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DISPOSITIF DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION ET DE TREMPE.
Certains appareils de chauffage par induction comportent un enrou- lement de chauffage par induction et un anneau de trempe placés l'un à la suite de l'autre, des pièces à traiter de formes semblables passant d'abord dans l'enroulement puis dans l'anneau de trempe pour subir un traitement thermique. Si l'on veut rendre un appareil de ce genre plus universel de manière qu'il puisse traiter thermiquement des pièces de formes et de dimen- sions différentes., il faut utiliser des dispositifs de chauffage et de trem- pe interchangeables.
L'invention concerne de tels dispositifs de chauffage et de trempe, dont l'utilisation est particulièrement indiquée dans un appa- reil du type décrit dans le brevet belge de même date de la Demanderesse, intitulé t'Appareil de chauffage par induction avec dispositifs de commande
L'invention procure un dispositif perfectionné de chauffage par induction et de trempe constitué par un ensemble unitaire compact qui coin- prend une tête de traitement avec son support et peut être construit avec des tolérances de fabrication étroites. La tête de traitement comporteun élément de trempe et une ou plusieurs spires de chauffage par induction. Le support comprend les conducteurs d'alimentation de la ou des spires.
L'élé- ment de chauffage par induction et l'élément de trempe sont réunis en un ensemble compact de manière à n'occuper qu'une petite partie de l'appareil de chauffage par induction. On peut ainsi rapprocher au maximum l'élément de trempe de l'élément de chauffage par induction. L'élément de trempa et les autres sont construits en matériaux qui ne déforment ni ne réduisent le champ magnétique établi par l'élément de chauffage par induction.
Conformément à l'invention, la tête de traitement peut aussi avoir une paroi en matière plastique ou électriquement isolante voisine de l'élé- ment de chauffage par induction et fomant tout ou partie des parois de l'é- lément de trempe. Avec une telle construction, le dispositif peut être usi- né soigneusement et assemblé avec précision. L'élément de trempe peut être contigu à l'élément à enroulement de chauffage par induction les deux élé-
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ments étant en substance parfaitement concentriques et placés à une distan- ce déterminée des autres parties du dispositif.
La tête de traitement com- porte une grande quantité de matière isolante, spécialement pour les parois de l'élément de trempe, de manière à obtenir réellement une trempe pratique- ment instantanée, même avec un défilement lent des pièces, et à empêcher l'échauffement de l'élément de trempe qui était inévitable avec les anneaux de trempe métalliques de type antérieur à cause de l'induction de courants à haute fréquence dans le métal par le champ magnétique de l'enroulement de chauffage par induction associé.
Un avantage particulier de l'invention réside en ce que la tête de traitement du dispositif a une partie en matière plastique conformée de façon à constituer une monture pour un enroulement de chauffage¯par induc- tion et assurer ainsi l'alignement de cet enroulement et de l'anneau de trempe. La tête de chauffage par induction et de trempe porte,, solidement, l'enroulement chauffant et est pourvu de conducteurs d'alimentation à fai- ble self-induction de sorte que l'enroulement chauffant peut être de petite dimension tout en étant parcouru par des courants magnétisants très élevés afin de fournir beaucoup d'énergie à la pièce traitée.
L'invention ressortira clairement de la description suivante de plusieurs formes d'exécution préférées, représentées à titre d'exemple dans les dessins annexés.
La figure 1 est une vue en perspective d'une forme de dispositif de chauffage par induction et de trempe conforme à l'invention.
La figure 2 est une coupe verticale du dispositif pratiquement suivant la ligne II-II de la figure 1, certaines parties secondaires étant enlevées pour plus de clarté.
La figure 3 est une vue de profil d'une spire chauffante du dispo- sitif.
La figure 4 est une coupe horizontale suivant la ligne IV-IV de la figure 3.
La figure 5 est une coupe verticale suivant l'axe d'une partie de paroi isolante utilisée dans la fabrication du dispositif représenté.
La figure 6 est une vue de face d'une pièce isolante utilisée dans la construction du dispositif précité.
Les figures 7 et 8 sont des coupes verticale et horizontale pri- ses respectivement suivant les lignes VII-VII et VIII-VIII de la figure 2,et
La figure 9 est une coupe verticale suivant l' axe d'une forme mo- difiée de dispositif de chauffage par induction et de trempe, conforme à l'invention.
Dans la forme d' exécution représentée aux figures 1 à 8, la réfé rence 2 désigne l'ensemble du dispositif de chauffage par induction et de trempe. Le dispositif comprend une tête de chauffage par induction et de trempes portant la référence générale 4, et un support pour la tête. Le sup- port comprend des plaques conductrices en cuivre isolées entre elles 6 et 8 descendant de la tête 4,des bornes creuses en cuivre 10 et 12 isolées l'une de l'autre et réunies aux extrémités inférieures des plaques conductrices métalliques 6 et 8, et des montants verticaux en matière isolante 14 et 16.
Le dispositif peut être monté à l'aide de blocs conducteurs 18 sur un appa- rail de chauffage par induction dans lequel défilent les pièces à chauffer et tremper.
La tête 4 comprend une paroi d'about 20 s'étendant radialement, pourvue d'une ouverture centrale, une paroi intérieure tubulaire perforée 22, une seconde paroi, d'about s'étendant radialement., pourvue d'une ouver- ture centrale et portant la référence générale 24, et une paroi circonfé- rentielle de fermeture 26 concentrique et pratiquement parallèle à la paroi intérieure 22. La tête 4 comprend de plus la ou les spires de chauffage par induction portant la référence générale 28, et diverses pièces intercalai-
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res et pièces de fixation qui seront décrites ultérieurement.
Comme le montrent les figures 3 et 4, l'enroulement chauffant 28 comprend une ou plusieurs spires suivant ce que l'on désire, et une section d'alimentation partant des extrémités opposées de l'enroulement.. Dans la forme d'exécution décrite l'enroulement est compose de plusieurs spires, pa- rallèles 30 reliées entre elles par des conducteurs tubulaires de pontage 32 et 34; et la section d'alimentation comprend des parties de conducteurs 36 et 38, L'enroulement chauffant, est construit de préférence en tube de cuivre.
Les parois radiales d'extrémité 20 et 24 forment avec les parois tabulaires concentriques intérieure et extérieure 22 et 26 un élément de trempe creux 40. La paroi d'abour 24 est faite de plusieurs parties de pa- roi séparées dont une paire de parties de paroi 42 et 44 appliquées l'une contre l'autre..
La partie de paroi 42 ferme une extrémité de 1-'élément de trempe et peut faire partie d'une bague homogène constituée par les parois 20 et 22 et la partie de paroi 42. La partie de paroi 44 est représentée en coupe à la figure 5. Elle présente une gorge ou monture circulaire diri- gée axialement 46 servantà loger lés spires 30, 32 et 34'de l'enroulement chauffant'28. Les spires .sont fixées ou maintenues dans la monture 46 au moyen de.plusieurs vis 48 qui assemblent les parties de paroi 42 et 44.
Pour maintenir les spires 30 convenablement en place et espacées l'une de l'autre, une pièce intercalaire isolante 50 et plusieurs rondelles fendues isolantes 52 sont prévues. La pièce intercalaire 50 est représentée à la figure 6; elle s'adapte dans une gorge 56 délimitée par les parties de paroi 42 et 44 mais dépasse légèrement la gorge 56 vers l'intérieur de ma- nière à former butée pour la dernière spire 30 de l'enroulement chauffant 28 Les rondelles 52 sont conformées de façon à épouser les vides entre les spi- res correspondantes 30 de l'enroulement chauffant dans lesquels elles sont logées.
Les plaques conductrices 6 et 8 sont disposées parallèlement au sens de défilement des pièces à traiter W dans la tête 4 L'extrémité supé- rieure de chaque plaque se rétrécit vers le haut,, comme l'indiquent les fi- gures 1 et 2 en une petite patte rectangulaire 60 s'emboîtant dans un espa- cement semblable dans la tête 4 entre la paroi 44 et la pièce intercalaire 50 (voir figure 8). Les plaques 6 et 8 sont réunies au moyen d'un ou plu- sieurs boulons et écrous 62, un isolant étant interposé entre les plaques.
On remarquera que l'extrémité inférieure ouverte de la paroi 44 a une ouverture de forme propre à recevoir un assemblage concentrique compact comprenant les pattes 60 des plaques conductrices 6 et 8 la pièce inter- calaire isolante longitudinale 50 les rondelles isolantes 52 et les spires 30 ainsi que les extrémités rectilignes supérieures des parties de conduc- teurs 36 et 38, et des cales isolantes plates 66 et 68, chaque cale ayant un bord supérieur courbe (voir figure 7) qui s'applique contre les spires 30 et les rondelles associées 52.
Un. autre bord de chaque cale s'applique contre un côté d'une par- tie de conducteur 36 ou 38, de sorte que les deux cales sont légèrement dé- calées dans le sens axial. Les pattes 60 des plaques 6 et 8, l'isolant 64 entre les plaques et les parties basses de la paroi 44 ainsi que les cales 66 et 68 ont des trous alignés dans lesquels passe une broche de fixation 70 en matière isolante perpendiculaire à l'axe de la tête 4.
Les parties de conducteurs 36 et 38 s'étendent sous l'outil 4 ra- dialement vers le bas pour refroidir les plaques conductrices 6 et 8. Ces parties de conducteurs 36 et 38 sont fixées aux plaques respectives 6 et 8 et aboutissent à des rainures appropriées dans les bornes 10 et 12 ces rainures conduisant au creux à l'intérieur des bornes. L'eau de refroidis- sement envoyée à une borne passera dans celle-ci, dans une partie de con- ducteur 36 ou 38, dans les spires successives 30, dans l'autre partie de conducteur, et retour a l'autre borne. Les bornes sont munies de bouts de tuyaux 65 auxquels on peut raccorder les conduites d'eau nécessaires.
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Plu La description ci-dessus montre que la tête 4 se compose d'un élément ou anneau, de trempe et d'un élément de chauffage par induction. Le premier a une paroi 24 de forme appropriée à recevoir les spires de l' in- ducteur de chauffage 28. Les trous centraux des éléments de trempe et de chauffage par induction sont en substance coaxiaux; les spires 30 ont un diamètre légèrement plus petit que celui de l'ouverture de la paroi 50 qui,, à son tour, a un diamètre un peu inférieur à celui du trou central en- touré par la paroi intérieure 22.
A un autre point de vue, la tête de chauffage par induction et de trempe comprend une paroi tubulaire intérieure qui s'étend d'une paroi d' about 20 à la paroi d' about opposée 24, délimitant espace axial desti- né à recevoir les pièces à traiter. Cette paroi tubulaire intérieure est à étages, le premier étage comprenant la paroi perforée 22 d'une partie ou anneau de trempe et un deuxième étage comprenant les spires 30 de l'élément de chauffage par induction ainsi que les dispositifs de fixation.
Ce deuxiè- me étage présente une monture 46 formée en partie par un bord rentrant à l'extrémité extérieure de la paroi 24 servant à bloquer l'élément chauffant dans la monture,, les spires étant convenablement espacées les unes des au- tres par des intercalaires 50 et 52.
La partie de paroi 44 de la paroi d'extrémité 24 et la pièce intercalaire isolante 50 sont en matière plastique. La paroi extérieure 26 est de préférence en un métal tel que le laiton. De préférence, la partie 42 de la paroi d'extrémité 24 et les parois 20 et 22 sont en une matière ré- sineuse dure usinable. Cependant certaines ou toutes les parties 20, 22 et 42 peuvent être construites en une matière très conductrice telle que du cuivre ou du laiton,, si on le désire.
Le liquide de trempe est amené à l'élément ou anneau de trempe par des ouvertures diamétralement opposées pratiquées dans la paroi exté- rieure 26 de l'anneau et en alignement avec des ouvertures semblables dans les montants verticaux 14 et 16. Une paire de bouts de tuyaux 72 passent dans ces trous et sont fixés par joints hermétiques aux ouvertures dans la paroi 26. Des écrous de montant peuvent être prévus pour attacher chaque bout de tuyau au montant correspondant 14 ou 16, si on.le désire. Ces bouts de tuyaux peuvent être reliés à une source d'eau afin de faire circuler le liquide dans l'anneau de trempe., ce liquide se déchargeant par les nombreux trous pratiqués dans la partie intérieure de la paroi tubulaire interne 22 sur la pièce à traiter W, indiquée en pointillé à la figure 2.
Si l' on ne veut amener l'eau que par un des tuyaux,, un bouchon 74 sera utilisé pour fermer l' autre.
Il faut remarquer que les trous pratiqués dans la paroi interne 22 sont inclinés vers l'enroulement de chauffage par induction 28 de manière que le liquide de trempe jaillisse sur la pièce traitée dès qu'elle quitte l'enroulement 28.
Un dispositif du type décrit peut être usiné et assemblé avec précision. Les faces inférieures des bornes 10 et 12 sont soigneusement ache- vées au même niveau. L'enroulement 28 dans la tête 4 est ensuite alésé avec précision, les dits niveaux servant de plan de référence. En conséquence, l'ouverture intérieure de l'enroulement 28 fait partie d'une réelle surface cylindrique ayant un axe situé à une distance déterminée des faces inférieu- res des bornes 10 et 12.
La figure 9 représente une variante de l'invention, dans laquel- le une tête de chauffage par induction et de trempe 90 comprend une paire de parois radiales espacées 92 et 94 faisant corps avec une paroi tubulaire intérieure perforée 96. Une paroi circonférentielle de fermeture 98 forme avec les dites parois un creux 100 constituant l'élément ou anneau de trempe de la tête. L'extrémité 94 a un rebord dirigé radialement vers l'intérieur 102 et servant de monture pour la spire unique 104 d'un enroulement de chauf- fage par induction. La spire est axialement moins large que la monture et est maintenue par une paroi isolante 106 fixée au moyen de vis. La paroi 106 a une partie rentrante 108 qui est appliquée contre la spire 104.
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Toutes les parties de la figure 9 décrites jusqu'ici sont en ma- tière isolante, sauf la spire inductrice. Le bas de la paroi d'extrémité 94 présente des rainures dirigées radialement pour recevoir les pattes 110 d'une paire de plaques conductrices métalliques creuses isolées entre elles 112'dont le rôle correspond à celui des plaques 6 et 8 de la forme d'exécution précé- dente. Les parties supérieures des plaques 112 sont creuses et les parties de conducteurs d'alimentation de la spire chauffante y passent. Le liquide de refroidissement est envoyé à la spire chauffante par un tuyau 114 qui pénètre dans une rainure dans la paroi d' extrémité 94 et aboutit à un trou 116.
Ce trou correspond à un autre trou dans la paroi de la spire chauffante 104, en un point diamétralement opposé aux plaques conductrices 112. Par conséquent., le liquide venant du tuyau 114 peut suivre deux chemins parallèles à travers la spire chauffante et les parties creuses des plaques conductrices 112 d'où le liquide se décharge par une série de petits trous 120 pratiqués dans les plaques.
REVENDICATIONS.
1) Dispositif de chauffage par induction et de trempe pour le trai- tement thermique d'une pièce., comprenant une paroi interne délimitant un trou axial destinéà recevoir la pièce à traiter, cette paroi s'étendant de façon continue d'un bout à 1-'-autre dans un sens axial et étant étagée le long dit trou en coupe axiale, un premier étage de plus petit diamètre comprenant un en- roulement de chauffage par induction, et un second étage de diamètre plus grand comprenant un matériau électriquement isolant perforé.