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PERFECTION@2MENTS AUX PROCEDES ET APPAREIISDE CHAUFFAGE. NOTAMMMENT POUR LA FU- -SION DES 11-TAUX*-
La présente invention vise des perfectionnements aux chalumeaux à gaz atomique, tels que les chalumeaux à arc dans un courant gazeux, notamment aux appareils de ce tpe destinés à exécuter des opérations de coupe, de soudure de déploiement de métaux, et d'autres opérations métallurgiques comportant l'u- sage de gaz atomiques.
L'Invention est particulièrement applicable à l'utulisation de l'effet de chauffage par la flamme d'hydrogène atomique. On sait qu'une flamme @
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de gaz atomique est produite en amanaut du gaz moléculaire à un arc où il est dissocié, et en amenant les produits de dissociation cl est-à-dire le Gaz ato!J1i- que, à la place où il doit être utilisé COu1JJle agent de chauffïSe- L'invention décrit un chalumeau dans lequel la disposition des organes est telle qu'un jet unique de gaz peut être employé pour envelopper complètement les bornes d'arc de ses électrodes* Dans le chalumeau conforme à
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l'invention, le gaz est amené autour des électrodes,
de façon à anpècher 1'en- traînement de l'air dans le voisinage des électrodes qui sont placées de manière à être parallèles'
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On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et lus avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple, et dans lesquels:
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La r'ig1 représente en perspective un chalumeau conforme à l'intention'
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La Fig-2 est une vue de détail avec partie en coupe relative à une variante-
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Les Fig# z 4 concernent une autre variante, munie d'un dispo- sitif pour entraîner et projeter à distance le gaz atomique*
Le chalumeau représenté Fig.1 comprend une poignée 1, à travers
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laquelle etiétandent les conducteurs 2 et 3 et un conduit ou tuau 4' Sur la borne 5 du tu;
,au 4 est attachée une tujëro 6e Des électrodes 7 et 8, placées à peu près parallèlement l'une à l'autre, sont supportées à l'intérieur de la tuyère 6 et s'étendant à travers celle-ci, leurs extrémités entre lesquelles jaillit l'arc se trouvant à petite distance de son ouverture de décharge*
Les électrodes 7 et 8 sont reliées par des pinces 10 et 11 for- mant partie intégrante avec les conducteurs 2 et 3, à une source d'énergie qui à son tour est reliée, par des conducteurs appropriés (non représentés) aux conducteurs 2 et 3.
L'ajustage longitudinal des électrodes7 et 8 , dans la tuyère 6, est commandé par des pinces ou colliers élastiques 12 et 13 placés autour des électrodes et engageant la partie extérieure et supérieure de la tuyère 6, à travers laquelle s'étendent les électrodes- Le gaz est fourni à la tuyère par le tuyau 4 qui se termine à l'intérieur de celle-ci-
Dans l'arrangement particulier représenté, la partie terminale
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du tu au 4 s'étend à l'intérieur de la tuyère 6 et est placée entre les élec- trodes 7 et 8, à égale distance de celles-ci- Le gaz est ainsi fourni du tuyau 4, sous forme d'un jet qui est déchargé entre les électrodes puis traverse l'em- bouchure de la tuyère,
à travers laquelle elles s'étendent* La tuyère 6 , dans le chalumeau représenté, affecte une fonne ovale, de manière à entourer à petite distance les électrodes 7 et 8; cette construction permet d'assurer une économie dans la consommation de gaz- Dans le chalumeau particulier représenté au dessin, la tuyère 6 est confectionnée en quartz, le tuyau 4 en verre et les électrodes 7 2 8 en tungstène*
Grâce au fait que les électrodes sont à peuprès parallèles* le gaz fourni sux bornes d'arc ne refroidit pas, de manière appréciable, les poin- tes fondues des électrodes, et l'arc.établit entre celles-ci fonctionne en con- séquence avec un rendement plus grand pour fournir du gaz atomique, que dans le cas où les électrodes forment un angle- En outre, la façon particulière dont le gaz est fourni aux bornes d'arc et autour de celles-ci,
empêche l'introduction de l'air au point de soudure, ainsi qu'aux bornes d'arc* L'absence de toute oxy- gène à l'intérieur du gaz formant écrn, ou au voisinage du gaz atomique, rend le chalumeau particulièrement approprié à la soudure de métaux très oxydables, tels que l'aluminium, le chroma et les alliages de ces métaux- En raison de l'ab- sence d'oxygène autour des bornes de l'arc, la consomrnation de celles-ci est très inférieure à ce qu'elle serait dans d'autres chalumeaux où la façon d'ame- ner le gaz a pour effet que de petites quantités d'oxygène sont entraînées et amenées autour de l'arc.
Le nouveau chalumeau est approprié pour être utilisé avec un gaz unique ou des mélanges de gaz, on a trouvé qu'il est particulièrement avan- tageux lorsqu'on utilise du gaz ammoniac oudes mélanges d'hydrogène et d'azote.
En utilisant la construction particulière représentée, il est passible d'obtenir un chalumeau léger, de manoeuvre facile et fournissant du gaz atomique avec un minimum d'inconvénients pour l'opérateur* Cela est dû au fait que le chalumeau fonctionne avec une petite flamme qui est confinée autour des électrodes*
Dans le chalumeau, objet du présent perfectionnement, un jet, unique de gaz agit à la fois comme agent enveloppant et comme moyen pour amener le gaz atomique de l'arc en un point où il est employé comme agent de chauffage*
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On peut fournir aux électrodes du courant continu ou du courant alternatif, notamment du courant alternatif polyphasé:
lorsqu'on utilise plus de deux élec- trodes, la configuration de l'ouverture de décharge 9 doit correspondre à l'a- gencement des électrodes pour assurer l'économie de gaz désirée. On a constaté expérimentalement qu'une disposition particulière efficace est réalisée en ali- mentant par du courant triphasé un ensemble de trois électrodes parallèles dis- posées sensiblement suivant les arêtes d'un prisme triangulaire équilatéral-
Le nez de l'appareil peut alors être de forme cylindrique' comme dans le cas de deux électrodes, le nez est legèrement dépassé par les extremi- tés des trois électrodes entre lesquelles jaillit l'arc. Dans certains cas,
ce nez peut cependant être prolongé par un ajutage isolant résistant aux très hau- tes températures (en quartz, par exemple)-
L'allumage de l'arc peut être effectué au moyen d'une étincelle- pilote à haute fréquence, le procédé étant particulièrement avantageux lorsque les extrémités des électrodes sont difficilement accessibles ou dans le cas d'une machine à souder automatique*
De toutes façons, l'application d'une source polyphasée, à l'ali- mentation de T'arc, procure un accroissement très important de la quantité d'hy- drogène atomique produite par watt absorbé dans l'are.
Ce gain est encore plus considérable si on rapporte cette quantité aux volt-ampères fournis par la sour ce, le facteur de puissance étant fortement amélioré en raison de la stabilité naturelle d'un arc polyphasé, dont le parfait fonctionnement nécessite un rap- port de la tension à vide aux bornes de l'arc, à la tension en charge, beau- coup plus faible que celui nécessaire avec un arc monophasé* Par exemple, avec un réseau triphasé fournissant 220 volts entre phases, un excellent fonctionne- ment est obtenu sans transformateur, en branchant la torche au réseau par l'ili- termédiaire de bobines de réactances-
Dans la variante représentée Fig.2,
la tuyère comprend une pièce creuse 14 fixée sur un arbre creux 15 à l'intérieur duquel s'étendent des con- ducteurs 16-17 et un tuau 18. Les électrodes 19 et 20 sont supportées dans la tuyère du chalumeau au moyen des supports 21 et 22; ces supports sont maintenus en place à l'intérieur du manchon 14 au moyen d'une masse 23 de ciment isolant réfractaire,
Le courant est fourni aux électrodes par les conducteurs 16 et 17 qui sont fixés, en 24 et 25, sur les supports d'électrodes 21 et 22. Une
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chambre 26 est ménagée dans la matière isolante 23.
La partie extrême ou terminale 27 du tuyau 18 s'étend à l'inté- rieur de la partie supérieure de cette chambre 26, la disposition et la pro- portion des organes étant par ailleurs analogues à ce qui est représenta Fig.
1. -
Si, au lieu d'un tube de section transversale appréciable, on fait appel à un tube capillaire ou de petit diamètre, en amenant dans ce tube du gaz à pression notable, le gaz sortant du tube possède une vitesse suffi- sante pour entraîner les gaz atomiques autour de l'arc, suivant un pinceau étroit, et la quantité de gaz utilisée dans le tube est si faible qu'il ne refroidit pas, de manière appréciable, l'arc ni les gaz qui l'entourent- Etant donné que la température des gaz n'est pas abaissée de manière appréciable, le gaz atomique ne se recombine pas à l'état moléculaire pendant une durée ap- préciable.
En conséquence, en utilisant des tubes capillaires ou des tubes de petit diamètre pour décharger un jet étroit de gaz à grande vitesse à travers l'arc, il est possible de produire une longue flamme de gaz atomique*
Les Fig- 3 & 4 se rapportent à cette réalisation de l'invention*
La Fig.3 représente, en élévation latérale, un chalumeau du type visé, dans lequel la longueur et la nature de la flamme de gaz atomique ont été représentées*
La Fig.4 est une coupe de la tête du chalumeau de la Fig.3, per mettant de bien comprendre la construction et la disposition de ses organes*
Le chalumeau représenté Fig.3 comprend un corps cylindrique 31 muni, à son extrémité gauche, d'une poignée 32 et, à son extrémité droite,
d'une tête 33 constituant la tu ère Le gaz est fourni au chalumeau par un tuau ou conduit 34, et l'électricité par les conducteurs 35- La tête du cha- lumeau comprend, comme représenté Fig. 4, une pièce creuse 36 entourant des support? d'électrodes 37 et 38, un manchon 39 et un tube 40 Les supports d'électrodes 37 et 38 et le manchon 39 sont maintenus en place à l'extérieur de la pièce 36, au moyen d'une masse 41 de ciment réfractaire et isolant, la disposition des organes étant telle que les électrodes insérées dans les sup- ports d'électrodes saient à peu près parallèles au tube 40 supporté dans le manchon 39.
Une chambre 42 est ménagée dans la masse de ciment 41; les sup- @
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porter d'électrodes j7 et ;i8 et le tube a0 s'étendent à l'intérieur de cette chambre- La disposition des supports d'électrodes est telle que les électro-
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des insérées dUl8 ceux-ci s'étendent à travers cette chanbre et au-delà de la tâte du chalumeau, sur une petite distance tandis que les bornes des élec- trodes se rapprochent l'une de l'autre à bonne distance d'arc*
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Le tube 40 s'étend vers la pointe du oïaçlwneûu, se terûiim-Bt au voisinage de l'arc* Ce tube posslde un petit diamètre' il est de 'préférence
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en quartz et se termine par une partie e::trSme tronconique 4s agencée pour s'engager dans 1;
1l iiartie tronconique corresp.ndante du manchon 39.
La tube t0 est iuaintmm oa place dans le manchon 59 au :.1oyon d'un collet tubulaire 44 et d'une vis de fixation là :Du retirant la vis de fixa- tion 45 et le collet 44, le tube 40 pout âtre retiré du c]1[.11J:..:o&,', ut '-'1,22'{, en cas de rupture*
Du gaz est fourni à la partie supérieure de la chambre 42 par un
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tube 46, et à l'intérieur du manchon à9, par un tuba 47* Les tubes t6 et bzz sont reliés par un joint 48 et une valve 49, au conduit :
54 par lequel le gaz est fourni au chalumeau* La joint 48 est muni de deux valves 50 et 51 au moyen desquelles les pressions de gaz relatives dans les tuyaux 46 et 47 sont réglées-
La valve 50, règlent l'amenée du gaz à travers le tube 46, vers la partie supérieure de la chambre 42, est suffisamment fermée, pour que le gaz
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introduit dans la -partie supérieure de cette chillilbre, soit à faible pression- La valve 51, qui coMmande l'amanée du gaz à travers le tube 7, le manchon b9 et le tube 40, est ouverte plus en grandpour que le gaz à haute pression qui est déchargé à travers le tube à polit diamètre i-0 et tr±1l1sversal#lent aux bornes d'arc des électrodes 52 et 53,
soit à plus haute pression-
Les électrodes 52 et 53 sont serrées dans les supports 57 et 38 au moyen des écrous 54 et 55' Le courant est -fourni à. cas électrodes par les conducteurs 56 et 57 fixée aux supports 37 et 38. On peut utiliser soit du
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courant continu soit du courant altarm-tif monophasé ou polyphasé* Les conducteurs sont enfilés à travers un Iil2rlCholl de porcelaine 58 qui est logé ainsi que les tubes 46 et 47, la valve 49 et le joint 48, u.
l'intérieur du corps du chalumeau Si* Les conducteurs 56 et 57 sont reliés antre eux ou formant prolongement des conducteurs 55 comme t'eprésentê Fig-b
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Comme visible Fig.4, la fiasse 41 de ciment isolant et réfrac- taire est refoulée dans la partie droite du corps 31 et sert de support pour les extrémités des tubes 46 et 47 et l'extrémité du manchon, de porcelaine 58-
On peut se représenter comme suit le fonctionnement du chalumeau:
Los électrodes 52 et 53 sont ajustées dans les supports 37 et 38, de façon que leurs bornes se rapprochent à distance d'arc- Du gaz (par exem- ple de l'hydrogène ) est alors fourni à la chambre 42 et au tube capillaire 40, en ouvrant la valve 49.
Un arc est ensuite amorcé entre les électrodes en formant un eircuit les travorsant, au moyen d'un conducteur, et le chalumeau fonctionna pour engendrer de l'hydrogène atomique qui peut être utilisé pour des opéra- tions quelconques,
Une atmosphère enveloppante est fournie autour des électrodes et de 1'arc par le gaz amané par le tube 46 dans la partie supérieure de la chambre 42- Le gaz atomique est soufflé depuis l'espace compris entre les é- lectrodes au moyen du jet de gaz à grande vitesse sortant du tube capillaire 40-
Dans le chalumeau particulier représenté au dessin, le diamètre extérieur du tube de quartz est d'environ 3 mm et le diamètre intérieur d'environ 0,5 mm La pression de gaz an amont du tube de quartz peut varier par exemple depuis 0,035 kg par cm2 à 4,5 kg.
par cm2 en fonction des di- mensions de la flamme et du courant passant dans l'arc- La pression du gaz protecteur s'échappant de la chambre 42 est très faible, elle est par exem- ple de l'ordre de 0,3gr/m2.
Les dimensions du tube 40 et la pression du gaz utilisé dont les valeurs indiquées plus haut ne sont nullement limitatives peuvent varier dans de grandes proportions avec les dimensions du chalumeau et la nature du tra- vail exécuté-
Le principe essentiel de cette forme de réalisation de l'inven- tion est de produire un jet à grande vitesse, sans pour cela consommer une quantité excessive de gaz-
Si l'ouverture du tube inférieur était grande, on devrait admet- tre une quantité de gaz si grande que, laro, ainsi que la flamme au-delà de celui-ci seraient refroidis dans une forte proportion- En pareil cas, il se- rait/
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rait impossible de maintenir les conditions qui sont tout à fait essentielles pour conserver l'hydrogène à l'état atomique* Lais avec l'arrangement ropré- .santé et décrit,
une quantité de gaz relativement filiale est soufflée, soit à travers l'arc, soit au voisinage de celui-ci- Cette petite quotité d'h@- drogène moléculaire détermine un courent et il en résulte que l'hydrogène atomique se diffusant du noyau de l'arc est entraîné, concentré et dirigé suivant un courant étroit en s'éloignant de l'arc-
La disposition parallèle des électrodes, bien que n'étant pas essentielle, est préférée, car elle facilite davantage une création notable d'hydrogène atomique* En plaçant les électrodes en relation à peu prs paral- -lèle, comme représenté, les pointes fondues des électrodes,
aux bornes de l'arc établi entre celles-ci, ne sont pas refroidies par le courant ou jet d'hydrogène sortant du tube capillaire 40- Il en résulte un arc plus stable et la création d'une quantité plus grande d'hydrogène atomique que celle qui serait produite si les électrodes étaient placées suivant unmgle notable l'une par rapport à l'autre'
La disposition parallèle des électrodes indiquée dans les Fig.1 et 2, réduit aussi notablement les dimensions de la tête du chalumeau, et la rend appropriée pour 'être utilisée dans les places encombrées lorsque l'es- pace disponible est faible-
En raison de la flamme pointue et longue produite par la chalu- meau perfectionné,
il est possible d'exécuter des opérations de soudure dans des places qui seraient sinon inaccessibles- Il a été possible, avec le cha- lumeau représenté et décrit, de rendre incandescente une brisque réfraictaire des distances atteignant et dépassant 15 cm.Le jet concentré de gaz fournit une flamme s'étendant jusqulà environ 15 à 20 cm.
à partir de l'arc maintenu entre les bornes des électrodes 52 et 53' La flamme atomique créée par le chalumeau perfectionné est tout à fait analogue à la flamme oxy-hydrogène en forme et rigidité, bien que beaucoup plus chaude que cette dernière-
En raison de la possibilité de maintenir le chalumeau à une très grande distance de la pièce en cours de traitaient, les électrodes et le chalumeau sont maintenus à une distance suffisante de la Masse de Métal fon- du dans cette pièce, de manière à ne pas être atteints, ni abîmés par les par ticules métalliques jaillissant de cette masse au cours de la soudure' En outre, le chalumeau peut être maintenu à une distance suffisante de la pièce,
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de façon que l'arc établi entre les électrodes ne vienne pas en contact avec celle-ci et ne soit pas court-circuité au cours de l'opération de soudure-
En raison de la petite quantité d'hydrogène utilisée et de la nature confinée et directive des flammes, le chalumeau peut être employé par des opérateurs dans des conditions plus confortables qu'avec les appa- reils connus dans lesquels la flamme atomique n'a pas été si bien confinée et dirigée- La flamme longue et pointue a, de manière analogue, pour effet de rendre le chalumeau approprié pour les opérations de découpage* Elle a pour effet de fondre le métal à tailler et de souffler le métal fondu de la cou- ture.
Le Chalumeau est utilisé de préférence pour des opérations de soudure et de coupure à l'hydrogène atomique, mais il peut être utilisé avec d'autres gaz que l'hydrogène et pour exécuter d'autres opérations que la soudure et le découpage- Au lieu de gaz purs, on peut utiliser des mélanges de gaz, ou encore des produits de décomposition de gaz et de liquides, par exemple du gaz ammoniac et du méthane-
Il est bien entendu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple, ne sont nullement limitati- ves, et qu'on peut s'en écarter sans pour cela sortir du cadre de l'inven- tion*
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PERFECTION @ 2MENTS TO HEATING PROCESSES AND APPARATUS. ESPECIALLY FOR THE FU- -SION OF 11-RATES * -
The present invention relates to improvements to atomic gas torches, such as arc torches in a gas stream, in particular to devices of this type intended to perform operations of cutting, welding, deployment of metals, and other metallurgical operations. involving the use of atomic gases.
The invention is particularly applicable to the use of the atomic hydrogen flame heating effect. We know that a flame @
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of atomic gas is produced as an amanaut of molecular gas in an arc where it is dissociated, and by bringing the dissociation products, i.e., atomic gas, to the place where it is to be used COu1JJ the agent of The invention describes a torch in which the arrangement of the members is such that a single jet of gas can be used to completely envelop the arc terminals of its electrodes * In the torch according to
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the invention, the gas is brought around the electrodes,
so as to anchor the entrainment of air in the vicinity of the electrodes which are placed so as to be parallel.
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The new features and the advantages of the invention will be better understood by referring to the following description and to the accompanying drawings, given merely by way of example, and in which:
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The r'ig1 represents in perspective a blowtorch conforming to the intention '
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Fig-2 is a detail view with part in section relating to a variant-
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Fig # z 4 relate to another variant, fitted with a device to drive and project atomic gas at a distance *
The torch shown in Fig. 1 comprises a handle 1, through
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which leads to conductors 2 and 3 and a conduit or pipe 4 'On terminal 5 of the terminal;
, to 4 is attached a tujëro 6th Electrodes 7 and 8, placed approximately parallel to each other, are supported inside the nozzle 6 and extending through it, their ends between which spurts out the arc located at a short distance from its discharge opening *
The electrodes 7 and 8 are connected by clamps 10 and 11 forming an integral part with the conductors 2 and 3, to a power source which in turn is connected by suitable conductors (not shown) to the conductors 2 and 3. 3.
The longitudinal adjustment of the electrodes 7 and 8, in the nozzle 6, is controlled by pliers or elastic collars 12 and 13 placed around the electrodes and engaging the outer and upper part of the nozzle 6, through which the electrodes extend. The gas is supplied to the nozzle by pipe 4 which ends inside it-
In the particular arrangement shown, the terminal part
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from tu to 4 extends inside the nozzle 6 and is placed between the electrodes 7 and 8, at an equal distance from them. The gas is thus supplied from the pipe 4, in the form of a jet which is discharged between the electrodes then passes through the mouth of the nozzle,
through which they extend * The nozzle 6, in the torch shown, affects an oval shape, so as to surround the electrodes 7 and 8 at a small distance; this construction ensures savings in gas consumption - In the particular torch shown in the drawing, the nozzle 6 is made of quartz, the pipe 4 of glass and the electrodes 7 2 8 of tungsten *
Due to the fact that the electrodes are nearly parallel * the gas supplied to the arc terminals does not appreciably cool the molten tips of the electrodes, and the arc established between them works accordingly. with a greater efficiency to supply atomic gas, than in the case where the electrodes form an angle - In addition, the particular way in which the gas is supplied to the arc terminals and around them,
prevents the introduction of air at the welding point, as well as at the arc terminals * The absence of any oxygen inside the gas forming an ecn, or in the vicinity of the atomic gas, makes the torch particularly suitable for welding highly oxidizable metals, such as aluminum, chroma and alloys of these metals - Due to the absence of oxygen around the arc terminals, the consumption of these is much less than it would be in other torches where the way of delivering the gas results in small amounts of oxygen being drawn and carried around the arc.
The new torch is suitable for use with single gas or gas mixtures, it has been found to be particularly advantageous when using ammonia gas or mixtures of hydrogen and nitrogen.
By using the particular construction shown, it is possible to obtain a torch that is light, easy to operate and provides atomic gas with a minimum of inconvenience to the operator * This is due to the fact that the torch operates with a small flame which is confined around the electrodes *
In the torch, object of the present improvement, a single jet of gas acts both as an enveloping agent and as a means to bring the atomic gas of the arc to a point where it is used as a heating agent *
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Direct current or alternating current, in particular polyphase alternating current, can be supplied to the electrodes:
when more than two electrodes are used, the configuration of the discharge opening 9 should match the arrangement of the electrodes to ensure the desired gas economy. It has been found experimentally that a particular effective arrangement is achieved by supplying three-phase current to a set of three parallel electrodes arranged substantially along the edges of an equilateral triangular prism.
The nose of the apparatus can then be cylindrical in shape, as in the case of two electrodes, the nose is slightly protruded by the ends of the three electrodes between which the arc emerges. In some cases,
this nose can however be extended by an insulating nozzle resistant to very high temperatures (in quartz, for example) -
The arc can be ignited by means of a high frequency pilot spark, the process being particularly advantageous when the ends of the electrodes are difficult to access or in the case of an automatic welding machine *
In any case, the application of a polyphase source, to the arc supply, provides a very important increase in the quantity of atomic hydrogen produced per watt absorbed in the are.
This gain is even more considerable if we relate this quantity to the volt-amperes supplied by the source, the power factor being greatly improved due to the natural stability of a polyphase arc, the perfect operation of which requires a ratio of the no-load voltage at the arc terminals, at the on-load voltage, much lower than that necessary with a single-phase arc * For example, with a three-phase network supplying 220 volts between phases, excellent operation is obtained without transformer, by connecting the torch to the network via reactance coils
In the variant shown in Fig. 2,
the nozzle comprises a hollow part 14 fixed to a hollow shaft 15 inside which extend conductors 16-17 and a pipe 18. The electrodes 19 and 20 are supported in the nozzle of the torch by means of the supports 21 and 22; these supports are held in place inside the sleeve 14 by means of a mass 23 of refractory insulating cement,
The current is supplied to the electrodes by the conductors 16 and 17 which are fixed, at 24 and 25, on the electrode supports 21 and 22. A
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chamber 26 is formed in the insulating material 23.
The end or end part 27 of the pipe 18 extends inside the upper part of this chamber 26, the arrangement and the proportion of the members being otherwise similar to what is shown in FIG.
1. -
If, instead of a tube of appreciable cross-section, a capillary or small diameter tube is used, by bringing gas at considerable pressure into this tube, the gas exiting the tube has a sufficient velocity to entrain the tubes. atomic gases around the arc, following a narrow brush, and the amount of gas used in the tube is so small that it does not appreciably cool the arc or the gases around it. the temperature of the gases is not appreciably lowered, the atomic gas does not recombine in the molecular state for an appreciable time.
As a result, by using capillary tubes or small diameter tubes to discharge a narrow jet of gas at high velocity through the arc, it is possible to produce a long flame of atomic gas *
Figures 3 & 4 relate to this embodiment of the invention *
Fig. 3 shows, in side elevation, a torch of the type referred to, in which the length and nature of the atomic gas flame have been shown *
Fig. 4 is a cross section of the head of the torch in Fig. 3, allowing to understand the construction and the arrangement of its organs *
The torch shown in Fig.3 comprises a cylindrical body 31 provided, at its left end, with a handle 32 and, at its right end,
of a head 33 constituting the torch The gas is supplied to the torch by a pipe or conduit 34, and electricity by the conductors 35. The torch head comprises, as shown in FIG. 4, a hollow part 36 surrounding supports? of electrodes 37 and 38, a sleeve 39 and a tube 40 The electrode supports 37 and 38 and the sleeve 39 are held in place outside the part 36, by means of a mass 41 of refractory cement and insulating, the arrangement of the members being such that the electrodes inserted in the electrode supports are approximately parallel to the tube 40 supported in the sleeve 39.
A chamber 42 is formed in the mass of cement 41; the sup- @
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carrying electrodes j7 and; i8 and the tube a0 extend inside this chamber- The arrangement of the electrode supports is such that the electrodes
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inserts dUl8 these extend through this chanbre and beyond the head of the torch, a small distance while the terminals of the electrodes approach each other at a good distance of arc *
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The tube 40 extends towards the tip of the oïaçlwneûu, terminating in the vicinity of the arc * This tube has a small diameter and is preferably
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in quartz and ends with a part e :: very frustoconical 4s arranged to engage in 1;
11 corresp.ndante frustoconical part of the sleeve 39.
The tube t0 is placed in the sleeve 59 by means of a tubular collar 44 and a fixing screw there: By removing the fixing screw 45 and the collar 44, the tube 40 beam removed du c] 1 [.11J: ..: o &, ', ut' -'1,22 '{, in case of rupture *
Gas is supplied to the upper part of chamber 42 by a
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tube 46, and inside the sleeve à9, by a tuba 47 * The tubes t6 and bzz are connected by a joint 48 and a valve 49, to the conduit:
54 by which the gas is supplied to the torch * The joint 48 is provided with two valves 50 and 51 by means of which the relative gas pressures in the pipes 46 and 47 are regulated -
The valve 50, regulates the supply of gas through the tube 46, to the upper part of the chamber 42, is sufficiently closed, so that the gas
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introduced into the upper part of this chillilbre, either at low pressure, the valve 51, which controls the flow of gas through the tube 7, the sleeve b9 and the tube 40, is opened wider so that the gas at high pressure which is discharged through the tube with polish diameter i-0 and tr ± 1l1sversal # slow at the arc terminals of electrodes 52 and 53,
either at higher pressure
The electrodes 52 and 53 are clamped in the supports 57 and 38 by means of the nuts 54 and 55 '. Current is supplied to. electrodes by conductors 56 and 57 fixed to supports 37 and 38. Either
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direct current either single-phase or polyphase alternating current * The conductors are threaded through a porcelain Iil2rlCholl 58 which is housed together with the tubes 46 and 47, the valve 49 and the seal 48, u.
inside the body of the torch Si * The conductors 56 and 57 are connected together or forming an extension of the conductors 55 as shown in Fig-b
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As visible in Fig. 4, the fiasse 41 of insulating and refractory cement is pushed back into the straight part of the body 31 and serves as a support for the ends of the tubes 46 and 47 and the end of the sleeve, of porcelain 58-
We can represent the operation of the torch as follows:
The electrodes 52 and 53 are fitted in the supports 37 and 38, so that their terminals approach at an arc distance. Gas (eg hydrogen) is then supplied to the chamber 42 and to the capillary tube. 40, by opening the valve 49.
An arc is then started between the electrodes, forming a circuit through them, by means of a conductor, and the torch is operated to generate atomic hydrogen which can be used for any operations,
An enveloping atmosphere is provided around the electrodes and the arc by gas ignited through tube 46 in the upper part of chamber 42. Atomic gas is blown from the space between the electrodes by means of the jet of gas. high velocity gas coming out of the capillary tube 40-
In the particular torch shown in the drawing, the outside diameter of the quartz tube is about 3 mm and the inside diameter about 0.5 mm The gas pressure upstream of the quartz tube can vary, for example from 0.035 kg per cm2 to 4.5 kg.
per cm2 depending on the dimensions of the flame and the current flowing in the arc The pressure of the protective gas escaping from the chamber 42 is very low, it is for example of the order of 0.3 g / m2.
The dimensions of the tube 40 and the pressure of the gas used, the values indicated above are in no way limiting, may vary widely with the dimensions of the torch and the nature of the work performed.
The essential principle of this embodiment of the invention is to produce a high speed jet without consuming an excessive amount of gas.
If the opening of the lower tube were large, one would have to admit a quantity of gas so large that, laro, as well as the flame beyond it would be cooled in a great proportion- In such a case it would be- would /
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It would be impossible to maintain the conditions which are quite essential to conserve hydrogen in an atomic state * Lais with the re-health arrangement described,
a relatively filial quantity of gas is blown, either through the arc or in the vicinity of it - This small quantity of molecular hydrogen determines a current and it follows that atomic hydrogen diffuses from the nucleus of the arc is driven, concentrated and directed in a narrow current away from the arc-
Parallel arrangement of the electrodes, although not essential, is preferred, as it further facilitates significant creation of atomic hydrogen. By placing the electrodes in approximately parallel relationship, as shown, the fused tips of the electrodes,
at the terminals of the arc established between them, are not cooled by the current or jet of hydrogen leaving the capillary tube 40- This results in a more stable arc and the creation of a greater quantity of atomic hydrogen than that which would be produced if the electrodes were placed at a significant angle with respect to each other '
The parallel arrangement of the electrodes shown in Figs. 1 and 2, also significantly reduces the dimensions of the torch head, and makes it suitable for use in congested places when space is limited.
Due to the sharp and long flame produced by the perfected torch,
it is possible to carry out welding operations in places which would otherwise be inaccessible. It has been possible, with the torch shown and described, to make a refractory brisque incandescent at distances reaching and exceeding 15 cm. The concentrated jet of gas provides a flame extending up to approximately 15 to 20 cm.
from the arc maintained between the terminals of electrodes 52 and 53 'The atomic flame created by the perfected torch is quite analogous to the oxy-hydrogen flame in shape and stiffness, although much hotter than the latter-
Due to the possibility of maintaining the torch at a very great distance from the workpiece being treated, the electrodes and the torch are kept at a sufficient distance from the mass of molten metal in this workpiece, so as not to be reached or damaged by the metal particles spurting out of this mass during welding 'In addition, the torch can be kept at a sufficient distance from the part,
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so that the arc established between the electrodes does not come into contact with it and is not short-circuited during the welding operation.
Due to the small amount of hydrogen used and the confined and directive nature of the flames, the torch can be used by operators under more comfortable conditions than with known devices in which the atomic flame has not. been so well confined and directed - The long, pointed flame similarly has the effect of making the torch suitable for cutting operations * It has the effect of melting the metal to be cut and blowing the molten metal from the neck - ture.
The Torch is preferably used for atomic hydrogen welding and cutting operations, but it can be used with gases other than hydrogen and to perform operations other than welding and cutting - Instead of pure gases, it is possible to use gas mixtures, or also decomposition products of gases and liquids, for example ammonia gas and methane-
It is understood that the provisions and applications which have been indicated above, by way of example, are in no way limiting, and that one can deviate from them without departing from the scope of the invention. - tion *