la communication entre l'ouver- ture 164 et le canal 165 d'entrée et de sortie.
Lors du fonotionnement du système, si l'on suppose que la plateforme 21 doive être réglée dans la position représen- tée sur les figures 1 et 2 pour traiter la roue de voiture 23, le porte-pièce étant dans la position inférieure comme on le voit sur les figures 1, 2 et 7 et la tête d'induction dans la position supérieure, comme on le voit sur les figures 1 et 2, avec le primaire du transformateur commutateur dans la po- sition inférieure de découplage, comme on le voit sur la fi- gure 5, l'opérateur place la pièce à traiter 23 sur le porte- pièce aveo les bagues extrêmes 57 et 58 dans leur position comme on le voit sur les figures 1, 2 et 7. On introduit alors le fluide moteur à la partie inférieure du cylindre élévateur 135 ( figures 8 et 9 )
par le tuyau 141 et par des dispositifs de contrôle appropriés non figurés, pour faire monter le porte- pièce 22 et la pièce à traiter 23 jusqu'à une position repré- sentée en pointillé sur la figure 8. 'Pendant que le porte- pièce est maintenu dans cette position élevée, on agit sur la
<Desc/Clms Page number 20>
valve électromagnétique 111 ( figures 1 et 2 ) pour produire l'admission du fluide moteur à la partie supérieure du cylindre 17 qui, en se déplaçant vers le bas, déplace l'arbre 15 et la tête d'induction 16 vers le bas pour les faire passer à l'intérieur du moyeu de la roue de voiture 23, et à travers ce moyeu, jusqu'à la position représentée en traits pointillés sur la figure 8 légèrement au-dessous du bord inférieur du moyeu mais à l'intérieur de la bague extrême 157 inférieure,
laquelle a été soulevée avec la pièce. Ceci place la tête de traitement thermique 16 dans la position de départ.
On actionne alors la valve électromagnétique 108 ( figure 2) pour admettre le fluide moteur sous pression à l'extrémité inférieure du cylindre moteur 14, à l'effet de soulever rapidement le support 12 de primaire et, avec lui, le primaire 46 du transformateur ( figures 5 et 6 ) depuis la position de découplage représentée sur la figure 5 jusqu'à la position de couplage représentée sur la figure 6 ; l'enroulement secondaire 24 se trouve alors excité et débite du courant dans les prolongements conducteurs formés par l'arbre 15 et par la douille conductrice 61 et allant jusqu'à la bobine 73 ( figures 5 et 7 ) comme on l'a indiqué précédemment. Cette bobine étant maintenant excitée, elle produit par induction un courant de chauffage dans la bague inférieure 157.
Sensiblement au même moment, la valve électromagnétique 28 est actionnée et admet du fluide de refroidissement et de trempe par le raccord à coulissement 26 et vers le bas par l'arbre tubulaire 15 jusqu'à la tête d'induction 16. Le fluide de trempe passe en partie à travers la pièce à traiter, afin de refroidir celle-ci, puis à travers la partie inférieure de la tête d'induction et en partie à travers les ouvertures ou fentes de la tête de tuyère 24 pour venir frapper la surface environnante de la bague extrême inférieure 157.
Sensiblement au
<Desc/Clms Page number 21>
même moment, aussi, la tête d'induction 16 est mise en marche et exécute un mouvement ascendant; il en est de même pour le porte-pièce avec la pièce traitée 23 qui exécutent un mouvement desoendant à des vitesses déterminées de telle manière que le porte-pièce soit amené, avec ses bagues d'extrémité et la tête d'induction de la position représentée en pointillé sur la figure 8 à la position représentée en traits pleins sur la même figure.
Le mouvement ascendant de la tête d'induction 16 à une vitesse déterminée est obtenu par commande de la valve électromagnétique 111 du cylindre moteur 17 ( figures 1, 2 et 4 ) pour laisser échapper du fluide moteur de la partie supérieure du cylindre 17 et pour admettre du fluide moteur à la partie inférieure dudit cylindre avec un débit constant prédéterminé pouvant être réglé au moyen de la valve 166 ( figure 2 ), ou par tout autre dispositif approprié. De même le mouvement descendant réglé de la pièce est obtenu par un contrôle réglé approprié du débit de fluide moteur à la sortie de la partie inférieure et à ltentrée de la partie supérieure du cylindre moteur 135 par les tuyaux 141.et 140.
Pour réaliser la précision dans le oontrôle de la vitesse, on peut utiliser un fluide moteur non compressible dont le débit est contrôlé de manière positive par exemple au moyen d'une pompe à engrenage ou de tout autre dispositif approprié de contrôle de débit. Lorsque la tête d'induction 16 se meut vers le haut à travers la pièce à traiter, depuis la position représentée en pointillé sur la figure 8 jusqu'à la position représentée en.traits pleins, la zone annulaire de courant de chauffage induit se déplace vers le haut à vitesse uniforme depuis la bague extrême inférieure 157, à travers la paroi cylindrique interne de ladite pièce, jusqu'à la bague extrême supérieure 158,
l'effet de refroidissement dû à la pulvérisation de trempe débitée par la tuyère de trempe 24 succédant immédiatement
<Desc/Clms Page number 22>
pour produire un traitement thermique uniforme de la pièce le long d'une zone annulaire intérieure comme on l'a indiqué en 167 sur la figure 8 par des hachures plus serrées.
Lorsque la tête d'induction atteint une position dans laquelle elle est sur le point d'émerger de la bague extrême supérieure 158, la bobine 73 cesse Immédiatement d'être excitée, du fait de la cessation de l'excitation de la valve électromagnétique 108 ( figure 2 ) : le fluide moteur s'échappe de la partie inférieure du cylindre moteur 14 tandis que du fluide moteur est admis à la partie supérieure dudit cylindre, ce qui produit le mouvement du primaire 46 du transformateur ( figures 5 et 6 ) depuis la position supérieure de la figure 6 jusqu'à la position inférieure de découplage de la figure 5, l'enroulement secondaire cessant ainsi d'être excité.
On remarquera que cette interruption du courant est obtenue sans changement indu dans les caractéristiques électriques du circuit primaire grâce à la substitution du noyau feuilleté auxiliaire 45 au noyau de l'enroulement secondaire.
La tête d'induction et la pièce traitée continuent leur mouvement relatif jusqu'à ce que les deux fentes 121 et 122 se trouvent au-dessus du bord supérieur de la pièce 23 et à l'intérieur de la bague extrême supérieure 158, après quoi elles s'arrêtent dans leur mouvement relatif pour permettre à la pulvérisation de trempe de se poursuivre pour laver toute la paroi interne de la pièce traitée pendant un temps déterminé suffisant pour assurer la trempe complète des parties supérieures. La valve électromagnétique 28 ( figure 2 ) est mise en action ensuite pour interrompre l'arrivée du fluide de refroidissement et de trempe.
La tête d'induction et la pièce traitée 23 continuent alors leur mouvement relatif qui les amène dans la position représentée en traits pleins sur la figure 8, laquelle est la même que la position de charge-
<Desc/Clms Page number 23>
ment et de déchargement représentée sur les figures 1 et 2; la pièce traitée 23 peut ensuite être retirée et remplacée par une pièce non traitée, l'opération se répétant de la manière ci-dessus décrite.
Dans le mode de fonctionnement ci-dessus décrit, après que la tête d'induction a cessé d'être excitée, la nécessité d'un mouvement relatif réglé avec précision dans le temps entre la tête d'induction et la pièce à traiter disparaît, ce qui fait que ces deux parties peuvent être déplacées soit au même moment, soit à des moments différents et à toute vitesse convenant à l'exécution du reste de l'opération.
Par exemple après cessation de l'excitation de la tête d'induction, celleci ou la pièce traitée, ou toutes deux peuvent être déplacées rapidement jusqu'à la position dans laquelle les fentes de pulvérisation sont au-dessus de l'extrémité supérieure de la pièce traitée à l'intérieur de la bague extrême supérieure 158 ; après l'arrêt pour la trempe additionnelle, les parties peuvent être rapidement éloignées l'une de l'autre jusqu'à la position de déchargement représentée en traits pleins sur la figure 8.
Il est désirable de faire tourner de temps en temps la pièce traitée pendant son traitement : à cet effet la demanderesse a prévu le porte-pièce rotatif 170 ( figures 10 à 13) monté dans un carter 171 établi pour être placé sur les montants 130 précités. Le porte-pièce 170 est de forme annulaire ; il repose, de manière à pouvoir tourner, dans le carter 171, par l'intermédiaire d'une bague de support 172 à section en V solidaire du porte-pièce et pouvant glisser dans la gorge annulaire complémentaire 173 à section en V ménagée dans le carter. La rotation du porte-pièce 170 est obtenue au moyen d'une couronne à denture hélicoïdale 174 et d'une vis 175 commandée par des pignons d'angle 176 à partir d'un moteur
<Desc/Clms Page number 24>
électrique 177.
Ce dernier est monté sur un support 178 for- mant un prolongement du carter 171. Une bague oouvercle 194 fixée au carter 171 au moyen de vis 195 ( figure la ) s'oppose au déplacement du porte-pièce vers le haut et protège le mécanisme de commande contre l'action du fluide de trempe.
La pièce à traiter 179, laquelle est, dans le cas présent, un moyeu de roue d'automobile, est maintenue centrée en place dans le porte-pièce par l'intermédiaire d'un organe d'adaptation 180 en forme d'anneau fixé au porte-pièce 170 par des vis appropriées 181. Pour assurer un maintien positif de la pièce à travailler dans une relation fixe par rapport au portepièce mobile 170, on a monté deux mâchoires de serrage 182 à la partie inférieure du porte-pièce, lesdites mâchoires étant organisées pour être déplacées, au moyen de cylindres moteurs 183 à commande par fluide, et pour être amenées en prise avec l'extrémité inférieure de la pièce à traiter.
Chacune des mâchoires 182 est établie pour être actionnée par son cylindre moteur 183 par l'intermédiaire d'une tige de piston 184 montée à l'extrémité d'un piston cylindrique creux 185 normalement maintenu, par un ressort 186 travaillant à la compression, dans sa position radiale extrême vers l'intérieur de manière que les mâchoires 183 soient normalement maintenues dans la position de serrage sous l'effet de la tension du ressort; un fluide sous pression peut être admis à l'extrémité avant du piston, puis par le conduit 187, pour écarter les mâchoires et pour les amener à la position dtouverture en vue de la mise en place ou de l'enlèvement de la pièce à traiter.
Dans le cas présent les mâchoires précitées sont conformées et organisées de manière qu'elles viennent en prise avec la pièce à traiter à l'endroit de l'évidement annulaire normalement prévu sur de telles pièces.
A la partie inférieure du carter 171, de part et d'autre
<Desc/Clms Page number 25>
de l'ouverture centrale, sont également montés deux interrupteurs de commande 188 et 189 actionnés'par des leviers 190 et 191 placés, respectivement, de manière qu'ils soient actionnés par la venue en prise de l'extrémité inférieure de la pièce à traiter 179 avec eux. Le rôle de ces interrupteurs est de oontrôler des circuits de sécurité convenables non figurés qui ne font pas partie essentielle de l'invention et qui peuvent faire partie d'un système de contrôle annexe à la machine. Il suffira de dire ici que les interrupteurs 188 et 189 sont d'un type tel qu'ils soient normalement ouverts et qu'ils soient établis pour être fermés lors du mouvement de montée de leurs plongeurs de commande 192.
C'est ainsi que, sur la figure 12, l'interrupteur 188 est représenté avec son plongeur 192 maintenu soulevé par le levier 190, ce qui maintient l'interrupteur dans la position de fermeture, tandis que l'interrupteur 189 est représenté avec son plongeur libéré du fait du mouvement descendant du levier 191, ce qui maintient l'interrupteur dans la position d'ouverture, les leviers 190 et 191 étant ainsi maintenus par la venue en prise, avec eux, de l'extrémité inférieure de la pièce traitée. Dans ces conditions lorsque la pièce est en place, l'interrupteur 188 est maintenu fermé tandis que l'interrupteur 189 est maintenu ouvert. Aussitôt après l'enlèvement de la pièce traitée, les leviers 190 et 191 peuvent se déplacer vers le haut pour ouvrir l'interrupteur 188 et fermer l'interrupteur 189.
Le mouvement ascendant du levier 191, avec une force suffisante pour la commande de l'interrupteur 189, est produit par l'action d'un ressort approprié 193 travaillant à la compression, tandis que le ressort rétractile normalement prévu comme élément de l'interrupteur 188, mais non figuré ici, intervient pour soulever le levier 190 par le mouvement descendant du plongeur 192 d'interrupteur sous
<Desc/Clms Page number 26>
l'action de ce ressort rétractile.
Lorsqu'on utilise le porte-pièce 170 à la place du porte-pièce 22 de la figure 8 et pour adapter la machine au travail sur des pièces plus petites comme le moyeu 179 de la figure 12, on remplace la tête d'induction 16 des figures 1 à 8 par la tête d'induction plus petite 194 de la figure 12 convenablement établie pour venir dans la position correcte de travail par rapport à la pièce à traiter 179, ladite tête d'induction étant montée à l'extrémité d'une douille conductrice 61' et d'un arbre 15' remplaçant la douille conductrice 61 et l'arbre 15 des figures 1 à 8.
Avec le porte-pièce rotatif 170 représenté sur les figures 10 à 13, la pièce à traiter 179 peut être soulevée et abaissée pour venir en position de travail ou pour s'éloigner de la position de travail par rapport à la tête d'induction 194 ou être tournée par rapport à celle-ci, sans déplacement de la tête d'induction, ce qui est commode et préférable lorsqu'on opère sur de petites pièces telles que le moyeu 179 de roue d'automobile. De même, lorsqu'on désire obtenir un mouvement de rotation relatif à vitesse élevée entre la pièce à traiter et la tête d'induction, on peut faire tourner ces deux éléments en sens inverse et on évite ainsi toutes vibrations gênantes qui se produiraient si l'on réalisait la même vitesse de rotation relative par déplacement d'un seul des éléments.
Dans le cas du travail sur des pièces plus petites comme le moyeu de roue 179, il est préférable d'effectuer une trempe brusque de toute la surface traitée en une fois, ce que l'on réalise de la manière la plus commode par utilisation de la tuyère de trempe inférieure 142 qui, sur la figure 12, est représentée dans la position supérieure ou position de trempe. C'est dans une telle position que le fluide de
<Desc/Clms Page number 27>
trempe est amené à la tuyère par les lumières de tiroir 151 ( figure 9), comme on lta décrit à propos des figures 8 et 9.
Il y a lieu de remarquer en outre que, avec la forme perfectionnée de bobine chauffante représentée sur la figure 7, dans laquelle la longueur dans le sens de l'axe est extrê- mement faible par rapport au diamètre, ce qui fait que le circuit magnétique est limité dans son étendue axiale à une valeur plusieurs fois inférieure au diamètre, la profondeur du flux magnétique de grande densité et, par suite, la profondeur de la zone traitée, peuvent être maintenues faibles, quelles que soient les dimensions de la pièce traitée.
REVENDICATIONS.
1.) Procédé pour le traitement thermique d'une pièce par induction électromagnétique conformément auquel on maintient une bobine d'induction excitée en relation inductive avec la pièce traitée, tout en produisant un mouvement relatif entre la bobine et la pièce traitée dans une ou plusieurs directions.
2.) Appareil pour le traitement thermique d'une pièce sur une surface interne cylindrique et près de ladite surface par induction électromagnétique, appareil comprenant une bobine d'induction dont la longueur, dans le sens de l'axe, est inférieure au diamètre et est, de préférence, inférieure à la longueur, dans le sens de l'axe, de la partie à traiter de la pièce.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.