FR2498871A1 - Construction d'un chalumeau a arc a transfert par plasma - Google Patents

Abstract

DANS LE CHALUMEAU 10 DE LA PRESENTE INVENTION, UNE BRIDE AMOVIBLE 80 PERMET UNE SEPARATION RAPIDE DES PIECES DU COTE EN AVAL D'UN SOUS-ENSEMBLE D'ANODE ET D'UN SOUS-ENSEMBLE DE CATHODE, POUR PROCEDER, PAR EXEMPLE, A UNE INSPECTION, AU SERVICE ETOU A UN REMPLACEMENT; DANS UNE AUTRE OPTION, LA LIBERATION DE LA BRIDE PERMET DE DEMONTER RAPIDEMENT LA TOTALITE DES SOUS-ENSEMBLES RESPECTIFS DE LA STRUCTURE DE MONTAGE QUI COMPREND LA BRIDE. CES OPTIONS SONT PERMISES DANS UN CHALUMEAU INCORPORANT DES ALIMENTATIONS INDEPENDANTES ETANCHES A UN FLUIDE DE REFROIDISSEMENT DESSERVANT LES DEUX SOUS-ENSEMBLES D'ELECTRODE, B UN GAZ PLASMA DESSERVANT UN INTERSTICE ANNULAIRE ENTRE ELECTRODES DU COTE AVAL DU CHALUMEAU; C UNE POUDRE METALLIQUE, DE CERAMIQUE OU AUTRE FLUIDISEE DANS UN GAZ DE SUPPORT POUR DEPOT PAR LE CHALUMEAU, ET D UN GAZ DE PROTECTION DE LA ZONE DU TRANSFERT PAR PLASMA DE L'ARC ET DE LA POUDRE TRANSMISE.

Description

1. La présente invention concerne une construction de chalumeau à arc

électrique o le courant en aval d'un

gaz plasma dans un interstice annulaire séparant une élec-

trode formant cathode et une électrode formant anode permet le transfert de l'arc dans la direction enaval et à l'exté-

rieur de la structure du chalumeau.

Les chalumeaux de l'art antérieur du type précé-

dent sont amenés à exécuter différentes tâches, et si le

chalumeau doit permettre la pulvérisation d'une poudre,com-

me cela est par exemple le cas du dépôt d'un métal ou d'une

céramique sur un substrat ou sur une pièce située à l'exté-

rieur du chalumeau, il peut être nécessaire de faire appel à quatre courants indpendants de fluide pour effectuer un

travail particulier. Ces courants indépendants peuvent com-

prendre: (a) un liquide de refroidissement devant circuler dans un échangeur de chaleur extérieur, (b) une alimentation en gaz plasma, (c) une alimentation en poudre fluidisée dans un courant de gaz porteur, et (d) un courant de gaz de protection permettant d'isoler effectivement la zone de

décharge de l'arc et l'acheminement de poudre entre le cha-

lumeau et une pièce. Les chalumeaux existants permettant de disposer de tels courants indépendants ont une construction mécanique complexe, ce qui rend leur entretien et/ou leur

réparation anormalement difficiles.

2.

Un objet de la présente invention est une cons-

truction perfectionnée de chalumeau du type indiqué ci-

dessus. Un objet spécifique de la présente invention est une construction de chalumeau o l'on peut disposer facile-

ment et effectivement des courants indépendants cités ci-

dessus et, o, néanmoins, un organe de serrage unique facilement desserrable permet un accès immédiat aux parties

situées du côté aval qui doivent être remplacées ou entre-

tenues au cours d'une tâche dans un cycle de fabrication.

Un autre objet spécifique est de satisfaire les objets précédents avec une structure qui n'implique aucune perturbation des raccords des courants de fluide pour

procéder à l'entretien du chalumeau.

Un autre objet spécifique est de satisfaire les

objets précédents avec une structure impliquant des compo-

sants remplaçables qui puissent être séparés simplement et par inhérence les uns des autres, lorsque l'organe unique

de serrage a été desserré.

Un autre objet spécifique est un chalumeau avec une structure de serrage libérable o l'interstice annulaire permettant la décharge du gaz de protection a des dimensions pouvant être modifiées sélectivement de façon à satisfaire

les conditions particulières d'un travail.

Un objet général de la présente invention est de

satisfaire les objets précédents avec une structure fonda-

mentalement simple et relativement peu coûteuse, tout en conservant l'isolement électrique vis-à-vis des tensions

électriques appliquées aux électrodes du chalumeau.

La présente invention satisfait les objets précé-

dents et présente d'autres caractéristiques particulières

en utilisant un sous-ensemble annulaire d'anode et un sous-

ensemble central de cathode, chacun de ces sous-ensembles

étant supporté par rapport à l'autre et à la base d'un sous-

ensemble de montage d'une manière amovible telle qu'un orga-

ne de serrage unique desserrable constituant une partie du

sous-ensemble de montage permet de maintenir toutes les par-

ties les unes par rapport aux autres,de façon à assurer non 3.

seulement l'excitation électrique des électrodes mais égale-

ment la mise en oeuvre des quatre courants indépendants dont il a été question précédemment. Le courant d'entrée et de sortie du fluide de refroidissement en circulation ainsi que les courants indépendants de gaz plasma, de gaz porteur de poudre, et de gaz de protection passent tous dans des ouvertures pratiquées dans la base du sous-ensemble de montage, et l'organe de serrage amovible comporte (1) une liaison tubulaire filetée réglable avec la base et (2) une extrémité annulaire côté aval convergente,d'o il résulte qu'il peut appliquer une force de maintien en compression au sous-ensemble d'anode et au sous-ensemble de cathode contre la base de montage servant de référence. La force de maintien agit en série sur des composants multiples des sous-ensembles d'électrode de façon à assurer le maintien

des composants à l'intérieur d'un sous-ensemble d'électro-

de, et à assurer le maintien des sous-ensembles d'électro-

de l'un par rapport à l'autre et par rapport au sous-ensem-

ble de montage. Dans la forme spécifique décrite, trois en-

tretoises locales distantes les unes des autres suivant un

certain angle, constituées d'un matériau isolant, permet-

tent l'application de la force de serrage, ainsi qu'une

détermination sélective de la section effective de l'inter-

stice annulaire pour la décharge du gaz de protection.

La présente invention sera bien comprise lors de

la description suivante faite en liaison avec les dessins

ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale, en partie schématique,d'un chalumeau après assemblage; La figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne 2-2 de la figure 1; et

Les figures 3, 4 et 5 sont des vues en coupe lon-

gitudinale similaires qui permettent de montrer les princi-

paux sous-ensembles respectifs du chalumeau de la figure 1.

La figure 1 représente un chalumeau 10 selon la présente invention, o la décharge d'un arc électrique

annulaire entre la pointe conique d'un élément 11 de catho-

de et l'alésage convergent d'un élément 12 d'anode est 4. déplacée vers l'aval et l'extérieur du cha1ueau, sous l'effet d'un courant de gaz plasma (tel que l'argon) se

déplaçant dans l'espace annulaire 13 séparant ces deux élé-

ments. Dans plusieurs canaux inclinés de décharge 14 (pra-

tiqués dans l'élément d'anode 12), circule un courant de

gaz porteur contenant une poudre fluidisée qui sera achemi-

née par l'arc transféré par plasma jusqu'à une pièce ou subs-

trat (non représenté). Dans un canal convergent 15 entre l'élément 12 d'anode et un élément annulaire 16 de serrage

de nez en forme de coupe, un courant gazeux convergent per-

met de protéger la zone de l'arc et de décharge de la poudre

vers la pièce.

Il est important que les courants précédents, en

plus de l'alimentation isolée nécessaire à l'excitation élec-

trique des éléments d'électrode, ainsi que le courant de fluide de refroidissement liquide circulant à l'extérieur

vers la structure supportant chacun des éléments d'électro-

de 11-12,autorisent un accès facile en cas d'inspection et d'entretien, en faisant appel essentiellement à trois sous-ensembles. Un premier sousensemble ou sous-ensemble de cathode (figure 3) supporte et comprend l'élément 11 de cathode; un second sous-ensemble ou sous-ensemble d'anode (figure 4) supporte et comprend l'élément 12 d'anode; et un troisième sous-ensemble ou sous-ensemble de montage (figure 5) comprend l'organe de serrage de nez 16, qui constitue une

partie facilement séparable de celui-ci.

Le sous-ensemble de montage (figure 5) comprend cinq pièces réunies, pouvant être séparées les unes des

autres, qui sont assemblées pendant le processus de monta-

ge des sous-ensembles d'anode et de cathode sur ce sous-

ensemble de montage, mais, l'assemblage terminé, la facili-

té d'accès dont il a été question précédemment est obtenue après enlèvement de l'organe de serrage de nez 16; en plus de l'organe 16, les pièces précédentes comprennent une base

17 en matériau isolant, un raccord 18 comportant un contre-

alésage dans lequel la base 17 est assise, un coupleur al-

longé 19 pouvant être vissé en amont de façon amovible sur le raccord 18, et en aval sur l'organe 16, et un manchon 5.

de protection du côté amont 20 pouvant être vissé de maniè-

re amovible sur le raccord 18. Parmi ces liaisons file-

tées amovibles,la liaison par couplage et serrage (19-16) est de préférence rendue étanche,par exemple par un joint torique 21 en élastomère. La base 17 comporte un alésage central 22 et quatre alésages 23 distants angulairement les uns des autres, qui peuvent être décalés radialement

de la même valeur par rapport à l'axe.

En liaison plus particulièrement avec les figu-

res 1 et 3, le sous-ensemble de cathode comprend un corps central allongé usiné 25 dans l'axe du chalumeau; ayant des rainures et rebords distants axialement les uns des autres pour le positionnement de joints toriques 26-27 sur les côtés axiaux opposés d'une section annulaire réduite

28; la section 28 sert de collecteur de fluide de refroi-

dissement comme cela apparaîtra ultérieurement. En aval de la section 28 et de ses joints de protection 26-27, le corps 25 est caractérisé extérieurement par un rebord 29

dirigé radialement vers l'extérieur et par une rainure cy-

lindrique ou zone 30, qui s'étend vers l'extrémité en aval

du corps 25; cette extrémité en aval est alésée et contre-

alésée pour permettre la réception par vissage et la co-

action avec un moyen de douille 31 dans le but de mainte-

nir de façon amovible l'élément de cathode 11. En amont

de la section réduite 28 et de ses joints de protection 26-

27, le corps 25 est caractérisé extérieurement par des fi-.

lets 32 et par une queue cylindrique réduite 33, emboîtée dans une pièce tubulaire d'extension 35 à laquelle elle

est soudée. Un alésage s'étend dans la queue 33 qui corres-

3J pond axialement à la section réduite 28 et à un orifice ra-

dial 28', de façon à établir un canal de passage de fluide de refroidissement entre la section réduite 28 et l'alésage de la pièce tubulaire 35,et une paire de joints toriques 36 placés dans des rainures à l'extrémité amont de la pièce 35 permettent une liaison étanche amovible avec un moyen

extérieur (comprenant un échangeur de chaleur, non représen-

té), pour,comme on le verra ultérieurement,la circulation

continue d'un liquide de refroidissement.

6. Le sous-ensemble de cathode est complété par un manchon isolant allongé 37 comportant un alésage rendu

étanche par les joints toriques amovibles 26, 27. A son ex-

trémité aval, le manchon 37 est contre-alésé pour recevoir le rebord 29 du corps, et l'espace annulaire entre la zone et l'extrémité aval du manchon 37 définit un collecteur dont on verra ultérieurement qu'il permet le passage de

gaz plasma, par l'intermédiaire d'orifices radiaux 38 prati-

qués dans le manchon. Le manchon 37 est maintenu à l'état

pré-assemblé sur le corps 25 par un écrou 39 vissé de maniè-

re amovible sur des filets 32. Le manchon 37 comprend ex-

térieurement des joints toriques en élastomère 40- 40' pla-

cés dans des rainures distantes axialement l'une de l'au-

tre; entre les joints 40-40', le manchon 37 a des dimen-

sions réduites de façon à définir une rainure circonféren-

tiellement continue qui comporte un orifice radial 41 commu-

niquant en 28 avec le collecteurde fluide de refroidisse-

ment. Le manchon 37 a de même des dimensions réduites en 42 de façon à agir en collecteur pour le courant de gaz plasma se dirigeant vers les orifices 38, comme cela apparaîtra ultérieurement. Comme on le voit en figure 3,1'extrémité,

côté nez, du moyen de douille 31 est suffisamment en sail-

lie sur l'extrémité en aval du corps 25 et du manchon 37 pour être saisie par un outil ou analogue,à la suite de quoi, l'élément de cathode 11 peut être monté de manière amovible sur le sous-ensemble de cathode, sans démontage

des pièces de la figure 3.

En liaison plus particulièrement avec les figures

1 et 4, le sous-ensemble d'anode comprend un corps annulai-

re allongé 45 comportant un alésage 46 destiné à recevoir le manchon 37 du sous-ensemble de cathode, avec un engagement rendu circonférentiellement étanche par les joints toriques -40', des évidements locaux étant prévus en 46'-46" pour

qu'il y ait adaptation axiale avec les parties circonféren-

tielles externes de dimensions réduites du manchon 37, en

42 et entre les joints 40-40'. Un élément annulaire inter-

médiaire 47 est assis de manière amovible dans un contre-

7. alésage à l'extrémité en aval du corps 45 et, à son tour, l'élément d'anode 12 est assis de manière amovible dans

un contre-alésage à l'extrémité en aval de l'élément inter-

médiaire 47. Les parties 47-12 sont maintenues à l'état de sous-ensemble par un écrou annulaire de fixation 48 vissé en 49 sur l'extrémité en aval du corps 45, et l'extrémité en aval convergente de l'écrou 48 entoure radialement l'élément 12 d'anode de façon à maintenir par compression le sous-ensemble. Lorsque l'écrou 48 est dévissé, les parties

47-12 peuvent être facilement enlevées grâce à un contre-

alésage en tronc de cône divergent qui définit l'interface de montage 50 entre le corps 45 et l'élément intermédiaire 47. Des rainures annulaires distantes axialement l'une de l'autre à l'intérieur de cet interface contiennent des joints

toriques en élastomère 51-51' de façon à assurer une fourni-

ture étanche du courant de gaz porteur (et de sa poudre,

fluidisée) aux canaux 14 de l'élément d'anode 12, par l'in-

termédiaire de canaux correspondants 52 distants angulaire-

ment les uns des autres qui sont pratiqués dans l'élément 47, d'une rainure annulaire 53 formant collecteur entre les joints 51-51' et d'un canal allongé 54 traversant le corps 45 relié à un raccord extérieur d'alimentation 55 permettant de réaliser une liaison amovible avec un tuyau flexible.

Le corps de l'anode reçoit son excitation électri-

que et assure une liaison extérieure pour le passage du fluide de refroidissement via un élément tubulaire allongé

56, similaire à l'élément tubulaire de cathode correspon-

dant 35, et parallèlement à l'axe du chalumeau avec un dé-

3U calage dans le sens radial par rapport à cet axe,le déca-

lage étant tel qu'il y a alignement de l'alésage 46 pour

permettre le passage dans l'un des alésages 23 de l'élé-

ment de base 17, lors du montage du sous-ensemble d'anode.

L'élément 56 d'alimentation d'anode est muni de joints tori-

ques 57 à son extrémité en amont et est fixé en permanence par soudure à un contre-alésage approprié à l'extrémité en amont d'un canal allongé 58 de fourniture de fluide de 8. refroidissement pratiqué dans le corps 45. A son extrémité en aval, le canal 58 débouche dans une cavité annulaire 59 de refroidissement d'anode qui s'étend axialement dans l'élément intermédiaire 47 vers l'élément 12 de cathode mais à une courte distance de celui-ci et qui est définie en partie

par une saillie tubulaire intérieure 60, de façon à renfer-

mer le gaz plasma entre la douille 31 et l'élément 12 d'anode; à son extrémité en aval, la partie en saillie 60

de l'élément intermédiaire 47 comporte un rebord dirigé ra-

dialement vers l'extérieur en 61 et est munie d'une rainure circonférentielle de façon à retenir un joint torique 62 en élastomère pour obtenir un montage étanche et amovible dans l'alésage 46 du corps. Les joints toriques 51-62 établissent ainsi des limites concentriques distantes l'une de l'autre

d'un anneau étanche dans le montage de l'élément intermé-

diaire 47 dans le corps 45, et le canal 58 d'alimentation en fluide de refroidissement communique avec la cavité 59 à un emplacement angulaire situé à l'intérieur de cet anneau étanche; à un endroit de préférence diamétralement opposé à l'intérieur de cet anneau, un autre canal 63 de passage de fluide de refroidissement pratiqué dans le corps 45 complète le circuit du fluide de refroidissement jusqu'au

point de communication avec l'évidement 46' formant collec-

teur, c'est-à-dire qu'il est positionné de façon à permet-

tre la communication avec le canal de fluide de refroidis-

sement du sous-ensemble de cathode via les orifices 41

lorsque les sous-ensembles de cathode et d'anode sont mon-

tés l'un sur l'autre.

La description du sous-ensemble d'anode est com-

plétée par un canal d'alimentation en gaz plasma 65 prati-

qué dans le corps 45, entre un raccord 66 de liaison avec

un tuyau flexible et un point de décharge 67 de l'évide-

ment 46"; d'une manière similaire, un canal 68 d'alimenta-

tion en gaz de protection s'étend depuis un autre raccord - 35 69 de liaison avec un tuyau flexible et une rainure 70 d'alimentation en gaz de protection qui est ouverte à son extrémité en aval, près des filets 49. Finalement, un manchon 9.

isolé allongé 71 comportant un alésage cylindrique est mon-

té sur une zone cylindrique appariée qui caractérise exté-

rieurement le corps 45 entre un rebord du côté amont 72 et

les filets du côté aval 49. Les caractéristiques extérieu-

res du manchon 71 sont un rebord 73 du côté amont (devant se monter sur un premier contre-alésage 74 de l'élément coupleur 19), une première zone 75 (devant se monter sur un second contre-alésage 76 de l'élément 19) et une seconde zone 77 (devant se monter sur le reste 78 de l'alésage de l'élément 19). On notera que le manchon 71 transforme la rainure 70 en canal d'alimentation en gaz de protection

et que son extrémité en aval se termine à une certaine dis-

tance axiale de l'écrou 48,permettant ainsi à cet espace axial (référencé 79 en figure 1) de servir de collecteur

annulaire lorsque l'organe de serrage de nez est vissé.

Ayant ainsi identifié les composants des sous-

ensembles des figures 3, 4 et 5, on procédera à la descrip-

tion de leur assemblage. Tout d'abord,le raccord 18 étant dévissé soit du coupleur 19 soit du manchon 20, et la base

17 étant soit seule soit pré-assemblée dans le contre-alé-

sage du raccord 18, la queue 35-32 du sous-ensemble de catho-

de de la figure 3 peut être insérée dans l'ouverture cen-

trale 22, avec la partie exposée de l'écrou 39 entrant dans le contrealésage 22' de l'alésage 22, jusqu'à ce que

le manchon 37 butte contre la surface plane de la base 17.

Alors, le sous-ensemble d'anode (figure 4) peut être monté sur l'extrémité en aval du sous-ensemble de cathode, tout en orientant la queue 56 du sous-ensemble d'anode de façon à

ce qu'elle passe dans l'une des ouvertures 23 de la base.

Après un tel assemblage, le canal 63 de passage du fluide de refroidissement du corps 45 de l'anode se trouvera en correspondance axiale avec le collecteur annulaire en 46' entre les joints toriques 4040'; le canal d'alimentation

en gaz plasma 65 débouchera à l'ouverture 67, en correspon-

dance axiale avec le collecteur annulaire 42-46" dans l'in-

terface avec le manchon 37 de la cathode; et le canal 68 d'alimentation en gaz de protection débouchera dans le canal 10. défini par la rainure 70 du corps et l'alésage du manchon

71. On notera que l'alimentation en gaz porteur est complé-

tée dans le sous-ensemble d'anode, et que tous les canaux

restants du circuit du fluide de refroidissement se diri-

geant vers la cavité 59, celle-ci étant comprise, sont

également complétés à l'intérieur du sous-ensemble d'ano-

de. On remarquera que, de façon à représenter et identifier tous les raccords de tuyaux flexibles 55-66-69 des courants

gazeux respectifs, ceux-ci ne sont localisés que schémati-

quement, étant entendu que leur espacement angulaire est tel qu'ils passent indépendamment dans des alésages restants différents 23 de la base 17, comme on le voit le mieux

dans la vue en coupe de la figure 2.

L'ensemble obtenu lorsqu'on a suivi le processus venant d'être décrit ou, en option, lorsqu'on a monté d'abord les ensembles des figures 3 et 4 l'un sur l'autre, sera caractérisé par la réception de l'extrémité cylindrique amont du corps 45 de l'anode dans un contre-alésage de mise en place concentrique 17' de la base 17, à la suite de quoi, le coupleur 19 peut être vissé sur le raccord 18, car le rebord 73 du manchon s'appuie dans le contre-alésage amont 74 du coupleur. A ce stade, une bride isolante 80 comportant deux alésages parallèles ayant l'écartement

des éléments de queue 32-35 et 56 est montée sur les ex-

trémités des éléments 32-35 et en butée avec la face amont de la base 17; comme représenté, la bride 80 est rainurée

entre ses alésages et on comprendra qu'elle sera consti-

tuée d'un matériau plastique suffisamment souple pour réali-

ser un moyen réglable comprenant un boulon transversal 81

traversant la zone rainurée de façon à l'affermir, se trou-

vant ainsi ancrée à la fois aux éléments de queue de catho-

de et d'anode 32-35.

Pour compléter l'assemblage du chalumeau 10, trois billes isolantes identiques 82 (figure 1), de préférence en céramique, telle qu'en alumine ou en zirconium, sont montées dans des embases distantes angulairement les unes des autres dans la surface tronconique convexe exposée de 1l.

l'écrou 48. Ces billes 82 sont en saillie sur cette surfa-

ce convexe et établissent trois points, situés à égale dis-

tance les uns des autres, de contact avec la surface 83 (figure 5) concave (et tronconique correspondante) de la partie convergente de l'organe de serrage de nez 16, après

vissage avec le coupleur 19. Le serrage du nez est réali-

sé lorsque la force de serrage (agissant via la liaison fi-

letée du raccord 18, du coupleur 19,et de l'écrou 16) com-

prime le manchon 37 de la cathode dans son siège à l'alésa-

ge 22', via les billes 82, l'écrou 48,1'élément 12 d'ano-

de, l'élément intermédiaire 47 (à son rebord 61); d'o il résulte que le canal convergent du gaz de protection se trouve établi entre les parties 16-48. Naturellement, le

manchon de protection 20 n'est finalement monté sur le rac-

cord 18 que lorsque la liaison électrique est réalisée avec les éléments de queue 35-36 des électrodes et après

réalisation de tous les branchements avec les raccords 55-

66-69; ces branchements sont alors bien protégés par la

liaison filetée dumaichon 20 avec le raccord 18.

2J On peut voir que la structure de chalumeau venant d'être décrite satisfait tous les objets. Tous les courants indépendants sont obtenus dans les sous-ensembles en les faisant agir les uns sur les autres, lesquels sont

immédiatement accessibles pour examen, service et/ou rempla-

cement, lors du desserrage de l'écrou 16 de serrage du nez.

Un tel desserrage met à nu l'écrou 48 de maintien d'anode, qui peut être aussi facilement désengagé. De préférence, des billes 82 entretoises appareillées ayant des dimensions données constituent un ensemble permanent étampé avec

l'écrou 48, étant entendu qu'une série d'écrous 48 est dis-

ponible pour un chalumeau 10 donné, et que chaque écrou de la série est équipé de billes appariées 82 de dimensions différentes, de sorte que par sélection d'un écrou 48, on

peut établir un canal annulaire 15 de passage du gaz de pro-

tection et son ouverture de décharge associée qui présentent une épaisseur effective sélectionnée. Après enlèvement de l'écrou 48, l'élément 12 d'anode et l'élément intermédiaire 12.

47 sont facilement extraits, pour inspection et/ou rempla-

cement, et l'accès d'un outil est immédiatement assuré pour

l'actionnement de la douille et le remplacement de l'élé-

ment de cathode, si l'inspection en fait ressortir la né-

cessité.

Les parties conductrices de l'électricité 35-25-

39-31 du sous-ensemble de cathode peuvent être réalisées commodément en laiton, et pour obtenir une longue durée de

vie, un élément 11 de cathode en tungstène est recommandé.

Les parties conductrices de l'électricité 56-45-48 du sous-

ensemble d'anode sont également en laiton, les éléments d'anode 12-47 étant de préférence en cuivre. A l'exception des billes en céramique 82 et du manchon protecteur 20, toutes les parties isolantes telles que les manchons 37-71

* et la bride 80 peuvent être en matériau dit Delrin ou Té-

flon; le manchon protecteur 20 est en époxy avec charge en fibre de verre, de préférence avec une partie moulée rattachée à une bague en laiton filetée intérieurement 20', - à l'endroit o il y a fixation amovible sur le raccord 18,

comme représenté en figure 5. En dépit des potentiels élec-

triques et des courants comprenant le fluide de refroidis-

sement (de préférence de l'eau distillée, avec remise en

circulation via un échangeur de chaleur externe), l'agence-

ment d'isolement est tel que toutes les parties métalliques exposées extérieurement, telles que 18-19-16, sont neutres

électriquement et peuvent être mises à la masse par un mo-

yen non représenté de façon à éviter le développement d'une charge électrostatique. La lèvre 84,s'étendant vers l'avant, de l'écrou 16 de serrage du nez est en saillie sur l'élément 12 d'anode et, étant électriquement neutre, évite un contact direct par inadvertance de l'élément 12

d'anode avec une pièce.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation quiviennent d'être décrits; elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes

qui apparaîtront à l'homme de l'art.

Par exemple, en plus de la possibilité de sélec-

13. tion des dimensions de l'interstice de circulation du gaz de protection et de décharge (grâce au choix de l'écrou 48 avec des billes 82 ayant des dimensions prédéterminées),on comprendra que l'organe de serrage 16 peut être choisi dans une série o des surfaces internes de formes diverses peu- vent donner un courant de gaz de protection mieux approprié

à une application ou à une utilisation particulières du cha-

lumeau. 14.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1 - Construction de chalumeau à arc à transfert

par plasma, caractérisée en ce qu'elle comprend un sous-en-

semble central allongé de cathode ayant une extrémité de dé-

charge dirigée vers l'aval et un épaulement de montage radial

en une zone de montage en amont de celle-ci, un manchon al-

longé isolant constituant une partie du sous-ensemble en aval de l'épaulement, un sous-ensemble tubulaire de montage

comprenant une base s'étendant radialement en matériau iso-

lant à ladite zone et comportant un alésage central dans le-

quel s'étend l'extrémité en amont de l'ensemble de cathode, avec l'épaulement en référence axiale par rapport à la base; et un sousensemble annulaire d'anode prévu pour référence axiale par rapport à la base via le manchon et comportant un alésage supporté de manière amovible par le manchon, ce sous-ensemble d'anode étant convergent à son extrémité en

aval pour une co-action distante radialement avec recouvre-

ment axial avec l'extrémité de décharge de la cathode; le sous-ensemble tubulaire de montage comprenant une structure

tubulaire extérieure allongée entourant totalement les sous-

ensembles de cathode et d'anode et ayant une extrémité en aval annulaire convergente recouvrant, mais à une certaine distance,l'extrémité convergente du sous-ensemble d'anode, la structure tubulaire extérieure étant filetée axialement de façon réglable par rapport à la base, et des éléments

entretoises isolants distants angulairement les uns des au-

tres dans l'espace séparant les extrémités convergentes et destinés à exercer une charge de compression isolée lors du réglage par vissage de la structure tubulaire extérieure de façon à maintenir la référence de base des sous-ensembles

de cathode et d'anode.

2 - Construction selon la revendication 1, ca-

ractérisée en ce que les éléments entretoises comprennent

trois billes situées à égale distance les unes des autres.

3 - Construction selon la revendication 2,carac-

térisée en ce que les billes sont constituées de céramique

ayant une rigidité diélectrique élevée.

15.

4 - Construction selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que le sous-ensemble d'anode comprend un épaulement dirigé radialement vers l'extérieur près de sa zone de montage en amont,et un manchon d'isolement épaulé radialement vers l'extérieur en contact axial avec ledit épaulement; et en ce que la structure tubulaire extérieure comporte un épaulement dirigé radialement vers l'intérieur qui est défini par un contre-alésage dirigé vers l'amont,

cet épaulement dirigé radialement vers l'intérieur char-

geant par compression l'épaulement du sous-ensemble d'ano-

de via l'épaulement du manchon lors du réglage par vissage

de la structure tubulaire extérieure.

- Construction selon la revendication 4, carac- térisée en ce que la structure tubulaire extérieure comprend un premier élément tubulaire ayant un épaulement dirigé

radialement vers l'intérieur et comportant une référence fi-

letée réglable par rapport à la base,et un second élément tubulaire ayant une extrémité en aval annulaire convergente et une référence filetée réglable par rapport au premier

élément tubulaire.

6 - Construction selon la revendication 4, carac-

térisée en ce que le sous-ensemble d'anode comprend un moyen de canal de fourniture en gaz de protection incluant une

rainure allongée recouverte par le manchon épaulé et débou-

chant dans l'espace convergent entre les extrémités conver-

gentes, d'o il résulte que l'espace convergent sert à la

fois de collecteur annulaire pour le courant de gaz de pro-

tection et de buse convergente pour la décharge du gaz de protection autour d'une zone de décharge d'arc transféré extérieurement en aval des sous-ensembles de cathode et

d'anode et entre ceux-ci.

7 - Construction selon la revendication 1,carac-

térisée en ce que le sous-ensemble d'anode comprend une pre-

mière partie de corps annulaire allongée ayant un alésage et supportée de manière amovible par le manchon, et un moyen relié séparément à la première partie de corps et comprenant une seconde partie de corps annulaire ayant une extrémité aval convergente, ce moyen relié séparément comprenant un 16. moyen incluant un contre-alésage divergeant vers l'aval dans l'extrémité en aval de la première partie de corps et

établissant une interface tronconique dans le positionne-

ment des première et seconde parties de corps.

8 - Construction selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'interface est caractérisée par des rainures circonférentielles distantes axialement l'une de

l'autre renfermant des joints toriques, et le moyen de ca-

nal d'alimentation en poudre comprend un canal dans la pre-

mière partie de corps et un canal dans la seconde partie

de corps communiquant l'un avec l'autre via l'espace d'in-

terface entre les joints toriques distants l'un de l'autre, le canal de la seconde partie de corps ayant une extrémité

de décharge dirigée vers l'aval.

9 - Construction selon la revendication 7,carac-

térisée en ce que le canal de la seconde partie de corps est l'un d'une pluralité de canaux distants angulairement les uns des autres, l'interface étant caractérisée par une

rainure annulaire circonférentielle continue, formant col-

lecteur, avec laquelle tous les canaux de la pluralité

de canaux communiquent.

- Construction selon la revendication 7,ca-

ractérisée en ce que le sous-ensemble d'anode comprend en outre une troisième partie de corps annulaire interposée axialement entre les première et seconde parties de corps,

cette troisième partie de corps ayant une portion tronco-

nique convexe du côté amont avec montage amovible dans le contre-alésage et une portion contre-alésée du côté aval sur laquelle est montée de manière amovible la troisième

partie de corps.

11 - Construction selon la revendication l0,ca-

ractérisée en ce que le sous-ensemble d'anode comprend en

outre un élément d'écrou engagé par vissage dans l'extré-

mité en aval de la première partie de corps et avant un re-

bord annulaire convergent en engagement de recouvrement ra-

dial avec la seconde partie de corps, d'o il résulte

qu'un sous-ensemble des première, seconde et troisième par-

ties de corps peut être maintenu de manière amovible via 17.

l'élément d'écrou.

12 - Construction selon la revendication 10, ca-

ractérisée en ce la troisième partie de corps a une premiè-

re relation étanche par joint torique circonférentielle-

ment continue vis-à-vis de l'alésage de la première partie de corps et une seconde relation étanche par joint torique circonférentiellement continue à l'interface et une cavité annulaire de fluide de refroidissement d'anode débouchant dans la première partie de corps dans l'espace entre les relations étanches par joint torique, et un moyen de canal d'alimentation en fluide de refroidissement comprenant deux canaux décalés angulairement dans la première partie de

corps et ayant respectivement une communication indépendan-

te avec la cavité via des endroits distants angulairement dans l'espace séparant les relations étanches par joint torique.

13 - Construction selon la revendication 12,carac-

térisée en ce que l'extrémité côté amont du sous-ensemble

de cathode comprend une liaison de cathode tubulaire al-

longée conductrice traversant l'alésage central de la base; l'extrémité côté amont du sous-ensemble d'anode comprend

une liaison d'anode tubulaire allongée conductrice traver-

sant une ouverture de la base en un endroit radialement dé-

calé par rapport à l'alésage central, l'un des canaux déca-

lés angulairement de la première partie de corps ayant une

communication étanche avec l'alésage de la liaison de catho-

de,et l'autre canal ayant une communication étanche avec

l'alésage de la liaison d 'anode.

14 - Construction selon la revendication 1, carac-

térisée en ce que le sous-ensemble de cathode comprend un

élément de cathode remplaçable ayant une extrémité cylindri-

que en amont, et un moyen de douille pour monter de manière

amovible l'élément de cathode en tant qu'extrémité en sail-

lie vers l'aval du sous-ensemble de cathode.

15 - Construction selon la revendication 14,carac-

térisée en ce que la zone du moyen de douille dans le man-

chon isolant allongé s'étend en recouvrement axial dirigé 18. vers l'aval, la zone citée en dernier du sous-ensemble de cathode étant décalée radialement et dégagée par rapport à l'alésage du manchon isolant de façon à définir une zone annulaire circonférentiellement continue formant collecteur de gaz en communication avec la zone du côté aval distante de co-action.de décharge de cathode avec le sous-ensemble d'anode, et un moyen de canal d'alimentation en gaz plasma

comprenant un canal dans le sous-ensemble d'anode communi-

quant avec la zone formant collecteur de gaz via une ouver-

ture radiale pratiquée dans le manchon isolant.

16 - Construction selon la revendication 15,carac-

térisée en ce qu'à l'interface du manchon isolant avec

l'alésage du sous-ensemble d'anode, le sous-ensemble d'ano-

de ou de cathode a une rainure circonférentiellement conti-

nue formant collecteur qui établit une communication entre le canal d'alimentation en gaz plasma du sous-ensemble

d'anode et l'ouverture radiale du manchon isolant, l'ouver-

ture radiale étant l'une des ouvertures d'une pluralité d'ouvertures distantes angulairement les unes des autres à

un endroit axial sensiblement identique.

17 - Construction selon la revendication 13,carac-

térisée en ce que la liaison de canal avec l'alésage de la liaison de cathode se fait via une ouverture radiale du manchon isolant, une première paire de joints toriques

distants axialement l'un de l'autre sur les côtés axiale-

ment opposés de l'ouverture radiale et à l'interface radia-

lement extérieure entre le manchon isolant et le sous-en-

semble d'anode, et une seconde paire de joints toriques dis-

tants axialement l'un de l'autre sur les côtés opposés de

l'ouverture radiale et à l'interface radialement intérieu-

re entre le manchon isolant et la partie adjacente restan-

te du sous-ensemble de cathode.

18 - Construction selon la revendication 17,carac-

térisée en ce qu'au moins l'une des surfaces à chacune des

interfaces comprend une rainure circonférentiellement con-

tinue formant collecteur qui communique avec l'ouverture radiale, cette ouverture radiale étant l'une des ouvertures 19. d'une pluralité d'ouvertures distantes angulairement les

unes des autres à un endroit axial sensiblnent identique.

19 - Construction selon la revendication 13,

caractérisée en ce qu'une bride isolante recouvre radiale-

ment et fixe la liaison d 'anode et la liaison de cathode

l'une à l'autre du côté amont de la base.

- Construction selon la revendication l,carac-

térisée en ce que l'alésage du manchon isolant comporte un contre-alésage d'étendue axiale limitée à ses extrémités

amont et aval, ce qui définit un alésage d'un diamètre ré-

duit entre les contre-alésages, le sous-ensemble de catho-

de comprenant un rebord dirigé radialement vers l'extérieur

qui est assis dans l'un des contre-alésages et un écrou vis-

sé sur la partie locale restante du reste du sous-ensemble

de la cathode et assis de manière amovible dans l'autre con-

tre-alésage.