BE897057A - Chalumeau oxycoupeur - Google Patents

Description

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  Demande de brevet australien   n    PF 4431 du 15 juin 1982 en sa faveur. 



   La présente invention concerne un chalumeau utilisé pour l'oxycoupage de métal. 



   Le chalumeau oxycoupeur habituel qui actuellement est utilisé dans l'industrie comprend une buse percée d'un orifice central livrant passage à de l'oxygène, entouré par une première couronne d'orifices par lesquels s'écoule un mélange combustible d'oxygène et d'acétylène gazeux, lui-même entouré d'une autre couronne d'ouvertures extérieures qui contiennent de 

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 l'oxygène supplémentaire. Les gaz combustibles sont mélangés à l'intérieur du chalumeau avec une forte turbulence pour assurer un mélange soigné et le gaz turbulent sort sous la forme de petits jets parallèles. Ce gaz coopère avec un flux d'oxygène turbulent sortant d'un jet d'oxygène central dans la flamme de gaz combustible et, lorsqu'un excès d'oxygène est présent, le métal à couper est brûlé. 



   Une des caractéristiques de ce type de chalumeau coupeur est la présence de gaz très turbulents au niveau de la zone de coupe, ce qui donne une surface de coupe rugueuse et provoque un brûlage important du métal de base, mais cette dernière particularité est extrêmement indésirable car il est très souvent   impor-   tant que le bord soit aussi net que possible. 



   Dans le brevet australien n  460. 066, le Demandeur décrit un chalumeau soudeur dont la longueur de la chambre de mélange vaut au moins huit fois son diamètre et ce diamètre vaut au moins trois fois le diamètre de l'orifice de la buse. Le chalumeau décrit dans ce brevet a eu du succès dans l'industrie principalement parce que la flamme brûle des gaz non turbulents ce qui produit une température élevée sur une zone restreinte. Ce phénomène a rendu possible le soudage de métaux qui sinon ne peuvent pas être aisément soudés. 



   L'invention a pour but de procurer des perfectionnements qui atténuent le brûlage du métal de base dans un chalumeau oxycoupeur et qui permettent de tirer profit de la chaleur concentrée à haute température disponible à la suite de la combustion de gaz non turbulents. 



   Suivant l'invention, l'oxygène et l'acétylène sont mélangés dans une chambre de mélange de section relativement grande et passent ensuite dans un long passage où ils suivent des lignes d'écoulement, 

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 le mélange passant alors par plusieurs longues ouvertures dé buse disposées en cercle autour d'une ouverture d'oxygène centrale dans la buse, les ouvertures de buse convergent vers l'aval de telle sorte que leurs projections coupent toutes la projection de l'ouverture d'oxygène centrale en un seul point de convergence. 



   D'une manière plus spécifique, l'invention comprend un chalumeau oxycoupeur comportant un corps, des raccords pour l'oxygène et l'acétylène fixés au corps et une buse sur l'extrémité d'aval du corps, des parois délimitant un long passage dans le corps par lequel passent l'oxygène et l'acétylène et d'autres parois délimitant un passage central par lequel l'oxygène passe lorsque le chalumeau est en service, le passage central s'ouvrant dans une ouverture centrale de la buse pour le débit d'oxygène, le long passage s'ouvrant dans plusieurs longues ouvertures pour le débit de gaz combustible dans la buse, les ouvertures qui débitent du gazcombus-   tible convergeant vers   l'aval de telle façon que les projections des axes centraux coupent toutes la projection de l'axe central de l'ouverture centrale débitant de l'oxygène,

   en un seul point de convergence. 



   Grâce à cet agencement, la chaleur pour la coupe est bien plus concentrée qu'avec une flamme du type turbulent et, dans un exemple, 500 mm d'acier doux de 12 mm d'épaisseur ont été coupés en une période de 1 minute, présentent une surface de coupe très nette et des arêtes vives sur le dessus et le dessous de la plaque. 



  Le brûlage est si faible que les scories sont facilement enlevées et la chaleur communiquée à la plaque est bien moins élevée que dans le cas où on utilise des chalumeaux connus. La consommation de gaz est aussi bien moindre,   et, dans l'exemple mentionné plus haut, la coupe est réalisée avec 0,0566 m3 d'acétylène gazeux à 14 kPa ce qui   

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 est à comparer à une consommation de gaz dans un cha- 
 EMI4.1 
 lumeau coupeur connu de 0, 283 à kPa tandis que la consommation d'oxygène est de 0, 510    m3   de gaz à 140 kPa comparée aux besoins des chalumeaux connus qui sont de 2,26    m3   de gaz à 280 kPa. Ainsi, malgré que la vitesse de coupe soit rapide, la consommation de gaz est inférieure au quart de la consommation d'un chalumeau oxycoupeur du type à flamme turbulente. 



   Un autre avantage qui est noté avec l'agencement décrit plus haut est que le mélange de combustible contient tellement moins d'oxygène de coupe que dès qu'une flamme neutre est établie, on constate que l'addition de l'oxygène de coupe ne modifie que de manière insignifiante l'équilibre en gaz de cette flamme. 



  Ceci a en outre l'avantage que le métal est chauffé de manière uniforme sans qu'un excès d'oxygène soit appliqué à la surface et le dioxyde de carbone ainsi que la vapeur d'eau   dégagés. lors   de la combustion produisent une surface de gaz d'enveloppement qui paraît être responsable du blocage de l'oxydation excessive sauf à l'endroit de la coupe elle-même. 



   Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après plus en détail à titre d'exemple avec référence au dessin annexé dans lequel : la Fig. 1 est une vue en coupe centrale d'un chalumeau et la Fig. 2 est une vue en coupe semblable mais fragmentaire et à plus grande échelle pour mieux montrer les détails de formes. 



   Dans cette forme d'exécution, un chalumeau oxycoupeur lO comprend un corps extérieur 11 sur l'extrémité aval duquel est vissé un écrou de retenue 12, l'écrou de retenue retenant une buse de coupe 13 solidement engagée avec l'extrémité du corps ll. L'extrémité d'aval du corps 11 présente deux nervures annulai- 

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 res qui sont espacées de manière à former une gorge annulaire 18 dans laquelle s'ouvrent plusieurs ouvertures 19, les ouvertures 19 étant des ouvertures d'amont de diamètre relativement grand qui s'ouvrent dans des ouvertures de buse 20 de diamètre relativement petit débitant des mélanges de gaz combustible.

   Le corps présente aussi une gorge annulaire interne qui est conformée et calibrée de telle façon que ses parois compriment un anneau torique 21 autour de la surface externe d'un tube à parois parallèles 22 définissant un passage central qui traverse le centre du corps 11 et s'ouvre dans le centre de la buse 13. 



   Le tube central 22 est retenu en place par un organe d'extrémité fileté 24 qui se visse dans un taraudage dans le dans le corps 11 et pénètre dans le corps à partir de son extrémité d'amont, opposée à la buse 13. Un organe d'espacement 25 est en butée contre l'organe d'extrémité 24 et comporte une saillie 26 à son extrémité d'aval qui s'engage proprement dans un évidement complémentaire prévu dans le corps ll, empêchant le gaz de s'écouler vers l'arrière au delà du pas de vis. Bien que le dessin ne le montre pas, l'organe d'espacement 25 peut être vissé dans le corps ll. Il présente une ouverture centrale 27 qui le traverse de part en part et dont le diamètre est supérieur à celui du tube central 22 de manière à délimiter avec celui-ci un espace annulaire servant de passage pour l'écoulement et le mélange des gaz combustibles..

   L'extrémité d'amont de l'organe d'espacement 25 présente une partie contralésée 28 de l'ouverture centrale 27 qui reçoit un embout creux conique vers l'avant 29 de l'organe d'extrémité fileté   24   Cet embout 29 et les parois de la partie   contralésée   28 délimitent un espace annulaire intermédiaire 30 dont la section va en augmentant vers l'aval et qui reçoit de l'acétylène gazeux sur une partie de sa 

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 longueur par plusieurs petites ouvertures radiales 32 traversant l'extrémité d'amont annulaire de l'organe d'espacement 25 à partir du raccord d'entrée d'acétylène 33. 



   L'embout 29 est creux et l'ouverture centrale à travers cet embout a aussi un diamètre supérieur à celui du tube central de sorte qu'un espace annulaire intérieur 35 s'étend vers l'espace annulaire entre le tube 22 et la paroi de l'ouverture 27. Une queue de plus petit diamètre 36 prévue sur l'organe d'espacement 25 entoure l'embout et forme un troisième espace annulaire concentrique et extérieur 37 par lequel de l'acétylène s'écoule à partir du raccord 33 vers les ouvertures 32. 



   Le corps 11 est pourvu d'un raccord de tuyau flexible fileté 40 auquel un tuyau flexible d'oxygène peut être attaché et, entre ses extrémités, il présente une partie hexagonale 41 sur laquelle une clef à écrou peut être appliquée. Vers l'intérieur de la partie hexagonale se trouve une partie filetée 42 qui se visse dans l'extrémité taraudée du corps 11 et la partie filetée est interrompue entre ses extrémités par une gorge annulaire 43 présentant des ouvertures 44 qui s'étendent radialement vers l'intérieur vers l'espace annulaire intérieur 35. L'espace annulaire intérieur 35 se termine cependant dans un raccord de tuyau flexible coaxial fileté 46 qui est un second raccord d'oxygène et l'extrémité amont du tube 22 est scellée à ce raccord. 



   De l'oxygène qui est introduit à partir du raccord 40 par les ouvertures radiales 44 de l'organe d'extrémité 24 dans l'espace annulaire intérieur 35 se déplace d'une manière dans l'ensemble non turbulente à travers l'espace annulaire intérieur 35 vers la buse 13. 



  De l'acétylène est entraîné dans le flux d'oxygène provenant du raccord 33 et passe par l'espace annulaire extérieur 37 et les ouvertures 32 à travers l'espace 

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 annulaire intermédiaire 30, au delà de l'extrémité de l'embout 29 et dans l'espace annulaire d'aval du contralésage 28 pour pénétrer dans l'ouverture centrale 27 entourant le tube 22.

   A l'extrémité d'aval du tube, celui-ci est scellé par l'anneau torique 21 dans l'espace annulaire prévu à l'extrémité côté buse du corps il mais des ouvertures 48 s'étendent vers l'extérieur dans un sens longitudinal et dans un sens radial et se terminent dans la gorge annulaire d'aval extérieure 18 à l'extrémité du corps   ll,   et ces ouvertures sont en communication d'écoulement pour le gaz avec les ouvertures coaxlales 19 et 20 qui entourent l'ouverture 50 débitant l'oxygène et qui sont inclinées dans la buse et orientées les unes vers les autres de telle sorte que la projection de ces ouvertures se termine dans un point de   convergence"C"extérieur   à la buse.

   Comme chacune de ces ouvertures comprend une partie de diamètre relativement grand à son extrémité d'amont et une longue partie de diamètre relativement petit à son extrémité d'aval, elle émet un flux non turbulent à la sortie de la buse 13. L'ouverture centrale 50 de la buse 13 qui débite de l'oxygène est coaxiale à l'axe central du tube et va d'une paroi d'extrémité conique 51 dans la buse à l'extrémité externe de celle-ci. L'angle de conicité de la paroi 51 est compris entre 150 et 170 degrés et on constate que cet angle de conicité ne gêne que très faiblement l'écoulement dans l'ensemble non turbulent de l'oxygène à travers le tube central. Le tube 22 et le long passage formé entre ce tube et les parois de l'ouverture 27, sont tous deux longs par rapport à leur section de sorte que le flux de gaz y est naturel et bien profilé.

   Les ouvertures 20 de la buse et l'ouverture centrale 50 débitant de l'oxygène sont longues pour la bonne raison que, dans chaque cas, la longueur dépasse trois cents fois le diamètre. Cette configura- 

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 tion contribue fortement à assurer que les gaz débités soient non turbulents (pourvu que la pression soit basse). 



   Des commandes séparées (non représentées) sont prévues pour l'oxygène de la flamme, l'oxygène de coupe et l'acétylène et l'agencement est tel qu'une flamme neutre peut tout d'abord être établie par un réglage soigné des commandes agissant sur l'oxygène de la flamme et sur l'acétylène et l'oxygène de coupe peut être introduit avec très peu d'interférence en compagnie du mélange dans les jets de flamme. C'est-à-dire qu'il est possible très facilement de faire en sorte que le gaz entourant la zone de chauffage soit très neutre de telle sorte qu'il n'oxyde pas excessivement la surface du métal coupé. 



   En raison des excellentes conditions de combustion fournies par ce chalumeau et de l'écoulement relativement non turbulent des gaz de la flamme et de l'oxygène de coupe, il est possible que l'ouverture de sortie de l'oxygène de coupe soit de très petit diamètre (dans cette forme d'exécution d'environ l, l mm) et ceci fournit de la chaleur très concentrée sur une zone de très petit diamètre pour la coupe.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS 1-Chalumeau oxycoupeur comportant un corps (ll), des raccords pour l'oxygène et l'acétylène (33,40, 46) fixés par rapport au corps et une buse (13) sur l'extrémité d'aval du corps, des parois délimitant un long passage (27) à l'intérieur du corps dans lequel s'écoulent l'oxygène et l'acétylène, et d'autres parois (22) délimitant un passage central dans lequel l'oxygène passe lorsque le chalumeau est en service, caractérisé en ce que :

   le passage central s'ouvre dans une ouverture centrale (50) débitant de l'oxygène prévue dans la buse, le long passage s'ouvrant dans plusieurs longues ouvertures EMI9.1 (20) dans la buse débitant du gaz combustible, les ou- , vertures débitant du gaz combustible convergeant vers l'aval de telle sorte que les projections de leurs axes centraux coupent toutes la projection de l'axe central de l'ouverture centrale débitant de l'oxygène en un seul point de convergence (C).
2. 2-Chalumeau oxycoupeur suivant la revendication l, caractérisé en ce que le rapport section-longueur des passages et des ouvertures débitant du gaz est si petit que du gaz est débité dans le flux qui sort des ouvertures.
3. 3-Chalumeau oxycoupeur suivant la revendication l, caractérisé par un organe d'extrémité (24) à l'extrémité d'amont du corps et un raccord d'oxygène (46) sur l'organe d'extrémité, le passage central étant le passage d'un tube (22) qui part de l'organe d'extrémité, traverse le corps et s'étend vers la buse.
4. 4 - Chalumeau oxyçoupeur suivant la revendication 3, caractérisé en-outre par un organe d'espacement (25) dans le corps et entre l'organe d'extrémité et la buse et le long passage est un espace annulaire entre la surface externe du tube (22) et la paroi d'une <Desc/Clms Page number 10> ouverture centrale (27) qui traverse l'organe d'espacement et en partie l'organe d'extrémité et le corps et qui entoure le tube (22).
5. 5-Chalumeau oxycoupeur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les raccords comprennent un second raccord d'oxygène (40) et un raccord d'acétylène (33) qui partent tous deux du corps (11) et des ouvertures (44, (32) respectivement dans l'organe d'extrémité (24) et l'organe d'espacement (25) font partie d'espaces de conduit entre les raccords et le long passage annulaire.
6. 6-Chalumeau oxycoupeur comportant un corps (11), une buse (13) à l'extrémité d'aval du corps, un organe d'extrémité (24) à l'extrémité d'amont du corps, un organe d'espacement (25) en butée avec une paroi interne de l'organe d'extrémité et logé dans le corps, caractérisé par :

   un premier raccord d'oxygène (46) sur l'organe d'extrémité en communication d'écoulement pour le gaz avec un long tube (22) qui traverse le corps Jusqu'à la buse (13) et délimite un passage central et une ouverture (50) débitant de l'oxygène à travers la buse coaxiale au passage central et en communication avec celui-ci, une ouverture centrale (27) qui traverse l'organe d'espacement (25), en partie l'organe d'extrémité (24) et en partie le corps (11) et qui délimite un long passage, des ouvertures (44) à travers l'organe d'extrémité (24) plaçant le second raccord d'oxygène (33) en communication d'écoulement pour le gaz avec le long passage et des ouvertures (32) à travers l'organe d'espacement (25) plaçant le raccord d'acétylène en communication d'écoulement pour le gaz avec le long passage,

   plusieurs ouvertures de buse de petit diamè- <Desc/Clms Page number 11> tre (20) qui entourent l'ouverture (50) débitant de l'oxygène et qui s'ouvrent dans une gorge annulaire EMI11.1 (18) entre la buse et le corps, et d'autres ouvertures (48) qui placent le long passage en communication d'é- coulement pour le gaz avec la gorge annulaire.
7. 7-Chalumeau oxycoupeur suivant la revendication 6, caractérisé en outre en ce que les ouvertures (20) de la buse s'ouvrent à leurs extrémités d'aval dans des ouvertures d'amont (l9) de diamètre relativement grand qui s'ouvrent elles-mêmes dans les gorges annulaires (18). <Desc/Clms Page number 12>

   Liste de référencés lO chalumeau oxycoupeur 11 corps 12 écrou de retenue EMI12.1 13 buse 14- 15- 16 nervure annulaire 17 nervure annulaire 18 gorge annulaire 19 ouvertures 20 longues ouvertures de buse 21 anneau torique 22 tube EMI12.2 23- 24 organe d'extrémité 25 organe d'espacement 26 saillie 27 ouverture centrale 28 partie contralésée 29 embout creux 30 espace annulaire intermédiaire EMI12.3 31- 32 ouvertures pour l'acétylène 33 raccord d'admission d'acétylène 34- 35 espace annulaire intérieur 36 queue EMI12.4 37 espace annulaire concentrique extérieur 38- 39- 40 raccord d'oxygène 41 partie hexagonale 42 partie filetée 43 gorge annulaire <Desc/Clms Page number 13> EMI13.1 44 ouvertures 45- 46 second raccord d'oxygène 47- 48 ouvertures 49- 50 ouverture débitant de l'oxygène 51 paroi

   d'extrémité conique