Brevet FR2780667A1 — publié le 20000107

- I - La présente invention concerne un dispositif électrique de chauffage par induction, destiné à chauffer des fers à cheval (jusqu'aux environs de 900%c) pour les rendre malléables, afin qu' à l'aide d'un marteau et d'une enclume, le maréchal-ferrant puisse les ajuster exactement au pied du cheval. Du fait que le ferrage a lieu à domicile, le chauffage de ces fers est traditionnellement effectué avec une forge à gaz transportable. Outre que le maréchal- ferrant est obligé de transporter sa forge, son enclume et ses outils, il doit transporter en plus deux bouteilles de gaz, car il doit disposer en permanence d'une bouteille de rechange afin de ne pas être à court pendant l'exécution de son travail. De plus, la forge à gaz a un mauvais rendement énergétique dû au fait qu'il faille continuellement évacuer le volume des gaz brûlés. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. Il permet en effet, d'utiliser la source d'énergie électrique disponible directement sur le lieu de travail; la quasi-totalité des écuries étant dorénavant équipées d'installations électriques. 1 5 Le principe consiste à transformer 1' énergie électrique du réseau en champ magnétique variable, et de soumettre le fer à cheval à ce champ. Le fer devient le siège de courants induits, et 1' énergie électrique ainsi transférée est transformée en chaleur par effet Joule. Le fer peut être ainsi "porté au rouge" en quelques minutes. Le dispositif comporte selon une première caractéristique, deux bobines électriques d'un diamètre supérieur à la circonférence totale décrite par le fer à cheval, et disposées selon un plan axial, les pôles en présence l'un de l'autre de manière à ce que leurs champs respectifs s'ajoutent. Un espace de 2 à 3 cm les sépare, de manière à y intercaler le fer à cheval. Les deux bobines sont constituées d'un enroulement de fil de cuivre enroulé dans le même sens, et autour d'un noyau de fer, formé de minces tôles recouvertes d'un vernis isolant et empilées parallèlement aux lignes d'induction. La présence de fer, ici, permet d'obtenir une intensité d'induction beaucoup plus intense. Lorsque les deux bobines sont parcourues par un courant alternatif, elles génèrent chacune un champ magnétique variable dont les pôles en vis-à-vis s'attirent; créant ainsi un puissant flux magnétique variable dans l'espace destiné à recevoir le fer à cheval. Les pôles magnétiques ont la forme du fer à cheval et un profil tronconique, de manière à faire converger au maximum les lignes de flux à la surface du fer à cheval. Ainsi traversé de part et d'autre -'par le flux magnétique, le fer à cheval recouvert d'une enveloppe refractaire est "porté au rouge" en quelques minutes, suivant la puissance électrique absorbée. Selon des modes particuliers de réalisation: - le fer à cheval peut constituer le circuit secondaire en court-circuit d'un transformateur d'intensité. Dans ce cas, on dispose d'une part un enroulement primaire autour d'un circuit magnétique fermé, et d'autre part le fer à cheval dont les extrémités seront reliées par une grosse section de cuivre. Le fer à cheval forme ainsi le circuit secondaire en court-circuit. - le flux magnétique peut être amené aux abords du fer à cheval via des inducteurs 1o alimentés par le circuit secondaire d'un transformateur d'intensité. Ces inducteurs, ayant une forme spécifique au fer à cheval, se présentent sous la forme, soit de deux solenoides qui viennent envelopper les deux branches du fer à cheval, soit de bobines plates disposées au dessus et en dessous du fer. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure I représente en perspective, le dispositif de l'invention. La figure 2 représente en perspective, une variante de ce dispositif La figure 3 représente en perspective, une variante de ce dispositif utilisant les inducteurs spécifiques. En référence à la figure 1, le dispositif comporte les deux bobines (1), alignées selon un plan axial, les pôles en présence l'un de l'autre. Elles se composent d'un enroulement de fil de cuivre de section 2,5 mm2 recouvert d'un vernis isolant, d'environ spires jointives par bobine, et enroulé dans le même sens de manière à ce que leurs champs magnétiques respectifs s'ajoutent. Ces bobinages (1) sont réalisés autour d'un circuit magnétique (2) dont le rôle consiste d'une part, à canaliser le flux à la surface du fer à cheval (4), et d'autre part, à augmenter l'intensité de l'induction générée par les bobines (1) lors de leur excitation. Le circuit magnétique (2) est formé de tôles de fer recouvertes d'un vernis isolant et empilées parallèlement aux lignes d'induction. Cette particularité a pour effet d'empêcher la naissance de courants induits au sein du circuit magnétique (2). Les deux pôles magnétiques (3) en vis-à-vis, et espacés de 2 à 3 cm, immitent la forme du fer à cheval et ont un profil tronconique, de manière à faire converger les lignes de flux à la surface du fer à cheval (4). L'espace de 2 à 3 cm peut être réduit suivant l'épaisseur du matériau réfractaire que l'on utilisera pour envelopper le fer à cheval (4), et ce, pour des raisons évidentes de rendement calorifique. En réference à la figure 2, le dispositif constitue un transformateur d'intensité, composé d'une bobine (1) et d'un circuit magnétique (2). Ici, le fer à cheval (4) joue le rôle de circuit secondaire en formant une seule spire en court-circuit. Ce qui est réalisé en reliant les deux extrémités du fer à cheval (4) à l'aide d'une pièce de cuivre (5) de grosse section. L'excitation de la bobine génère un champ magnétique variable, qui à son tour, génère un courant de forte intensité dans le fer à cheval qui se trouve en court- circuit. to En réference à la figure 3, le dispositif est composé d'un circuit magnétique (2) et d'un enroulement primaire (1) semblable à la figure précédente, sauf que le circuit secondaire se compose de quelques dizaines de spires de section supérieure ou égale à mm2, qui alimenteront les inducteurs suivants: - deux solenoïdes (6) qui viennent envelopper les deux branches du fer à cheval (4). - deux bobines plates (7) disposées par dessus et par dessous le fer à cheval (4). Selon une variante non illustrée, une seule bobine plate peut remplacer les deux bobines (7). Dans ce cas, la bobine serait enroulée autour du fer à cheval posé à plat, les spires recouvrant toute la circonférence extérieur et intérieur. La hauteur de cette bobine plate serait d'environ trois fois l'épaisseur du fer à cheval. Comme pour les précédents inducteurs, elle serait alimentée par le circuit secondaire. De plus, dans tout les cas de figure, la fréquence du courant d'alimentation peut être augmentée pour accélérer le chauffage. A titre non limitatif, les dimensions des bobines de la figure I seraient d'un diamètre de 180 mm, et de longueur 200 rm. Les dimensions des circuits magnétiques, seraient d'un diamètre de 140 mm pour une longueur totale de 225 mm. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux professionnels de la maréchalerie. -4- REVENDICATIONS 1) Dispositif électrique, suivant la fig. 1, pour chauffer des fers à chevaux jusqu'aux environs de 900 c, en générant un champ magnétique variable à l'aide de bobines inductrices (1), caractérisé en ce que le fer à cheval (4) intercallé entre les deux bobines, o circule un puissant flux magnétique, est le siège de courants induits qui provoquent son échauffement par effet Joule, jusqu' à le "porter au rouge". 2) Dispositif électrique selon la revendication 1; caractérisé par la forme' tronconique et en forme de fer à cheval, des pôles magnétiques (3), qui force les lignes de flux à converger à la surface du fer (4). 3) Dispositif électrique selon la revendication 1; caractérisé en ce que le fer à cheval (4) suivant la fig.2, dont les extrémités sont reliées entre elles par une pièce de cuivre (5), forme directement le circuit secondaire, en court-circuit, d'un transformateur d'intensité. 4) Dispositif électrique selon la revendication 1; caractérisé en ce que le champ magnétique généré par le primaire, est amené au fer à cheval (4), par des inducteurs spécifiques en forme de solenoiïdes (6) venant envelopper la portion du fer à cheval à chauffer, suivant la fig.3a. ) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le champ magnétique est amené au fer par des inducteurs spécifiques en forme de bobines plates (7) disposées par dessus et par dessous le fer à cheval (4), suivant la fig. 3b.