Brevet FR2537999A1 — publié le 19840622

La présente invention se rapporte aux fours fonctionnant en partie sous vide, et elle concerne essen- tiellement la trempe ou le refroidissement rapides de pièces après le traitement de chauffage et, à cet égard, elle est applicable aussi bien à un four de traitement thermique conti- nu sous vide du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 118 016 qu'à un four de traitement thermique sous vide par charges successives, tel que celui qui a été décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 599 946. Dans les fours fonctionnant sous vide, des deux types décrits dans ces brevets, les pièces traitées sont trempées par immer- sion directe dans l'huile d'une cuve aussitôt qu'elles ont été retirées de la chambre de chauffage Bien que la trempe dans l'huile sous vide soit normalement effectuée de manière satisfaisante dans les fours de traitement thermique sous vide, dans certains cas, notamment si la température du four est supérieure à environ 10950 C, cette trempe rapide provoque parfois des fêlures dans les pièces Il faut donc veiller attentivement aux caractéristiques de fonctionnement du four opérant sous vide afin de permettre aux pièces, provenant du traitement par chauffage, d'être trempées dans un liquide tel que de l'huile, parce que ces pièces sont susceptibles d'être gravement endommagées si la trempe n'est pas conduite correctement Par ailleurs, le refroidissement à l'huile après un traitement par chauffage à température élevée tend à favo- riser la cémentation des pièces, ce qui nuit au but fondamen- tal visé consistant à traiter ces pièces par chauffage et à les refroidir rapidement dans un liquide tel qu'une huile. Un procédé connu de trempe de pièces après traite- ment de chauffage consiste-à les plonger dans une atmosphère gazeuse, d'azote par exemple, bien que les techniques connues destinées à effectuer cette opération aient obligatoirement eu pour conséquence de rendre excessivement longue la période de refroidissement Des fours connus, fonctionnant sous vide, et utilisant un agent de refroidissement gazeux, sont décrits par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique no -3 257 492; no 3 342 469 et n 3 431 346 Etant donné que 253 ? 999 les exigences de production en série de pièces traitées ther- miquement nécessitent un cycle relativement court, le procédé connu de trempe ou refroidissement en atmosphère gazeuse est devenu inacceptable, puisqu'il prolonge exagérément la durée du cycle de traitement et, en outre, il n'est utilisable qu'avec les fours à charges successives Par ailleurs, dans les procédés connus qui utilisent pour le refroidissement un gaz, celui-ci est habituellement maintenu sous dépression ou sous une pression juste supérieure à la pression atmosphé- rique Dans ces conditions, l'échange de chaleur est limité. Comme on l'expliquera plus loin, une augmentation de la pres- sion du gaz augmente sa conductibilité et sa densité, ce qui accélère l'échange de chaleur en contribuant à rendre le refroidissement plus rapide. La présente invention se rapporte à un four fonc- tionnant en partie sous vide et à un procédé d'utilisation de ce four destiné à traiter des pièces dans une chambre de chauffage, pour leur faire subir un traitement thermique ou de chauffage, puis à les refroidir rapidement au moyen d-'un gaz Des mécanismes de transfert introduisent dans cette chambre de chauffage les pièces venant d'une chambre de char- gement pendant un cycle de chauffage et des portes intérieures ferment hermétiquement cette chambre pendant que les pièces y sont chauffées sous une dépression et à une température prédéterminées Afin de refroidir rapidement les pièces après leur cycle de chauffage, une chambre de refroidissement est disposée très près de la chambre de chauffage et peut commu- niquer à volonté avec cette dernière par l'intermédiaire d'une porte interieure Un mécanisme supplémentaire de transfert est utilisé pour faire passer les pièces de cette chambre de chauffage à cette chambre de refroidissement après le cycle de chauffage et un ensemble original de portes est disposé dans ladite chambre de refroidissement afin de la fermer * hermétiquement lorsqu'il lui est appliqué une dépression, quand les pièces y sont transférées Cet ensemble comporte une porte intérieure qui peut être manoeuvrée de façon à obturer hermétiquement cette chambre de refroidissement pen- dant le cycle de refroidissement, sous l'effet de la poussée -créée lorsqu'il y règne une surpression Le montage original des portes de la chambre de refroidissement évite d'avoir à utiliser les organes spéciaux de fermeture ou de verrouil- lage qui sont normalement utilisés dans les fours dans lesquels le refroidissement est exécuté sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. Dans le cycle de refroidissement conduit confor- mément à l'invention, un gaz de refroidissement;tel que de la vapeur d'azotelest introduit dans la chambre de refroidis- sement, passe rapidement sur les pièces, puis passe dans un système échangeur de chaleur, si bien que la durée du cycle de refroidissement est sensiblement réduite Des éléments spéciaux d'échange, qui sont des tubes à ailettes dans les-, quels circule un fluide de refroidissement, sont montés dans la chambre de refroidissement et le gaz passe sur eux après avoir été en contact avec les pièces, de sorte que sa chaleur est rapidement dissipée avant qu'il repasse sur ces pièces. Cette circulation rapide du gaz de refroidissement et l'absorption de la chaleur qu'il a prélevée font que la durée du cycle de refroidissement est plus courte que celle qui est connue actuellement dans le cas de l'utilisation d'un gaz de refroidissement. L'invention concerne donc un four fonctionnant en partie sous vide pour effectuer le traitement thermique, ou de chauffagede pièces métalliques dans une ambiance à pression inférieure à la pression atmosphérique, four dans lequel les pièces sont tranférées d'une chambre de chauffage à une chambre de refroidissement dans laquelle est introduit un gaz de refroidissement sous pression, ce gaz circulant dans cette dernière chambre de manière à refroidir rapidement les pièces; un circuit disposé dans la chambre de refroidis- sement absorbe la chaleur du gaz lorsque celui-ci y passe ladite chambre de refroidissement comportant des portes agencées de manière à permettre d'y créer initialement une dépression pour y introduire les pièces traitées, puis d'y -faire régner une pression supérieure à la pression atmosphé- rique pendant le cycle de refroidissement, sans utilisation d'organes spéciaux de verrouillage de ces portes. L'invention concerne par ailleurs un procédé de traitement thermique de pièces dans un four, comportant une étape originale de refroidissement rapide de ces pièces dans une chambre de refroidissement sous pression. L'invention sera décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une élévation latérale d'un four de traitement thermique sous vide selon l'invention la figure 2 est un plan de ce four la figure 3 est une coupe verticale le long de la ligne 3-3 de la-fïgure 2; et la figure 4 est une coupe verticale par la ligne 4-4 de la figure 2 et représente les circuits d'échange de chaleur et de refroidissement du gaz, disposés dans la chambre de refroidissement. Ces dessins,notamment les figures 1 et 2, repré- sentent un four fonctionnant en partie sous vide selon la présente invention, et désigné dans son ensemble par 10. Ce four 10 est du type continu qui a été décrit dans le brevet US-4 118 016 précité; mais, comme on l'expliquera plus loin de manière détaillée, le four selon l'invention comporte une chambre de refroidissement qui communique avec sa chambre de chauffage et reçoit un gaz de refroidissement destiné à refroidir rapidement les pièces qui y-sont trans- férées, et il diffère ainsi du four décrit dans le brevet précité, lequel comporte un système de refroidissement par trempe à l'huile. Au cours du fonctionnement normal du four 10, des pièces sont introduites dans une chambre de chauffage qui est maintenue sous dépression, ce four recevant et trai- tant les pièces en conti-nu sans qu'il y ait à interrompre le fonctionnement de cette chambre de chauffage ni à y casser le vide Il est évident que le four 10 peut être utilisé pour des traitements thermiques divers, tels que le frittage ou le brasage et qu'il peut en particulier servir à cémenter en continu et sous vide des pièces métalliques. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, le four représenté comporte un secteur de chargement désigné dans son ensemble par 12, un secteur de chauffage 14, un secteur de refroidissement 16 et des postes de détournement et de déchargement désignés dans leur ensemble par 18 Le secteur de chargement 12, le secteur de chauffage 14, le secteur de refroidissement 16 et le poste de déchargement 18 sont disposés bout à bout en constituant l'ensemble du four 10; ils sont conçus de façon à être aisément assemblés et ils sont de façon générale modulaires afin de permettre de modi- fier leurs positions suivant les besoins. On voit, en se reportant encore aux figures 1 et 2, que le secteur de chargement 12 est monté sur un sou- bassement 20,et il a ici sensiblement la même conformation que le poste de chargement décrit dans le brevet US-4 118 016 précité Ce secteur de chargement 12 comporte une enve- loppe cylindrique 22 sur laquelle est montée une porte anté- rieure 24 pouvant être ouverte pour permettre de faire péné- trer des pièces dans cette enveloppe 22 pendant que le four est en service Une table de chargement 26, qui constitue un poste de chargement, est normalement disposée à l'extré- mité de chargement du four 10 et reçoit des plateaux porte-pièces dont l'un est représenté en 28 Le plateau 28 porte un panier 30 (représenté en traits mixtes) dans lequel les pièces à traiter sont chargées Tels qu'ils sont illus- trés, le plateau 28 et le panier 30 sont représentatifs des pièces destinées à être traitées dans le four et ils sont introduits manuellement dans la chambre 12 par une ouverture commandée par la porte 24 Le secteur de chauffage 14, monté sur un soubassement 31, est disposé en aval du secteur 12 et sa conformation est sensiblement la même que celle du secteur de chauffage représenté et décrit dans le brevet US-4 118 016 Ce secteur 14 comporte ici aussi une chambre 32 qui délimite un poste intérieur de chauffage destiné à contenir les pièces La communication entre la chambre de chargement 22 et cette chambre de chauffage 32 est commandée par un ensemble de portes intérieures (non représentées) qui sont manoeuvrées à intervalles réglés de façon à permettre aux pièces de pénétrer dans ladite chambre de chauffage. Le secteur de refroidissement 16 est représenté de manière plus détaillée sur les figures 3 et 4 On voit qu'il est délimité par un corps ou chambre 33 cylindrique, qui est disposé à l'intérieur d'une enveloppe extérieure 34 à section droite sensiblement rectangulaire, comme le montre la figure 40 Cette enveloppe 34 est montée sur des profilés 36 de support qui sont disposés longitudinalement et qui cons- tituent le socle portant les autres secteurs du four Le corps cylindrique 33 du secteur de refroidissement 16 présente une paroi antérieure 38 bombée, percée d'une ouverture centrale destinée à loger un compartiment intérieur 40 cylindrique, établissant la communication entre l'intérieur de la chambre de chauffage 32 et l'intérieur de la chambre de refroidisse- ment 33 Une porte intérieure 42 peut être manoeuvrée par un arbre 43 de manière à commander la communication entre ce compartiment 40 et l'intérieur de la chambre de refroidis- sement, un mécanisme de commande de cet arbre 43 étant pro- grammé de façon à fonctionner à intervalles déterminés en faisant pivoter la porte 42 vers le haut, de la position ver- ticale représentée sur la figure 3 à une position horizontale d'ouverture représentée en traits mixtes sur cette figure 3 Comme on le décrira, les pièces sont transférées de la chambre de,chauffage 32 à la chambre de refroidissement 33 en passant par le compartiment 40 lorsque le cycle de chauf- fage de ces pièces est terminé Le mécanisme de manoeuvre et la conformation de la porte 42 sont aussi représentés et décrits plus en détail dans le brevet US-4 118 016 précité. Pour créer une dépression dans la chambre de refroidissement 33 afin d'y introduire les pièces chaudes, on utilise un tuyau 45 (figure 4) qui établit la communication entre l'intérieur de cette chambre 33 et une pompe à vide désignée par 47 sur la figure 2 Une vanne de réglage 49 commande la mise sous dépression à la demande de cette chambre de refroidissement. L'extrémité postérieure de la chambre de refroi- dissement 33 est limitée par une paroi bombée 44, qui présente une ouverture dans laquelle un compartiment tubulaire 46 de détournement est disposé Une porte intérieure 48, montée à l'extrémité intérieure de cecompartiment 46, est disposée de manière analogue à celle de la porte 42 et peut être manoeuvrée par un arbre 49 a Cet arbre 49 a est programmé de façon à agir à intervalles réguliers pendant le cycle de refroidissement et il fait passer la porte 48 d'une position verticale de fermeture à une position d'ouverture qui est représentée en traits mixtes sur la figure 3 et dans laquelle cette porte est disposée dans un sens-généralement horizontal. Une porte 50 est destinée à fermer l'extrémité extérieure du compartiment 46 et un mécanisme (non représenté) la fait passer alternativement à ses positions de fermeture et d'ouverture en la déplaçant latéralement, ou transversalement. Ainsi qu'on le décrira, il n'est pas nécessaire de visser ou verrouiller cette porte 50 sur le compartiment 46 au moyen d'organes de fixation extérieurs avant ou pendant le cycle de refroidissement, car elle est maintenue hermétiquement en place quand une dépression est appliquée dans la chambre de refroidissement en vue d'y recevoir les pièces, la diffé- rence des pressions entre l'extérieur de ladite porte 50 d'une part, et l'intérieur de cette chambre de refroidissement 33 et de ce compartiment 46, d'autre part, garantissant l'applica- tion hermétique de cette porte 50 contre les bords extérieurs dudit compartiment 46 Pendant le cycle de refroidissement, la poussée exercée par l'agent de refroidissement sous pres- sion applique hermétiquement la porte intérieure 48 contre les bords intérieurs du compartiment 46, ce qui évite d'avoir à rendre la porte 50 étanche par rapport à ce compartiment 46, a insi qu'on le décrira plus loin. Comme le montre plus clairement la figure 3, les pièces posées sur un plateau 28-sont introduits dans le poste de chauffage de la chambre 32, et en sont retirés, sur des rails 52 espacés Des rails 54 espacés, disposés dans le prolongement de ces rails 52, sont montés dans la chambre 253 ? 999 de refroidissement 33, et le plateau 28 ainsi que le panier porte-pièces 3 & passent sur eux lorsque la charge de pièces est introduite dans cette chambre 33, juste avant le début du cycle de refroidissement De même, les rails 56, plus courts, montés dans le compartiment de défournement 46, sont disposés dans le prolongement des rails précédents de manière à soutenir le-plateau 28 Une table 58, adjacente à ce com- partiment 46, est disposée à l'extérieur du four 10 au poste de déchargement 1 & Cette table 58 porte des rails 60 qui 1 o sont disposés dans le prolongement des rails 56 Lorsque le plateau 28 et la charge qu'il porte sont déplacés de l'in- térieur de la chambre de refroidissement 33 sur les rails 54, puis, dans le compartiment 46, sur les rails 56, ce plateau 28 arrive sur les rails 60 de manière à permettre un traitement ultérieur des pièces contenues dans le panier posé sur lui Bien qu'il ne soit pas représenté en détail, un dispositif ou mécanisme de transfert et de déchargement des pièces, désigné dans son ensemble par 62, pénètre obli- quement dans la chambre de refroidissement 33 Un organe- d'accouplement (non représenté) peut être déplacé dans ce dispositif 62 de façon à venir en prise avec un plateau 28 pour le faire passer des rails 52 de la chambre de chauffage sur les rails 54 de la chambre de refroidissement; puis, lorsque le cycle de refroidissement est terminé, ce plateau 28 est transféré sur les rails 56 du compartiment 46, d'o il est tiré sur les rails 60 de la table 58 L'emplacement du mécanisme 62 de transfert et de déchargement est un peu différent de celui qui est représenté dans le brevet US- 4 118 016, mais sa conformation et son mode de fonctionnement sont sensiblement les mêmes. L'une des caractéristiques originales de l'inven- tion réside dans la rapidité du refroidissement des pièces dans la chambre de refroidissement, après leur transfert de la chambre de chauffage Ce refroidissement ou trempe rapide est réalisé sans faire appel à un liquide de trempe, tel que l'huile utilisée couramment jusqu'à présent comme agent de trempe dans les installations de traitement thermi- 253 Z 999 que sous vide, Dans le four selon l'invention, un système original de trempe ou refroidissement par un gaz est utilisé pour refroidir rapidement les pièces; et pour obliger ce gaz à circuler de façon appropriée dans la chambre de refroi- dissement 33, celle-ci comporte une cage désignée dans son ensemble par 63 Ainsi que le représentent les figures 3 et 4, cette cage 63 est disposée au milieu de la chambre 33; elle n'est pas fermée à ses extrémités et a une configuration qui correspond à la conformation tubulaire de cette chambre 33 Deux déflecteurs opposés 64 et 66 sont montés à l'inté- rieur de la cage 63 Comme le montre la figure 4, ces déflec- teurs 64 et 66 présentent des parois courbes 68 et 70, respec- tivement, qui se trouvent à une certaine distance de la paroi intérieure de la chambre 33 et y sont parallèles Les déflec- teurs 64 et 66 présentent aussi des parois verticales 72 et 74, respectivement, entre lesquelles est ménagé un espace qui forme un poste de refroidissement 75, o les pièces qu'il s'agit de refroidir sont amenées Un troisième déflecteur 76 de gaz, qui fait partie de la cage 63, est disposé à l'extrémité supérieure de la chambre cylindrique 33 de refroi- dissement et présente des parois concaves qui convergent et se rejoignent à leur extrémité inférieure Comme le montre la figure 4, ces parois concaves du déflecteur 76 dirigent vers le bas le gaz de refroidissement venu à leur contact, en faisant passer ce gaz entre les déflecteurs 64 et 66 et dans le poste de refroidissement 75 o les pièces sont dis- posées. Un ventilateur 78 tournant à grande vitesse,qui est disposé à la partie inférieure de la chambre 33 et appro- ximativement en son milieu, fait circuler rapidement le gaz de refroidissement de cette chambre 33 Ce ventilateur 78 est monté sur un arbre 80 qui part vers le haut d'un moteur 82 logé dans un carter 84 Ce carter 84 est composé de deux moitiés, comportant des collerettes 83 et 85 formant des brides, que des boulons 87 appliquent hermétiquement l'une contre l'autre, la moitié supérieure dudit carter 9 etant fixée -par soudure à l'extrémité inférieure de la chambre 33 Des passages 89 sont aussi formés dans une plaque 91 et permet- tent à l'intérieur du carter 84 de rester à la même pression que la chambre de refroidissement 33 On voit que, lorsque le ventilateur 78 tourne, le gaz qui est introduit dans la chambre de refroidissement est chassé par action centrifuge vers l'extérieur et vers les passages ménagés entre les déflecteurs 64, 66 et la paroi intérieure adjacente de cette chambre 33 Ce gaz est chassé rapidement vers le haut en suivant le contour de ladite chambre 33, vient au contact des parois du déflecteur 76, puis est renvoyé de haut en bas sur les pièces disposées au poste de refroidissement , entre les déflecteurs 64 et 66. Pour que les pièces soient refroidies efficacement pendant que le gaz de refroidissement les lèche, la chambre de refroidissement comporte un circuit échangeur de chaleur original qui fait partie de la cage 63 et absorbe la chaleur de ce gaz après passage de celui-ci sur les pièces chaudes transférées de la chambre de chauffage à cette chambre de refroidissement On réalise cet échange de chaleur en envo- yant le gaz de refroidissement sur une série d'éléments échangeurs à ailettes Les éléments échangeurs de chaleur représentés sur les figures 3 et 4 sont composés de deux systèmes ou branches, dont chacun comporte une série de tubes longitudinaux 86 qui sont disposés parallèlement à l'axe longitudinal de la chambre 33 et sont reliés à leurs extré- mités externes par une série de tubes soudés 88 coopérant avec les tubes 86 de façon à former un tube continu ayant la conformation d'un serpentin De l'eau froide est intro- duite par un tuyau d'arrivée 90 dans le tube 86 du haut de chaque système, circule dans les autres tubes 86 de la cage 63, puis s'écoule dans l'enveloppe 34 Ainsi qu'on le décrira plus loin, l'eau est extraite continuellement de cette enve- loppe et renvoyée au tuyau d'entrée 90 pour repasser dans les tubes 86 Comme on le voit plus clairement sur la fi-gure 4, ces tubes 86, qui sont divisés en deux groupes, font partie de la cage 63 et sont conformés de façon à être logés dans la chambre cylindrique 33 dans laquelle le poste de refroidissement 75 est disposé Des tuyaux de dérivation 96, communiquant avec le tuyau d'arrivée 90, sont disposés à la partie supérieure de la chambre 33 et sont reliés directement aux tubes 86 supérieurs de chaque groupe L'eau introduite dans ces tubes supérieurs 86 circule en zig-zag dans les divers tubes, comme le montre la figure 3, puis des tuyaux de vidange 98 la déversent à la partie inférieure de la chambre 33, dans le fond de l'enveloppe 34. La chaleur du gaz de refroidissement circulant en circuit fermé est absorbée efficacement grâce à l'utilisa- tion d'ailettes métalliques 100, qui sont fixées aux tubes 86 sur toute la largeur de la cage 63 Ces ailettes 100, qui sont sensiblement carrées, occupent une partie appréciable des passages ménagés entre les parois courbes 68 et 70 des- déflecteurs 64, 66 et la face intérieure de la paroi de la chambre 33 Lorsque le gaz de refroidissement passe de haut en bas sur les pièces disposées au poste de refroidissement , ce gaz est aspiré par le ventilateur 78 et renvoyé par un processus centrifuge pour pénétrer dans ces passages dans lesquels les tubes 86 et les ailettes 100 sont disposés. Puisque de l'eau froide circule dans ces tubes 86, ceux-ci et leurs ailettes 100 ont pour effet d'absorber efficacement la chaleur du gaz avant qu'il repasse sur les pièces au poste de refroidissement. Pour que les pièces soient refroidies efficacement en un court laps de temps, il faut que l'eau qui passe dans les tubes 86 échangeurs de chaleur y circule rapidement, de façon que de l'eau relativement froide soit introduite conti- nuellement dans les tubes 86 du haut de la cage qui délimite le circuit échangeur de chaleur Dans ce but, l'eau qui circule darns ces tubes 86 est vidangée par l'intermédiaire des tubes 98 dans le fond de l'enveloppe 34, laquelle est quasi totalement remplie d'eau L'eau réchauffée est immédiatement refroidie quand elle a pénétré dans cette enveloppe 34 et, pour renvoyer de l'eau froide dans le tuyau d'entrée 90, on en prélève une certaine quantité par un tuyau 102 qui communique avec une pompe 104 entraînée par un moteur 106 Cette pompe 104, qui fonctionne de façon à fournir une quantité d'eau prédéterminée au circuit échangeur de chaleur, refoule cette eau de bas en haut dans un tuyau d'alimentation 107 qui aboutit au tuyau d'entrée 90 situé à l'extrémité supérieure de l'enveloppe 34 Ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, l'eau est introduite dans les tubes 86 par l'intermédiaire de ce tuyau 90 et de la culotte des tuyaux de dérivation 96. Le gaz de refroidissement, que l'on fait circuler en circuit fermé pour refroidir rapidement les pièces se trouvant au poste de refroidissement, est introduit dans la chambre 33 au moyen d'un conduit 108 communiquant avec un conduit d'admission 109 (figure 3) Ce gaz est aussi retiré -de cette chambre 33 par ce conduit 108, puis par un tuyau de purge 110 Le gaz de refroidissement est avantageusement de la vapeur d'azote liquide; on peut cependant aussi utili- ser d'autres gaz tels que l'argon ou l'hélium, il suffit que le gaz soit pratiquement inerte pour être compatible avec le métal soumis au traitement thermique De tels gaz inertes sont relativement bon marché et aisément disponibles, ce qui -diminue sensiblement les frais réels de mise en oeuvre du traitement thermique Ainsi que le montre plus clairement la figure 4, le ventilateur 78 aspire vers le bas et fait passer sur les pièces le gaz qui a été introduit dans la chambre de refroidissement au moyen du conduit 108 et du tuyau 109 Le gaz aspiré par le ventilateur 78 est renvoyé vers l'extérieur de celui-ci, comme décrit précédemment, dans les passages formés entre les déflecteurs 64, 66 et la paroi adjacente de cette chambre 33 Lorsque ce gaz passe sur les tubes 86 à ailettes,-sa chaleur est absorbée, puis le déflec- teur 76 le renvoie-de nouveau vers le bas et sur les pièces. On voit donc que, lorsque du gaz de refroidissement a été introduit dans la chambre de refroidissement Y 5 dle, Façon à y faire régner une pression prédéterminée, le ventilateur 78 le fait continuellement repasser sur les pièces, sa chaleur étant absorbée par les tubes 86 et les ailettes 100 d'échange de chaleur fixées à ces tubes. Dans la description du fonctionnement du four de traitement thermique selon l'invention, on supposera d'abord que les pièces se trouvent dans la chambre de chauf- fage 32 et doivent être transférées dans la chambre de refroidissement 33 pour y être refroidies rapidement Avant que ces pièces puissent être transférées de cette chambre de chauffage 32 à cette chambre de refroidissement 33,il faut créer dans cette dernière une dépression correspondant à celle régnant à l'intérieur de la chambre de chauffage. Dans le cas présent, cette chambre de chauffage est toujours maintenue sous dépression, même pendant le cycle de refroi- dissement, car d'autres pièces y ont été transférées pour subir le cycle de chauffage voulu, et le four peut ainsi faire subir continuellement à des pièces un traitement ther- mique sous vide Avant de créer une dépression dans la chambre de refroidissement, on en purge le gaz de refroidis- sement par le-conduit 108 et le tuyau de purge 110 repré- sentés sur la figure 3 On crée alors dans cette chambre 33, par le tuyau 45, une dépression correspondant à celle régnant dans la chambre de chauffage. Avant de faire le vide dans la chambre de refroi- dissement 33, on actionne le mécanisme de commande qui manoeuvre l'arbre 49 a de la porte intérieure disposée du côté de sortie de cette chambre, de façon à amener cette porte 48 à la position horizontale représentée en traits mixtes sur la figure 3 Cela fait communiquer la chambre 33 avec l'intérieur du compartiment de détournement 46 et avec la porte 50 Cette porte 50 occupe alors une position de fermeture à laquelle elle a été amenée en coulissant sous la commande d'un mécanisme'approprié A ce moment, la porte intérieure 42 qui commande la communication entre la chambre de chauffage et la chambre de refroidissement reste fermée de manière à maintenir la dépression dans cette chambre de chauffage Lorsque le gaz est expulsé de la chambre de refroidissement 33 par l'intermédiaire du tuyau 45 Et que la pression dans cette chambre 33 est-réduite, cette diminu- tion de pression crée des poussées différentes sur les faces -intérieure et extérieure de la porte 50 Celle-ci est donc appliquée hermétiquement contre l'extrémité de la chambre de détournement 46, en obturant hermétiquement le côté de déchargement de la chambre de refroidissement 33. Lorsque la dépression voulue a été créée dans la chambre de refroidissement 33, la porte 48 est fermée et le mécanisme de manoeuvre de l'arbre 43 de la porte 42 est actionné de manière à amener cette porte à sa position hori- zontale d'ouverture représentée en traits mixtes sur la figure 3 Le mécanisme de transfert, qui a été actionné pour trans- porter les plateaux 28 porte-pièces dans la chambre de chauf- fage, fonctionne alors de façon à amener le plateau 28 suivant à une position dans laquelle le mécanisme de transfert 62 est mis en service de manière à tirer le plateau 28 précédent, et le panier 30 que ce plateau porte, et à les faire passer dans le compartiment 40 puis sur les rails 54 de la chambre de refroidissement 33 Ce mécanisme 62 place le plateau 28, le panier 30 et les pièces de ce dernier au poste de refroi- dissement 75 ménagé dans la cage 63. Quand les pièces sont au poste de refroidissement 75, la porte intérieure 42 est amenée à sa position de ferme- ture représentée sur la figure 3 Puis, la chambre de refroi- dissement 33 est de nouveau remplie de vapeur d'azote liquide, qui y est introduite par le tuyau d'alimentation 109 et le conduit 108 Comme les deux portes 42 et 48 pivotent vers le bas pour venir au contact des surfaces adjacentes des com- partiments 40 et 46, elles sont appliquées hermétiquement contre ces surfaces lorsque la pression dans la chambre de refroidissement devient supérieure à la pression atmosphéri- que Lorsque la pression du gaz de refroidissement atteint approximativement une demi-atmosphère ( 51 k Pa) dans la chambre de refroidissement, le moteur 82 est mis en marche et fait démarrer le ventilateur 78 Le gaz continue à être introduit dans la chambre de refroidissement jusqu'à ce que la pression dans cette chambre atteigne environ 690 k Pa Le gaz cesse alors d'arriver dans la chambre, mais il continue à circuler dans le circuit fermé d'échange de chaleur. En raison de la rapidité de passage du gaz de refroidissement sur les pièces et en raison de l'efficacité du dégagement de la chaleur de ce gaz lorsqu'il passe sur les tubes 86 et les ailettes 100 d'échange de chaleur, le cycle de refroidissement est exécuté en un intervalle de temps relativement court, la durée de la période de refroidissement dépendant de la nature et de l'ampleur de la charge qui est refroidie Dans les conditions normales et s'il y a seulement une charge moyenne disposée au poste de refroidissement, les pièces sont refroidies en environ 5 minutes à une température inférieure à 380 C. A la fin du cycle de refroidissement, la vanne de vidange qui commande le tuyau 110 de sortie du gaz est ouverte et, le tuyau 109 d'alimentation en gaz ayant été préalablement fermé, on fait tomber la pression dans la chambre de refroidissement 33 en en chassant le gaz jusqu'à ce que la pression à l'intérieur de cette chambre soit à peu près égale à la pression atmosphérique On casse le vide dans le compartiment de défournement en faisant agir une électro- vanne (non représentée) qui communique avec ce compartiment par un conduit approprié (non représenté) Puis les portes de sortie 48 et 50 sont ouvertes et le plateau porte-pièces est amené, de la chambre de refroidissement *au compartiment de défournement 46 au moyen du mécanisme de transfert 62 et ensuite transporté manuellement sur la table 58 du poste de déchargement 18 Ensuite, la porte extérieure de sortie 50 est refermée, la porte intérieure de sortie 48 est amenée à sa position d'ouvérture représentée en traits mixtes sur la figure 3 et la pression dans la chambre de refroidissement est abaissée de nouveau à environ 500 microns ( 0,5 ^mm de Hg, soit environ 66,7 Pa) La vanne qui commande la mise sous vide de cette chambre de refroidissement est alors fermée, ainsi que la porte intérieure 48 et le cycle recommence. On voit qu'au cours du cycle de refroidissement,. le déflecteur de circulation 76 empêche qu'il se crée une turbulence dans le gaz de refroidissement pendant que le ventilateur -78 le fait circuler en circuit fermé Les deux chemins par lesquels le gaz passe sont indépendants l'un de l'autre et, quand ce gaz heurte le déflecteur de circulation 76, il est renvoyé sur les pièces en un courant uniforme. Par ailleurs, les déflecteurs 64 et 66 à lame d'air garan- tissent que le gaz est bien envoyé sur les ailettes 100 fixées aux tubes échangeurs de chaleur 86 Par conséquent,- la chaleur du gaz est absorbée efficacement avant que ce gaz soit renvoyé sur les pièces qu'il s'agit de refroidir. Pour que le refroidissement soit efficace, la vitesse du gaz est maintenue à environ 15,25 m/sec. Les pièces sont refroidies efficacement par le gaz grâce, bien entendu,-à l'eau de-refroidissement qui cir- cule dans le circuit échangeur de chaleur comprenant les tubes 86 et l'enveloppe 34 Pour que la chaleur du gaz soit bien dissipée, l'eau de refroidissement circule dans les tubes 86, l'enveloppe 34, la pompe 104 et les tuyaux d'arri- vée 107 et 90 à environ 3,70 m/sec Le ventilateur 78 tour- nant à grande vitesse rend le débit du gaz suffisant pour que les tubes refroidis par l'eau refroidissent ce gaz, et l'on voit donc que le passage de l'eau dans les tubes échangeurs de chaleur assure l'efficacité globale de l'absorption de la chaleur du gaz. Une autre des caractéristiques originales de l'in- vention consiste dans le fait que les portes du four sont fermées sans aucun organe de serrage ni verrou C'est ainsi que, lorsque le vide est fait dans la chambre de refroidis- sement, la porte de sortie extérieure 50 est amenée à sa position de fermeture et y est appliquée hermétiquement quand la pression à l'intérieur de cette chambre de refroidissement est ramenée à une valeur inférieure à celle de la pression -atmosphérique Lorsque la chambre de refroidissement doit être remplie de gaz sous pression, la porte de sortie inté- rieure 48 est fermée contre le compartiment de défournement 46 et la poussée que ce gaz sous pression exerce sur la face intérieure de cette porte 48 applique celle-ci contre ce compartiment en obturant hermétiquement la zone de chargement. Les deux portes 48 et 50 sont fermées hermétiquement sans qu'il soit utilisé d'organe de verrouillage. Bien entendu, les valeurs de la dépression, citées ci-dessus au cours de la description du cycle de fonctionne- ment, ne sont que représentatives d'un cycle particulier, et les conditions de fonctionnement utilisées seront prédéter- minées par la nature du traitement thermique devant être appliqué à la charge de pièces La température de la chambre de chauffage varie aussi en fonction de la charge qu'il s'agit de traiter et les intervalles de temps constituant le cycle seront prédéterminés en fonction des conditions de traitement. Bien entendu aussi, le fonctionnement des divers moteurs qui commandent les mécanismes de chargement et de déchargement, les portes, la mise sous dépression et la purge de la chambre de chargement 22 et de la chambre de refroidis- sement 33 est automatique et réglé en fonction des caracté- ristiques des pièces métalliques traitées Une console appro- priée est disposée près du four 10 et est connectée électri- quement aux divers mécanismes de manoeuvre, si bien que l'installation est préréglée et que, lorsque le moteur de mise en marche est mis en service, le cycle commence et est exécuté automatiquement Dans l'exemple décrit, les plateaux sont introduits manuellement dans la chambre de chargement 22 et sont retirés manuellement au poste de déchargement, bien que ces manoeuvres puissent être automatiques si néces- saire. Il va de soi qu'il est possible, sans s'écarter du domaine de l'invention, d'apporter diverses modifications au four de traitement thermique sous vide représenté et au procédé décrit d'utilisation de ce four. 253799 V REVENDICATIONS 1 Four fonctionnant en partie sous vide et des- tiné à soumettre des pièces à une opération dans une chambre de chauffage pour les traiter thermiquement, caractérisé en ce qu'il comprend: des organes ( 28,30) destinés à intro- duire les pièces dans la chambre de chauffage ( 32) au cours d'un cycle de traitement thermique; des éléments ( 42,43) destinés à fermer hermétiquement cette chambre ( 32) pour traiter les pièces sous une dépression et à une température prédéterminées; une chambre de refroidissement ( 33) disposée très près de cette chambre de chauffage ( 32) et pouvant être mise à volonté en communication avec cette dernière; un premier mécanisme de transfert destiné à faire passer les pièces, après le cycle de traitement thermique, de la chambre de chauffage ( 32) à un poste de refroidissement ( 75) situé dans la chambre de refroidissement ( 33), afin de refroidir rapidement ces pièces avant de les retirer de cette chambre de refroidissement ( 33); et un circuit destiné à refroidir rapidement les pièces qui se trouvent à ce poste de refroi- dissement ( 75), sans les plonger dans un fluide de refroidis- sement, ce circuit comportant a) une cage cylindrique ( 63) ouverte à ses extrémités, qui est disposée dans la chambre de refroidissement ( 33), y délimite le poste de refroidis- sement ( 75) et dans laquelle ces pièces sont amenées de la chambre de chauffage ( 32) pour être refroidies rapidement, b) un ventilateur ( 78) tournant à grande vitesse, qui est disposé dans la chambre de refroidissement ( 33) et qui est destiné à faire circuler rapidement et en circuit fermé dans cette cage ( 63) un gaz de refroidissement sous pression, de façon que ce gaz passe sur les pièces et autour d'elles en les refroidissant rapidement, et c) des éléments ( 86, ) échangeurs de chaleur, qui sont disposés dans la chambre de refroidissement et sur lesquels le ventilateur ( 78) envoie le gaz lorsque ce gaz a été en contact avec les pièces, de manière à en absorber la chaleur avant qu'il revienne en contact avec ces pièces, le circuit de refroidissement comportant encore d) un second circuit fermé dans lequel un fluide de refroidissement circule, le ventilateur ( 78) faisant passer le gaz sur les éléments échangeurs de chaleur ( 86, 100) de façon que ceux-ci absorbent la chaleur de ce gaz et le maintiennent à une température assez basse pour qu'il refroidisse suffisamment, dans un intervalle de temps limité, les pièces qui se trouvent au poste de refroidissement ( 75). 2 Four fonctionnant en partie sous vide selon la revendiction 1, caractérisé en ce que les éléments échan- geurs de chaleur sont composés d'une série de tubes ( 86) sur lesquels sont fixées des ailettes ( 100) dissipant la chaleur, ces tubes étant disposés de manière à entourer les pièces lorsque celles-ci se trouvent au poste de refroidissement ( 75) de la chambre de refroidissement ( 33), le fluide de refroidissement circulant continuellement en circuit fermé, et le gaz étant envoyé sur ces tubes à ailettes, de façon que la chaleur qu'il a absorbée en passant sur les pièces soit dissipée efficacement. 3 Four fonctionnant en partie sous vide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de refroidissement ( 33) a une paroi à section droite sensiblement circulaire et en ce que des déflecteurs ( 64, 66) sont disposés dans la cage ( 63) à une certaine distance de cette paroi-en délimitant avec elle des passages courbes, ces déflecteurs étant écartés l'un de l'autre et délimitant entre eux le poste de refroidissement ( 75), le gaz passant dans ces passages courbes et étant renvoyé dans la cage ( 63) vers ce poste de refroidissement ( 75) de manière à passer sur les pièces pour les refroidir rapidement. 4 Four fonctionnant en partie sous vide selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tubes ( 86) sur lesquels les ailettes ( 100) sont montées sont disposés dans les passages courbes, le ventilateur ( 78) refoulant le gaz sur ces tubes lorsque ce gaz a passé sur les pièces, de manière à absorber la chaleur dudit gaz, et ces-tubes, dans lesquels circule le fluide de refroidissement,coopérant avec les ailettes pour absorber rapidement la chaleur de ce gaz avant que celui-ci repasse sur les pièces - Four fonctionnant en partie sous vide selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit fermé du fluide de refroidissement comporte une enveloppe ( 34) dans laquelle le corps ( 33) de la chambre de refroidissement est placé, le fluide étant mis en circulation dans cette enveloppe et cette chambre de refroidissement ( 33) étant immergée dans le fluide contenu dans ladite enveloppe ( 34), les tubes ( 86) communiquant avec cette dernière de manière à y envoyer le fluide et une pompe ( 104) disposée à l'exté- rieur de l'enveloppe communiquant avec elle par un tuyau de vidange ( 102) , le fluide passant par ce tuyau ( 102) de l'enveloppe ( 34) à la pompe ( 104) et étant refoulé ( 107) dans les tubes ( 86) à la partie supérieure de la chambre de refroi- dissement ( 33), par un tuyau d'admission ( 90). 6 Four fonctionnant en partie sous vide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un com- partiment de défournement ( 46) communiquant avec le côté aval de la chambre de refroidissement ( 33), une porte de sortie intérieure ( 48) qui est montée-sur ce compartiment ( 46) de manière à permettre à une charge de pénétrer dans ce dernier à la fin du cycle de refroidissement, un mécanisme de trans- fert ( 62), qui est destiné à retirer les pièces de la chambre de refroidissement ( 33) pour les transférer dans ledit com- partiment ( 46) après le cycle de refroidissement et pour les sortir du four et un mécanisme ( 49 a) qui commande le mouvement de cette porte ( 48) de façon à permettre de décharger les pièces par l'intermédiaire de ce compartiment ( 46), ladite porte ( 48) restant, sous l'effet de la poussée qu'exerce sur elle le gaz sous pression contenu dans la chambre de refroidis- sement ( 33), appliquée hermétiquement contre le compartiment ( 46) pendant le cycle de refroidissement. 7 Four fonctionnant en partie-sous vide selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une porte de sortie extérieure ( 50) montée à l'extrémité extérieure du compartiment de défournement ( 46) et coopérant avec la porte de sortie intérieure ( 48) pour fermer hermétiquement la chambre de refroidissement ( 33) pendant le cycle de refroidissement, et un mécanisme destiné à faire coulisser latéralement cette porte extérieure ( 50) à ses positions de fermeture et d'ouverture, ladite porte extérieure ( 50) restant fermée pendant l-e cycle de refroidissement, sans qu'il y ait besoin d'organes de verrouillage spéciaux, lorsque la porte intérieure ( 48) est appliquée hermétiquement contre le com- partiment ( 46) par la poussée du gaz sous pression, et étant appliquée hermétiquement contre ce compartiment ( 46) lorsqu' une dépression règne dans la chambre de refroidissement ( 33). 8 Four fonctionnant en partie sous vide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments échan- geurs de chaleur comprennent une série de tubes ( 86), qui sont disposés parallèlement à l'axe longitudinal de la chambre de refroidissement ( 33), chacun de ces tubes étant relié ( 88) à une extrémité à un tube adjacent en constituant un passage continu de circulation du fluide de refroidissement et ces tubes parallèles étant agencés en un trajet circulaire dans cette chambre de refroidissement ( 33), de manière à délimiter la cage cylindrique ( 63) à l'intérieur de laquelle se trouve le poste de refroidissement ( 75). 9 Four fonctionnant en partie sous vide selon la revendication 8, caractérisé en ce que des-ailettes ( 100) sont fixées à une certaine distance les unes des autres le long des tubes ( 86) et forment avec ces derniers les éléments échangeurs de chaleur. Four fonctionnant en partie sous vide selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux déflecteurs ( 64, 66) distincts, qui sont disposés dans la cage ( 63) et coopèrent avec la paroi de la -chambre de refroi- dissement ( 33) pour délimiter des passages courbes dans lesquels une partie au moins des éléments échangeurs de chaleur ( 86, 100) sont disposés, le gaz de refroidissement étant refoulé dans ces passages de manière à venir en contact avec ces éléments ( 86, 100) afin que ceux-ci en absorbent la chaleur avant que le gaz ne recircule et vienne en contact -avec les pièces.