Appareil et procédé pour produire et travailler des articles en substances à très hauts points de fusion.
On connait des chalumeaux oxhydriques ou oxy-acétyléniques pour
la production de pierres précieuses artificielles ou de petits objets en quartz fondu, préférablement transparent. Le but de la présente invention
est l'élimination de beaucoup des désavantages qu'on rencontre dans les appareils et les procédés employés jusqu'ici, en améliorant considérablement ces appareils et en rendant possible la fabrication non seulement de "gouttes" mais aussi d'objets de' formes variées et de dimensions importantes en comparaison des dimensions de la flamme.
L'appareil est essentiellement composé d'un chalumeau oxhydrique ou oxy-acétylénique opportunément refroidi de l'extérieur par une circulation d'eau et pourvu d'une petite canalisation axiale qui apporte la poudre à fondre à l'intérieur de la flamme.
Le dosage de la poudre est obtenu moyennant un doseur mécanique réglable, et l'alimentation est faite par un jet de gaz qui a surtout pour but de créer
d�soxydante
autour de la poudre, pendant la fusion, une atmosphère oxydante/ou neutre, indépendamment de la nature et du caractère chimique de la flamme.
Le fait que la poudre est jusqu'à un certain point isolée de la flamme, rend possible l'usage de l'acétylène aussi pour les produits pour lesquels
on avait jusqu'ici employé exclusivement le chalumeau oxhydrique (ce dernier étant celui qui contamine la moins le produit), et en outre il permet une utilisation meilleure du combustible, qui pourra toujours brûler dans les conditions optima, c'est-à-dire avec flamme neutre, tout en maintenant autour de la poudre en fusion une atmosphère oxydante ou désoxydante suivant les nécessiter.
La flamme s'allume dans une chambre de combustion en réfractaire, dans laquelle on a percé des ouvertures pour la sortie de la flamme et de fenêtres d'observation et de manipulation. Le dépôt de la substance fondue a lieu sur des supports spéciaux offrant des possibilités variées de mouvement et ayant une forme et des dimensions différentes en relation avec les caractéristiques de l'objet qu'on veut obtenir.
L'invention sera comprise plus facilement en observant le dessin annexé, dans lequel:
Fig. 1 est une section du chalumeau avec sa petite trémie supérieure contenant les poudres à fondre; Fig. 2 est l'ensemble, en projection axonométrique et en section partielle, d'un appareil utilisant le principe mentionné, et particulièrement étudié pour la production, le travail ou la réparation d'articles en quartz fondu en partant de sables de silice ou de quartz pulvérisé.
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mû par les poulies 4 et transmettant le mouvement à une vis transporteuse 3, laquelle, en tournant, dose la poudre d'alimentation; 5 indique le tuyau de
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canal intérieur 6 et transporte la poudre du tuyau 5 à l'éjecteur 7, où la flamme est générée. Les gaz de combustin sont alimentés par les tubes 9 et 10, mélangés dans la chambre 8 et s'allument à la sortie, en correspondance avec l'éjecteur 7. Le petit tuyau 13 sert à l'adduction de l'eau de refroidisse-
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Plusieurs poudres, et parmi elles celles de quartz, ont tendance à absorber à température normale le gaz de l'atmosphère où elles sont placées, qu'elles laissent ensuite dégager seulement sous l'action d'un chauffage assez prolongé à une température suffisamment élevée; si on fait fondre directement ces poudres, on obtient des produits spongieux.
Pour éviter ce phénomène on doit prévoir un chauffage à une température
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17 représente une résistance électrique dispersée autour de la petite trémie 1 de la matière première, précisément dans le but de la préchauffer pour dégager les gaz absorbés.
Le fait d'alimenter la poudre à fondre au moyen d'un courant de gaz n'est pas en contradiction avec ce qui précède, parce que la poudre est chaude et le contact est très bref, et par conséquent l'absorption est pratiquement nulle.
Si l'on doit obtenir du quartz blanc ou incolore, la nature du gaz d'alimentation n'a pas d'importance particulière. Si au contraire des substances colorantes étaient ajoutées à la matière première fondamentale
(dans le cas qui nous intéresse, l'oxyde de silicium) il ne serait pas indifférent d'employer un gaz d'alimentation oxydant ou désoxydant, les couleurs finales étant, comme on sait, influencées remarquablement par ce fait.
A la.fig. 2, 18 représente le réservoir à poudre, 19 le corps du chalumeau, le tuyau 16 est le tuyau adducteur des gaz d'alimentation de la poudre, les tuyaux 9 et 10 canalisent le gaz combustible et le comburant,les tuyaux 13 et 15 sont l'entrée et la sortie de l'eau de refroidissement. 20 indique la flamme qui projette la poudre fondue sur l'objet représenté en 21, ce dernier étant ainsi façonné et grossi par.des apports successifs de matière.
L'objet, introduit dans la chambre du four à travers la fenêtre 22, est mû en face de la flamme moyennant une petite tige 23 articulée sur un appui orientable 24. Dans le cas particulier du dessin, l'objet est un tube qui peut comme on le désire, s'allonger ou s'élargir par addition successive de matières fondues sur son bord libre.
25 est la cavité du four, 26 étant la sortie des gaz brûlés; 27 représen-le corps réfractaire du four, et 28 son cadre métallique. 29,30 et 31 sont les poulies de transmission du mouvement au doseur, et 32 le moteur électrique pour cette commande.
Suivant une application particulière de l'invention, l'appareil
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facilement être soutenu et mû à la main ou mécaniquement de façon à déposer une couche de recouvrement provenant des poudres fondues, sur des grandes' surfaces planes ou courbes.
Comme cas particulier, la poudre pourra être une poudre de verre de caractéristiques spéciales, pour servir à la vitrification des parois ou
à la soudure de parties en verre préalablement mises en oeuvre, comme par exemple les plaques en verre pour revêtement de parois, couvercles de pots, etc... Naturellement, la poudre devra être obtenue d'un verre ayant un coefficient de dilatation bien défini et très proche de celui du support.
Le fait que la poudre en fusion est protégée par les gaz d'alimentation permettra, comme on l'a déjà dit, d'obtenir des couches en verre colorié
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La soudure par fusion partielle des marges et addition de matériel fondu pourra avoir de très vastes applications, par exemple pour la soudure de différentes parties ou pour la réparation d'objets en quartz fondu, particulièrement s'ils sont de dimensions considérables.
La description qui précéda a seulement une valeur d'exemple et n'est pas limitative, l'invention pouvant être réalisée différemment sans se départir du principe fondamental sur lequel elle est basée.
Apparatus and method for producing and working articles of substances with very high melting points.
We know oxyhydrogen or oxy-acetylene torches for
the production of artificial precious stones or small objects in fused quartz, preferably transparent. The aim of the present invention
is the elimination of many of the disadvantages which one meets in the apparatuses and the methods employed heretofore, by considerably improving these apparatuses and by making possible the manufacture not only of "drops" but also of objects of various shapes and forms. large dimensions compared to the dimensions of the flame.
The apparatus is essentially composed of an oxyhydrogen or oxy-acetylene torch suitably cooled from the outside by a circulation of water and provided with a small axial duct which brings the powder to be melted inside the flame.
The dosage of the powder is obtained by means of an adjustable mechanical doser, and the supply is made by a gas jet which mainly aims to create
soxidant
around the powder, during melting, an oxidizing / or neutral atmosphere, regardless of the nature and chemical character of the flame.
The fact that the powder is isolated to a certain extent from the flame, makes possible the use of acetylene also for products for which
until now we had exclusively used the oxyhydrogen torch (the latter being the one which contaminates the product the least), and in addition it allows a better use of the fuel, which can always burn under optimum conditions, that is to say with a neutral flame, while maintaining an oxidizing or deoxidizing atmosphere around the molten powder as required.
The flame ignites in a refractory combustion chamber, in which openings have been drilled for the flame to exit and windows for observation and handling. The deposition of the molten substance takes place on special supports offering various possibilities of movement and having a different shape and dimensions in relation to the characteristics of the object that is to be obtained.
The invention will be understood more easily by observing the appended drawing, in which:
Fig. 1 is a section of the torch with its small upper hopper containing the powders to be melted; Fig. 2 is the assembly, in axonometric projection and in partial section, of an apparatus using the mentioned principle, and particularly studied for the production, the work or the repair of articles in fused quartz starting from silica or quartz sands sprayed.
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moved by the pulleys 4 and transmitting the movement to a conveyor screw 3, which, by turning, doses the feed powder; 5 indicates the
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inner channel 6 and conveys the powder from the pipe 5 to the ejector 7, where the flame is generated. The fuel gases are fed by the tubes 9 and 10, mixed in the chamber 8 and ignite at the outlet, in correspondence with the ejector 7. The small pipe 13 is used for the supply of cooling water.
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Several powders, and among them those of quartz, tend to absorb gas from the atmosphere where they are placed at normal temperature, which they then release only under the action of a fairly prolonged heating at a sufficiently high temperature. ; if we melt these powders directly, we obtain spongy products.
To avoid this phenomenon, heating must be provided at a temperature
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17 shows an electrical resistance dispersed around the small hopper 1 of the raw material, precisely for the purpose of preheating it to release the absorbed gases.
The fact of feeding the powder to be melted by means of a gas stream is not in contradiction to the above, because the powder is hot and the contact is very brief, and therefore the absorption is practically zero .
If white or colorless quartz is to be obtained, the nature of the feed gas is of no particular importance. If, on the contrary, coloring substances were added to the basic raw material
(in the case which interests us, silicon oxide) it would not be indifferent to use an oxidizing or deoxidizing feed gas, the final colors being, as we know, remarkably influenced by this fact.
At la.fig. 2, 18 represents the powder container, 19 the body of the torch, the pipe 16 is the adductor pipe for the powder feed gases, the pipes 9 and 10 channel the combustible gas and the oxidizer, the pipes 13 and 15 are the inlet and outlet of cooling water. 20 indicates the flame which projects the molten powder onto the object shown at 21, the latter being thus shaped and enlarged by successive contributions of material.
The object, introduced into the oven chamber through the window 22, is moved in front of the flame by means of a small rod 23 articulated on an orientable support 24. In the particular case of the drawing, the object is a tube which can as desired, lengthen or widen by successive addition of molten materials on its free edge.
25 is the oven cavity, 26 being the outlet for the burnt gases; 27 represents the refractory body of the furnace, and 28 its metal frame. 29, 30 and 31 are the pulleys for transmitting movement to the metering device, and 32 the electric motor for this control.
According to a particular application of the invention, the device
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easily be supported and moved by hand or mechanically so as to deposit a covering layer from the molten powders, on large flat or curved surfaces.
As a special case, the powder may be a glass powder with special characteristics, to serve for the vitrification of the walls or
to the welding of glass parts previously used, such as for example glass plates for lining walls, lids of jars, etc. Naturally, the powder must be obtained from a glass having a well-defined coefficient of expansion and very close to that of the support.
The fact that the molten powder is protected by the feed gases will make it possible, as has already been said, to obtain colored glass layers
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Welding by partial melting of the margins and addition of molten material can have very wide applications, for example for the welding of different parts or for the repair of objects in molten quartz, particularly if they are of considerable size.
The preceding description has only an example value and is not limiting, the invention being able to be carried out differently without departing from the fundamental principle on which it is based.