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"PROCEDE ET APPAREIL POUR LA MISE EN TRAIN D'UN EBARBAGE, OU ECROUTAGE, D' UN DECOUPAGE OU D'UN USINAGE A LA FLAMME,
DE PIECES METALLIQUES"
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour ébarber ou écroûter, découper ou usiner à la flamme, des pièces métalliques en dirigeant dessus un jet de gaz oxydant et, particulièrement, un procédé et un appareil pour la mise en train d'une telle opération de découpage, d'ébarbage, ou écroûtage, ou d'usinage à la flamme.
Jusqu'à présent, on a commencé ou mis entrain des opérations de ce genre en chauffant préalablement les pièces métalliques à une température d'ignition au point où
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l'enlèvement de métal doit commencer et en dirigeant un jet de gaz oxydant sur les pièces au point de préchauffage.
Après que le découpage, l'ébarbage, ou écroûtage, ou l'usinage à la flamme a commencé, on peut diminuer le préchauffage en raison de l'effet préchauffant de la scorie ou métal oxydé qui précède la buse, ou est soufflé en avant de celle-ci, à mesure qu'elle avance sur la pièce.
Ces procédés, connus, actuels exigent un temps considérable pour préchauffer, au début, les pièces métalliques à une température d'ignition et on a eu coutume d'augmenter la fourniture de gaz de préchauffage, afin de réduire le temps de la mise en train par préchauffage, en munissant par exemple le chalumeau d'orifices de préchauffage relativement grands, de diamètre plus gros que celui nécessaire pour continuer l'opération après qu'elle a commencé. Puisque la vitesse du gaz de préchauffage doit être maintenue au-dessus'd'une certaine limite afin de maintenir la stabilité de la flamme et d'empêcher un retour de flamme dans le chalumeau, les gros orifices de préchauffage livrent un gaz de préchauffage d'un volume tel qu'il diminue l'efficience d'enlèvement du métal et augmente grandement les frais d'opération.
Toute tentative pour diminuer le volume de gaz de préchauffage après que l'opération d'enlèvement du métal a commencé réduit la vitesse du gaz et fait que la flamme de préchauffage devient instable et qu'il se produit, dans certains cas, un retour de flamme.
Lorsqu'on désire enlever du métal de surface de pièces métalliques froides, il devient extrêmement difficile de préchauffer suffisamment le point où l'opération d'enlèvement du métal doit commencer. Des problèmes de cette nature
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se présentent dans bien des cas, particulièrement dans les aciéries où il est désirable d'employer une opération d'ébarbage ou d'écroûtage, pour enlever des crevasses, fissures et autres imperfections en dedans des limites superficielles de billettes froides, etc..
L'invention a pour objet d'assurer le préchauffage le plus efficace et économique normalement capable de continuer un découpage, un ébarbage ou écroûtage, ou un usinage à la flamme après qu'il a été commencé' et d'augmenter l'intensité de ce préchauffage pour effectuer la mise en train d'une opération de ce genre dans un temps relativement court.
Elle a aussi pour objet de porter presque instantanément une partie de pièce métallique froide à une température d'ignition en déposant dessus un globule de métal fondu et en dirigeant un jet de gaz oxydant sur ce globule.
L'invention a pour autres objets : d'offrir un procédé pour réduire le temps de mise en train d'une opération de découpage, d'écroûtage ou d'usinage à la flamme en introduisant un fusible en métal dans la flamme de préchauffage d'une manière telle qu'il se trouve porté presque instantanément à la température de fusion et en dirigeant un jet oxydant sur le globule de métal fondu ainsi formé, ce qui fait qu'il s'oxyde, puis en refoulant le globule de métal fondu en association intime avec la pièce sur laquelle on opère; d'offrir un procédé dans lequel le fusible métallique est dans une relation angulaire telle, avec l'axe du jet oxydant, qu'en fondant il se trouve soufflé vers la surface à traiter et déposé sur celle-ci;
d'offrir'un procédé dans lequel le fusible métallique est situé, par rapport à la flamme de
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réchauffage, de façon à recevoir de celle-ci le maximum de chaleur et d'offrir un appareil capable de mettre en pratique le procédé décrit ici.
L'invention a encore pour objet spécifique d'offrir un procédé pour élever presque instantanément la température d'une partie du métal de surface, dans les limites d'une aire de pièce métallique, à une température d'ignition en employant une consommation relativement faible de chaleur de préchauffage et en combinant avec cela un jet de gaz oxydant et un, globule de métal fondu.
En conséquence, l'invention envisage un procédé et un appareil de mise en train d'une opération de découpage, d'ébarbage, ou écroûtage, ou d'usinage à la flamme sur une pièce métallique, consistant à préchauffer la pièce, au point où l'opération doit commencer, à l'aide d'un moyen de chauffage n'ayant qu'une intensité suffisante pour continuer l'opération après qu'elle a été mise en train et à augmenter l'effet de ce moyen préchauffant pour mettre en train la dite opération dans un temps relativement court.
Sur les dessins ci-joints :
Fig. 1 est une élévation, partie en coupe, d'un chalumeau d'écroûtage réalisant les principes de l'invention ;
Fig. 2 est une coupe à grande échelle suivant 2-2, Fig. l;
Fig. 3 est une élévation en coupe suivant 3-3, Fig.
2 ;
Fig. 4 est une élévation, partie en coupe, d'une disposition moaifiée d'appareil réalisant les principes de l'invention;
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Figs. 5 et 6 sont des coupes suivant 5-5 et 6-6, respectivement, Fig. 4 ;
Figs. 7 à 11, inclusivement, sont des croquis schématiques représentant la mise en position correcte du fil métallique dans les flammes de préchauffage et le jet d'oxygène;
Fig. 12 est une élévation, partie en coupe, d'une autre disposition d'appareil réalisant les principes de l'invention et
Fig. 13 est une coupe, à grande échelle, suivant 13-13, Fig. 12.
Le procédé et l'appareil pour la mise en train d'une opération de découpage, d'écroûtage ou d'usinage à la flamme comprennent des phases opératoires et des moyens pour introduire une portion ou incrément d'un fusible métallique, de préférence sous la forme d'un fil cylindrique, plat ou tordu, de métal ferreux dans une flamme de préchauffage dont l'intensité est suffisante pour continuer l'opération de la manière la plus efficace et économique après que l'opération a été amorcée. La portion de fil métallique ainsi introduite dans la flamme de préchauffage fond instantanément et tombe ou se dépose sur la pièce métallique au point où l'enlèvement de métal doit commencer.
Lorsque la portion ou incrément de fil métallique introduit dans la flamme de préchauffage atteint un état semi-fluide, on dirige dessus un jet de gaz oxydant, ce qui surchauffe et oxyde le globule de métal fondu formé par le fusible en fil métallique et le repousse sur la pièce métallique en cours de traitement. La chaleur engendrée dans la masse fondue est facilement transférée à une petite aire de la pièce, sous cette masse, et est suffisante pour porter cette aire de métal à la température d'ignition. Une '
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application continuée d'oxygène au point où le globule est déposé effectue une oxydation de la pièce qui peut être convertie en une opération de découpage, d'écroûtage ou d'u- sinage à la flamme en déplaçant le jet d'oxygène par rapport à la pièce.
Une opération continue est maintenue en vertu de la chaleur inhérente de la petite màre formée par la pièce métallique fondue et l'action des flammes de préchauffage relativement faibles.
On doit prendre soin, dans la mise en pratique du procédé de l'invention, d'éviter un dépôt incorrect du globule de métal fondu sur la pièce; autrement, le jet de gaz oxydant pourrait déloger le globule et le chasser du point où l'enlèvement de métal doit commencer. On a trouvé que le fil métallique doit être introduit dans les flammes de préchauffage et le jet d'oxygène sous un angle tel qu'il coupe la ligne axiale du courant d'oxygène de découpage avant que son extrémité vienne en contact avec la pièce métallique.
Sur les Figso 7 à 9, inclusivement, on a représenté une série de buses de chalumeau obliquement disposées, N, en combinaison avec le fil métallique fusible W dans des positions angulaires correctes. Selon la construction spécifique de la buse N, on peut introduire le fil métallique sous diverses inclinaisons, comme c'est représenté sur les Figs. 7 à 9; toutefois, il est à noter que dans chaque cas le fil métallique coupe l'axe X de l'orifice à oxygène avant que son extrémité fasse contact avec la pièce métallique.
Chaque flamme de préchauffage à l'acétylène, Y, consiste en trois cônes distincts, à savoir; un cône-mélangeur dans lequel l'acétylène non brûlé et l'oxygène sont mélangés; un cône interne qui entoure le cône mélangeur et dans lequel
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la combustion primaire de l'acétylène et de l'oxygène se produit pour former de l'oxyde de carbone, par l'union du carbone de l'acétylène avec l'oxygène, et de la vapeur d'eau, par l'union de l'hydrogène de l'acétylène avec l'oxygène, et un manchon externe où la combustion complète est effectuée.
On sait que la région de la plus haute température, à l'intérieur de la flamme de préchauffage, se trouve en un point adjacent au bout ou pointe du cône interne. L'introduction du fil métallique à la flamme, ou aux flammes, de préchauffage doit, de préférence, se faire en ce point pourvu, toutefois, que l'inclinaison de la buse permette l'insertion du fil métallique sous l'angle dont il a été question en connexité avec le jet d'oxygène.
Dans le cas où l'inclinaison de la buse est telle qu'on ne peut pas introduire le fil métallique au point le plus désirable de chaleur maximum tout en maintenant la relation angulaire précédemment décrite du fil métallique et du jet de gaz oxydant, on doit sacrifier la première condition en faveur de la seconde puisque le fil métallique peut être mû le long de sensiblement les trois quarts de la longueur du cône interne de 'la flamme de préchauffage sans effectuer un changement notable dans le temps de préchauffage de mise en train. Il est possible de procéder ainsi parce que la gamme normale de températures sur la longueur du cône interne est bouleversée par le fil métallique en contact avec lui.
Avec une consommation constante de gaz combustible, la grosseur du fil métallique introduit aux flammes de préchauffage affecte directement le temps de préchauffage de mise en train. Toutefois, la grosseur du fil métallique est limitée par la stabilité du dispositif d'entraînement du
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fil métallique, c'est-à-dire son aptitude à introduire et tenir le fil métallique dans la position spécifiée jusqu'à ce que l'opération ait été mise en train ; le courant de gaz oxydant, qui soufflera hors d'alignement un fil métallique de trop petit diamètre et par le fait qu'un fil métallique de trop petit diamètre produira une masse de métal fondu insuffisante pour faire fondre convenablement une aire de la pièce suffisamment grande pour commencer la coupe ou passe.
On a trouvé que des fils de diamètres compris entre 4,7 et 2,4 mm donneront satisfaction, dans la mise en pratique du procédé, avec une vitesse d'oxygène de découpage d'environ 212 m à la seconde, un rapport oxy-acétylène d'environ 1 à 1 et une vitesse d'écroûtage d'environ 13,7 m à la minute.
Dans les cas où l'on fait usage d'autres vitesses d'oxygène et où l'on emploie d'autres valeurs différentes de celles spécifiquement indiquées, on peut, naturellement, faire usage de fils métalliques de diamètres variables.
La position des flammes de préchauffage Y par rapport au fil métallique est déterminée par la grosseur de ce dernier. Les flammes de préchauffage Y (voir Figs. 10 et 11) doivent être disposées soit pour chevaucher le fil métallique ou pour tomber directement sur lui, selon la position dans laquelle elles chaufferont le plus effectivement ce fil.
Une forme d'exécution d'appareil capable d'effectuer le procédé'décrit ici est représentée sur les Figs. 1, 2 et 3 des dessins. Elle comprend un chalumeau oxyacétylénique , T, sur lequel est monté, près de sa partie antérieure, un dispositif F capable d'entraîner des longueurs progressives de fil métallique cylindrique, plat, tordu, ou autrement formé, W, dans les jets de préchauffage livrés par la buse N
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du chalumeau T. Le dispositif d'entraînement F est relié à un levier L, manoeuvrable à la main, ou est associé autrement avec ce levier qui est capable d'ouvrir la valve à oxygène de découpage sur le chalumeau T et de faire avancer un incrément de fil métallique dans les flammes de ce chalumeau.
Pour diriger les incréments successifs de fil métallique dans les flammes de préchauffage à l'angle et à la position voulus, un dispositif de guidage G est monté sur le chalumeau en un endroit adjacent à la buse N. Ce dispositif est capable de guider les incréments successifs de fil métallique dans' les flammes de préchauffage de telle manière qu'ils se trouvent instantanément chauffés à l'état fondu. Le guide G met aussi en position les incréments successifs de fil métallique dans le courant de gaz oxydant de telle manière que les globules fondus qui en sont formés sont réchauffés et sont repoussés sur la partie de pièce métallique en un point prédéterminé où doit commencer une opération d'enlèvement de métal.
Le chalumeau T comprend une poignée 5 possédant à son extrémité arrière un corps de soupape 6 capable de supporter des raccords pour l'oxygène et l'acétylène et présentant des passages et des chambres pour régir l'écoulement des gaz respectifs à l'intérieur du chalumeau. Une entrée d'oxygène 7, commandée par une valve 4 (Fig. 4), est attachée au corps 6 et dirige l'oxygène arrivant dans des chambres existant à l'intérieur de ce corps, chambres qui sont reliées au conduit à oxygène 8. Pour commander le passage d'oxygène à la buse N, il est prévu, à l'intérieur du corps 6, une soupape qui comprend une tête et une tige 10 et est élastiquement tenue fermée par un ressort 11. La soupape est action-
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née par le levier L pivotant à l'extérieur de la poignée , près de son extrémité avant.
Un levier coudé 13, de commande de la soupape, pivote en 14 à l'intérieur de la poignée cylindrique 5. Un des bras du levier coudé 13 est relié au levier L par une bielle 12. Pour un but qui sera indiqué plus loin, il est désirable que le levier L soit mû sur une certaine distance indépendamment du levier coudé 13 et, pour cette raison, une connexion à mouvement perdu est prévue entre la bielle 12 et le levier 13. Comme c'est représenté, une fente allongée 15, existant dans la partie inférieure de la bielle 12, coopère avec une cheville 16 rigidement montée à l'extrémité de l'un des bras du levier coudé 13.
Le levier coudé 13 est pourvu d'une butée située en ligne avec l'une des extrémités d'un plongeur 21 dont l'extrémité opposée est capable d'agir sur la tige de soupape 10. On voit qu'ainsi, en appuyant sur le levier L, on peut écarter la soupape .2 de son siège et, lorsqu'on lâchera le dit levier, le ressort 11 ramènera automatiquement la soupape sur son siège. Une entrée d'acétylène 22, commandée par une valve à acétylène principale 23 est également attachée au corps 6 et commande le passage d'acétylène à une gorge mélangeuse où il se mélange avec de l'oxygène insufflé de l'entrée d'oxygène 2 par un by-pass 26.
La disposition spécifique de chalumeau n'est pas essentielle au fonctionnement de l'invention. La construction que l'on a décrite n'est aestinée qu'à montrer la relation entre le mécanisme de commande de soupape à oxygène et l'appareil que l'on va décrire.
Le dispositif F, d'entraînement du fil métallique, est destiné à entraîner des longueurs progressives de fil
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métallique dans les flammes de préchauffage sortant de la buse N en relation ,réglée dans le temps, avec l'ouverture de la soupape à oxygène 9. Une disposition d'appareil capable d'entraîner le fil métallique comme il le faut est représentée sur les Figs. 1 à 3, inclusivement, et est commodément montée sur le chalumeau T entre la poignée 2 et la buse N, en position pour maintenir l'équilibre du chalumeau. Le dispositif F, d'entraînement du fil métallique, comprend un dispositif de support et de.guidage de fil, 36,consistant en deux branches espacées 37 et 38 reliées à leurs extrémités inférieures, de manière à faire partie intégrante l'une de l'autre, par une bande 39.
Les parties supérieures extrêmes des branches 37 et 38 présentent des surfaces concaves dont la courbure correspond à la courbure du tuyau inférieur 29 s'étendant entre la poignée 2 et la tête de buse 32. Le dispositif de guidage 36 est soudé, à la soudure ou à la chaude soudante, au tuyau 29 et offre un moyen de support et de guidage commode pour le fil métallique. Il met le fil métallique en position, par rapport au dispositif d'entraînement F, de fa- çon qu'un mécanisme de serrage puisse faire effectivement prise sur des longueurs progressives du fil métallique et les livrer en avant de la buse N du chalumeau.
Pour le but d'empêcher une usure excessive entre le fil métallique et le support 36, des coussinets en acier trempé, 40 et 41, sont introduits dans des trous de guidage axialement alignés prévus dans les branches 37 et 38.
Conformément au procédé décrit précédemment, il est désirable d'introduire les longueurs successives et progressives de fil métallique dans les flammes de préchauffage et le jet de gaz oxydant de manière à maintenir une relation
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spécifique entre le fil et les flammes et le jet. Dans la réa- lisation représentée sur les Figs. l à 3, cela a été accompli en prévoyant un conduit métallique 42 entre le support 36 et le oout de la ouse N. Le tube 42 est exactement fixé dans la oranche 38 du support 36 par un serre-tube 43. La sortie du tube est exactement située, par rapport aux orifices de sor- tie de la buse N, par un support 45 fixé à la tête de buse 32 et descendant de celte-ci.
Un coussinet de guidage en acier trempé, 47, est monté dans le support 45 dans une rela- tion angulaire telle, par rapport à la buse N, qu'il dirige @ les longueurs successives de fil métallique dans les flammes de préchauffage en un point adjacent aux extrémités des cônes internes de ces flammes. Il dirige aussi le fil métalli- que dans le jet de gaz oxydant de façon qu'il coupe l'axe de ce jet avant que l'extrémité du fil fasse contact avec la piè- ce métallique.
L'entraînement de longueurs successives de fil métallique au delà du support 36, à travers le tube 42, et dans les flammes de préchauffage et le jet de gaz oxydant peut être effectué par une tenaille capable d'osciller. Une telle tenaille peut être située, par rapport au support, de façon que, pendant la partie dextrogyre de son mouvement oscil- lant, elle serre le fil, ou fasse prise sur lui, et le pousse le long du tube 42 et qu'elle glisse librement sur le fil pendant la partie lévogyre de son mouvement d'oscillation.
Dans la réalisation représentée sur les Figs. 1 à 3, la tenaille montée à pivot peut comprendre un joug en deux pièces 52 consistant en branches coïncidentes capables de chevaucher les conduits 8, 28, 29 et 30 du chalumeau T.
La partie inférieure du joug 52 descend au-dessous du support 36 et l'entoure. Une monture à pivot 48, pour le joug 52,
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est soudée, à la soudure ou à la chaude soudante,¯sur le dessus des conduits 8 et 30 et est également enfourchée ou chevauchée par le joug 52 qu'elle supporte pour lui permettre de pivoter sur un axe 51. Pour effectuer l'entraînement progressif du fil métallique pendant l'oscillation du joug 52, un disque de serrage 54 est situé à l'intérieur du joug et est pourvu d'un trou central de diamètre légèrement plus gros que celui du fil métallique.
Le disque 54 est en acier trempé et le trou qu'il présente n'est fraisé que dans une seule des faces, de sorte qu'un léger mouvement d'inclinaison du disque au commencement de 1'oscillation dextrogyre du joug 52 fait qu'il saisit le fil et le fait avancer vers la buse N.
Pendant la partie lévogyre de l'oscillation, le trou fraisé permet au disque 54 de glisser librement sur le fil métallique,
Etant donné qu'il est désirable que le disque de serrage 54 oscille légèrement pendant qu'il est en action, il est monté à pivot dans des évidements 55 prévus dans les branches du joug 52. Comme les évidements 55 sont pourvus d'épaulements 50 capables de faire contact avec le disque 54 pendant la partie lévogyre du mouvement d'oscillation du joug 52,ils ne permettent au disque d'osciller que dans un seul sens à partir de l'axe longitudinal du joug 52. Par conséquent, ces épaulements aident à ramener le disque à sa position initiale en le maintenant en position pour qu'il glisse librement sur le fil métallique.
Au commencement de la partie dextrogyre du mouvement d'oscillation du joug 52, la prise positive du fil par le disque 54 sera assurée si le disque est légèrement incliné. Ce mouvement d'inclinaison du disque 54 peut être effectué si son bord inférieur est en prise, à frottement, avec un élément fixe. Un engagement
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positif, à frottement, du bord inférieur du disque 54 avec un élément fixe peut être assuré en prévoyant un ressort à lame 61, rivé sur le dessus de la bande 39 et situé de façon qu'une de ses parties, légèrement cintrée, prenne sur le bord inférieur du disque 54 au commencement de la partie dextrogyre du mouvement d'oscillation du joug 52.
Dans le but d'empêcher un mouvement de pivotement excessif du disque de serrage 54 dans le sens lévogyre autour de son pivot 56 (Fig. 2) lorsqu'un fil métallique n'est pas enfilé dans le dispositif, une plaque 49 est attachée aux bords arrière des branches du joug 52 de manière à recouvrir les évidements 55 formés dans ces branches, Naturellement, la plaque 49 présente une ouverture suffisante pour ne pas gêner le passage du fil métallique à travers le disque 54.
Le mouvement d'oscillation peut être imprimé au joug 52 par un moyen manoeuvrable à la main et, dans la forme d'exécution préférée de l'invention, qui est représentée sur les Figs, 1 à 3 inclusivement, il est avantageux d'effectuer cette oscillation en relation réglée dans le temps avec le fonctionnement de la soupape à oxygène 9. Pour cette raison, le levier de commande L a été construit de façon que son mouvement soit amplifié, et disposé de façon que son mouvement imprime des oscillations d'amplitude suffisante au joug 52. La connexion à fente et cheville, 15, 16, entre le levier 13 et la bielle 12 permet un mouvement suffisant du levier L pour effectuer l'oscillation désirée du joug 52.
Le mouvement perdu, aussi bien que le mouvement actionnant la soupape, du levier L peuvent être transmis au joug oscillant 52 au moyen d'une bielle rigide 58 articulée, par l'une de ses extrémités, à un bras 57 soudé à la partie antérieure du levier L et, par son autre extrémité, à la partie supérieure du joug 52. On'voit qu'ainsi, en appuyant sur le levier L, on fera fonctionner le dispositif d'entraîne-
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ment F pour entraîner l'incrément désiré de fil métallique dans les flammes de préchauffage et que, à la fin de l'abaissement du levier, une légère continuation du fonctionnement du dispositif d'entraînement et le fonctionnement de la sou- pape s'effectueront.
Ce léger entraînement additionnel du fil métallique dans les flammes de préchauffage et le jet d'oxygène n'affecte pas le procédé; le fil métallique est fondu et chassé comme déchet. Un ressort 60, travaillant à la compression, est attaché à la partie supérieure', du joug 52 ainsi qu'à une partie du chalumeau T située en avànt du dispositif d'entraînement F pour ramener ce dernier, le joug 52 et le levier L à leurs positions initiales.
Du fil métallique de courtes longueurs, ou du fil métallique venant d'un dévidoir convenablement attaché par des courroies au dos de l'opérateur, peut être entraîné le long du chalumeau T, à travers le coussinet 40, le trou du disque 54, le coussinet 41, le tube 42 et le coussinet de guidage 47, à une position correcte en avant des orifices de sortie de la buse N.
Une forme d'exécution modifiée d'appareil réalisant les principes de l'invention est représentée sur les Figs. 4 à 6. Elle comprend un dispositif modifié d'entraînement du fil métallique, en combinaison avec la disposition de chalumeau qui est représentée sur les Figs. 1 à 3.
Dans la disposition des Figs. 4 et 5, le chalumeau T est muni, près de son extrémité antérieure, d'un dispositif combiné d'entraînement et de guidage F' et G'. Ce dispositif s'étend de haut en bas le long de la buse de chalumeau N dans une relation telle, par rapport à celle-ci, que le fil métallique peut être guidé et être entraîné progressivement
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dans les flammes de préchauffage et le jet d'oxygène de la manière décrite en connexité avec le procédé précédemment décrit et l'appareil des Figs. 1 à 3.
La forme d'exécution modifiée de l'appareil, représentée sur les Figs. 4 à 6, peut ou non être actionnée en relation réglée dans le temps avec le fonctionnement du levier L de manoeuvre de la soupape à oxygène. Comme c'est représenté, un fil métallique de tirage, 100, s'étend du dispositif d'entraînement F' à une détente R assujettie à la poignée du chalumeau T. La détente est adjacente, sur la poignée 2, au levier L, mais en est indépendante, de sorte que l'opérateur qui tient le chalumeau peut la manoeuvrer commodément.
Le dispositif, combiné, d'entraînement et de guidage F' et G' est monté à l'intérieur d'une cage 72 qui est supportée par un collier en deux pièces 70 s'adaptant étroitement autour des conduits 8, 28, 29 et 30 du chalumeau T. La cage 72 comprend deux parties en tôle, 73 et 74, qui sont réunies à leurs extrémités inférieures par des parties se recouvrant et des vis 75,de manière à faire partie inté- grante l'une de l'autre. Les extrémités supérieures des parties 73 et 74 sont solidement assujetties au collier 70 par une connexion comprenant des fentes allongées qui permettent un léger réglage angulaire de la cage 72.
Une des branches, 73, de la cage 72 est pourvue de rebords latéraux 76 qui forment avec la branche 74 une chambre dans laquelle le mécanisme de serrage, ou tenaille, peut être situé et à laquelle-le mécanisme de guidage peut être attaché. Un bossage 77 en acier trempé, pour guider le fil métallique, est soudé à l'un des rebords latéraux de la branche 73 et présente un trou, 78, de diamètre légèrement
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plus gros que celui du'fil métallique qui doit être entraîné à travers lui. Ce bossage présente également un trou 79 et un élargissement de celui-ci, 80,pour recevoir une partie du mécanisme de serrage qui sera décrit ci-après. Un autre bossage de guidage 81 est attaché au rebord latéral de la branche 73 qui forme l'entrée à la cage 72 et ce bossage est également fait d'acier trempé , résistant à l'usure.
Les moyens de serrage et de propulsion tant de la première que de la seconde formes d'exécution de l'invention sont génériquement les mêmes en ce sens que chacun dépend du mouvement d'oscillation d'un élément pour faire avancer le fil métallique et d'un disque de serrage monté à pivot capable de saisir le fil métallique pendant la partie dextrogyre de l'oscillation du dit élément et de relâcher le fil et de glisser librement dessus pendant la partie lévogyre de cette oscillation. L'élément capable d'osciller de l'appareil modifié représenté sur les Figs. 4 à 6 affecte la forme d'un levier 91 monté sur la partie centrale de la cage 72 par un pivot 92.
L'extrémité inférieure du levier 91 est articulée à un disque de serrage en acier 22 et son extrémité supérieure est attachée au fil de tirage 100 qui est capable de transmettre un mouvement oscillatoire au dit levier.
Pour compenser l'obliquité du levier 91 pendant l'oscillation, le pivot 92 est pourvu d'une ouverture centrale capable de glisser sur le levier 91 et de supporter celui-ci en permettant par cela même un mouvement relatif entre ce levier et son support à pivot.
Le disque serre-fil 93 est similaire au disque correspondant 4 de la disposition des Figs. 1 à 3 en ce sens qu'il possède un trou 94 fraisé sur l'un seulement des côtés du disque pour permettre uh libre mouvement du disque
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sur le fil métallique dans un des sens du mouvement du disque et pour faire prise sur ce fil pendant le mouvement de ce disque dans le sens opposé. Toutefois, le disque 93 diffère du disque 4 en ce sens qu'il y est'prévu un second trou qui est fraisé sur chaque face du disque. Dans ce dernier trou passe un boulon de guidage 96 rigidement monté à l'intérieur de la cage 72 par vissage dans le trou ?9 du bossage 77.
Un mouvement dans le sens dextrogyre est imprimé au levier 91 par un moyen manoeuvrable à la main et un mouvement dans le sens lévogyre est imprimé au dit levier par un ressort 97, travaillant à la compression, qui entoure le boulon 96 et dont l'une des extrémités est reçue dans l'élargissement 80 du trou 79 du bossage 77 tandis que son autre extrémité bute contre le disque de serrage 93. L'oscillation du levier 91 peut être effectuée par un moyen manoeuvrable à la main indépendamment du fonctionnement de la soupape à oxygène principale . Dans la forme d'exécution modifiée de l'invention, la détente R est montée sur la poignée 5 du chalumeau T en position telle par rapport au levier L qu'on peut l'actionner à volonté. Le fil métallique de tirage 100 relie la détente avec l'une des extrémités du levier oscillant 91.
Un collier divisé 101 est monté en relation fixe autour de la poignée 5 par un moyen d'attache 102. Le collier 101 est pourvu d'un bossage protubérant, 103, sur lequel est monté un axe 104. 'L'axe supporte la détente R qui est maintenue sur lui par une goupille. La détente comprend un disque circulaire possédant un doigt de commande tangentiellement disposé. La périphérie du disque est pourvue d'une gorge 105 dans laquelle le fil de tirage 100 peut s'envelopper.
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Une cheville 106. adjacente à l'une des extrémités de la gorge 105, assujettit ce fil 100 à la détente.
Une autre modification de l'appareil réalisant les principes de l'invention est représentée sur les Figs. 12 et 13. Elle comprend une autre forme encore de dispositif d'entraînement eh combinaison avec une disposition de chalumeau un peu différente de celle représentée sur les Figs. 1 et 4.
Dans la disposition de Figs. 12 et 13, le chalumeau T' comprend une poignée 110 présentant, à son extrémité arrière, un corps 112 supportant des raccords à oxygène et à acétylène et formant des passages et des chambres pour régir le passage ou écoulement des gaz respectifs dans le chalumeau.
Une entrée'd'oxygène 114, commandée par une valve 115, est attachée au corps 112 et dirige l'oxygène arrivant dans des chambres existant dans le corps 112 et à travers le conduit à oxygène 118. Pour régler.le passage d'oxygène à travers le chalumeau T', il est prévu dans le corps 112 une soupape à ressort additionnelle (non représentée) comprenant une tige de soupape 116 s'étendant à l'extérieur de ce corps.
La tige de soupape 116 est capable d'être actionnée par un levier à main L' pivotant, en un point intermédiaire de sa longueur, sur le corps 112. L'extrémité du levier L' adjacente à la tige de soupape 116 est munie d'une tête 120 possédant dans son dessous un évidement 122 capable d'offrir une connexion à mouvement perdu entre l'extrémité de la tige 116 et la tête 120, dans un but qui sera décrit ci-après. L'extrémité opposée du levier L' est pourvue d'un crochet coulissant, 124, passant dans une ouverture 126 de la poignée 110 et de prendre sur la paroi de celle-ci.
Une entrée d'acétylène 128 commandée par une soupape 130, est également reliée
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au corps 112 et conduit l'acétylène à des passages et chambres, existant à l'intérieur du chalumeau T', d'où il passe à travers .Le conduit à acétylène 132. Les conduits 118 et 132 sont reliés à une tête 134 et, dans le présent cas, il est désirable que la poignée 110 ne se trouve pas au même niveau que la tête 134, pour un but qui sera décrit plus loin. Les conduits 132 et 118 sont par conséquent coudés de bas en haut à 45 degrés sur l'horizontale et sont, après cela contrecoudés pour les ramener à une position horizontale et les relier avec la tête 134.
La buse N est capable d'être reliée avec la tête 134 et de diriger des jets de préchauffage et un courant oxydant sortant de son extrémité.
Le chalumeau T', voir Fig. 12, est pourvu à son extrémité antérieure d'un dispositif, combiné, d'entraînement et de guidage F" et G". Ce dispositif descend le long de la buse N d'une manière quelque peu similaire à celle représentée sur la Fig. 4 et dans une relation telle, avec cette buse, que le fil métallique peut être guidé et entraîné progressivement dans les flammes de préchauffage et le jet d'oxygène de la manière expliquée en connexité avec le procédé précédemment décrit.
Le dispositif d'entraînement et de guidage F" et G" comprend une cage en deux pièces, 138, rigidement assujettie à une oreille 136 d'où elle descend et qui fait partie intégrante de la tête 134. La cage 138 renferme et supporte le mécanisme d'entraînement et de guidage du fil métallique.
Un corps d'entraînement 140 est assujetti à l'extrémité inférieure de la cage 138 et est pourvu de guides 142 et 144 à ses extrémités d'entrée et de sortie. Chacun des guides 142 et 144 est pourvu de fraisures destinées à faciliter le passage du fil métallique à travers le corps 140.
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L'entraînement progressif du fil métallique dans les courants de préchauffage et d'oxygène du chalumeau T' est effectué par un mouvement rotatif progressif d'une paire de roues de friction entre lesquelles le fil est entraîné. La roue de friction inférieure 146 tourillonne dans une bielle de réglage, 148, pivotant à l'intérieur du corps 140. L'extrémité de la bielle 148 qui est opposée à celle où se trouve le pivot présente un trou coopérant avec une cheville de réglage 150 assujettie ajustablement dans la partie inférieure du corps 140. Un ressort travaillant à la compression, 152, entoure la cheville 150 et sollicite élastiquement la bielle 148, dans le sens dextrogyre, autour de son pivot.
La roue de friction 154, coopérant avec la roue 150, est montée sur un arbre 156, s'étendant entre les côtés de la cage 138. Les deux roues 146 et 154 sont alignées verticalement et leurs surfaces périphériques sont pourvues de gorges et molettées de façon à faire effectivement prise sur le fil métallique W et à l'entraîner vers la buse N lorsque les roues sont mises en rotation.
Un mouvement rotatif progressif des roues d'entraînement 154 et 146 est effectué par le mouvement du levier à main L'. Dans la forme d'exécution représentée sur les Figs.
12 et 13, cela est accompli en prévoyant un mécanisme d'encliquetage capable d'être actionné par un système articulé relié au levier L'. La roue de friction 154 est pourvue d'un rochet 158 sur chacune de ses faces. Un arbre-pivot 160, s'étendant entre lesµôtés de la cage 138 et possédant un trou 162 au milieu de sa longueur, supporte un cliquet 164. Le trou 162 et le cliquet 164 forment une portée en T, ou à
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croisillon, et compensent l'obliquité due au.pivotement du cliquet 164 autour du pivot 160.
L'extrémité inférieure du cliquet 164 est munie d'une partie fourchue 165 qui che- vauche la roue de friction 154 et prend sur les dents des ro- chets 158. Un collier 166, fixé à l'extrémité supérieure du cliquet 164, limite le mouvement coulissant descendant de celui-ci. Un autre collier 168, monté à coulisse sur le cli- quet 164, au-dessous de l'arbre-pivot 160, coopère avec un autre collier 170 eb un ressort 172, situé entre les deux, pour solliciter élastiquement le cliquet 164 vers les dents des rochets 158 et le mettre en prise avec ceux-ci tout en permettant; un glissement relatif du cliquet par rapport à son pivot 160 au cours de son mouvement oscillatoire.
Une barre de tirage 174, reliée à un point intermédiaire de la longueur du cliquet 164, passe à travers une fente allongée 177 exis- tant dans l'un des côtés de la cage 138. La barre 174 s'étend jusqu'aux conduite 132 et 118 et entre peux-ci pour passer à l'intérieur de la poignée 110 et est attachée à l'un des bras d'un levier coudé pivotant 176. L'autre bras de ce levier coudé est relié à une bielle 178 traversant la paroi latérale de la poignée 100 à distance des conduits verticalement ali- gnés 132 et 118. La bielle 178 est reliée à l'un des côtés du levier à main L'.
Pour assurer le retour de l'arbre 164 à sa position initiale, ainsi que pour rattraper le mouvement perdu entre la tige de soupape 116 et la tête 120 du levier de commande L', un ressort 180 est prévu entre le levier coudé 176 et la poignée 110.
Le mouvement perdu entre la tige de soupape 116 et la tête 120 permet l'entraînement de la longueur désirée du
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fil métallique dans les flammes de préchauffage pendant la première partie du mouvement du levier à main L', sans donner passage au courant d'oxygène, et la continuation du mouvement de ce levier ouvre la soupape pour donner le jet d'oxygène. Cette disposition évite le léger entraînement additionnel de fil métallique dans les flammes de préchauf- fage, caractéristique du dispositif représenté sur la Fig. 1, lors de l'ouverture de la soupape donnant passage au jet d'oxygène.
Bien qu'on ait représenté les principes de l'invention en connexité avec un chalumeau d'écroûtage, il va sans dire qu'ils peuvent être appliqués avec une égale facilité à un chalumeau de découpage ou à une' machine comprenant une rangée de buses d'usinage à la flamme.
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"PROCESS AND APPARATUS FOR START-UP OF DEBURRING, OR SCRUBBING, CUTTING OR FLAME MACHINING,
OF METAL PARTS "
The present invention relates to a method and apparatus for deburring or peeling, cutting or flame-cutting metal workpieces by directing a jet of oxidizing gas thereon and, particularly, to a method and apparatus for initiating such a process. cutting, deburring, or peeling, or flame machining.
Until now, operations of this kind have been started or put in progress by previously heating the metal parts to an ignition temperature to the point where
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metal removal should begin by directing a jet of oxidizing gas at the parts at the point of preheating.
After cutting, deburring, or peeling, or flame machining has started, preheating can be decreased due to the preheating effect of the slag or oxidized metal which precedes the nozzle, or is blown forward. of it, as it advances across the room.
These known, current methods require a considerable time to preheat, at the start, the metal parts to an ignition temperature and it has been customary to increase the supply of preheating gas, in order to reduce the start-up time. by preheating, for example by providing the torch with relatively large preheating orifices, of larger diameter than that necessary to continue the operation after it has started. Since the speed of the preheating gas must be kept above a certain limit in order to maintain flame stability and prevent backfire in the torch, the large preheater ports deliver preheat gas of 'a volume such as to decrease the efficiency of metal removal and greatly increase the operating costs.
Any attempt to decrease the volume of preheating gas after the metal removal operation has started will reduce the gas velocity and cause the preheater flame to become unstable and in some cases to backfire. flame.
When it is desired to remove surface metal from cold metal parts, it becomes extremely difficult to sufficiently preheat the point where the metal removal operation is to begin. Problems of this nature
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occur in many cases, particularly in steel plants where it is desirable to employ a deburring or peeling operation, to remove crevices, cracks and other imperfections within the surface boundaries of cold billets, etc.
The object of the invention is to provide the most efficient and economical preheating normally capable of continuing cutting, trimming or peeling, or flame machining after it has been started and increasing the intensity of this preheating in order to start up an operation of this kind in a relatively short time.
It also has for object to bring almost instantaneously a part of cold metal part to an ignition temperature by depositing a globule of molten metal on it and directing a jet of oxidizing gas on this globule.
Further objects of the invention are: to provide a method for reducing the start-up time of a cutting, peeling or flame machining operation by inserting a metal fuse into the preheating flame of 'in such a way that it is brought almost instantaneously to the melting temperature and by directing an oxidizing jet on the globule of molten metal thus formed, which causes it to oxidize, then by pushing back the globule of molten metal in close association with the part on which one operates; to provide a method in which the metal fuse is in such angular relationship, with the axis of the oxidizing jet, that, by melting, it is blown towards the surface to be treated and deposited on the latter;
to offer a method in which the metal fuse is located, relative to the flame of
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reheating, so as to receive the maximum heat therefrom and to provide an apparatus capable of carrying out the process described here.
A further specific object of the invention is to provide a method for raising the temperature of a portion of the surface metal almost instantaneously, within an area of a metal part, to an ignition temperature employing relatively low consumption. low preheating heat and combining with this a jet of oxidizing gas and a globule of molten metal.
Accordingly, the invention contemplates a method and apparatus for initiating a cutting, deburring, or peeling, or flame machining operation on a metal workpiece, comprising preheating the workpiece to the point where the operation is to begin, with the aid of a heating means having only sufficient intensity to continue the operation after it has been started and to increase the effect of this preheating means to start the said operation in a relatively short time.
On the attached drawings:
Fig. 1 is an elevation, partly in section, of a peeling torch embodying the principles of the invention;
Fig. 2 is a section on a large scale along 2-2, FIG. l;
Fig. 3 is a sectional elevation taken on 3-3, FIG.
2;
Fig. 4 is an elevation, partly in section, of a modified arrangement of apparatus embodying the principles of the invention;
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Figs. 5 and 6 are sections on 5-5 and 6-6, respectively, FIG. 4;
Figs. 7 to 11, inclusive, are schematic sketches showing the correct positioning of the wire in the preheating flames and the oxygen jet;
Fig. 12 is an elevation, partly in section, of another arrangement of apparatus embodying the principles of the invention and
Fig. 13 is a section, on a large scale, on 13-13, FIG. 12.
The method and apparatus for initiating a cutting, peeling or flame machining operation comprises operating phases and means for introducing a portion or increment of a metal fuse, preferably under. the shape of a cylindrical, flat or twisted wire of ferrous metal in a preheating flame of sufficient intensity to continue operation in the most efficient and economical manner after operation has been initiated. The portion of wire thus introduced into the preheating flame instantly melts and falls or settles on the metal part at the point where the metal removal is to begin.
When the portion or increment of metal wire introduced into the preheating flame reaches a semi-fluid state, a jet of oxidizing gas is directed over it, which overheats and oxidizes the molten metal globule formed by the metal wire fuse and pushes it back. on the metal part being processed. The heat generated in the melt is easily transferred to a small area of the part, below that mass, and is sufficient to bring that area of metal to the ignition temperature. A '
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continued application of oxygen to the point where the globule is deposited performs oxidation of the workpiece which can be converted to a cutting, peeling or flame cutting operation by moving the jet of oxygen relative to the room.
Continuous operation is maintained by virtue of the inherent heat of the small mother formed by the molten metal part and the action of the relatively weak preheating flames.
Care must be taken in practicing the method of the invention to avoid improper deposition of the molten metal globule on the workpiece; otherwise the jet of oxidizing gas could dislodge the cell and drive it from the point where metal removal is to begin. It has been found that the wire must be introduced into the preheating flames and the oxygen jet at an angle such that it intersects the axial line of the cutting oxygen stream before its end comes into contact with the metal part. .
In Figs 7-9, inclusive, there is shown a series of obliquely disposed torch nozzles, N, in combination with the fusible wire W in correct angular positions. Depending on the specific construction of the nozzle N, the metal wire can be introduced at various inclinations, as shown in Figs. 7 to 9; however, it should be noted that in each case the metal wire intersects the X axis of the oxygen port before its end makes contact with the metal part.
Each acetylene preheating flame, Y, consists of three separate cones, namely; a mixing cone in which unburned acetylene and oxygen are mixed; an internal cone which surrounds the mixing cone and in which
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the primary combustion of acetylene and oxygen occurs to form carbon monoxide, through the union of acetylene carbon with oxygen, and water vapor, through the union hydrogen acetylene with oxygen, and an outer sleeve where complete combustion is carried out.
It is known that the region of the highest temperature, within the preheating flame, is at a point adjacent to the tip or tip of the internal cone. The introduction of the metal wire to the flame, or to the preheating flames, should preferably be done at this point provided, however, that the inclination of the nozzle allows the insertion of the metal wire at the angle at which it was discussed in connection with the oxygen jet.
In the event that the inclination of the nozzle is such that the wire cannot be introduced at the most desirable point of maximum heat while maintaining the previously described angular relationship of the wire and the oxidizing gas jet, one must sacrificing the first condition in favor of the second since the wire can be moved along substantially three-quarters of the length of the internal cone of the preheat flame without making a noticeable change in the warm-up time. It is possible to do this because the normal temperature range along the length of the inner cone is upset by the wire in contact with it.
With constant consumption of combustible gas, the size of the metal wire fed to the preheating flames directly affects the warm up time to start up. However, the size of the wire is limited by the stability of the feeder drive.
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metal wire, that is, its ability to introduce and hold the metal wire in the specified position until the operation has been started; the stream of oxidizing gas, which will blow a wire of too small a diameter out of alignment and cause a wire of too small a diameter to produce a mass of molten metal insufficient to properly melt an area of the workpiece large enough to start the cut or pass.
It has been found that wires of diameters between 4.7 and 2.4 mm will be satisfactory in the practice of the process with a cutting oxygen rate of about 212 m per second, an oxygen ratio. acetylene of about 1 to 1 and a peeling speed of about 13.7 m per minute.
In cases where other oxygen velocities are used and where other values different from those specifically indicated are employed, it is of course possible to use metal wires of varying diameters.
The position of the preheating flames Y relative to the wire is determined by the size of the latter. The Y preheating flames (see Figs. 10 and 11) should be arranged either to overlap the wire or to fall directly on it, depending on the position in which they will most effectively heat that wire.
One embodiment of an apparatus capable of performing the method described herein is shown in Figs. 1, 2 and 3 of the drawings. It comprises an oxyacetylene torch, T, on which is mounted, near its front part, a device F capable of driving progressive lengths of cylindrical, flat, twisted, or otherwise formed metal wire, W, in the preheating jets supplied. through nozzle N
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torch T. The drive device F is connected to a lever L, operable by hand, or otherwise associated with this lever which is capable of opening the cutting oxygen valve on the torch T and advancing a increment of wire in the flames of this torch.
To direct the successive increments of wire in the preheating flames at the desired angle and position, a guide device G is mounted on the torch at a location adjacent to the nozzle N. This device is capable of guiding the increments. successive layers of wire in the preheating flames in such a way that they are instantly heated in the molten state. The guide G also positions the successive increments of metal wire in the stream of oxidizing gas so that the molten globules which are formed therefrom are reheated and are pushed back onto the part of the metal part at a predetermined point where an operation is to begin. metal removal.
The torch T comprises a handle 5 having at its rear end a valve body 6 capable of supporting fittings for oxygen and acetylene and having passages and chambers for controlling the flow of the respective gases within the torch. torch. An oxygen inlet 7, controlled by a valve 4 (Fig. 4), is attached to the body 6 and directs the oxygen arriving in chambers existing inside this body, chambers which are connected to the oxygen pipe 8 To control the passage of oxygen to the nozzle N, there is provided, inside the body 6, a valve which comprises a head and a stem 10 and is resiliently held closed by a spring 11. The valve is actuated.
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born by the lever L pivoting on the outside of the handle, near its front end.
An angled lever 13, for controlling the valve, pivots at 14 inside the cylindrical handle 5. One of the arms of the angled lever 13 is connected to the lever L by a connecting rod 12. For a purpose which will be indicated later, it is desirable that the lever L be moved a certain distance independent of the elbow lever 13 and, for this reason, a lost motion connection is provided between the connecting rod 12 and the lever 13. As shown, an elongated slot 15 , existing in the lower part of the connecting rod 12, cooperates with a pin 16 rigidly mounted at the end of one of the arms of the angled lever 13.
The angled lever 13 is provided with a stop situated in line with one of the ends of a plunger 21, the opposite end of which is capable of acting on the valve stem 10. It can be seen that thus, by pressing on lever L, the valve .2 can be removed from its seat and, when said lever is released, the spring 11 will automatically return the valve to its seat. An acetylene inlet 22, controlled by a main acetylene valve 23 is also attached to the body 6 and controls the passage of acetylene to a mixing groove where it mixes with the oxygen blown from the oxygen inlet 2 by a bypass 26.
The specific torch arrangement is not essential to the operation of the invention. The construction described is only intended to show the relationship between the oxygen valve control mechanism and the apparatus to be described.
The device F, for driving the metal wire, is intended to drive progressive lengths of wire
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metallic in the preheating flames coming out of the nozzle N in time-regulated relation with the opening of the oxygen valve 9. An arrangement of apparatus capable of driving the metallic wire properly is shown in the drawings. Figs. 1 to 3, inclusive, and is conveniently mounted on the torch T between the handle 2 and the nozzle N, in position to maintain the torch balance. The device F, for driving the metal wire, comprises a device for supporting and guiding the wire, 36, consisting of two spaced apart branches 37 and 38 connected at their lower ends, so as to form an integral part of one of them. 'other, by a band 39.
The extreme upper parts of the branches 37 and 38 have concave surfaces whose curvature corresponds to the curvature of the lower pipe 29 extending between the handle 2 and the nozzle head 32. The guide device 36 is welded, to the weld or hot welder, to pipe 29 and provides a convenient support and guide means for the wire. It places the metal wire in position, relative to the drive device F, so that a clamping mechanism can effectively grip progressive lengths of the metal wire and deliver them in front of the nozzle N of the torch.
For the purpose of preventing excessive wear between the wire and the backing 36, hardened steel pads, 40 and 41, are inserted into axially aligned guide holes provided in the legs 37 and 38.
In accordance with the process described above, it is desirable to introduce the successive and progressive lengths of metal wire into the preheating flames and the jet of oxidizing gas so as to maintain a relationship.
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specific between the wire and the flames and the jet. In the embodiment shown in Figs. 1 to 3, this has been accomplished by providing a metal duct 42 between the support 36 and the oout of the ouse N. The tube 42 is exactly fixed in the oranche 38 of the support 36 by a tube clamp 43. The outlet of the tube is exactly located, with respect to the outlet orifices of the nozzle N, by a support 45 fixed to the nozzle head 32 and descending from the latter.
A hardened steel guide bush, 47, is mounted in the support 45 in such angular relation, with respect to the nozzle N, that it directs the successive lengths of wire through the preheating flames at a point. adjacent to the ends of the internal cones of these flames. It also directs the metal wire into the oxidizing gas jet so that it intersects the axis of this jet before the end of the wire makes contact with the metal part.
The entrainment of successive lengths of wire past the support 36, through the tube 42, and into the preheating flames and the jet of oxidizing gas can be carried out by a pincer capable of oscillating. Such a pincer can be located, relative to the support, so that, during the dextrorotatory part of its oscillating movement, it tightens the wire, or takes hold of it, and pushes it along the tube 42 and that it glides freely on the wire during the levorotatory part of its oscillating movement.
In the embodiment shown in Figs. 1 to 3, the pivot-mounted pincer may comprise a two-piece yoke 52 consisting of coincident branches capable of overlapping the conduits 8, 28, 29 and 30 of the torch T.
The lower part of the yoke 52 descends below the support 36 and surrounds it. A pivot mount 48, for the yoke 52,
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is welded, by welding or by hot welding, ¯ on the top of the conduits 8 and 30 and is also straddled or overlapped by the yoke 52 which it supports to allow it to pivot on an axis 51. To perform the drive progressive of the metal wire during the oscillation of the yoke 52, a clamping disc 54 is located inside the yoke and is provided with a central hole of diameter slightly larger than that of the metal wire.
The disc 54 is of hardened steel and the hole it presents is only countersunk in one of the faces, so that a slight tilting movement of the disc at the beginning of the dextrorotatory oscillation of the yoke 52 causes it grabs the wire and advances it towards the N nozzle.
During the levorotatory part of the oscillation, the countersunk hole allows the disc 54 to slide freely on the metal wire,
Since it is desirable that the clamping disc 54 oscillate slightly while in action, it is pivotally mounted in recesses 55 provided in the legs of the yoke 52. As the recesses 55 are provided with shoulders 50 capable of making contact with the disc 54 during the levorotatory part of the oscillating movement of the yoke 52, they only allow the disc to oscillate in one direction only from the longitudinal axis of the yoke 52. Therefore, these shoulders help to return the disc to its original position by holding it in position so that it slides freely on the wire.
At the beginning of the dextrorotatory part of the oscillating movement of the yoke 52, the positive engagement of the wire by the disc 54 will be ensured if the disc is slightly tilted. This tilting movement of the disc 54 can be effected if its lower edge is frictionally engaged with a fixed element. Commitment
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positive, frictionally, of the lower edge of the disc 54 with a fixed element can be ensured by providing a leaf spring 61, riveted to the top of the strip 39 and located so that one of its parts, slightly bent, takes on the lower edge of the disc 54 at the beginning of the dextrorotatory part of the oscillation movement of the yoke 52.
In order to prevent excessive pivoting movement of the clamping disc 54 in the levorotatory direction about its pivot 56 (Fig. 2) when a wire is not threaded through the device, a plate 49 is attached to them. rear edges of the branches of the yoke 52 so as to cover the recesses 55 formed in these branches. Naturally, the plate 49 has a sufficient opening so as not to impede the passage of the metal wire through the disc 54.
The oscillation movement can be imparted to the yoke 52 by hand operable means and, in the preferred embodiment of the invention, which is shown in Figs, 1 to 3 inclusive, it is advantageous to perform this oscillation in time-regulated relation with the operation of the oxygen valve 9. For this reason, the control lever L has been constructed so that its movement is amplified, and arranged so that its movement gives rise to oscillations of sufficient amplitude at yoke 52. The slot and pin connection, 15, 16, between lever 13 and connecting rod 12 allows sufficient movement of lever L to effect the desired oscillation of yoke 52.
The lost movement, as well as the movement actuating the valve, of the lever L can be transmitted to the oscillating yoke 52 by means of a rigid connecting rod 58 articulated, by one of its ends, to an arm 57 welded to the front part. lever L and, by its other end, to the upper part of the yoke 52. It can be seen that thus, by pressing the lever L, the drive device will be operated.
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ment F to drive the desired increment of metal wire into the preheating flames and that at the end of the lowering of the lever a slight continuation of the operation of the drive device and the operation of the valve will take place .
This slight additional entrainment of the metal wire in the preheating flames and the oxygen jet does not affect the process; the metallic wire is melted and disposed of as waste. A spring 60, working in compression, is attached to the upper part ', of the yoke 52 as well as to a part of the torch T located in front of the drive device F to return the latter, the yoke 52 and the lever L to their initial positions.
Wire of short lengths, or wire coming from a reel conveniently attached by straps to the operator's back, can be drawn along the torch T, through the bush 40, the hole in the disc 54, the bearing 41, tube 42 and guide bearing 47, in a correct position in front of the outlet ports of the N nozzle.
A modified embodiment of apparatus embodying the principles of the invention is shown in Figs. 4 to 6. It comprises a modified device for driving the metal wire, in combination with the torch arrangement which is shown in Figs. 1 to 3.
In the arrangement of Figs. 4 and 5, the torch T is provided, near its front end, with a combined drive and guide device F 'and G'. This device extends from top to bottom along the torch nozzle N in such a relationship with respect to the latter that the metal wire can be guided and gradually driven.
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in the preheating flames and the oxygen jet in the manner described in connection with the method previously described and the apparatus of Figs. 1 to 3.
The modified embodiment of the apparatus, shown in Figs. 4 to 6, may or may not be actuated in a time-regulated relationship with the operation of the operating lever L of the oxygen valve. As shown, a pulling metal wire, 100, extends from the drive device F 'to a trigger R secured to the handle of the torch T. The trigger is adjacent, on the handle 2, to the lever L, but is independent of it, so that the operator holding the torch can operate it conveniently.
The combined drive and guide device F 'and G' is mounted inside a cage 72 which is supported by a two-piece collar 70 fitting tightly around the conduits 8, 28, 29 and 30 of the torch T. The cage 72 comprises two sheet metal parts, 73 and 74, which are joined at their lower ends by overlapping parts and screws 75, so as to form an integral part of each other. . The upper ends of portions 73 and 74 are securely secured to collar 70 by a connection comprising elongated slots which allow slight angular adjustment of cage 72.
One of the branches, 73, of the cage 72 is provided with lateral flanges 76 which together with the branch 74 form a chamber in which the clamping mechanism, or pincer, can be located and to which the guide mechanism can be attached. A hardened steel boss 77, to guide the metal wire, is welded to one of the side edges of the branch 73 and has a hole, 78, of diameter slightly
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larger than that of the metal wire which is to be drawn through it. This boss also has a hole 79 and an enlargement thereof, 80, to receive a part of the clamping mechanism which will be described below. Another guide boss 81 is attached to the side rim of leg 73 which forms the entrance to cage 72 and this boss is also made of hardened, wear resistant steel.
The clamping and propelling means of both the first and the second embodiments of the invention are generically the same in that each depends on the oscillating movement of an element to advance the metal wire and a pivotally mounted clamping disc capable of gripping the metal wire during the dextrorotatory part of the oscillation of said element and of releasing the wire and sliding freely over it during the levorotatory part of this oscillation. The oscillating element of the modified apparatus shown in Figs. 4 to 6 takes the form of a lever 91 mounted on the central part of the cage 72 by a pivot 92.
The lower end of the lever 91 is hinged to a steel clamping disc 22 and its upper end is attached to the pull wire 100 which is capable of transmitting an oscillatory movement to said lever.
To compensate for the obliquity of the lever 91 during the oscillation, the pivot 92 is provided with a central opening capable of sliding on the lever 91 and of supporting the latter, thereby allowing relative movement between this lever and its support. pivot.
The thread clamp disk 93 is similar to the corresponding disk 4 of the arrangement of Figs. 1 to 3 in that it has a hole 94 countersunk on only one of the sides of the disc to allow free movement of the disc
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on the metal wire in one of the directions of movement of the disc and to grip this wire during the movement of this disc in the opposite direction. However, the disc 93 differs from the disc 4 in that there is provided a second hole which is countersunk on each side of the disc. Through the latter hole passes a guide bolt 96 rigidly mounted inside the cage 72 by screwing into the hole 9 of the boss 77.
A movement in the dextrorotatory direction is imparted to the lever 91 by a means that can be operated by hand and a movement in the levorotatory direction is imparted to the said lever by a spring 97, working in compression, which surrounds the bolt 96 and one of which of the ends is received in the widening 80 of the hole 79 of the boss 77 while its other end abuts against the clamping disc 93. The oscillation of the lever 91 can be effected by means operable by hand independently of the operation of the valve. main oxygen. In the modified embodiment of the invention, the trigger R is mounted on the handle 5 of the torch T in such a position with respect to the lever L that it can be actuated at will. The metal pull wire 100 connects the trigger with one end of the swing lever 91.
A split collar 101 is mounted in fixed relation around the handle 5 by a fastening means 102. The collar 101 is provided with a protruding boss, 103, on which is mounted a pin 104. The pin supports the trigger. R which is held on him by a pin. The trigger includes a circular disc having a tangentially disposed control finger. The periphery of the disc is provided with a groove 105 in which the pulling wire 100 can wrap itself.
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An ankle 106. adjacent to one of the ends of the groove 105, secures this wire 100 to the trigger.
Another modification of the apparatus embodying the principles of the invention is shown in Figs. 12 and 13. It comprises yet another form of drive device in combination with a torch arrangement somewhat different from that shown in FIGS. 1 and 4.
In the arrangement of Figs. 12 and 13, the torch T 'comprises a handle 110 having, at its rear end, a body 112 supporting oxygen and acetylene connections and forming passages and chambers to control the passage or flow of the respective gases in the torch.
An oxygen inlet 114, controlled by a valve 115, is attached to body 112 and directs oxygen arriving into chambers existing in body 112 and through oxygen conduit 118. To control the passage of oxygen through the torch T ', there is provided in the body 112 an additional spring-loaded valve (not shown) comprising a valve stem 116 extending outside this body.
The valve stem 116 is capable of being actuated by a hand lever L 'pivoting, at a point intermediate its length, on the body 112. The end of the lever L' adjacent to the valve stem 116 is provided with a head 120 having in its underside a recess 122 capable of providing a lost motion connection between the end of the rod 116 and the head 120, for a purpose which will be described below. The opposite end of the lever L 'is provided with a sliding hook, 124, passing through an opening 126 of the handle 110 and taking on the wall thereof.
An acetylene inlet 128, controlled by a valve 130, is also connected
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to the body 112 and leads the acetylene to passages and chambers, existing inside the torch T ', from where it passes through. The acetylene conduit 132. The conduits 118 and 132 are connected to a head 134 and , in this case, it is desirable that the handle 110 is not at the same level as the head 134, for a purpose which will be described later. The conduits 132 and 118 are therefore angled from bottom to top at 45 degrees to the horizontal and are after that angled to bring them back to a horizontal position and connect them with the head 134.
The N nozzle is capable of being connected with the head 134 and of directing preheating jets and an oxidizing current exiting from its end.
The torch T ', see Fig. 12, is provided at its front end with a combined device for driving and guiding F "and G". This device descends along the nozzle N in a somewhat similar manner to that shown in FIG. 4 and in such a relation, with this nozzle, that the metal wire can be guided and gradually entrained in the preheating flames and the oxygen jet in the manner explained in connection with the method previously described.
The driving and guiding device F "and G" comprises a two-piece cage, 138, rigidly secured to an ear 136 from which it descends and which forms an integral part of the head 134. The cage 138 encloses and supports the metal wire drive and guide mechanism.
A drive body 140 is secured to the lower end of the cage 138 and is provided with guides 142 and 144 at its inlet and outlet ends. Each of the guides 142 and 144 is provided with countersinks intended to facilitate the passage of the metal wire through the body 140.
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The progressive entrainment of the metal wire in the preheating and oxygen streams of the torch T 'is effected by a progressive rotary movement of a pair of friction wheels between which the wire is driven. The lower friction wheel 146 is journaled in an adjustment rod 148 pivoting inside the body 140. The end of the rod 148 which is opposite to that where the pivot is located has a hole cooperating with an adjustment pin. 150 adjustably secured in the lower part of the body 140. A spring working in compression, 152, surrounds the ankle 150 and resiliently urges the connecting rod 148, in the dextrorotatory direction, around its pivot.
The friction wheel 154, cooperating with the wheel 150, is mounted on a shaft 156, extending between the sides of the cage 138. The two wheels 146 and 154 are vertically aligned and their peripheral surfaces are provided with grooves and knurled. so as to effectively grip the metal wire W and to drive it towards the nozzle N when the wheels are set in rotation.
A progressive rotary movement of the drive wheels 154 and 146 is effected by the movement of the hand lever L '. In the embodiment shown in Figs.
12 and 13, this is accomplished by providing a latching mechanism capable of being actuated by an articulated system connected to the lever L '. The friction wheel 154 is provided with a ratchet 158 on each of its faces. A pivot shaft 160, extending between the sides of the cage 138 and having a hole 162 in the middle of its length, supports a pawl 164. The hole 162 and the pawl 164 form a T-shaped seat, or at
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spider, and compensate for the obliquity due to the pivoting of the pawl 164 around the pivot 160.
The lower end of the pawl 164 is provided with a forked portion 165 which straddles the friction wheel 154 and engages the teeth of the rocks 158. A collar 166, attached to the upper end of the pawl 164, limits the sliding downward movement of it. Another collar 168, slidably mounted on the pawl 164, below the pivot shaft 160, cooperates with another collar 170 and a spring 172, located between the two, to elastically urge the pawl 164 towards them. teeth of the ratchets 158 and engage it therewith while allowing; a relative sliding of the pawl with respect to its pivot 160 during its oscillatory movement.
A draw bar 174, connected to an intermediate point along the length of the pawl 164, passes through an elongated slot 177 existing in one of the sides of the cage 138. The bar 174 extends to the duct 132. and 118 and between it to pass inside the handle 110 and is attached to one of the arms of a pivoting elbow lever 176. The other arm of this elbow lever is connected to a connecting rod 178 passing through the side wall of the handle 100 away from the vertically aligned conduits 132 and 118. The connecting rod 178 is connected to one of the sides of the hand lever L '.
To ensure the return of the shaft 164 to its initial position, as well as to make up for the lost movement between the valve stem 116 and the head 120 of the control lever L ', a spring 180 is provided between the elbow lever 176 and the handle 110.
The movement lost between the valve stem 116 and the head 120 allows the drive of the desired length of the valve.
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metal wire in the preheating flames during the first part of the movement of the hand lever L ', without giving passage to the flow of oxygen, and the continuation of the movement of this lever opens the valve to give the jet of oxygen. This arrangement avoids the slight additional entrainment of metal wire in the preheating flames, characteristic of the device shown in FIG. 1, when opening the valve giving passage to the oxygen jet.
Although the principles of the invention have been shown in connection with a peeling torch, it goes without saying that they can be applied with equal ease to a cutting torch or to a machine comprising a row of nozzles. flame machining.