Brevet FR2578767A1 — publié le 19860919

Agitateur électromagnétique pour installations de moulage en régime continu L'invention concerne un agitateur électromagnétique pour installations de moulage en régime continu. Un agitateur électromagnétique classique pour installations de moulage en régime continu utilise un champ magnétique de type tournant et un champ magnétique de type mobile. La figure 5 représente une configuration en plan de l'agitateur électromagnétique de type à champ magnétique tournant. La figure 6 est une vue en perspective représentant un noyau de fer cylindrique creux et un enroulement (représentant seulement l'enroulement de la phase U) formé à la manière d'un enroulement en tambour dans l'appareil de la figure 5.L'agitateur électromagnétique classique comprend le noyau de fer cylindrique creux 1, un ensemble de bobine annulaire constitué par les enroulements triphasés 2 correspondant aux phases U, V et W, enroulé sur le noyau de fer 1 à la manière d'un enroulement en tambour, et une coquille de moulage ou coquille de solidification de pièce moulée 4 contenant l'acier fondu à agiter 3, comme indiqué sur les figures 5 et 6. Lorsqu'un courant alternatif triphasé équilibré passe dans les enroulements tripha sés 2, dans le sens représenté sur les figures, deux type à champ magnétique mobile dans lequel le sens du courant passant dans les bobines n'est pas représente. L'appareil comprend deux ensembles de noyaux de fer et de bobines diagonalement opposés l'un à l'autre, et les champs magnétiques dientrainement produits par les deux ensembles de bobines produisent des forces d'entrainement dirigées respectivement en sens inverse, comme indiqué sur la figure, de façon qu'on obtienne l'agitation de l'acier fondu par le mouvement de rotation indiqué par les traits interrompus A ; B --+ C 3 D A... du fait du mouvement relatif des deux forces. Comme l'agitateur électromagnétique classique du type à champ magnétique tournant réalisé ci-dessus utilise les bobines annulaires entourant la totalité de la périphérie de la structure de moule ou de pièce moulée, l'appareil pose les problèmes de structure ci-après. a) Lorsqu'on répare par exemple un tablier, il est nécessaire de retirer l'ensemble de l'appareil pour obtenir l'espace d'entretien suffisant, ce qui détériore donc le rendement de travail b) Lorsqu'un moule est remplacé par un moule de taille différente, pour des raisons de fonctionnement, il est nécessaire d'utiliser un dispositif présentant un diamètre intérieur convenable pour s'adapter aux tailles de moule respectives. Des pièces de rechange doivent également être préparées pour chaque taille de moule. c) L'ensemble de l'appareil doit être normalement placé sur une crémaillère vibrante de moule, et le poids total de la crémaillère est important. Par suite, il est nécessaire d'utiliser un dispositif vibrant de grande capacité. d) Comme l'appareil entoure toute la périphérie du moule, on ne peut monter facilement flux magnétiques 5 de pôles différents apparaissent comme indiqué par les lignes en traits interrompus. Les flux magnétiques dipolaires 5 sont destinés à représenter les flux instantanés principaux lorsque le courant de la phase U est maximum. Les flux magnétiques dipolaires 5 forment un champ magnétique tournant dipolaire qui tourne autour du centre "0" de l'appareil dans le sens de la flèche 6, à la période du courant alternatif triphasé. Le champ magnétique tournant induit des courants de Foucault dans l'acier fondu 3 qui se trouve soumis à une force de rotation faisant tourner cet acier fondu à agiter. Le sens de rotation de l'acier fondu 3 est le même que le sens de rotation 6 du champ magnétique. La figure 7 représente une vue en plan d'une configuration d'agitateur électromagnétique classique du type à champ magnétique mobile. L'appareil comprend un noyau de fer 7, des bobines constituées de deux ou plusieurs ensembles d'enroulements triphasés e correspondant aux phases U, V et W, enroulés sur le noyau de fer 7, et une coquille de moulage ou coquille de solidification de pièce moulée 10 contenant l'acier fondu 9 à agiter. Lorsqu'un courant alternatif triphasé passe dans les enroulements triphasés 6, un champ magnétique mobile se déplaçant dans la direction de la flèche 11, doit prendre naissance dans l'acier fondu, suivant la période du courant. Le sens du courant représenté sur la figure doit être forme par le courant instantané maximum de la phase U.Des courants de Foucault sont induits dans l'acier fondu 9 par le champ magnétique mobile, de manière à produire une force d'entrainement. Le sens de la force est le meme que celui du champ magnétique mobile. La figure 8 représente une forme de réalisation d'un agitateur électromagnétique du sur ce moule un mesureur de niveau à rayons gamma par exemple. L'agitateur électromagnétique classique de type à champ magnétique mobile présente le mérite d'etre de type divisible, mais pose les problèmes de principe ci-apres. Comme on utilise le champ magnétique d'entrainement, une force d'entraînement importante est exercée sur l'acier fondu dans la direction rectiligne le long des cotés A et C au voisinage desquels sont disposées les bobInes, comme indiqué sur la figure 8, tandis que la force d'entraînement directe n'est pas exercée sur l'acier le long des côtés B et D. Par suite, l'acier fondu est entrainé en rotation par le mouvement relatif obtenu le long des cotés A et C, mais la force d'entraînement en rotation est faible et le rendement d'agitation est moins bon. l'invention a pour but de pallier les inconvénients ci-dessus en créant un agitateur électromagnétique pour installations de moulage en régime continu, permettant de supprimer les défauts de structure des appareils selon l'art antérieur, et présentant un excellent rendement d'agitation. A cet effet, la structure de l'invention est la suivante. (I) Selon une première invention, l'agitateur électromagnétique pour installations de moulage en régime continu est caractérisé en ce qu'il utilise deux noyaux de fer placés à l'opposé l'un de l'autre, avec un espace prédéterminé entre eux, et des bobines à phases multiples enroulées respectivement sur ces deux noyaux de fer, à la manière d'un enroulement annulaire, pour produire un champ magnétique tournant au milieu de la distance entre les bobines. (Il) Selon une seconde invention, l'agitateur électromagnétique pour installations de moulage en régime continu est caractérisé en ce qu'il utilise deux noyaux de fer placés à l'opposé l'un de l'autre, avec un espace prédéterminé entre eux, et des bobines à phases multiples enroulées respectivement sur les deux noyaux de fer, à la manière d'un enroulement annulaire, pour produire un champ magnétique tournant au milieu de la distance entre les bobines, les ampère-tours de ces bobines à phases multiples pouvant être réglés pour chaque phase. Avec de telles structures, l'invention présente les caractéristiques ci-après. (a) La structure de l'agitateur électromagnétique selon la première invention, est réalisée de manière à produire deux champs magnétiques tournants de pôles différents grâce à l'utilisation de deux noyaux de fer divisés se plaçant à l'opposé l'un de l'autre, avec un moule ou une pièce de moule à agiter interposés entre les deux noyaux de fer, et les bobines divisées comprenant les enroulements de type annulaire. D'autre part, la structure de l'agitateur électromagnétique selon la seconde inven tison, est réalisée de manière à produire deux champs magnétiques tournants de pôles différents, grâce à l'utilisation de deux noyaux de fer divisés se plaçant à l'opposé l'un de l'autre, avec un moule ou une pièce de moule à agiter interposée entre les deux noyaux de fer, et les bobines divisées comprenant les enroulements de type annulaire, les ampère-tours de chacune des bobines pouvant se régler à la valeur voulue. (a-l) L'appareil peut se monter de façon fixe, indépendamment de la crémaillère faisant vibrer le moule, de sorte qu'une charge excessive n'est pas appliquée au dispositif vibratoire. (a-2) Une source et un récepteur de mesure de niveau à rayons gamma peuvent se monter facilement dans les surfaces latérales du moule ne supportant pas l'agitateur. (b) Les autres résultats ci-après peuvent être obtenus en utilisant des mécanismes d'entrainement simples sur les noyaux de fer respectifs. (b-l) Facilité de manipulation pour la réparation d'un tablier. (b-2) Facilité également de remplacement d'un moule par un moule de taille différente. Comme l'invention utilise par principe le procédé du champ magnétique tournant, la force d'entrainement en rotation appliquée à l'acier fondu est importante, et le rendement d'agitation est élevé comparativement au cas des appareils selon l'art antérieur utilisant le procédé du champ magnétique mobile. L'invention sera décrite en détails en se référant aux dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 est une vue en plan représentant la configuration d'un agitateur électromagnétique selon l'invention - la figure 2 est une vue en perspective représentant les noyaux de fer divisés et les enroulements du procédé d'enroulement annulaire de la forme de réalisation de la figure 1 (seul l'enrou- lement de la phase U étant représenté) - les figures 3(A) à (D) représentent le mouvement de deux champs magnétiques tournants sur une demi-période de leur rotation, dans la forme de réalisation de la figure 1 - les figures 4(A) et (B) repré sentent les résultats de simulation de la force de rotation répartie dans un moule par les deux champs magnétiques tournants - la figure 5 est une vue en plan représentant une configuration d'un agitateur électromagnétique classique - la figure 6 est une vue en perspective représentant un noyau de fer cylindrique creux et un enroulement (ctest-à-dire l'enroulement de la phase U seulement) du procédé d'enroulement en tambour de la figure 5 - la figure 7 est une vue en plan représentant une configuration d'un agitateur électromagnétique classique mettant en oeuvre-le procédé de champ magnétique mobile - la figure 8 représente une forme de réalisation de l'agitateur électromagnétique de la figure 7 ; et - la figure 9 est un graphique représentant les résultats expérimentaux des performances d'agitation de la présente invention et d'un appareil selon l'art antérieur (procédé du champ magnétique mobile). Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant décrite en détails en se référant aux dessins. Une configuration en plan de l'agitateur électromagnétique selon l'invention, est représentée sur la figure 1. La figure 2 est une vue en perspective représentant les noyaux de fer divisés et les enroulements obtenus par le procédé d'enroulement annulaire (montrant seulement l'enroulement de la phase U) de l'appareil de la figure 1.L'agitateur électromagnétique selon la forme de réalisation de l'invention représentée sur les figures 1 et 2, comprend des noyaux de fer la et lb disposés à l'opposé l'un de l'autre et obtenus en divisant le noyau de fer cylindrique creux 1 de la bobine annulaire produisant deux champs magnétiques tournants dans l'appareil classique de la figure 5, le long de la coupe effectuée suivant la ligne I-I de'la figure 5, en deux noyaux de fer en forme d'arc se prolongeant en ligne droite, deux bobines divisées comprenant les enroulements triphasés 2a et 2b des phases U, V et W enroulés respectivement sur les noyaux de fer sous la forme d'enroulements annulaires, et une coquille de moulage ou coquille de solidification de pièce moulée 4a contenant l'acier fondu 3a à agiter. L'enroulement triphasé 2a est branché à une source de puissance alternative triphasée, et les ampère-tours A.T. des phases respectives peuvent se régler à la valeur voulue. Bien que cela n'ait pas d'importance si le noyau de fer cylindrique 1 (figure 5) n'est pas divisé le long de la section correspondant à la ligne I-I, la disposition des phases des enroulements triphasés 2a et 2b des bobines divisées, est symétrique autour du point central du moule 4a. La forme des noyaux de fer divisés la et lb est rectangulaire pour > plus de facilité sur la figure 1, bien que la forme de ces noyaux de fer divises ne soit pas spécifique car le point essentiel,de l'invention est que le noyau de fer cylindrique de l'appareil classique est divisé pour produire deux champs magnétiques tournants de pôles différents. Par suite, les noyaux de fer divisés peuvent prendre n'importe quelle forme nécessaire. On décrira maintenant le fonctionnement de la forme de réalisation ci-dessus. Lorsqu'une source de puissance triphasee est appliquée aux enroulements triphasés 2a et 2b des phases U, V et W, de façon que les courants circulent dans les sens indiqués, deux flux magnétiques 5a de pôles différents sont produits comme indiqué par les lignes en traits interrompus. Les flux magnétiques Sa représentés sont les flux magnétiques principaux au moment où le courant de la phase U est maximum. Les flux magnétiques 5a forment un champ magnétique tournant autour du point central"0"' de l'appareil, dans la direction de la flèche 6a, conformément à la période du courant alternatif triphasé.La figure 3 représente les états de mouvement du champ magnétique tournant des deux pôles sur une demi-période. L'état du champ magnétique tournant représenté sur la figure 3 se déplace de la manière suivante : (A) le courant de la phase U est positif et maximum, (B) le courant de la phase W est négatif et maximum, (C) le courant de la phase V est positif et maximum, et (D) le courant de la phase U est négatif et maximum. Le champ magnétique tournant à deux pôles effectue une rotation par période du courant alternatif triphasé On peut faire tourner le champ magnétique tournant en sens inverse du sens 6a de la figure 1, en changeant deux phases quelconques du courant alternatif triphasé. Des courants de Foucault sont induits dans l'acier fondu 3a par le champ magnétique tournant produit au-dessus de celui-ci, et l'on obtient une force d'entraînement en rotation de l'acier fondu, de manière à agiter cet acier fondu. Le sens de rotation de l'acier fondu est le même que le sens de rotation 6a du champ magnétique. Si l'on compare la distribution de flux magnétique du champ magnétique tournant à deux pôles de l'appareil selon l'invention, avec la distribution de flux magnétique du champ magnétique tournant à deux pôles de l'appareil selon l'art antérieur (représenté par le flux magnétique 5 de la figure 5), la forme de distribution est différente, comme cela apparaît clairement sur la figure, de sorte que la distribution de flux magnétique dans le moule est également différente. Les figures 4 (A) et (B) représentent les résultats de simulation de forces réparties produites dans le moule par le champ magnétique tournant à deux pôles, la figure 4 (A) représentant la distribution obtenue par l'appareil selon l'art antérieur, et la figure 4 (B) représentant la distribution obtenue par l'appareil selon l'invention. La forme de distribution de la force indiquée sur les figures 4 (A) et (B) est circulaire sur la figure 4 (A) et sensiblement ovale sur la figure 4 (B). Cependant, il n'existe pas de grandes différences d'amplitude de la force (longueur des vecteurs représentés par les flèches) de sorte que l'appareil selon l'invention présente sensiblement le même effet d'agitation que celui de l'appareil classique. Les ampère-tours totaux A.T. des trois phases dans les conditions d'entrée utilisées dans la simulation, sont les mêmes pour les deux figures 4 (A) et (B). L'appareil selon l'invention permet de remplacer facilement un moule par un autre moule de taille différente, bien qu'on obtienne une distribution différente du flux magnétique dans le moule 4a, car les relations de position entre les noyaux de fer opposés la et lb, les bobines divisées 2a et 2b, et le moule 4a, sont modifiées. Dans l'invention, pour obtenir la distribution de force optimale correspondant à des moules de tailles différentes, on peut régler les ampère-tours A.T.- de chaque phase du courant alternatif triphasé, à la valeur voulue. Le procédé de réglage des amperes-tours de chaque phase du courant alternatif triphasé, peut consister à modifier le courant A de chaque phase du côté de la source de puissance alternative triphasée, ou à modifier le nombre de tours T de l'enroulement de chaque phase en prévoyant des prises dans le bobinage de chaque phase, à des intervalles correspondant à un nombre quelconque de tours, de manière à pouvoir modifier le branchement des prises. La figure 9 représente les résultats expérimentaux des performances d'agitation de l'appareil selon l'invention et d'un appareil selon l'art antérieur, chacun de ces appareils présentant des noyaux de fer de même taille. Sur la figure 9, le courant de bobine est représenté en abscisse, et la vitesse de passage de l'acier fondu (vitesse périphérique du mouvement de rotation) est représentée en ordonnée. Il est évident quelea vitesse de passage de l'acier fondu représentée par la caractéristique a de l'appareil selon l'invention, est approximativement le double de la vitesse de passage représentée par la caractéristique b de l'appareil selon l'art antérieur, et que l'appareil selon l'invention présente un rendement d'agitation élevé. De plus, lorsqu'un moule est remplacé par un autre moule de taille différente, l'effet d'agitation optimum selon la taille du moule, peut être obtenu en réglant les ampèretours de chaque phase du courant alternatif triphasé, à n'importe quelle valeur. R E V E N D I C A T I O N S 10) Agitateur électromagnétique pour installations de moulage en régime continu, agitateur caractérisé en ce qu'il utilise deux noyaux de fer (la, lb) placés à l'opposé l'un de l'autre, avec un espace prédéterminé entre eux, et des bobines à phases multiples (2a, 2b) enroulées respectivement sur ces deux nodaux de fer (la, lb), à la manière d'un enroulement annulaire, pour produire un champ magnétique tournant au milieu de la distance entre les bobines (2a. 2b). 2 ) Agitateur électromagnétique pour installations de moulage en régime continu, agitateur caractérisé en ce qu'il utilise deux noyaux de fer (la, lb) placés à lfopposé l'un de l'autre, avec un espace prédéterminé entre eux, et des bobines à phases multiples (2a, 2b) enroulées respectivement sur les deux noyaux de fer (la, lb), à la manière d'un enroulement annulaire, pour produire un champ magnétique tournant au milieu de la distance entre les bobines (2a, 2b), les ampère-tours de ces bobines à phases multiples pouvant être réglés pour chaque phase. 30) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les bobines à phases multiples (2a, 2b) sont des bobines triphasées. 40) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux noyaux de fer (la, lb) sont divisés en noyaux de fer.