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PEEC3'I(ïl.'S AUX EQUIPEMWJTS DE CHAUFFAGE PAR DES COURANTS DE HAUTE FEZÇ92=,
La présente invention se rapporte aux équipements de chauffage par cou- rant de haute fréquence, plus particulièrement à ceux du type à induction électro- magnétique, et elle a pour objet de prévoir des moyens simples et parfaitement ap- ropriés à chauffer sélectivement différentes régions d'une pièce, par exemple la périphérie et l'intérieur d'un pignon.
La Société demanderesse a constaté que, dans ce cas, il y avait locali- sation prononcée du chauffage sur différents points de la pièce à traiter quand on employait des courants de fréquence différente ; c'est ainsi qu'au cours du traite- ment de pignons soumis au recuit ou à la cémentation, des courants dont les fré- quences sont de l'ordre de 500.000 pps ont tendance à chauffer tout d'abord
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les parties extérieures des dents, sans porter à la température voulue le métal qui constitue leur base. D'autre part, des courants de fréquences moindres, de l'ordre de 1000 à 10.000 pps échauffent la base plus vite que les extrémités.
Conformément à la présente invention, on utilise des courants de fréquences différentes, chacun étant approprié à chauffer,au régime désiré, une région particu- lière de la pièce, de manière à porter à la ou aux températures désirées, et simulta- nément, les différentes régions de cette pièce. Dans une forme préférée de l'inven- tion, on utilise un enroulement alimenté par un courant de fréquence relativement éle- vée et par un courant de fréquence moindre, et ce, simultanément, lesdites fréquences étant choisies pour obtenir l'effet désirs de chauffage de régions sélectionnées de la pièce, par l'action de champs électro-magnétiques engendrés par ces courants de fréquences différentes, de manière à traiter les extrémités des dents et leur base.
On prévoit aussi des dispositifs permettant de faire varier les valeurs relatives des courants de haute et de basse fréquence ou leur durée relative d'application, de ma- nière à obtenir les régimes désirés de traitement des parties externes et internes de la pièce.
L'invention sera mieux comprise par la lecture de la description qui suit et par l'examen des dessins annexés où t
La fig.l est une vue schématique d'un équipement de chauffage par haute fréquence, conforme à l'invention;
Les fig.2 et 3 représentant des variantes.
En se référant aux dessins, on voit une forme de l'Invention comportant un enroulement 1, dans lequel on introduit une pièce à traiter, telle qu'un pignon 2, que l'on doit porter à la température de cémentation. Cette bobine 1 est connectée à deux sources de courant à haute fréquence, c'est-à-dire à une souree 3, à fréquence relativement élevée, et à, une autre source 4, de fréquence moindre. Chaque courant, par l'intermédiaire d'un seul enroulement, produit son propre champ magnétique tra- versant la pièce.
La source d'alimentation 3 est, de préférence, un oscillateur électronique du type Colpitts et fournit un courant de deux à trois ampères sous 3 à 4.000 volts, à une fréquence d'environ 500.000 pps; la génératrice 4, comme on l'a représenté, peut être un alternateur à péles saillants fournissant 500 à 2.000 ampères sous 300 nolts, à la fréquence d'environ 1000 pps.
Ces fréquences peuvent toutefois avoir d'autres @ valeurs; c'est ainsi que l'oscillateur 3 peut fournir un courant dont la fréquence peut varier de 200.000 pps à 2.000.000, alors que celle de l'alternateur 4
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peut être comprise entre 1.000 et 15.000, cette génératrice pouvant être d'un type quelconque approprié, soit une machine à induction, soit un oscillateur à étincelles Elle peut être aussi du type électronique fournissant un courant à une fréquence de l'ordre de 50.000 pps.
On a représenté l'oscillateur en 3; il est constitué par un tube 5, dont le circuit anodique est alimenté en courant continu par une source appropriée 6, dent le négatif 7 est à la masse. Une inductance 8 est connectée entre la ligne 6 et l'anode 9. Cette dernière est reliée par une capacité 10 à un circuit oscillant comportant deux capacités 11 et 12, en série l'une sur l'autre, aux bornes desquelles sont connectés en parallèle et en série l'un avec l'autre, l'inductance 13 et 1'en- roulement 1 de chauffage HF. Une prise 14, entre les deux capacités 11 et 12, est connectée à la cathode 15 du tube à décharge, alors que la borne inférieure 16 de ladite capacité 12 est reliée par une capacité 17 à la grille 18 de ce tube.
Cette dernière connexion, on le conçoit, fournit la polarisation négative à la grille.
Une résistance de fuite 19 et l'inductance 20 sont connectées en série l'une avec l'autre entre la grille et la cathode,
On conçoit qu'un dispositif, non représenté, alimente en courant continu les conducteurs 6 et 7; il peut être constitué par exemple, par un redresseur con- necté à une source de oourant alternatif, à une tension appropriée,
La puissance fournie par l'oscillateur 3, à l'enroulement 1, peut être ré- glée par variation de la tension continue disponible sur les conducteurs 6 et 7 et ce, par des dispositifs non représentés, et aussi en réglant la fréquence de la source. Ce réglage de fréquence s'obtient en connectant l'extrémité supérieure de l'enroulement de chauffage HF à une ou plusieurs prises 21 de la réactance 13.
Comme on l'a représenté fig.l, la génératrice 4 est connectée aux mêmes bornes de l'enroulement due l'oscillateur 3. Toutefois, un filtre est prévu dans le circuit de ladite génératrice 4, pour éviter, dans cette dernière, l'apport d'une quantité appréciable de courant à haute fréquence provenant de l'oscillateur $, Ce filtre est constitué par deux inductances 22 et 23, connectées dans les lignes is- sues de la génératrice 4 et par deux capacités 24 et 25, en parallèle sur lesdites inductances. Chacun de ces circuits 22, 24 et 25, résonne sur la fréquence de l'oscillateur 3, pour éviter le passage du courant à haute fréquence sur la généra- trice 4. Le courant à fréquence moindre de ladite génératrice 4 passe librement dans les inductances 22 et 23 vers l'enroulement 1.
Une capacité 26, est con- nectée sur ladite génératrice 4 pour corriger son facteur de puissance qui
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est de préférence voisin de l'unité. Dans l'oscillateur 3, le courant de fréquence relativement faible provenant de la génératrice 4 est bloqué par les capacités 10, 11, 12 et 17.
L'appareil est misen marche par des Interrupteurs appropriés non représentés et insérés dans les ci roulis de l'oscillateur 3 et de la génératrice 4. Le courant issu de l'oscillateur 3 est de préférence commandé par l'établissement et par la coa pure du courant continu sur les conducteurs 6 et 7, alors que d'autres interrupteurs non représentés, sont prévus dans le circuit de la génératrice 4, pour la déconnec- ter de l'enroulement 1. Dans le cas de chauffage d'un pignon 2, à cémenter, on désire chauffer à la fois les parties supérieures des dents et aussi leurs bases* Le courant de haute fréquence fourni par l'oscillateur 3 échauffe les extrémités alors que le courant de basse fréquence, issu de la génératrice 4, échauffe les ba- ses.
Ces deux effets engendrés par le seul enroulement 1 sont réglés par le choix d'une prise appropriée 21 sur l'inductance 13, de manière que lesdites dents soient portées uniformément à la température de cémentation, aprèsquoi le pignon est trem- pé par aspersion d'eau,
De plus, pour chauffer des pignons et des pièces analogues, de forme irré- guliëre, on peut utiliser, si on le désire, deux enroulements séparés connectés res- pectivement aux deux sources 3 et 4; ils peuvent être disposés l'un au-dessus de l'autre, sur un même axe, comme le montre la fig.2, la source à b asss fréquence 4 étant connectée à l'enroulement inférieur 27 et la source à haute fréquence à l'en- roulement 28.
Le pignon, ou toute autre pièce analogue,, sont introduits d'abord dans la bobine inférieure 27 où s'échauffent les bases des dents qui sont ainsi por- tées à la température de cémentation. Le pignon est ensuite soulevé par un support approprié 29, pour l'amener dans la bobine 28, où s'échaufferont les extrémités des dents que l'on trempera par la suite. On conçoit que cette seconde opération de chauffage dans la bobine supérieure puisse s'accomplir dans un temps relativement court, du fait que les autres parties des dents ont été chauffées préalablement par la bobine inférieure 27.
Le chauffage produit par la bobine supérieure 28 peut, par exemple, être obtenu en une ou deux secondes, durée qui est telle que les parties internes du pignon ne se refroidissent pas à une température inférieure à. celle de cémentation,
On a représenté fig.3, une variante dans laquelle figure un plus grand nom- bre de spires sur la bobine à basse fréquence, de manière à produire un flux ma- gnétique ayant la valeur nécessaire pour obtenir un chauffage convenable avec
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un courant moindre. En d'autres termes, en accroissant le nombre de spires de la bobine à basse fréquence, on engendre un flux magnétique plus important avec le même courant, On peut, pour cet enroulement, utiliser un plus grand nombre de spires que pour celui à plus haute fréquence, sans créer une inductance de valeur prohibitive.
Comme on le voit fig.3, l'enroulement 30 comporte des prises 31 et 32, connectées à deux spires et auxquelles est relié l'oscillateur à haute fréquence. Les bornes
33 et 34 de l'enroulement entre lesquelles sont incluses quatre spires, sont connec- tées à la source de basse fréquence. Evidemment, on peut utiliser pour chaque fré- quence un nombre de spires approprié. L'enroulement à haute fréquence peut, par exemple, ne comporter qu'une seule spire.
Bien que l'invention n'ait été décrite que pour le traitement d'un pignon, on conçoit qu'elle puisse être utilisée dans d'autres domaines* Les matériaux que l'on peut traiter sont ceux qui peuvent être chauffés par induction électro-magné- tique à des fréquences pratiquement utilisables, Ces matériaux sont généralement conducteurs ou semi-conducteurs; Ils peuvent être constitués par des corps humides osganiques ou inorganiques, des solutions et des colles contenant de l'eau, des conducteurs électriques à haute résistivité, tels que le carbone et certains métaux.
Les puissances à utiliser, seront*'celles qui conviennent à la matière à traiter et dépendront de la résistivité de ladite matière. En général plus élevée est ladite résistivité, plus haute est la fréquence du courant de chauffage. Les fréquences les plus basses peuvent être de l'ordre de 10 mégacycles et les f réquen- ces plus élevées de 3.000 mégacycles.
L'enroulement de chauffage peut être aussi utilisé pour des traitements internes, auquel cas il peut être introduit dans une forure ou un logement de la pièce, par exemple dans le cas du chauffage d'engrenages à dents intérieures de logements de clavettes, etc...
De plus, les parties à traiter peuvent être sélectionnées non seulement en ce qui concerne leur situation de base ou d'extrémité, mais aussi en ce qui concerne la résistivité des éléments qui les constituent, compte tenu aussi du fait qu'ils peuvent être en matériaux différents.
On conçoit que l'invention puisse convenir également aux systèmes destinés à chauffer des diélectriques et qui sont constitués habituellement par deux élec- trodes planes, entre lesquelles est placé le matériau à traiter* Dans ce type de chauffage, un champ électrostatique est engendré entre les électrodes au lieu du champ électro-magnétique engendré par l'enroulement.
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Conformément à l'invention, on connecte les deux sources de courant de haute fréquence différentes aux deux électrodes. Ce type d'élément chauffant peut être utilisé par exemple pour cuire de la viande entre deux couches de pain. On place donc un morceau de viande crue entre deux couches de pain et le tout entre les deux plaques de l'élément chauffant. La source connectée aux plaques fournit un courant de fré-quence relativement faible et la tension appropriée permet d'effectuer le chauffage sélectif de la viande au régime voulu, qui permet par conséquent de la cuire rapidement; l'autre source à fréquence plus élevée fournit du courant à la fréquence et à la tension appropriées pour cuire sélectivement et simultanément le pain.