Brevet FR3040206A1 — publié le 20170224

INSTALLATION DE FOUR, EN PARTICULIER DE FOUR A INDUCTION L'invention concerne une installation de four pour le chauffage de barres métalliques avant forgeage. Pour réaliser un forgeage, c'est-à-dire une mise en forme de pièces métalliques, il est connu de chauffer ces pièces métalliques dans un four dit à induction, tel que représenté en figure 1. Une telle installation de four 10 comprend un bâti 12 définissant intérieurement une enceinte. Le bâti supporte intérieurement un caisson céramique tubulaire 14 dont une première extrémité 16 débouche à l'extérieur de l'enceinte pour permettre l'insertion par un opérateur 17 d'une barre métallique dans le caisson 14. L'installation comprend également des moyens de chauffage du type inductifs aptes à chauffer la barre métallique, le caisson céramique assurant, en fonctionnement, une isolation thermique de la barre métallique et un confinement de la chaleur au niveau de la barre métallique. Afin de contrôler la température de chauffage de la barre métallique, le caisson 14 est pourvu d'une ouverture optique 18 au travers de laquelle un élément optique 20 de saisie de température, tel qu'un pyromètre infrarouge, est apte à émettre un faisceau optique. L'élément optique 20 de saisie de température est supporté par le bâti 12 et est positionné fixement à l'intérieur de l'enceinte. L'alignement du faisceau optique au travers de l'ouverture optique 18 doit être réalisé avec précision afin de s'assurer que le faisceau optique vise, c'est-à-dire soit dirigé vers, la barre métallique et non pas le caisson céramique 14. Toutefois, il peut arriver que le faisceau optique vise le caisson céramique 14, ce qui ne permet pas de contrôler la température de la barre métallique et conduit généralement à la mise au rebut de la barre métallique par défaut de contrôle de sa température lors du chauffage puisqu'il n'est plus possible de garantir ses qualités mécaniques. 3040206 2 Lorsque le faisceau optique n'est pas aligné avec l'ouverture optique 18, la maintenance doit être réalisée par des personnes habilitées puisque le pyromètre optique 20 est situé à l'intérieur de l'enceinte. L'installation 10 est alors mise à l'arrêt et l'intégralité des opérations 5 subséquentes de forgeage doivent être également stoppées, ce qui ralentit considérablement les cadences de production et augmente les couts de fabrication. L'invention permet d'apporter une solution simple, économique et efficace aux problèmes précités des installations de four de la technique 10 antérieure. A cette fin, elle propose une installation de four, en particulier de four à induction, comprenant un bâti supportant un caisson céramique tubulaire destiné à recevoir une barre métallique et comportant une ouverture optique et un élément optique de saisie de température apte à 15 émettre un faisceau optique au travers de l'ouverture optique, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de déplacement de l'élément optique relativement au bâti et des moyens de contrôle de la position du faisceau dans le caisson. Selon l'invention, l'installation de four est pourvue de moyens de 20 déplacement de l'élément optique de saisie de température de manière à permettre un déplacement simple et rapide de l'élément de saisie par un opérateur non qualifié. De plus, l'installation selon l'invention comprend également des moyens de contrôle de la position du faisceau dans le caisson afin qu'un 25 opérateur puisse vérifier le positionnement du faisceau dans le caisson. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de déplacement comprennent un chariot portant l'élément optique et déplaçable relativement au bâti selon une direction parallèle à l'axe longitudinal du caisson et selon une direction perpendiculaire à ladite 30 direction longitudinale. 3040206 3 Préférentiellement, l'installation comprend des moyens de commande des moyens de déplacement de l'élément optique, ces moyens de commande, tels que des molettes rotatives, étant agencés à l'extérieur du bâti, ce qui permet ainsi d'actionner les moyens de déplacement depuis 5 l'extérieur du bâti sans avoir à intervenir physiquement à l'intérieur de celui-ci. Selon autre caractéristique de l'invention, les moyens de contrôle de la position du faisceau optique comprennent un organe allongé portant à une première extrémité des moyens optiques de renvoi montés 10 sur l'axe longitudinal de l'organe et orientés en oblique par rapport à cet axe, cet organe étant apte à être inséré, en position de contrôle de l'alignement du faisceau, à l'intérieur du caisson par sa première extrémité de manière à ce que les moyens de renvoi viennent en regard de l'ouverture optique. 15 Il est ainsi possible de contrôler la position du faisceau dans le caisson sans avoir à intervenir à l'intérieur du bâti. Le caisson comprend avantageusement une première extrémité qui est située en dehors du bâti et qui est accessible par un opérateur de manière à ce que celui-ci puisse insérer l'organe allongé dans le caisson. 20 Lorsque le faisceau optique est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du caisson, les moyens optiques de renvoi peuvent avoir une surface réfléchissante orientée à 45 degrés par rapport à l'axe longitudinal de l'organe et à 45 degrés par rapport à l'axe du faisceau de l'élément optique, en position de contrôle de l'alignement du faisceau. 25 Selon l'invention, l'organe allongé porte à sa seconde extrémité opposée à la première extrémité un écran partiellement opaque sur lequel est projetée, par les moyens de renvoi, une zone d'impact du faisceau optique sur les moyens de renvoi. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe comprend 30 des moyens de support et de centrage de l'organe dans le caisson et des 3040206 4 moyens de positionnement des moyens de renvoi au regard de l'ouverture optique. Dans une réalisation pratique de l'invention, les moyens de support et de centrage comprennent des pattes conformées de manière 5 complémentaire à une portion de surface interne du caisson sur laquelle les moyens de support et de centrage sont destinés à venir en contact. Les moyens de positionnement peuvent comprendre un doigt 150 s'étendant radialement par rapport à l'axe longitudinal de l'organe et destiné à venir en contact avec une extrémité du caisson en position de 10 contrôle de l'alignement du faisceau. Préférentiellement, l'élément optique est un pyromètre infrarouge. Ce type de dispositif de saisie de température est particulièrement bien adapté à la mesure de températures élevées. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, 15 caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une installation de four selon la technique antérieure ; 20 - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une installation de four selon l'invention ; - la figure 3A est une vue des moyens de déplacement de l'élément de saisie de température ; - la figure 3B est une vue des moyens de commande des moyens de 25 déplacement de l'élément de saisie de température ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un organe allongé de contrôle du positionnement destiné à être utilisé avec une installation de four selon l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique d'une extrémité de l'organe de 30 contrôle de l'alignement du faisceau, inséré dans un caisson céramique ; 3040206 5 - la figure 6 est une vue schématique en coupe de l'extrémité amont de l'organe de contrôle de l'alignement du faisceau. On se réfère à la figure 2 qui représente une installation de four selon l'invention. Toutes les pièces et les éléments déjà décrits en 5 référence à la figure 1 sont repris sur cette figure 2, ne sont pas de nouveau décrits dans la suite de la description et comprennent un numéro de référence augmenté d'une centaine. Selon l'invention, l'installation de four 100 comprend des moyens de déplacement de l'élément optique relativement au bâti 112 (figure 3A). 10 Ces moyens comprennent un chariot mobile 122 qui porte l'élément optique de saisie de température et qui est déplaçable dans une direction 124 parallèle à l'axe longitudinal 126 du caisson céramique 114 et selon une direction perpendiculaire 128 à l'axe longitudinal 126. On comprend qu'avec de tels moyens de déplacement, il est possible de repositionner 15 l'élément optique 120 de manière adéquat en regard de l'ouverture optique 118 afin que le faisceau optique d'axe 121 puisse traverser l'ouverture optique 118. Le bâti 112 comprend des moyens de commande des moyens de déplacement, agencés à l'extérieur du bâti. Ces moyens de commande 20 comprennent deux molettes rotatives 132, 134. La première molette 132 commande le déplacement de l'élément optique 120 dans la direction 124 et la seconde molette 134 commande le déplacement de l'élément optique 120 dans la direction 128 (figures 3A et 3B). Dans une réalisation possible (non représentée), les moyens de 25 déplacement de l'élément optique 120 pourraient également comprendre des moyens de réglage de l'inclinaison de l'élément optique de manière à pouvoir régler convenablement la perpendicularité ou du moins l'orientation du faisceau par rapport à un plan horizontal. Avec de tels moyens, il serait possible de mieux contrôler l'orientation du faisceau au travers de 30 l'ouverture optique 118. 3040206 6 L'installation selon l'invention comprend également des moyens de contrôle de la position du faisceau dans le caisson 114. Ces moyens comprennent un organe allongé 138 ayant la forme d'un tube, par exemple à section carré (figures 2 et 4). Cet organe 138 comprend une première 5 extrémité 140A et une seconde extrémité 140B. La première extrémité 140A porte des moyens optiques 142 de renvoi montés sur l'axe longitudinal 144 de l'organe 138. Ces moyens optiques 142 de renvoi comprennent une surface réfléchissante orientée en oblique par rapport à l'axe longitudinal 144 de l'organe 138 (figure 4). 10 L'organe allongé 138 est engagé depuis sa première extrémité 140A à l'intérieur du caisson tubulaire 114 de manière à ce que la surface réfléchissante 142 vienne en regard de l'ouverture optique 118 du caisson tubulaire 114, en position de contrôle de l'alignement du faisceau. De cette manière, la surface réfléchissante 142 est orientée à 45 degrés par rapport 15 à l'axe longitudinal 144 de l'organe 138 et à 45 degrés par rapport à l'axe 121 du faisceau de l'élément optique 120. Comme cela est également visible sur la figure 5, l'organe allongé 138 comprend à sa seconde extrémité 140B un écran 146 partiellement opaque servant à la projection de la zone d'impact du 20 faisceau optique sur les moyens de renvoi 142. L'utilisation d'un écran partiellement opaque 146 permet d'observer la zone d'impact du faisceau optique sur l'écran 146 par un observateur placé devant la seconde extrémité 140B de l'organe allongé, c'est-à-dire à l'extérieur du bâti 112. Afin de réaliser un positionnement de l'organe 138 dans le 25 caisson 114, il est prévu des moyens de support et de centrage de l'organe dans le caisson 114 ainsi que des moyens de positionnement des moyens de renvoi au regard de l'ouverture optique 118. Dans l'exemple représenté, le caisson 114 est de forme tubulaire à surface interne de section transversale circulaire. 30 Les moyens de support et de centrage comprennent des pattes courbées 148A, 148B en forme d'arc de manière complémentaire à une 3040206 7 portion de la surface interne du caisson. L'organe allongé 138 comprend ainsi une première patte 148A courbée agencée au niveau de sa première extrémité 140A et une seconde patte 148B courbée agencée au niveau de sa deuxième extrémité 140B. Ces pattes 148A, 148B assurent un support 5 de l'organe 138 et un centrage de celui-ci dans le caisson 114. Les moyens de positionnement des moyens de renvoi comprennent un doigt 150 s'étendant radialement, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe longitudinal 144, depuis une des parois de la section carré du tube 138. Dans l'exemple représenté aux figures, le doigt 10 150 est relié à la paroi de l'organe opposée à la paroi portant les pattes 148A, 148B. Ce doigt 150 sert d'organe de butée à l'insertion de l'organe 138 dans le caisson 114 de sorte que lorsque celui-ci vient en butée sur la première extrémité 116 du caisson 114, la surface réfléchissante 142 est ainsi positionnée en regard de l'ouverture optique 118. 15 Selon l'invention, lorsqu'un opérateur 117 constate que l'élément optique 120 n'est pas positionné de manière à ce que son faisceau optique vise une barre métallique agencée dans le caisson 114, celui-ci insère l'organe allongé 138 dans le caisson tubulaire 114 jusqu'à sa position de contrôle, le doigt 150 venant en butée sur la première extrémité 116 du 20 caisson 114. Il effectue ensuite un réglage de la position de l'élément optique 120 à l'aide des molettes 132, 134 de déplacement de l'élément optique 120, la position du faisceau au travers de l'ouverture 118 étant alors contrôlée de manière à ce que le faisceau impacte l'écran 146 sensiblement au milieu de l'ouverture du tube, c'est-à-dire sensiblement au 25 centre de la section transversale de l'organe allongé 138. REVENDICATIONS1. Installation de four (100), en particulier de four à induction, comprenant un bâti (112) supportant un caisson (114) céramique tubulaire destiné à recevoir une barre métallique et comportant une ouverture optique (118) et un élément optique (120) de saisie de température apte à émettre un faisceau optique au travers de l'ouverture optique (118), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de déplacement de l'élément optique (120) relativement au bâti (112) et des moyens de contrôle (138) de la position du faisceau dans le caisson (114). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de déplacement comprennent un chariot (122) portant l'élément optique (120) et déplaçable relativement au bâti (112) selon une direction (124) parallèle à l'axe longitudinal (126) du caisson (114) et selon une direction perpendiculaire (128) audit axe longitudinal (126). 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'il comprend des moyens de commande (132, 134) des moyens de déplacement (122) de l'élément optique (120), ces moyens de commande, tels que des molettes rotatives, étant agencés à l'extérieur du bâti. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens de contrôle de la position du faisceau optique comprennent un organe allongé (138) portant à une première extrémité (140A) des moyens optiques de renvoi (142) montés sur l'axe longitudinal (144) de l'organe (138) et orientés en oblique par rapport à cet axe (144), cet organe (138) étant apte à être inséré, en position de contrôle de l'alignement du faisceau, à l'intérieur du caisson (114) par sa première extrémité (140A) de manière à ce que les moyens de renvoi (142) viennent en regard de l'ouverture optique (118). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens optiques de renvoi ont une surface réfléchissante (142) orientée à 45 degrés par rapport à l'axe longitudinal (144) de l'organe et à 45 degrés 3040206 9 par rapport à l'axe (121) du faisceau de l'élément optique (120), en position de contrôle de l'alignement du faisceau. 6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que l'organe allongé (138) porte à sa seconde extrémité (140B) opposée à la 5 première extrémité (140A) un écran (146) partiellement opaque sur lequel est projetée, par les moyens de renvoi (142), une zone d'impact du faisceau optique sur les moyens de renvoi (142). 7. Installation selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que l'organe comprend des moyens de support et de centrage de l'organe 10 dans le caisson et des moyens de positionnement des moyens de renvoi au regard de l'ouverture optique. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de support et de centrage comprennent des pattes (140A, 140B) conformées de manière complémentaire à une portion de surface interne 15 du caisson (114) sur laquelle les moyens de support et de centrage sont destinés à venir en contact. 9. Installation selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que les moyens de positionnement comprennent un doigt (150) s'étendant radialement par rapport à l'axe longitudinal (144) de l'organe (138) et 20 destiné à venir en contact avec une extrémité (116) du caisson (114) en position de contrôle de l'alignement du faisceau. 10. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément optique (120) est un pyromètre infrarouge.