EP0040148A1 - Chalumeau avec dispositif de protection contre les allumages intérieurs, retour de gaz et créations de mélanges gazeux dangereux - Google Patents

Chalumeau avec dispositif de protection contre les allumages intérieurs, retour de gaz et créations de mélanges gazeux dangereux Download PDF

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EP0040148A1
EP0040148A1 EP81400738A EP81400738A EP0040148A1 EP 0040148 A1 EP0040148 A1 EP 0040148A1 EP 81400738 A EP81400738 A EP 81400738A EP 81400738 A EP81400738 A EP 81400738A EP 0040148 A1 EP0040148 A1 EP 0040148A1
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torch
intake
valve
flame
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Cessione Francaise De Terotechnologie Ste
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Ets R DUBE SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/82—Preventing flashback or blowback
    • F23D14/825—Preventing flashback or blowback using valves

Definitions

  • the present invention relates to the field of torches.
  • It more particularly relates to a new torch comprising a device for protection against interior ignitions, gas return and creation of dangerous gaseous mixtures in particular upstream of said torch.
  • the torches intended to produce a flame are supplied on the one hand by a combustible gas and on the other hand by an oxidizing gas.
  • the gases exit from a set of orifices called “injector or mixer”; they then mix in a conduit called the mixing chamber.
  • injector or mixer a set of orifices called "injector or mixer”; they then mix in a conduit called the mixing chamber.
  • the mixture thus formed ignites at the outlet of the lance disposed on the torch, through an orifice called a nozzle or nozzle.
  • the safety device generally consists of a non-return valve and a flame smothering device. It is necessary to have two devices, each of them being arranged on the one hand on the fuel gas circuit and on the other hand on the oxidant gas circuit.
  • valve on the oxidant or fuel gas supply circuit can be the source of variations in gas flow incompatible with the low value of the operating pressure appropriate to the usual working conditions and requiring setting changes.
  • the valve itself can be a potential factor in flashback incidents or accidents.
  • the safety of its operation depends on the distance at which it is mounted relative to the torch but also on the inclination given to it by the user during work.
  • the reliability of the valve can be compromised in the short term due to fouling or deterioration of the internal mechanism.
  • the object of the invention is precisely to provide a solution to the problem previously posed and relates to a new torch comprising a device for protection against interior ignitions and gas return.
  • the torch comprises means for the admission of a combustible gas and means for the admission of an oxidizing gas, the pressure of the latter gas being lower than that of the combustible gases, means for adjusting the flow rate of these gases. disposed on said intake means, means for ensuring the mixing of said gas gases means for the outlet of said gas mixture to the nozzle or nozzle of said torch.
  • This torch is characterized in that it comprises a non-return valve disposed on each of the gas inlet means, as well as a means for smothering a flame, disposed between said non-return valves and the means ensuring the mixing of said gas.
  • the valve located on the fuel gas supply circuit is preferably arranged in the means for adjusting the flow rate of this gas.
  • the means for smothering a flame is generally constituted by a metallic sinter, that is to say say by a porous cylinder of a sintered metal, therefore a stainless steel which acts as a molecular sieve to absorb the deflagration and smother the flame.
  • the means for adjusting the flow rate of oxidizing gas are constituted by a device known as a "fluted needle" of the type described in patent FR No. 592,979 filed on April 18, 1924 in the name by R. DUBE and P.GUERCHIN and n ° 609.335 filed April 23, 1925.
  • this device makes it possible to use only a metallic sinter, unlike the two which were required previously, since in fact two devices were necessary, that is to say one per gas circuit.
  • the device according to the invention also has a much shorter reaction time than the phenomenon of gas or flame return.
  • the device presently described makes it possible to prevent any return of the oxidizing gas in the fuel gas circuit.
  • the torch according to the invention is much less sensitive to the inclination to which it is subjected by its user, in course of use. This phenomenon will be highlighted during the comparative tests attached to this description.
  • This torch 1 comprises an inlet means 2 for a combustible gas and an inlet means 3 for an oxidizing gas.
  • Flow adjustment devices 4 and 5 are disposed respectively on each of the intake means and allow the user to adjust the gas supply according to the aims pursued.
  • the pressure of the oxidizing gas is generally higher than the pressure of the combustible gas.
  • i1 creates a vacuum which makes it possible to suck the combustible gas in normal operation.
  • the gas mixture fuel gas / oxidant gas can in principle only exist downstream of the so-called venturi systems 12.
  • the mixing of the gas is therefore ensured at 6 and is evacuated by means 7 such as a lance towards the beak or nozzle 8 of the torch and ignition is carried out.
  • the safety device consists on the one hand of a non-return valve 9 arranged on the fuel gas circuit 2 and preferably, substantially at the level of the adjustment means 4, for example a few mm (2 5 mm, for example) from these.
  • a non-return valve 10 is placed on the oxidant gas circuit 3.
  • a flame smothering device such as a frit 11 is located downstream of the non-return valve 9 substantially at the level of the gas mixing zone 6 slightly upstream with respect thereto.
  • the non-return valve 9 is closed at rest, and opens only under the combined action of the pressure of the combustible gas and the vacuum due to the suction created by the said system. venturi 12 caused by the flow of oxidant gas.
  • This device will therefore close if it is subjected to a back pressure due either to a discharge of the oxidizing gas, or to an explosion of the mixture in the lance of the torch.
  • the flame smothering or sintered element 11, placed downstream of the valve 9 will smother a possible flame, caused by an ignition of the mixture of the launch.
  • the action of the frit 11 exerts an influence on the valve 9 since the smothering of the possible flame accentuates the closing of said valve 9, thus preventing any risk of introduction of the gas. oxidizer in the fuel gas circuit, both during use of the torch and between two uses.
  • valve 10 disposed in the oxidant gas circuit eliminates the possible access of combustible gas in the oxidant gas line 3. This case in fact would be possible when the fuel and oxidant gas taps are open, the fuel gas supply is open while the combustion gas supply is closed and the torch nozzle or nozzle is obstructed or partially obstructed.
  • the torches according to the invention can be of any type, such as in particular those used with the usual gases in this field, such as oxygen, acetylene, propane, tetrene or any other gas.
  • non-return valves can also be of the conventional type, and will simply have to be adapted to the dimensions of the torches used.
  • valve 9 is closed at rest and does not open only under the combined action of the pressure of the combustible gas and the pressure due to the suction created by the venturi system 12 caused by the flow of oxidizing gas.
  • the flow adjustment means 5 are constituted by a grooved needle device of the type described in the aforementioned patents FR 592,979 and 609,335, to which a person skilled in the art may refer.
  • the device placed in the immediate vicinity of the valve 10 and downstream of it, also plays the role of flame smother in a manner substantially similar to the sinter 11 and makes it possible to avoid rare, but possible, return of combustible gas in the oxidant gas circuit (blocked torch, closed oxidant gas inlet, fuel gas inlet and valve open).
  • Non-return devices such as frits will also be chosen from existing models. As a rule, stainless steel frits are used.
  • a device of the conventional type was tested with regard to the influence of the inclination of the torch on the flow rates.

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Abstract

Chalumeau (1) comprenant des moyens (2) pour l'admission d'un gaz combustible et des moyens (3) pour l'admission d'un gaz comburant, la pression de ce gaz étant supérieure à celle du gaz combustible; des moyens (4,5) de réglage du débit de ces gaz disposés sur lesdits moyens d'admission; des moyens (6) pour assurer le mélange desdits gaz; des moyens (7) pour la sortie dudit mélange gazeux jusqu'au bec ou à la buse (8) dudit chalumeau; caractérisé en ce qu'il comporte un clapet (9,10) disposé sur chacun des moyens d'admission de gaz et un moyen (11) pour étouffer une flamme, disposé entre lesdits clapets et les moyens de mélange desdits gaz. Prévention des accidents dus à des retours de gaz en particulier dans le circuit de gaz combustible.

Description

  • La présente invention concerne le domaine des chalumeaux.
  • Elle a plus particulièrement pour objet un nouveau chalumeau comportant un dispositif de protection contre les allumages intérieurs,retour de gaz et création de mélanges gazeux dangereux en particulier en amont dudit chalumeau.
  • On rappelera tout d'abord que les chalumeaux destinés à produire une flamme sont alimentés d'une part par un gaz combustible et d'autre part par un gaz comburant. Les gaz sortent d'un ensemble d'orifices appelé "injecteur ou mélangeur"; ils se mélangent ensuite dans un conduit appelé chambre de mélange. Le mélange ainsi formé s'enflamme à la sortie de la lance disposée sur le chalumeau,par un orifice appelé bec ou buse.
  • Or, on sait qu'il se produit fréquemment un allumage prématuré à l'intérieur de l'appareil, lorsque,pendant le fonctionnement de l'outil,des circonstances fortuites,telles qu'un échauffement de la buse,ou des projections de scories dans l'orifice de la buse,ou d'autres événements analogues,provoquent une rentrée de flamme ou un retour du mélange vers l'amont de l'appareil. Un autre danger essentiel est du aux retours de gaz comburant dans le circuit de gaz combustible avec création d'un mélange gazeux dangereux.
  • Pour éviter de tels inconvénients,dont les conséquences peuvent être extrêmement graves,des dispositions réglementaires ont été prise imposant la présence de dispositifs de sécurité interposés entre le chalumeau et la bouteille d'alimentation.
  • Le dispositif de sécurité est composé généralement d'un clapet anti-retour et d'un dispositif étouffe-flamme. Il est nécessaire de disposer de deux dispositifs,chacun d'entre eux étant disposé d'une part sur le circuit du gaz combustible et d'autre part sur le circuit de gaz comburant.
  • Ces dispositifs ou organes de sécurité ne sont toutefois pas dénués d'inconvénients.
  • En effet,la présente d'un clapet sur le circuit d'alimentation de gaz comburant ou combustible peut être à l'origine de variations de débit de gaz incompatibles avec la faible valeur de la pression d'utilisation appropriée aux conditions de travail usuelles et nécessitant des modifications de réglage.
  • Le clapet lui-même peut constituer un facteur potentiel d'incidents ou d'accidents par retour de flamme. La sécurité de son fonctionnement,même à l'état neuf,dépend de la distance à laquelle il est monté par rapport au chalumeau mais aussi de l'inclinaison donnée à celui-ci par l'utilisateur au cours de travaux. En outre,en l'absence d'entretien, la fiabilité du clapet peut être compromise à brève échéance eu égard à l'encrassement ou la détérioration du mécanisme interne.
  • On insistera plus particulièrement sur un défaut inhérent à de tels dispositifs qui est dû au fait même qu'ils doivent être adjoints au circuit d'alimentation de gaz entre le détendeur et le chalumeau. En effet,de par cette disposition,ils ne peuvent donner une sécurité maximum puisqu'ils sont situés dans des points mécaniquement fragiles de l'ensemble,se situant à l'entrée du chalumeau. A ce niveau,les pièces de raccord ou tuyaux,bien entendu extrêmement fragiles,peuvent donner lieu à des accidents extrêmement graves pour l'utilisateur qui est situé à proximité immédiate ou au contact avec ces organes.
  • Il existe donc un besoin qui a d'ailleurs été exprimé par l'Institut National de Recherche et de Sécurité pour la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles (INRS),ainsi que par plusieurs caisses d'assurances et de maladies,pour un dispositif de sécurité au chalumeau qui permettrait d'empêcher la création d'un mélange inflammable à l'intérieur de la lance ou dans le corps du chalumeau,puisque seules ces pièces peuvent constituer, dans l'ensemble,des éléments mécaniquement résistants.
  • L'invention a pour objet précisément d'apporter une solution au problème précédemment posé et a pour objet un nouveau chalumeau comportant un dispositif de protection contre les allumages intérieurs et retour de gaz.
  • Le chalumeau comprend des moyens pour l'admission d'un gaz combustible et des moyens pour l'admission d'un gaz comburant,la pression de ce dernier gaz étant inférieure à celle des gaz combustibles,des moyens de réglage du débit de ces gaz disposés sur lesdits moyens d'admission, des moyens pour assurer le mélange desdits gazées moyens pour la sortie dudit mélange gazeux jusqu'au bec ou à la buse dudit chalumeau. Ce chalumeau est caractérisé en ce qu'il comporte un clapet anti-retour disposé sur chacun des moyens d'admission de gaz,ainsi qu'un moyen pour étouffer une flamme,disposé entre lesdits clapets anti-retour et les moyens assurant le mélange desdits gaz.
  • Le clapet situé sur le circuit d'alimentation en gaz combustible est,de préférence,disposé dans les moyens de réglage du débit de ce gaz.
  • Le moyen pour étouffer une flamme est généralement constitué par un fritté métallique,c'est-à-dire par un cylindre poreux d'un métal fritté, donc un acier inoxydable qui agit comme un tamis moléculaire pour absorber la déflagration et étouffant la flamme.
  • Dans un mode préféré de réalisation de l'invention,les moyens de réglage du débit de gaz comburant sont constitués par un dispositif dit à "aiguille cannelée" du type de celui décrit dans le brevet FR n°592.979 déposé le 18 Avril 1924 au nom de R. DUBE et P.GUERCHIN et n°609.335 déposé le 23 Avril 1925.
  • On concevra que de tels chalumeaux présentent de grands avantages sur les chalumeaux antérieurs auxquels devaient être adjoints un dispositif de sécurité.
  • D'une part,s'il se produisait une inflammation ou une explosion dans le chalumeau,ce phénomène interviendrait dans un circuit mécaniquement résistant et les risques d'accident pour les utilisateurs seraient réduits par rapport au dispositif de ll,art antérieur où les retours de flamme ou explosions s'effectuaient en amont du chalumeau,dans des pièces vulnérables.
  • En outre,ce dispositif permet de n'utiliser qu'un fritté métallique,contrairement aux deux qui étaient exigés antérieurement,puisqu'en fait deux dispositifs étaient nécessaires,c'est-à-dire un par circuit de gaz.
  • De plus,dans le dispositif selon l'invention, il existe une sorte de synergie entre le fritté et les clapets disposés en amont,plus particulièrement le clapet du circuit de gaz combustible.
  • Le même phénomène se produit entre l'aiguille cannelée précitée et le clapet du circuit de gaz comburant.
  • Le dispositif selon l'invention a en outre un temps de réaction beaucoup plus court que le phénomène de retour de gaz ou de flamme.
  • En outre,en position statique,le dispositif présentement décrit permet d'éviter tout retour du gaz comburant dans le circuit de gaz combustible.
  • En dernier lieu,il convient également de remarquer que,contrairement à ce qui se passait pour le dispositif de l'art antérieur,le chalumeau selon l'invention est beaucoup moins sensible à l'inclinaison à laquelle il est soumis par son utilisateur,en cours d'usage. Ce phénomène sera mis en évidence au cours des essais comparatifs joints à la présente description.
  • L'invention sera maintenant illustrée en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique représente une vue en coupe d'un chalumeau selon l'invention.
  • Ce chalumeau 1 comprend un moyen d'admission 2 pour un gaz combustible et un moyen d'admission 3 pour un gaz comburant.
  • Des dispositifs de réglage du débit 4 et 5 sont disposés respectivement sur chacun des moyens d'admission et permettent à l'utilisateur de régler l'arrivée du gaz en fonction des buts poursuivis.
  • La pression du gaz comburant est généralement supérieure à la pression du gaz combustible. Par un système dit de venturi 12,i1 se crée une dépression qui permet d'aspirer le gaz combustible en fonctionnement normal.
  • De ce fait,le mélange gazeux gaz combustible/ gaz comburant ne peut en principe exister qu'en aval des systèmes dits de venturi 12.
  • Le mélange du gaz est donc assuré en 6 et est évacué par des moyens 7 tels qu'une lance vers le bec ou buse 8 du chalumeau et on procède à l'inflammation.
  • Le dispositif de sécurité selon l'invention est constitué d'une part d'un clapet anti-retour 9 disposé sur le circuit de gaz combustible 2 et de préférence,sensiblement au niveau des moyens de réglage 4,par exemple à quelques mm(2 à 5 mm,par exemple)de ceux-ci.
  • De la même façon,un clapet anti-retour 10 est disposé sur le circuit de gaz comburant 3.
  • Un dispositif étouffe-flamme tel qu'un fritté 11 est situé en aval du clapet anti-retour 9 sensiblement au niveau de la zone 6 de mélange des gaz légèrement en amont par rapport à celle-ci.
  • Si l'on considère que le bec ou la buse 8 du chalumeau peuvent s'obstruer par des circonstances fortuites,il s'ensuit un refoulement du gaz comburant dans la canalisation du gaz combustible.
  • En l'absence du dispositif de sécurité,et à l'apparition d'une flamme,d'un point d'incandescence ou d'un point d'échauffémént, le mélange ainsi constitué pourrait s'enflammer ou exploser.
  • Dans le dispositif selon l'invention,le clapet anti-retour 9 est fermé au repos,et ne s'ouvre que sous l'action conjuguée de la pression du gaz combustible et de la dépression due à l'aspiration créée par le système dit du venturi 12 causée par le débit du gaz comburant.
  • Ce dispositif se fermera donc s'il est soumis à une contrepression due soit à un refoulement du gaz comburant,soit à une explosion du mélange dans la lance du chalumeau.
  • En outre,l'élément étouffe-flamme ou fritté 11, placé enaval du clapet 9 étouffera une flamme éventuelle,causée par un allumage du mélange de la lance.
  • D'ailleurs, ainsi qu'il a été précédemment exposé,l'action du fritté 11 exerce une influence sur le clapet 9 puisque l'étouffement de la flamme éventuelle accentue la fermeture dudit clapet 9, interdisant ainsi tout risque d'introduction du gaz comburant dans le circuit de gaz combustible, aussi bien en cours d'utilisation du chalumeau,qu'entre deux utilisations.
  • De la même façon,le clapet 10 disposé dans le circuit du gaz comburant éyite l'accès éventuel du gaz combustible dans la canalisation du gaz comburant 3. Ce cas en effet serait possible lorsque les robinets de gaz combustible et comburant sont ouverts, l'alimentation en gaz combustible est ouverte alors que l'alimentation du gaz comburant est fermée et que le bec ou la buse du chalumeau est obstrué ou partiellement obstrué.
  • On notera en outre que,même si un retour de flamme ou une explosion se produisait dans le chalumeau selon l'invention,ce qui semble peu probable pour les raisons précédemment évoquées,un tel accident se produirait dans une zone mécaniquement résistante de l'appareil,et de ce fait,ses conséquences seraient ou négligeables ou atténuées pour l'utilisateur.
  • Tel n'était pas le cas dans les dispositifs de l'art antérieur ou les deux dispositifs de sécurité étaient disposés sur chacun des circuits d'alimentation du gaz,et ceci en amont du chalumeau.
  • De part ces dispositions,les éventuels retours de flamme ou explosions qui se produisaient,adve- : naient dans des pièces mécaniquement non résistantes, en particulier au niveau des tuyaux ou des raccords,et pouvaient,de ce fait,être extrêmement: dommageables.
  • De plus,les dispositifs de l'art antérieur étaient extrêmement sensibles à l'inclinaison,ce qui n'est présentement pas le cas.
  • Il va de soi que les chalumeaux selon l'invention peuvent être de tout type,tel que notamment ceux utilisés avec les gaz usuels dans ce domaine, tels que l'oxygène,l'acétylène,le propane,le tétrène ou tout autre gaz.
  • En ce qui concerne les clapets anti-retour utilisés,ils peuvent également être de type classique, et devront simplement être adaptés aux dimensions des chalumeaux utilisés.
  • De même,les tarages ou réglages de ces clapets sont de la compétence de l'homme de l'art et devront être établis conformément à ce qui a été précédemment indiqué pour quepar exemple,le clapet 9 soit fermé au repos et ne s'ouvre que sous l'action conjuguée de la pression du gaz combustible et de la pression due à l'aspiration créée par le système du venturi 12 causée par le débit de gaz comburant.
  • Dans un mode préféré de réalisation de l'invention,les moyens de réglage de débit 5 sont constitués par un dispositif à aiguille cannelée du type décrit dans les brevets FR 592.979 et 609.335 précités,auxquels l'homme de l'art pourra se référer.
  • Le dispositif,placé à proximité immédiate du clapet 10 et en aval de celui-ci,joue également le rôle d'étouffe-flamme de façon sensiblement analogue au fritté 11 et permet d'éviter des retours rares, mais possibles, du gaz combustible dans le circuit de gaz comburant (chalumeau bouché , arrivéé gaz comburant fermée,arrivée et robinet gaz combustible ouverts).
  • Les dispositifs anti-retour tels que les frittés seront également choisis parmi les modèles existants. En règle générale,on utilise des frittés en acier inoxydable.
  • L'exemple suivant est destiné à illustrer l'invention sans aucunement en limiter la portée.
  • On a testé un dispositif de type classique pour ce qui concerne l'influence de l'inclinaison du chalumeau sur les débits.
  • Dans ce cas,la flamme variait d'intensité à l'oeil nu,et un réglage des débits en cours d'utilisation était nécessaire.
  • Tel n'était pas le cas du dispositif de l'invention,pour lequel aucune variation de la flamme n'était visible, à l'oeil nu, quelle que soit l'inclinaison du chalumeau.
  • En outre,on a provoqué volontairement une dizaine de retours de gaz dans le présent chalumeau et on n'a constaté,au démontage,aucun encrassement intérieur.
  • De tels avantages,combinés à une sécurité accrue de l'appareil,n'existaient pas dans les chalu- mea-uxde .l'art antérieur auxquels étaient associés des dispositifs anti-retour externes.
  • A titre de modifications et variantes envisageables , on notera qu'il est possible de prévoir un filtre fritté en aval du clapet du circuit de gaz comburant,ainsi que le cas échéant une butée de cla- combustible pet sur le circuit gaz/ De même on peut disposer un injecteur fraisé prenant appui dans le mélangeur afin d'éviter l'écrasement du fritté ll;en effet,la présence des fraisures permet de mieux dissiper l'onde de choc.
  • Il va également de soi que l'invention s'applique à tous les chalumeaux et notamment aux chalumeaux coupeurs et aux chalumeaux coupeurs- soudeurs.
  • Bien entendu,l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation spécifiquement décrit et il va de soi que l'homme de l'art pourra y apporter des modifications ou variantes pour adapter le chalumeau selon l'invention ou à des buts spécifiques suivis.

Claims (5)

  1. l.Chalumeau (1) comprenant des moyens (2) pour l'admission d'un gaz combustible et des moyens (3) pour l'admission d'un gaz comburant,la pression de ce gaz étant supérieure à celle du gaz combustible,des moyens (4,5) de réglage du débit de ces gaz disposés sur lesdits moyens d'admission;des moyens (6) pour assurer le mélange desdits gaz;des moyens (7)pour la sortie dudit mélange gazeux jusqu'au bec ou à la buse (8)dudit chalumeau,caractérisé en ce qu'il comporte un clapet (9,10)disposé sur chacun des moyens d'admission de gaz et un moyen (11)pour étouffer une flamme ' disposé entre lesdits clapets et les moyens de mélange desdits gaz.
  2. 2. Dispositif selon la revendication l,caractérisé en ce que ledit clapet (9) du circuit d'alimentation (2) en gaz combustible est disposé dans lesdits moyens de réglage (4) du débit de ce gaz.
  3. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que le moyen (11)pour étouffer une flamme est un fritté métallique.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3,caractérisé en ce que ledit fritté (11)est situé sensiblement au niveau de la zone de mélange de gaz et en amont de celle-ci.
  5. 5.Chalumeau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage de débit(5)du circuit de gaz comburant sont constitués par un dispositif à aiguille cannelée.
EP81400738A 1980-05-08 1981-05-08 Chalumeau avec dispositif de protection contre les allumages intérieurs, retour de gaz et créations de mélanges gazeux dangereux Expired EP0040148B1 (fr)

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FR8010326A FR2482259B1 (fr) 1980-05-08 1980-05-08 Chalumeau avec dispositif de protection contre les allumages interieurs, retour de gaz et creations de melanges gazeux dangereux

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DE (1) DE3163468D1 (fr)
FR (1) FR2482259B1 (fr)

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