FR2684435A1 - Dispositif de reglage pour chalumeau a gaz, et chalumeau a gaz associe audit dispositif. - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de réglage pour un chalumeau à gaz alimenté en fluide gazeux par des circuits d'alimentation associés comporte, pour chaque circuit d'alimentation, une boucle de régulation (110; 120; 130) permettant une régulation individuelle du fluide gazeux associé lors du fonctionnement du chalumeau à gaz (C): chaque boucle de régulation comprend un capteur de débit et/ou de pression (111; 121; 131) intégré au chalumeau et un ensemble de régulation (112; 122; 132) intercalé sur le circuit d'alimentation associé, ledit ensemble de régulation étant commandé, de préférence par un automate (140) dès qu'un écart par rapport à une valeur de consigne est signalé par un capteur. Application notamment aux techniques de décriquage, de sondage, d'oxycoupage, ou de traitements de surface.
Description
La présente invention concerne le domaine des chalumeaux à gaz, et plus particulièrement le réglage de chalumeaux alimentés en fluides gazeux par des circuits d'alimentation associés.
De tels chalumeaux à gaz trouvent leur utilisation notamment dans des techniques de décriquage, en particulier de décriquage oxyacétylénique, de soudage ou de brasage (oxybrasage par exemple), de sondage, ou encore de découpage (oxycoupage par exemple).
Des moyens de réglage sont la plupart du temps prévus pour ces chalumeaux, ce qui permet de régler leur puissance. Le réglage s'effectue alors par une action directe sur les organes de distribution des fluides gazeux qui alimentent le chalumeau, afin d'en faire varier le débit.
L'opérateur expérimenté a une idée plus ou moins précise de la puissance du chalumeau qui est en rapport avec le type de travail à effectuer (décriquage, oxycoupage, sondage, etc....). Il effectue alors les réglages correspondants, de façon à obtenir une puissance aussi adaptée que possible.
Cependant, en cours d'opération, le corps de buse du chalumeau peut être exposé à des projections diverses (par exemple des projections de métal en fusion lorsque le chalumeau est disposé à proximité immédiate d'un bain de décriquage), qui génèrent une occlusion plus ou moins importante d'un ou plusieurs canaux servant à véhiculer les fluides gazeux dans le corps de buse du chalumeau. Une telle occlusion induit alors une modification plus ou moins grande de l'alimentation en fluides gazeux, et par suite un déréglage plus ou moins important de la puissance du chalumeau.
De tels déréglages sont généralement progressifs, et finissent par entraîner des anomalies dans le travail produit.
Ceci signifie que l'opérateur doit rester en permanence attentif au travail réalisé par le chalumeau, de façon à être prêt à intervenir sur les organes de distribution des fluides gazeux dès qu'il constate une détérioration dans le travail effectué.
De ce fait, outre la nécessité d'une surveillance qui ne doit pas être relâchée, on trouve un défaut plus grave, à savoir le fait que la correction effectuée par l'intervention de l'opérateur est nécessairement postérieure à une détérioration.
De plus, les réglages des organes de distribution peuvent ne pas être constants, et dépendre de l'opérateur qui effectue le travail.
L'invention à pour objet de concevoir un moyen de réglage ne présentant pas les inconvénients et/ou limitations précités, et en particulier évitant les détériorations consécutives aux interventions tardives d'un opérateur insuffisamment attentif.
L'invention a aussi pour objet de réaliser un moyen de réglage conférant une grande sécurité contre des risques d'occlusion intempestive des canaux du corps de buse du chalumeau, en permettant une interruption du travail avant détérioration.
L'invention a également pour objet de réaliser un moyen de réglage procurant une grande souplesse, en permettant notamment une adaptation aisée et quasi-instantanée au travail à effectuer.
L'invention a enfin pour objet de concevoir un moyen de réglage qui soit compatible avec une automatisation complète du travail.
I1 s'agit plus particulièrement d'un dispositif de réglage pour un chalumeau à gaz alimenté en fluides gazeux par des circuits d'alimentation associés, caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque circuit d'alimentation, une boucle de régulation permettant une régulation individuelle du fluide gazeux associé lors du fonctionnement du chalumeau à gaz, ladite boucle de régulation comprenant un capteur de débit et/ou de pression intégré au chalumeau et un ensemble de régulation intercalé sur le circuit d'alimentation associé, ledit ensemble de régulation étant commandé dès qu un écart par rapport à une valeur de consigne est signalé par ledit capteur.
De préférence, les ensembles de régulation sont reliés à une unité centrale de commande du type automate.
Avantageusement alors, l'automate est conçu pour définir les consignes de réglage pour chacun des ensembles de régulation de façon à réaliser une auto-régulation de la puissance du chalumeau pour un travail donné dudit chalumeau.
Il est également intéressant que l'automate soit relié à un clavier capable de transmettre les ordres associés à de nouvelles valeurs de consigne, de façon à permettre une modification de la puissance du chalumeau pour un travail désiré dudit chalumeau.
De préférence encore, l'un au moins des ensembles de régulation est constitué par un régulateur de pression electro-pneumatique à commande électronique intégrée. En particulier, chacun des capteurs délivre un signal électrique analogique de consigne proportionnellement auquel la pression du fluide gazeux concerné est réglée par le régulateur associé.
Selon un mode de d'exécution particulier, le dispositif comporte des boucles de régulation pour la régulation individuelle d'un gaz combustible tel que l'acétylène, et de l'oxygène de chauffe associé, ainsi que pour la régulation individuelle d'un flux d'oxygène pur pour le brûlage de l'acier (oxygène de chasse).
L'invention concerne également un chalumeau à gaz associé à un dispositif de réglage qui présente l'une au moins des caractéristiques précitées, ledit chalumeau comportant une tête à laquelle aboutissent les circuits d'alimentation associés et un corps de buse monté sur ladite tête, ce chalumeau étant alors caractérisé en ce que la tête comporte une pluralité de capteurs intégrés, avec un capteur associé à chaque circuit d'alimentation, lesdits capteurs étant sensibles au débit et/ou à la pression du fluide gazeux concerné passant dans le corps de buse.
Selon un mode d'exécution particulier, les capteurs intégrés sont sensibles au débit et/ou à la pression d'un gaz combustible tel que l'acétylène, et de l'oxygène de chauffe associé, ainsi qu'au débit et/ou à la pression d'un flux d'oxygène pur pour le brûlage de l'acier.
A titre d'exemple particulier, les capteurs intégré s dans la tête du chalumeau sont des capteurs à membrane ou à diaphragme, ou encore des capteurs du type manostats.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et du dessin annexé, concernant un-mode de réalisation particulier, en référence à la figure unique qui illustre schématiquement les composants d'un dispositif de réglage associé à un chalumeau à gaz conformément à l'invention, et l'agencement de ces composants, pour le cas particulier d'une triple alimentation dudit chalumeau en fluides gazeux.
La figure unique illustre un dispositif de réglage 100 pour un chalumeau à gaz C alimenté en fluides gazeux par des circuits d'alimentation associés. En l'espèce, il est prévu trois circuits d'alimentation associés 10, 20, 30, mais ceci ne constitue naturellement qu'un exemple particulier. Le chalumeau à gaz C comporte une tête T à laquelle aboutissent les circuits d'alimentation associés, et un corps de buse CB monté sur ladite tête. Un embout de sortie ES est prévu en extrémité du corps de buse CB, ledit embout de sortie pouvant servir pour la flamme du chalumeau, comme c'est le cas pour un décriquage oxyacétylénique, ou pour l'émission d'un flux d'oxygène pur pour le brûlage de l'acier, comme c'est le cas pour une technique d'oxycoupage.
Dans le cas particulier illustré ici, on pourra ainsi considérer que le circuit d'alimentation 30 est associé à un gaz combustible (oxy-carburant) tel que l'acétylène, et que le circuit 10 est associé à l'oxygène de chauffe prévu pour compléter le gaz carburant nécessaire à la formation de la flamme du chalumeau ; le circuit d'alimentation 20 sera alors associé à un flux d'oxygène pur pour le brûlage de l'acier (oxygène de chasse). On pourra naturellement prévoir un autre circuit d'alimentation associé à un fluide de décapage, ou encore affecter le circuit d'alimentation 20 à la circulation d'un tel fluide de décapage.
Conformément à un aspect essentiel de l'invention, le dispositif de réglage 100 comporte, pour chaque circuit d'alimentation, une boucle de régulation 110, 120, 130 permettant une régulation individuelle du fluide gazeux associé lors du fonctionnement du chalumeau à gaz C, chaque boucle de régulation comprenant un capteur de débit et/ou de pression intégré au chalumeau, et un ensemble de régulation intercalé sur le circuit d'alimentation associé.
Le circuit d'arrivée 10 de fluide gazeux arrive ainsi sur un ensemble de régulation 112, pour en sortir par une portion de circuit 11 permettant d'alimenter la tête T du chalumeau à gaz avec le fluide gazeux concerné. Un capteur intégré associé 111, qui est sensible au débit et/ou à la pression du fluide gazeux concerné passant dans le corps de buse CB, permet de détecter tout écart par rapport à une valeur de consigne. Lorsque le capteur 111 détecte un tel écart pour le fluide concerné, un signal correspondant est adressé par la liaison associée 115 à l'ensemble de régulation 112, ledit ensemble de régulation étant commandé dès qu un ecart par rapport à une valeur de consigne prédéterminée est signalé par ledit capteur.
De la même façon, le circuit d'arrivée 20 de fluide gazeux passe par un ensemble de régulation 122, en aval duquel le fluide gazeux arrive par une portion de circuit 21 à la tête du chalumeau T, au niveau d'un capteur associé 121 capable de détecter un écart par rapport à une valeur de consigne prédéterminée pour le fluide gazeux considéré. Le signal correspondant est adressé par la liaison 125 à l'ensemble de régulation 122, ledit ensemble de régulation étant commandé dès qu'un écart par rapport à une valeur de consigne est signalé par ledit capteur. Toujours de la même façon, le circuit d'arrivée 30 de fluide gazeux traverse un ensemble de régulation 132, pour arriver via une portion de circuit 31 à la tête de chalumeau T, au niveau d'un capteur associé 131 capable de détecter un écart par rapport à une valeur de consigne prédéterminée pour ie fluide concerné. Le signal correspondant est alors envoyé par la liaison 135 à l'ensemble de régulation associé 132.
Pour les capteurs intégrés 111, 121, 131, on pourra utiliser tous types de capteurs existants et sensibles au débit et/ou à la pression d'un fluide gazeux. On peut citer par exemple les capteurs à membrane, les capteurs à diaphragme, ou encore les capteurs du type manostats.
Pour ce qui est des ensembles de régulation 111, 121, 131, il est avantageux que l'un au moins de ces ensembles soit constitué par un régulateur de pression électropneumatique à commande électronique intégrée. De préférence, il s'agira de régulateurs identiques, de façon à simplifier leur pilotage par une unité centrale de commande 140 du type automate. On aurait pu naturellement prévoir une unité de commande associée à chaque ensemble individuel de régulation 112, 122, 132, mais il est plus avantageux de prévoir une unité centrale de commande 140, reliée par les liaisons associées 117, 127, 137 aux ensembles de régulation respectifs 112, 122, 132. Chacun des ensembles de régulation 112, 122, 132 est représenté ici sous une forme schématique, avec un organe 113, 123, 133 qui représente la chambre de servocommande et 1'électrovanne associée, l'échappement de fluide gazeux étant symbolisé par la flèche 114, 124, 134. L'organe 116, 126, 136 représente un amplificateur différentiel comportant une liaison 117, 127, 137 associée au signal de consigne donné par l'unité centrale de commande 140, et une liaison 115, 125, 135 associée à l'entrée du signal de rétroaction externe (tension ou intensité selon le cas) provenant du capteur intégré associé 111, 121, 131. De tels régulateurs de pression électro-pneumatiques à commande électronique intégrée permettent ainsi d'obtenir une pression régulée pour chacun des fluides gazeux concernés.
Il est essentiel d'observer que les boucles de régulation 110, 120, 130 permettent une régulation individuelle du fluide gazeux associé lors du fonctionnement du chalumeau à gaz. Le dispositif de réglage est donc sensible à toute perturbation intervenant sur l'un ou l'autre des circuits de fluide gazeux, dès qu'un écart par rapport à la valeur de consigne considérée est signalé par le capteur associé. Une telle régulation individuelle des fluides gazeux alimentant le chalumeau à gaz peut donc être prévue pour un nombre non limitatif de fluides gazeux associés. En l'espèce, les boucles de régulation 110, 120, 130 permettent de réaliser une régulation individuelle respectivement de l'oxygène de chauffe associé au gaz combustible, de l'oxygène pur pour le brûlage de l'acier, et du gaz combustible tel que l'acétylène. Il serait tout aussi simple de prévoir une boucle de régulation supplémentaire, de structure identique, pour obtenir par exemple une régulation individuelle d'un fluide décapant adéquat.
De préférence, l'automate 140 sera conçu pour définir les consignes de réglage pour chacun des ensembles de régulation 112, 122, 132, de façon à réaliser une autorégulation de la puissance du chalumeau C pour un travail donné dudit chalumeau. Ainsi, les consignes de réglage étant définies sur les ensembles de régulation 112, 122, 132 par l'automate 140, les capteurs 111, 121, 131 signalent à l'automate 140 tout écart par rapport aux consignes, lequel est immédiatement répercuté par ledit automate aux ensembles de régulation 112, 122, 132 concernés, et ce jusqu'à disparition de la dérive constatée par lesdits capteurs. Une telle auto-régulation peut être aisément mise en oeuvre à l'aide de régulateurs de pression électro-pneumatique à commande électronique intégrée du type précédemment décrit, chacun des capteurs 111, 121, 131 délivrant un signal électrique analogique de consigne proportionnellement auquel la pression du fluide gazeux concerné est réglée par le régulateur associé 112, 122, 132.
On parvient ainsi à réaliser une auto-régulation de la puissance prescrite du chalumeau quelle que soit la technique concernée (oxycoupage, décriquage, sondage, etc....), cette puissance pouvant être choisie en fonction d'un travail précis concerné. L'automate comporte alors en mémoire -les valeurs correspondantes des paramètres relatifs à chacun des fluides gazeux, de sorte que chaque ensemble de régulation 112, 122, 132 comporte ses propres consignes de réglage. Si des déréglages de cette puissance surviennent en cours de fonctionnement, notamment par suite d'une occlusion plus ou moins importante d'un ou plusieurs canaux véhiculant les fluides gazeux dans le corps de buse du chalumeau, les variations de sections de sortie concernées sont alors immédiatement- perçues par le ou les capteurs intégrés associés, ce qui permet de mettre en oeuvre la régulation du ou de chaque fluide d'alimentation concerné, et ce jusqu'à disparition de la dérive constatée par ledit ou lesdits capteurs. Ainsi, les capteurs intégrés au chalumeau commandent la régulation des fluides avant toute incidence sur le travail produit, contrairement à ce qui se passait avec les interventions effectuées dans le cadre des techniques de réglage connues, interventions nécessairement postérieures à la détérioration observée par l'opérateur. Si l'occlusion des canaux de sortie devient telle que la régulation ne peut pas s effectuer normalement, l'automate est alors capable de déclencher automatiquement une interruption du travail, ce qui supprime tout risque de détérioration de la surface travaillée.
Il est par ailleurs intéressant que l'automate 140 soit relié, par une liaison référencée ici 145, à un clavier 150 capable de transmettre les ordres associés à de nouvelles valeurs de consigne, de façon à permettre une modification de la puissance du chalumeau C pour un travail désiré dudit chalumeau. Il s'agit alors d'un autre mode d'utilisation de l'invention, dans le cadre duquel il apparaît souhaitable de pouvoir adapter la puissance du chalumeau en fonction du travail à effectuer, par exemple en fonction de l'état de surface du produit à décriquer. Depuis le clavier 150, l'opérateur peut alors donner l'ordre à l'automate 140 d'une nouvelle valeur de puissance, qui est directement transmise à celui ou ceux des ensembles de régulation concernés. La régulation s'ajuste alors automatiquement en fonction de la lecture réalisée par le ou les capteurs associés 111, 121, 131.
Une telle modification de puissance permet une grande souplesse d'utilisation du chalumeau, dans la mesure où il devient possible à l'opérateur d'ajuster instantanément la puissance de son chalumeau au travail qu'il veut obtenir.
Un tel moyen de régulation est en outre parfaitement compatible avec une automatisation complète du travail.
I1 en sera en particulier ainsi si l'on utilise un chalumeau à gaz équipé intérieurement d'un dispositif d'observation visuelle, ledit dispositif étant du type comprenant une fibre optique en extrémité de laquelle est prévu un objectif coaxial à l'orifice principal du corps de buse. Les chalumeaux de ce type à vision interne par fibre optique permettent une inspection directe de la surface travaillée en cours de travail ou non, et aussi de lire et d'enregistrer sur vidéo les éventuels défauts de la surface travaillée et/ou inspectée, par exemple les défauts révélés par un bain de décriquage. On pourra se reporter au document FR-A-2.628.667 qui illustre un tel chalumeau à gaz, dont la tête comporte un corps de buse équipé intérieurement d'un dispositif optique d'observation visuelle.
Il suffit alors d'équiper la tête de ce chalumeau d'un ensemble de capteurs sensibles au débit ou à la pression des fluides gazeux concernés, conformément à la présente invention, pour parvenir à ajuster instantanément la puissance du chalumeau qui est cette fois détectée par une lecture directe du bain de travail que réalise l'objectif de la fibre optique. Une telle automatisation du processus sera bien évidemment très avantageuse dans la pratique.
L'invention concerne donc aussi un chalumeau à gaz associé à un dispositif de réglage 100 conforme à l'invention, ledit chalumeau étant remarquable par le fait que sa tête T comporte une pluralité de capteurs intégrés 111, 121, 131, avec un capteur associé à chaque circuit d'alimentation, lesdits capteurs étant sensibles au débit et/ou à la pression du fluide gazeux concerné passant par le corps de buse CB dudit chalumeau. En particulier, les capteurs intégrés 111, 121, 131 seront sensibles au débit et/ou à la pression d'un gaz combustible tel que l'acétylène, et de l'oxygène de chauffe associé, ainsi qu'au débit et/ou à la pression d'un flux d'oxygène pur pour le brûlage de l'acier (oxygène de chasse). Les capteurs intégrés dans la tête du chalumeau pourront être des capteurs à membrane ou à diaphragme, ou encore des capteurs du type manostat, ainsi que cela a été expliqué plus haut.
L'invention n'est pas limité au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.
En particulier, le nombre des circuits d'alimentation peut être quelconque, dans la mesure où chaque circuit comporte sa boucle de régulation associée, avec capteur et ensemble de régulation, chaque ensemble de régulation pouvant être relié à une même unité centrale de commande du type automate de façon à être commandée dès qu'un écart par rapport à une valeur de consigne est signalée par ledit capteur. Les fluides gazeux pourront également être de type très divers, en dehors du cas illustré ici de l'oxygène et de l'acétylène : on pourra ainsi prévoir un fluide décapant, ou encore un fluide à grande énergie cinétique pour aider aux chocs thermiques et/ou pour effectuer un dégagement de la surface travaillée et/ou inspectée par l'action mécanique du fluide éjecté.
Les domaines d'application pourront également être très variés, et concerner aussi bien des traitements de surface (décriquage par exemple) ou en pénétration (oxycoupage). La maîtrise des fluides gazeux utilisés permet d'automatiser des processus de chauffe, tels que ceux que l'on rencontre pour l'oxybrasage, et même d'envisager des traitements de surface de matériaux non combustibles, tel que le granit.
Claims (10)
1. Dispositif de réglage pour un chalumeau à gaz alimenté en fluides gazeux par des circuits d'alimentation associés, caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque circuit d'alimentation (10,11 ; 20, 21 ; 30, 31), une boucle de régulation (110 ; 120 ; 130) permettant une régulation individuelle du fluide gazeux associé lors du fonctionnement du chalumeau à gaz (C), ladite boucle de régulation comprenant un capteur de débit et/ou de pression (111 ; 121 ; 131) intégré au chalumeau et un ensemble de régulation (112 ; 122; 132) intercalé sur le circuit d'alimentation associé (10, 11; 20, 21 ; 30, 31), ledit ensemble de régulation étant commandé dès qu'un écart par rapport à une valeur de consigne est signalé par ledit capteur.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ensembles de régulation (112 ; 122 ; 132) sont reliés à une unité centrale de commande (140) du type automate.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'automate (140) est conçu pour définir les consignes de réglage pour chacun des ensembles de régulation (112 ; 122 ; 132) de façon à réaliser une auto-régulation de la puissance du chalumeau (C) pour un travail donné dudit chalumeau.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que l'automate (140) est relié à un clavier (150) capable de transmettre les ordres associés à de nouvelles valeurs de consigne, de façon à permettre une modification de la puissance du chalumeau (C) pour un travail désiré dudit chalumeau.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'un au moins des ensembles de régulation (111 ; 121 ; 131) est constitué par un régulateur de pression électro-pneumatique à commande électronique intégrée.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des capteurs (111 ; 121 ; 131) délivre un signal électrique analogique de consigne proportionnellement auquel la pression du fluide gazeux concerné est réglée par le régulateur associé (112 ; 122 ; 132).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des boucles de régulation (110 ; 120 ; 130) pour la régulation individuelle d'un gaz combustible tel que l'acétylène, et de l'oxygène de chauffe associé, ainsi que pour la régulation individuelle d'un flux d'oxygène pur pour le brûlage de l'acier.
8. Chalumeau à gaz associé à un dispositif de réglage (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant une tête (T) à laquelle aboutissent les circuits d'alimentation associés (10, 11 ; 20, 21 ; 30, 31) et un corps de buse (CB) monté sur ladite tête, caractérisé en ce que la tête (T) comporte une pluralité de capteurs intégrés (111 ; 121 ; 131), avec un capteur associé à chaque circuit d'alimentation, lesdits capteurs étant sensibles au débit et/ou à la pression du fluide gazeux concerné passant dans le corps de buse (CB).
9. Chalumeau à gaz selon la revendication 8, caractérisé en ce que les capteurs intégrés (111 ; 121 ; 131) sont sensibles au débit et/ou à la pression d'un gaz combustible tel que l'acétylène, et de l'oxygène de chauffe associé, ainsi qu'au débit et/ou à la pression d'un flux d'oxygène pur pour le brûlage de l'acier.
10. Chalumeau à gaz selon la revendication 9, caractérisé en ce que les capteurs (111 ; 121 ; 131) intégrés dans la tête (T) sont des capteurs à membrane ou à diaphragme, ou encore des capteurs du type manostats.
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