Bobine pour four électrique<B>à</B> induction La présente invention a pour objet une bobine pour four électrique<B>à</B> induction, par exemple pour four sans noyau et<B>à</B> vide. Linvention a pour objet, en outre, un procédé de fabrication de cette, bobine.
Dans les fours du type<B>à</B> induction sans noyau, en particulier les fours<B>à</B> induction<B>à</B> vide, la bobine du four fait partie de la paroi de ce dernier et ainsi les spires adjacentes de la bobine hélicoïdale du four doivent être parfaitement isolées les unes des autres et de préférence doivent être également isolées du passage de l'air.
Dans un four<B>à</B> métal<B>à</B> induction sans noyau, le creuset destiné au métal fondu est entouré par une bobine hélicoïdale. La bobine est reliée<B>à</B> une source de courant électrique et engendre dans le métal fondu de la chaleur par induction. La bobine est chauffée par le passage du courant électrique et par suite doit être refroidie habituellement en formant la bobine<B>à</B> l'aide d'un tube, dans lequel circule un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau.
Jusqu'à présent, on a formé la bobine en enrou lant d'abord un tube en cuivre nu, puis on l'a recuite. Les raccords pour l'eau et les connexions électriques étaient brasés ou soudés dans la bobine enroulée. Ensuite, on écartait les spires pour les rubaner et ensuite on pressait de nouveau les spires ensemble et on plongeait la bobine dans un vernis isolant. Ce procédé a l'inconvénient de ne pas fournir une bobine robuste et rigide, ni une bobine de dimension précise.
La présente invention a pour but de remédier<B>à</B> ces inconvénients.
La bobine qui en fait l'objet est caractérisée en ce qu'elle comprend une série de spires d'un con ducteur métallique formant au moins un enroulement creux, un revêtement isolant entourant ledit conduc teur, des pièces d'écartement isolantes disposées entre les spires adjacentes, et une enveloppe isolante recou- vrant intérieurement et extérieurement l'ensemble des spires, ledit revêtement, lesdites pièces d'écartement et l'enveloppe isolante formant ensemble avec ren- roulement une seule pièce dure, continue et imper méable<B>à</B> rair.
Le procédé de fabrication de cette bobine, selon l'invention,<B>à</B> l'aide d'un mandrin rotatif, est carac térisé en ce qu'il consiste<B>à</B> enrouler un conducteur métallique allongé de manière<B>à</B> former des spires adjacentes sur la surface externe du mandrin préala blement revêtue d'une enveloppe isolante destinée<B>à</B> recouvrir rintérieur de la bobine,<B>à</B> rubaner le con ducteur<B>à</B> l'aide d'un revêtement isolant pendant Pen- roulement et avant que ledit conducteur n'atteigne le mandrin,<B>à</B> introduire des pièces d'écartement iso lantes entre les spires adjacentes,<B>à</B> envelopper l'exté rieur de la bobine dans une enveloppe isolante, ledit revêtement,
lesdites pièces d'écartement et lesdites enveloppes isolantes comprenant des ingrédients thermodurcissables et étant traités thermiquement de façon<B>à</B> fondre et<B>à</B> former avec le conducteur métal lique enroulé une seule pièce solide et continue.
Une forme (Texécution de la bobine selon l'inven tion va être décrite ci-après,<B>à</B> titre d'exemple, en regard du dessin annexé, dans lequel: La fig. <B>1</B> est une élévation<B>de</B> face schématique représentant un poste d'enroulement et de cuisson d'une bobine.
La fig. 2 est une vue en perspective d'une bobine terminée.
La fig. <B>3</B> est une élévation fragmentaire<B>à</B> plus grande échelle représentant la fixation de raccords. La fig. 4 est une coupe fragmentaire<B>à</B> plus grande échelle<B>de</B> la bobine de la fig. 2, et la fig. <B>5</B> est une vue en perspective d'une pièce d'écartement introduite entre les spires adjacentes pendant la fabrication de la bobine pour l'isolement.
Pour fabriquer la bobine qui va être décrite, on utilise, comme représenté<B>à</B> la fig. <B>1,</B> un mandrin<B>11</B> qui tourillonne sur des supports 12 et<B>13</B> et qui tourne avec un arbre rotatif 14. Uarbre 14 peut être com mandé par un moyen de transmission<B>16</B> qui com porte un bloc moteur et d'engrenages<B>17.</B>
Sur le mandrin<B>11,</B> on enroule un conducteur électrique tel qu7un tube métallique, par exemple un tube en cuivre<B>18,</B> de façon que les spires soient très rapprochées. Avant d7atteindre <B>le</B> mandrin<B>11,</B> le tube <B>18</B> est muni,<B>à</B> un poste précédent et alors qWil est tendu horizontalement (fig. <B>3),</B> de raccords<B>19</B> pour la circulation interne d'eau et<B>de</B> bornes 21 (fig. 2) pour sa connexion électrique dans un circuit compre nant une source électrique (non représentée).
On monte sur le mandrin<B>11</B> une première bague 22 contre laquelle est appliquée la première spire de l'enroulement<B>23</B> et l'enroulement s'effectue en obser vant la fig. <B>1</B> de gauche<B>à</B> droite.<B>A</B> mesure que le tube<B>18</B> est enroulé sur le mandrin<B>11,</B> les parties du tube<B>18</B> sont rubanées avant d'atteindre le man drin<B>11 à</B> l'aide d!une matière de revêtement telle qu'une bande isolante 24 (fig. 4) qui est imprégnée d'une substance thermodurcissable.
Lorsque l'enrou lement<B>23</B> est achevé sur le mandrin<B>11,</B> il présente des spires très rapprochées qui sont toutes recouvertes de la bande isolante susmentionnée 24 et la bobine comporte des raccords<B>19</B> et 21 disposés dans des positions préalablement déterminées.
On monte sur le mandrin<B>11</B> une seconde bague <B>26</B> dans laquelle sont vissés plusieurs éléments pres- seurs <B>25</B> qui peuvent<B>ê -</B> tre actionnés par exemple manuellement pour exercer une pression axiale sur les spires de la bobine en direction de la première bague 22.
De préférence, pendant l'enroulement, mais si cela est nécessaire ultérieurement, des pièces<B>27</B> d'écartement isolantes (fig. <B>5)</B> sont introduites entre les spires rubanées individuelles (fig. 4). Les pièces (fécartement <B>27</B> sont arquées suivant le diamètre de la bobine.
Le mandrin<B>11</B> est choisi de façon qu'il présente un diamètre externe tel que la bobine<B>23</B> formée finalement sur ce dernier, après l'enroulement et l'en- duisage et ultérieurement<B>à</B> la cuisson, ait un diamètre interne déterminé.
Avant l'enroulement, le mandrin<B>11</B> est recouvert <B>de</B> préférence (Tune couche isolante telle qu'une feuille isolante de tissu<B>28</B> imprégné qui adhère par la suite<B>à</B> la bobine et qui en est séparée ou enlevée après l'enroulement et la cuisson. On peut appliquer sur cette feuille<B>28</B> une matière enveloppante telle qu'un tissu isolant ou autre feuille<B>29</B> enduite sur les deux côtés d'un revêtement comprenant un ingrédient thermodurcissable et ceci forme la surface la plus interne<B>de</B> la bobine<B>31</B> achevée (fig. 2).
Après avoir formé l'enroulement<B>23</B> sur le man drin<B>11</B> et après l'avoir cuit au moins en partie, on applique<B>à</B> l'extérieur de l'enroulement une couche d'une matière enveloppante telle qu'une feuille ou toile isolante<B>32</B> (fig. 4) qui de nouveau peut être imprégnée sur les deux côtés.
La cuisson de la bobine est effectuée de préfé rence en plusieurs stades. Dans une mise en #uvre particulière, avant le montage de la feuille<B>32,</B> on chauffe l'enroulement de façon que sa surface externe atteigne une température de<B>930 C</B> et cette chaleur est appliquée jusqu'à ce que les ingrédients thermo durcissables se gélifient, ce qui dure une heure et demie environ. Pendant ce stade de chauffage pré liminaire, l'opérateur comprime l'enroulement<B>23</B> dans le sens de l'axe, en serrant les élément pres- seurs <B>25.</B>
Ensuite, on ajoute la feuille<B>32</B> et ultérieurement on applique le second stade de cuisson en chauffant la bobine<B>23,</B> jusqu'à ce que sa surface externe attei gne une température de 1211, <B><I>C</I> à</B> laquelle elle est maintenue pendant deux heures environ.
Ensuite vient un troisième stade de cuisson dans lequel on chauffe la bobine de façon que sa surface externe atteigne une température de<B>17T, C à</B> laquelle elle est maintenue entre<B>10</B> et 12 heures.
On peut effectuer le chauffage de la bobine de diverses façons, par exemple on peut envoyer un courant électrique<B>à</B> travers l'enroulement<B>23</B> en appliquant la tension correcte aux bornes 21, en uti lisant la résistance du cuivre pour engendrer la cha leur<B>à</B> la température voulue.
Toutefois, le chauffage de la bobine est effectué de préférence en faisant circuler,<B>à</B> l'intérieur<B>33</B> du tube<B>18,</B> un liquide<B>de</B> chauffage. Dans ce but, on chauffe un liquide<B>à</B> température élevée<B>à</B> l'extérieur du tube<B>18,</B> par exemple dans un générateur 34. Ce dernier est relié au tube<B>18</B> au moyen de tuyaux de liaison souples<B>36</B> et<B>37</B> et par un distributeur<B>38</B> et un collecteur<B>39.</B> Le distribu teur<B>38</B> et le collecteur<B>39</B> sont fixes et sont montés au-dessus du mandrin<B>11</B> et sont reliés de façon amo vible aux raccords<B>19.</B>
Le liquide est pompé<B>à</B> partir du générateur 34 <B>à</B> travers le tuyau souple<B>36</B> dans le distributeur<B>38</B> et de<B>là</B> il s'écoule dans le tube<B>18</B> par l'intermédiaire des raccords<B>19</B> et est ramené au générateur 34<B>à</B> partir du tube<B>18</B> au moyen du collecteur<B>39</B> et du tuyau souple de retour<B>37.</B>
Après la cuisson, on applique un enduit final<B>à</B> la surface externe de la bobine<B>31</B> en vue d'une protec tion mécanique et pour la protéger contre la pénétra tion de l'humidité, ainsi que pour obtenir un aspect lisse et agréable.
Ensuite la bobine est enlevée du mandrin et on enlève la feuille<B>28</B> de l'intérieur.
La bobine ainsi obtenue est en une seule pièce et est prête<B>à</B> être utilisée dans un four. Elle a le tintement sourd d'une cloche. Les spires de la bobine ne sont pas facilement visibles et aucun métal ne peut être observé, excepté aux raccords<B>19</B> et 21. Ces raccords font saillie<B>à</B> travers les diverses cou ches de la feuille<B>32</B> et ses imprégnations et<B>y</B> sont scellées de façon étanche<B>à</B> l'air.
<I>Exemple</I> On utilise un tube en cuivre<B>18</B> dont les dimen sions sont<B>5</B> mm X<B>11,25</B> mm et la bobine enroulée <B>23</B> a un diamètre interne de<B>122,5</B> cm et une lon gueur axiale de<B>257,93</B> mm. Le mandrin<B>11</B> est d'abord recouvert d'une feuille<B>28</B> en fibres de verre qui a été imprégnée d'une résine synthétique, par exemple de polytétrafluoréthylène. On a fixé ensuite sur le mandrin<B>11</B> la première bague 22. On a appli qué ensuite sur la feuille<B>28</B> un enduit ou couche d'une résine époxy et une charge qui est thermo durcissable. Cette couche d'enduit forme une pro tection interne et donne une résistance latérale<B>à</B> la bobine.
Ultérieurement, on a appliqué une feuille<B>29</B> en toile fibreuse<B>à</B> laquelle on a appliqué de nouveau un enduit de résine thermodurcissable.
Ensuite, on a enroulé le tube de cuivre<B>18</B> sur le mandrin<B>11</B> qui porte la matière enveloppante<B>29.</B> Pendant l'enroulement, on rubane préalablement le tube<B>18 à</B> l'aide d'une bande en fibres de verre impré gnées d'une substance thermodurcissable constituée par une résine époxy et une charge. Pendant l'enrou lement, on ajoute les pièces d'écartement arquées préalablement formées<B>27</B> entre les spires de la bobine<B>23.</B> Les pièces d'écartement<B>27</B> sont fabri quées en un stratifié de fibres de verre imprégnées d'une résine époxy et présentant une épaisseur de <B>0,5</B> mm. Ces pièces<B>27</B> sont pratiquement incompres sibles.
Elles ont pour but d'isoler les spires de la bobine les unes des autres et elles déterminent l'écar tement minimum des spires de la bobine.
Pendant l'enroulement, les raccords<B>19</B> et les bornes 21 sont montés aux emplacements préalable ment déterminés du tube<B>18.</B>
Au cours du stade suivant, on met en circulation <B>à</B> l'intérieur du tube<B>18</B> un liquide<B>à</B> haute tempé rature. On chauffe ce liquide dans le générateur 34 et on le pompe dans le tube<B>18</B> par l'intermédiaire du tuyau de liaison<B>36</B> et du distributeur<B>38</B> et on le ramène par l'intermédiaire du collecteur<B>39</B> et du tuyau de retour<B>37.</B> Pendant toute la période d'appli cation qui dure<B>1</B> heure 1/2 environ, on fait circuler ainsi le liquide entre le générateur 34 et le tube<B>18.</B>
On chauffe le liquide de façon que la température <B>de</B> la partie externe de la bobine<B>23</B> atteigne<B>930 C</B> et on continue le chauffage jusqu'à ce que la résine appliquée se gélifie, ce qui, comme mentionné précé demment, dure<B>1</B> heure 1/2 environ.
Avant la gélification, la bobine<B>23</B> a été compri mée axialement au moyen des éléments presseurs <B>25</B> qui ont été serrés manuellement. Ultérieurement, on a appliqué un autre produit de résine thermodurcissable<B>à</B> l'extérieur de la bobine <B>23</B> pour remplir les vides compris entre les spires.
Ensuite, on a appliqué<B>à</B> la surface externe une couche<B>32</B> de fibres de verre qui a été imprégnée<B>à</B> l'intérieur et<B>à</B> l'extérieur de résine thermodurcissable.
<B>A</B> ce moment, on augmente la température du liquide chaud, de façon que l'extérieur du tube<B>18</B> atteigne une température de l2lo <B>C</B> et la circulation interne de ce liquide chaud est poursuivie pendant deux heures.
Ensuite, on augmente encore la température du liquide chaud, de façon que la température de l'exté rieur du tube<B>18</B> atteigne 17T) <B>C</B> et on poursuit la mise en circulation<B>à</B> cette température pendant<B>10</B> <B>à</B> 12 heures.
Ensuite on ajoute<B>à</B> l'extérieur une couche d'une matière comprenant une poudre de couleur rouge, un mélange d'époxy et une charge. Bien que ce stade ne soit pas nécessaire, il est avantageux de prévoir un enduit final pour la protection mécanique et contre l'humidité et pour améliorer l'aspect de la bobine terminée.
On enlève alors la bobine du mandrin<B>11</B> et on détache la feuille interne<B>28.</B>
La bobine est en une seule pièce, présente un aspect agréable et lorsqu'on la frappe elle tinte avec un son sourd d'une cloche. Elle est prête<B>à</B> entrer dans le four.
Une bobine du type décrit ci-dessus<B>à</B> titre d'exemple ne comprend qu'un seul enroulement<B>23</B> et lorsqu'on désire utiliser plusieurs bobines, on peut superposer une série de bobines complètes dans le four.
Lorsque plusieurs bobines sont nécessaires, on peut toutefois, selon une variante, fabriquer une bobine comprenant plusieurs enroulements, chaque enroulement présentant ses propres raccords d'eau et bornes électriques.