<Desc/Clms Page number 1>
Bobine de chauffage par induction.
La présente invention se rapporte aux bobines de chauffage par induction utilisables pour des traitement thermiques.
Il existe déjà différents types de bobines à induction pour le chauffage par induction de pièces métalliques. Le chauf- fage au moyen de ces bobines est utilisé pour la trempe super- ficielle, le chauffage au rouge, le recuit, la soudure, avec ou sans métal d'apport, dure ou tendre, et pour des traitements thermiques analogues. Pour des pièces présentant une section circulaire ou analogue, et par exemple pour des tourillons de manivelles, des tourillons d'arbres, des cames et des cylindres, on utilise d'ordinaire des bobines à une ou plusieurs spires entourant la pièce à chauffer. Il existe déjà également des bobines de conduction de la chaleur qui n'entourent qu'une partie ou qu'une section de la pièce à chauffer.
Dans le cas où l'on
<Desc/Clms Page number 2>
utilise ces derniers dispositifs de chauffage, on déplace circu- lairement ou en rotation la pièce à chauffer pendant l'opération afin d'obtenir une répartition uniforme de la température.
Les inconvénients des dispositifs de chauffage utilisés jusqu'ici résident dans le fait qu'il est nécessaire d'utiliser un dispositif de chauffage particulier pour chaque dimension de pièce, et notamment lorsque le diamètre et la longueur des pièces diffèrent de l'une à l'autre. Il devient alors indispen- sable d'avoir en réserve une grande quantité de dispositifs, de chauffage coûteux. Un autre inconvénient des bobines du type décrit entourant la pièce réside dans le fait que la bobine re- couvre complètement la section de la pièce à chauffer et rend ain si impossible l'observation de la température dans cette section.
L'un des buts de l'invention est en conséquence de remédier à ces difficultés. L'invention est matérialisée dans un dispo- sitif de chauffage ou inducteur, caractérisé en ce que la partie de la pièce soumise au chauffage est entourée d'une bobine à une seule apire dont l'élément conducteur de chaleur est plus étroit; que la section à chauffer. La bobine à une seule spire est disposée judicieusement selon un angle allant de 0 à 90 par rapport à l'axe de la pièce, et de préférence selon un angle de 45 . Cette bobine a une conformation telle que le couplage électrique entre sa face interne et le face externe de la pièce soit aussi satisfaisant que possible. Afin de parvenir à ce résultat, la bobine a une forme sensiblement elliptique.
Pendant le chauffage, la pièce tourne à l'intérieur de la bobine, de sorte que l'on obtient sur l'ensemble de la superfi- cie de cette pièce soumise à l'action de l'inducteur une répar- tition uniforme de la température.
Pendant le chauffage, la température de cette surface peut être constamment observée, car l'inducteur ne recouvre qu'une partie relativement réduite de la pièce.
<Desc/Clms Page number 3>
Lorsqu'on désire traiter simplement des pièces de longueurs différentes, on peut utiliser le même inducteur, en l'adaptant notamment à la longueur de la sunface à chauffer de la pièce par variation de son inclinaison, c'est-à-dire de l'angle entre l'axe de la pièce et l'axe de l'inducteur. On peut utiliser éga- lement le même inducteur sensiblement elliptique pour des pièces de différents diamètres, en ce sens qu'on le fait pivoter de l'angle approprié. Un dispositif de ce type réduit considérable- ment le nombre des inducteurs qu'il est nécessaire de maintenir en réserve, car le même inducteur peut être utilisé pour un grand nombre de pièces de dimensions différentes.
Un autre avantage de ce type d'inducteur par rapport aux inducteurs habituels à une ou plusieurs spires réside dans le fait qu'il est presque impossible de surchauffer la surface de la pièce, même lorsqu'on travaille avec une énergie plus impor- tante. Pendant sa rotation, la pièce dispose d'un laps de temps suffisant pour que la température de sa couche superficielle s'u- niformise par conduction de la chaleur vers l'intérieur de la pièce.
Suivant une autre particularité de l'invention, il est pos- sible de conformer les inducteurs de manière telle que la branche de l'inducteur assurant l'arrivée du courant fasse avec l'axe de la pièce un angle plus abrupt, par exemple entre 45 et 90 , aux endroits où il est nécessaire de disposer d'une quantité de cha- leur plus importante qu'aux endroits où la quantité de chaleur nécessaire est plus faible, et où l'angle varie entre 0 et 45 .
Il en résulte que les temps pendant lesquels une portion du con- ducteur de chauffage agit sur la surface de la pièce au cours de sa rotation sont différents. l'action uniforme engendrée sur la pièce pour toutes les sections du conducteur disposées selon un angle abrupt dure plus longtemps que dans les sections de la pièce sur lesquelles l'élément de conducteur de chauffage fait avec l'axe de cette pièce un angle plus aigu. Dans ces conditions,
<Desc/Clms Page number 4>
le temps réel de l'action de ce conducteur constitue une mesure pour l'absorption de l'énergie électrique dans les différentes sections de la pièce. L'avantage de l'inducteur suivant l'inven- tion par rapport aux inducteurs habituels à balais réside tout d'abord dans son rendement plus élevé et dans sa faculté d'adap- tation sur d,es pièces de dimensions différentes.
L'inducteur suivant l'invention peut être utilisé aussi bien pour le chauf- fage de toute la surface que pour un chauffage progressif.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention.
La fig. 1 représente une bobine inductrice pour le chauffage de manetons d'arbres vilebrequins.
La fig. 2 représente une bobine de chauffage utilisable sur un tourillon muni d'une embase à l'une de ses extrémités.
La fig. 3 représente un inducteur pour le chauffage d'une pièce cylindrique.
La fig. 4 montre la forme d'une culasse pour un inducteur tel que représenté sur la fig. 3. lies inducteurs peuvent être utilisés pour des manetons d'ar- bres vilebrequins, des boulons à tête, des tourillons, des cy- lindres et pièces analogues. Leur utilisation n'est toutefois pas limitée à ces exemples. Ils peuvent étre utilisés également pour d'autres pièces, par exemple pour des arbres à cames, des joues de tourillons, des tiges, des bagues ou douilles, des tourillons à billes et pièces analogues.
La fig. 1 montre en A une partie de la pièce, limitée par des joues B. Pour le chauffage de la pièce suivant l'invention, on a prévu un inducteur C, de forme pratiquement elliptique.
Cet inducteur est alimenté en D en courant alternatif à la fré- quence appropriée. Il va de soi qu'il est nécessaire d'utiliser un inducteur en plusieurs éléments afin de permettre sa miseen
<Desc/Clms Page number 5>
place sur le tourillon. Cette division est indiquée en X. L'in- ducteur est constitué par un élément postérieur Cb et un élément antérieur Ca. Le conducteur de chaleur réel est constitué par un tube en cuivre de section circulaire, carrée ou rectangulaire traversé par de l'eau. Il peut présenter toutefois également une section elliptique ou analogue. Afin d'obtenir avec certitude un chauffage uniforme, le tourillon est entraîné en rotation pendant ce chauffage dans le sens de la flèche F.
L'inducteur peut être déplacé par pivotement dans le sens de la flèche G, de manière à s'adapter au diamètre de la pièce ou de la partie de celle-ci devant étre traitée. Lorsqu'une trempe suit le chauffage, le refroidissement brusque peut 'être assuré par des organes non représentés sur le dessin.
La fig. 2 représente un inducteur pour le chauffage d'un tourillon A1 muni à l'une de ses extrémités d'une embase B1.
Pour compenser l'écoulement de chaleur par conduction vers l'em- base B1 et pour assurer le chauffage jusqu'à la périphérie de cette embase, l'inducteur Ci est étudié de manière telle qu'il présente une partie H disposée perpendiculairement à l'axe de la pièce, tandis que le reste du conducteur de chauffage fait avec cette pièce un angle aigu. Pendant le chauffage, la pièce A1 est entraînée en rotation dans le sens de la flèche F1. Le courant est amené en Dl. L'inducteur peut être entraîné angulairement dans le sens de la flèche G1 pour s'adapter au diamètre de la pièce à chauffer.
La fig. 3 représente un inducteur pour le chauffage d'une pièce cylindrique A2' qui est par exemple un cylindre de lamina- ge, notamment par chauffage progressif. La pièce A2 tourne dans le sens de la flèche F2 et se déplace relativement à l'inducteur dans le sens de la flèche J. Dans ce cas encore, l'inducteur est constitué par un conducteur elliptique C2 alimenté à l'aide d'un courant de fréquence convenable en 1) 2 Afin que l'inducteur puisse s'adapter à des pièces de longueurs et de diamètres
<Desc/Clms Page number 6>
différents, il peut pivoter dans le sens de la flèche G. Comme montré par la flèche K, on modifie ainsi la longueur de la zone d'échauffement. lorsqu'une trempe doit suivre le chauffage, il est prévu un dispositif d'aspersion approprié, sensiblement sur la ligne L.
Le même type d'inducteur peut être utilisé pour le chauffage ou la trempe de la totalité de la surface de pièce.
Afin d'obtenir un rendement particulièrement satisfaisant, l'inducteur peut être muni de culasses, notamment de culasses en matériaux solides, en poudres comprimées ou lamellées.
La fig. 4 montre une forme de culasse de ce type. Afin d'adapter l'armature à la forme sensiblement elliptique de l'in- ducteur, il est judicieux d'utiliser des conducteurs ayant des sections telles que celle montrées en C3 sur la fig. 4. On peut utiliser également des sections circulaires. Les culasses M ont de même une section circulaire ou en forme d'arc, de sorte qu'ell peuvent s'adapter à la surface de la pièce en étant déplacées dans le sens de la flècheO. Il est prévu entre la culasse M et le conducteur C3 un isolant résistant à la chaleur N.
La forme de l'inducteur suivant l'invention permet à celui- ci de s'adapter de manière simple à toutes les nécessités rencon- trées dans la pratique. Ils permettent d'obtenir une répartition de la température de toute forme désirée. Par suite de leur conformation particulière, ils assurent un rendement satisfaisant pour une gamme de diamètres et de largeurs importante, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de maintenir en réserve un grand nombre d'inducteurs.
Il va de soi que sans sortir du cadre de l'invention, on peut apporter des modifications à la réalisation qui vient d'être décrite.
<Desc / Clms Page number 1>
Induction heating coil.
The present invention relates to induction heating coils which can be used for heat treatment.
There are already different types of induction coils for induction heating of metal parts. Heating by means of these coils is used for surface quenching, red heating, annealing, welding, with or without filler metal, hard or soft, and for similar heat treatments. For parts having a circular section or the like, and for example for crank journals, shaft journals, cams and cylinders, coils with one or more turns surrounding the part to be heated are usually used. There are also already heat conduction coils which surround only a part or a section of the room to be heated.
In the event that we
<Desc / Clms Page number 2>
Using these latter heaters, the part to be heated is moved in a circular or rotational manner during the operation in order to obtain a uniform temperature distribution.
The drawbacks of the heating devices used hitherto lie in the fact that it is necessary to use a particular heating device for each dimension of part, and in particular when the diameter and length of the parts differ from one to the other. 'other. It then becomes essential to have a large number of expensive heating devices in reserve. Another disadvantage of coils of the type described surrounding the part is that the coil completely covers the section of the part to be heated and thus makes it so impossible to observe the temperature in this section.
One of the aims of the invention is therefore to remedy these difficulties. The invention is embodied in a heating or inductor device, characterized in that the part of the part subjected to heating is surrounded by a single coil coil, the heat conducting element of which is narrower; as the section to be heated. The coil with a single turn is judiciously arranged at an angle ranging from 0 to 90 with respect to the axis of the part, and preferably at an angle of 45. This coil has a conformation such that the electrical coupling between its internal face and the external face of the part is as satisfactory as possible. In order to achieve this result, the coil has a substantially elliptical shape.
During heating, the part rotates inside the coil, so that over the entire surface area of this part subjected to the action of the inductor, a uniform distribution of the heat is obtained. temperature.
During heating, the temperature of this surface can be constantly observed, since the inductor covers only a relatively small part of the room.
<Desc / Clms Page number 3>
When it is desired to simply treat parts of different lengths, the same inductor can be used, in particular by adapting it to the length of the part to be heated by varying its inclination, that is to say the length of the part. 'angle between the axis of the part and the axis of the inductor. The same substantially elliptical inductor can also be used for workpieces of different diameters, in that it is rotated by the appropriate angle. A device of this type considerably reduces the number of inductors which it is necessary to keep in reserve, since the same inductor can be used for a large number of parts of different dimensions.
Another advantage of this type of inductor over conventional inductors with one or more turns is that it is almost impossible to overheat the surface of the part, even when working with higher energy. During its rotation, the part has sufficient time for the temperature of its surface layer to become uniform by conduction of heat towards the interior of the part.
According to another particularity of the invention, it is possible to shape the inductors in such a way that the branch of the inductor ensuring the arrival of the current makes a more abrupt angle with the axis of the part, for example between 45 and 90, in places where it is necessary to have a greater quantity of heat than in places where the quantity of heat required is lower, and where the angle varies between 0 and 45.
As a result, the times during which a portion of the heating conductor acts on the surface of the workpiece during its rotation are different. the uniform action generated on the workpiece for all conductor sections arranged at a steep angle lasts longer than in those sections of the workpiece where the heating conductor element makes a sharper angle with the axis of that workpiece . In these conditions,
<Desc / Clms Page number 4>
the real time of the action of this conductor constitutes a measure for the absorption of electrical energy in the different sections of the room. The advantage of the inductor according to the invention over the usual brush inductors lies first of all in its higher efficiency and in its ability to adapt to parts of different dimensions.
The inductor according to the invention can be used both for heating the entire surface and for progressive heating.
The description which follows, given with reference to the appended drawings given by way of non-limiting examples, will make it possible to better understand the invention.
Fig. 1 shows an induction coil for heating crankshaft crankpins.
Fig. 2 shows a heating coil that can be used on a journal provided with a base at one of its ends.
Fig. 3 shows an inductor for heating a cylindrical part.
Fig. 4 shows the shape of a yoke for an inductor as shown in FIG. 3. Inductors can be used for crankshaft crankpins, cap bolts, journals, cylinders and the like. However, their use is not limited to these examples. They can also be used for other parts, for example for camshafts, journal cheeks, rods, rings or bushings, ball journals and the like.
Fig. 1 shows at A a part of the part, limited by cheeks B. For heating the part according to the invention, an inductor C is provided, of practically elliptical shape.
This inductor is supplied at D with alternating current at the appropriate frequency. It goes without saying that it is necessary to use an inductor in several elements in order to allow its setting.
<Desc / Clms Page number 5>
place on the journal. This division is indicated in X. The inductor is constituted by a posterior element Cb and an anterior element Ca. The real heat conductor is constituted by a copper tube of circular, square or rectangular cross-section crossed by water. . However, it may also have an elliptical cross section or the like. In order to obtain with certainty a uniform heating, the journal is rotated during this heating in the direction of the arrow F.
The inductor can be moved by pivoting in the direction of arrow G, so as to adapt to the diameter of the part or of the part thereof to be treated. When quenching follows heating, sudden cooling can be provided by members not shown in the drawing.
Fig. 2 shows an inductor for heating a journal A1 provided at one of its ends with a base B1.
To compensate for the heat flow by conduction towards the base B1 and to ensure the heating up to the periphery of this base, the inductor Ci is designed in such a way that it has a part H arranged perpendicular to the l axis of the part, while the rest of the heating conductor makes an acute angle with this part. During heating, part A1 is rotated in the direction of arrow F1. The current is brought to Dl. The inductor can be driven angularly in the direction of arrow G1 to adapt to the diameter of the part to be heated.
Fig. 3 shows an inductor for heating a cylindrical part A2 'which is for example a rolling cylinder, in particular by gradual heating. The part A2 rotates in the direction of arrow F2 and moves relative to the inductor in the direction of arrow J. In this case again, the inductor consists of an elliptical conductor C2 supplied with the aid of a suitable frequency current in 1) 2 So that the inductor can adapt to parts of lengths and diameters
<Desc / Clms Page number 6>
different, it can rotate in the direction of arrow G. As shown by arrow K, the length of the heating zone is thus modified. when quenching must follow heating, an appropriate sprinkler device is provided, substantially on the L line.
The same type of inductor can be used for heating or quenching the entire workpiece surface.
In order to obtain a particularly satisfactory yield, the inductor can be provided with yokes, in particular yokes made of solid materials, of compressed or laminated powders.
Fig. 4 shows a form of cylinder head of this type. In order to adapt the reinforcement to the substantially elliptical shape of the inductor, it is judicious to use conductors having sections such as that shown at C3 in FIG. 4. Circular sections can also be used. The cylinder heads M also have a circular or arc-shaped section, so that they can adapt to the surface of the part by being moved in the direction of the arrowO. A heat-resistant insulation N is provided between the cylinder head M and the conductor C3.
The shape of the inductor according to the invention allows it to adapt in a simple manner to all the requirements encountered in practice. They make it possible to obtain a temperature distribution of any desired shape. Owing to their particular conformation, they provide a satisfactory yield for a wide range of diameters and widths, so that it is not necessary to keep a large number of inductors in reserve.
It goes without saying that without departing from the scope of the invention, it is possible to make modifications to the embodiment which has just been described.