CH287632A - Procédé d'oxy-coupage et chalumeaux pour la mise en oeuvre de ce procédé. - Google Patents

Procédé d'oxy-coupage et chalumeaux pour la mise en oeuvre de ce procédé.

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CH287632A
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S A Volcan
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Volcan Sa
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/38Torches, e.g. for brazing or heating
    • F23D14/42Torches, e.g. for brazing or heating for cutting

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Description


  Procédé d'oxy-coupage et chalumeaux pour la mise en ouvre de ce procédé.    L'invention est relative au coupage des  métaux ferreux ou autres au moyen d'un jet  d'oxygène destiné à brûler le métal, combiné  à une flamme destinée     â,        porter    le bord d'atta  que du métal à couper à la température de  réaction.

      Tous les chalumeaux actuellement em  ployés utilisent des     pressions    d'oxygène régla  bles par l'opérateur (au moyen de     mano-          détendeurs    dans le cas d'une alimentation par  des bouteilles d'oxygène individuelles ou     att     moyen de régulateurs dans le cas d'alimenta  tion par un collecteur de distribution d'oxy  gène déjà détendu) et un jeu de buses de  sortie interchangeables, chacune devant,     étre     utilisée pour une certaine gamme d'épaisseurs  (par exemple douze buses différentes pour  des épaisseurs de 1 à 400 mm).

   La, pression  d'alimentation en oxygène varie pour chaque  buse entre     des    limites déterminées en fonction  des épaisseurs à couper, les pressions les  plus fortes correspondant aux plus grandes  épaisseurs; de plus, les buses travaillant sur  les plus fortes épaisseurs exigent les plus  fortes pressions.  



  Les pressions d'alimentation sont déter  minées avec soin par le constructeur, et tout  écart. de la pression utilisée effectivement par  rapport à la pression     prescrite    affecte défavo  rablement la vitesse de coupe, la netteté des    surfaces coupées et l'expulsion de l'oxyde  formé. Ainsi, pour une buse déterminée, un  défaut de pression réduit la vitesse de coupe,  peut provoquer des affouillements ou des  coupes incomplètes et entraîne généralement  des dépôts d'oxyde adhérents sur les arêtes  inférieures.

   Ces dépôts d'oxyde, qui ont peu  d'importance lors du coupage de matériaux  épais au-dessus de 100 mm du fait que leur  enlèvement au burin n'exige que peu de temps  comparé au temps de coupe, deviennent un  très grave inconvénient sur les coupes d'épais  seurs courantes, de 5 à 30 mm, car leur enlè  vement au burin exige souvent autant de  temps que l'opération de coupe elle-même.

   Un  excès de pression, qui provoque un gaspillage  d'oxygène, n'améliore généralement pas la vi  tesse de coupe, risque par contre de provoquer  des poches importantes sur les faces du métal  coupé, déforme le plan de ces faces en     raison     de la dilatation du jet après sa sortie de la  buse et quelquefois même provoque dans la  saignée un retour d'oxyde en arrière du jet,  qui vient former une barrette adhérente sur  les angles vifs inférieurs de chacune des faces  coupées.  



  Le tableau ci-après, extrait d'un catalogue  américain, illustre, pour un chalumeau de  fabrication moderne, les limites de variations  de pression d'oxygène parmi les plus étroites  qui aient été adoptées jusqu'à ce jour.    
EMI0002.0000     
  
    <I>Tableau <SEP> I:</I>
<tb>  Alésage <SEP> du <SEP> et <SEP> Pression <SEP> relative <SEP> Consommation <SEP> Pression <SEP> relative
<tb>  Epaisse <SEP> rd <SEP> métal <SEP> N' <SEP> du <SEP> d'oxygène <SEP> d'oxygène <SEP> d'oxygène <SEP> du <SEP> gaz
<tb>  eu <SEP> mm <SEP> bec <SEP> yg <SEP> g/cm2 <SEP> 1/minute <SEP> combustible
<tb>  Min. <SEP> Max. <SEP> mm <SEP> Min. <SEP> Max. <SEP> Min. <SEP> Max.

   <SEP> g/cm2
<tb>  0,4 <SEP> 6 <SEP> 000 <SEP> 0,635 <SEP> 490 <SEP> 1400 <SEP> 14 <SEP> 45 <SEP> 350
<tb>  6 <SEP> 12,5 <SEP> 00 <SEP> 0,889 <SEP> 560 <SEP> 1750 <SEP> 31 <SEP> 59 <SEP> 350
<tb>  6 <SEP> 25,4 <SEP> 0 <SEP> 1,066 <SEP> 630 <SEP> 2100 <SEP> 36 <SEP> 75 <SEP> 350
<tb>  6 <SEP> 51 <SEP> 1 <SEP> 1,395 <SEP> 1050 <SEP> 2450 <SEP> 36 <SEP> 105 <SEP> 350
<tb>  12,7 <SEP> 76 <SEP> 2 <SEP> 1,613 <SEP> 1750 <SEP> 3500 <SEP> 50 <SEP> 135 <SEP> 350
<tb>  51 <SEP> 127 <SEP> 3 <SEP> 1,778 <SEP> 2100 <SEP> 3500 <SEP> 87 <SEP> 198 <SEP> 350
<tb>  102 <SEP> 152 <SEP> 4 <SEP> 2,082 <SEP> 2450 <SEP> 4200 <SEP> 137 <SEP> 250 <SEP> 350
<tb>  152 <SEP> 254 <SEP> 5 <SEP> 92,489 <SEP> 2800 <SEP> 4900 <SEP> 188 <SEP> 351 <SEP> 350
<tb>  254 <SEP> 305 <SEP> 6 <SEP> 2,794 <SEP> 3150 <SEP> 4900 <SEP> 280 <SEP> 420 <SEP> 420
<tb>  305 <SEP> 355 <SEP> 7 <SEP> 3,

  568 <SEP> 3500 <SEP> 5600 <SEP> 420 <SEP> 450 <SEP> 420
<tb>  355 <SEP> 380 <SEP> 8 <SEP> 3,080 <SEP> 3850 <SEP> 5600 <SEP> 450 <SEP> 535 <SEP> 705
<tb>  355 <SEP> 406 <SEP> 9 <SEP> 4,366 <SEP> 3500 <SEP> 6300 <SEP> 450 <SEP> 615 <SEP> 705       De l'examen de ce tableau, on peut con-    clure;  a) que pour des coupes de 0,4 à 406 mm,  la pression     d'oxygène    varie de 0,490 à  6,3 kg/cm2 (rapport 13 : 1 environ) ;  b) que pour chacune des douze buses qui  couvrent la gamme complète d'épaisseurs, la  pression varie dans un rapport compris entre  3,2 : 1 et 1,5 : 1.  



       L'utilisation    d'un tel chalumeau exige  donc non seulement un soin tout particulier  de la part de l'opérateur pour assurer à cha  que buse, pour chaque épaisseur, la pression  optima, mais encore l'emploi d'appareils de  réglage et de contrôle des pressions assez ré  guliers et assez précis pour donner et main  tenir la pression choisie.  



  Si l'on considère que ces gammes de pres  sion varient d'une marque de chalumeau à  l'autre, on comprend la difficulté éprouvée  par l'ouvrier, obligé de consulter un tableau  de pression établi pour chaque chalumeau  qu'il peut être amené à utiliser. En pratique,  l'ouvrier est amené à négliger les prescrip  tions du fabricant et à régler la pression       d'une    manière empirique. Il en résulte tou  jours un important gaspillage d'oxygène et,  bien souvent, un mauvais fonctionnement du  chalumeau et une mauvaise qualité de tra-    vail, conséquence d'un excès ou d'une insuf  fisance de pression.  



  Suivant une publication récente     (Welding     Journal de janvier 1947,     volume    25, pages 5,  à 11), un constructeur de chalumeaux pro  pose, pour couper des épaisseurs de 400 à  1300 mm, des pressions beaucoup plus basses  que celles du tableau I, mais décroissant au  fur et à mesure qu'augmentent les épaisseurs  à couper, comme l'indique le tableau ci-après:  
EMI0002.0006     
  
     Ici encore, les pressions d'oxygène néces  saires à chaque buse sont différentes et les  critiques faites ci-dessus à l'alimentation de  chalumeaux du type classique sont toujours      valables.

   De plus, d'après un     commentaire    de  cette publication, publié dans le  Journal  suisse de la Soudure  (édité à Bâle, Suisse,  N  11 du mois de novembre 1947, page 261)  l'abaissement de la pression d'oxygène exige  un long guidage cylindrique du jet d'oxygène  à travers une  buse canal  de 50 cm à 1 m  et, de préférence, un préchauffage de l'ou  vrage à une température d'environ 500  C;  enfin, ce nouveau procédé entraîne une con  sommation d'oxygène plus élevée que les  procédés antérieurement connus, dans lesquels  la pression augmentait avec l'épaisseur de  coupe.  



  La présente invention a pour but d'assurer  aux chalumeaux coupeurs un régime d'ali  mentation constant et un fonctionnement  plus économique, tout en donnant des résul  tats de coupe     meilleurs    et plus réguliers, l'uni  fication de la pression d'alimentation des dif  férents buses retirant complètement à l'opé  rateur le soin du réglage et du contrôle de la       pression.     



  Au cours de nombreuses expériences de  coupe, la demanderesse a observé qu'elle obte  nait le meilleur comportement d'un jet d'oxy  gène de coupe de chalumeau coupeur, lorsque  le jet d'oxygène s'écoulait sans remous dans  le prolongement de l'orifice de la buse et sans  éclatement du jet à la sortie de la buse. Elle  a constaté que, lorsque ces conditions sont       réalisées,    l'oxyde de fer, au fur et à mesure  de sa formation, s'écoule ou est soufflé le  long du     demi-cylindre    généralement vertical  qui est à l'avant de la     saignée,    dans le     sens     de la coupe, parallèlement à l'axe du jet,  demi-cylindre dont l'axe peut, suivant la vi  tesse de coupe, s'incurver plus ou moins en  avant sans aucun inconvénient.

      Au contraire, lorsque le jet d'oxygène à  sa sortie de la buse subit une brusque dilata  tion ou des remous, l'oxyde est entraîné par  ceux-ci et vient s'écouler en arrière du jet, le  long des parois de la coupe, en provoquant  soit son engorgement, soit une barrette  d'oxyde adhérant aux angles inférieurs de la  saignée de la coupe.

      L'étude théorique de ces phénomènes, con  firmée par l'expérience, a permis de découvrir  cette notion nouvelle que les conditions de  coupe les plus efficaces, les plus économiques  et les plus rapides, donnant le travail le plus  régulier, sont celles dans lesquelles l'oxygène  sort de l'orifice de la buse à une pression voi  sine de la pression atmosphérique, afin d'évi  ter le phénomène bien connu  d'éclatement  de veine , qui se produit lorsqu'un jet gazeux  sort d'une tuyère dans un milieu de pression  inférieure à sa propre pression.  



  La détermination de la pression qu'il. faut ,  maintenir à l'amont de la     buse    pour obtenir  la pression atmosphérique en aval est basée  sur le principe bien connu que la vitesse d'un  jet gazeux ne peut jamais dépasser la vitesse  du son dans le gaz considéré, de sorte qu'un  dépassement de la pression de régime à l'en  trée d'une tuyère provoque, suivant que l'on  se trouve en deçà ou au-delà de la pression  critique     (correspondant    à la vitesse du son),  soit une augmentation de la vitesse du jet à  la sortie, soit une augmentation de la pression  dudit jet à la sortie.  



  On comprend donc que les conditions  d'alimentation d'un chalumeau varient sui  vant que la pression d'amont est inférieure ou  supérieure à la pression critique.  



  Le calcul établit que la     pression    absolue  critique nécessaire pour obtenir, à la sortie  d'une tuyère convergente dessinée en vue du  rendement optimum (angle de convergence       d'environ        15 ),    la vitesse du son     est,    à la tem  pérature ambiante, de l'ordre de 1,9     kg/cxn2.     Comme la température que peut atteindre  l'extrémité d'une buse de chalumeau coupeur  est de l'ordre de 300 à 400  C, ce chiffre doit  être modifié" légèrement, et l'expérience mon  tre que la pression absolue critique est alors  ramenée à 1,8     kg/cm2    dans les conditions  normales de fonctionnement d'une buse de  chalumeau coupeur.  



       Ainsi,    en constituant la buse d'un chalu  meau coupeur par une tuyère convergente  d'environ 15  à l'entrée, suivie ou non d'un  conduit cylindrique et en maintenant la pres  sion d'entrée à 1,8     kg/em2    absolue, le jet      d'oxygène     s'écoule    dans l'atmosphère sous la  forme d'un cylindre dans le prolongement de  l'orifice de sortie, sans remous ni éclatement  à sa sortie de la buse.  



  Dans le cas où la pression absolue p à  l'entrée de la buse est supérieure à 1,8 kg/cm2       environ,    le même résultat peut     encore,être     obtenu, à condition de compléter la tuyère       convergente    par un divergent, et l'expérience  établit que l'angle d'ouverture de ce divergent  doit être     sensiblement    égal à 7 , tandis que la  section de sortie Ss doit être liée à la section  au col     S,    par la relation:  
EMI0004.0006     
    Ss et S, étant exprimés en cm2 et p en  kg/cm2.  



  Avec le premier type de buse, l'opérateur  peut, théoriquement, disposer d'une marge  de réglage de la pression.  



  Avec le second type, la pression doit être  fixée une fois pour toutes, sans que     l'opéra-          tetir    soit en mesure de la, modifier.  



  Or, non seulement il. est souhaitable que,  dans tous les cas, la pression d'alimentation  soit invariable et soustraite à l'initiative de  l'opérateur, mais ceci est     égaiement    une con  dition théorique d'un travail satisfaisant.<B>En</B>  effet, la buse d'un chalumeau coupeur com  porte, outre la tuyère pour<B>le</B> jet, d'oxygène,  les orifices de sortie da mélange combustible  produisant la flamme de chauffe, et il est  bien entendu tout indiqué d'alimenter aussi  bien les orifices pour la flamme que la tuyère  d'oxygène par la     même    source d'oxygène (le  gaz combustible pouvant être de l'acétylène,  du propane, du gaz naturel, etc.).

   Or, polir  une épaisseur de coupe déterminée, le rende  ment optimum du jet clé coupe et son meil  leur comportement sont obtenus avec une  puissance de chauffe également déterminée.  Celle-ci, pour fine pression d'alimentation  donnée, est déterminée par la section totale  et la disposition des orifices de chauffe et no  tamment leur rapprochement de l'axe du jet.

      Comme la puissance de la flamme de  chauffe est tributaire de la pression d'alimen  tation, on voit que le fait de laisser à l'opéra  teur la liberté du réglage de sa     pression     d'oxygène en deçà de la     pression    critique lui  laisserait la possibilité de modifier dans une  très large mesure l'importance de     sa    flamme  de chauffe, ce qui est un grave inconvénient,  aussi bien du point, de vue économie que dit  point de vue qualité du travail.  



  En définitive, en imposant à. l'alimenta  tion en oxygène (et de préférence également  en gaz combustible) des     chalumeaux    coupeurs  des conditions fixes, non réglables, on peut  assurer des conditions d'alimentation optima  pour le jet de coupe comme pour la flamme  de chauffe.  



  En pratique, les chalumeaux fonctionnant  au-dessous de la pression critique, dont la  buse de sortie est seulement constituée par  une tuyère convergente, sont ceux qui présen  tent le plus d'intérêt pour les raisons sui  vantes  1  Vidage plus parfait des bouteilles  d'oxygène lorsqu'elles sont sur le point d'être  épuisées.  



  2  La faible pression d'oxygène simplifie  le raccordement des tuyaux de caoutchouc et  supprime le risque de     brûlures    graves quand  un tuyau d'oxygène en caoutchouc vient à  s'enflammer.  



  3  Lorsque le gaz combustible est l'acéty  lène, une faible pression     d'oxygène    se prête  bien à. l'emploi d'une pression d'acétylène lé  gèrement supérieure à la pression de l'oxy  gène, ce qui améliore considérablement     l'im-          munit.é    aux retours clé flamme des chat     ti-          meaux.     



       4     La faible     pression    d'oxygène supprime  les     risques    de retour d'oxygène dans le cir  cuit, les récipients ou les générateurs de gaz  combustible.  



       15     La pression     d'ox@-gène    nécessaire pour       l'oxy-coupage    se place     @        dans    la gamine des  pressions optima     polir        l'alimentation    des dif  férents chalumeaux utilisant l'oxygène: cha  lumeaux de soudure, de brasage, de chauf-      fage, de trempe superficielle, de brûlage des  surfaces, etc.

   Ainsi, tous les chalumeaux uti  lisant l'oxygène peuvent comporter des organes  de réglage automatique, individuels ou cen  tralisés, et il est possible de supprimer, quel  que soit. le travail effectué, le réglage ou le  contrôle individuels des pressions de chaque  chalumeau, tout en assurant leur alimenta  tion dans des conditions qui seront toujours       celles    de leur meilleur rendement.  



  Le dessin annexé montre, à titre d'exem  ple, deux formes de réalisation de l'objet .le  l'invention. Dans ce dessin  La fig. 1 est une vue en élévation d'un  chalumeau suivant l'invention.  



  La fig. 2 en est une vue en coupe longi  tudinale.  



  La     fig.    3 est une vue en plan correspon  dante.  



  La     fig.    4 montre une variante de l'alimen  tation en oxygène du jet d'oxygène et des ori  fices de chauffe, et  la     fig.    5 montre en coupe une buse pour  un chalumeau alimenté à une pression supé  rieure à la pression critique.  



       Les        fig.    1 à 3 représentent un chalumeau  dans lequel 1 désigne le tuyau d'alimentation  d'oxygène commun aux conduites d'oxygène  de chauffe 2 et de coupe 3. Un. robinet 6 com  mande l'arrivée de l'oxygène de coupe à la  buse et un robinet 7 l'arrivée de l'oxygène de  chauffe au mélangeur 8, tandis qu'un robinet  9 contrôle l'arrivée du gaz combustible.  



  Dans la variante de la     fig.    4, il existe deux  arrivées séparées pour l'oxygène, l'une, 5,  pour la coupe se raccordant à la conduite 3  et l'autre, 4, pour la chauffe alimentant di  rectement le robinet 7 et la conduite 2.  



  Le mélangeur 8, qui     assure    le mélange de  l'oxygène et du gaz combustible est d'un type  connu, dans lequel la section de passage (lu  doseur d'oxygène 10 est établie pour limiter,  à la pression constante d'alimentation, le  débit d'oxygène maximum correspondant au  maximum d'intensité de la flamme de chauffe,  le robinet d'oxygène 7 étant ouvert. en grand.  



  La pression correspondante du mélange  combustible dans le tube 14 se trouve main-    tenue ainsi entre des limites étroites, de l'or  dre de 1,12 à 1,25     kg/em2        abs.,    quel que soit  le type de buse employé.  



  Les variations     d'intensité    de la flamme de  chauffe, correspondant à chaque tuyère d'oxy  gène 11, sont déterminées en premier lieu par  le nombre et le calibrage des orifices de  chauffe 12 de la buse 13 et en second lieu  par le réglage du robinet d'oxygène 7, lequel  n'intervient que pour. les différences de ré  glage peu importantes que nécessite l'état de  surface de la. pièce à couper ou la tempéra  ture initiale de celle-ci. Le mélange d'oxygène  et de gaz combustible est conduit à la buse 13  par le tube 14 et la tête 15.  



  L'oxygène de coupe, après avoir traversé  le robinet 6, se rend directement à la tuyère  de sortie par le tuyau 16 et la tête 15.  



  Cette tuyère est établie de façon que le  chalumeau fonctionne sous une seule pres  sion d'oxygène invariable, quelle que soit  l'épaisseur de l'ouvrage, pression qui peut  être inscrite sur une plaque 17. Quelle  que soit cette pression, la tuyère de sortie  d'oxygène de coupe     (fig.    2 ou 5) com  porte, ainsi qu'il est exposé plus haut, un  convergent 18 (ou 19) d'une ouverture d'en  viron 15 . La. section d'entrée du convergent  est égale à celle du conduit d'oxygène dans la  tête 15. Lorsque la pression d'utilisation est  inférieure à la pression critique, ce conver  gent peut être suivi d'une partie cylindrique  11 dont la section varie en fonction du débit       Q    d'oxygène.

   Lorsque cette pression d'utilisa  tion est supérieure à la pression, critique, le  convergent est suivi d'un divergent 20 d'une  ouverture d'environ 7 ; la section du col     5¯,     est proportionnelle au débit Q d'oxygène, va  riable suivant les épaisseurs à couper.

   Autre  ment dit, si     S,    est la section minimum d'écou  lement de l'oxygène à travers la tuyère, on  doit avoir  <B>se</B>     =K.Q       K étant une constante dont la valeur dépend:  a) de la forme de la tuyère (convergente     fig.    2  ou convergente divergente     fig.    5);      <I>b)</I> de la pression constante<I>p;</I>  c) de la section à l'entrée de la tuyère;  d) de la température de fonctionnement de  la     buse;          e)    du rendement de la tuyère.  



  Les buses de chalumeaux* classiques, au  contraire, ont une section de sortie Sa qui est.  proportionnelle non seulement au débit     Q,     mais encore à la pression variable p d'oxy  gène à l'entrée de la buse, soit    Sa =IL' p³Q    la. constante Kï' n'étant tributaire que des fac  teurs c, d et e.  



  Comme dit ci-dessus, la section au col     S,     et la section de sortie Ss de la tuyère de l a       fig.    5 doit satisfaire la relation:  
EMI0006.0005     
         Ss    et     S,    étant exprimés en cm? et p en       kg/em2.     



  Lorsque la pression d'alimentation est infé  rieure à la pression critique, le raccordement  entre la tête porte-buse 15 et la buse 13 peut  être considérablement simplifié; en effet., la  différence de pression entre le circuit central  22 de la buse et le circuit de chauffe 23 qui  l'entoure est si faible qu'un double portage  plan 24 et 25, métal sur métal, assure une  étanchéité satisfaisante et durable. Lorsque  la pression absolue d'alimentation de l'oxy  gène est inférieure à 3     kg/em2,    la buse 21  peut encore s'accommoder de ce raccordement  très simple.

   Au-dessus de cette pression, on  rencontre les mêmes difficultés qu'avec les       chalumeaux    classiques pour assurer l'étau  chéité, d'une part, entre le circuit central     ,à,     pression élevée et le circuit de chauffe et,  d'autre part, entre ce dernier et l'atmosphère.  



  Les orifices pour la flamme de chauffe 12,  disposés autour de la tuyère de sortie d'oxy  gène de coupe, peuvent être constitués par  un ou     plusieurs    trous convenablement cali  brés ou par un canal     annulaire,    entourant le  jet     d'oxygène.    Pour la coupe de petites    épaisseurs (de 2 à     2à    n     im    ), où la vitesse de  coupe est un très important facteur économi  que, il y a intérêt à utiliser des orifices de  chauffe légèrement divergents.

   Une inclinai  son d'environ 5  de ces orifices par rapport à  l'axe dans la tuyère du jet de coupe a     permis     d'augmenter la puissance de la. flamme de  chauffe, tout en restant au-dessous du point  de fusion des arêtes d'attaque de la coupe et  d'augmenter la vitesse de coupe, dans une  proportion de 10 à 50     0lo    suivant les cas par  rapport à des buses où les axes des orifices  de chauffe sont parallèles à l'axe du jet de  coupe.  



  Ce résultat ne se manifeste plus     au-delà     de 25 mm d'épaisseur environ.  



  Pour que les buses de coupe soient alimen  tées' à une pression p constante, l'installation  doit comporter des moyens de réglage automa  tique de la pression d'oxygène, comme indi  qué ci-après, mais il faut en outre que la con  duite d'oxygène depuis le raccord d'entrée 1  ou 5 jusqu'à la tête 15 réponde à des condi  tions impératives en ce qui concerne les  pertes de charge. Dans un chalumeau classi  que, les pertes de charge dans le circuit (le  l'oxygène de coupe sont toujours élevées.

    Elles sont. dues au faible calibrage du circuit,  aux coudes et changements de direction  brusques, à la robinetterie de petite     section.     Avec la buse la plus forte qu'ils peuvent por  ter, les     chalumeaux    classiques accusent cou  ramment une perte de charge intérieure de  0,5     kg/cm\-.    Ceci n'a pas d'inconvénient puis  que l'opérateur a toute liberté pour régler la  pression     d'alimentation.    On     conqoit    qu'un tel  chalumeau ne pourrait pas être utilisé pour  la mise en     ceuvre    de l'invention,

   à moins d'at  teindre une pression     constante        p    assez élevée  pour que cette perte de charge devienne né  gligeable. La conduite de coupe d'un     chalu-          meau    tel que décrit doit au contraire être  réalisée en éliminant soigneusement tous  coudes brusques, toutes restrictions de pas  sage.

   Le robinet de coupe 6     notamment    doit  être à passage direct, de telle sorte qu'entre  le raccord d'entrée 1 ou 5 et la, tête 15, juste  avant l'entrée de la tuyère, la perte de charge      dp, pendant le fonctionnement de la buse la  plus forte, soit: 4p  <  0,1.0 (p-1) sans tou  tefois dépasser 0,05 kg/cm2 lorsque la pres  sion absolue d'alimentation est inférieure à la  pression critique et sans dépasser 0,08 kg/cm2  lorsque la pression absolue d'alimentation est  supérieure à la pression critique.  



  Un chalumeau suivant les fig. 1 à 3, dont  la conduite d'oxygène de coupe 3 a un diamè  tre intérieur de 8     mm,    sans restriction de sec  tion, peut alimenter une buse 13 dont la  tuyère a un diamètre de sortie de 4 mm, avec  une perte de charge dp de 0,015 kg/cm2 seu  lement, pour une pression absolue de  1,3 kg; cm2. Une buse identique, montée sur  la tête d'un chalumeau     classique    de dimen  sions générales correspondantes,, qui seraient  alimenté à la même pression, ne disposerait, à  l'entrée de la     buse,    que d'une pression abso  lue infinie (1,05 kg/cm2 environ) et le chalu  meau ne pourrait pas fonctionner.  



  Bien entendu, plus la section de sortie de  la buse est faible, plus la perte de charge  interne dans le chalumeau est faible, puisque  le débit en oxygène est moindre. En mainte  nant la perte de charge dp dans les limites  indiquées plus haut, celle-ci reste assez petite  pour être négligeable.  



  D'autre part, lors de la mise au point       expérimentale    du chalumeau, on peut tenir  compte s'il y a lieu, pour le calcul des sec  tions, de l'écart entre la pression à l'entrée de  la buse et de la pression à     l'entrée    du chalu  meau ou même à l'entrée d'un tuyau de  caoutchouc de     longueur    moyenne ( 6 mètres  par exemple) amenant l'oxygène au chalu  meau, à partir d'une source d'oxygène à pres  sion constante.  



  Le dispositif d'alimentation de     1.a    chauffe  est constitué par les robinets 7 et 9, le doseur  10 et la chambre (le mélange 8. Par le tube  14, ils alimentent les orifices 12 de la buse.  Les orifices calibrés<B>2</B>:ï pour l'oxygène, 26  pour le combustible et 27 pour le mélange  sont établis en fonction de la pression d'oxy  gène p à l'entrée du chalumeau et de la pres  sion du gaz combustible pour assurer, le ro  binet d'oxygène étant ouvert en grand, l'ali-    mentation convenable de la, buse la plus forte.  La correction finale du réglage de la flamme,  pour ajuster la     proportion    de l'oxygène et     du.     combustible, se fait par le robinet 9.

   Dans un  chalumeau classique, les orifices de chauffe  des     différentes    buses interchangeables varient  dans une grande proportion, à cause de l'éten  due de la gamme     d'épaisseurs    qu'un seul. cha  lumeau peut couper, et aussi à cause de l'aug  mentation de la puissance de chauffe qui va  rie approximativement proportionnellement  au débit Q de l'oxygène de coupe.  



  Un chalumeau     suivant    les     fig.    1 à 3, lors  qu'il est alimenté sous une pression absolue  d'oxygène p inférieure à ta pression critique,  ne peut avoir une gamme d'épaisseurs (le  coupe aussi étendue, à cause des limites de  section du circuit de coupe acceptables pour  un chalumeau d'usage courant. Par exemple,  le modèle courant, tel que représenté aux       fig.    1 à 3, alimenté à la pression p de  1,3     kg/cin2    (absolue) coupe de 0,5 à 100 min  et non de 0,5 à 400 mm,     comme    le chalumeau  classique visé dans le tableau I.

   Ceci n'est       toutetois    pas un inconvénient, car en pratique,  on n'hésite pas à recourir, pour des épaisseurs       au-dessus    de 100     inni,    à un chalumeau spécial       phis    volumineux si les résultats sont meil  leurs. D'autre part, on a déjà signalé l'intérêt,  pour les épaisseurs inférieures à 25 mm,  d'augmenter la puissance de la chauffe,     grâce     à des orifices de sortie divergents.

   Pour ces  deux raisons: gamme moins étendue et     chau-t'fe     plus forte pour les petites épaisseurs, la diffé  rence entre la chauffe la plus faible et la  plus forte, dans le cas d'un chalumeau suivant  les     fig.    1 à 3, pour usage courant, est très peu  importante. En fait, le calibrage des orifices  12 suffit à régler l'importance de la flamme  de chauffe lorsque les orifices 25 et 26 sont  juste calibrés comme il est dit     phis    haut, ce  qui assure à la chauffe d'un chalumeau de  ce type une automaticité de réglage qui em  pêche l'opérateur d'exagérer la, chauffe, tout; en  lui laissant la possibilité de la réduire, en  agissant exceptionnellement sur les deux ro  binets 7 et 9.  



  Dans le cas d'un chalumeau plus vohimi-           veux    destiné à des travaux d'épaisseur supé  rieures, de 100 à 400 mm par exemple, les  orifices 25, 26 et 27 sont établis encore pour  la flamme la plus forte, et la réduction im  portante de la chauffe, étant donné le très  grand écart des puissances de chauffe néces  saires pour couper 100 à 400 mm, est obtenue  en agissant sur les deux robinets 7 et 9. Ce  défaut d'automaticité du réglage     est    moins  grave ici que dans un chalumeau d'usage cou  rant, car ces travaux de coupe     épaisse    sont  toujours confiés à un     personnel        plus    qualifié  que les travaux courants.

   D'ailleurs, il reste  toujours possible de rétablir l'automaticité du  réglage de la chauffe, pour des travaux de  série par exemple, en adaptant le doseur mé  langeur 10 et 8 à l'importance de la buse mise  en ouvre.  



  Enfin, lorsqu'on emploie de l'acétylène  comme combustible, le choix d'une pression  absolue d'oxygène p assez faible (inférieure  à 1,5 kg/cm2 par exemple) permet de disposer  aisément dîme pression d'acétylène légère  ment supérieure à celle de l'oxygène. On  réalise une meilleure stabilité de la flamme,  condition importante de la bonne qualité de  la coupe, en utilisant une pression d'acétylène  dépassant de 10 à     2011/o    celle de l'oxygène.  Lorsque la pression d'alimentation dépasse la  pression critique, il est difficile     d'augmenter     la pression d'acétylène, en raison de la pres  sion maximum     imposée    par les règlements  que les     installations    de production d'acétylène  ne peuvent dépasser.  



  On a indiqué ci-après les résultats     d'essais     méthodiques effectués avec des chalumeaux  tels que décrits, alimentés sous une pression  constante d'alimentation p de 1,3 kg/cm2  absolue,     pression    la plus faible qui ait été  atteinte par la demanderesse pour l'alimenta  tion d'un chalumeau soudeur comportant une  gamme de débits de 50 1/h à 3500 1/h.

   (On  remarquera à ce propos que le corps de man  che 28 du chalumeau coupeur représenté aux  fig. 1 à 3 ainsi que le mélangeur 8 et le do  seur 10 sont des     éléments    interchangeables  avec ceux d'un chalumeau soudeur.)     glu    cours  de ces essais, des résultats nettement supé-    rieurs à ceux de bons chalumeaux classiques  ont été obtenus sur des épaisseurs variant de  3 à 600 min, Pour les     épaisseurs        comprises     entre 3 et 25 mm, les avantages principaux  ont été  - économie d'oxygène de 10 à 40% suivant  les épaisseurs;  - augmentation clé la vitesse de coupe:     :5    à  30% suivant les épaisseurs;  - dégagement régulier de l'oxyde sans for  mation de barrette adhérente;

    - amélioration de la surface des pièces cou  pées, qui est nette et régulière.  



  Pour les épaisseurs     supérieures    à 25 mm,  l'augmentation de vitesse n'est pas notable et  l'économie d'oxygène varie entre 0 et 204;  par contre, le jet d'oxygène est beaucoup     phis     régulier dans son action. Il ne nécessite  aucune précaution d'amorçage particulière de  1a réaction d'oxydation du métal et ne pro  voque aucun affouillement à l'intérieur des  pièces.

   Des coupes de 600 mm d'épaisseur sur  lingots carrés froids de 6 t ont été effectuées  après     préchauffage    par la flamme même     du     chalumeau pendant 30 secondes seulement,  sans que le moindre accident d'affouillement  de métal ou de désamorçage se soit ma  nifesté, et le  coin     incoupé     de fin de  coupe était extrêmement faible (de l'ordre de  100 >.'. 200 min pour l'épaisseur de 600 mm).

         T1    s'est d'ailleurs révélé possible de supprimer  entièrement le coin     incoupé    en réduisant sur  cette forte épaisseur la vitesse d'avance     au-          dessous    de 2 m     50/minute,    sans pour cela pro  voquer les affouillements caractéristiques  d'une vitesse trop lente, que l'on constate avec  les chalumeaux classiques.  



  Si l'on considère que l'influence du prix  de l'opération de coupage diminue lorsque le  prix des pièces à couper augmente, le gain de  vitesse de coupe perd son. intérêt au fur et à  mesure qu'augmente l'épaisseur au-dessus de  25 mm, au profit de la qualité et de la régu  larité des surfaces coupées, qui deviennent  primordiales. Les résultats obtenus au cours  de ces essais sont donc très satisfaisants pour  toutes les épaisseurs. L'alimentation en oxy  gène à pression constante est réalisée en sup-      rimant totalement l'intervention       p   <B>1</B> de l'opéra  teur, pour lequel le facteur  pression d'oxy  gène  n'existe plus.  



  On remarquera que, dans le procédé dé  crit, il est     possible    d'effectuer des travaux  d'oxy-coupage sur des épaisseurs de 10 à  600 mm avec une pression constante infé  rieure à 2 kg/cm2 abs.  



  Il est souhaitable, bien que cela ne soit  pas indispensable, que le     gaz    combustible soit  également alimenté dans les mêmes conditions.  E:n effet, si la pression d'oxygène fournie au  doseur 5 du chalumeau coupeur est limitée, il  est impossible, même dans le cas d'un excès de  pression du gaz combustible à, l'entrée     duchalu-          meau,    de consommer trop de gaz combustible,  car son excès apporterait à la flamme de  chauffe une déformation intolérable, rendant  tout travail. impossible. Le réglage automa  tique de la pression du gaz combustible n'est  donc> qu'une question de confort supplémen  taire et, dans certains cas, de sécurité.  



  La description ci-dessus s'applique indis  tinctement aux chalumeaux coupeurs à main  et aux chalumeaux coupeurs destinés à être  conduits par des machines.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS 1. Procédé d'oxy-coupage, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter la tuyère d'oxy gène de coupe -d'un chalumeau à une pression qui est une constante pour ce chalumeau, la forme de la tuyère étant telle que le jet d'oxy gène de coupe à la sortie de celle-ci soit un jet sensiblement cylindrique à la pression atmosphérique. II.
    Chalumeau d'oxy-coupage pour la mise en ouvre du procédé selon la revendica tion I, destiné à être alimenté sous une pres sion absolue constante p d'oxygène supérieure à la pression critique, caractérisé en ce qu'il comporte un jeu de tuyères de sortie d'oxy gène de coupe interchangeables utilisables suivant les différents débits d'oxygène cor respondant aux épaisseurs de métal à couper, dans lequel chacune desdites tuyères com porte un convergent d'ouverture sensiblement égale à 15 , suivi d'un divergent d'un angle sensiblement égal à 7 , la section de sortie S, étant liée à la section au col S, par la re lation EMI0009.0010 Ss et S,
    étant exprimés en cm2 et p en kg/cm2, tandis que la section au col S, de cha cune desdites tuyères est proportionnelle au débit de l'oxygène de coupe. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Procédé d'oxy-coupage suivant la reven dication I, caractérisé en ce que la pression d'alimentation p excède la pression critique et qu'on fait subir à l'oxygène à la sortie d'un conduit convergent d'une ouverture d'envi ron 15 une détente jusqu'à la pression atmosphérique dans un conduit divergent ayant un angle d'ouverture d'environ 7 et dont les sections au col S, et à la sortie S, sont. dans le rapport EMI0009.0015 2.
    Procédé d'oxy-coupage suivant la sous- revendication 1, caractérisé en ce que le gaz combustible pour la flamme de chauffe est fourni sous pression constante.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4022441A (en) * 1975-11-28 1977-05-10 Victor Equipment Company Universal torch

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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