FR2525751A1 - Four a sole tournante pour le traitement thermique, thermochimique ou electrothermique de metaux sous atmosphere rarefiee - Google Patents

Abstract

LE FOUR SELON L'INVENTION COMPREND UNE ENCEINTE METALLIQUE ETANCHE 1, DES MOYENS PERMETTANT DE REALISER A L'INTERIEUR DE L'ENCEINTE 1 UN VIDE RELATIF, UN CHEMIN DE ROULEMENT CIRCULAIRE 11, UN TUNNEL ANNULAIRE 12 THERMIQUEMENT ISOLANT OUVERT DANS LE BAS AU-DESSUS DU CHEMIN DE ROULEMENT, CE TUNNEL 12 ETANT EQUIPE DE MOYENS DE TRAITEMENT, UNE SOLE TOURNANTE MOBILE SUR LE CHEMIN DE ROULEMENT ET UNE CELLULE DE TREMPE COMPRENANT UNE CHAMBRE FORMANT UN SAS 6 COMMUNIQUANT AVEC LE TUNNEL 12 PAR AU MOINS UNE PORTE ETOU UNE CLOISON MOBILE ET UN BAC DE TREMPE 9. L'INVENTION S'APPLIQUE AU TRAITEMENT THERMIQUE, THERMOCHIMIQUE ET ELECTROTHERMIQUE DE METAUX.

Description

Four à sole tournante pour le traitement thermique, thermochimique ou

électrothermique de métaux sous

atmosphère raréfiée.

La présente invention concerne un four à sole tour-

nante pour le traitement thermique,thermochimique ou élec-

trothermique de métaux sous atmosphère raréfiée.

Elle s'applique plus particulièrement au traitement thermique ou thermochimique de métaux, éventuellement par

bombardement ionique, comprenant, en fin de cycle de trai-

tement, un traitement final, de durée limitée, tel qu'une.

trempe. On sait qu'il existe déjà de nombreux types de fours de traitement thermique ou thermochimique sous vide à bac de trempe incorporé Ces fours comprennent, en général, une cellule équipée de moyens de chauffage et éventuellement de

refroidissement pour le traitement thermique ou thermochi-

mique ainsi qu'un équipement de trempe incorporé faisant

intervenir une chambre munie d'un bac de trempe et commu-

niquant avec la cellule de traitement, par l'intermédiaire d'une cloison amovible et étanche, des moyens étant en outre prévue pour effectuer le transfert des pièces, de la cellule au bac de trempe et inversement, L'inconvénient de ces fours réside alors dans la sous utilisation de l'équipement de trempe, due au fait que la durée de la trempe est généralement négligeable par rapport à la durée du traitement proprement dit En conséquence, la rentabilité de l'ensemble de l'installation se trouve diminuée et le coût du traitement se trouve relativement élevé. L'invention a donc pour but de supprimer tous ces

inconvénients Elle propose, à cet effet, un four de trai-

tement thermique ou thermochimique à atmosphère raréfiée comprenant plus particulièrement:

Une enceinte métallique étanche présentant, de pré-

férence, une forme de section horizontale circulaire, cette enceinte pouvant comprendre une double paroi avec 2-

intermosition d'une couche de refroidissement (water Jacket).

Des moyens permettant de réaliser à l'intérieur

de l'enceinte une atmosphère de traitement à pression rédui-

te. Un chemin de roulement circulaire, situé dans la partie inférieure d'une zone périphérique interne de

l 'enceinte.

Un tunnel annulaire, en un matériau thermiquement isolant, ouvert dans sa partie inférieure et situé au-dessus du chemin de roulement, ce tunnel renfermant des moyens de

traitement thermique, thermochimique ou électrothermique.

Une sole tournante consistant en une couronne réalisée en matière thermiquement isolante, mobile sur le chemin de roulement et s'étendant dans l'ouverture de la

partie inférieure du tunnel, de manière à assurer la conti-

nuité de l'isolation thermique du tunnel, au niveau de sa

face inférieure.

Des moyens pour entraîner la sole tournante en

rotation, pas à pas, à partir deun moteur situé de préféren-

ce à l'extérieur de l'enceinte.

Des éléments de support des piêces uniformément

répartis sur la sole tournante.

Une cellule de trempe coomprenant d'une part, une chambre formant un sas, communiquant avec le volume interne du tunnel par une premibre perte et/ou une cloison mobile et

avec l'extérieur, par une deuxième porte de manière à per-

mettre l'accès et la sortie des pièces à l'intérieur du tunnelt et d'autre part, un bac de trempe situé en-dessous de ladite chambre, cette cellule de trempe comportant des moyens de manutention pour déposer ou- extraire les pièces

de la sole tournante et pour les plonger en fin de traite-

ment dans le bac de trempe

Il convient de noter que pour permettre d'iso-

ler les pièces lors de leur introduction sur la sole, 'invention prévoit éventuellement au moins une porte 3 - mobile thermiquement isolante venant obturer le tunnel au moins d'un côté de la porte du sas, de préférence du

*c 8 té ou arrivent les pièces en fin de traitement.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le susdit tunnel annulaire est interrompu selon un secteur, de longueur au moins égale à celle des éléments de support des pièces à traiter, de manière à délimiter une zone de transfert des pièces, cette zone de transfert se situant

au droit de la porte intérieur du sas.

Dans ce cas pour éviter un échauffement excessif du volume intérieur de l'enceinte on prévoit, de préférence

deux portes verticales escamotables, en un matériau ther-

miquement isolant, pour assurer l'obturation des deux extré-

mités du tunnel annulaire, de part et d'autre de la zone de transfert -Le volume central cylindrique délimité par le tunnel annulaire est équipé de moyens de refroidissement, destinés à évacuer en permanence l'énergie calorifique dissipée à l'iÀtérieur-par le tunnel annulaire, notamment lors de l'ouverture des portes et par les pièces se trouvant

dans la zone de transfert à la fin du traitement.

Par ailleurs, ils convient de noter que les moyens de traitement équipant le tunnel annulaire peuvent être répartis uniformément le long de ce tunnel Ils peuvent également consister en une succession d'éléments autonomes pouvant être commandés séparément au moyen d'un système programmable, notamment pour permettre le traitement à

façon des pièces Ces moyens de traitement peuvent consis-

ter en des moyens de chauffage par rayonnement et/ou en des moyens de traitement par bombardement ionique Dans ce dernier cas on prévoit alors une série d'électrodes, à savoir une série d'anodes portées par le tunnel et une série de cathodes pouvant consister en les éléments de

support sur lesquels sont disposées ies pièces à traiter.

Ces cathodes se trouvent alimentés au moyen a-un circuit -4 - électrique A joint tournant ou bien, au moyen d'une piste circulaire montée sur la sole tournante et sur laquelle

viennent porter des balais.

Ce four permet donc d'effectuer tous types de trai-

tement par bombardement ionique tels que la nitruration

la carbonitruration, la boruration, les aiverses cémenta-

tions, les dép 8 ts métalliques etc L'avantage du four de traitement thermique ou thermochimique précédemment décrit apparait de façon

évidente: tout d'abord, le temps d'utilisation de l'instal-

lation de 1;équipement ae trempe est multiplié par le nombre de pièces contenues à l'intérieur du four et sa rentabilité

se trouve accrue.

La simplicité de la structure du four et de ses mécanismes permet de réduire considérablement son prix de revient En outre, il s'avère que toutes les parties mécaniques du four se trouvent situées dans les zones du four à basse température (notamment en raison des moyens de refroidissement) et sont réalisées en matériaux classiques

et par conséquent peu coûteux.

Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-aprbs, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels 2 La figure 1 est une coupe axiale verticale d'un four à sole tournante selon l'invention; La figure 2 est une coupe médiane horizontale du

four représenté figure 1.

Comme précédemment mentionné, le four à sole tournante représenté sur ces dessins comprend tout d'abord

une enceinte étanche 1 raccordée à des moyensnon représen-

tés,pour réaliser à l'intérieur de l'enceinte une atmos-

phère de traitement, par exemple un vice relatif Cette

enceinte 1 comprend une paroi latérale verticale 2 sensible-

ment cylindrique ainsi qu'un dessus 3 et un fond bombé.

L'ensemble repose sur un socle 5 réalisé de façon classique.

- Dans l'exemple représenté l'enceinte 1 est à double parois entre lesquelles peut circuler, de façon classique, un

fluide de refroidissement.

L'accès à l'intérieur de l'enceinte 1 s'effectue au moyen d'un sas 6 monté contre la paroi verticale 2 à

l'extérieur de l'enceinte 1, qui fait partie de liinstal-

lation de trempe du four Le sas 6 comprend, donnant à l'extérieur, une porte pivotante classique 7 et, donnant à lintérieur de l'enceinte 1, une porte 8 escamotable latérablement Il communique dans sa partie inférieure avec un bac de trempe 9 situé en dessous du sas 6 Un moyei de transfert 10 permet le transfert des pièces de l'extérieur à l'intérieur de l'enceinte 1 et inversement, ainsi que l'immersion des pièces en fin de traitement dans le bac de

trempe 9.

Sur le fond de l'enceinte 1 dans une région périphé-

rique sensiblement adjacente à la paroi latérale cylindrique

2, est réalisé un chemin de roulement circulaire 11.

Au-dessus de ce chemin de roulement 11 se trouve un tunnel annulaire 12, réalisé en un matériau thermiquement isolant, ouvert au niveau de sa face inférieure, face au chemin de roulement 11, et équipé de moyens de traitement appropriés à l'usage du four, tels que des résistances électriques 13, des électrodes pour bombardement ionique, des buses d'injection de gaz de traitement, etc Ce tunnel 12 se trouve par ailleurs interrrompu dans

un secteur 14 d'environ 60 à 70, adjacent à la porte 8 du -

sas 6, qui sert de zone de transfert Les deux ouvertures de ce tunnel peuvent être respectivement obturées par

deux portes 15, 16 thermiquement isolantes, pouvant pren-

dre au moins deux positions, à savoir, une position escamo-

tée dans la partie centrale 17 de l'enceinte 1, position obtenue par translation radiale horizontale, et une position

légbrement soulevée, obtenue par translation verticale.

Les déplacements de ces portes sont obtenus au moyen d'un système à glissières à poulies 19 et cbles de renvoi 20

entraînés par un moteur 21 situé à l'extérieur de l'encein-

te 1.

La partie inférieure du tunnel 12 se trouve en ou-

tre refermée par une sole tournante 22 consistant en une couronne en matériau thermiquement isolant montée sur le chemin de roulement 11 au moyen de galets 23 et entreaînée en rotation au moyen d'un moteur 24 et d'un système de transmission comprenant un pignon 25 engrenant avec une

couronne dentée 26 solidaire de la sole 22.

Cette sole 22 porte une série d'éléments ae support radiaux Si et 59 destiné à porter les charges à

traiter, à raison de trois éléments de support S par charge.

Dans l'exemple représenté, la sole 22 est prévue pour porter 9 charges faisant entre elles un écart angulaire

de 40-.

Il apparaît de la description qui précède que,

dans le four, seul le volume inférieur du tunnel 12 annulaire, qui est thermiquement isolé du reste au volume

de l'enceinte 1, se trouve soumis à une haute température.

En conséquence, toutes les parties mécaniques du four se trouvent à une température relativament basse Toutefois, en raison des déperditions calorifiques du tunnel 13, notamment lors de l'ouverture des portes 15, 16 et lors de la présence d'unme charge en fin-de traitement dans la zone de transfert 14, l'invention prévoit en outre un système de refroidissement consistant en un serpentin 28, logé dans le volume cylindrique 17 délimité par le tunnel 12 et raccordé à un circuit de fluide de refroidissement

extérieur.

Le principe général du four précédemment décrit est très simple, Au cours de chacune des phases d'arrêt de la sole 22, une charge est introduite et/ou extraite des éléments de support S se trouvant dans la zone de transfert 14, par Jneu Pu Gadmoo a Toq UT UOT 4 "STIUPJ op epom 00 UOTGS çc qila Tug AU 00 UT qez O Tlld ne Ou Totu nie Join Taddns op qatu zed &Z eans-Fj g>quespadea u O Tlu 9 T-mqa op epom el vo Sauqo op eaqtuou el luelz Lletp 4 T Upp 1 -Tub eo "qu-94 jodu T. OTTIO &aequ-F un e"J'exio ouble-qd ea 4 ue jaq T Oseopu Op oc lUOTU 9 AU 00 UTIT e 4 uespid u O T:n T O Q elqeo 4 U Toje 4 not OZZ OTOQ MT op 4 earvp sopo Tagd sep eunomiqo qu-epued su-Fom nia OZL TGUU,,4 np 94 T Upa 4 xeg T aeviiejea - le ej 1 Tu Vw OP seppuumwoo qm O g 9 L " L noq Iod sol Teuunj np jne Tjpqxeil lq 4 t 91 UTGOUOST OP jne Tjpju T z emn TO & up wemejjnuqop un je 4 TAP inod 4 O Me TTTU and ave"xuqo xnop O Mque e Tadmoo Oi Te Tnsim q JV 09st 'q Pu Od OOJJOO sud OT l I UQP sud 1 sud llu 9 m O Alm Om Ulg P apu Tim q J 49 RJOT 8 qued ZZ ajou VI 99 L 10 L UOT 4 vjnqqo 4 p Sgq J Od Sep OSU""Vd OT O Jq 49 mz 9 d mod 4 ueorjjuo a-Elv Aiequ-F oz nu *e SúUlq Q BOT 9 J 4 u O I-IOAP-xd u quo 00 suma gioq Tvjq le ue"jviqo BOP Xueu"UOT UT q "apu:doejaoo qued tt regzu-qo OP l IJOJOIMJ 4 OP 9 UOZ UT Onb a G 11,0 u OP qu OTAUOO TI 93 jmlqo 911 GAZLOU Oun JTOAOO Oa 4 U Od 40 L OP JT 1 T 60 d OTP OT 49 L q ove up, 04 TUJI Xa 409 esavqo UT iedm OJ 4 op Uo Tiltagdop u Ti na -6 admej 4 OP Omq OT Bu VP e SUO Td UT s Tnd 4 quemeq Tva 4 op GTU-OETJ ean 4 m J 9 du GI UT , ' Oa O Oue O &n OJ 4 09 49 tj L I-Je JUWJI OP eu O z UT suv P je A Taimip 4 ue TA Tub a Sauqo_vl èa Tua 4 ze que TA Sus 9 T ad-mbg Tub ot 4 jej 9 uvjj op j T 4 Tgodu Tp el -quemoq Tvaq op e TVUTJ Osvlqd UT OP ensg Til 'q euqoejjeig 4 J 9 JBUU Jq OP OUOZ MT 9 UVP ge 2 juqo sep JU 040 a el 'quo gel gno 4 unira *Zt jeu 1 mj np ane Ta Pq UTT - 3 902 J Uqu BOP e"ugsmd OP gdme 4 1 MM PU Od$ 9 Jú 00 0031 mno Gao op jmewe 4 TV Jl op elvm Txem eganp MI *sied -il 818 d O = 1 BA-84 P luem O An O W Un UO Tes ZL Tenun 4 n P - MOTJPI-u Ti T 'q q RG Tn OZTO 40 ZZ OTO" UT -red al.Tugue 4 ue Anoaz es se 4 Tngoa 4 u T Tou-Fe ge 2 lifflo sel * 9 Sus OT 4 und Tnbp OL lJOJ 8 N O Jq OP OUGúOm 09 T

LSZSZSZ

-8- groupes comportant chacun trois éléments de support S 1 à S$ 9 chacun de ces groupes étant prévu pour supporter une charge La répartition de ces groupes d'éléments de support S est telle, que les charges sont sensiblement Jointives eet sont angulairement décalées de 40 es. La zone de transfert s'étend sur environ 700 avec une aire centrale de 40 dans l'axe du sas Cette zone de

transfert 14 couvre done partiellement deux groupes d'élé-

ments de support consécutifs 54 et 55 disposés symétri-

quement par rapport à l'axe du sas 6, comme représenté fi-

gure 2.

Dans ce cas le mouvement de la sole n'est plus un

simple mouvement pas à pas, mais un mouvement à pas de pèle-

rin, comprenant un mouvement de recul de la sole 22 de 20 e

permettant d'amener un groupe d'éléments de support S, char-

g C ou non sur l'aire centrale 30, et ensuite un mouvement d'avanqe de 60 e, de sorte que la résultante de ces deux mouvements correspond à un mouvement d'avance de 40 o Au

cours de ces mouvements les portes 15 et 16 seront escamo-

tées dans le cas du passage d'un groupe de support S, muni

d'une charge, ou simplement soulevées dans le cas du passa-

ge d'un groupe de support S démuni de charge Au cours des

phases d'arrêt de la sole 22 les portes se trouveront esca-

motées dans le cas ou une charge se trouve sur leur passage ou totalement refermées dans le cas o un groupe d'éléments de support S vide se trouve sur leur passage Dans ce dernier cas, les portes 15 et 16 passeront entre deux éléments de

support S consécutifs.

Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation précédemment décrits Ainsi,

par exemple dans le cas o l'on utilise un tunnel ininter-

rompu,l'accès à l'intérieur du tunnel, à partir du bac de trempe pourrait s'effectuer soit au moyen de la porte

étanche du bac de trempe et/ou par un écran thermique paral-

lèle à cette porte Dans ce cas, la paroi interne du tun-

nel ne sera interrompue que pour une éventuelle porte ( 15 ou 16) isolant la zone chaude de la partie qui vient de recevoir la nouvelle charge -9 _ REV Em DICA 10 L Oi S 1 Four à sole tournante pour le traitement thermique, thermochimique ou électrothermique de métaux

sous atmosphère raréfiée, caractérisé en ce qu'il com-

prend z une enceinte métallique étanche 1 présentant, de préférence une forme de section horizontale circulaire, cette enceinte 1 ponuvant comprendre une double paroi, interposition d'une couche de refroidissement (water Jacket), des moyens permettant de réaliser à l'intérieur de l'enceinte une atmosphère de traitement à pression réduite, une chemin de roulement circulaire 11 situé dans la partie inférieure d'une zone priphriqueo interne de l'enceinte 1,

un tunnel annulaire 12, en un matériau thermique-

ment isolant, ouvert dans sa partie inférieure et situé au-dessus du chermin de roulement, ce tunnel refermant des

moyens 13 de traitement thermique, thermechimique ou électro-

thermique, une sole tournante 22 consistant en une couronne réalisée en matière thermiquement iselaute, mobile sur le chemin de roulement 11 et s'étendant dans lt'ouverture de la partie inférieure du tunnel 12, de manibre à assurer la continuité de l'isolation thermique du tunnel 12, au niveau de sa face inférieure, des moyens pour entraîner la sole tournante 22, en rotation, à partir d'un moteur 24 situé de préférence à l'extérieur de l'enceinte,

des éléments de support des pièces S uniformé-

ment répartis sur la sole tournante 22.

une cellule de trempe comprenant d'une part, une

chambre formant un sas 6 communiquant avec le volume inter-

ne du tunnel par une premibre porte et/ou une cloison mobile et avec ltextérieur, par une deuxième porte, de manière 11 % saol 4 ueumm 4 ou 4 zi ga Tuliquue Teuunq el sud 4 L e 4 u Teoue T op =e Tap 4 u Ta T 'q epd T"OTP aub TJTJOTWO OT 2 aeupi-r eoueu-amzed ue JOUOVA? 'q OPUT 400 P qa 4 uemeso Tp Toajej Op gue &OM Op Pd -Tmbp 480 gat ea TUTTLUUS jouumq el jwd P*TOETTP# 4 LL enb Tap -UTTúD Texqueo *Vn TOA el aub êOue P"T Zploieino 'Irsquop çG -popad OUOT 4 vo Tpue Aea sep euni T u O les Mo& * 9 eu"auqo 61 TO Anou VI a TOA 009 a Op quo,ç & çnb er 4 MCI UT op epnviqo Oucr UT quelos-ç ( 9 L no çL) Oq.zod 9-rroulUUA? sua auod gub eudmoxj"ur 41901 U T Ou=l: lap Oujoqu-ç -FO "Cl UT iseo 90 simp Iloub 00 US, qe 04 eod 04400 q oc e Tt TTU tud *ab-Fazanq uemop un jmd no/qe edxeat op ovq up etlouv 4 p eqaod UT op UO OM nu 4 TOS en:oejjeag admeaq op ouq ap a T 4 xed le Tema q up an*-Fjp 4 T 8 T 'le aq O out T aub 90 ue IL UOT 11801:pue Aez UT uo Tot =oj -q L qzejau VJ 4 op Ouoz UT OP *J*'RVIT OP ne/qe P 490 unip 4 ZL çz O.ZT"Tlmutm leuffn% np gpql Fupxqxe IMOP sep elmil vur Fon awp VOI Fq't-= 4 c L 6 i T iemone mod 4 quvloo T 4 uemeubçmzoq 4 n'a-F Z? 4 -leu ve 4 ruep eoueapj:pxd op 49 t ' t elqu 4 ouvoue e Tv*T 4 je & Oq.mod eun acr FOM ax puoadwoo T-F it 04 UTUOUO&T OP OUJ Oq UT gim TO & up j-çgeeoxe lm zeqç &P xaed *ab 00 oz u* VO Tqv->, Fpue &* z UT scores imoj * 9 np gzug-F Xpqxe eqaod UT op *TOJP ne 4 uvuq Tg es tt 4,xej -eu VJ 4 op quoz q 41 O* cooot Td top tj L qiejeuwaq op quoz eun je 4 Tm Tlpp'* ait Tueu op 4 zel " z 4 lq oe" ago -sep 4 zoddus op sq.VOMPTP sep OTTOO f alesp OUTOM UV inansuol op in* 4009 un u O TOS ndmojae 4 u T que ZL ea Te Tnuuw rouunq 4 T Penst el euh Sa ue L uo T 4 *o Tpu&Aea v T-uo-r&,o anoj C -4 uemoq TUJ 4 op UTJ ue seoq Td SOT 4 ue A Tia-0 lèo 9490 up eoueapjpid Op 69 ove np 04 jod UT ep 9490 unip ot -"u Ton un ZL Tenu 4 el jexnqqo queue & e 4 uelou T 4 uemenb çmxezrq e T-çqom eqzod aun au-Fou nu puoiclooo Tç,nb eo ue Pa Tap 4 ovimo L Uo Tquo Tpug Aga UT voles in O j Z, e 6 edmej* op onq el suap quemeq Tvj 4 op u TZ ne ae"uold sol Mod qe squeumoq elos UT op oeoq Tcl sel Gi T Bal Lxe no jesod -pp mod &Oj uo Tlueqnu m Op sueúow sep 4 umqjodwoo 9 "ea 4 op e TUTTOO 944 eo 69 eaqemqo 04 TPUT op onousep-ue pn 4 T" 6 edmeaq op ouq un 64 aud eaqnesp 440 TOUU% 4 up JUOTJPIUT&T lq joq Tvj 4 1 oeoq Td sep e Tqaos v T 4 a oiooujj eaqqemzed ot sz 5 z 5 z

1 1 -

de l'ouverture des portes 15, 16 et par les pièces se

trouvant dans la zone de transfert 14, à la fin du trai-

tement.

7 Four selon l'une des revendications pré-

cédentes, caractérisé en ce que les moyens de traitement

13 sont répartis uniformément à l'intérieur du tunnel.

8 Four selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que les moyens de traitement 13 consis-

tent en une succession d'éléments autonomes pouvant être commandés séparément au moyen d'un système programmable,

notamment pour un traitement à façon des pièces.

9 Four selon l'une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que la sole 22 est entraînée selon un mouvement de rotation de type pas à pas ou bien

de type à pas de pèlerin.

Four selon l'une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que les portes 15 et 16 peuvent prendre au moins deux positions, à savoir, une position escamotée dans la partie centrale 17 de l'enceinte 1, par

translation horizontale, et une position légèrement sou-

levée, par translation verticale.