Four à chauffage par induction. On connaît déjà des fours à chauffage par induction dont le moufle est constitué par un métal ou alliage magnétique, et on sait qu'en choisissant convenablement le métal ou l'alliage magnétique du moufle et en réglant convenablement les caractéristiques du four et du courant inducteur, on peut faire en sorte que la température -du moufle se main tienne automatiquement constante.
Dans les fours de ce genre existants, l'ac croissement de température du moufle est due en partie aux courants induits dans ce der nier par le champ inducteur (produit géné ralement par un solénoïde parcouru par un courant alternatif de fréquence industrielle), mais pour une très grande part également aux cycles d'hystérésis. L'intensité des cou rants induits et les quantités de chaleur<B>dé-</B> gagées -dans les cycles d'hystérésis sont fonc tion de la perméabilité et du coefficient d'hystérésis de la substance du moufle.
L'autorégulation de température de ce genre de four est basée sur ce fait que la perméa- bilité et l'hystérésis -de la substance du mou fle diminuent fortement lorsque la tempéra ture du four atteint la température de dis parition du magnétisme fort de cette subs tance.
On a eu l'idée, conformément à la pré sente invention,- d'utiliser la propriété cl-es corps ferromagnétiques de voir leur induc tion diminuer considérablement lorsque leur température atteint et dépasse celle de dis parition de leur magnétisme fort.
Le moufle magnétique d'un four con forme à l'invention est muni â cet effet d'une enveloppe chauffante, établie en un métal conducteur non magnétique aux températures d'utilisation du four (c'est-à-dire jamais ma gnétique ou dont le magnétisme fort dispa raît à une température inférieure à celle que l'on se propose d'obtenir et de maintenir dans le four), et dans laquelle -se -développent, sous l'effet du flux d'induction alternatif qui tra verse le moufle magnétique, des courants in duits qui sont fonction de l'induction du moufle ainsi, bien entendu,
que des caracté ristiques électriques du circuit conducteur (résistance ohmique, self-induction, capacité, etc.) Les courants induits qui se :développent ainsi dans cette enveloppe chauffante -dé gagent de la chaleur dans cette enveloppe qui, à son tour, échauffe le moufle du four. On choisira avantageusement la substance du moufle de manière que les températures de commencement et de fin de la disparition de son magnétisme fort comprennent entre elles la température constante que l'on désire ob tenir et maintenir dans le four.
Si ces cou rants induits sont suffisants pour dégager une quantité de chaleur supérieure aux per tes par rayonnement et'transmission du four, la température -de ce dernier augmente.
Tant que le moufle du four n'a pas at teint la température de disparition du .ma gnétisme fort de sa substance, les courants induits dans l'enveloppe chauffante dépen dent en majeure partie -de l'induction de ce moufle. Aussi, au moment du passage du moufle à cette température de disparition du magnétisme fort de sa substance (et en ad mettant que les caractéristiques électriques du circuit inducteur restent sensiblement constantes dans l'intervalle de température où se produit cette disparition de magné tisme fort);
les .courants induits dans l'en veloppe chauffante diminuent considérable ment avec l'induction .du moufle. Si après la disparition du magnétisme fort de la subs tance du moufle, les courants induits circu lant dans l'enveloppe chauffante sont, à ce moment, insuffisants pour dégager une quan tité .de chaleur -égale aux pertes par rayon nement-et transmission du four (ce qui dé pend d'un choix judicieux des caractéristi ques électriques du circuit inducteur de ce dernier) la température du moufle va bais ser,
repasser par le point de -disparition de son magnétisme fort et, ce dernier réappa raissant, l'induction du moufle va augmen ter., ainsi,que, de, ce fait, l'action chauffante de l'enveloppe conductrice.' La température du moufle s'équilibrera donc à une valeur comprise entre celle du début de la trans formation magnétique et celle de sa fin et telle que l'induction du noyau magnétique, à cette température, soit suffisante pour don ner naissance clans l'enveloppe chauffante à des courants induits dégageant une quantité de chaleur égale aux pertes calorifiques du four.
Alors l'autorégulation du four se trouve réalisée.
Au dessin ci-joint, on a représenté sché matiquement, et à titre d'exemple, en fig. 1, une forme de réalisation d'un four conforme à l'invention.
A l'intérieur d'un solénoïde 1, parcouru par un courant alternatif, se trouve un mou fle 2 en métal ou alliage ferromagnétique, de section et d'épaisseur appropriées. La substance dont est constitué le moufle est choisie de façon à ce que les températures de commencement et de fin de la disparition de son magnétisme fort .comprennent entre elles la température constante que l'on désire obtenir et maintenir dans le four.
Afin d'avoir un meilleur rendement le moufle ma gnétique présentera le moins possible de cou pures à grande reluctance dans le sens trans versal, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction axiale de la bobine du solénoïde 1, alors qu'il peut sans inconvénient présenter des fentes longitudinales.
Il pourra être d'ailleurs avantageux de fermer extérieurement le circuit magnétique grâce à des masses métalliques 3 en fer feuil leté de préférence.
Sur toute sa hauteur utilisable, et - en contact avec lui ou-dans son voisinage im médiat, le moufle est entouré d'une enve loppe chauffante 4, conductrice et non ma gnétique aux températures d'utilisation du moufle.
L'intervalle entre le solénoïde 1 et l'en veloppe 4 est rempli d'un calorifuge appro prié 5.
Les caractéristiques du four sont choisies de telle sorte que les quantités de chaleur dé gagées .dans l'enveloppe chauffante 4 soient supérieures aux pertes par rayonnement et transmission du four avant la température de transformation magnétique, et inférieures à ces mêmes pertes après la disparition com plète du magnétisme fort.
On déterminera convenablement à cet ef fet le voltage et la fréquence du courant ap pliqué aux bornes -du solénoïde 1, la masse et la nature du moufle magnétique '2, la na ture, la résistivité et l'épaisseur de l'enve loppe conductrice 4, la nature et l'épaisseur du calorifuge.
A titre d'exemple numérique de réalisa tion non limitatif d'un four conforme à l'in vention, exemple qui n'est pas donné comme un modèle de réalisation, car il est possible, par un choix meilleur des caractéristiques du four, d'obtenir un résultat pratique plus parfait, le four peut être constitué par un moufle 2 en ferro-cobalt renfermant environ <B>30%</B> .de cobalt et<B>70%</B> de Fe avec de faibles quantités de carbone. L'épaisseur du moufle est de 12 mm, le diamètre intérieur du mou fle est d'environ 150 mm. Sur une hauteur de 350 mm, celui-ci est entouré d'une che mise conductrice en nickel de 3 mm d'épais seur.
La température d'équilibre du moufle étant de 960 C et la température de dis parition du magnétisme fort du nickel étant voisine .de<B>350'</B> C, on peut considérer que dans la région comprise entre<B>350'</B> et<B>9,60 ,</B> et qui est pratiquement la région d'utilisa tion du four, l'enveloppe de nickel est con ductrice et non magnétique.
Le circuit inducteur est constitué par une bobine composée de quatre couches de ru bans de cuivre de 10 mm de largeur et de 3 mm .d'épaisseur isolés les unes des autres par des tresses d'amiante et des feuilles de mica.
L'espace compris entre l'enroulement in ducteur et l'enveloppe de nickel est rempli d'un calorifuge approprié (bourre d'amiante, magnésie, etc.).
Le circuit magnétique est formé exté rieurement par six noyaux en fer feuilleté analogues à 3. Si on applique aux bornes du circuit in ducteur un voltage constant -de 130 volts, l'enveloppe de nickel et le moufle s'échauf fent et la courbe .d'élévation de la tempéra ture (ordonnées) en fonction du temps (abs cisses) est donnée par la fig. 2 (courbe en traits pleins).
On voit que la température du moufle monte rapidement et se stabilise à 960 C, l'autorégulation étant réalisée à cette température, car l'induction du noyau est alors juste suffisante pour donner nais sance dans l'enveloppe clé nickel à des cou rants induits dégageant une quantité de cha leur égale aux pertes calorifiques du four. Dans la fig. 3 (courbe en traits pleins), on a également figuré le facteur de puissance en indiquant en ordonnées les valeurs du cos p, à chaque instant.
On voit que celui-ci, partant de 0,57, croît rapidement pour rester sensiblement .constant et voisin de 0,72 dans l'intervalle qui- s'étend de 350 C (tempéra ture de disparition du magnétisme fort du nickel) jusqu'à environ 9501 C, température du commencement de disparition du magné tisme fort du ferro-cobalt.
On peut voir sur -cet exemple de réalisa tion l'avantage du perfectionnement objet de la présente invention sur le procédé consis tant à utiliser simplement comme source de chaleur dans le moufle les phénomènes d'hys- térésis et les courants induits .dans le moufle ferromagnétique.
Pour cela on a., avec le même four, cher ché à réaliser le même équilibre de tempé rature<B>(960'</B> C) dans le même temps, mais en supprimant l'enveloppe de nickel; le mou fle n'étant chauffé que par les courants dé Foucault et les cycles d'hystérésis.
On a figuré en pointillé dans la fig. 2, la courbe des variations de température en fonc tion du temps et -dans la fig. 3, les valeurs du cos 9p aux mêmes instants.
Pour atteindre la même température d'é quilibre dans le même temps, par conséquent pour avoir les mêmes quantités de chaleur dégagées dans le moufle, an a été obligé d'appliquer aux bornes du circuit inducteur un voltage de 165 volts au lieu de 130 volts. On en comprend- facilement la raison. en comparant les courbes du cos<B>99;</B> on voit en effet que les valeurs de la courbe en pok- ti.llé-décroissent constamment -depuis 0, 52 et sont bien inférieures aux valeurs correspon dantes de la courbe en traits pleins relatives au moufle entouré de l'enveloppe de nickel.
On peut remarquer dans la fig. 2, que la courbe en pointillé est un peu au-dessus de la courbe en traits pleins, les deux courbes se rejoignant un peu avant la température d'é quilibre; ceci s'explique aisément si on con sidère que le cos 99 de la courbe en pointillé diminuant constamment, il faut au début fournir une puissance plus grande que dans le cas oii le cos 9p reste pratiquement cons tant pour arriver à la même température pen dant le même temps.
On- voit donc l'avantage- de-la présente in vention sur les fours à moufle ferromagnéti ques chauffés uniquement par courants d e Foucault et cycles d'hystérésis, car elle par met @dë réaliser, même dans de petits moufles, une grosse amélioration du facteur de puis sance.
Pour avoir, une grande précision dans la régulation de la température du four, -il est avantageux de choisir- des corps ferro magnétiques dont l'induction varie rapide ment en fonction de la température au voi sinage du point de transformation: magnéti que.
Il sera particulièrement intéressant en conséquence d'utiliser les corps fërro-magné-' tiques (certains ferro-cobalt par- exemple) présentant une chute- très- brusque d'ihduc- tion au-voisinage de la, température de trans formation, grâce à l'inversion dans leurs pro priétés ferromagnétiques et paramagnétiques à -cette température. .
Si l'on désire avoir à l'intérieur du four une distribution de températures déterminée à l'avance, on peut constituer le moufle de plusieurs. tronçons successifs en métaux ou alliages magnétiques présentant chacun une température. différente de disparition du ma gnétisme fort, de telle sorte que chaque tron çon. -du moufle ayant ainsi une température d'équilibre différente, on puisse obtenir telle répartition désirée- de température le long du moufle'sans être obligé de modifier le champ inducteur à ce niveau.
On peut également sectionner l'enveloppe chauffante en tronçons de natures ou d'épaisseurs différentes ce qui, avec un moufle de même nature, modifierait les conditions d'équilibre le long de ce der nier. Ceci est utile quand les conditions de refroidissement ou de transmission de cha leur à température constante varient le long du moufle.
De même, avec un moufle constitué de corps ferromagnétiques différents, chaque anneau pourrait être entouré par une enve loppe chauffante de nature et d'épaisseurs différentes, ce qui permettrait d'avoir en cha que région une température et des conditions d'équilibre en rapport avec des conditions de température -et de refroidissements imposées à l'avance le long du moufle.