Brevet FR2404371A1 — publié le 19790420

L'invention est du domaine du chauffage électrique par induction. Elle est relative à un inducteur destiné au chauffage de pièces métalliques de forme allongée. Elle vise notamment un inducteur utilisable pour le chauffage d'éprouvettes d'essai de matériaux soumises sur une machine d'essai à des sollicitations à chaud pour déterminer leurs propriétés mécaniques. De tels essais, par exemple, des essais en traction et en compression sont effectués sur des éprouvettes de forme allongée dont les extrémités sont bridées dans les dispositifs d'attelage des machines ; le chauffage des éprouvettes est effectué à l'aide d'un inducteur alimenté par un courant alternatif haute fréquence. I1 est disposé au voisinage immédiat de l'éprouvette dont il épouse la forme de manière à obtenir un couplage magnétique serré et par là, un rendement optimal, les courants de Foucault parcourant la pièce provoquant une élévation de température par effet Joule. D'une manière générale, pour une pièce cylindrique on dispose donc un inducteur métallique conformé en spirale concentrique à l'éprouvette et qui produit un flux longitudinal parallèle à l'axe de la pièce. L'inducteur est creux il est parcouru par un liquide de refroidissement. Un problème se pose lorsque les essais nécessitent la mise en place et-l'enlèvement rapide et fréquent de l'éprouvette sur la machine, car il faut à chaque fois procéder aussi au démontage et au remontage de la spirale la mise en place et ltenlèvement de l'éprouvette d'essai est dppc une opération malaisée et relativement longue. La présente invention évite les inconvénients précédents. Elle propose un inducteur de type particulier pour le chauffage électrique par induction de pièces métalliques de forme allongée et qui s'applique avantageusement au chauffage d'éprouvettes d'essais de matériaux sur les machines d'essai. Suivant l'invention, l'inducteur est caractérisé en ce qu'il est conformé selon une structure rigide à section en U délimitant une zone de chauffage pour la pièce. L'inducteur est constitué par deux ensembles de spires identiques en série, disposés face à face selon les côtés en regard de la section en U. Avantageusement, les extrémités d'entrée et de sortie du conducteur de l'inducteur sont conformées selon deux bras parallèles formant support et sont munies de moyens de raccordement. On conçoit déjà que la mise en oeuvre de l'inducteur pour le chauffage ge d'une éprouvette métallique bridée par ses extrémités s'effectue par simple translation de 11 inducteur supporté par ses bras parallèles en direction de l'éprouvette jusqu'à ce qu'elle se trouve insérée dans la section en U à l'intérieur de la zone de chauffage où règne le champ magnétique produit par l'inducteur sans qu'iisoit nécessaire de procéder à une manipulation de l'éprou- vette. Une translation de l'inducteur en sens inverse permet de dégager l'éprouvette. L'appareil pour le chauffage de pièces métalliques de forme allongée comprend donc un inducteur selon l'invention, un dispositif de raccordement comportant des glissières pour la translation de l'inducteur et un générateur de courant alternatif haute fréquence. L'inducteur dont le conducteur doit avoir une faible résistance électrique peut être fabriqué à partir d'une barre ou d'un tube de cuivre selon les procédés connus du spécialiste. Des exemples de réalisation de l'invention sont donnés dans la description qui suit dans laquelle - la figure 1 représente schématiquement un appareil de chauffage comprenant un inducteur selon l'invention dans la position qu'il occupe pour le chauf fage d'une éprouvette. - la figure 2 représente schématiquement une autre forme de réalisation de l'inducteur. - la figure 3 montre encore une autre forme. L'appareil de chauffage à induction de la fig. I comprend un inducteur 1 réalisé en tube de cuivre rigide constituant le conducteur formant un premier ensemble de spires 2 bobinées selon un plan et composé de deux spires rectangulaires 3 et 4 séparées par un intervalle de I mm environ. Ce premier ensemble de spires est relié au second ensemble de spires 5 par la branche 6 du conducteur tubulaire maintenant rigidement les deux ensembles face à face à une distance déterminée d. Le second ensemble de spires 5 comporte également deux spires rectangulaires -7 et 8 identiques aux spires 3 et 4 du premier ensemble. Les extrémités du conducteur tubulaire forment deux bras parallèles 9 et 10 et sont munis de moyens de raccordement Il et 12 à un support mobile 13. Des raccords coniques 14 et 15 serrés par les écrous 16 et 17 permettent de fixer l'inducteur sur le support mobile 13 et assurent d'une part la connexion électrique avec un générateur de courant 18 et, d'autre part, le raccordement avec un circuit de refroidissement 19. L'inducteur ainsi constitué est conformé selon une structure rigide à section en U dans laquelle se trouve insérée la pièce à chauffer 20 grâce à une translation du support mobile 13 sur les glissières 21. La longueur de la branche 6 du conducteur tubulaire qui maintient l'écartement des deux ensembles de spires 2 et 5 est déterminée en fonction de la dimension de la pièce à chauffer 20 et de façon à obtenir un couplage magnétique serré assurant un bon rendement. Le bobinage des deux ensembles de spires est tel que les spires face à face sont parcourues dans le même sens par le courant alternatif. Le flux produit par l'inducteur est perpendiculaire à l'axe longitudinal de la pièce à chauffer. Dans cet exemple, la pièce à chauffer est une éprouvette métallique 20 bridée dans les dispositifs d'attelage 22 et 23 d'une machine d'essai non représentée. Les dimensions de l'éprouvette sont les suivantes : longueur 110, section carrée 36 mm2. 111e est insérée pour le chauffage dans la partie médiane de la section en U de l'inducteur de sorte que son axe longitudinal coin cide avec l'axe médian de ladite section en U. L'inducteur est fabriqué à partir d'un tube de cuivre de Id extérieur 4 mm. Les dimensions de la section en U sont : largeur 15 mm, profondeur 35mm. Les dimensions de chacun des ensembles de spires sont 35 mm x 45 mm. Longueur des bras supports : 70 mm La figure 2 représente un inducteur plus spécialement destiné au chauffage de pièces métalliques épaisses et pour lesquelles il est souhaité obtenir d'une part,une élévation très rapide de la température et,d'autre part, uSe meilleure répartition longitudinale de la température sur la pièce 20 à chauffer. Les ensembles de spires 2 et 5 comportent chacun deux spires planes 23 et 24, disposées en série cote à côte. La banche 6 de liaison des 2 ensembles de spires est sensiblement éloignée de la zone de chauffage et favorise l'adaptation du flux dans ladite zone de chauffage. Le courant alternatif parcourant les spires est dans le même sens. Le champ magnétique produit par l'inducteur est perpendiculaire à l'axe de la pièce à chauffer. Dans la fig. 3, es ensembles de spires 2 et 5 sont conformés de manière à obtenir une meii3euwe répartition de la chaleur dans la pièce à chauffer 20 qui est ici > section circulaire. Comme le montre la figure, les ensembles de spires 2 et 5 sont ici en forme de surface eylindrlque concave et sont disposés symétriquement par rapport à l'axe médian de la zone de chauffage ménagée pour la pièce à chauffer. La branche 6 du onducteur constituant l'enroulement est de longueur suffisante pour maintenir les enroulements à une distance d suffisante pour le passage de la diète. REVENDIL'TlONS 1 - Inducteur pour e chauffage par induction de pièces métalliques de forme allongée caractérisé en ce qu'il est constitué par une structure rigide de à section en U comportant deux ensembles de spires en série, disposés face à face et délimitant une zone de chauffage pour la pièce. 2 - Inducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités du conducteur formant les spires sont conformées selon dejx bras parallèles et sont munis de moyens de raccordement. 3 - Inducteur selon la revendication 1 ou la revendicatiml 2, caractérisé en ce que les ensembles de spires sont formés par un conduc;-eur bobiné en rectangle plan. 4 - Inducteur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce queleas ensembles de spires comprennent des spires bobinées cote à côte. 5 - Inducteur selon l'une quelconque des revendications r à 3, carac- térisé en ce que les ensembles de spires face à face sont conformés swl.,.i une surface cylindrique. 6 - Appareil pour le chauffage par induction de pièces métalliques de forme allongée caractérisé en ce qu'il comporte un inducteur selon l'une des revendications précédentes. 7 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de raccordement comportant des moyens pour déplacer en translation l'indueteur selon une directIon perpendiculaire à l'axe de la pièce à chauffer.