Four à bande continue
La présente invention a pour objet un four à bande continue comprenant des moyens de chauffage, un tunnel traversé par la bande et contenant un gaz de protection et un générateur pour ledit gaz de protection.
On utilise des fours à bande continue de ce genre pour effectuer des traitements thermiques de tous genres: brasage, soudage, recuit, trempe, etc, sur des séries de pièces de petites dimensions. Dans certains cas, la réalisation et la conduite de ces fours nécessitent de grandes précautions et présentent des difficultés. C'est le cas notamment lorsqu'il s'agit d'effectuer des traitements à hautes températures, par exemple à 1200 oC, et lorsque les pièces à traiter sont destinées à faire partie de mécanismes de haute précision pour lesquels on pose des exigences de qualité très élevée. Le tunnel présente en général une section rectangulaire et la bande glisse sur sa paroi inférieure, les moyens de chauffage étant constitués par des résistances électriques.
La zone de chauffage débouche dans une zone de refroidissement dans laquelle le tunnel est entouré d'une manchette où l'on établit une circulation d'eau. Le gaz de protection occupe toute la longueur du tunnel et s'échappe à ses deux extrémités par des cheminées à la sortie desquelles il brûle en présence de l'air. A ces installations est adjoint un générateur de gaz qui consiste en un dispositif de craquage d'ammoniac produisant un mélange d'azote et d'hydrogène apte à protéger les pièces contre toute oxydation et exerçant même une action réductrice sur les oxydes déjà présents à la surface des pièces.
Le principal inconvénient de ces fours est que pour assurer un fonctionnement correct et éviter toute déformation du tunnel, la montée en température lors de la mise en service doit se faire très graduellement, ce qui représente une perte de temps considérable. En outre, les surfaces intérieures doivent être protégées contre l'oxydation durant tout le temps de la montée en température.
Le but de la présente invention est de réaliser un four à bande continue du genre mentionné ci-dessus qui soit de fabrication moins coûteuse que les fours connus et dont la montée en température puisse s'effectuer beaucoup plus rapidement qu'avec ces fours connus sans que la qualité des performances soit diminuée.
Dans ce but, le four à bande selon l'invention est caractérisé en ce que les moyens de chauffage sont constitués par des brûleurs, en ce que le tunnel présente au moins dans la zone des moyens de chauffage une section circulaire, et en ce que le générateur de gaz de protection est logé à l'intérieur du tunnel.
On a constaté que la forme cylindrique que présente le tunnel dans la zone de chauffage permettait de remplacer les résistances électriques de chauffage par des brûleurs notamment à combustible gazeux et de réaliser une montée en température très rapide sans déformation du tunnel. En outre, le volume de ce tunnel était suffisant pour qu'il soit possible de placer le générateur de gaz dans la partie qui n'était pas occupée par la bande.
Les caractéristiques du four selon l'invention assurent donc la réalisation du but visé.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du four selon l'invention.
La fig. 1 en est une vue générale en élévation latérale,
la fig. 2 une vue en coupe longitudinale schématique, et
la fig. 3 une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de lafig. 2.
Le four à bande représenté au dessin comporte-les éléments principaux d'un four à bande usuel tel que ceux qui sont utilisés par exemple pour le brasage de boîtes de montres. La bande continue 1 constituée d'un treillis métallique résistant à la température maximum atteinte dans la zone de chauffage est montée sur deux poulies d'extrémités 2 et 3 dont l'une au moins est entraînée par un moteur et qui sont supportées par le bâti général 4. Ce dernier porte une enceinte de chauffage 5 qui est calorifugée et sur laquelle est monté un boîtier 6 contenant des organes de commande des brûleurs décrits plus loin. Le tunnel 7 qui traverse le four dans toute sa longueur est entouré à sa sortie de l'enceinte 5 d'une manchette de refroidissement 8.
Aux deux extrémités de ce tunnel sont placées des cheminées 9 par lesquelles s'échappe le gaz de protection qui occupe l'intérieur du tunnel et qui est maintenu à une pression très légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Le tableau de commande des différents auxiliaires assurant la marche du four est représenté schématiquement en 10. Il comporte des organes de réglage et de commande de la bande, du débit d'eau de refroidissement, ainsi que de la pression et du débit du gaz protection.
On voit à la fig. 2 la disposition des divers éléments du tunnel 7. Ce tunnel se compose de trois parties 11, 12 et 13; la partie 11 située à l'entrée de la zone de chauffage est constituée par un tube de section rectangulaire raccordé à la cheminée d'entrée 9.
Par une bride 14, ce tube rectangulaire est fixé contre une des parois extrêmes de la partie 12 qui est constituée elle-même par un segment de tube de section circulaire. Les parois 20 et 21 qui ferment les deux extrémités de ce tube comportent une ouverture rectangulaire de mêmes dimensions que les parties 11 et 13 du tunnel 7. La partie 13 est semblable à la partie 11, quoique de longueur supérieure. Elle présente une section rectangulaire et est fixée contre la paroi extrême 20 du tube 12. On voit également à la fig. 2 la manchette de refroidissement 8 avec ses tubulures d'entrée 15 et de sortie 16 pour l'eau de refroidissement. Le tunnel 7 est occupé dans toute sa longueur par un support 16 constitué d'un profilé plat à bords relevés sur lequel glisse la bande 1.
Comme on le voit à la fig. 3 le profilé 16 est placé à une hauteur telle à l'intérieur du tube que la face supérieure de la bande 1 se trouve à la hauteur de l'axe du tube cylindrique 12. Le support 16 est supporté entre les extrémités du tube 12 par un profilé en U 17 dont les bords des deux branches reposent sur la paroi cylindrique du tube 12. A l'intérieur de ce profilé sont disposés deux tubes 18 et 19 de diamètres différents placés l'un dans l'autre et qui reposent sur la génératrice inférieure de la paroi cylindrique 12. Le profilé 17, ainsi que les tubes 18 et 19 constituent le dispositif générateur du gaz de protection qui remplit l'enceinte constituée par le tunnel 17.
Ces profilés déterminent en effet à l'intérieur de la zone de chauffage un chemin en chicane tel que le gaz parcourt approximativement trois fois la longueur de la zone de chauffage avant de parvenir dans la partie du tunnel occupé par la bande. Le tube 19 qui traverse la paroi extrême 20 du segment de tunnel 12 est fixé à cette paroi et peut être raccordé à l'extérieur du four à une réserve d'ammoniac gazeux. ll s'étend jusqu'à proximité de l'extrémité gauche du segment de tube 12, son extrémité étant ouverte. Le tube 18 entoure le tube 19. Lu est fermé à son extrémité gauche par une paroi située immédiatement devant l'extrémité ouverte du tube 19 et il est ouvert à son extrémité droite.
Le profilé 17 étant fermé à son extrémité droite par une paroi qui traverse de façon étanche le tube 19, le gaz qui sort du tube 18 est guidé vers la gauche et est donc forcé de parcourir à nouveau la longueur du segment de tube 12 jusqu'au voisinage de l'entrée du four. A partir de là, il peut se répandre dans la partie supérieure du tube 12 ainsi que dans les segments 11 et 13 du tunnel.
Tout le segment 12 du tunnel est entouré par une enceinte calorifugée 22 de section rectangulaire qui constitue la zone de chauffage et qui est raccordée à une cheminée 23 pour l'évacuation des gaz de combustion. Entre cette enceinte 22 et le tube 12 est disposée une série de brûleurs 24 qui peuvent être alimentés en un gaz de combustion tel que le propane ou le butane par exemple. Dans la forme d'exécution représentée au dessin, ces brûleurs sont de forme semicirculaire et entourent le tube 12 chacun sur approximativement la moitié de sa surface. Les brûleurs sont disposés par paire, les deux éléments de chaque paire étant disposés en regard l'un de l'autre. Les tubulures de raccordement des brûleurs à un dispositif d'alimentation en air comprimé et en gaz ne sont pas représentées, la disposition de ces tubulures dépendant du type de gaz utilisé.
Le cas échéant, des brûleurs à combustible liquide pourraient également être utilises.
Pour la mise en service et pour l'arrêt du four décrit, on procède comme suit: Tout d'abord on introduit dans le tunnel par le tube 19 de l'azote pur. Lorsque l'air contenu initialement dans le tunnel a été entièrement évacué, on peut mettre en marche les brûleurs 24. La montée en température s'effectue très rapidement et il est possible d'atteindre en 10 min environ une température de 8000 sans aucune déformation des différentes parties du tunnel 7. Dès que la température de 8000 est atteinte, on peut introduire dans le tube 19 de l'ammoniac. Les chicanes étant garnies d'un catalyseur convenable, il s'établit progressivement dans le tunnel 7 une atmosphère d'hydrogène et d'azote exerçant une action réductrice sur les pièces métalliques.
La température peut alors être poussée jusqu'à la valeur désirée par exemple 12000. Pendant ces opérations, on peut également mettre en marche la circulation d'eau dans la manchette 8 ainsi que la bande 1 qui est entraînée à une vitesse réglable. Les pièces à traiter peuvent être déposées sur la bande à l'entrée de la partie 11 du tunnel dès que la température requise est atteinte.
Pour la mise hors service, on procède de la façon inverse.
Lors de l'extinction des brûleurs, on commence à introduire dans le tube 19 de l'azote pur en lieu et place de l'ammoniac afin d'éviter toute oxydation des parties internes du four pendant le refroidissement. Pour accélérer le refroidissement de l'enceinte de chauffage, on peut, dans la forme d'exécution décrite, après avoir éteint les brûleurs, les alimenter en air comprimé froid.
Les jets d'air comprimé projetés sur le tube cylindrique 12 accélèrent considérablement le refroidissement.
Cependant, on peut également, dans une autre forme d'exécution, constituer les parois de l'enceinte de chauffage 22 en partie par des éléments calorifugés et en partie par des conduits de circulation d'eau. Les pertes calorifiques en service sont alors légèrement supérieures à ce qu'elles sont lorsque l'enceinte est entièrement calorifugée mais la circulation de l'eau froide dans les conduits de refroidissement permet de diminuer très rapidement la température du tunnel.
Le four décrit peut donc être mis en service beaucoup plus rapidement et d'une façon plus simple que les fours usuels à chauffage par résistances. Avec ces fours, en effet, on doit pour protéger la bande et les parties internes du tunnel de l'oxydation pendant la montée en température, qui est très lente, décrocher les deux extrémités de la bande, la retirer du tunnel et fermer les deux extrémités de ce dernier en maintenant un gaz de protection à l'intérieur. Ces opérations étant supprimées dans le four décrit, son utilisation est beaucoup moins coûteuse. En outre, la construction est en elle-même meilleur marché et le coût du combustible se trouve être pratiquement inférieur à celui du courant dans les corps de chauffe électriques utilisés habituellement.
Le four décrit peut être utilisé pour un grand nombre de traitements thermiques à effectuer sur des pièces de précision de petites dimensions lorsque la température du traitement dépasse 8000. Outre les opérations de soudage ou de brasage de boîtes de montres mentionnées plus haut, on peut citer les opérations de chauffage en vue de la trempe effectuée sur des ressorts et les opérations de recuit des aciers notamment des aciers alliés.