Appareil de chauffage électrique à induction de basse fréquence La présente invention a pour objet un appareil de chauffage électrique à induction de basse fréquence destiné à être employé pour le chauffage de pièces métalliques, no tamment de billettes, barres ou analogues, de forme pleine ou tubulaire et de section transversale uniforme.
L'appareil de chauffage électrique à in duction de basse fréquence qui fait l'objet de l'invention comprend une bobine de chauf fage entourant une chambre de chauffage des tinée à recevoir les pièces à chauffer et dont l'excitation est commandée à l'aide d'un ther- mocouple, en fonction de la température d'une pièce à chauffer placée à l'intérieur de la bobine. La figure 1 est une vue en plan d'un ap pareil de chauffage comprenant divers élé ments auxiliaires.
La figure 2 est une vue de la bobine et de son bâti de support, partie en plan et partie en coupe transversale, ainsi que de certains éléments qui sont représentés en partie arrachés ; La figure 2a est une vue en coupe trans versale d'un conducteur tubulaire en hélice dans lequel circule un liquide refroidissant et utilisé pour constituer chacune des sections de la bobine de la fig. 1. La figure 3 représente le bâti de support et de répartition de liquide refroidissant pour les trois sections de la bobine d'induction.
Cet appareil est caractérisé par le fait qu'il comprend une butée faisant saillie dans ladite chambre de chauffage de manière à pouvoir arrêter ladite pièce à chauffer dans une position dans laquelle celle-ci est en contact, par l'une de ses extrémités, en deux points distincts, avec deux électrodes du ther- mocouple.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appa reil objet de l'invention. La figure 4 est une vue en élévation de certaines parties de l'appareil de la figure 1, la vue étant prise à partir de la droite dudit appareil.
La figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4, mais prise du côté opposé. La figure 6 est une vue latérale en élé vation de certaines parties auxiliaires placées à proximité du côté d'évacuation de l'appa reil de la figure 1. La fig. 7 est une vue en perpective de parties de la porte et du mécanisme compre nant un thermocouple, représentés dans une position différente de celle de la fig. 4.
La figure 7a est une vue latérale en élé vation d'une partie du mécanisme de la porte de la figure 7.
Les figures 7b et 7c sont respectivement une vue en plan (par-dessus) et une vue en élévation latérale du bras de la porte de la figure 7.
La figure 7d est une vue en élévation la térale d'un prolongement d'une tige de pis ton d'un moteur pneumatique.
La figure $ est une vue, partie en éléva tion et partie en coupe verticale, de l'extré mité d'alimentation de l'appareil.
La fig. 9 représente l'un de quatre bras analogues oscillants d'introduction de la pièce, dans deux positions différentes d'oscil lation (respectivement en trait plein et en pointillés).
La figure 10 est une vue en coupe trans versale de l'une des deux demi-sections ana logue d'un élément de thermocouple monté à l'extrémité d'évacuation de l'appareil.
La figure 10A est une vue en élévation frontale de l'élément complet dont une de- mi-partie est montrée à la figure 10.
La figure 11 est une vue en élévation en bout des éléments du vérin d'alimentation utilisé pour forcer longitudinalement une piè ce dans le compartiment de chauffage.
La figure 12 est une vue en élévation la térale d'un détail.
La figure 13 est un schéma de montage électrique, représentant les circuits et instru ments électriques de la présente forme d'exé cution de l'appareil.
La figure 14 est un schéma de certains trajets de circulation de liquide refroidissant utilisé pour refroidir la bobine d'induction. La figure 15 est un schéma représentant divers dispositifs à commande électrique et hydraulique.
La fig. 16 est un schéma de certaines partie d'un mécanisme équilibreur à poten tiomètre, destiné à commander le fonctionne ment de l'appareil.
Les mêmes parties sont désignées par les mêmes références dans toutes les figures. La bobine d'induction représentée à la figure 1 comprend trois sections 1, 2 et 3, que l'on désignera par la suite par le numéro de référence 123 appliqué à l'ensemble des trois sections ; chacune de ces sections a la forme d'une hélice formée par enroulement sur une seule couche d'un conducteur électri que tubulaire 4 constitué par des tronçons de tuyau en cuivre 4a et par une barre de cuivre 4b juxtaposée latéralement auxdits tron çons (figure 2a), la surface extérieure du tuyau, sur l'un de ses côtés, et une partie plate adjacente de la barre étant soudées l'une à l'autre par une matière de brasage 4c.
La sur face extérieure du conducteur 4 est recou verte par deux couches d'un ruban isolant en fibres de verre et par une couche exté rieure d'un vernis isolant 4d qui constitue une surface protectrice extérieure pour le conducteur.
On donne à l'ensemble formé par le tuyau<I>4a</I> et la barre<I>4b</I> la forme d'une hélice en l'enroulant, tandis qu'il est chauffé, sur un mandrin cylindrique constitué par une barre pleine en acier, afin d'être assuré que la forme de l'hélice subsistera après refroi dissement ultérieur et lorsqu'on la fera glisser en dehors du mandrin.
Il est préférable d'appliquer les couches de ruban et de vernis sur l'hélice une fois enroulée et enlevée du mandrin ; on recourbe ensuite extérieurement les extrémités de cha que hélice afin d'y raccorder les moyens d'ar rivée du courant électrique et de l'eau de refroidissement, ainsi qu'on le verra par la suite.
On place ensuite les trois bobines ainsi formées et isolées, bout à bout sur un tuyau cylindrique quelque peu plus long, formé d'une couche cylindrique extérieure 5 en une ma tière isolante électriquement et calorifuge telle que du carton de fibres de verre, de la micanite ou du mica, toutes ces matières étant imperméables à l'humidité, et d'une couche tubulaire intérieure ou de support constituée par un tuyau 6 en acier inoxyda ble et non aimantable, fendu longitudinale ment en 6a (fig. 7) de bout en bout ; ainsi monté, l'ensemble de la bobine est prêt à être monté sur le bâti tubulaire de support re présenté à la figure 3.
Le bâti comprend quatre tuyaux horizon taux parallèles, disposés en une paire de tuyaux supérieurs 17 et 18 et une paire de tuyaux inférieurs 15 et 16, dont chacun est fixé, par sa portion d'extrémité fermée 14, à l'intérieur de chacun des coins d'une paire de supports formés de cornières en fer 27 et 28, de manière à constituer un bâti de forme parallélépipédique.
Chacun des supports de bâti comprend quatre cornières soudées ensemble à leur point de rencontre et dont un rebord exté rieur constitue une bride sur laquelle l'une d'une paire de plaques isolantes 7 d'extré mité est fixée au moyen de boulons 13a tra versant ces plaques et des ouvertures percées en regard dans les rebords radiaux respectifs 27a (fig. 2) et 28a des cornières 27 et 28.
Les paires superposées de tuyaux 17-15 et 18-16 sont reliées ensemble au moyen de tuyaux respectifs 23 et 24 (fig. 2), le tuyau 23 apparaissant mieux à la figure 3.
Des tuyaux d'admission 19 et d'évacua tion 20 se dirigeant vers le bas à partir des tuyaux inférieurs 15 et 16 du bâti tubu laire. Des raccords 22 de tuyau font saillie à partir des tuyaux supérieurs 17 et 18 afin de permettre de les raccorder à des tuyaux souples qui seront décrits par la suite.
Chacune des plaques isolantes 7, qui sont de préférence en feuilles de fibres de verre ou autre matière isolante équivalente, est per cée en son centre d'une grande ouverture dont le diamètre n'est que de peu supérieur au diamètre extérieur des spires des bobines 1, 2 et 3, de sorte que ces plaques 7 peu vent être glissées sur les spires extrêmes des bobines respectives 1 et 3, et fixées au bâti tubulaire par les boulons 13a ci-dessus men tionnés.
L'ensemble de bobines 123 est empêché de se déplacer sous l'effet des vibrations lon gitudinales, qui prennent naissance lorsque les bobines sont excitées par un courant à fréquence relativement faible, par le bâti tu bulaire rigide et les plaques épaisses fixées à ses extrémités, et par des anneaux de ser rage en acier 8 et 9 (fig. 2) fendus en Y et entre lesquels est interposé un anneau 10 en matière isolante, un jeu de ces anneaux étant boulonné sur chacune des plaques 7 au moyen de boulons 12.
Lorsque les écrous des bou lons 12 et 13a sont serrés, les deux anneaux de serrage 9 sont pressés contre les spires extrêmes des bobines 1 et 3, respectivement, et maintiennent pressées les unes contre les autres toutes les spires de l'ensemble de bo bines 123, empêchant ainsi tout déplacement de chacune de ces spires.
Afin de maintenir les bobines 1, 2 et 3 à une faible température et de localiser autant que possible la chaleur d'induction des bo bines sur une billette ou autre pièce disposée à l'intérieur de leur compartiment de chauf fage, lequel est défini par l'alésage du tube fendu 6, on fait circuler continuellement de l'eau que l'on amène par une série de tuyaux en caoutchouc 26 raccordés en 22 au tuyau d'admission 17 et qui circule à l'intérieur des tuyaux en cuivre<I>4a</I> (figure<I>2a).</I>
L'eau de refroidissement est fournie aux racords 22 à partir du tuyau 17, auquel l'eau est amenée par le tuyau 19, le tuyau 15 et le 23 à partir d'une source convenable d'alimen tation en eau.
L'eau est introduite à l'intérieur de cha que bobine au moyen de raccords en T ré partis sur la longueur de chaque bobine, com me représenté à la fig. 1, dans laquelle on voit certains de ces raccords 30 reliés par des tuyaux souples 26 au tuyau 17.
Comme re présenté à la fig. 14, l'eau est évacuée par les extrémités<I>t-1, t-2, t-3</I> de chacune des bobi- nes par des tuyaux isolants en caoutchouc H, par les extrémités<I>T-1, T-2, T-3</I> de chacune des bobines et un tuyau métallique 25, et par des tuyaux isolants souples D raccordés cha cun d'une part au milieu de chacune des bo bines 1, 2, 3 par un raccord en T non re présenté et d'autre part au tuyau 18 du bâti, lequel est relié au tuyau d'évacuation 20 par les tuyaux 24 et 16. Les courants d'eau divisés qui circulent dans les bobines passent de pré férence par des circuits fermés, de sorte que l'eau évacuée est amenée par des conduits appropriés à un échangeur commun de cha leur.
Le courant destiné à l'excitation des trois bobines 1, 2 et 3 est obtenu à partir d'un réseau d'alimentation triphasé à haute tension, par trois conducteurs dans chacun desquels est disposé un interrupteur à mercure MS (fig. 13 et 15) et qui peuvent être raccordés aux trois enroulements primaires soit d'un transformateur 3T à trois phases dans lequel ces enroulements primaires sont connectés en triangle (fig. 13), soit de trois transformateurs monophasés comprenant chacun l'un de ces enroulements primaires, ceux-ci étant connec tés en étoile (fig. 14 et 15).
Les spires des trois bobines 1, 2 et 3 sont enroulées toutes dans le même sens sur le tube fendu 6. Comme cela est visi ble surtout dans les fig. 2 et 14, les extré mités de gauche des enroulements de ces trois bobines, à savoir l'extrémité<I>T-1</I> de la bobine 1, l'extrémité T-2 de la bobine 2 et l'extrémité<I>T-3</I> de la bobine 3 sont ensem ble mises à la terre par le tuyau métalli que 25 auquel l'une des extrémités de cha cun des enroulements secondaires<I>S-1, S-2</I> et S-3 du transformateur à trois phases 3 T (fig. 13) ou des trois transformateurs mono phasés (fig. 14 et 15) précités est reliée par un conducteur commun N.
L'extrémité oppo sée de chacun desdits enroulements secondai res<I>S-1, S-2</I> et<I>S-3</I> est reliée à l'extrémité de droite<I>t-1, t-2</I> et t-3, respectivement, de l'en roulement de la bobine 1, 2, 3 correspondante au moyen d'une plaque de borne en cuivre <I>P-1, P-2 et P-3</I> à la surface latérale de la- quelle est brasée l'extrémité<I>t-1, t-2, t-3</I> du conducteur creux 4 de la bobine correspon dante. Ces plaques de bornes sont fixées sur une plaque commune relativement étroite, de préférence en verre.
Des conducteurs électriques, partant de chaque borne sous tension des enroulements secondaires<I>S-1, S-2</I> et<I>S-3,</I> aboutissent res pectivement aux plaques P-1, P-2 et P-3, et complètent les circuits électriques destinés à assurer l'excitation simultanée des bobines de chauffage 1, 2 et 3 par des courants dont chacun est déphasé par rapport aux deux autres.
Lorsque chaque enroulement primaire du ou des transformateurs précités est excité par un courant alternatif circulant entre les deux des trois conducteurs du réseau entre lesquels cet enroulement primaire est raccordé, un cou rant alternatif est engendré dans le circuit comprenant l'enroulement secondaire<I>S-1, S-2,</I> S-3 et la bobine 1, 2, 3 correspondants ; ces courants sont déphasés d'une bobine à l'autre dans l'ordre des phases du réseau d'alimenta tion, et par conséquent les trois bobines sont excitées cycliquement dans l'ordre 1, 2, 3. De ce fait, elles produisent à l'intérieur du tube 6 un champ magnétique variable. La zone dans laquelle ce champ est maximum se déplace périodiquement de l'extrémité d'en trée vers l'extrémité d'évacuation du tube 6.
Lorsqu'une billette de métal est disposée dans ce tube 6, elle est traversée axialement par ce champ magnétique mobile. Chaque tranche de la longueur de cette billette pou vant être considérée comme un conducteur à circuit fermé disposé selon un plan perpen diculaire à l'axe du tube 6 et de la billette, les variations d'intensité du champ magnéti que axial passant par cette tranche de la bil- lette induisent dans cette tranche de la bil- lette un courant circulant dans le sens de son pourtour.
Ce courant à son tour engendre dans la billette un champ magnétique opposé à celui engendré par le courant passant par celles des bobines 1, 2, 3 à l'intérieur de la quelle est située la tranche considérée de la billette. Il en résulte une force qui tend à déplacer la tranche de la billette par rapport à la bobine. La résultante "des forces agissant ainsi sur toutes les tranches de la billette tend à déplacer la billette de l'extrémité d'entrée du tube 6 vers son extrémité d'évacuation.
Simultanément, les courants intenses en gendrés dans la billette par ledit champ por tent celle-ci à une température élevée. Pendant le chauffage, la billette est retenue par une butée 52.
La fente longitudinale 6a du tuyau d'acier 6 et les fentes pratiquées dans les anneaux en acier 8 et 10 empêchent la formation de circuits induits dans ce tuyau et ces anneaux et qui, sans cette précaution, provoqueraient leur échauffement et exposeraient le person nel aux dangers de brûlure, en même temps qu'ils réduiraient le rendement électro-thermi- que de l'appareil.
En plus des bobines chauffantes d'induc tion 1, 2 et 3 et du dispositif de refroidisse ment, l'appareil décrit comprend un disposi tif d'introduction des pièces à traiter, un dis positif d'évacuation desdites pièces, des dis positifs de mesure et de commande de la température.
Le dispositif d'introduction des pièces uti lisé pour des pièces de forme générale cylin drique, telles que des billettes d'aluminium 31, comprend (fig. 4, 5 et 6) une rampe inclinée 32 le long de laquelle les billettes peuvent rouler sous la commande de cames de rete nue ayant la forme de bras de leviers oscil lants 33.
Les cames 33 sont calées sur un arbre à came 33a qui peut tourner dans un sens ou dans l'autre d'un angle de 45 degrés environ. Cette rotation de l'arbre 33a est produite par un moteur pneumatique 34 dont la tige de piston porte un bras latéral 36. Lorsque le piston et la tige 35 se déplacent vers la gauche (fig. 1 et 8), le bras latéral 36 repousse un bras 37 fixé sur un arbre 38, dont la rotation est transmise à l'arbre 33a au moyen de pi gnons coniques 39 et 40, dont le dernier est calé sur une extrémité de l'arbre 33a.
Un ressort de rappel 45 dont l'extrémité mobile est fixée sur un levier 37a, également calé sur l'arbre 38, assure le mouvement in verse de rotation des arbres 38 et 33a et des cames 33, en réponse à un mouvement lon gitudinal de retrait, dirigé en sens inverse, de la tige de piston 35 du moteur 34, lequel pro voque le mouvement de retrait du bras 36 de la tige du piston en l'écartant du bras de levier 37 calé sur l'arbre 38.
La figure 9 représente les positions occu pées alternativement par les cames oscillan tes 33 ; sur cette figure, une paire de billettes 31a et 31 ainsi que les quatre cames 33 qui sont latéralement espacées sur l'arbre 33a et tournent simultanément d'un même angle, sont représentées dans deux positions diffé rentes respectivement en traits pleins et en traits interrompus.
Les traits pleins de la figure 9 représen tent une paire de billettes 31, disposées trans versalement entre les ailes verticales latérales de cornières 32a dont les ailes horizontales supportent le plancher lisse incliné de la ram pe 32, la billette qui se trouve le plus en avant et le plus bas étant au contact des ex trémités des bords antérieurs incurvés du bras le plus long 33b des cames 33, afin de s'op poser au mouvement de descente des billet- tes sous l'effet de la pesanteur.
Les traits interrompus de la figure 9 re présentent la came 33 amenée sous l'action de l'arbre 33a dans une position qui, dans le sens dextrorsum, est de 45 degrés en avan ce par rapport à celle représentée en trait plein, en vue d'abaisser son long bras 33b, en libérant ainsi la billette 31 située le plus en avant et lui permettant de rouler le long du plancher de la rampe 32 ; en outre le bord antérieur 33d du bras court 33c de l'élément de came, vient en contact avec ladite billette en vue d'assurer son lancement vers l'avant. Sous l'action de la pesanteur, ladite billette descend alors la rampe 32 et vient reposer sur des galets fous 41 de diamètre réduit en leur milieu.
Le bras de butée 52 représenté sur les figures 7, 7B et 7C comprend deux moitiés supérieure et' inférieure réunies au moyen de boulons 56 passant à travers des ouvertures 71 (figure 7B) ; ces deux moitiés constituent une pince de serrage permettant d'y fixer un thermocouple 84.
Le bras 52 comprend en outre un moyeu 54 qui tourillonne sur un prolongement 79 d'une tige de piston 53 d'un moteur pneu matique A (fig. 6).
Le prolongement 79 comporte une partie extrême filetée 77 par laquelle il est vissé dans un alésage taraudé de la tige de piston 53. En outre, le prolongement 79 présente une partie intermédiaire<I>79a</I> (fig. <I>7D)</I> de plus grand diamètre qui est reçue dans une por tion 54b agrandie de façon correspondante d'un trou transversal du moyeu 54. Une sail lie 54a est formée à l'arrière du moyeu 54, et engagée entre deux surfaces de came su périeure et inférieure, parallèles et espacées, formées sur un élément fixe 52' du bâti. Ces surfaces de cames présentent des régions ho rizontales 52b, 52c à leurs extrémités et des rampes intermédiaires 52d inclinées (fig. 7 et 7a).
Il résulte de cette disposition que l'extré mité libre du bras 52 est soulevée ou abais sée pour chaque course de la tige de piston, respectivement vers la droite ou vers la gau che de la figure 7a, ledit bras pouvant oscil ler verticalement sur la portée - 79a du pro longement 79 de la tige de piston.
Le bras 52 peut par conséquent occuper la position horizontale de la figure 7, dans laquelle les extrémités les plus en avant des branches 62 du thermocouple 84 qui est supporté par l'extrémité libre du bras 52, sont en contact avec l'extrémité d'une billette 31x qui, à ce moment est supposée être en cours de chauffage.
Le thermocouple 84 représenté en dé tail à la fig. 10 comprend un élément 65 en forme de coupelle présentant une paroi d'ex trémité 66, et des parois latérales 67 dont les surfaces intérieures ont un contour de forme telle qu'elles reçoivent à frottement dur les extrémités intérieures d'une paire de tubes en acier 57 disposés parallèlement au contact l'un de l'autre et qui sont insérés à force dans l'évidement de la coupelle défini par lesdites parois latérales, les extrémités intérieures de ces tubes butant contre la paroi d'extrémité de l'évidement de la coupelle ; les surfaces en contact 57a des deux tubes 57 sont de pré férence brasées ensemble avant d'introduire les tubes dans la coupelle 65.
Chacune des extrémités avant des tubes 57 contient un manchon isolant 59 en feuil les de fibres de verre, percé axialement et qui est maintenu en place par une vis de fixation 59'.
Un ressort hélicoïdal 58, entourant la partie médiane de chaque branche 62 du thermocouple est comprimé entre deux man chons 60 et 61 en feuilles de fibres de verre, dont les extrémités opposées de diamètre ré duit sont contenues à l'intérieur des extré mités du ressort et dont les bases relative ment plus larges sont respectivement au con tact de la paroi d'extrémité de l'évidement de la coupelle et de la face postérieure d'un collier 62b rigidement fixé sur la branche 62, ledit collier étant à son tour maintenu par l'extrémité intérieure du manchon isolant 59.
La partie antérieure de chacune des bran ches 62 qui sont disposées à l'intérieur des tubes respectifs 57 se termine par une poin te effilée 62a ; chacune de ces branches passe vers l'arrière successivement dans les trous axiaux du manchon 59, du manchon 61 re lativement libre, du manchon 60, puis à tra vers une ouverture 66a de la paroi d'extré mité de la coupelle, au-delà de laquelle elle se prolonge vers l'arrière.
Un tube métallique 64 est fixé sur chacun des prolongements des branches 62 au moyen de vis de fixation 62d et l'extrémité d'un con ducteur électrique 63 est fixée de façon ana logue dans le trou axial du tube métallique 64, au moyen de vis 63d.
Les branches 62 sont disposées paral lèlement vers l'extérieur, au-delà des extrémités antérieures de leurs tubes respectifs 57, et leur espacement latéral, et plus particulière ment celui de leurs pointes 62a est choisi de préférence de l'ordre de 12 mm 7 à 16 mm, leur longueur extérieure étant de l'ordre de 9 mm 5.
Chacune des branches 62, ainsi que le manchon isolant 61 correspondant peuvent effectuer un mouvement longitudinal alter natif comme une seule pièce, dans une di rection s'opposant à l'action du ressort cor respondant 58, et dans la direction opposée sous l'effet de la pression exercée par ledit ressort, le mouvement vers l'avant étant dans ce dernier cas arrêté du fait du contact du collier 62b de la branche, avec l'extrémité pos térieure du manchon fixe 59.
Les tubes 57 du thermocouple sont dis posés dans des rainures transversales 72 et 73 des moitiés supérieure et inférieure du bras 52 et une tige de butée 85 est disposée dans une rainure 86 de chacune de ces moitiés.
Le bras 52 peut être amené soit en posi tion active, soit en position de repos sous l'ef fet de mouvements longitudinaux de la tige de piston 53 et de la tige 79. Le doigt 54a (fig. 7a) se déplace sur les surfaces de came <I>52b, 52c,</I> 52d. Le bras 52 est dans sa posi tion active lorsque le doigt 54a est au contact de la surface<I>52b.</I> A ce moment (fig. 7) la tige de butée 85 est en contact avec la face de la billette et les pointes 62a du thermo- couple sont pressées, sous l'action du res sort 58 contre la zone centrale de la face de la billette, de sorte que le thermocouple prend la température de ladite zone.
Lorsque le bras 52 est en position active (fig. 7), le moyeu 54 coopère avec un inter rupteur bipolaire DLS, de façon à ouvrir si multanément deux, contacts qui sont norma lement fermés (fig. 13), sous l'action d'un ressort 94 lorsque le bras 52 est retiré vers l'arrière, dans sa position la plus haute.
Lorsque les pointes 62a des branches 62 du thermocouple sont au contact avec la bil- lette chauffée, la différence de potentiel en gendrée dans le thermocouple s'accroît à mesure que la billette 'et les branches s'échauf fent davantage. Cette différence de potentiel qui est appliquée à un circuit électrique fermé comprenant lesdites branches et la billette, agit sur un dispositif B que nous décrivons ci-après.
Le schéma de la figure 16 représente les éléments principaux du dispositif B, lequel comprend notamment une résistance 80 en fil métallique disposé en arc de cercle et cons tituant une branche d'un pont de Wheatstone et qui peut être parcourue par un contact mobile 81 se déplaçant dans les deux sens sur cet arc de cercle, ladite résistance étant branchée aux bornes d'une pile ordinaire 82 à basse tension.
Le pôle négatif du thermocouple est relié à la borne négative de la pile 82 et à une extrémité de la résistance 80.
Le rectangle indiqué en CR par des traits interrompus représente un convertisseur du type vibratoire comprenant une bobine élec tromagnétique EC entourant une armature Z placée entre les pôles d'un aimant permanent PM, la disposition étant telle que lorsque la dite bobine est parcourue par un courant al ternatif l'armature Z vienne alternativement au contact de l'un ou l'autre de deux contacts électriques x ou y.
Les contacts x et y sont connectés res pectivement aux bornes opposées de l'enrou lement primaire divisé d'un transformateur It dont le point médian est connecté par un conducteur 63 à la borne positive du thermo- couple 84.
L'armature z du convertisseur est con nectée par un conducteur 93 au contact 81 qui porte un index E qu'on peut faire tour ner dans un sens ou dans l'autre en regard d'une échelle Sc graduée en température. En fonctionnement, les conducteurs 63 et 93 conduisent vers les enroulements primaires du transformateur It un courant unidirectionnel résultant d'une différence relative de poten tiel continu qui leur est communiquée à par tir de la pile 82 et du thermo-cbuple, en fonc tion de la position du contact 81 le long de la résistance 80.
Le circuit en pont de Wheatstone de la figure 16 permet d'équilibrer les deux poten tiels opposés fournis respectivement par 1a pile 82, de valeur constante, et par le ther- mo-couple qui varie en fonction de la tem pérature de la billette avec laquelle il est en contact.
L'équilibrage de ces deux potentiels oppo sés est réalisé au moyen du moteur RO, qui déplace le contact 81 vers un point de la résistance 80 pour lequel la chute de potentiel à travers celle-ci est telle que la différence de potentiel entre le contact E et le conduc teur négatif 63 est égale à celle qui existe entre ledit contact E et la borne positive de la pile 82, de sorte qu'il ne circule aucun courant dans les conducteurs 63 et 93 qui sont connectés avec le convertisseur CR et le transformateur It.
Lorsqu'il y a déséquilibre entre ces deux différences de potentiel un -courant circule dans le conducteur 93 ce qui permet au transformateur It d'engendrer un train d'im pulsions qui provoque l'actionnement du mo teur RO dans un sens tel que le contact 81 se déplace de manière à équilibrer lesdites différences de potentiel.<I>VA</I> est un étage d'amplification de tension,<I>PA</I> un étage d7am- plification de puissance, l'index E, est soli daire du contact 81 et se déplace en regard de l'échelle thermométrique SC, tandis que le disque SO calé sur le même axe que l'in dex E, se meut comme ce dernier.
Le sens de rotation du rotor du moteur RO est déterminé par le déphasage du cou rant traversant les enroulements RO-1 et RO-2 (représentés schématiquement par leurs bor nes). Si aucun courant ne traverse le transfor mateur It le rotor du moteur RO reste immo bile.
Le disque SO présente une saillie<I>SOC</I> destinée à coopérer avec une paire d'inter rupteurs<I>St</I> et Sx dont les rôles apparaîtront plus loin.
En supposant que le moteur RO ait fait tourner le contact 81 et l'index E dans le sens sinistroxsum au cours du chauffage pro gressif de la billette 31 et amené les poin tes 62a du thermocouple à un équilibre de potentiel pour lequel le disque SO a ame né sa saillie<I>SOC</I> à dévier snffisammént la lame interposée de l'interrupteur<I>St</I> pour fer- mer les contacts de ce dernier, le courant amené par des conducteurs d'alimentation N-2 et<I>N-3</I> passe à travers l'enroulement du relais BR en passant par ces contacts alors fermés et les contacts normalement fermés D2 d'un relais D (figure 13), actionnant ainsi le relais BR,
lequel ferme ses contacts a normale ment ouverts et ouvre ses contacts normale ment fermés b (figure 13).
La fermeture des contacts a maintient l'excitation du relais BR jusqu'à ce que le renversement du sens de rotation (dans le sens dextrorsum) du disque SO amène la saillie<I>SOC</I> à venir au contact de la lame de l'interrupteur Sx et ouvre ses contacts, ce qui désexcite le relais BR.
Les contacts b du relais BR sont con nectés en série dans le circuit d'excitation d'un relais PCR (fia. 13) qui, au moyen de contacts PCR-1 normalement fermés et qui s'ouvrent lorsque le relais est excité, commande l'excita tion de l'électroaimant<I>ML</I> qui actionne les trois interrupteurs à mercure MS insérés dans les conducteurs triphasés LI, <I>L2</I> et<I>L3</I> qui aboutissent aux enroulements primaires du transformateur triphasé 3T, dont les secon daires fournissent le courant de chauffage aux trois bobines d'induction l , 2 et 3.
Lorsque le relais BR est excité comme décrit et ouvre les contacts b, ceux-ci coupent l'excitation du relais PCR, en arrêtant ainsi le chauffage de la billette. Ceci provoque un léger refroidis sement de la billette, en sorte que le rotor du moteur RO se met à tourner en sens in verse ou dextrorsum. La saillie SOC vient alors en contact avec la lame de l'interrup teur Sx, ouvre les contacts de celui-ci et par conséquent coupe l'excitation du relais BR. Les contacts b se referment alors et ré tablissent l'excitation du relais PCR.
Le courant de chauffage des trois bobines est ainsi rétabli et réchauffe la billette qui s'était légèrement refroidie, le cycle des ré- chauffages et refroidissements successifs se re produisant dans une gamme peu étendue de températures, de façon à maintenir la billette à la température maximum désirée, ou à son voisinage, jusqu'à ce que l'opérateur in terrompe ce cycle.
Les lames des interrupteurs<I>St</I> et Sx sont respectivement fixées à des supports S sus ceptibles de tourner indépendamment l'un de l'autre autour de l'axe de rotation du disque SO, de façon que l'on puisse régler séparé ment la position de ces lames.
Lorsque l'index E du potentiomètre arrive dans la position corespondant à la tempé rature à laquelle la billette doit sortir du four, l'opérateur manoeuvre un bouton-pos- soir <I>PB</I> (fig. 13) en vue d'exciter un électro aimant<I>DO</I> qui commande un robinet<I>V à</I> quatre voies afin de diriger de l'air comprimé par un conduit 75 vers le cylindre du moteur pneumatique A, pour faire avancer son pis ton vers la droite de la figure 1, ce qui dé place le bras 52 également vers la droite, vers l'extérieur et vers le haut, en dehors du trajet d'évacuation de la billette chaude qu'il convient maintenant de décharger.
Le mou vement initial vers l'extérieur du bras 52 per met au ressort 94 de fermer immédiatement les contacts DLS-1 et DLS-2 de l'interrupteur DLS (fig. 7, 13 et 15) précédemment ouverts. La fermeture du contact DLS-1 provoque l'actionnement d'un relais<I>D ;</I> le contact<I>DI</I> de ce relais D s'ouvre et, étant donné qu'il est connecté en série avec l'enroulement du relai PCR, ce dernier est désexcité et inter rompt l'arrivée du courant d'excitation aux bobines 1, 2 et 3 de l'appareil.
La fermeture du contact DLS-2 court-cir cuite le thermocouple et provoque le retour de l'index E à zéro.
L'excitation du relais D a encore pour résultat d'ouvrir le contact D2, ce qui coupe l'alimentation du relais BR quelle que soit la condition momentanée de l'interrupteur Sx. Le relais BR est donc ramené à sa position normale, prêt à fonctionner en vue du chauf fage de la billette suivante à introduire dans l'appareil.
A la suite du retrait de la butée 52, la billette chauffée est évacuée du fait de l'in troduction dans l'extrémité d'entrée du four d'une billette froide, et elle est entraînée par des galets 47 en forme de pignons coniques et qui peuvent être entraînés en rotation cons tamment ou à volonté, par la fermeture d'un interrupteur bipolaire CS commandant un mo teur M qui entraîne ces galets par l'intermé diaire d'une boîte de vitesses RG, d'un arbre 48, de pignons de chaîne 51 et de chaînes 49 ; la billette chauffée et évacuée est ensuite ame née aux matrices de forgeage (non représen tées) en vue de son traitement ultérieur.
L'introduction de la billette suivante a lieu au moment où le relais D est excité sous l'effet de la manoeuvre du bouton-poussoir<I>PB.</I> Au moment d'ouvrir les contacts<I>D-1</I> et<I>D-2</I> comme on l'a indiqué ci-dessus, ce relais fer me le contact<I>D-3</I> qui met en circuit un électroaimant L ;celui-ci est excité et actionne une valve LL (fig. 1) qui par un conduit 44 admet de l'air comprimé dans la chambre de gauche du moteur pneumatique 34. Cet air repousse vers la droite le piston 43 qui par sa tige 35 entraîne, également vers la droite, le bras 36.
Celui-ci se dégage alors du bras 37 calé sur l'arbre 38, ce qui permet au ressort 45 de faire tourner cet arbre dans le sens dextrorsum (fig. 8) et de ramener le bras 37 dans la position représentée en traits pleins à la fig. 8. Cette rotation de l'arbre 38 en outre ramène les cames oscillantes 33 à la position en traits pleins de la figure 9.
Dans cette position, le bras 33b le plus long de la came 33 vient au contact de la billette suivante 31a qui avait auparavant avancé à la position représentée en traits interrompus sur la figure 9 et qui est libérée maintenant de façon à pouvoir descendre pour venir oc cuper la position représentée en traits pleins, dans laquelle le bras 33b l'empêche de des cendre plus bas.
La tige de poussée 46 fixée rigidement sur l'extrémité du bras 36, avance également pour venir au contact de la portion centrale de la billette 31 précédemment déposée sur les ga lets 41, en attente d'être chauffée, et ladite billette est poussée vers l'avant jusqu'à ce qu'elle occupe à l'intérieur des bobines 123 une position en regard de ces dernières.
La tige de poussée 46 est fixée de ma nière réglable au bras 36 de la façon repré sentée aux fig. 11 et 12 en sorte que la distance de laquelle une billette 31 est dé placée à l'intérieur des bobines 123 peut être réglée à volonté, afin de disposer sa face an térieure à l'endroit voulu dans la partie ex trême de droite du tube 6, en vue d'obtenir aussi bien le chauffage désiré de la billette que la poussée magnétique qui convient.
Dans le cas où une billette 31x précéden te et convenablement chauffée se trouverait à l'intérieur d'une partie quelconque du com partiment de chauffage compris à l'intérieur des bobines, au moment où la billette froide 31 ci-dessus pénètre à l'intérieur desdites bo bines, la face antérieure de la billette froide vient au contact de la face postérieure de la billette chaude et, par suite de l'effort de poussée communiqué par la tige 46, la billet- te chaude est poussée en avant et en dehors de l'appareil pour tomber sur des galets trans porteurs coniques 47.
Après que la billette chauffée a quitté l'ap pareil, l'élément actif LS, disposé dans la tra jectoire de cette billette, d'un interrupteur à déclenchement BLS est momentanément dé placé au contact de la billette. et ferme une paire de contacts disposés dans le circuit d'excitation d'un électroaimant<I>DC</I> antagoniste de l'électroaimant<I>DO</I> qui actionne le robinet V à 4 voies ; le circuit de cet électroaimant <I>DC</I> comprend les contacts PCR-2, maintenant fermés du relais PCR désexcité.
Cet électro aimant<I>DC</I> actionne le robinet V de manière à admettre de l'air comprimé, par le conduit 74, dans l'extrémité de droite du cylindre du moteur à air a (fig. 1), provoquant ainsi le mouvement vers l'avant du bras 52 en vue de fermer l'ouverture d'évacuation de l'appa reil, et à amener les pointes 62a du thermo- couple au contact de la billette froide nouvel lement introduite dans l'appareil.
Lorsque le bras 52 est ramené à la posi tion de fermeture de la figure 7, sous l'action de l'interrupteur BLS, ce bras vient au con tact de l'élément actif de l'interrupteur DLS pour rouvrir ses contacts ;
à leur tour, ces contacts ouverts coupent le circuit du relais de façon à ramener ses jeux de contacts à la position de la figure 13, sur quoi la fermeture des contacts<I>DI</I> du relais<I>D</I> complète le cir cuit d'excitation de relais PCR qui, en fer mant ses contacts PCR-1, excite l'électroai mant ML en vue de provoquer par l'intermé diaire des interrupteurs à mercure MS le ré tablissement du courant d'alimentation aux bobines 1, 2 et 3, comme décrit plus haut ; la nouvelle billette se chauffe donc.
La fer meture des contacts<I>D2</I> du relais<I>D</I> rétablit le circuit du relais BR sous la commande des interrupteurs<I>St</I> et Sx, et le potentiomètre de la figure 16 fonctionne comme décrit plus haut.
La coupure de l'excitation du relais D a encore pour effet d'ouvrir le contact<I>D3</I> et de désexciter par conséquent l'électroai mant<I>L</I> de la valve LL. Celle-ci retourne à sa position initiale sous l'effet d'un ressort de rappel et admet de l'air comprimé dans la chambre de droite du moteur pneumatique 34 (fig. 1), par le conduit 42. Cet air repousse alors vers la gauche le piston 43, la tige 35 et le bras 36. Celui-ci revient en contact avec le bras 37 calé sur l'arbre 38, et repousse ce bras dans la position indiquée en traits mixtes à la fig. 8. Simultanément, les cames 33 sont basculées de la position en traits pleins à la position en traits mixtes de la fig. 9.
La billette 31 retenue par le bras 33b de la came est alors libérée et roule sur les galets 41 (le bras 36 et la tige 46 s'étant entretemps déplacés vers l'extrême gauche au- delà de ces galets), où elle est prête à être poussée dans le tube 6 de l'ensemble de bo bines 123 lorsque le bouton-poussoir<I>PB</I> sera de nouveau actionné.
Un relais<I>PT,</I> comprend des contacts ou verts lorsque le relais est désexcité et dispo sés dans le circuit d'excitation du relais PCR. Dans le circuit d'excitation du relais<I>PT</I> sont connectés en série des interrupteurs TS, PS et<I>TC</I> tous fermés lors du fonctionnement de l'appareil. Lorsqu'un de ces interrupteurs est ouvert, il interrompt le circuit du relais<I>PT,</I> dont les contacts sont ainsi ouverts et inter- rompent le circuit d'excitation du relais PCR. Les contacts PCR-1 sont alors ouverts pour désexciter l'électroaimant<I>ML,</I> et interrrom- pre en MS,
l'arrivée du courant d'alimentation aux bobines, et par suite le chauffage de l'ap pareil.
L'interrupteur TS est ouvert lorsque la température de l'eau est trop élevée ou trop faible, sous l'action d'un dispositif à thermo stat TSB qui fonctionne sous l'effet de la dilatation ou de la contraction d'une colonne d'un liquide très dilatable, en réponse à la température d'un bulbe<I>BU</I> exposé au courant d'eau froide évacuée des bobines 1, 2 et 3 ; l'interrupteur PS est ouvert lorsque l'eau est fournie à ces bobines sous une pression trop faible, et l'interrupteur<I>TC</I> est ouvert lorsque des portes qui permettent l'accès au transfor mateur électrique ou autres appareils dan gereux sont ouvertes.
En tout cas, l'ouverture de l'un des interrupteurs<I>TC,</I> PS et TS dés- excite le relais<I>PT,</I> ainsi que le relais PCR, rendant ainsi impossible le fonctionnement de l'appareil, jusqu'à ce que la cause fortuite qui a provoqué cette ouverture des contacts soit éliminée.
La figure 13 représente encore schémati quement certains éléments d'un mécanisme à temps destiné à empêcher le surchauffage d'une billette, dans le cas où l'appareil B n'assure rait pas convenablement le réglage du chauf fage.
Quelques éléments<I>(T,</I> TSC, <I>LB)</I> de ce mécanisme sont représentés deux fois à la fi gure 13, en haut vus de face et en bas vus de côté, les deux vues étant reliées l'une à l'autre par une ligne pointillée. Le mécanisme comprend un moteur synchrone<I>TM,</I> une paire de contacts<I>T,</I> un embrayage<I>CL</I> commandé par un électroaimant C en vue de trans mettre la puissance de l'arbre du moteur<I>TM</I> à un arbre à cames, par l'intermédiaire d'en grenages de démultiplication TRT, et une barre de levage<I>LB</I> également commandée par l'électroaimant C,
et permettant d'amener l'un des contacts T dans sa position de fer meture dans laquelle il est susceptible d'être écarté du contact opposé par une came TSC calée sur ledit arbre à cames.
Lorsque l'électro-aimant C est désexcité, les cames TSC et un index indicateur du temps écoulé (non représenté) sont ramenés à leur position de repos par un ressort SG, le moteur<I>TM</I> étant alors arrêté. Le circuit du moteur TM est fermé par les contais PCR-3 du relais PCR, lorsque celui-ci est excité en vue de mettre en route le chauffage d'une bil- lette. Le circuit de l'électro-aimant C est fer mé par les contacts<I>D-4</I> du relais<I>D,</I> lorsque celui-ci est désexcité au moment où l'inter rupteur DLS,
ramené par le bras 52 vers sa position active de la figure 7, ouvre ses con tacts DLS-1 connectés dans le circuit d'excita tion dudit relais D, c'est-à-dire au début de la période de chauffage d'une billette.
L'électro-aimant C ferme alors la paire de contacts T au moyen de la barre de levage <I>LB</I> et en même temps amène l'un de ces contacts dans une position lui permettant d'être écarté de l'autre par la came TSC.
Simultanément, l'électro-aimant C action ne l'embrayage<I>CL</I> qui alors transmet le mou vement de l'arbre du moteur<I>TM</I> à l'arbre à cames. Après une rotation de cet arbre Pen dant une durée sensiblement plus longue que celle nécessaire pour permettre le chauffage convenable d'une billette, mais plus courte que celle qui correspondrait à une tempéra ture voisine de celle de la fusion, la came TSC précitée sépare les contacts T.
La séparation de ces contacts coupe le circuit du relais PCR et met fin au chauffage de la billette du fait de l'ouverture des inter rupteurs à mercure MS en réponse à l'ouver ture des contacts PCR-1 du relais et à la désexcitation consécutive de l'électro-aimant <I>ML</I> de commande de ces interrupteurs.
Lorsque le bouton-poussoir <I>PB</I> est action né, et par conséquent le bras 52 amené dans sa position d'ouverture avant que la came TSC ne sépare les contacts<I>T,</I> le circuit de l'électroaimant C est coupé du fait de l'excitation du relais D sous l'effet du meuve- ment de ce bras 52. La barre<I>LB</I> retourne alors à sa posiiton de repos en séparant les contacts <I>T,</I> l'embrayage<I>CL</I> est débrayé, et le ressort SG ramène la came TSC ainsi que l'index de temps précité à leurs positions de repos.
Le mécanisme à temps n'est pas indispen sable au fonctionnement de l'appareil, mais constitue un dispositif supplémentaire de sé curité permettant d'avoir l'assurance qu'à la fin d'une période prédéterminée, à ne pas dé passer, le courant d'alimentation aux bobines sera coupé, même si l'opérateur ou l'inter rupteur<I>St</I> du potentiomètre ne procéderait pas en temps utile à cette coupure. Le chauf fage au-delà de cette période est dangereux car il peut provoquer la fusion de la billette et entraîner par conséquent des avaries aux di vers éléments de l'appareil.
A la figure 16, Ct désigne un thermo- couple à soudure froide qui est relié en série dans un circuit comprenant les branches 62 du thermocouple 84, avec son potentiel opposé à ce dernier. Le potentiel de ce thermocouple Ct est établi par la température ambiante ; les contacts DLS-2 sont destinés à court-circuiter à la fois les thermocouples 84 et Ct reliés en série.
Le symbole A.C. dans les figures 13 et 16 désigne une source de courant monophasé à 60 périodes que l'on utilise pour exciter les instruments électriques et à laquelle sont re liés les conducteurs<I>N-1</I> et<I>N-3</I> des circuits de commande. Cette source de courant est de préférence entièrement indépendante de celle alimentant le transformateur<I>3T</I> de la figure 13 ou les trois transformateurs de la fig. 15.
Le conducteur N-2, par lequel est alimen té notamment le circuit d'excitation du relais BR, est relié au conducteur<I>N-1</I> par un inter rupteur à main ST destiné à être fermé lors que l'on désire mettre en marche l'appareil.
La liaison mécanique représentée à la fi gure 12 a pour but de réaliser une certaine course à vide entre la tige de piston 35 du moteur pneumatique 34 et la tige de poussée des billettes, en vue d'assurer à ces éléments un fonctionnement plus souple.