CA1279106C - Electrode tubulaire pour torche a plasma et torche a plasma pourvue de telles electrodes - Google Patents
Electrode tubulaire pour torche a plasma et torche a plasma pourvue de telles electrodesInfo
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Abstract
Torche à plasma et électrode pour torche à plasma comportant une partie intermédiaire tubulaire destinée à l'accrochage des pieds d'arc et prolongée par des parties d'extrémité destinées au raccord à d'autres pièces de la torche. L'électrode est disposée dans une chambre étanche dans laquelle circule un fluide de refroidissement. La partie intermédiaire est constituée le pièces individuelles dont l'épaisseur est au moins égale à dix millimètres, et les pièces individuelles sont reliées entre elles par un assemblage mécanique, démontable et étanche.
Description
31~)6 La présen~e invention concerne les électrodes tubu-laires pour torche à plasma et les torches à plasma pourvues de telles électrodes.
on connait déjà, par exemple par le brevet fran~ais E`R-A-2 473 248, des torches à plasma dans lesquelles chacune des électrodes, ~énéralement métalliques,.est monopièce et est conformée en une partie intermédiaire tubulaire prolongée par des parties d'extrémité desti-nées au raccord à d'autres pièces de la torche, lesdi-tes électrodes étant disposées respectivement dans des chambres étanches dans lesquelles circule un fluide de re~roidissement.
Dans les électrodes de ce type, la partie intermé-diaire tubulaire est de forme simple et sert à l'accro-~5 chage des pieds d'arc, tandis que les parties d'extré-mité sont de forme complexe, mais ne sont pas atteintes par l'arc. Ainsi, ces électrodes sont des pièces d'usu-re dont seule la partie intermédiaire tubulaire s'ero-de.
Pour réaliser de telles électrodes monopièces, on connait essentiellement deux méthodes :
- la première méthode consiste à réaliser, puis à usi-ner, une ébauche monolithique d'électrode. Cette métho-de permet d'obtenir des électrodes minces dont l'épais-seur est de quelques millimètres. Par suite, ces élec-trodes s'usent rapidement et doivent être remplacées fréquemment, ce qui entraine des coûts élevés d'utili-sation et des limitations des perform~nces des tor-ches , - la seconde méthode réside en la réalisation et 1' U5i-nage d'ébauches de parties d'électrode, puis en la sou-S dure par bombardement électronique desdites pièces.
Cette seconde méthode permet d'obtenir des électrodes plus épaisses que celles obtenues par la première. Tou-tefois, à cause du mode de soudage, il n'est guère po5 sible d'obtenir une épaisseur d'électrode supérieure à
dix milllmètres, de sorte que les électrodes ainsi réa-lisées doivent également 8tre fréquemment remplac~es.
En plus du fait que la soudure par bombardement élec-tronique ne permet pas la solidarisation de pièces épaisses, elle risque de causer des irrégularités de surface et des inhomogénéités dans la zone de soudure entrainant le percement rapide desdites électrodes. Par ailleurs, si, dans une telle électrode obtenue par sou-dure par bombardement électronique, on ne remplace que la partie tubulaire érodée par une partie tubulaire neuve que l'on soude aux parties d'extrémités aupara-vant soudées à la partie tubulaire érodée, on ne peut obtenir une électrode de géométrie identique à celle d'une électrode neuve. Il en résulte des dégradations des performances de la torche.
En outre, quelle que soit la méthode connue de réalisation des électrodes, compte tenu du fait qu'à un gaz plasmagène utilisé doit être associée une électrode ~;~'7~
de métal approprié, il faut effectuer des remplacements complets des électrodesl si l'on désire mettre en oeu-vre la torche avec différents gaz plasmagènes.
La présente invention a pour objet de rem~dier aux inconvénients de ces électrodes connues pour torche à
plasma.
A cette fin, selon l'invention, l'électrode pour torche à plasma comportant une partie intermédiaire tubulaire destinée à l'accrochage des pieds d'arc et prolongée par des parties d'extr~mité destinées au raccord à d'autres pièces de ladite torche, ladite électrode ~tant disposée dans une chambre étanche dans laquelle circule un fluide de refroidissement, est remarquable en ce que lesdites parties intermédialre et d'extrémité sont constituées de pièces individuelles dont l'épaisseur est au moins égale à dix millimètres et en ce que lesdites pièces individuelles sont reliées entre elles par un assemblage mécanique, démontable et étanche.
On voit ainsi que, grâce à l'invention, on obtient des électrodes épaisses dont la durée de vie est longue et qui ne nécessitent pas de remplacements fréquents.
De plus, grâce à l'épaisseur importante des électrodes de l'invention, on peut réaliser un assemblage mécani-, que des pièces individuelles entre elles, de sorte qu'il devient facile d'interchanger la seule partie tubulaire érodée d'une électrode, ainsi que d'adapter immédiatement la nature de cette partie tubulaire d'une électrode à la nature du gaz plasmagène utilisé.
On remarquera qu'il est étonnant d'avoir pu obtenir des électrodes satisfaisantes par assemblage mécanique de pièces que, jusqu'à présent, on croyait devoir assembler entre elles par soudure par bombardement électronique, ce qui limitait leur épaisseur. En effet, ces électrodes doivent non seulement présenter une excellente conduction électrique aux raccords de leurs parties constitutives, mais encore elles doivent être parfaitement étanches au niveau de ces raccords, pour que le fluide de refroidissement circulant dans les chambres étanches ne puisse passer à l'intérieur des-dites électrodes.
lS ~ans un mode avantageux de réalisation, ledit assemblage mécanique comporte :
- pour chaque pièce à assembler, un épaulement périphé--rique, qui est disposé du côté de ladite chambre étanche et dont le plan est orthogonal à l'axe de ladite partie intermédiaire tubulaire, et un filetage coaxial à ladite partie intermédiaire tubulaire ; et - un joint disposé entre lesdits épaulements périphéri-ques coopérants de deux pièces assemblées.
La Demanderesse a constaté qu'un tel assemblage ! 25 présentait une résistance de contact de l'ordre de 0,1 à 1 milliohm ce qui est parfaitement admissible pour la cond~ction d'ensemble de l'électrode. De plus, du fait g~
de l'épaisseur importante des pièces de l'électrode et de la proximité des épaulements périphériques de la chambre étanche, les joints, d'une part, ne sont pas soumis directement à la température élevée de l'arc et, d'autre part, sont soumis à un refroidissement effica-ce. Ils peuvent atre réalisés de fa~on connue en élastomères résistant à des température de l'ordre de lOO~C à 200C.
Dans une variante de réalisation, ledit assemblage mécanique comporte :
- pour chaque pièce à assembler, un épaulement périphé-rique qui est disposé du c~t~ de ladite chambre étan-che et dont le plan est orthogonal ~ l'axe de ladite partie intermédiaire tubulaire, une sur~ace cylindri-que coaxiale à ladite partie intermédiaire tubulaireet disposée à la suite dudit épaulement, et un file-tage également coaxial à ladite partie intermédiaire tubulaire prolongeant ladite surface cylindrique ; et - un joint disposé entre lesdites surfaces cylindriques coopérantes des deux pièces assemblées.
De préférence, ledit assemblage mécanique comporte de plus des moyens de centrage, formés par des surfaces cylindriques coopérantes desdites parties d'électrode à
assembler, lesdites surfaces cylindriques étant coaxia-les à ladite partie tubulaire et prolongeant leditfiletage à l'opposé de l'épaulement correspondant. Ain-si, l'assemblage des pièces de l'électrode est rendu 1~'i'9~
plus aisé.
Avantageusement, ledit filetage de chaque pi~ce à
assembler est pratiqué au moins sensiblement à mi-épaisseur de ladite pièce.
La présente invention concerne également une torche à plasma comportant au moins une électrode constituée d'une partie intermédiaire tubulaire destinée à l'ac-crochage de pieds d'arc et prolongée par des parties d'extrémité destinées au raccord à d'autres pièces de ladite torche, ladite électrode étant disposée c1ans une chambre ~tanche dans laquelle circule un fluide de re-froidissement et ladite torche étant remarquable en ce que les parties interm~diaire et d'extrémité de ladite électrode sont constituées de pièces individuelles dont l'épaisseur est au moins égale à dix millimètres et en ce que lesdites pièces individuelles sont relié~s entre elles par un assemblage mécanique, démontable et étan-che. Bien entendu, cet assemblage mécanique peut pré-senter les particularités supplémentaires mentionnées ci-dessus~
Dans le cas particulier o~ ladite torche comporte une première électrode et une seconde électrode coaxiales disposées l'une à la suite de l'autre et où
la partie d'extrémité de la seconde électrode en regard de la première électrode forme un évasement de la partie intermédiaire tubulaire de ladite seconde électrode, il est avantageux que lesdites sur~aces 3~C)~
cylindri~ues coopérantes de centrage portées par la partie d'extrémité et la partie intermédiaire de ladite seconde électrode, se prolongent jusque dans ledit évasement, de sorte que l'extrémité de la partie tubulaire intermédiaire de ladite seconde é-lectrode forme la partie centrale dudit évasement. Ainsi cette partie centrale courbe de la seconde électrode, soumise à érosion importante, est facilement rempla~able a~ec la partie intermédiaire tubulaire d'usure de la second~e électrode, alors que la partie d'extrémité évasée, d~
forme complexel ne subit pratiquement pas d'érosion.
Les figures du dessin annexé feront bien compren-dre comment l'invention peut 8tre réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des élé-ments semblables.
La figure l est une vue schématique, mi en coupelongitudinale, mi en vue extérieure, d'une torche à
plasma conforme ~ la présente invention.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale, agrandie et partielle, de la cathode de la torche à
plasma de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe agrandie, ilius-trant l'assemblage des différentes parties de la catho-de de la figure 2, ainsi que de certaines parties de l'anode de ladite torche à plasma.
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale agrandie de l'anode de la torche à plasma de la figure " .
~.~7~3~
Les figures 5 et 6 illustrent deux variantes de réalisation de .l'assemblage de certaines parties de l'anode de la figure 4.
La torche à plasma 1, conforme à la présente inven-tion et montrée par la figure 1, comporte un corps 2 comprenant deux enveloppes 3 et 4. A l'intérieur de llenveloppe 3 est montée une cathode 5, tandis qu'à
l'intérieur de l'enveloppe 4 est montée une anode 6.
Une bobine 7 est prévue autour de l'enveloppe 3.
La c~thode 5 et l'anode 6 sont de fonne tubulaire allongée et elles sont montées coaxialement, l'une à la suite de l'autre. A l'intérieur du corps 2 et des enve-loppes 3 et 4 est prévu un réseau de circulation de fluide de refroidissement, relié à l'extérieur de la torche à des moyens de mise en circulation d'un tel fluide (non représentés) par l'intermédiaire de rac-cords 8, dont un seul est représenté sur la figure l.
Ce réseau de circulation de fluide de refroidissement comporte des chambres cylindriques étanches 9 et 10, dans lesquelles sont respectivement disposées la catho-de 5 et l)anode 6. Des parois cylindriques 11 et 12, disposées dans lesdites chambres étanches 9 et 10 et entourant coaxialement lesdites cathode et anode 5 et 6 respectivement, permettent de ménager autour de celles-ci des espaces cylindriques lamellaires, 13 et 14 res-pectivement, parcourus par ledit fluide de refroidisse-9~o~
~ 9 ment.
Un dispositif d'amorçage d'arc 15 est pré~u au voisinage des deux extrémités en regard de la cathode 5 et de l'anode 6.
La torche 1 ne sera pas décrite plus en détail, car elle est d'un type connu et seule la description des particularités de ses électrodes est suffisante pour comprendre la présente invention.
Comme le montre de plus la figure 1, la cathode 5 est constituée par une partie intermédia.ire tubulaire 5 I, prolongée par des parties d'extrémité 5 El et 5 E2.
La partie intermédiaire S I est de forme cylindrique simple et elle est destinée à l'accrochage des pieds d'arc ; elle est donc soumise à ~rosion, comme cela est illustré schématiquement en 16 sur la figure 1. En revanche, les parties d'extrémité 5 E1 et 5 E2 sont destinées au raccord à dlautres pièces de la torche 1 (non décrites en détail) et sont de forme complexe, d'autant plus qu'elles conforment au moins en partie le circuit de circulation de fluide de refroidissement.
Conformément à l'invention (voir également la figu-re 3), les trois parties 5 I, 5 E1 et 5 E2 de la catho-de 5 ont une épaisseur de paroi e5 au moins égale à dix millimètres, de pr~férence de l'ordre de vingt cinq millimètres, et leurs extrémités sont usinées pour permettre leur assemblage mécanique étanche par vissage.
1;~7'r3~3~i Pour ce faire, aux deux extrémités de la pièce tubulaire intermédiaire 5 I, on usine un épaulement périphérique 17 dont le plan est orthogonal à l'a~e 18 de la cathode 5, un filetage 19 ~ mi-épaisseur et coaxial à l'axe 18 et une surface cylindrique mâle de centrage 20, egalement coaxiale à l'axe l~. Par ailleurs, dans chacune des extrémités des pièces d'ex-trémité 5 El et 5 E2 disposées en regard de la pi~ce intermediaire 5 I, on usine un épaulement périphérique 71 dont le plan est orthogonal à l'axe 18, un ~iletage 22 coaxial à l'axe l~ et une surface cylindrique femel-le de centrage 23, é~alement coaxiale ~ l'a~e 18.
~ insi, l'assemblage mécanique étanche de la pièce tubulaire intermédiaire 5 I et des pièces c'extrémité 5 E1 et 5 E2, est obtenu par la coopération des filetages 19 et 22 et des épaulements 17 et 21, au moins un joint 24 étant disposé entre les épaulements coopérants des-dites pièGes. Les logements des joints 24 sont de pré-férence usinés dans les épaulements 17 de la pièce tubulaire intermédiaire 5 I.
Par ailleurs, comme le montre à plus grande échelle la figure 4, l'anode 6 est constituée par une partie intermédiaire tubulaire 6 I, prolongée par des parties d'extrémité 6 El et 6 E2. La partie intermédiaire 6 I
est de forme cylindrique simple et soumise à érosion, comme cela a été indiqué pour la partie 5 I de la cathode 5. De même que les pièces 5 El et 5 E2, les 9~
pièces d'extrémité 6 E1 et 6 E2, sont de forme comple-xe. Notamment, la pièce d'extremité 6 El, disposée en regard de la cathode 5 forme un évasement 25.
Les trois parties 6 I, 6 E1 et 6 E2 de l'anode 6 ont également une épaisseur de paroi e6 au moins égale - à dix millimètres, de préférence de l'ordre de vingt cinq millimètres, et leurs extrémités sont usinées pour permettre leur assemblage mécanique étanche par vissage.
10Comme cela est également montré sur la figure 5, aux deux extr~m.ités de la pièce tubulaire 6 I, on usille un épaulemen-t périphérique 26 dont le plan est o~thogo-nal à l'axe 27 de l'anode 6, un ~iletage 28 à mi-épaisseur et coaxial à l'axe 27 et une sur~ace cylin-drique mâle de centrage 29, également coaxiale à l'axe 27. Par ailleurs, dans chacune des extrémités des piè-ces d'extrémité 6 E1 et 6 E2 disposées en regard de la pièce intermédiaire 6 I, on usine un épaulement péri-phérique 30 dont le plan est orthogonal à l'axe 27, un filetage 31 coaxial à l'axe 27 et une partie cylindri-que ~emelle de centrage 32, également coaxiale à l'axe 27. On remarquera que la partie cylindrique femelle de centrage 32 de la pièce 6 El débouche dans l'évasement 25.
`-'''! 25 Ainsi l'assemblage mécanique étanche de la pièce tubulaire intermédiaire 6 I et des pièces d'extrémité 6 El et 6 E2 est obtenu par la coopération des filetages 7~3~
28 et 31 et des épaulements 26 et 30, au moins un joint 33 étant disposé entre les pièces coopérantes desdits épaulements. Les logements des jolnts 33 sont de préfé-rence insérés dans les épaulements 26 de la pièce tubu-laire 6 I.
On remarquera que, du côté de la pièce 6 El, l'ex-trémité 34 de la pièce tubulaire intermédiaire 6 I, délimitée par la partie femelle de centrage 32, forme la partie centrale érodable de l'évasement 25.
Dans la variante de réalisation de la figure 6, on retrouve les epaulernents 26 et 30, les filetages 28 et 31 et les surfaces de centrage 29 et 32. Toutefois, dans ce cas, entre lesdits filetages et lesdits épau lements, sont prévues des surfaces cylindriques 35 (sur la pièce 6 I) et 36 (sur les piè~es 6 E1 et 6 E2) coaxiales à l'axe 27 et un joint 37 est disposé entre ces surfaces 35 et 36.
on connait déjà, par exemple par le brevet fran~ais E`R-A-2 473 248, des torches à plasma dans lesquelles chacune des électrodes, ~énéralement métalliques,.est monopièce et est conformée en une partie intermédiaire tubulaire prolongée par des parties d'extrémité desti-nées au raccord à d'autres pièces de la torche, lesdi-tes électrodes étant disposées respectivement dans des chambres étanches dans lesquelles circule un fluide de re~roidissement.
Dans les électrodes de ce type, la partie intermé-diaire tubulaire est de forme simple et sert à l'accro-~5 chage des pieds d'arc, tandis que les parties d'extré-mité sont de forme complexe, mais ne sont pas atteintes par l'arc. Ainsi, ces électrodes sont des pièces d'usu-re dont seule la partie intermédiaire tubulaire s'ero-de.
Pour réaliser de telles électrodes monopièces, on connait essentiellement deux méthodes :
- la première méthode consiste à réaliser, puis à usi-ner, une ébauche monolithique d'électrode. Cette métho-de permet d'obtenir des électrodes minces dont l'épais-seur est de quelques millimètres. Par suite, ces élec-trodes s'usent rapidement et doivent être remplacées fréquemment, ce qui entraine des coûts élevés d'utili-sation et des limitations des perform~nces des tor-ches , - la seconde méthode réside en la réalisation et 1' U5i-nage d'ébauches de parties d'électrode, puis en la sou-S dure par bombardement électronique desdites pièces.
Cette seconde méthode permet d'obtenir des électrodes plus épaisses que celles obtenues par la première. Tou-tefois, à cause du mode de soudage, il n'est guère po5 sible d'obtenir une épaisseur d'électrode supérieure à
dix milllmètres, de sorte que les électrodes ainsi réa-lisées doivent également 8tre fréquemment remplac~es.
En plus du fait que la soudure par bombardement élec-tronique ne permet pas la solidarisation de pièces épaisses, elle risque de causer des irrégularités de surface et des inhomogénéités dans la zone de soudure entrainant le percement rapide desdites électrodes. Par ailleurs, si, dans une telle électrode obtenue par sou-dure par bombardement électronique, on ne remplace que la partie tubulaire érodée par une partie tubulaire neuve que l'on soude aux parties d'extrémités aupara-vant soudées à la partie tubulaire érodée, on ne peut obtenir une électrode de géométrie identique à celle d'une électrode neuve. Il en résulte des dégradations des performances de la torche.
En outre, quelle que soit la méthode connue de réalisation des électrodes, compte tenu du fait qu'à un gaz plasmagène utilisé doit être associée une électrode ~;~'7~
de métal approprié, il faut effectuer des remplacements complets des électrodesl si l'on désire mettre en oeu-vre la torche avec différents gaz plasmagènes.
La présente invention a pour objet de rem~dier aux inconvénients de ces électrodes connues pour torche à
plasma.
A cette fin, selon l'invention, l'électrode pour torche à plasma comportant une partie intermédiaire tubulaire destinée à l'accrochage des pieds d'arc et prolongée par des parties d'extr~mité destinées au raccord à d'autres pièces de ladite torche, ladite électrode ~tant disposée dans une chambre étanche dans laquelle circule un fluide de refroidissement, est remarquable en ce que lesdites parties intermédialre et d'extrémité sont constituées de pièces individuelles dont l'épaisseur est au moins égale à dix millimètres et en ce que lesdites pièces individuelles sont reliées entre elles par un assemblage mécanique, démontable et étanche.
On voit ainsi que, grâce à l'invention, on obtient des électrodes épaisses dont la durée de vie est longue et qui ne nécessitent pas de remplacements fréquents.
De plus, grâce à l'épaisseur importante des électrodes de l'invention, on peut réaliser un assemblage mécani-, que des pièces individuelles entre elles, de sorte qu'il devient facile d'interchanger la seule partie tubulaire érodée d'une électrode, ainsi que d'adapter immédiatement la nature de cette partie tubulaire d'une électrode à la nature du gaz plasmagène utilisé.
On remarquera qu'il est étonnant d'avoir pu obtenir des électrodes satisfaisantes par assemblage mécanique de pièces que, jusqu'à présent, on croyait devoir assembler entre elles par soudure par bombardement électronique, ce qui limitait leur épaisseur. En effet, ces électrodes doivent non seulement présenter une excellente conduction électrique aux raccords de leurs parties constitutives, mais encore elles doivent être parfaitement étanches au niveau de ces raccords, pour que le fluide de refroidissement circulant dans les chambres étanches ne puisse passer à l'intérieur des-dites électrodes.
lS ~ans un mode avantageux de réalisation, ledit assemblage mécanique comporte :
- pour chaque pièce à assembler, un épaulement périphé--rique, qui est disposé du côté de ladite chambre étanche et dont le plan est orthogonal à l'axe de ladite partie intermédiaire tubulaire, et un filetage coaxial à ladite partie intermédiaire tubulaire ; et - un joint disposé entre lesdits épaulements périphéri-ques coopérants de deux pièces assemblées.
La Demanderesse a constaté qu'un tel assemblage ! 25 présentait une résistance de contact de l'ordre de 0,1 à 1 milliohm ce qui est parfaitement admissible pour la cond~ction d'ensemble de l'électrode. De plus, du fait g~
de l'épaisseur importante des pièces de l'électrode et de la proximité des épaulements périphériques de la chambre étanche, les joints, d'une part, ne sont pas soumis directement à la température élevée de l'arc et, d'autre part, sont soumis à un refroidissement effica-ce. Ils peuvent atre réalisés de fa~on connue en élastomères résistant à des température de l'ordre de lOO~C à 200C.
Dans une variante de réalisation, ledit assemblage mécanique comporte :
- pour chaque pièce à assembler, un épaulement périphé-rique qui est disposé du c~t~ de ladite chambre étan-che et dont le plan est orthogonal ~ l'axe de ladite partie intermédiaire tubulaire, une sur~ace cylindri-que coaxiale à ladite partie intermédiaire tubulaireet disposée à la suite dudit épaulement, et un file-tage également coaxial à ladite partie intermédiaire tubulaire prolongeant ladite surface cylindrique ; et - un joint disposé entre lesdites surfaces cylindriques coopérantes des deux pièces assemblées.
De préférence, ledit assemblage mécanique comporte de plus des moyens de centrage, formés par des surfaces cylindriques coopérantes desdites parties d'électrode à
assembler, lesdites surfaces cylindriques étant coaxia-les à ladite partie tubulaire et prolongeant leditfiletage à l'opposé de l'épaulement correspondant. Ain-si, l'assemblage des pièces de l'électrode est rendu 1~'i'9~
plus aisé.
Avantageusement, ledit filetage de chaque pi~ce à
assembler est pratiqué au moins sensiblement à mi-épaisseur de ladite pièce.
La présente invention concerne également une torche à plasma comportant au moins une électrode constituée d'une partie intermédiaire tubulaire destinée à l'ac-crochage de pieds d'arc et prolongée par des parties d'extrémité destinées au raccord à d'autres pièces de ladite torche, ladite électrode étant disposée c1ans une chambre ~tanche dans laquelle circule un fluide de re-froidissement et ladite torche étant remarquable en ce que les parties interm~diaire et d'extrémité de ladite électrode sont constituées de pièces individuelles dont l'épaisseur est au moins égale à dix millimètres et en ce que lesdites pièces individuelles sont relié~s entre elles par un assemblage mécanique, démontable et étan-che. Bien entendu, cet assemblage mécanique peut pré-senter les particularités supplémentaires mentionnées ci-dessus~
Dans le cas particulier o~ ladite torche comporte une première électrode et une seconde électrode coaxiales disposées l'une à la suite de l'autre et où
la partie d'extrémité de la seconde électrode en regard de la première électrode forme un évasement de la partie intermédiaire tubulaire de ladite seconde électrode, il est avantageux que lesdites sur~aces 3~C)~
cylindri~ues coopérantes de centrage portées par la partie d'extrémité et la partie intermédiaire de ladite seconde électrode, se prolongent jusque dans ledit évasement, de sorte que l'extrémité de la partie tubulaire intermédiaire de ladite seconde é-lectrode forme la partie centrale dudit évasement. Ainsi cette partie centrale courbe de la seconde électrode, soumise à érosion importante, est facilement rempla~able a~ec la partie intermédiaire tubulaire d'usure de la second~e électrode, alors que la partie d'extrémité évasée, d~
forme complexel ne subit pratiquement pas d'érosion.
Les figures du dessin annexé feront bien compren-dre comment l'invention peut 8tre réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des élé-ments semblables.
La figure l est une vue schématique, mi en coupelongitudinale, mi en vue extérieure, d'une torche à
plasma conforme ~ la présente invention.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale, agrandie et partielle, de la cathode de la torche à
plasma de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe agrandie, ilius-trant l'assemblage des différentes parties de la catho-de de la figure 2, ainsi que de certaines parties de l'anode de ladite torche à plasma.
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale agrandie de l'anode de la torche à plasma de la figure " .
~.~7~3~
Les figures 5 et 6 illustrent deux variantes de réalisation de .l'assemblage de certaines parties de l'anode de la figure 4.
La torche à plasma 1, conforme à la présente inven-tion et montrée par la figure 1, comporte un corps 2 comprenant deux enveloppes 3 et 4. A l'intérieur de llenveloppe 3 est montée une cathode 5, tandis qu'à
l'intérieur de l'enveloppe 4 est montée une anode 6.
Une bobine 7 est prévue autour de l'enveloppe 3.
La c~thode 5 et l'anode 6 sont de fonne tubulaire allongée et elles sont montées coaxialement, l'une à la suite de l'autre. A l'intérieur du corps 2 et des enve-loppes 3 et 4 est prévu un réseau de circulation de fluide de refroidissement, relié à l'extérieur de la torche à des moyens de mise en circulation d'un tel fluide (non représentés) par l'intermédiaire de rac-cords 8, dont un seul est représenté sur la figure l.
Ce réseau de circulation de fluide de refroidissement comporte des chambres cylindriques étanches 9 et 10, dans lesquelles sont respectivement disposées la catho-de 5 et l)anode 6. Des parois cylindriques 11 et 12, disposées dans lesdites chambres étanches 9 et 10 et entourant coaxialement lesdites cathode et anode 5 et 6 respectivement, permettent de ménager autour de celles-ci des espaces cylindriques lamellaires, 13 et 14 res-pectivement, parcourus par ledit fluide de refroidisse-9~o~
~ 9 ment.
Un dispositif d'amorçage d'arc 15 est pré~u au voisinage des deux extrémités en regard de la cathode 5 et de l'anode 6.
La torche 1 ne sera pas décrite plus en détail, car elle est d'un type connu et seule la description des particularités de ses électrodes est suffisante pour comprendre la présente invention.
Comme le montre de plus la figure 1, la cathode 5 est constituée par une partie intermédia.ire tubulaire 5 I, prolongée par des parties d'extrémité 5 El et 5 E2.
La partie intermédiaire S I est de forme cylindrique simple et elle est destinée à l'accrochage des pieds d'arc ; elle est donc soumise à ~rosion, comme cela est illustré schématiquement en 16 sur la figure 1. En revanche, les parties d'extrémité 5 E1 et 5 E2 sont destinées au raccord à dlautres pièces de la torche 1 (non décrites en détail) et sont de forme complexe, d'autant plus qu'elles conforment au moins en partie le circuit de circulation de fluide de refroidissement.
Conformément à l'invention (voir également la figu-re 3), les trois parties 5 I, 5 E1 et 5 E2 de la catho-de 5 ont une épaisseur de paroi e5 au moins égale à dix millimètres, de pr~férence de l'ordre de vingt cinq millimètres, et leurs extrémités sont usinées pour permettre leur assemblage mécanique étanche par vissage.
1;~7'r3~3~i Pour ce faire, aux deux extrémités de la pièce tubulaire intermédiaire 5 I, on usine un épaulement périphérique 17 dont le plan est orthogonal à l'a~e 18 de la cathode 5, un filetage 19 ~ mi-épaisseur et coaxial à l'axe 18 et une surface cylindrique mâle de centrage 20, egalement coaxiale à l'axe l~. Par ailleurs, dans chacune des extrémités des pièces d'ex-trémité 5 El et 5 E2 disposées en regard de la pi~ce intermediaire 5 I, on usine un épaulement périphérique 71 dont le plan est orthogonal à l'axe 18, un ~iletage 22 coaxial à l'axe l~ et une surface cylindrique femel-le de centrage 23, é~alement coaxiale ~ l'a~e 18.
~ insi, l'assemblage mécanique étanche de la pièce tubulaire intermédiaire 5 I et des pièces c'extrémité 5 E1 et 5 E2, est obtenu par la coopération des filetages 19 et 22 et des épaulements 17 et 21, au moins un joint 24 étant disposé entre les épaulements coopérants des-dites pièGes. Les logements des joints 24 sont de pré-férence usinés dans les épaulements 17 de la pièce tubulaire intermédiaire 5 I.
Par ailleurs, comme le montre à plus grande échelle la figure 4, l'anode 6 est constituée par une partie intermédiaire tubulaire 6 I, prolongée par des parties d'extrémité 6 El et 6 E2. La partie intermédiaire 6 I
est de forme cylindrique simple et soumise à érosion, comme cela a été indiqué pour la partie 5 I de la cathode 5. De même que les pièces 5 El et 5 E2, les 9~
pièces d'extrémité 6 E1 et 6 E2, sont de forme comple-xe. Notamment, la pièce d'extremité 6 El, disposée en regard de la cathode 5 forme un évasement 25.
Les trois parties 6 I, 6 E1 et 6 E2 de l'anode 6 ont également une épaisseur de paroi e6 au moins égale - à dix millimètres, de préférence de l'ordre de vingt cinq millimètres, et leurs extrémités sont usinées pour permettre leur assemblage mécanique étanche par vissage.
10Comme cela est également montré sur la figure 5, aux deux extr~m.ités de la pièce tubulaire 6 I, on usille un épaulemen-t périphérique 26 dont le plan est o~thogo-nal à l'axe 27 de l'anode 6, un ~iletage 28 à mi-épaisseur et coaxial à l'axe 27 et une sur~ace cylin-drique mâle de centrage 29, également coaxiale à l'axe 27. Par ailleurs, dans chacune des extrémités des piè-ces d'extrémité 6 E1 et 6 E2 disposées en regard de la pièce intermédiaire 6 I, on usine un épaulement péri-phérique 30 dont le plan est orthogonal à l'axe 27, un filetage 31 coaxial à l'axe 27 et une partie cylindri-que ~emelle de centrage 32, également coaxiale à l'axe 27. On remarquera que la partie cylindrique femelle de centrage 32 de la pièce 6 El débouche dans l'évasement 25.
`-'''! 25 Ainsi l'assemblage mécanique étanche de la pièce tubulaire intermédiaire 6 I et des pièces d'extrémité 6 El et 6 E2 est obtenu par la coopération des filetages 7~3~
28 et 31 et des épaulements 26 et 30, au moins un joint 33 étant disposé entre les pièces coopérantes desdits épaulements. Les logements des jolnts 33 sont de préfé-rence insérés dans les épaulements 26 de la pièce tubu-laire 6 I.
On remarquera que, du côté de la pièce 6 El, l'ex-trémité 34 de la pièce tubulaire intermédiaire 6 I, délimitée par la partie femelle de centrage 32, forme la partie centrale érodable de l'évasement 25.
Dans la variante de réalisation de la figure 6, on retrouve les epaulernents 26 et 30, les filetages 28 et 31 et les surfaces de centrage 29 et 32. Toutefois, dans ce cas, entre lesdits filetages et lesdits épau lements, sont prévues des surfaces cylindriques 35 (sur la pièce 6 I) et 36 (sur les piè~es 6 E1 et 6 E2) coaxiales à l'axe 27 et un joint 37 est disposé entre ces surfaces 35 et 36.
Claims (9)
1. Torche à plasma comportant: au moins une électrode constituée d'une partie intermédiaire tubulaire destinée à l'accrochage de pieds d'arc; des parties d'extrémité
destinées à servir au raccord de ladite électrode à d'autres parties de ladite torche; et une chambre fermée de circula-tion de fluide dans laquelle un fluide de refroidissement circule, caractérisée en ce que les parties intermédiaire et d'extrémité de ladite électrode ont une épaisseur au moins égale à dix millimètres, lesdites parties indivi-duelles de ladite électrode sont reliées entre elles par des moyens d'assemblage mécanique, de sorte que lesdites parties intermédiaire et d'extrémité de ladite électrode puissent être assemblées ensemble pour constituer une élec-trode étanche, démontable,hydrofuge, et comportant pour chaque partie de ladite électrode à être assemblée:
a) un épaulement périphérique, qui est disposé
près de ladite chambre étanche de circulation de fluide, ledit épaulement périphérique disposé à angles droits de l'axe de ladite partie intermédiaire tubulaire de ladite électrode;
b) un filetage coaxial à ladite partie intermédiaire tubulaire de ladite électrode;
c) une surface cylindrique de centrage, coaxiale à ladite partie intermédiaire tubulaire de ladite électrode et se pro longeant selon une direction coplanaire audit filetage et perpendiculaire audit épaulement périphérique; et un joint étanche disposé entre lesdits moyens d'assemblage mécanique coopérants des deux parties assemblées de ladite électrode.
destinées à servir au raccord de ladite électrode à d'autres parties de ladite torche; et une chambre fermée de circula-tion de fluide dans laquelle un fluide de refroidissement circule, caractérisée en ce que les parties intermédiaire et d'extrémité de ladite électrode ont une épaisseur au moins égale à dix millimètres, lesdites parties indivi-duelles de ladite électrode sont reliées entre elles par des moyens d'assemblage mécanique, de sorte que lesdites parties intermédiaire et d'extrémité de ladite électrode puissent être assemblées ensemble pour constituer une élec-trode étanche, démontable,hydrofuge, et comportant pour chaque partie de ladite électrode à être assemblée:
a) un épaulement périphérique, qui est disposé
près de ladite chambre étanche de circulation de fluide, ledit épaulement périphérique disposé à angles droits de l'axe de ladite partie intermédiaire tubulaire de ladite électrode;
b) un filetage coaxial à ladite partie intermédiaire tubulaire de ladite électrode;
c) une surface cylindrique de centrage, coaxiale à ladite partie intermédiaire tubulaire de ladite électrode et se pro longeant selon une direction coplanaire audit filetage et perpendiculaire audit épaulement périphérique; et un joint étanche disposé entre lesdits moyens d'assemblage mécanique coopérants des deux parties assemblées de ladite électrode.
2. Torche à plasma selon la revendication 1, comportant une première électrode et une seconde électrode coaxiales disposées l'une a la suite de l'autre, de sorte que la partie d'extrémité de la seconde électrode disposée du côté opposé à la partie d'extrémité de la première électrode, forme un évasement par rapport à la partie intermédiaire de ladite seconde électrode, caractérisée en ce que ladite seconde électrode comporte en plus des moyens de centrage, formés par des surfaces cylindriques coopérantes, une desdites surfaces cylindriques coopérantes disposée sur cha-cune desdites parties d'électrode à être assemblées, lesdites surfaces cylindriques étant coaxiales à ladite partie -tubulaire intermédiaire de ladite électrode et se prolongeant dans une direction coplanaire audit file-tage et perpendiculaire audit épaulement périphérique, caractérisée en ce que lesdites surfaces cylindriques coopérantes, portées sur la partie d'extrémité de ladite seconde électrode disposée à proximité de ladite première électrode et la partie intermédiaire de ladite seconde électrode, se prolonge vers le haut jusqu'à et comporte une portion dudit évasement, avec comme résultat que l'ex-trémité de la partie intermédiaire tubulaire de ladite seconde électrode constitue la partie centrale dudit éva-sement, et constitue une portion importante de la région dudit évasement qui est exposée à l'intérieur de ladite seconde électrode.
3. Torche à plasma selon la revendication 1, carac-térisée en ce que pour chaque partie de ladite électrode à être assemblée, ledit filetage disposé sur chaque partie à être assemblée est pratiqué au moins sensiblement à
mi-épaisseur de ladite partie.
mi-épaisseur de ladite partie.
4. Une torche à plasma selon la revendication 1, où ledit joint étanche est installé entre les épaule-ments périphériques coopérants de deux parties assemblées de ladite électrode.
5. Une torche à plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour chaque partie de ladite électrode à être assemblée, lesdits moyens d'assemblage mécanique comprennent au surplus une surface cylindrique additionnelle, coaxiale à ladite partie tubulaire inter-médiaire de ladite électrode et installée plus à l'écart de ladite chambre étanche de circulation de fluide que ledit épaulement périphérique, ledit filetage se prolon-geant le long de ladite surface cylindrique addition-nelle et ledit joint étanche étant installé entre les sur-faces cylindriques coopérantes additionnelles de deux parties assemblées de ladite électrode.
6. Electrode à être utilisée dans une torche à
plasma, comportant:
a) une partie intermédiaire tubulaire destinée à
l'accrochage des pieds d'arc;
b) des parties d'extrémité à être utilisées pour le raccord de ladite électrode à d'autres parties de ladite torche, lesdites parties d'extrémité étant reliées à ladite partie intermédiaire de ladite électrode à chaque extrémité de ladite partie intermédiaire de ladite électrode;
c) une chambre étanche de circulation de fluide dans laquelle circule un fluide de refroidissement, ladite électrode étant installée à l'intérieur de ladite chambre étanche de circulation de fluide;
d) lesdites parties intermédiaire et d'extrémité
desdites électrodes étant constituées de parties individuelles dont l'épaisseur est au moins égale à
dix millimètres;
e) des moyens d'assemblage mécanique pour relier ensemble lesdites parties intermédiaire et d'extrémité desdites électrodes, lesdits moyens d'assemblage mécanique étant démontables et hydrofuges et comprenant pour chaque partie de ladite électrode à être assemblée:
i) un épaulement périphérique pratiqué à proximité
de ladite chambre étanche de circulation de fluide, ledit épaulement périphérique étant pratiqué à angles droits de l'axe de ladite partie tubulaire intermédiaire de ladite électrod?e;
ii) un filetage coaxial à ladite partie intermé-diaire tubulaire de ladite électrode;
iii) une surface cylindrique de centrage, coaxiale à ladite partie tubulaire intermédiaire de ladite élec-trode et se prolongeant dans une direction coplanaire audit filetage et perpendiculaire audit épaulement périphérique; et f) un joint étanche installé entre les moyens d'assemblage mécanique coopérants de deux parties assemblées de ladite électrode.
plasma, comportant:
a) une partie intermédiaire tubulaire destinée à
l'accrochage des pieds d'arc;
b) des parties d'extrémité à être utilisées pour le raccord de ladite électrode à d'autres parties de ladite torche, lesdites parties d'extrémité étant reliées à ladite partie intermédiaire de ladite électrode à chaque extrémité de ladite partie intermédiaire de ladite électrode;
c) une chambre étanche de circulation de fluide dans laquelle circule un fluide de refroidissement, ladite électrode étant installée à l'intérieur de ladite chambre étanche de circulation de fluide;
d) lesdites parties intermédiaire et d'extrémité
desdites électrodes étant constituées de parties individuelles dont l'épaisseur est au moins égale à
dix millimètres;
e) des moyens d'assemblage mécanique pour relier ensemble lesdites parties intermédiaire et d'extrémité desdites électrodes, lesdits moyens d'assemblage mécanique étant démontables et hydrofuges et comprenant pour chaque partie de ladite électrode à être assemblée:
i) un épaulement périphérique pratiqué à proximité
de ladite chambre étanche de circulation de fluide, ledit épaulement périphérique étant pratiqué à angles droits de l'axe de ladite partie tubulaire intermédiaire de ladite électrod?e;
ii) un filetage coaxial à ladite partie intermé-diaire tubulaire de ladite électrode;
iii) une surface cylindrique de centrage, coaxiale à ladite partie tubulaire intermédiaire de ladite élec-trode et se prolongeant dans une direction coplanaire audit filetage et perpendiculaire audit épaulement périphérique; et f) un joint étanche installé entre les moyens d'assemblage mécanique coopérants de deux parties assemblées de ladite électrode.
7. Une électrode selon la revendication 6, où, pour chaque partie de ladite électrode à être assemblée, ledit filetage de chaque partie à être assemblée est pratiqué
au moins à mi-épaisseur de ladite partie.
au moins à mi-épaisseur de ladite partie.
8. Une électrode selon la revendication 6, où ledit joint étanche est disposé entre les épaulements périphériques coopérants de deux parties assemblées de ladite électrode.
9. Une électrode selon la revendication 6, où, pour chaque partie de ladite électrode à être assemblée, lesdits moyens d'assemblage mécanique comprennent en plus une surface cylindrique supplémentaire, coaxiale à ladite partie tubulaire intermédiaire de ladite électrode et installée plus a l'écart de ladite chambre étanche de circulation de fluide que ledit épaulement péripherique, ledit filetage se prolongeant le long de ladite surface cylindrique supplémentaire et ledit joint étanche étant installé entre les surfaces cylindriques coopérantes supplémentaires de deux parties assemblées de ladite électrode.
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