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PERFECTIONNEMENTS AUX CHALUMEAUX COUPEURS.
La présente invention est relative aux chalumeaux coupeurs et se propose d'y apporter des perfectionnements, notamment en réalisant une disposition du bec permettant d'obtenir des coupes de même qualité qu'avec les chalumeaux coupeurs classiques,, mais présentant divers avantages appréciables qui ressortiront de la description qui suit.
Le coupage au moyen d'un chalumeau à gaz est bien connu et consiste à chauffer au moyen d'une flamme la zone à couper et à envoyer à l'endroit où doit se faire la coupe un jet d'oxygène qui, à la température élevée atteinte par le métal grâce au chauffage par la flamme, se combine au métal pour donner un oxyde fusibleo
La chaleur nécessaire pour entretenir la coupe une fois celle-ci amorcée est nettement inférieure à celle nécessaire pour amorcer la coupe ; en effet, il faut amener la pièce à couper depuis la température ambiante jusqu'à la température de coupe, tandis qu'une fois la coupe amorcée, les parties voisines à couper sont déjà préchauffées par le voisinage de la zone coupée et l'opération de coupe elle même se fait avec dégagement de chaleur.
Dans toutes les réalisations connues, un dispositif approprié apporte à la zone intéressée la chaleur nécessaire pour permettre la réaction d'oxydation et un dispositif judicieux permet d'envoyer à l'endroit choisi un jet d'oxygène de coupeo
Dans les chalumeaux coupeurs connus, le chauffage se fait au moyen de flammes, oxhydriques, oxyacétyléniques ou autres se formant à la sortie du bec du chalumeauo Généralement, dans le bec, une ouverture centrale permet d'envoyer un jet d'oxygène de coupe et cette ouverture est entourée d'une couronne par où sort ou sortent la ou les flammes de chauff ea Les circuits gazeux dans le chalumeau sont distincts, en ce sens qu'il existe un conduit particulier pour amener l'oxygène de coupe et un circuit pour alimenter le dispositif de chauffe.
Ce dernier circuit est lui-même double, en ce qu'il comprend un circuit d'amenée d'un gaz combustible et un circuit d'amenée de gaz comburant. Soit dans le corps du chalumeau proprement
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dit, soit dans la tête et même dans le bec ces deux circuits, celui pour le gaz combustible et celui pour le gaz comburant se réunissent dans un dispositif particulier assurant le mélange intime de ces deux gaz qui débouchent, en mélange à la sortie du bec où ils forment, en brûlante la ou les flammes de chauffe.
La composition du mélange intime des gaz combustible et comburant est fort importante et des dispositifs, parfois très compliqués, ont été proposés pour assurer un mélange intime et judicieusement dosé des deux gazo Les chalumeaux classiques sont munis de moyens, normalement des robinets à commande manuelle, pour le réglage du débit des gaz combustible et comburant. L'opération de coupe débute en ouvrant le conduit d'amenée du gaz combustible, ensuite en ouvrant le conduit du gaz comburant et en allumant à la sortie du bec le mélange qui brûle en donnant une flammée Cette flamme chauffe la pièce à couper au point où doit débuter la coupe et lorsque la température, dit d'amorçage, est atteinte? l'opérateur ouvre le-circuit indépendant d'oxygène de coupe et le coupage débute immédiatement.
Ce procédé de coupage et les chalumeaux connus et usuels donnent de très bons résultats, mais cependant ils présentent divers inconvé- nients, notamment : il est nécessaire, ainsi que dit plus haut, d'avoir un dispositif approprié pour assurer le mélange intime des gaz combustible et comburant et l'opérateur doit agir sur trois canalisations distinctes pour régler d'abord le dispositif de chauffage et ensuite le débit d'oxygène de coupe ; ensuite, un des inconvénients de ces chalumeaux classiques est la possibilité d'un retour de flamme se progageant dans le conduit véhiculant le mélange de gaz combustible et comburant.
Pour remédier aux conséquences des retours de flamme on a prévu divers dispositifs de sécurité qui se sont avérés efficaces, mais néanmoins, si ils empêchent bien la flamme de se propager au-delà dudit dispositif de sécurité, ils provoquent l'arrêt de la coupe en éteignant la flamme du chalumeau. Il faut donc, après chaque retour de flamme et arrêt de la propagation par le dispositif de sécurité, rallumer le chalumeau. Or les usagers n'ignorent pas que dans certaines opérations de coupage, les retours de flamme sont fréquents et obligent par conséquent à des interruptions répétées du travail pour permettre le réallumage du chalumeau.
Ces arrêts se traduisent par une perte de temps et par une qualité diminuée de la coupeo
La présente invention propose de réaliser un chalumeau coupeur conçu de manière telle que les retours de flamme soient impossibles et par conséquent, il devient inutile de prévoir des dispositifs particuliers de sécuritéo
Un autre objet de l'invention est de réaliser un chalumeau coupeur de construction robuste et simple, d'un réglage fort facile.
Enfin, un autre objet de l'invention est de réaliser un chalumeau coupeur de construction telle que les quantités de chaleur nécessaires à 1?amorçage d'une part et à la continuation de la coupe d'autre part soit aisément régléeso
En principe, le chalumeau coupeur conforme à l'invention est caractérisé en ce que le chauffage de la zone à couper est assuré par une ou des flammes produites par la combustion d'un gaz combustible non mélangé de comburant, débouchant à la sortie du bec du chalumeau et brûlant au moyen d'un gaz comburant, constitué par une partie de l'oxygène de coupe, débouchant également à la sortie du bec, au voisinage de la ou des ouvertures par où sort le gaz combustible Ce gaz combustible peut être un gaz combustible quelconque, tels que ceux utilisés généralement :
acétylène, hydrogène, butane, propane, etco Dans la suite de cette description on utilisera le terme acétylène pour désigner le gaz combustible, il reste cependant bien entendu que 1 invention n'est nullement limitée à l'emploi de ce gaz particulier.
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Pour brûler et donner la ou lesflammes de chauffe l'acétylène emprunte l'oxygène nécessaire au courant d'oxygène de coupe, le mélange se faisant à la sortie du bec, en dehors du chalumeau ; ondira, par opposition aux chalumeaux classiques décrits plus haut, qu'il s'agit ici d'un chalumeau coupeur sans mélange préalable, cette expression signifiant que le mélange des gaz combustible et comburant se fait à l'extérieur du chalumeau
Une telle conception évite totalement les retours de flamme;
en effet, il n'y a aucune canalisation véhiculant un mélange de gaz combus- tible et comburant et les flammes extérieures ne peuvent en caucun cas se propager à l'intérieur de l'un ou l'autre des conduits, ces derniers ne véhiculant jamais un mélange combustible-comburanto Il est donc absolument inutile de prévoir dans le chalumeau des dispositifs particuliers de sécurité, ce qui simplifié la construction et abaisse par conséquent le prix de revient, tout en augmentant la robustesse et en éliminant les risques de dé- térioration, de mauvais fonctionnement etcoooo
On a déjà proposé des chalumeaux coupeurs dans lesquels, des conduits distincts pour le gaz combustible et le gaz comburant véhiculent ces gaz jusqu'à la sortie du bec, mais ces chalumeaux étaient pourvus d'un bec semblable à celui illustré à la fige 1,
où un conduit d'oxygène de coupe débouche en 1 dans le fond d'une cuvette 2, tandis que le ou les conduits de gaz combustible débouchent en 3 dans le fond de cette même cuvette. Le mélange des gaz se fait dans la cuvette autour d'un filet central d'oxygène.
A l'expérience il est apparu que cette réalisation ne donnait pas de bons résultats ; notamment, on a constaté une très grande instabilité de la flamme qui s'éteint facilement lorsque les débits d'oxygène atteignent une certaine limite, dépendant des dimensions et de la forme de la cuvette ; tre part, il subsiste le danger d'avoir un retour d'oxygène dans le conduit d'acétylène, principalement lorsque la pression du jet d'oxygène de coupe augmente ou lorsque accidentellement l'opérateur approche trop l'extrémité du bec de l'ouvrage à couper.
Suivant la présente invention, les conduits d'acétylène et d'oxygène débouchent à l'extrémité du bec du chalumeau, non plus dans une cuvette, mais dans le plan de l'extrémité du beco En d'autres termes, pour garder la comparaison avec les chalumeaux à cuvette tels qu'illustrés à la figo 1, on dira ici qu'il existe une cuvette de hauteur nulleo A le suite d'essais nombreux, il est même apparu que l'on pouvait obtenir d'excellents résultats avec une cuvette de hauteur négative, c'est-à-dire avec l'orifice d'oxygène de coupe débouchant dans un plan dépassant celui où débouche le ou les conduits d'acétylène.
A la Figo 2 on a illustré un bec conforme à l'invention avec cuvette de hauteur nulle et à la figo 3 un bec conforme à l'invention avec une cuvette de hauteur négativeo
La réalisation de ces becs exige de se conformer à des règles strictes.
La figo 4a montre, en coupe verticale, à titre d'exemple, la réalisation pratique d'un bec avec cuvette de hauteur nulle, tandis que la fig. 4b, donne une vue par en dessous de ce même beco
Le corps du bec 4 est percé axialement d'un passage 5 pour l'oxygèneo Une couronne 6, entourant concentriquement le passage 5, amène l'acé tylène à la sortie du beco Dans le canal 5 ne circule que de l'oxygène et dans le passage 6 ne circule jamais que de l'acétylène.
En aucun endroit ces gaz ne sont mélangés entre eux, il n'y a donc aucun danger de retour de flamme; il n'y a pas non plus de danger que de l'oxygène, provenant du canal 5, rentre dans le circuit d'acétylène par la couronne 60 L'oxygène s'écoule suivant le trajet représenté et l'acétylène, débouchant par la couronne 6, suit approximativement le trajet représenté également à la figa 4 tandis que la flamme se développe autour du jet d'oxygène, l'acétylène empruntant l'oxygène nécessaire à sa combustion partie à l'air ambiante et partie au jet d'oxygénée
La disposition géométrique relative du jet d'oxygène serré par
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la flamme présente un avantage très sérieux.
En effet, de par cette disposi- tion le jet d'oxygène de coupe se présente sous la f orme dun jet cylindri- que dont la surface latérale est fortement chauffée ; c'est cette par- tie de l'oxygène de coupe qui vient en contact avec le métal il en résulte une meilleure oxydationo
L'expérience prouve que pourqu'un bec à cuvette nulle ou négative conforme à ce qui a été dit plus haut fonctionne bien, c'est-à-dire assure une bonne combustion de l'acétylène et évite l'extinction de la flamme, il faut que le diamëtre d2 de la couronne annulaire amenant l'acétylène réponde à certaines conditionso
L'expérience a montré que cette condition était que d2 soit plus grand qu'une valeur d min,
elle même fonction du produit de la pression relative P de l'oxygène à l'amont du bec par le diamètre d de l'orifice de sortie de l'oxygène. Cette fonction est représentée graphiquement à la fig. 5 par la courbe d mine
Cette courbe d2 min représente les variations du diamètre extérieur d2 du conduit de gaz combustible, exprimé en millimètres? en fonction du produit de la pression relative P en kg/cm2 de l'oxygène en amont du bec par le diamètre d, en mm, de l'orifice de sortie de l'oxygène.
Toutes valeurs de d2 supérieure à la courbe représentée donnera de bons résultats; en dessous de la courbe, il existe des risques d'extinction de la flammeo
D'autre part, pour éviter que la flamme ne puisse être soufflée pour une certaine position du bec par rapport à la pièce à couper on peut prévoir, à l'extrémité de la coiffe du bec, une série d'échancrures 7 formant exutoires latérauxo
Pour le surplus,on a constaté à l'expérience qu'il était utile d'abattre l'extrémité de la pièce comprise entre l'orifice pour l'oxygène de coupe et la couronne pour l'acétylène ainsi qu'illustré à la figo 4ao
L'abattement est taillé suivant un angle Ó qui est choisi pour canaliser convenablement le gaz combustible vers le jet d'oxygénée
Les avantages d'un chalumeau coupeur muni d'un bec conforme à l'invention sont multiples ;
a) suppression de retours de flamme dans le chalumeau ou l'un de ses éléments. b) suppression de tout retour d'oxygène dans le circuit de l'acétylèneo c) simplification de la construction du chalumeau par suite de l'inutilité d'un dispositif de sécurité contre les retours de flammée d) réduction très sensible de la fusion darêteo e) moindre échauffement de la pièce à couper, d'où déformation réduiteo f) dans le cas de l'emploi d'acétylène à basse pression, il est inutile de prévoir un dispositif particulier d'aspirationo
A la figo 6 on a illustré très schématiquement un chalumeau coupeur équipé d'un bec conforme à l'invention.
Grâce au fait que ce chalumeau est sans mélange préalable, il est possible d'apporter une amélioration supplémentaire qui consiste en une réduction de la consommation d'acétylène en règlant le dosage convenable des quantités de chaleur nécessaires pour l'amor- çage et pour la continuation de la coupeo
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Le chalumeau conforme à l'invention, muni d'un bec établi suivant la description qui précède est équipé d'un robinet 8 pour ouvrir, régler et interrompre le courant d'oxygénée
Sur la canalisation d9acétylène on a prévu une dérivation 9 formant pont au-dessus d9un robinet 100 La dérivation 9 est équipée ellemême d9un robinet 11.
Cette disposition particulière du circuit d'alimentation du chalumeau permet, pour l'amorçage de la coupe d'admettre une quantité importante d'acétylène en ouvrant simultanément les deux robinets 10 et 11 : le robinet 8 ouvert apportant à l'extrémité du bec une quantité d'oxygè- ne largement suffisante pour assurer la combustion parfaite de l'acétylène débitéo La quantité de chaleur dégagée par la combustion de cette importante quantité d'acétylène permet d'amener très rapidement la pièce à couper à la température d'amorcage.
Dès que la coupe est amorcée, la quantité de chaleur nécessaire diminue considérablement et par la fermeture du robinet 10 ou 11,le débit d'acétylène est réduit en proportiono La quantité d'acétylène qui arrive au bec est ramenée à la quantité juste suffisante pour permettre la continuation de la coupe dans desconditions normales, d'où réduction de la consommation de ce gazo
REVENDICATIONS o
1.- Bec de chalumeau coupeur sans mélange préalable, caractérisé en ce que les orifices de gaz combustible et de gaz comburant débouchent dans un même plan., coincidant avec le plan contenant l'extrémité du bec.