Brevet FR2387564A1 — publié le 19781110

La présente invention concerne un élément de haute targe par rayonnement pouvant être chauffé par induction et destiné en particulier au chauffage de fours à haute tempé- rature servant à des examens ou à des recherches de laboratoire.De tels éléments de chauffage par rayonnement sont nécessaires lorsque les éléments à chauffer ne sont pas suffisamment conducteurs de l'électricité pour le chauffage par in diction. Ceux-ci peuvent par exemple être faits de produits céramiques contenant des oxydez, tels que, notamment, l'alumine, la porcelaine ou les tablettes de combustibles nucléai res se chauffage de tels éléments a pour exemple pour but d'6liminer des résidus de gaz ou l'humidité, on encore de provoquer des modifications d'état physique.Les températures né- cessaires à de telles fins se situent souvent dans ce cas, bien an-dessus de 1000 C et sont par exemple, dans le cas de tablettes de combustiblesnucléairaW de l'ordre de 1700ex, Les éléments de chauffage par rayonnement nécessaires au chauffage des éléments précités à des températures aussi élevées doivent eux-iSmes entre faits de matières résistant aux hautes températures, telles que, par exemple, le graphite , le tantale et le molybdène.Comme, en règle générale, de telles opérations de chauffage ne peuvent et ne doivent être menées qu'en présence d'un gaz inerte de protection, l'élément de chauffage par rayonnement et la pièce dtoeuvre à chauffer sont par exemple placés dans un tube de quartz rempli d'un gaz de protection. Ce tube de quartz traverse à.son tour une bobine d'induction qui, pour le chauffage de l'élément de chauffage par rayonnement, est reliée à un générateur à haute fréquence. I1 s'est dans ce cas avéré qu'étant donné les distances relativement grandes impliquées de ce fait, entre les éléments de chauffage par rayonnement et les bobines d'induction, on ne pouvait obtenir de rapports d'adaptation favorables entre la résistance de l'élément de chauffage par rayonnement et la résistance interne du générateur, de sorte que pour une puissance donnée du générateur, les températures voulues ne pouvaient être atteintes. I1 s'agissait par conséquent d'arriver à améliorer ces rapports d'adaptation sans modifier quoi que ce soit aux rapports géométriques donnés entre l'élément de chauffage par rayonnement et la bobine d'induction. On peut suivant l'invention, atteindre ce but en fabriquant l'élément de chauffage par rayonnement en feutre de carbone ou en feutre de graphite et en le plaçant dans iine atmosphère de gaz inerte. On exposera ci-après la réalisation de ces conditions, de façon détaillée, en se référant aux figures 1 à 3 du dessin annexé. La figure 1 représente l'agen- cement habituel d'une installation de chauffage par induction. Bur cette figure, 1 désigne le générater & haute fréquence, auquel est reliée la bobine d'induction 2, qui entoure, par couplage aussi étroit que possible, la pièce à chauffer 3 Cette dernière est normalement en une matière plus ou moins bonne conductrice de l'électricité.Si, toutefois, cette ma- tière 3 devait être mauvaise conductrice de l'électricité au point de ne pouvoir être chauffée directement par induction, il serait nécessaire de la soumettre à un chauffage indirecte La figure 2 représente un agencement convenant à cette fin L'élément à chauffer 4, fait d'une matière ne pouvant entre chauffée par induction, est entouré d'un élément de chauffage par rayonnement 5, qui, de son ctté, est chauffé par induction, â l'intervention d'un inducteur 2. le dispositif à chauffer se trouve en outre à l'intérieur d'un récipient de quartz 6, qui est rempli d'un gaz inerte de protection. le gaz de protection arrive par le conduit 7, il peut être évacué avec les matières de dégagement par le conduit 8, de même qu'il peut éventuellement être achemine vers un dispositif d'examen, qui n'est pas représenté dans le dessin. Suivant,la présente in Invention, l'élément de chauffage par rayonnement 5 n'est pas fait de graphite plein, ni d'un métal à haut point de fusion, tel que, par exemple, du molybdène ou du tantale, mais il est fait d'un feutre de carbone ou d'un feutre de graphite. Ces matières sont toutes deux à même de résister à des températures élevées, mais elles diffèrent par leur résistance elictriquet celle du feutre de carbone étant approximativement double de celle du feutre de graphite.Dans les deux cas, la résistanee électrique est toutefois plus élevée que dams le cas des ma- titres d'emploi courant, graphite, tantale ou molybdène. Par conséquent, la résistance de l'élément de chauffage par rayonnement transmise par transformateur au circuit d'oscillation du générateur à haute fréquence est plus élevée que dans le cas de ces matières d'emploi courant, de telle sorte que les conditions d'adaptation de la résistance externe à la résistance interne du générateur peuvent Entre influencées. Dans le cas des matières proposées, feutre de carbone ou feutre de graphite, cette-possibilité d'adaptation variable peut être réglée grtce aux différences de résistance électrique dont il a été question plus haut. La réalisation pratique d'un tel élément de chauffage par rayonnement est illustré par la figure 3 du dessin annexe0 Selon cette forme de réalisation, l'élément de chauffage par rayonnement 5 se présente comme un creuset et est formé de plateaux a, b, c, d et e de feutre de carbone ou de feutre de graphite. Les différents plateaux sont dans ce cas superposés l'un à l'antre librement. I1 va de soi que l'on pourrait également réaliser un tel élément chauffant 5 d'une seule pièce. L'essentièl est, dans tous les cas, d'employer, selon lepria- cipe nouveau faisant l'objet de l'invention, la matière, connue par elle-mSie, qui, en raison de sa structure, peut, de façon particulièrement simple, avoir une influence sur le découplage d'énergie de générateurs à haute fréquence. Pour mieux Saire comprendre l'effet de la modification d'adaptation au générateur à haute fréquence, on mentionnera ci-après les températures des éléments de chauffage par rayonnement obtenues pour un réglage identique du générateur à haute fréquence t ces températures sont, dans le cas du molybdène et du tantale de 12500C et dans le cas du graphite, de 15200C, alors que dans le cas du feutre de graphite, elles dépassent 18000C. Ces données indiquent eomment la structure différente de graphite, d'une part, graphite plein et, d'autre part, feutre de graphite, influence l'adaptation au générateur à haute fréquence et, par conséquent, son rendement. Cette possibilité d'amélioration de l'adaptation d'un élément de chauffage par rayonnement au générateur à haute fréquence n'est évidemment pas d'une application limitée aux fours de laboratoire, et lton peut au contraire imaginer d'autres applications de ce procédé de chauffage indirect. Â ce sujet, il convient en outre de souligner que d'autres accroissements de températures peuvent encore être obtenus par adjonction de réflecteurs de chaleur et de matiè- res d'isolement thermique de types connus. REVEDICÂTIONS 1. Elément de chauffage par rayonnement chauffé par induction, destiné en particulier au chauffage de fours à haute température servant à des examens ou à des recherches de laboratoire, caractérisé en ce qu'il est fait de feutre de carbone ou de feutre de graphite et en ce qu'il est placé dans une atmosphère de gaz inerte. 2. Elément de chauffage par rayonnement suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il se présente comme un creuset et sert au chauffage d'éléments faits de matières céramiques contenant des oxydes et non suffisamment conducteurs de l'électricité pour le chauffage par induction. 3. Elément de chauffage par rayonnement suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que l'adaptation de sa résistance à la résistance interne du générateur à haute fréquence, outre qu'ellè est déterminée par les rapports géométriques de couplage par rapport à l'inducteur, connus par euxmêmes, est due au choix de la matière-feutre de carbone ou feutra de graphite.