Brevet FR2593345A1 — publié le 19870724

-- 1 -- Dispositif à armature articulée pour chauffage inductif au défilé. L'invention concerne le chauffage de produits électriquement conducteurs au défilé, par induction électromagnétique. Elle concerne notamment le chauffage de tôles métalliques et plus particulièrement des bords ou "rives" de celles-ci. Un dispositif effectuant un tel chauffage est parfois appelé "chauffeuse" et comporte un circuit magnétique en fer feuilleté qui est appelé "armature" et qui est muni d'une bobine d'excitation pour consti- tuer un inducteur. Cette armature peut être construite en deux éléments (ou plus) ou en un seul; les figures 1 à 5 représentent de tels dispositifs connus. La figure 1, représente une vue en perspective d'un premier dispo- sitif connu qui est dit "en U". Il est placé au bord de la tôle à traiter. La référence 1 désigne ici et dans la suite une tôle horizontale défilant suivant la flèche "V", la référence 1R désignant la largeur de la rive à chauffer. L'armature magnétique de la chauffeuse est formée de deux demies armatures: 52A au-dessus de la tôle et 52B au-dessous de celle-ci et la référence 53 désigne la bobine d'induction portée par la demie armature 52A. Grâce à ces deux demies armatures qui le guident, le flux magné- tique créé par cette bobine traverse la tôle à travers un entrefer et y induit le courant électrique qui la chauffe. La figure 2 représente en perspective un deuxième dispositif connu dit "en C"; l'armature est représentée en 52 et la bobine d'induction en 53A. Dans tous les cas la valeur de l'entrefer doit être minimisée si on veut que le rendement du dispositif soit maximisé. Cette valeur ne doit cependant pas être abaissée au-dessous d'une limite qui est définie par l'épaisseur de la plus épaisse des tôles à traiter, augmentée d'une marge de sécurité au moins égale à l'amplitude verticale maximale envisageable des défauts de rectitude qui peuvent constituer des saillies sur la tl81e. Le dispositif "en C" est avantageux car il apparait en pratique - 2 qu'on peut fermer le flux avec un seul entrefer par boucle de flux, alors qu'il en faut généralement deux avec le dispositif "en Un. Le dispositif en C se prête en outre à un perfectionnement qui est décrit dans le brevet français n 85/08684 et qui permet de réduire la valeur de l'entrefer: il consiste à articuler l'armature magnétique autour d'un axe parallèle au défilement de la tôle, comme indiqué sur la figure 3 qui représente une vue de face d'un troisième dispositif connu. On y voit deux demi-armatures 52C et 52D excitées par des bobines 53C et articulées autour d'un axe 56 perpendiculaire au plan de la figure, c'est-à-dire parallèle à la direction de défilement de la tôle 1; l'ou- verture de l'entrefer peut-être ajustée grâce à un verin 57, et on peut ainsi adapter la valeur de l'entrefer aux différentes épaisseurs des tôles à traiter. On pourrait aussi réduire la marge de sécurité en commandant la longueur du vérin par des détecteurs qui enregistreraient les crêtes des défauts et transmettraient des ordres en conséquence au vérin. Mais cette dernière possibilité n'est pas utilisée car on craint les conséquences, catastrophiques pour le dispositif de chauffage, d'une défaillance du système de détection. Les hommes du métier admettent pourtant que la sécurité du chauffeur est assurée s'il peut s'effacer ou s'escamoter aisément sous l'impact direct d'un défaut de la tôle. Le problème se pose alors de trouver une disposition qui assure un tel escamotage sans faire apparaître d'effort dommageable lors de l'impact. Compte peut être tenu du fait que, en pratique, les défauts de la tôle ne forment des saillies dangereuses que vers le haut. Une solution connue dans un quatrième dispositif de chauffage qui est du type en U consiste à munir une demie armature mobile 52E d'une rampe protectrice 58 (voir la figure 4 qui est une vue partielle de côté) et à suspendre cette demie armature, avec sa bobine d'excitation 53E à l'extrémité d'un bras oscillant 56A (voir la figure 5 qui est une vue de face, rampe et bobine enlevées). Ce bras est porté par un axe 56B et il est muni d'un contrepoids 59 grâce auquel on prétend minimiser l'effort nécessaire pour soulever la demie armature 52E. Une telle solution utilisant un contrepoids s'appliquerait évidemment aussi à la chauffeuse du type en C à armature articulée repré- - 3 - senté en figure 3. En pratique des dispositifs utilisant cette solution ont été gravement endommagés par des défauts formant saillie verticale sur des tôles défilant à grande vitesse. La présente invention a pour but de diminuer de manière simple les efforts qui sont appliqués à l'armature d'un dispositif de chauffage lors d'un impact entre cette armature et un défaut de la tôle défilante. Et elle a pour objet un dispositif à armature articulée pour chauf- fage inductif au défilé, - ce dispositif étant destiné à chauffer un produit de grande longueur (1) qui défile sensiblement horizontalement d'arrière en avant selon sa direction longitudinale (V) et qui présente une largeur selon une direction transversale sensiblement horizontale et une épaisseur selon une direction sensiblement verticale, - ce dispositif comportant au moins une bobine d'excitation (3) pour créer un champ magnétique alternatif de chauffage, - et une armature (2A, 2B, 2C, 2D) ferromagnétique constituant un circuit magnétique qui guide ledit champ vers un entrefer dans lequel ledit produit défile pour être chauffé par ce champ, - cette armature étant formée de divers tronçons dont l'un au moins descend verticalement jusqu'au dit entrefer et constitue une tête de chauffage (2C) au-dessus dudit produit à chauffer (1) de sorte qu'un défaut (D) formant saillie vers le haut sur ce produit pourrait venir heurter cette tête de chauffage et endommager le dispositif, - une partie de cette armature étant articulée en rotation autour d'un axe d'articulation de sécurité non vertical pour permettre de soulever d'urgence cette tête de chauffage avant que le dispositif soit endommagé par ledit défaut formant saillie, - ce dispositif étant caractérisé par le fait que ladite tête du chauf- fage (2C) est mobile par rapport au reste de ladite armature (2A, 2D, 2B) par articulation autour dudit axe d'articulation de sécurité (11), de manière que la masse à mettre en mouvement pour soulever d'urgence cette tête présente un faible moment d'inertie de rotation autour de cet axe. Le présent inventeur a trouvé que, dans des conditions d'exploita- -4- tions normales du quatrième dispositif connu précédemment mentionné, les efforts les plus susceptibles d'être dangereux apparaissaient lors "du contact" du dispositif avec un défaut de la tôle défilante formant saillie abrupte, et que ces efforts étaient alors liés essentiellement à l'inertie globale des éléments liés au bras oscillant: la tôle défilant à vitesse constante, la "prise de contact" avec un défaut quelconque se traduit par un "choc". Il en résulte que la mise en place d'un contrepoids, si elle améliore l'équilibre statique du bras oscillant, augmente son inertie dans les situations "dynamiques" qui sont précisément celles qui sont les plus redoutables. Selon la présente invention, la tête de chauffage est mécaniquement dissociée du reste du circuit magnétique afin que la masse à effacer en cas de contact avec un défaut soit réduite au minimum possible, c'est-à- dire à la partie du dispostif située au-dessus de la tôle défilante. De préférence, selon l'invention, ledit axe d'articulation de sécurité (11) est orienté selon ladite direction transversale, et le tronçon (2A) de ladite armature au contact de ladite tête de chauffage (2C) s'étend selon ladite direction transversale dans le même plan vertical transversal que cette tête jusqu'à une face d'extrémité plane (10) perpendiculaire à cette direction, - cette tête présentant une face latérale plane (10) perpendiculaire à cette même direction et sensiblement au contact de cette face d'extré- mité du dit tronçon au contact, de manière que la rotation de cette tête autour dudit axe d'articulation de sécurité soit rendue possible tout en ne créant qu'un faible intervalle dans ledit circuit magnétique. Selon un premier et un deuxième modes de mise en oeuvre de l'invention, respectivement pour un dispositif du type en C et du type en U, la partie haute de la dite tête de chauffage (2C) et ledit tronçon à son contact (2A) portent latéralement des organes d'articulation (12, 13) matérialisant ledit axe d'articulation de sécu- rité (11) à proximité de ce tronçon, sensiblement dans le plan horizontal de celui-ci et en avant de celui-ci de manière à ne pas diminuer localement la section magnétique utile de ladite armature et de manière que la poussée longitudinale dudit défaut formant saillie (D) contre la partie basse de cette tête soulève cette partie. -5- Selon un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention ledit axe d'articulation de sécurité (111) est disposé à distance en arrière de ladite tête de chauffage (102C), - cette tête portant, à distance en avant, une rampe de glissement (117) qui s'élève obliquement vers l'avant de manière qu'un dit défaut formant saillie (D) arrivant vers le dispositf rencontre d'abord cette rampe, puis glisse longitudinalement sous cette rampe en la soulevant et en soulevant en même temps cette tête par rotation autour de cet axe d'articulation. On adopte de plus, de préférence et selon les circonstances, les dispositions suivantes: Ladite tête de chauffage (2C, 22C, 102C) porte une roulette (14, 34, 114) disposée de manière à venir en appui contre ledit défaut formant saillie (D) pour éviter un frottement contre ce défaut. - Cette même tête (2C, 22C, 102C) porte une organe d'amortissement élas- tique (15, 35, 115) disposé de manière à fléchir sous le choc dudit défaut formant saillie (D) pour amortir ce choc. - Cette même tête ( 2C, 102C) est munie d'une butée (16, 116) définissant sa position de service normal sans empêcher son soulèvement à l'arrivée du dit défaut formant saillie (D). A l'aide des figures schématiques ci-jointes on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments mentionnés peuvent être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Lorsqu'un de ces signes de référence a été employé ci-dessus entre parenthèses c'était aussi à simple titre d'exemple non limitatif et pour référence à ces même figures. Rappelons que les figures 1 et 2 représentent des vues en perspective d'un premier et d'un deuxième dispositifs connus du type en U et du type en C, - que la figure 3 représente une vue de face d'un troisième dispositif connu du type en C articulé, - 6 - - et que les figures 4 et 5 représentent des vues partielles de côté et de face d'un quatrième dispositif connu du type en U articulé avec contrepoids. Les figures 6 et 7 représentent des vues de face et de dessus d'un premier dispositif selon ledit premier mode de mise en oeuvre de la présente invention. La figure 8 représente un vue de dessus du même dispositif après séparation de la tête de chauffage. La figure 9 représente une vue partielle de côté de ce même dispo- sitf. La figure 10 représente une vue en perspective d'un deuxième dis- positif selon ledit deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention. Les figures 11 et 12 représentent des vues partielles de côté d'un troisième et d'un quatrième dispositifs selon ledit troisième et selon un quatrième modes de mise en oeuvre de l'invention. Ces quatre dispositifs présentent les dispositions précédemment mentionnées comme préférables selon l'invention. Le produit plat à chauffer est une tôle 1 défilant selon la flèche V. Le premier dispositif selon l'invention est une chauffeuse en C aménagé selon l'invention. L'armature est en trois éléments mécaniquement distincts. Un élément formé de deux tronçons 2A et 2D constitue une demie armature supérieure avec un autre élément constitué par une tête de chauffage 2C. Un élément 2B constitue la demie armature inférieure qui est fixe. L'élément 2C est séparé de l'élément 2A, 2D par une interface de glis- sement plane repérée 10 perpendiculaire à la tôle et parallèle à sa vitesse de défilement; il peut tourner autour d'un axe 11 qui constitue ledit axe d'articulation de sécurité et qui est également parallèle à la tôle mais perpendiculaire à sa vitesse de défilement; il en résulte que l'élément 2C est solidarisé de l'élément 2A, c'est-à-dire qu'il accompagne exactement les mouvements de ce dernier quand celui-ci tourne d'un axe longitudinal d'articulation de réglage 6 sous l'action d'un vérin 7, pour régler l'épaisseur de l'entrefer E. La figure 8 est une vue de dessus des éléments 2A et 2C séparés. On y voit que le tronçon 2A porte une structure latérale 12 qui maintient - 7 - elle-même l'axe 11; la tête 2C porte une structure 13 constituant des paliers qui permettent de l'emmancher sur l'axe 11 de manière qu'elle tourne autour. La figure 7 représente les éléments 2A, 2D et 2C assemblés. On voit un organe de prise de contact avec les défauts de la tôle; cet organe est réalisé ici sous la forme d'une roulette 14 solidarisée de la structure 13 par l'intermédiaire d'une liaison élastique 15 constituant le dit organe d'amortissement et constituée, par exemple, d'un ressort à lame dont la forme est adaptée aux divers types de défauts de la tôle afin de réduire l'effort de choc. En cas d'impact d'un défaut D, la roulette 14 entraîne la rotation de la tête 2C autour de l'axe 11, l'interface 10 glissant dans son plan; l'élément 2C suit le mouvement de la roulette 14 à la déformation près de la lame 15. On prévoit une butée 16 qui évite le balancement de la tête en retour du mouvement. Un avantage du dispositif est qu'il est relativement peu sensible aux efforts électro-magnétiques qui s'exercent sur la tête 2C: pour les défauts de petites amplitudes parce que le mouvement d'effacement est surtout parallèle à l'effort, pour les défauts de grandes amplitudes parce que la réduction de la section de passage du flux magnétique en 10 corrélative à la rotation de 2C autour de l'axe 11 a pour conséquence de réduire cet effort. On peut évidemmment modifier ee dispositif sans sortir du cadre de l'invention: Par exemple, en intégrant une barre de rappel élastique entre les structures 12 et 13 à travers l'axe 11, ou en utilisant une autre forme de l'organe de prise de contact. Les bobines d'excitation sont représentées en 3. L'invention est applicable aux chauffeuses en U, sous la forme du deuxième dispositif, comme le montre la figure 10. Dans ce cas, on a deux interfaces de glissement 30 par chauffeur, et elles sont formées chacune au bout d'un tronçon transversal 22A. Ce dernier constitue un tronçon précédemment mentionné comme au contact de la tête de chauffage et il est orienté à 900 d'un tronçon longitudinal 22D, qui porte la bobine d'exci- tation 23 et un tronçon 22A à chacune de ses deux extrémités. Il y a de même deux têtes de chauffage 22C qui se succèdent longitudinalement. Les 8 - éléments de ce deuxième dispositif portent des numéros de référence augmentés de 20 par rapport à ceux des éléments analogues du premier. Dans le troisième dispositif selon l'invention représenté sur la figure 11, une rampe de glissement 117 montant obliquement vers l'avant peut osciller autour d'un axe transversal 118 sous le choc du défaut D, avec rappel par un ressort d'amortissement 115. Cet axe, ce ressort, et l'axe d'articulation de sécurité sont portés par la tête de chauffage 102C, les deux premiers à l'avant de cette tête, ce dernier à l'arrière. Les éléments de ce troisième dispositif portent des numéros augmentés de 100 par rapport aux éléments analogues du premier dispo- sitif selon l'invention. Les avantages de la présente invention apparaissent aussi dans le cas o on veut commander l'escamotage de la tête de chauffage non plus par un impact direct d'un défaut de la t8le sur une pièce transmettant cet impact à cette tête, mais par un système préarmé dont le déclenchement est provoqué par un impact du défaut sur ce dispositif, c'est-à-dire sans l'intermédiaire d'une chaîne de contrôle, et provoque un relèvement instantané de la tête par mise en oeuvre d'une énergie préalablement stockée dans ce but. Un tel système, connu en soi, est incorporé dans un quatrième mode de mise en oeuvre représenté sur la figure 12. Conformément à cette figure un support fixe 220 sert d'appui à un vérin 221 et à un ressort 222 qui poussent tous deux, de manière quasiéquilibrée en rotation, sur une pièce 213 solidaire de la tête de chauffage 202C. Cette dernière est maintenue en position de travail contre une butée 216 par l'action prépondérante du vérin 221. En cas d'impact d'un défaut sur une roulette 214, un palpeur 223 agit sur une gâchette 224 qui provoque le vidange du vérin par une vanne 225 et une conduite de purge 226; la poussée du ressort 222 provoque alors le relèvement de la tête par pivotement autour de l'axe d'articulation de sécurité 211. Un tel système serait très onéreux si le mobile à relever présentait une grande inertie comme le bras supérieur de l'armature en C fig.4; sa réalisation est considérablement fadilitée si on l'applique à une tête de chauffage articulée selon l'invention. _9 _ Il apparaît donc que, de manière plus générale, selon ce quatrième mode de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif de chauffage comporte un système préarmé de manoeuvre de sécurité 221, 222 comportant des moyens de stockage préalable d'une énergie de manoeuvre 222 et des moyens de déclenchement 214, 224, 225, 221 propres à être eux-mêmes déclenchés par l'arrivée d'un dit défaut formant saillie D pour déclencher alors la mise en oeuvre de cette énergie de manoeuvre de manière à soulever d'urgence ladite tête de chauffage 202 C par rotation autour dudit axe d'articulation de sécurité 211. - 10 - REVENDICATIONS: 1/ Dispositif à armature articulée pour chauffage inductif au défilé, - ce dispositif étant destiné à chauffer un produit de grande longueur (1) qui défile sensiblement d'arrière en avant selon sa direc- tion longitudinale (V) et qui présente une largeur selon une direction transversale sensiblement horizontale et une épaisseur selon une direction sensiblement verticale, - ce dispositif comportant au moins une bobine d'excitation (3) pour créer un champ magnétique alternatif de chauffage, et un armature (2A, 2B, 2C, 2D) ferromagnétique constituant un circuit magnétique qui guide ledit champ vers un entrefer dans lequel ledit produit défile pour être chauffé par ce champ, - cette armature étant formée de divers tronçons dont l'un au moins descend verticalement jusqu'au dit entrefer et constitue une tête de chauffage (2C) au-dessus dudit produit à chauffer (1) de sorte qu'un défaut (D) formant saillie vers le haut sur ce produit pourrait venir heurter cette tête de chauffage et endommager le dispositif, - une partie de cette armature étant articulée en rotation autour d'un axe d'articulation de sécurité non vertical pour permettre de soulever d'urgence cette tête de chauffage avant que le dispositif soit endommagé par ledit défaut formant saillie, ce dispositif étant caractérisé par le fait que ladite tête du chauffage (2C) est mobile par rapport au reste de ladite armature (2A, 2D, 2B) par articulation autour dudit axe d'articulation de sécurité (11), de manière que la masse à mettre en mouvement pour soulever d'urgence cette tête présente un faible moment d'inertie de rotation autour de cet axe. 2/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ledit axe axe d'articulation de sécurité (11) est orienté selon ladite direction transversale. 3/ Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le tronçon (2A) de ladite armature au contact de ladite tête de chauffage (2C) s'étend selon ladite direction transversale dans le même plan vertical transversal que cette tête jusqu'à une face d'extrémité (10) plane perpendiculaire à cette direction, - 11 - - cette tête présentant une face latérale plane (10) perpendiculaire à cette même direction et sensiblement au contact de cette face d'extré- mité du dit tronçon au contact, de manière que la rotation de cette tête autour dudit axe d'articulation de sécurité (11) soit rendue possible tout en ne créant qu'un faible intervalle dans ledit circuit magnétique. 4/ Dispositf selon la revendication 3 caractérisé par le fait que la partie haute de la dite tête de chauffage (2C) et ledit tronçon à son contact (2A) portent latéralement des organes d'articulation (12, 13) matérialisant ledit axe d'articulation de sécurité (11) à proximité de ce tronçon, sensiblement dans le plan horizontal de celui-ci et en avant de celui-ci de manière à ne pas diminuer localement la section magnétique utile de ladite armature et de manière que la poussée longitudinale dudit défaut formant saillie (D) contre la partie basse de cette tête soulève cette partie. 5/ Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que ledit axe d'articulation de sécurité (111) est disposé à distance en arrière de ladite tête de chauffage (102C), - cette tête portant, à distance en avant, une rampe de glissement (117) qui s'élèvent obliquement vers l'avant de manière qu'un dit défaut formant saillie (D) arrivant vers le dispositf rencontre d'abord cette rampe, puis glisse longitudinalement sous cette rampe en la soule- vant et en soulevant en même temps eette tête par rotation autour de cet axe d'articulation. 6/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ladite tête de chauffage (2C, 22C, 102C) porte une roulette (14, 34, 114) disposée de manière à venir en appui contre ledit défaut formant saillie (D) pour éviter un frottement contre ce défaut. 7/ Dispositif selon la revendication 1 earactérisé par le fait que ladite tête de chauffage (2C, 22C, 102C) porte une organe d'amortis- sement élastique (15, 35, 115) disposé de manière à fléchir sous le choc dudit défaut formant saillie (D) pour amortir ce choc. 8/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ladite tête de chauffage (2C, 102C) est munie d'une butée (16, 116) définissant sa position de service normal sans empêcher son soulèvement à l'arrivée du dit défaut formant saillie (D). - 12 - 9/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un système préarmé de manoeuvre de sécurité (222, 221) compor- tant des moyens de stockage préalable d'une énergie de manoeuvre (222) et des moyens de déclenchement (214, 224, 225, 221) propres à être eux-mêmes déclenchés par l'arrivée d'un dit défaut formant saillie (D) pour déclencher alors la mise en oeuvre de cette énergie de manoeuvre de manière à soulever d'urgence ladite tête de chauffage (202 C) par rota- tion autour dudit axe d'articulation de sécurité (211).