Brevet FR2371848A1 — publié le 19780616

La présente invention concerne un inducteur pour le chauffage par induction de la surface d'une pièce métallique en forme de corps de révolution, de diamètre qui varie de façon abrupte:et/ou graduelle. Un tel inducteur est plus particulièrement utilisable pour le traitement thermique de la surface de cette pièce, notamment pour la trempe de cette surface. Des inducteurs connus de ce genre, destinés notamment à la trempe superficielle de pièces de forme allongée avec collets ou brides (variation abrupte de diamètre), qui ont été décrits, par exemple, dans le brevet français nO 1.553.475 demandé le 9 Février 1968 ou dans les brevets américains nOS 3.483.346 délivré le 9 9 Décembre 1969 et 3.649.797 délivré le 14 Mars 1972, comportent généralement des conducteurs de section rectangulaire, creux et refroidis, ayant deux branches parallèles disposées en parallèle avec et sensiblement de part et d'autre de la surface à chauffer et au moins un tronçon de liaison reliant ensemble les extrémités des deux branches parallèles adjacentes au collet et éventuel- lement muni de paquets de plaquettes de tôle concentrant le flux magnétique sur la surface radiale du collet. Par ailleurs, dans le brevet américain nO 3.659.069 on a décrit un inducteur adapté à la chauffe superficielle d'une pièce ayant Un diamètre qui varie graduellement. Cet inducteur est composé de deux branchés parallèles à l'axe de la pièce, reliées en série et munies de paquets de tôle en U concentrant le flux, dont les deux branches latérales, perpendiculaires à la surface à chauffer ont d'es hauteurs qui varient à l'inverse du diamètre de la pièce. La présente invention permet d'augmenter l'efficacité et la rapidité de la chauffe par rapport aux dispositifs du type classique, mentionnés ci-dessus et eeci pour des surfaces de révolution ayant dé génératrices de forme quelconque. suivant l'invention, un inducteur pour le chauffage sensiblement unifèrnie par induction de la surface d'une pièce en forme de corps de t-ettölution dont le diamètre varie et qui est en rotation continue autour de son axe de révolution, est principalement caractérisé par le fait qu'il est composé d'un nombre pair de branches de conducteur inductrices, supérieur à deux, parallèles à la génératrice de la surface à chauffer et disposées à des distances égales et sensiblement constantes de celle-ci, symétriquement par rapport audit axe, lesdites branches étant munies de circuits magnétiques feuilletés sous la forme de plusieurs paquets discrets de tôles ferromagnétiques en forme de U chevauchant les conducteurs, et distribués le long de ltensemble des branches de façon à assurer un chauffage uniforme. L'invention sera mieux comprise et d'autres de ses caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit et du dessin annexé sty rapportant, donnés à titre d'exemple, dont la figure unique représente une vue latérale en élévation d'un mode de réalisation l'inducteur conforme à l'invention, adapté au profil de la pièce dont la surface est à chauffer par induction et qui est constituée par un corps de révolution en un matériau ferromagnétique, de préférence. Sur la figure unique, on a représenté l'inducteur par le repère 1. la pièce à tremper (ou à chauffer superficiellement) 2 qui l'entoure, est constitéc par un corps de révolution dont lp génératrice peul* avoir une forme quélconque de façon que son diamètre peut varier soit de façon abrupte comme au niveau du collet 20, soit graduellement. La pièce 2 est supportée à l'aide de deux pointes de centrage 21, 22 dans son axe de révolution 3 et elle est entraînée en rotation pendant l'opération de chauffe par des moyens classiques, non représentés, dans le sens de la flèche 4. L'inducteur 1 suivant l'invention comprend un nombre pair, supérieur à deux, de branches 10 chauffantes parallèles à la génératrice de la surface de la pièce dans la zone de la trempe. Ces branches 10 sont disposées autour de la pièce, à une distance prédéterminée et sensiblement constante de celle-ci sur toute leur longueur et symétriquement par rapport audit axe de révolution 3. Chacune de ces branches chauffantes 10 est garnie, sur une partie de sa longueur, de circuits magnétiques feuilletés constitués par des paquets il de plaquettes de tôle 12 en forme de U, chevau Charrt les conducteurs et destinés à servir de concentrateur de flux magnétique. Ces plaquettes de tôle en U 12 entourent le conducteur de trois côtés, c'est-à-dire à l'exception de celui adjacent à la surface de la pièce à chauffer pour orienter le flux magnétique entrant dans la surface, sensiblement perpendiculairement à celle-ci pour y engendrer des courants de Foucault sensiblement parallèles à cette surface. Dans un mode de réalisation avantageux, les circuits magnétiques de chaque branche 10 sont constitués par des paquets de tOAlS,,11 discrets, distribués de façon plus ou moins uniforme le long de celle-ci avec des interruptions 13 de façon à couvrir environ la moitié de la longueur de la branche 100 les paquets de tole Il sont, dans ce mode de réalisation, disposés sur deux branches 10 successives de manière à ce que les circuits magnétiques 11 de l'une couvrent les interruptions ou lacunes 13 de l'autre avec éventuellement un léger chevauchement. Sur les portions du conducteur en regard des parties courbes de la surface de révolution (variation graduelle du diamètre), les tôles 12 sont orientées sensiblement perpendiculairement à la corde tirée entre les extrémités de la courbure et les longueurs des branches latérales de tôles 12 en U sont usinées de façon à ce que leurs extrémités soient alignées avec la face du conducteur en regard de la surface de révolution à chauffer. lors d'une variation abrupte du diamètre, comme dans le cas d'un collet 20, d'une bride ou d'un épaulement, les tôles 12 du paquet Il couvrant cette transition, sont orientées sensiblement parallèlement à la bissectrice de l'angle droit et les extrémités de leurs branches latérales sont également alignées avec la face du conducteur en regard de la pièce 2. le nombre minimale de branches 10 dans un inducteur 1 suivant l'invention est de quatre, sur la figure annexée on a représenté un inducteur à six branches chauffantes 10. En général, le nombre de branches 10 peut 8trie augmenté avec l'accroissement du diamètre minimale de la pièce 2 car il faut de l'espace pour pouvoir placer les conducteurs munis de leurs circuits magnétiques symétriquement autour de la pièce 2 et à proximité de sa surface. En principe, le but poursuivi par l'invention est d'obtenir un chauffage sensiblement uniforme en température et en profondeur sur toute l'étendue de la surface à tremper. Il est pour cela nécessaire de déterminer expérimentalement si l'augmentation du diamètre n'entrain pas une perte de chaleur par conduction dans la masse. Lorsque ceci est le cas, il est possible de compenser ces pertes par la disposition d'un circuit magnétique au même endroit sur chacune ou sur une majeure partie (2/3, 3/4) des branches en regard des zones de grand diamètre. Il est, toutefois, opportun. dedisposer sensiblement la mime longueur totale de paquets de tôle afin que chacune des branches 10 présente la même inductance. Ceci de grande importance lorsque les branches chauffantes 10 sont connectées en parallè'e à l'aide de deux conducteurs de liaison circulaires (non représentés) respectivement reliées aux deux extrémités de celles-ci. Sur la figure, 1' inducteur 1 a été formé en reliant les branches inductrices 10 en série respectivement par des tronçons de liaison 14 et 15 en forme d'arcs de cercle réunissant électriquement, mécaniquement et hydrauliquement deux branches voisines. l'un des tronçors de liaison 14 est interrompu dans son milieu et est raccordé à deux tronçons terminaux 16 parallèles et sensiblement radiaux. Ces tronçons terminaux 16 comportent des bornes de connexion électrique (non représentées) par lesquelles l'inducteur est réuni à un condensateur d'accord 5 et un générateur 6 de moyenne fréquence, par exemple (onduleur statique), ainsi que des embouts de raccordement hydraulique (non représentés) permettant d'établir une circulation de fluide réfrigérant. les conducteurs formant les branches 10 et les tronçons de liaison 14, 15 et terminaux 16 sont réalisés-en un conducteur (de cuivre) creux et, de préférence, de section rectangulaire, ce qui facilite la fabrication des tôles 12 ferromagnétiques. il est à remarquer qu'il est également possible d'utiliser des tronçons de liaison 14 ou 15 pour chauffer la surface de la pièce 2, surtout au niveau du collet 20, par exemple. Dans ce cas, on peut les disposer à une même distance de la surface à chauffer que les branches inductrices 10 et les garnir de paquets 1 1 de tôle 12 de la même façon. REVENDICATIONS 1. Inducteur pour le chauffage sensiblement uniforme par induction de la surface dlune pièce en forme de corps de révolution dont le diamètre varie et qui est en rotation continue autour de son axe de révolution, caractérisé par le fait qu'il est composé d'un nombre pair de branches de conducteur inductrices (10), supérieur à deux, parallèles à la génératrice de la surface à chauffer et disposées à des distances égales et sensiblement constantes de celle-ci, symétriquement par rapport audit axe (3), lesdites branches (10) étant munies de circuits magnétiques feuilletés sous la forme de plusieurs paquets (11) discrets de tôle ferromagnétique (12) en forme de U chevauchant les conducteurs et distribués le long de l'ensemble des branches (10) de façon à assurer un chauffage uniforme. 2. Inducteur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les paquets (11) de tôle sont disposés le long de deux branches voisines de façon sensiblement alternée de manière à couvrir uniformément la totalité de la zone à chauffer. 3. Inducteur suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les extrémités des branches latérales des tôles (12) sont sensiblement alignées avec la face du conducteur en regard de la surface à > hauffer. 4. Inducteur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdites branches (10) sont reliées en série à l'aide de tronçons de liaison (14, 15). 5. Inducteur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdites branches (10) sont réunies en parallèle.