<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Four d=ïb.d:u.c-.ou ¯disasà.'i' de chauffage à haute fréquence.
Dans les/ fours d'induction ou les dispositifs de chauffage à haute fréquence actuellement connus, la bobine inductrice se trouve à l'extérieur de la matière à fondre ou à chauffer. En conséquence, dans les deux cas la matière n'est touchée que par les lignes de force électromagnétiques passant à l'intérieur du champ de la bobine, tandis que la partie du flux de lignes de forces
<Desc/Clms Page number 2>
passant à l'extérieur de la bobine est perdue sans être utilisée pour la production de la chaleur de fusion ou de chauffage.
Un autre inconvénient de la bobine à haute fré- quence située à l'extérieur de la matière de fusion ou de chauffage réside en ce que les lignes de force passait sur l'extérieur de la bobine rendent impossible l'emploi de matériaux métalliques pour l'enveloppement ou l'armature du four,car ces lignes de force provoqueraient un échauf- fement inadmissible de parties métalliques du four.
La présente invention supprime ces inconvénients du fait que la chaleur provoquée par induction dans la charge, est engendrée par une bobine de chauffage immer- gée ou logée dans la charge située à l'intérieur du four,
La totalité des lignes de force électromagnétiques engen- drées dans la matière à fondre ou .1 chauffer peut ainsi être utilisée pour le processus de chauffage ou de fusion.
La disposition de l'invention augmente surtout considéra- blenent l'effet de chauffage, et, en conséquence, le ren- dement total du four ou du dispositif de chauffage est notablement amélioré.
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'invention.
Les fig. 1 et 2 montrent schématiquement en coupe vertica- le et en coupe horizontale une forme d'exécution du four d'induction de l'invention. Les fig. 3 et 4 sont des cou- pes transversales de deux fours comportant plusieurs bobi- nes de chauffage. La fig. 5 est une coupe longitudinale et la fig. 6 une coupe transversale d'une autre forme d'exécution de l'invention. Les fig. 7 et 8 montrent en coupe longitudinale deux modes de réfrigération différents dans la disposition de l'invention. La fig. 9 est une vue perspective d'une autre forme d'exécution. La fig. 10 est
<Desc/Clms Page number 3>
une coupe longitudinale d'une autre forme d'exécution , de la disposition de l'invention. La fig. 11 est une coupe longitudinale d'un four avec une bobine de chauffage in- terne et une bobine de chauffage externe.
Les fig. 12 et 13 sont des coupes longitudinales de deux autres formes d'exécution de l'invention.
Dans les fig. 1 et 2, 1 désigne l'enveloppe métallique externe du four, 2 le revêtement réfractaire du four, 3 le creuset interne qui est fermé par un cou- vercle 4. On a disposé dans le creuset . 3 la bobine' à haute fréquence 6 logée dans un cylindre réfractaire creux 5, de façon que cette bobine 9 plonge dans la matière 9 de la charge. En 7 on a représenté les tra- versées isolées prévues dans le couvercle pour la bobine 6. Une tubulure de raccord 8 permet d'engendrer un vide ou une pression à l'intérieur du four. Le cylindre creux 5 contenant la bobine est fixé au couvercle 4 de maniè- re convenable quelconque, et l'extrémité inférieure du cylindre creux ne touche pas le fond du creuset.
L'opération de fusion au four se fait de la ma- nière suivante
Les courants parasites engendrés dans la matiè- re 9 de la charge par la bobine 6 conduisant les cou- rants à haute fréquence, et le cas échéant l'hystérésis, chauffent aussi bien la matière située à l'intérieur du corps de bobine réfractaire 5 que celle entourant ce corps. Comme la densité des lignes de force est plus grande à l'intérieur du corps que dans la matière de char- ge ou de fusion qui entoure ce corps, la matière contenue dans le corps de bobine 5 aura des températures plus élevées que celles de la matière entourant,ce corps.
En conséquence, ce mode de chauffage assure encore l'avanta- ge du mélange automatique de la charge parvenue à fusion,
<Desc/Clms Page number 4>
par suite de la compensation thermique de la charge com- portant des poids spécifiques différents, mélange qui ai- de l'effet agitateur produit dans la matière de fusion comme suite des courants parasites.
La fig. 3 représente schématiquement une autre forme d'exécution du four d'induction de l'invention.
Dans cette forme d'exécution, on a prévu trois bobines de chauffage 10, Il et 12 . logées dans de la matière ré- fractaire, bobines qui en cas de courant monophasé doivent être couplées en série, et qui en cas de courant polypha- sé, par exemple de courant tournant, se trouvent chacune dans une phase. Cette disposition permet un chauffage intense du bain en des points différents. On peut se ser- vir d'un nombre désiré quelconque de ces bobines suivant la disposition qui semble chaque fois la plus rationnelle, et en tenant compte du procédé métallurgique, ou du procé- dé de chauffage, qui doit être mis en oeuvre.
La fig. 4 représente un four avec deux bobines d'induction concentriques 13 et 14, enveloppées dans de la matière réfractaire. Au lieu des deux bobines 13 et 14, on peut aussi employer un nombre désiré quelcon- que de ces bobines concentriques, suivant la hauteur de l'effet de chauffage à engendrer ou suivant le degré de la durée de fusion, et le chauffage des bobines qui sem- ble chaque fois le plus rationnel peut se faire au moyen de courant monophasé ou de courant polyphasé.
Cette dis- position est particulièrement avantageuse pour de grandes unités, du fait que, par exemple avec un creuset de gran- des dimensions, la matière de fusion se trouvant dans ce creuset est chauffée uniformément dans toutes les couches, car dans cette forme d'exécution il se produit une action alternante du flux de force des bobines vers l'intérieur et vers l'extérieur.
<Desc/Clms Page number 5>
De même on peut employer avantageusement un dis- positif de chauffage de ce genre par exemple pour la re- buisson de divers articles, tels que fils, cylindres, etc.. et on peut s'assurer ainsi une économie notable d'espace de chauffage.
Les fig. 5 et 6 montrent l'emploi d'une bobine plate 15 ou d'un nombre désiré quelconque de ces bobi- nes, qui peuvent se trouver à une profondeur quelconque dans le bain. Si on le désire, la position des bobines peut être réglable en hauteur dans le bain, de sorte que, suivant besoin, le bain peut être chauffé dans ses diver- ses couches. La disposition des bobines 15 peut se fai- re cote à cote ou en superposition, et les bobines de chauffage peuvent être connectées à du courant monophasé ou du courant polyphasé.
La fig. 7 montre la disposition de la bobine 16 dans l'espace libre à l'intérieur d'un corps creux 17 en matière réfractaire, qui peut être relié de manière ap- propriée au dispositif de couvercle 18 de 1' espace de fusion 19. Les extrémités de bobine 20 et 21 dopas- sent le dispositif de couvercle, et los tubulures 22 et 23 permettent l'injection d'un réfrigérant gazeux pour la bobine, dont la section transversale peut être quelcon- -que. On peut aussi employer des réfrigérants liquides*
La fig. 8 montre une disposition des bobines semblable à celle de la fige 7, mais avec la différence que la bobine à haute fréquence de la fig. 8 est en maté- riel conducteur creux do section transversale quelconque.
Les extrémités de bobine 25 et 26 passent à travers le couvercle 27 de l'espace de chauffage 28. Le re- froidissement de la bobine peut se faire par l'emploi de liquides ou de gaz convenables. Dans les formes d'oxécu- tion des fig. 7 et 8 on peut également employer plusieurs @
<Desc/Clms Page number 6>
bobines dans l'espace de chauffage, et la connexion peut donc se faire à du courant monophasé ou polyphasé.
Il est vrai que dans les dispositions des bobi- nos à haute fréquence des f ig. 7 et 8, seul le flux de lignes de force du champ de bobine externe est utilisé, mais, de même que dans les autres formes d'exécution, on s'assure l'avantage de pouvoir employer des enveloppes ou armatures de fer dans la construction de grandes unités de four, ainsi que l'avantage de pouvoir utiliser un nom- bre quelconque de bobines de chauffage.
La fig. 9 montre l'emploi de bobines plates à haute fréquence 29, en disposition vorticale dans l'os- paco de chauffe 30, disposition qui assure ello aussi un chauffage très uniforme et intense du bain de fusion ou de l'espace de chauffe et permet la connexion des bo- bines à du courant alternatif mono-ou polyphasé.
Dans de nombreux cas, il est recommandable de loger la bobine d'induction, à partir du fond du four, par exemple dans un renflement cylindrique creux pré.vu sur le fond du four et commodément accessible de l'exté- rieur, de sorte que la matière de charge est traversée aussi bien par le champ de force interne que par le champ de force externe de la bobine.
La fig. 10 représente un exemple d'exécution de cette disposition. On a prévu sur le fond de la voû- te a du four un renflement b accessible de l'exté- rieur, dans lequel on a monté la bobine d'induction !le Dans ce cas, la bobine peut être formée de fil ordinaire plein ou creux. Elle est disposée de manière que la ma- tière de charge d soit traversée aussi bien par son champ interne que par son champ externe.
Dans cette disposition, la bobine d'induction peut être refroidie de manière simple au moyen,d'air ou
<Desc/Clms Page number 7>
alun liquide, sans qu'il soit nécessaire de prévoir dans ce but un dispositif d'étancléité. De plus, cette dispo- sition offre l'avantage qu'on peut complètement supprimer les ouvertures dans la voûte du four, telles que nécessaires lors de l'introduction de la bobine par en haut. De plus, cette forme d'exécution assure une bonne distribution de l'espace ce qui est important, notamment dans des fours de grandes dimensions. En fin de compte la facili- té d'accès de la bobine à haute fréquence permet un rem placement rapide de la bobine, ce qui est nécessaire lorsque la bobine est défectueuse ou lorsque désire travail- ler avec des bobines différentes.
Dans- l'emploi comme four de fusion cette dispo- sition offre en outre l'avantage que le bain de fusion est chauffé le plus fortement dans sa partie inférieure, de sorte qu'il se forme automatiquement dans ce bain des cir- cuits de circulation de bas en haut et de retour vers le bas, ce qui assure un mélange f avorable.
Le renflement cylindrique creux b peut aussi être monté de manière amovible dans le fond du four, de sorte qu'il est remplaçable conjointement avec la bobine c, cette bobine pouvant le cas échéant être noyée dans cette gorge. La bobine c, au lieu d'être en fil massif de forme quelconque, peut aussi être en matière creuse.
En plus d'une bobine de chauffage plongeant dans la matière de charge, on peut, le cas échéant, prévoir une autre bobine encore qui est disposée autour de la paroi externe du four. Cette disposition permet d'augmenter. notablement l'effet de chauffage du fait que la partie de la charge située entre la bobine interne et la paroi du four est traversée aussi bien par le flux de lignes de force interne de la bobine située sur la paroi externe du four que par le champ de lignes de force externe de la
<Desc/Clms Page number 8>
bobine située à l'intérieur du creuset.
La fig. 11 représente une forme d'exécution de ce genre.
On a placé sur la paroi externe 32 du four, paroi qui est en matière réfractaire, une bobine 31 avec connexions 39. A l'intérieur du creuset 33, qui est fermé par un couvercle 34, se trouve la deuxième bobine
36, qui est noyée dans un cylindre creux 35 en matiè- re réfractaire. Dans la forme d'exécution représentée, le cylindre creux 35 est fixé au couvercle 34. Mais il peut aussi être fixe sous une l'orbe convenable sur le fond ou sur les parois du corps du four. Le cas échéant et notamment dans les fours de recuisson, la bobine 36 peut aussi être disposée sans fixation sur des parties du four. On a indiqué en 37 les traversées isolées de la bobine 36 à travers le couvercle. Une tubulure de rac- cord 38 permet la production d'un vide ou d'une pres- sion à l'intérieur du four.
Les deux bobines 31 et 36 peuvent être ali- mentées de la même source de haute fréquence ou de sour- ces différentes, par exemple de génératrices, de circuits oscillants, etc... Pour obtenir un effet de chauffage aus- si avantageux que possible, les courants d'alimentation pour les bobines 31 et 36 peuvent être de même amplitu- de ou d'amplitude différente, et le cas échéant de fréquen- ce différente.
Lorsqu'on se sert d'une seule génératrice à haute fréquence, ce résultat peut s'obtenir de manière connue par un accouplement différent des deux circuits con- tenant les bobines 31 et 36, avec la génératrice, ou bien par l'emploi de résistances d'amortissement convona- bles, etc... Dans certains cas, il suffit que la bobine externe 31 entoure seulement une partie du creuset ou dune gouttière, etc..., en communication avec ce creuset*
<Desc/Clms Page number 9>
Cette forme d'exécution permet d'augmenter ou de réduire l'effet de chauffage de manière simple suivant besoin, du fait qu'on met en circuit les deux bobines ou une seule des deux bobines. Dans l'utilisation comme four de fusion, on peut par exemple intercaler tout d'a- bord les deux bobines 31 et 36 jusqu'à ce que la ma- tière de charge soit fondue.
On peut ensuite déconnecter par exemple la bobine externe 31, si, pour le chauffage ultérieur du bain métallique, 1'effet de chauffage de la bobine interne 36 est suffisant. Il va de soi que dans la disposition de la fig. il on ne peut pas employer pour le four d'enveloppe de fer close. Quant au reste, on peut employer toutes les formes d'exécution de la bobine ou des bobines de chauffage internes qui ont été décrites en se reportant aux fig. 1 à 9.
De plus, il est possible d'alimenter l'une des bobines 31 et 36 avec du courant à basse fréquence et l'autre avec du courant à haute fréquence, ou bien les deux bobines avec du courant à basse fréquence. Pour tra- vailler à la pression atmosphérique, le four peut aussi bien daims cette disposition que dans celle de la fig. 1, être ouvert, c'est-à-dire être construit sans couvercle.
On peut aussi revêtir la bobine d'induction à l'intérieur et à l'extérieur de matière réfractaire ser- vant de support, de façon que cette matière permette une légère dilatation des spires de bobine, notamment en di- rection de l'axe de'la bobine. 'Cette disposition offre l'avantage que la matière céramique enveloppant la bobine ne subit aucune sollicitation par la bobine; car les diverses spires de la bobine peuvent, lors de l'échauffe- ment, se dilater sans obstacle. Comme matière réfractai- re on peut se servir de zirconium, de carborundum, de co- rundum, de chamotte très cuite, etc...
<Desc/Clms Page number 10>
Les fig. 12 et 13 représentent deux exemples d'exécution de cette disposition.. Dans la figé 12 la bo- bine de chauffage 41 est montée dans l'espace 42 en- tre deux cylindres creux 43 et 44 en matière réfrac- taire. L'espace 42 est fermé vers le haut et vers le bas par des saillants en for.ie de brides 45 et 46 pré- vus sur les cylindres creux 43 et 44. Aux points de contact, les parties 43, 45 et 44, 46 sont jointes en- tre elles de manière étanche par exemple par lutage ou masticage, de sorte qu'elles forment un tout contenant la bobine 41. Dans l'exemple d'exécution, le porte-bobine ainsi formé est placé sur le fond du four 49.
La partie inférieure du porte-bobine est représentée en élévation pour montrer des ouvertures 50 qui sont nécessaires pour une circulation du bain de fusion de l'espace compris dans l'intérieur du porte-bobine vers l'extérieur. Le cas échéant le porte-bobine peut aussi être suspendu dans le four. Cette suspension peut s'obtenir par exemple en prolongeant la bride 45 du cylindre creux interne 43 vers l'extérieur, ainsi qu'indiqué en pointillé en 45'.
Le porte-bobine peut alors reposer par ces prolongements par exemple sur les parois latérales du four 49. Au lieu de cette disposition, l'accrochage du porte-bobine peut aussi s'obtenir du fait qu'il est relié à un couver- cle de four de forme convenable, de façon à pouvoir être enlevé conjointement avec ce couvercle. La bobine 41 est tubulaire dans l'exemple d'exécution représenté, dans le but de permettra un refroidissement plus commode. Les raccords du dispositif de refroidissement sont représen- tés en 47 et 48. Le cas échéant on peut aussi procé- der à un refroidissement extérieur de la bobine, par exem- ple par injection d'air dans l'espace 42. En cas de be- soin, les parois de la bobine 41 peuvent être refroidis
<Desc/Clms Page number 11>
aussi bien de l'extérieur que de l'intérieur.
La fig. 13 représente une autre forme d'exécu- tion de l'invention. Une bobine de chauffage tubulaire 51 est établie dans l'espace 52 entre deux cylindres creux 53 et 54 en matière réfractaire ces cylindres se recouvrent à une extrémité en 55 par une bride et sont fermés à l'autre extrémité par un couvercle 56. Les parties mentionnées sont reliées entre elles de façon à former un tout et sont introduites à l'intérieur du four à travers une échancrure prévue dans le fond du corps 59 du four, de sorte que le couvercle 56 forme une partie de ce fond. On a indiqué en 57 et 58 des traversées qui servent à la connexion de la.bobine 51, dont le re- froidissement peut se faire de même manière que dans la bobine 41 de la fig. 12.
Le porte-bobine est fixé sur le fond du four de manière convenable et. est étanché sur ce fond. Pour obtenir une bonne circulation du bain li- quide de lfespace situé à 1'intérieur du cylindre creux 52 vers l'extérieur, on a prévu des échancrures 60 dans les cylindres creux 53 et 54, échancrures qui sont reliées entre elles rationnellement au moyen de con- duits réfractaires, traversant l'espace de bobine 52.
Ces communications peuvent aussi être prévues dans la disposition de. la fig. 12. La disposition de la fig. 13 est facile à monter et si nécessaire à remplacer, et assure un mélange intime du bain de fusion, car ce bain est chauffé tout à fait de par en bas.
Dans une disposition de ce genre, les bobines à haute fréquence peuvent être en matière pleine de section transversale quelconque et de forme quelconque, en torons à haute fréquence ou en matière de section transversale tubulaire de forme quelconque, ot on peut se servir d'un refroidissement par un gaz ou par des liquides. Lorsqu'on
<Desc/Clms Page number 12>
se sert d'un refroidissement par air, on cherchera à don- ner de préférence une surface aussi grande que possible aux bobines. La présente invention est principalement destinée aux fours de fusion ou de recuisson d'induction à haute fréquence. Mais elle peut être utilisée pour un fonctionnement à basse fréquence.
Dans ce cas les bobi- nes peuvent être fixées au couvercle ou sur les parois latérales ou placées sur le fond de manière convenable, et on laisse subsister de-préférence entre les corps de bobine d'une part et le creuset (fond, couvercle, parois latérales) d'autre part, de tous côtes un espace libre.
Les axes des bobines au lieu d'être verticaux ou horizon- taux peuvent aussi être inclinés suivant un angle autre.
Pour produire le courant de chauffage primaire on peut se servir d'oscillations amorties ou non. amorties La connexion des bobines peut se faire soit directement, soit par des transformateurs ou des convertisseurs, à du cou- rant monophasé ou polyphasé. On peut faire régner dans le creuset une pression égale à la pression atmosphéri- que ou inférieure ou supérieure à la pression atmosphé- rique.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
Furnace d = ïb.d: u.c-. Or ¯disasà.'i 'of high frequency heating.
In currently known induction furnaces or high frequency heaters, the induction coil is located outside the material to be melted or heated. As a consequence, in both cases the material is only affected by the electromagnetic lines of force passing inside the field of the coil, while the part of the flux of lines of force
<Desc / Clms Page number 2>
passing outside the coil is wasted without being used for the production of heat of fusion or heating.
Another disadvantage of the high frequency coil located outside the melting or heating material is that the lines of force passed over the outside of the coil make it impossible to use metallic materials for the coil. enclosure or frame of the oven, as these lines of force would cause inadmissible heating of metal parts of the oven.
The present invention overcomes these drawbacks owing to the fact that the heat caused by induction in the load is generated by a heating coil submerged or housed in the load located inside the furnace,
All of the electromagnetic lines of force generated in the material to be melted or heated can thus be used for the heating or melting process.
Above all, the arrangement of the invention greatly increases the heating effect, and as a result the overall efficiency of the furnace or heater is significantly improved.
The accompanying drawings show, by way of example, several embodiments of the invention.
Figs. 1 and 2 show schematically in vertical section and in horizontal section an embodiment of the induction furnace of the invention. Figs. 3 and 4 are cross sections of two furnaces comprising several heating coils. Fig. 5 is a longitudinal section and FIG. 6 is a cross section of another embodiment of the invention. Figs. 7 and 8 show in longitudinal section two different refrigeration modes in the arrangement of the invention. Fig. 9 is a perspective view of another embodiment. Fig. 10 is
<Desc / Clms Page number 3>
a longitudinal section of another embodiment, of the arrangement of the invention. Fig. 11 is a longitudinal section of a furnace with an internal heating coil and an external heating coil.
Figs. 12 and 13 are longitudinal sections of two other embodiments of the invention.
In fig. 1 and 2, 1 designates the outer metal casing of the furnace, 2 the refractory lining of the furnace, 3 the internal crucible which is closed by a cover 4. It has been placed in the crucible. 3 the high frequency coil 6 housed in a hollow refractory cylinder 5, so that this coil 9 is immersed in the material 9 of the load. At 7 there is shown the isolated feedthroughs provided in the cover for the coil 6. A connection pipe 8 makes it possible to generate a vacuum or a pressure inside the oven. The hollow cylinder 5 containing the coil is fixed to the cover 4 in any suitable manner, and the lower end of the hollow cylinder does not touch the bottom of the crucible.
The furnace melting operation is carried out in the following way
The parasitic currents generated in the material 9 of the load by the coil 6 conducting the high frequency currents, and where appropriate the hysteresis, also heat the material located inside the refractory coil body 5. than the one surrounding this body. As the density of the lines of force is greater inside the body than in the filler or fusion material which surrounds this body, the material contained in the coil body 5 will have higher temperatures than those of the body. surrounding matter, this body.
Consequently, this heating mode still ensures the advantage of automatic mixing of the charge which has reached fusion,
<Desc / Clms Page number 4>
as a result of the thermal compensation of the load having different specific gravities, a mixture which has the agitating effect produced in the molten material as a result of the parasitic currents.
Fig. 3 schematically shows another embodiment of the induction furnace of the invention.
In this embodiment, three heating coils 10, II and 12 are provided. housed in refractory material, coils which in the case of single-phase current must be coupled in series, and which in the case of polyphase current, for example a rotating current, are each in one phase. This arrangement allows intense heating of the bath at different points. Any desired number of such coils may be used, depending on the arrangement which appears to be the most rational in each case, and taking into account the metallurgical process, or the heating process, which is to be carried out.
Fig. 4 shows a furnace with two concentric induction coils 13 and 14, wrapped in refractory material. Instead of the two coils 13 and 14, it is also possible to use any desired number of these concentric coils, depending on the height of the heating effect to be generated or depending on the degree of the melting time, and the heating of the coils. which always seems the most rational can be done by means of single-phase current or polyphase current.
This arrangement is particularly advantageous for large units, since, for example with a large crucible, the melting material in this crucible is heated uniformly in all the layers, since in this form of the crucible. execution there is an alternating action of the force flow of the coils inward and outward.
<Desc / Clms Page number 5>
Likewise, a heating device of this kind can advantageously be employed, for example for the re-heating of various articles, such as wires, cylinders, etc., and thus a noticeable saving of heating space can be ensured. .
Figs. 5 and 6 show the use of a flat coil 15 or any desired number of such coils, which may be at any depth in the bath. If desired, the position of the coils can be height adjustable in the bath, so that, as required, the bath can be heated in its various layers. The arrangement of the coils 15 can be side by side or in superposition, and the heating coils can be connected to single phase current or polyphase current.
Fig. 7 shows the arrangement of the coil 16 in the free space inside a hollow body 17 of refractory material, which can be suitably connected to the cover device 18 of the melting space 19. The coil ends 20 and 21 dop the cover device, and the tubes 22 and 23 allow the injection of a gaseous coolant for the coil, the cross section of which can be any. Liquid refrigerants can also be used *
Fig. 8 shows an arrangement of the coils similar to that of pin 7, but with the difference that the high frequency coil of FIG. 8 is of hollow conductive material of any cross section.
The coil ends 25 and 26 pass through the cover 27 of the heating space 28. The coil can be cooled by the use of suitable liquids or gases. In the forms of oxidation of FIGS. 7 and 8 you can also use several @
<Desc / Clms Page number 6>
coils in the heating space, and the connection can therefore be made to single-phase or polyphase current.
It is true that in the arrangements of the high frequency coils of the f ig. 7 and 8, only the flux of lines of force of the external coil field is used, but, as in the other embodiments, the advantage is ensured of being able to employ envelopes or iron reinforcements in the construction of large furnace units, as well as the advantage of being able to use any number of heating coils.
Fig. 9 shows the use of high-frequency flat coils 29, vortically arranged in the heater 30, an arrangement which also ensures very uniform and intense heating of the molten bath or of the heating space and allows the connection of the coils to single or polyphase alternating current.
In many cases it is advisable to house the induction coil from the bottom of the furnace, for example in a hollow cylindrical bulge provided on the bottom of the furnace and conveniently accessible from the outside, so that the charge material is traversed by both the internal force field and the external force field of the coil.
Fig. 10 shows an example of execution of this arrangement. A bulge b accessible from the outside has been provided on the bottom of the vault a of the oven, in which the induction coil has been mounted! In this case, the coil may be formed of plain solid wire. or hollow. It is arranged so that the charging material d is crossed by its internal field as well as by its external field.
In this arrangement, the induction coil can be cooled in a simple manner by means of air or
<Desc / Clms Page number 7>
liquid alum, without it being necessary to provide for this purpose a sealing device. In addition, this arrangement offers the advantage that it is possible to completely eliminate the openings in the roof of the furnace, as required when the coil is introduced from above. In addition, this embodiment ensures a good distribution of space, which is important, in particular in ovens of large dimensions. Ultimately the easy access to the high frequency coil allows rapid coil replacement, which is necessary when the coil is defective or when it is desired to work with different coils.
In use as a melting furnace, this arrangement also offers the advantage that the melting bath is heated most strongly in its lower part, so that in this bath, heating circuits are formed automatically. flow from bottom to top and back to bottom, which ensures a delightful mix.
The hollow cylindrical bulge b can also be removably mounted in the bottom of the oven, so that it is replaceable together with the coil c, this coil possibly being able to be embedded in this groove. The coil c, instead of being of solid wire of any shape, can also be of hollow material.
In addition to a heating coil immersed in the filler material, it is possible, if necessary, to provide yet another coil which is arranged around the outer wall of the furnace. This arrangement makes it possible to increase. noticeably the heating effect due to the fact that the part of the load located between the internal coil and the wall of the furnace is traversed as well by the flow of lines of force internal of the coil located on the external wall of the furnace as by the field lines of external force of the
<Desc / Clms Page number 8>
coil located inside the crucible.
Fig. 11 shows an embodiment of this kind.
A coil 31 with connections 39 has been placed on the outer wall 32 of the furnace, which wall is made of refractory material. Inside the crucible 33, which is closed by a cover 34, is the second coil.
36, which is embedded in a hollow cylinder 35 of refractory material. In the embodiment shown, the hollow cylinder 35 is fixed to the cover 34. But it can also be fixed under a suitable orb on the bottom or on the walls of the body of the furnace. Where appropriate and in particular in annealing furnaces, the coil 36 can also be placed without fixing on parts of the furnace. The insulated bushings of the coil 36 through the cover have been indicated at 37. Connection tubing 38 allows for the generation of a vacuum or pressure within the furnace.
The two coils 31 and 36 can be supplied from the same high frequency source or from different sources, for example from generators, from oscillating circuits, etc ... To obtain as advantageous a heating effect as possible , the supply currents for the coils 31 and 36 can be of the same amplitude or of different amplitude, and where appropriate of different frequency.
When a single high-frequency generator is used, this result can be obtained in a known manner by a different coupling of the two circuits containing the coils 31 and 36, with the generator, or else by the use of suitable damping resistors, etc ... In some cases, it is sufficient that the external coil 31 surrounds only a part of the crucible or of a gutter, etc ..., in communication with this crucible *
<Desc / Clms Page number 9>
This embodiment makes it possible to increase or reduce the heating effect in a simple manner according to need, due to the fact that the two coils or only one of the two coils are switched on. In the use as a melting furnace, for example, the two coils 31 and 36 can be inserted firstly until the charge material is melted.
The outer coil 31 can then be disconnected, for example, if, for the subsequent heating of the metal bath, the heating effect of the inner coil 36 is sufficient. It goes without saying that in the arrangement of FIG. it cannot be used for the furnace of closed iron casing. As for the rest, all the embodiments of the coil or of the internal heating coils which have been described with reference to FIGS. 1 to 9.
In addition, it is possible to supply one of the coils 31 and 36 with low frequency current and the other with high frequency current, or else both coils with low frequency current. To work at atmospheric pressure, the oven can just as easily fall into this arrangement as in that of FIG. 1, be open, that is, be built without a cover.
It is also possible to coat the induction coil inside and outside with a refractory material serving as a support, so that this material allows a slight expansion of the coil turns, in particular in the direction of the axis. of the coil. This arrangement offers the advantage that the ceramic material enveloping the coil is not subjected to any stress by the coil; because the various turns of the coil can, during heating, expand without hindrance. As a refractory material one can use zirconium, carborundum, corundum, very cooked chamotte, etc ...
<Desc / Clms Page number 10>
Figs. 12 and 13 show two exemplary embodiments of this arrangement. In fig. 12, the heating coil 41 is mounted in the space 42 between two hollow cylinders 43 and 44 made of refractory material. The space 42 is closed up and down by flanged protrusions 45 and 46 provided on the hollow cylinders 43 and 44. At the points of contact, the parts 43, 45 and 44, 46 are joined together in a leaktight manner, for example by luting or puttying, so that they form a whole containing the coil 41. In the exemplary embodiment, the coil holder thus formed is placed on the bottom of the oven 49.
The lower part of the spool holder is shown in elevation to show openings 50 which are necessary for circulation of the molten bath from the space included in the interior of the spool holder to the outside. If necessary, the spool holder can also be suspended in the oven. This suspension can be obtained for example by extending the flange 45 of the internal hollow cylinder 43 outwards, as indicated in dotted lines at 45 '.
The reel holder can then rest by these extensions, for example, on the side walls of the oven 49. Instead of this arrangement, the hooking of the reel holder can also be obtained by virtue of the fact that it is connected to a cover. suitably shaped oven so that it can be removed together with this cover. The coil 41 is tubular in the exemplary embodiment shown, in order to allow more convenient cooling. The connections of the cooling device are shown at 47 and 48. If necessary, external cooling of the coil can also be carried out, for example by injecting air into space 42. In the event of If necessary, the walls of the coil 41 can be cooled
<Desc / Clms Page number 11>
both from the outside and the inside.
Fig. 13 shows another embodiment of the invention. A tubular heating coil 51 is established in the space 52 between two hollow cylinders 53 and 54 made of refractory material, these cylinders overlap at one end at 55 by a flange and are closed at the other end by a cover 56. The parts mentioned are interconnected so as to form a whole and are introduced inside the oven through a notch provided in the bottom of the body 59 of the oven, so that the cover 56 forms part of this bottom. It has been indicated at 57 and 58 of the bushings which serve for the connection of the coil 51, the cooling of which can be done in the same way as in the coil 41 of FIG. 12.
The spool holder is conveniently fixed on the bottom of the oven. is sealed against this background. In order to obtain a good circulation of the liquid bath from the space inside the hollow cylinder 52 to the outside, notches 60 have been provided in the hollow cylinders 53 and 54, which notches are rationally connected to each other by means of refractory ducts, passing through the coil space 52.
These communications may also be provided for in the provision of. fig. 12. The arrangement of FIG. 13 is easy to assemble and if necessary to replace, and ensures an intimate mixing of the molten bath, since this bath is heated completely from below.
In such an arrangement, the high frequency coils can be solid material of any cross section and shape, high frequency strands, or tubular cross section material of any shape, or a tubular cross sectional material of any shape can be used. cooling by gas or liquids. When we
<Desc / Clms Page number 12>
air cooling is used, it is preferable to try to give the coils as large a surface as possible. The present invention is primarily intended for high frequency induction melting or annealing furnaces. But it can be used for low frequency operation.
In this case, the coils can be fixed to the cover or to the side walls or placed on the bottom in a suitable manner, and preferably between the coil bodies on the one hand and the crucible (bottom, cover, side walls) on the other hand, a free space on all sides.
The axes of the coils instead of being vertical or horizontal can also be inclined at another angle.
To produce the primary heating current we can use damped or non-damped oscillations. damped The coils can be connected either directly, or by transformers or converters, to single-phase or polyphase current. A pressure equal to atmospheric pressure or less than or greater than atmospheric pressure can be made in the crucible.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.