FR2527310A1 - PERFECTED NOZZLE WITH SPARK IGNITION - Google Patents
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Abstract
BUSE TUBULAIRE D'ALLUMAGE A ETINCELLES COMPRENANT UN TUBE INTERIEUR 1, UN TUBE EXTERIEUR 2 ET UN ORGANE ISOLANT 5 MONTE ENTRE LES DEUX, LES EXTREMITES AVANT DES TUBES 1, 2 FAISANT SAILLIE VERS L'EXTERIEUR AU-DELA DE L'EXTREMITE FRONTALE DE L'ORGANE ISOLANT, DANS LE SENS AXIAL OU D'ECOULEMENT DES GAZ DE LA BUSE, UN CANAL DE PASSAGE ANNULAIRE 13 ETANT AMENAGE ENTRE LES TUBES INTERIEUR 1 ET EXTERIEUR 2 A L'AVANT DE L'ORGANE ISOLANT AFIN DE COMMUNIQUER AVEC LES CANAUX AXIAUX DE PASSAGE DE GAZ A LA PERIPHERIE EXTERIEURE DUDIT TUBE INTERIEUR. L'INVENTION S'APPLIQUE, EN PARTICULIER, AUX BUSES POUR CHALUMEAU D'OXYCOUPAGE.TUBULAR SPARK IGNITION NOZZLE CONSISTING OF AN INTERNAL TUBE 1, AN EXTERNAL TUBE 2 AND AN INSULATING BODY 5 FITTED BETWEEN THE TWO, THE FRONT ENDS OF TUBES 1, 2 PROJECTING OUTSIDE BEYOND THE FRONT END OF THE INSULATING BODY, IN THE AXIAL DIRECTION OR OF THE GAS FLOW FROM THE NOZZLE, AN ANNULAR PASSAGE CHANNEL 13 BEING FITTED BETWEEN THE INTERIOR 1 AND EXTERIOR 2 TUBES IN FRONT OF THE INSULATING BODY TO COMMUNICATE WITH THE CHANNELS GAS PASSAGE AXIALS TO THE EXTERIOR PERIPHERY OF THE INTERIOR TUBE. THE INVENTION APPLIES, IN PARTICULAR, TO NOZZLES FOR OXYCUTTING TORCH.
Description
BUSE PERFECTIONNEE A ALLUMAGE PAR ETINCELLES ".PERFECTED NOZZLE WITH SPARK IGNITION ".
Invention de Junichi KATAYAMA Au nom de la sociét dite:L'AIR LIQUIDESOCIETE ANONYME POUR Invention of Junichi KATAYAMA On behalf of the so-called society: AIR LIQUIDESOCIETE ANONYME FOR
L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE. THE STUDY AND EXPLOITATION OF THE GEORGE CLAUDE PROCESSES.
1 La présente invention se rapporte à une buse à allumage par étincelles et en particulier à une buse qui comprend un tube intérieur et un tube extérieur électro-conducteurs dont les extrémités frontales The present invention relates to a spark ignition nozzle and in particular to a nozzle which comprises an inner tube and an outer electrically conductive tube whose end ends
sont utilisées comme électrodes à étincelles et assemblées avec inter- are used as spark electrodes and assembled with inter-
position d'un organe électriquement isolant entre elles vers l'arrière des électrodes et o le tube intérieur comprend plusieurs canaux axiaux position of an electrically insulating member with respect to the rear of the electrodes and o the inner tube comprises several axial channels
de passage de mélange gazeux en forme de rainure, disposés périphérique- groove-shaped gaseous mixture, arranged peripherally
ment tout autour et aménagés sur la partie périphérique extérieure de all around and arranged on the outer peripheral part of
l'extrémité avant opposée à celle dé l'organe isolant. the front end opposite that of the insulating member.
Les Figs 1 et 2 montrent un exemple de buse classique de ce type de construction proposé par le demandeur (non publié) Les dessins montrent le tube intérieur ( 1), le tube extérieur ( 2), les électrodes à étincelles ( 3,4), un organe isolant électrique (en céramique) ( 5) et des canaux de passage de mélange gazeux en forme de rainure ( 6) Le Figs 1 and 2 show an example of a conventional nozzle of this type of construction proposed by the applicant (not published). The drawings show the inner tube (1), the outer tube (2), the spark electrodes (3,4) , an electrical insulator (ceramic) (5) and channel-shaped gaseous mixing passages (6)
tube intérieur ( 1) est muni de saillies ( 7), chacune d'elles formée en- inner tube (1) is provided with projections (7), each of which is formed
tre deux canaux adjacents ( 6, 6) Les étincelles tendent à se former two adjacent channels (6, 6) Sparks tend to form
en un endroit o l'entrefer est le plus réduit En conséquence, il exis- where the air gap is the smallest.
te une haute probabilité de formation d'une étincelle sur la buse clas- a high probability of forming a spark on the conventional nozzle
Bique entre la face interne de l'extrémité avant ( 8) du tube extérieur ( 2) et la face externe de la saillie ( 7) du tube intérieur ( 1) Une telle étincelle est représentée en ( 9) à titre d'illustration Toutefois Bique between the inner face of the front end (8) of the outer tube (2) and the outer face of the projection (7) of the inner tube (1) Such a spark is shown in (9) for illustration However
le mélange de gaz combustibles passe par des canaux ( 6, 6) séparés pé- the combustible gas mixture passes through separate channels (6, 6)
riphériquement La haute probabilité de formation des étincelles dans une zone située à l'écart de la zone de décharge des gaz implique un risque de ratés d'allumage étant donné que l'étincelle se forme en un point o le mélange gazeux est absent (ledit terme "absent" ne devant The high probability of spark formation in an area away from the gas discharge zone involves a risk of misfire as the spark is formed at a point where the gaseous mixture is absent (ie term "absent" not before
pas être considéré comme signifiant "totalement absent" mais comme vou- not be considered as meaning "totally absent" but as
lant dire "à une faible concentration") Cette tendance s'accentue to say "at a low concentration") This trend is accentuated
avec l'augmentation de la largeur T des saillies ( 7). with the increase of the width T of the projections (7).
La buse classique a en outre l'inconvénient d'avoir son or- The conventional nozzle has the further disadvantage of having its or-
gane isolant ( 5) dans une position beaucoup trop avancée et par suite insulation (5) in a position far too advanced and consequently
sujette à détérioration thermique En d'autres termes, la partie fron- subject to thermal deterioration. In other words, the frontier
tale ( 10) de l'organe isolant ( 5) est disposée en avant de la partie tale (10) of the insulating member (5) is arranged in front of the part
frontale ( 11) du tube intérieur ( 1) et se trouve donc exposée aux flam- (11) of the inner tube (1) and is thus exposed to flames.
mes En outre, la distance A de l'extrémité frontale ( 12) du tube ex- In addition, the distance A from the front end (12) of the outer tube
térieur ( 2) à l'avant ( 10) de l'organe isolant est extrêmement faible, ce qui affecte la solidité de l'organe Lorsque l'extrémité avant ( 12) 1 du tube extérieur est chauffée par les flammes et par le rayonnement thermique de la pièce, la chaleur est transmise à l'organe isolant ( 5) (2) at the front (10) of the insulating member is extremely weak, which affects the strength of the member When the front end (12) 1 of the outer tube is heated by the flames and the radiation thermal of the room, the heat is transmitted to the insulating member (5)
ce qui affecte ce dernier de façon préjudiciable étant donné que la dis- which affects the latter in a prejudicial way since the
tance A est faible.tance A is low.
La présente invention a donc été réalisée de manière à re- médier efficacement aux problèmes de défaillance d'inflammation et de The present invention has thus been realized to effectively remedy the problems of ignition failure and
détérioration de l'organe isolant. deterioration of the insulating member.
Un objet de la présente invention est de réaliser une buse An object of the present invention is to provide a nozzle
à allumage par étincelles comprenant un tube intérieur et un tube ex- spark ignition device comprising an inner tube and an outer tube
térieur électro-conducteurs, dont les extrémités frontales servent res- electro-conductors, the front ends of which serve
pectivement d'électrodes à étincelles et sont montées ensemble avec interposition d'un organe électriquement isolant disposé de manière à se trouver à l'arrière des électrodes, le tube intérieur comprenant une pluralité de canaux axiaux de passage de mélange gazeux en forme de rainures aménagés circonférentiellement dans sa partie périphérique extérieure avant opposée à l'organe isolant dont la partie frontale est positionnée à l'arrière de l'extrémité avant du tube intérieur isolant et de celle du tube extérieur; un canal de passage annulaire étant formé entre le tube intérieur et le tube extérieur de façon à communiquer avec les sorties d'une pluralité de canaux de passage, de façon à se trouver en avant de l'organe isolant et en arrière des électrodes. respectively spark electrodes and are mounted together with the interposition of an electrically insulating member arranged to be at the rear of the electrodes, the inner tube comprising a plurality of axial channels of gaseous mixture passage shaped shaped grooves circumferentially in its outer outer peripheral portion opposite to the insulating member whose front portion is positioned at the rear of the front end of the insulating inner tube and that of the outer tube; an annular channel being formed between the inner tube and the outer tube so as to communicate with the outlets of a plurality of passage channels, so as to be in front of the insulating member and behind the electrodes.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparat- Other objects and advantages of the present invention
tront dans la description qui suit o: in the following description o:
La Fig 1 est une vue en coupe axiale illustrant l'exemple de buse classique décrit ci-dessus, la Fig 2 est uen vue en coupe transversale prise dans l'axe II II de la Fig 1, La Fig 3 est une vue en coupe axiale d'une première forme de réalisation d'une buse conforme à l'invention, La Fig 4 est une vue en coupe transversale prise dans l'axe IV IV de la Fig 3, La Fig 5 est une vue en coupe axiale illustrant une seconde forme de réalisation d'une buse conforme-à l'invention, et, Les Figs 6 et 7 sont des vues en coupe axiale illustrant FIG. 1 is an axial sectional view illustrating the example of a conventional nozzle described above, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II II of FIG. 1; FIG. 3 is a cross-sectional view. axial view of a first embodiment of a nozzle according to the invention, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the axis IV IV of FIG. 3; FIG. 5 is a view in axial section illustrating a second embodiment of a nozzle according to the invention, and, Figs 6 and 7 are views in axial section illustrating
chacune une forme de réalisation différente d'une buse selon l'inven- each a different embodiment of a nozzle according to the invention.
tion. 1 La construction commune aux diverses formes de réalisation représentées sur les dessins joints sera décrite en premier lieu en tion. The construction common to the various embodiments shown in the accompanying drawings will be described first in
se référant aux Figs 3 à 7.referring to Figs 3 to 7.
La buse de la présente invention consiste essentiellement en une structure du type déjà décrit en référence aux Figs 1 et 2 et comprend en outre les dispositifs suivants: (a) l'organe isolant électrique ( 5) dont l'extrémité avant ( 10) est disposée à l'arrière de l'extrémité frontale ( 11) du tube intérieur ( 1)et dl'extrémité frontale ( 12) du tube extérieur ( 2) et, (b) un canal de passage annulaire ( 13) communiquant avec les sorties d'une pluralité de canaux ( 6) est prévu, ce canal étant formé entre le tube intérieur ( 1) et le tube extérieur ( 2) et disposé en The nozzle of the present invention essentially consists of a structure of the type already described with reference to FIGS. 1 and 2 and further comprises the following devices: (a) the electrical insulating member (5) whose front end (10) is arranged at the rear of the front end (11) of the inner tube (1) and the end end (12) of the outer tube (2) and, (b) an annular channel (13) communicating with the outlets a plurality of channels (6) is provided, this channel being formed between the inner tube (1) and the outer tube (2) and disposed in
avant de l'organe isolant ( 5) et en arrière des électrodes à étincel- front of the insulating member (5) and behind the spark electrodes
les ( 3, 4).the (3, 4).
Les dispositifs (a) et (b) entra Xnent certaines caractéris- Devices (a) and (b) have certain characteristics
tiques de fonctionnement lors de l'utilisation et certaines caractéris- during operation and certain characteristics
tiques structurelles qui sont les suivantes: (i) En un endroit quelconque situé sur la périphérie, une the following: (i) At any location on the periphery, a
étincelle peut s'infiltrer entre le tube intérieur ( 1) et le tube ex- spark can penetrate between the inner tube (1) and the outer tube
térieur ( 2) ou se trouve invariablement le mélange de gaz Ceci entral- (2) where the gas mixture invariably lies.
ne une probabilité d'infliammation notablement plus élevée que dans le cas du dispositif classique étant donné que les flux de mélange gazeux subdivisés périphériquement se réunissent dans le canal annulaire ( 13) mentionné ci-dessus en (b) pour sortir ensuite sous la forme d'un flux has a significantly higher probability of infliammation than in the case of the conventional device since the peripherally subdivided gas mixture flows meet in the annular channel (13) mentioned above in (b) and then exit in the form of 'a stream
annulaire.annular.
(ii) L'inflammabilité n'est pas essentiellement contrôlée (ii) Flammability is not essentially controlled
par la largeur T des saillies mentionnées plus haut. by the width T of the projections mentioned above.
(iii) Si l'on considère le dispositif classique, le canal annulaire ( 13) peut être considéré commrne simplement constitué par un (iii) Considering the conventional device, the annular channel (13) can be considered simply constituted by a
déplacement de l'organe isolant ( 5) vers l'arrière, donc par la créa- moving the insulating member (5) backwards, so by creating
tion d'un espace à l'endroit ou la partie avant de l'organe isolant ( 5) est disposée de façon classique afin que cet espace puisse servir de canal annulaire ( 13) Se canal annulaire est ainsi bien plus facile à a space at the place where the front part of the insulating member (5) is arranged in a conventional manner so that this space can serve as an annular channel (13) Se annular channel is thus much easier to
réaliser par exemple que s'il est usiné par découpage d'une partie in- realize for example that if it is machined by cutting a part in-
térieure de l'organe isolant ( 5) se trouvant dans la position classi- wall of the insulating member (5) in the conventional position
que. (iv) L'extrémité frontale de l'organe isolant ( 5) se trouve 1 à une plus grande distance de l'avant du tube extérieur ( 2) que dans le dispositif classique En outre, il existe un canal annulaire ( 13), c'està-dire un espace à l'avant de l'organe isolant ( 5) Le mélange than. (iv) The front end of the insulating member (5) is 1 at a greater distance from the front of the outer tube (2) than in the conventional device. Furthermore, there is an annular channel (13), that is to say a space at the front of the insulating member (5) The mixture
gazeux à basse température qui circule continuellement dans cet espa- low temperature gas which circulates continuously in this space.
ce a une conductibilité thermique bien inférieure à celle du matériau it has a much lower thermal conductivity than the material
(conducteur) du tube extérieur ( 2) L'organe isolant ( 5) est donc dou- (conductor) of the outer tube (2) The insulating member (5) is therefore doubly
blement protégé contre la chaleur. adequately protected against heat.
la présente invention présente par conséquent les avantages suivants: la buse est de construction simple, elle est très facile the present invention therefore has the following advantages: the nozzle is of simple construction, it is very easy
à fabriquer et, en outre, son inflammabilité est notablement amélio- to manufacture and, moreover, its flammability is appreciably improved.
rée tout en assurant uen protection totale de l'organe isolant. while providing total protection of the insulating member.
les formes de réalisation de la présente invention vont the embodiments of the present invention will
maintenant être décrites ci-après. now be described below.
Dans la première forme de réalisation (voir Figs 3 et 4), In the first embodiment (see Figs 3 and 4),
on peut voir ut tube intérieur (i), un tube extérieur ( 2), des élec- an inner tube (i), an outer tube (2), electrodes
trodes à étincelles ( 3, 4), un organe électro-isolant ( 5) en céramique ou similaire, des canaux de circulation en forme de rainure ( 6) pour un mélange gazeux de combustion (C 3 H 8 + 02), un canal annulaire ( 13) spark arresters (3, 4), an electrically insulating member (5) made of ceramic or the like, groove-shaped circulation channels (6) for a combustion gas mixture (C 3 H 8 + O 2), a channel ring (13)
et un canal de passage d'oxygène de coupe ( 14). and a cutting oxygen passage channel (14).
Le canal annulaire ( 13) comprend une partie triangulaire - The annular channel (13) comprises a triangular portion -
arrière de grand diamètre et une partie avant de petit diamètre. rear large diameter and a small diameter front part.
Cette forme de réalisation diffère de celle des Fige 5 et 6 décrite plus loin en ce que l'avant ( 11) du tube intérieur ( 1) vient This embodiment differs from that of Fige 5 and 6 described later in that the front (11) of the inner tube (1) comes
à fleur de l'avant ( 12) du tube ( 2). flush with the front (12) of the tube (2).
le tube intérieur ( 1) et le tube extérieur ( 2) sont reliés the inner tube (1) and the outer tube (2) are connected
à une alimentation (non représentée) constituée par un bloc piézo- to a feed (not shown) consisting of a piezo block
électrique logé dans une tête de chalumeau. electrical housed in a torch head.
Dans la seconde forme de réalisation (voir Fig 5), l'in- In the second embodiment (see FIG.
verse de la première, l'avant ( 11) du tube intérieur ( 1) est disposé à l'arrière de l'avant ( 12) du 'tube extérieur ( 2) et il a été prévu un poured from the first, the front (11) of the inner tube (1) is disposed at the rear of the front (12) of the outer tube (2) and has been provided a
canal de passage annulaire ( 13) composé d'une partie rectangulaire ar- annular passage channel (13) composed of a rectangular portion
rière et d'une partie triangulaire avant. and a triangular front part.
En dehors de ces caractéristiques, la seconde forme de réa- Apart from these characteristics, the second form of
lisation est essentiellement similaire à la première Les parties ou is essentially similar to the first The parties or
zones désignées par les mêmes repères sont celles de la première for- areas designated by the same benchmarks are those of the first
me de réalisation.realization.
1 Dans les autres formes de réalisation (voir Figs 6 et 7), chacune d'elles est dotée d'un canal de passage annulaire ( 13) plus In the other embodiments (see FIGS. 6 and 7), each of them has an annular passage channel (13) plus
simple que dans la première ou la seconde forme de réalisation Cha- simple as in the first or second embodiment Cha-
que partie ou portion représentée est désignée par le inmme repère que celui de la première forme de réalisation. that portion or portion shown is designated by the same mark as that of the first embodiment.
PEVEIDICATIONSPEVEIDICATIONS
1 1 Buse à allumage par étincelles comprenant un tube inté- 1 1 spark ignition nozzle comprising an integral tube
rieur, un tube extérieur et un organe électro-isolant ainsi qu'un canal de passage de gaz prévus entre ces tubes, caractérisée en ce que le tube intérieur ( 1) et le tube extérieur ( 2) sont électro-conducteurs, leurs extrémités avant servant d'électrodes à étincelles ( 3, 4) res- an outer tube and an electrically insulating member and a gas channel provided between these tubes, characterized in that the inner tube (1) and the outer tube (2) are electrically conductive, their front ends serving as spark electrodes (3, 4)
pectivement, et sont montés ensemble avec un organe isolant ( 5) inter- respectively, and are mounted together with an insulating member (5) between
posé entre les deux A l'arrière des électrodes ( 3, 4), en ce que le tube intérieur ( 1) comprend une pluralité de canaux axiaux de passage de mélange gazeux en forme de rainures ( 6) aménagés sur l'avant de sa placed between the two At the back of the electrodes (3, 4), in that the inner tube (1) comprises a plurality of groove-shaped gaseous mixture axial passage channels (6) arranged on the front of its
partie périphérique extérieure opposée à l'organe isolant ( 5) et dis- outer peripheral part opposite the insulating member (5) and
posés périphériquement tout autour de celle-ci, en ce que l'extrémité avant de l'organe isolant ( 5) est disposé à l'arrière de l'extrémité placed peripherally all around it, in that the front end of the insulating member (5) is disposed at the rear of the end
froûtale du tube intérieur ( 1) et de l'extrémité frontale du tube ex- of the inner tube (1) and the end of the outer tube
térieur ( 2), et en ce qu'un canal de passage annulaire ( 13) communi- (2), and that an annular passage channel (13) communicates
quant avec les sorties de la pluralité de canaux de passage ( 6) est as with the outputs of the plurality of passage channels (6) is
aménagé entre le tube intérieur ( 1) et le tube extérieur ( 2) et posi- arranged between the inner tube (1) and the outer tube (2) and posi-
tionné à l'avant de l'organe isolant ( 5) et à l'arrière des électrodes at the front of the insulating member (5) and behind the electrodes
à étincelles ( 3, 4).with sparks (3, 4).
2 Buse d'allumage par étincelles suivant la revendication 1, 2 spark ignition nozzle according to claim 1,
caractérisée en ce que l'organe isolant ( 5) est réalisé en céramique. characterized in that the insulating member (5) is made of ceramic.
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