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Inducteur pour chauffer des pièces cylindriques ou de formas semblables dans le procédé à rotation
Cette invention oonoerne un inducteur constitué par plu- sieurs boucles formées de conducteurs chauffants et destiné à chauffer des pièces métalliques ayant une forme cylindrique ou une forme de révolution analogue, le chauffage étant effectué dans un processus à rotation. Le procédé qu'on met en pratique à l'aide de cet inducteur peut servir à chauffer soit seulement la surface de la pièce, soit celle-ci tout entière et, pour autant qu'il soit immédiatement suivi d'un refroidissement brusque, permet de réaliser une trempe correspondante de la pièce.
Les inducteurs utilisés pour chauffer des pièces cylindri- ques dans le procédé à rotation, constitués par des boucles formées de conducteurs chauffants et se fermant par-dessus la paroi surfaciale de la pièce appartiennent à une proposition antérieure non divulguée auparavant. Suivant cette proposi- tion, la boucle recouvre la largeur de la pièce à traiter et s'étend au maximum sur la moitié du pourtour de la pièce cy- lindrique qui tourne plusieurs fois pendant le chauffage. On a proposé également dans une variante non divulguée non plus de cette forme d'inducteur et pour la même application indus- trielle de donner à la boucle une forme non pas carrée, mais circulaire, losangée, trapézoïdale ou analogue et de réunir, le cas échéant, plusieurs boucles de ce genre de façon régla- ble pour en faire un tout à action conjuguée.
Cette dernière proposition visait à donner la possibilité d'approprier l'in- ducteur à des pièces ayant des largeurs de différentes dimen- sions.
Les inducteurs de ce genre se comportent bien en prati- que. Des expériences permettent, en effet, de constater que leur efficacité augmente et en même temps que leur effet de ohauffage peut être minutieusement accordé à condition de ménager une conformation comme le prévoit la présente inven- tion. Celle-ci est caractérisée par une boucle principale et une ou plusieurs bouoles secondaires s'en écartant en épingle à cheveux ou en U ou en V et qui sont montées les unes par rap- port aux autres et avec la boucle principale en série ou en parallèle, la direction dans laquelle s'étendent ces boucles secondaires divergeant de celle de la boucle principale.
Les boucles secondaires sont prévues, de préférence, dans ou
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presque dans la direction de rotation de la pièce aux endroits où un besoin de chaleur plus grand se manifeste dans cette pièce. Le cas échéant, plusieurs de ces boucles secondaires peuvent être disposées parallèlement.
L'inducteur forme avec ses boucles secondaires une surface courbe qui, en première approximation, est l'image de la surface périphérique de la pièce. Dans nombre de cas, il peut y avoir avantage à ce qu'il s'étende sur plus de la moitié du pourtour de la pièce. Il n'est pas nécessaire d'ailleurs que toutes les boucles se trouvent sur cette surface courbe. Bien au contraire il est avantageux à l'occasion qu'une ou plusieurs boucles se trouvent sur une autre surface. Ceci est vrai en particulier de la boucle principale.
Le rendement des boucles conductrices est accru si les conducteurs sont pourvus de culasses magnétiques. Celles-ci sont constituées par un feuilletis de tôles ou par ce qu'on appelle une "masse". De semblables culasses trouvent également leur application à des inducteurs conformes à l'invention aussi bien sur les boucles principales que sur les boucles secondaires. La puissance élevée en soi de l'inducteur, objet de l'invention, s'en trouve encore accrue.
On peut avec des inducteurs présentant ces caractéristiques les ajuster de la manière la plus sensible à la tâche de chauffage qui se pose dans chaque cas puisque, grâce à diverses possibilités dues à la constitution des boucles secondaires et à leur disposition par rapport à la boucle prinoipale, on dispose d'un vaste choix. Avec le rendement élevé on conjugue ainsi pratiquement des types d'inducteurs particulièrement précieux pour le chauffage et éventuellement pour la trempe de pièces cylindriques ou à formes analogues.
Dans le dessin schématique annexé sont représentées une série de réalisation possibles de l'invention. Pour ne pas embrouiller le dessin, on y a laissé de côté tous les organes servant à maintenir et guider les boucles, à amener le courant, etc.. ainsi que les dispositifs de refroidissement brusque pour le cas d'une trempe ultérieure des pièces traitées.
La fig. 1 montre le maneton 1 d'un arbre à manivelle avec joues ou flasques limitrophes 2' et 2". Pour chauffer ce maneton, il est prévu suivant l'invention un groupe de troisboucles faites de conducteurs chauffants et montés en série. La boucle chauffante principale 3 est placée dans la direction de l'axe de la pièce, tandis que les boucles secondaires .2. et $ qui s'en écartent en épingle à cheveux, en U ou en V s'éten- dent dans le sens périphérique de la pièce. Pour augmenter encore le rendement, il est prévu sur les boucles chauffantes individuelles des culasses magnétiques 9. 10 en forme d'étriers.
Dans la réalisation que montre la fig. 1, ces culasses magnétiques ne sont représentées que sur une portion des boucles chauffantes. Mais elles peuvent s'étendre bien entendu sur la totalité de leur superficie et, de façon générale, être prévues là seulement où la pièce doit subir un chauffage particulièrement intense. Le courant à haute fréquence arrive par des conducteurs 4 et 5 à la boucle chauffante principale et par là même aux boucles secondaires 7 et 8 montées en série. Le sens du passage du courant est mis en évidence par les flèches.
Pendant le traitement de la pièce, celle-ci toume dans le sens indiqué par la flèche 6. Au-dessous des boucles conduc- trices chauffantes constituées par les branches 3' et 3", 7' et 7", 8' et 8" parcourues en sens inverse par le courant il se produit un chauffage très efficace. Comme les régions de
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la pièce qui tournent au-dessous des boucles secondaires ¯7 et 8 sont soumises lors de chaque rotation à leur action pendant un temps notablement plus long que les parties de la pièce qui tournent au-dessous de la boucle conductrice principale 5, il se produit sous les boucles 2 et 8 un plus grand afflux de chaleur. Grâce à lui, on peut par un réglage judicieux égaliser complètement la dispersion électrique aux joues limitrophes 2' et 2" et le transfert de chaleur à ces dernières.
Par une disposition convenable des branches des boucles secondaires, on peut lors de la trempe de la pièce et sans autre précaution assurer le déplacement de la couche trempée comme le met par exemple en évidence la fig. 2. Celle-ci est une représentation partielle à plus grande échelle que'la fig.l montrant la disposition de la boucle 1 dans la région de la gorge creuse située entre la joue 2' et le maneton 1. Le cours désiré de la trempe est figuré par.la partie hachurée 17.
Pour assurer la répartition de chaleur qui est nécessaire à cet effet, la boucle 7 qui est constituée par les deux branches 7' et 7" longe avec la branche 7" la joue jusqu'à une hauteur d'autant plus grande que la couche 17 de métal trempé doit s' élever davantage sur cette joue. On peut ainsi par un choix judicieux de la forme des tôles 9 constituant les culasses magnétiques influencer la configuration et l'étendue de la couche de métal chauffée puis trempée, autrement dit durcie par refroidissement brusque ou "étonnement".
L'inducteur représenté en fig. 5 est de forme analogue à celui que montre la fig. 1 et son fonctionnement ressemble au sien. De façon générale, l'effet thermique dans les régions de la gorge creuse de la pièce quand on utilise cet inducteur est plus faible que dans la réalisation représentée en fig. 1.
Une autre réalisation du principe de l'invention est représentée en fig. 4. Ici la boucle pricipale 3 s'étend dans la direction axiale de la pièce, tandis que les boucles secondaires 7a, 7b, 8a et 8b s'étendent en étoile selon un certain angle par rapport à la boucle principale 3 et au sens de rotation de la pièce. L'effet thermique est naturellement différent de celui des constructions décrites ci-dessus.
La fig. 5 montre une variante de réalisation de l'inducteur qui comprend ici un plus grand nombre de boucles seaon- daires 18 munies de culasses magnétiques 9 et s'étendant dans le sens périphérique de la pièce. Ces boucles secondaires font dans ce cas à la rigueur directement partie d'une branche de la boucle principale 3. L'alimentation de l'inducteur est assurée par les conducteurs 4 et 5 d'arrivée du courant. Pour influencer l'effet thermique dans la direction axiale de la pièce, les diverses boucles secondaires 18 ont des longueurs différentes.
Un chauffage aussi uniforme que possible de la pièce dans le sens axial peut être obtenu à l'aide d'un inducteur' conforme à la fig. 6 Les boucles secondaires 18 disposées parallèlement font un certain angle avec l'axe de la pièce ou de la section de la pièce à traiter. Avec la réalisation oonstruoti- ve représentée en fig. 5 il y a ici une analogie en ce sens qu'ici encore les boucles secondaires sont des parties constitutives d'une branche de la boucle principale 3/at. De toute fa- çon, la boucle principale 3 se trouve dans un autre plan que les boucles secondaires qui s'étendent dans la surface périphérique courbe du cylindre. Ceci est vrai aussi de la réalisation constructive représentée en fig. 7 sauf qu'ici les boucles secondaires 18 s'étendent en direction axiale.
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Dans la réalisation représentée en fig. 6 de même que dans celle montrée en fig. 7, on peut influencer le rendement et la répartition de chaleur désirée par l'application de culasses magnétiques 9, 9' et 9". Ces culasses peuvent également recouvrir de plus grandes sections des divers branchements. Il est possible en particulier de prévoir un autre montage aux extrémités frontales 9' et 9" pour influencer à son gré le cours du chauffage dans la région de la gorge creuse de la pièce.
Le principe directeur de l'invention a été décrit principalement dans son application particulière au chauffage ou à la trempe superficiel de manetons d'arbres à manivelle ou vilebrequins. Lais il peut évidemment trouver son application à un traitement destiné à la trempe superficielle de portées prévues sur des arbres, de paliers à collets, de crapaudines ou de pièces de machines analogues. Des chauffages intéressant la totalité de la section droite de la pièce ainsi que des trempes à coeur sont également possibles avec succès à l'aide de dispositifs conformes à l'invention. En ce qui concerne le montage ou mode de branchement, on peut monter les diverses boucles chauffantes soit en série comme dans les exemples de réalisation choisis, soit en parallèle.