Procédé pour brûler un mélange d'oxygène et d'acétylène en évitant tout retour de flamme, et dispositif pour la mise en #uvre de ce procédé. La présente invention concerne un pro cédé pour brûler un mélange d'oxygène et d'acétylène en évitant tout retour de flamme spécialement à l'aide de chalumeaux à sou der ou<B>à</B> découper, et un dispositif pour la mise en #uvre de ce procédé.
Dans les chalumeaux à souder ou à dé couper ordinaires utilisant (le l'oxygène et (le l'acétylène, les gaz séparés sont amenés à une chambre de mélange d'où les gaz mé langés s'écoulent<B>à</B> la pointe du chalumeau et sont allumés. La manière dont cette coin- bustion est effectuée jusqu'ici a souvent pour résultat un phénomène connu sous le nom (le ,retour de flamme". On désigne par ce terme une inflammation ou combustion du mélange des gaz se produisant dans la cliam- bre de mélange, clans les passages de gaz, ou dans le tuyau ou les régulateurs, au lieu de se produire<B>à</B> l'extrémité de la pointe.
Un retour de flamme est gênant pour beaucoup de raisons, qui comprennent la perte de temps pour éteindre la flamme et pour l'allumer et la régler à nouveau, l'en- dommagenient du chalumeau par la coin- bustion des gaz et la chaleur développée ii l'intérieur du chalumeau, les risques pour l'opérateur, le refroidissement et la contrac tion inér-ale de la pièce d'ouvrage pendant le temps nécessaire<B>à</B> l'extinction du retour (le flamme et au nouveau réglage de la flamme,
et l'en dommagemen <B>L</B> de la pièce cVouvrage <B>à.</B> la suite de l'absorption de car bone (le la flamme par le métal pendant la coinbustioii imparfaite des gaz.
Or le retour de flamme est provoqué par le fait (lue la vitesse du mélange des<U>gaz</U> est inférieure<B>à</B> la vitesse de propagation de la flamme dans ce mélange. Cette vitesse de propa.-alion de la flamme peut atteindre, (]ans certains mélanges, 10() mètres environ <B>à</B> la secoiffle. Avec une vitesse trop faible un retour (le flamme peut ètre provoqué, par exemple, par le surchauffage (le la chambre (le niélan.-e, qui fait que les gaz mélangés LI <B>CI</B> s'enflamment en ce point, par des points rugueux ou des obstructions dans les pointes,
ce qui abaisse la vitesse des gaz au-dessous de celle de la propagation de la flamme, ou par le contact trop intime de la flamme avec le métal à chauffer ou à découper, ce qui re foule la flamme à l'intérieur du chalumeau.
Si la vitesse normale du mélange au point où les gaz se mêlent, est plus grande que celle de la vitesse de propagation de la flamme, la vitesse du mélange porte instan tanément la flamme à la pointe, môme au cas où elle attrait passé temporairement<B>à</B> l'intérieur en partant de la pointe vers le point de mélange, ou même jusqu'à ce point.
En outre, la vitesse de propagation de la flamme de mélange d'oxygène et d'acétylène augmente avec la proportion d'oxygène. Une flamme neutre n'a pas de retour de flamme aussi prompte qu'une flamme oxydante, et une flamme suffisamment carbonisante ne brûle pas du tout contre l'écoulement.
Dans toits les chalumeaux actuels, l'oxy- gêne est amené<B>à</B> la chambre de mélange<B>à</B> une pression égale ou supérieure<B>à</B> celle de l'acétylène.
Dans le type à ,injecteur" et dans le type à "pression" d'oxygène (c'est-à-dire le type clans lequel la pression de l'oxygène est su périeure à celle de l'acétylène), la nature du mélange au point où les gaz se rencontrent doit être ct est toujours de nature oxydante, et, de même l'écoulement ou la vitesse d'une certaine partie des gaz mélangés est. en ce point, inférieure à la vitesse de propagation de la flamme. Le surchauffage de la chant- bre de mélange en ce point provoque un re tour de flamme pour la raison que les gaz mélangés ne progressent pas<B>à</B> une vitesse supérieure<B>à</B> la vitesse de propagation du mélange en ce point.
Des particules de mé tal volantes obstruant partiellement la pointe, ou encore le fait de placer la pointe <B>à</B> proximité du métal ou en contact avec le métal, font que la pression plus élevée de l'oxygène reioule l'acétylène, la nature du mélange<B>à</B> la pointe devient immédiatement oxydante, et la flamme retourne<B>à</B> l'intérieur du chalumeau au point où l'acétylène a été refoulé et où il y a un volume suffisant d'oygène pour le brûler.
De même dans le type à "pression égale", comme les deux gaz pénètrent clans la cham- bre de mélange<B>à</B> des pressions égales, le stirchauffage de la pointe, ou d'autres con ditions précédemment décrites, créent, un retour de flamme au point (le mélange.
Suivant le procédé formant l'objet de la présente invention, on amène (le l'acétylène et de l'oxygène à la chambre (le mélange de telle manière que la pression de l'acé tylène soit plus élevée que celle de l'o-xygène. et opère dans des conditions telles que le mélange des deux gaz sort de ladite cham bre <B>à</B> une vitesse plus élevée que la vitesse de propagation de la flamme clans ce mé lange. Aux cas où il est important d'obtenir une flamme neutre, par exemple pour la soudure, on peut amener les deux gaz en quantités égales à la chambre de mélange.
Si on chauffe la, zone de la chambre où les gaz se mêlent<B>à</B> un degré suffisant pour en- flaminer les gaz mélangés, ce chauffage ne provoque pas de retour de flamme, vu<B>que</B> la vitesse du mélange porte la flamme<B>à</B> l'orifice du brûleur oit elle doit brûler nor malement.
Si des obstruction--,<B>à</B> la sortie ru- duisent la vitesse- (lu mélange, l'acétylène bloque plus au moins, l'oxv.-ène, en sorte qu'un mélange éarbonisant s'écoule de la chambre de mélange au brûleur et s'en flamme, et comme cette flamme carboni- sante ne peut pas faire de retour (le flamme, l'acétylène seul ou avec une certaine quantité d'oxygène, suivant l'importance de l'obstrue- lion,
continue<B>à</B> brûler jusqu'à<B>ce</B> que l'obs truction soit enlevée et que l'oxygène s'écoule de nouveau en quantité normale.
L'exp#rience a montré qu'il suffit que<B>la</B> pression de l'acétylène soit légèrement plus élevée<U>crue</U> celle de Foxygène <B>à</B> la chanibre Cie mélange; un rapport de !t <B>k- 400</B> environ pour l'acétylène<B>à</B> î<B>kg</B> pour l'oxyg#ne donne par exemple (les résultats satisfaisants pour certaines grandeurs de brûleurs.
En tout cas, il est préférable de tenir l'acétylène<B>à</B> une pression n'excédant pas<B>6,8 kg</B> environ pour les plus, grandes dimensions de flamme et il est désirable d'assurer une pression d'oxy- gêne s'approchant de celle de l'acétylène, niais ne l'égalant naturellement pas, de fa çon<B>à</B> pouvoir obtenir la vitesse convenable du mélange, sans que les gaz s'échappent du brùleur à une vitesse susceptible d'entra ver la manipulation convenable et intelli gente de l'appareil.
Le dispositif pour la mise en #uvre (lu procédé est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre de mélange, dans la quelle débouchent au moins une entrée d'oxygène ayant<B>à</B> peu près la niême aire de section transversale que la chambre et ati moins un conduit d'acétylène, le passage d'admission de l'acétylène ayant une aire de section transversale approximativement la moitié de celui pour l'oxygène, Le dessin annexe représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution du dispositif, constituant un chalumeau à sou der ou à découper.
La fig. 1 est une vue schématique d'un chalumeau brûlant (le l'oxygène et de Facé- lylène, La fig. 2 est une coupe centrale longi- ludinale (le la tète d'un chalumeau à souder constituant<B>lit</B> première forme d'exécution (lu dispositif; La fig. 3 montre, à plus grande échelle, une partie de la tête représentée à la fig. 2: La fig. 4 est une vue en plan de l'extré mité (le la tète suivant la fig. 3; La fig. 5 est une coupe centrale longitu dinale de la tête d'un chalumeau<B>à</B> découper constituant la deuxième forme d'exécution: La fig. 6 est une coupe longitudinale de la pointe d'un chalumeau à découper, com portant une variante du dispositif suivant la fig. 5;
La fig. 7 est une vue de bout de la pointe de la fig. 6.
La fig. 1 montre une pointe 10 fixée à un manche<B>Il</B> comportant des passages pour l'oxygène et l'acétylène fournis par des, ré servoirs 12 et 13. Chaque réservoir possède sa soupape d'ar rêt M et son régulateur de pression 15, et possède aussi deux manomètres 16 et 17, l'un pour indiquer la pression du réservoir et l'autre pour indiquer la pression de la con duite derrière le régulateur. A la sortie de chaque régulateur de pression, se trouve une soupape 18 pour admettre ou couper l'ar rivée aux conduites correspondantes 19 et 20. On a aussi prévu des soupapes<B>à</B> pointeaux 21 et 22 aux raccords entre les conduites et l'outil.
L'appareil ci-dessus mentionné est sim plement représenté<B>à</B> titre d'appareil typique avec lequel on peut appliquer la présente méthode.
La fig. 'Il représente, à une échelle plus grande, une partie d'un chalumeau à sou der, chalumeau qui est adapté pour l'exécu tion du présent, procédé. La construction re présentée comporte, (le même que de nom breuses constructions actuellement en usage, une tète de chalumeau<B>25,</B> une pointe<B>26</B> fixée (le manière amovible à cette tète par un raccord ou collier<B>27,</B> et une paire de tuyaux d'amenée de gaz 28 et,<B>29,</B> le premier pour l'oxygène et le second pour l'acétylène. La pointe possède une chambre (le mélange 30, <B>à</B> laquelle sont amenés les<U>gaz</U> séparés. et un passage (le sortie<B>31</B> par lequel les gaz nié- langés s'échappent.
La sortie (lu,,)assa-e 31- Cst représentée comme avant le même dia mètre que la chambre (le mélan.-e <B>300,</B> bien qu'entre ces deux points le passage aille quelque peu en La. tète pos sède mi passal-e 32 débouchant (lu tuyau (l'oxygène 28. mi passage<B>36</B> faisant, corps avec la chambre de mélange, et un passage annulaire<B>Ô3</B> connectant le tuyau d'acétylène <B>29</B> avec une rainure annulaire M dans l'ex trémité de la pointe.
De cette rainure. plu sieurs passages<B>15</B> conduisent, vers, le bas et vers l'intérieur,<B>à</B> la chambre (le mélange<B>".0.</B> Les fig. 2,<B>3</B> et 4 montrent quatre passa,-es (l'acétylène conduisant<B>à</B> la chambre de mé lange, (lui a même diamètre que le passage <B>36</B> d'oxygène et, est une simple continuation <I>de ce</I> passage. Les régulateurs de pression sont ajustés en tout temps de façon que lorsque les sou papes 18, 21 et 22 sont ouvertes, l'acétylène s'écoulant par les passages M, est à une pression quelque peu plus élevée que la pression de l'oxygène s'écoulant par le pas sage d'amenée d'oxygène 36.
La somme totale des aires des divers pas sages 35 est approximativement égale à la moitié, de l'aire du passage d'oxygène 36 et de la clianibre de mélange 30. 'En pratique on a trouvé que pour la plupart des cons tructions, il est nécessaire que la somme to tale des passages d'acétylène soit légère- ment moindre que la moitié de l'aire de section transversale du passage d'oxygène à la chambre de mélange. Ceci provient en partie du fait que l'acétylène a un poids spécifique moindre et aussi du fait 'que l'acétylène est à une pression quelque peu plus élevée.
L'expérience a montré que si on augmente le nombre des passages 35 et qu'on diminue leur grandeur<B>de</B> manière correspondante,<B>il</B> faut prévoir une somme totale d'aires de section des passages d'acé tylène légèrement plus grande à cause de l'augmentation de la résistance ou frotte- mem superficiel qu'éprouve le gaz en tra versant les passages rétrécis. Il est égale ment probable qu'une variation de l'angle suivant lequel les passages d'acétylène cou pent la chambre de mélange, peut dans une légère mesure nécessiter des changements correspoildants dans la grandeur desdits passages.
On peut cmployer un nombre quelcon que de passages d'acétylène. Avec (les pointes à souder à flamme relativement petite, il est désirable de prévoir un ou tout au plus deux orifices d'acétylène, mais avec de grarides pointes, on a obtenu des résultats très satisfaisants avec huit passages d'acé tylène débouchant dans la cliambre de mé lange.
Les fig. 2 'a 4 inclusivement représentent un exemple d'une pointe donnant (les ré sultats satisfaisants, qui brûle des quanti tés égales d'oxygène et d'acétylène, qui donne une flamme neutre, et ne produit pas de retour de flamme dans les condi tions les plus diverses. Dans cette pointe, la sortic de la pointe, la chambre de nié- lange et, l'admission d'oxygène ont une aire de 5,7 mnl2 et chacun des passages d'acé- tylène au nombre de quatre a une aire<B>de</B> 0,7 nim2. En conséquence, la somme totale (les aires (le section transversale des pas sages d'acétylène est, (le 2,8 MM2 ce qui re présente approximativement la moitié de Faire de l'entrée de l'oxygène et de la cham bre de mélange.
Pour donner des résultats très satisfaisants, on a fait marcher une pointe de ce genre avec une pression d'acé tylène<B>2,27 kg</B> et une pression d'oxygène Cie 1,82 kg.
Une autre pointe donnant des résultats satisfaisants comporte une entrée d'oxygène et une, chambre de niélange avec une aire de section fransversale de 3,62 mm2 et six passages d'acétylène comportant cliacun une aire de section transversale de 0.31 mm2 ou une aire totale de L86 mm2, ce qui repré sente<B>à</B> peu près la moitié de l'aire de la chambre de mélange.
Cette pointe peut avoir une aire de 3.7 mm2 à la sortie et peut donner une flamme neutre à la pression d'zlcétylèiie (le 4,54 kg et à la pression d'oxy- --èiie (le<B>4,09</B> k, <B>Il</B> est possible de changer légèrement les aires de ces conduits et chambres de mf,- lange sans s'écarter du principe de la pré sente invention, mais en aucun cas il ne faut, lorsque l'acétylène passe par des cori- duits latéraux et l'oxygène Par un conduit central,
que la chambre de mélange et l'en trée d'oxy -1--éne soient rétrécies au point que pour produire une flamme neutre, il faille une pression d'oxygène plus élevée que ce-Ale de Facétylène.
Si l'aire (le la chambre (le riiélaii1--e était -Ir,-i,anclie de<B>25 '/'0</B> ati-cles5:tis du double de celles des passages d'acétylène, le chalu meau serait le siège de retours de flamme par suite du manque de vitesse des gaz mê- Jangés en ce point.. La fig. 5 montre la tète d'un chalumeau à découper clans lequel la pointe 40 possède un passage d'oxygène central 41 et une série annulaires de passages 42 pour les gaz mé langés. Dans cet exemple, la chambre de mélange 43 est établie dans la tête plutôt que clans la pointe.
La construction de cette chambre ne diffère pas en principe de celle ci-dessus décrite, et ne s'en écarte que con formément à la pratique usuelle pour l'éta- blisenient du chalumeau à découper. On obtient la production d'une flamme neutre, l'économie d'oxygène et la suppression des retours de flamme, en proportionnant les passages pour l'arrivée de l'oxygène et de Facétylène dans cette chambre et les pres sions de ces gaz ainsi que décrit ci-dessus.
Les fig. 6 et 7 montrent une pointe 45 pour un chalumeau<B>à</B> découper dans lequel on a prévu un passage d'oxygène central A6, une série annulaire de passages 47, pour les gaz mélangés, et une série de chambres de mélange 48, une à l'extrémité supérieure de chaque passage pour le mélange. Dans cet exemple, les divers passages d'oxygène 49 sont en ligne avec les passages de mé lange et ont même dimension que ces pas sages, et un seul conduit d'acétylène mène à chaque chambre de mélange. L'aire de section transversale de ce conduit est légère ment inférieure à la moitié de celle du pas sage d'oxygène.
Cette pointe est adaptée pour être utilisée avec une tête établie de façon que des courants d'oxygène séparément réglables et proportionnés comme d'usage passent au passage central 46 et aux passages, annu laires 49, et que l'acétylène passe aux divers conduits inclinés 50.
<B>Il</B> n'est pas essentiel que le passage<B>à</B> travers la pointe ait une aire uniforme, et ce passage peut sur la plus grande partie de sa longueur être légèrement plus large qu'à la chambre de mélange.
Le diamètre de l'orifice de sortie de la pointe peut être quelque peu plus grand que celui de la chambre de mélange, mais ne doit pas être beaucoup plus faible que celui de la chambre de mélange même si les con- duits dans la chambre de mélange sont dis poses de la manière ci-dessus décrite, sans quoi le chalumeau sera, dans certaines con ditions, le siège de retours de flamme, du fait que la sortie empêche la vitesse du mé lange dans la chambre de mélange, d'être supérieure<B>à</B> la vitesse de propagation de la flamine.
Bien qu'on ait particulièrement décrit la disposition d'après laquelle l'acétylène pénè tre par des conduits latéraux et l'oxygène par un conduit central, il est possible d'ob tenir les mêmes résultats en renversant cette disposition, c'est-à-dire en faisant pas ser l'acétylène par un conduit central et l'oxygène par des orifices latéraux, sous con dition que l'acétylène se trouve au point<B>de</B> inélant-De des gaz,<B>à</B> une pression plus élevée que celle de l'oxygène, avec une flamme neutre brùlaiit <B>à</B> la pointe.