Brevet FR2607312A1 — publié le 19880527

La présente invention concerne un appareillage de chauffage par induction et plus précisément des joints à barres omnibus rectilignes de longueur réglable, destinées à transmettre des courants de chauffage par induction entre une bobine d'induction et une alimentation de chauffage par induction. L'invention concerne un appareil de chauffage par induction ayant des barres omnibus rectilignes de longueur réglable destinées à relier une bobine d'induction à une alimentation de chauffage par induction d'une paire d'ob- jets. Des objets sont placés l'un près de l'autre et sont séparés par un petit espace, et les barres omnibus recti- lignes sont allongées afin que la bobine d'induction soit placée dans l'espace séparant les objets. Un courant élec- trique provenant de l'alimentation circule dans les barres omnibus allongées et dans la bobine et provoque le chauf- fage des objets à une température de soudage. Les barres omnibus sont alors ramenées en retrait si bien que la bobine s'écarte de cet espace et les objets chauffés sont repoussés l'un contre l'autre afin qu'ils forment une paire soudée. Les barres omnibus comportent chacune une première barre allongée ayant un canal disposé sur la longueur de la première barre et une seconde barre allongée ayant une partie destinée à coulisser dans le canal de la première barre en y étant ajustée. La seconde barre peut être dépla- cée dans la première afin que la longueur de la barre omnibus puisse être réglée. Un vérin hydraulique ou un autre dispositif peut être utilisé afin qu'il applique la seconde barre contre la première et facilite la transmis- sion du courant électrique entre la première et la seconde barre. La bobine d'induction peut avoir une configuration correspondant au profil de la partie d'un objet en cours de chauffage par un courant circulant dans la bobine d'induc- tion. Lorsque deux objets de grande dimension, tels que des tuyauteries de grand diamètre, sont en cours de chauffage afin qu'ils soient soudés, une bobine du type à mâchoires peut être utilisée afin que l'introduction de la bobine dans l'espace compris entre les objets de grande dimension et l'extraction de la bobine de cet espace soient facili- tées. La bobine à mâchoires est réalisée en deux parties, chaque partie étant articulée sur l'une des barres omnibus. Les deux parties de bobine sont proches l'une de l'autre et forment une bobine à une seule boucle lorsque la bobine-est placée dans l'espace compris entre les objets, et les parties de bobine sont articulées et déplacées à une faible distance de l'espace afin que les objets puissent être repoussés l'un contre l'autre lorsqu'ils atteignent leur température de soudage. La bobine à mâchoires permet un déplacement rapide de la bobine d'induction dans l'espace délimité entre les objets de grande dimension et hors de cet espace, avec un faible déplacement rectiligne de la bobine et un faible allongement ou rétrécissement des bar- res omnibus rectilignes. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une élévation latérale d'une partie d'un appareil de soudage avec chauffage par induction, ayant une bobine d'induction placée entre deux objets à chauffer; la figure 2 est une élévation latérale de l'appareil de soudage de la figure 1, la bobine d'induction étant retirée et les deux objets étant repoussés l'un contre l'autre afin qu'ils forment une paire soudée; la figure 3 est une perspective avec des parties arrachées d'une paire d'objets ayant des dimensions diffé- rentes et d'une paire correspondante de bobines d'induction destinées à chauffer les objets individuels; la figure 4 est une perspective d'un joint à barres omnibus rectilignes selon l'invention, les barres omnibus étant montées entre une bobine d'induction et une alimenta- tion; la figure 5 est une coupe de barres omnibus recti- lignes selon l'invention, suivant la ligne 5-5 de la figure 4; les figures 6 à 9 sont des coupes d'autres modes de réalisation de joints à barres omnibus rectilignes selon l'invention; la figure 10 est une perspective d'un jeu de barres omnibus rectilignes, analogue à la figure 4, mais ayant deux bobines d'induction à la place d'une seule; la figure 11 représente une bobine d'induction du type à mâchoires, destinée à être utilisée avec des objets extrêmement grands qui doivent être soudés l'un à l'autre; la figure 12 représente une bobine d'induction des- tinée à être utilisée avec un petit objet qui doit être chauffé; et la figure 13 représente une bobine d'induction qui peut être utilisée pour le chauffage d'un objet de forme irrégulière correspondante. Un appareil de chauffage par induction représenté sur la figure 1 contient deux objets 11, 12 montés dans deux pinces 15, 16, la pince 15 étant fixe et la pince 16 reliée à une tige mobile 17. Une bobine 20 d'induction est montée dans un espace G délimité entre des objets 11, 12 afin que de l'énergie de chauffage des objets 11, 12 soit transmise. Une partie inférieure 15b de la pince 15 est fixe et une partie supérieure 15a est mobile verticalement sous la commande d'un vérin hydraulique 21 afin qu'un objet 11 puisse être serré entre les parties supérieure et infé- rieure 15a, 15b. Lorsque les objets 11, 12 sont alignés en étant retenus dans les pinces 15, 16, la bobine 20 est mise en position (figure 1), à l'intérieur d'une chambre 22 contenant un gaz inerte, et un courant électrique est appliqué à la bobine jusqu'à ce que les objets soient chauffés à une température de soudage. La bobine 20 est alors ramenée en retrait par rapport à l'espace G et l'ob- jet 12 est repoussé contre l'objet 11 par déplacement horizontal de la tige 17 (figure 2), si bien que les objets chauffés sont soudés l'un à l'autre. Lorsque deux objets 11, 12 (figure 3) de dimensions ou d'épaisseurs différentes doivent être soudés, deux bo- bines 20a, 20b séparées par un isolateur 25 peuvent être utilisées et deux capteurs 26a, 26b de température sont utilisés afin qu'ils permettent le réglage de l'intensité du courant transmis aux bobines 20a, 20b. Ceci assure la mise des deux objets 11, 12 à la température de soudage avant enlèvement des bobines et application des deux objets 11, 12 l'un contre l'autre. Les bobines 20a, 20b ont cha- cune un noyau 27 refroidi par de l'eau, entouré en partie par plusieurs feuillets 30. Les feuillets concentrent le flux magnétique provenant des bobines 20a, 20b dans les objets 11, 12 afin que le rendement de chauffage soit accru. Les figures 4 et 5 indiquent des détails du joint à barres omnibus rectilignes selon l'invention, deux barres omnibus 31a, 31b étant montées entre la bobine 20 d'induc- tion et une alimentation 32. Chacune des barres omnibus comporte une première barre allongée 35a, 35b délimitant un canal 36 disposé sur la longueur de la barre correspondante a, 35b, avec un flasque 37 tourné vers l'intérieur, de part et d'autre du canal 36. Une seconde barre allongée a, 40b, ayant un passage interne 41 étanche aux fluides sur la longueur de cette barre 40a, 40b, est réalisée de manière qu'elle coopère avec la première barre correspon- dante 35a, 35b et elle peut coulisser dans le canal 36. Les flasques 37 de chacune des premières barres 35a, 35b peu- vent coulisser dans deux gorges 42 de la seconde barre 40a, 40b. Les barres fixes 35a, 35b sont séparées par un isolateur électrique 43 (figures 4, 5) et les barres mo- biles 40a, 40b sont rappelées chacune contre la barre fixe correspondante 35a, 35b par une équerre 45, deux vérins hydrauliques 46a, 46b et deux isolateurs 47a, 47b. L'équerre 45 est raccordée aux barres fixes 35a, 35b par deux bandes isolantes 50a, 50b. Lorsqu'un courant circule dans les barres 31a, 31b, les vérins 46a, 46b sont allongés et provoquent l'application de deux tiges 51a, 51b contre les isolateurs 47a, 47b afin que les barres 40a, 40b soient serrées contre les barres 35a, 35b et facilitent la trans- mission du courant entre les barres mobiles 40a, 40b et les barres fixes correspondantes 35a, 35b. Une section suffi- samment grande de contact entre les barres 40a et 35a et entre les barres 40b et 35b permet aux barres omnibus extensibles 31a, 31b de transmettre un courant relativement intense. La grande section de contact est due à une section de contact relativement grande et à une longueur de recou- vrement relativement grande (longueur de contact) entre les barres 40a, 35a et entre les barres 40b, 35b. Un vérin hydraulique 52 (figures 4, 5) est monté entre l'alimentation 32 et un support 55 par l'intermé- diaire de deux équerres 56, 57, d'un axe 60 et d'un étrier 61. Deux organes isolants 62, 63 relient le support 55 aux barres mobiles 40a, 40b si bien que les barres 40a, 40b peuvent s'allonger et se raccourcir lorsque le vérin 52 fait avancer et reculer une tige 66 de piston. Un organe 67 d'étanchéité (figure 4) limite le déplacement du gaz prove- nant de la chambre 22 contenant un gaz inerte (figures 1, 2 et 4). Les figures 6 à 9 représentent d'autres modes de réalisation de joint à barres omnibus rectilignes selon l'invention, mais ne représentent pas le dispositif destiné à repousser les barres fixe et mobile l'une vers l'autre lors de la transmission du courant. Le support 45, les vérins 46a, 46b et les isolateurs 47a, 47b représentés sur la figure 5 sont utilisés avec les modes de réalisation des figures 6 à 9, mais ne sont pas représentés, afin que les dessins soient simplifiés. Chacune des barres omnibus 31c, 3&d de la figure 6 comporte une barre fixe allongée 35c, d, une barre mobile 40c, 40d et une paire de guides non métalliques et de barres d'usure 67 destinés à réduire le frottement et l'usure entre les barres 35c, 35d et 40c, d. Le mode de réalisation de la figure 6 forme une surface de contact relativement grande entre les barres c, 40c et entre les barres 35d, 40d, afin qu'un courant d'intensité relativement grande puisse circuler dans le joint à barres omnibus. Les modes de réalisation de joint à barres omnibus rectilignes des figures 7 et 8 comportent chacun une barre fixe allongée 35e-35h ayant un canal en V 36a, 36b placé sur la longueur de la barre fixe, et une barre coulissante e-40h montée dans le canal correspondant. Le canal en V centre la barre coulissante dans le canal et assure le déplacement de la bobine 20 (figures 1, 4) dans la même position exacte par rapport aux objets 11, 12 chaque fois que deux objets doivent être chauffés. Ceci assure un chauffage convenable des deux objets 11, 12 lorsqu'un cou- rant d'induction circule dans la bobine 20. Les barres coulissantes 40g, 40h (figure 8) ont une surface de contact relativement grande avec les barres fixes 35g, 35h, si bien qu'un courant relativement intense peut être transmis par le joint à barres omnibus. Le mode de réalisation de joint à barres omnibus rectilignes représenté sur la figure 9 comporte une barre fixe 35j qui a deux barres 40j, 40m qui peuvent coulisser dans deux canaux en V 36j, 36m et des barres 35k, 40k, 40n dont l'arrangement est analogue. Ce mode de réalisation est "mince" et est utile lors de l'utilisation de deux bobines a, 20b (figures 3 et 10). Les canaux en V 36j, 36m cen- trent aussi les barres coulissantes 40j, 40m et centrent une bobine qui est fixée aux barres coulissantes si bien que la bobine se déplace afin qu'elle prenne la même posi- tion par rapport aux objets 11, 12 chaque fois que des objets doivent être chauffés. Des détails de joints à barres omnibus rectilignes destinés à être utilisés avec l'appareil à deux bobines de la figure 3, sont représentés sur la figure 10 sur laquelle plusieurs barres omnibus rectilignes 31a, 31b, 31p, 31q sont utilisées pour'la transmission d'énergie aux bobines a, 20b. Plusieurs tuyauteries souples 68 transmettent un liquide. de refroidissement des barres mobiles 40a, 40b, p, 40q. Des isolateurs électriques 42, 42a, 42b assurent l'isolement des barres mobiles. Lorsque des objets 11, 12 de grande dimension (fi- gures 1, 2), tels que des tuyauteries de 1,2 m de diamètre doivent être soudés l'un sur l'autre, le temps nécessaire au déplacement d'une bobine 20 en dehors de l'espace G délimité entre les objets après leur chauffage est si grand que les objets commencent à se refroidir avant de pouvoir être repoussés l'un contre l'autre en formant une paire soudée. Une solution à ce problème est l'utilisation d'une bobine fendue ou à mâchoires 20c (figure 11), ayant deux parties de bobine 71a, 71b articulées sur les barres 40a, b au niveau de deux axes 72a, 72b. Les deux moitiés 71a, 71b peuvent pivoter en position d'ouverture, hors de l'es- pace G, sous la commande d'un vérin hydraulique 52a afin que les objets 11, 12 puissent être rapidement repoussés l'un contre l'autre lorsque le courant circulant dans la bobine 20c a été interrompu. Le vérin 52a est raccordé aux moitiés 71a, 71b de bobine par une tige 66a de piston, un étrier 61a, une barre 73, plusieurs blocs 76a-76d, deux tiges 77a, 77b, deux oreilles 78a, 78b et plusieurs axes 79a-79e. Lorsque le vérin 52a fait reculer la tige 66a de piston, la partie supérieure 71a de bobine pivote vers le haut autour d'un axe 72a et la partie inférieure 71b pivote vers le bas autour de l'axe 72b. Le cas échéant, les barres a, 40b peuvent être mobiles afin qu'elles puissent par- courir une faible distance vers la droite (figure 11) lorsque les parties 71a, 71b de bobine pivotent. Cette combinaison d'un déplacement horizontal des barres 40a, 40b et d'un pivotement des parties de bobine 71a, 71b réduit le pivotement nécessaire au déplacement de la bobine 20c hors de l'espace G (figure 1) délimité entre les objets 11, 12. Une gorge 82 en V formée à l'extrémité externe de la partie 71a de bobine coopère avec une nervure 83 en forme de coin de l'extrémité externe de la partie 7lb de bobine afin que les extrémités externes de la bobine 20c soient alignées avec précision et que la circulation du courant entre les parties 71a, 71b soit facilitée. Lorsque des objets non symétriques ou de forme irré- gulière doivent être soudés, les bobines d'induction peu- vent être réalisées avec la configuration générale des objets de manière que la partie des objets à chauffer puisse être chauffée uniformément. !Des exemples de bobines d'induction de forme irrégulière sont représentés sur les figures 12 et 13. L'objet lla (figure 12) est trop étroit pour qu'une bobine puisse être placée près d'une face 84 qui doit être chauffée si bien qu'une bobine 20d a une partie 87 placée parallèlement à la face 84 et des parties 88-90 forment le reste d'une boucle provoquant la formation d'un courant induit qui circule dans l'objet lla. Le sens de circulation du courant induit est indiqué par les flèches sur l'objet lla. La bobine d'induction 20e (figure 13) est un exemple de bobine qui peut être utilisée pour la transmission d'un courant induit à un objet de forme analogue. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux joints et appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de soudage par chauffage par induction, comprenant une bobine d'induction, des pinces destinées à serrer deux objets à souder en maintenant un espace délimité entre les objets, espace dans lequel est montée une bobine d'induction, des moyens destinés à déplacer la bobine dans ledit espace et en dehors de celui-i, une alimentation électrique de la bobine électrique, des organes de transmission de courant entre l'alimentation et la bobine, et de moyens destinés à déplacer l'une des pinces par rapport à l'autre afin de serrer et souder entre elles deux objets chauffés, caractérisé en ce que les moyens destinés à déplacer la bobine et les organes de transmission de courant comprennent un premier et un second groupe de barres omnibus, chaque groupe comprenant une première barre omnibus raccordée à l'alimentation et délimitant un canal longitudinal et une seconde barre omnibus coulissant dans le canal de la première barre et raccordée à la bobine, un isolateur électrique entre les deux groupes de barres; et des moyens destinés à déplacer ensemble les secondes barres de chaque groupe par rapport aux premières barres afin d'assurer le déplacement de la bobine. 2. Appareil de soudage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de serrage des secondes barres contre les premières barres à l'intérieur des canaux de ces dernières afin d'établir un contact électrique entre elles. 3. Appareil de soudage selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les secondes barres de chaque groupe comportent des passages internes pour un liquide de refroidissement de la bobine. 4. Appareil de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bobine a une configuration correspondant à la forme des parties des objets à souder et comprend des feuillets destinés à concentrer le flux magnétique de la bobine dans les objets à souder. 5. Appareil de soudage selon l'une ou l'autre revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une bobine pour chacun des objets à souder, chaque bobine étant montée sur la seconde barre de chaque groupe. 6. Appareil de soudage selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite bobine est une bobine fendue ayant deux parties de bobine articulées sur les secondes barres de chaque groupe, et en ce qu'il comprend des moyens interposés entre les premières barres et les parties de bobine afin de pivoter les parties de bobine dans et hors de l'espace en combinaison avec le déplacement des secondes barres par rapport aux premières barres. 7. Appareil de soudage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des bobines fendues pour chacun des objets à souder.