WO2021160450A1 - Direct ignition plasma torch and corresponding nozzle with dielectric barrier - Google Patents

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WO2021160450A1
WO2021160450A1 PCT/EP2021/052252 EP2021052252W WO2021160450A1 WO 2021160450 A1 WO2021160450 A1 WO 2021160450A1 EP 2021052252 W EP2021052252 W EP 2021052252W WO 2021160450 A1 WO2021160450 A1 WO 2021160450A1
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WO
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nozzle
plasma
electrode
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dielectric
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PCT/EP2021/052252
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French (fr)
Inventor
Frédéric Camy-Peyret
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Akryvia
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    • H05H1/3473—Safety means

Definitions

  • TITLE DIRECT START PLASMA TORCH AND CORRESPONDING DIELECTRIC BARRIER NOZZLE
  • the present invention relates to a direct-firing plasma torch and a corresponding dielectric barrier nozzle.
  • the principle of plasma cutting described in document US Pat. No. 2,806,124 is based on the establishment of an electric plasma arc between an electrode and the part to be cut.
  • the plasma arc passes through a nozzle located between the electrode and the workpiece.
  • the diameter of the nozzle is less than the diameter that a "free” (i.e. welding) arc would have had.
  • the nozzle is supplied with "plasma-producing” gas whose inlet pressure (regulated) is greater than atmospheric pressure, which creates a flow which allows the arc to pass through the outlet channel of the nozzle without touching the walls. of the nozzle. This is called plasma constriction.
  • the plasma jet thus formed is heated by the Joule effect when the current passes through the plasma at very high temperature (greater than 8000 ° C), and is ejected from the nozzle at high speed (greater than 1000m / s) by the effect of the pressure in the nozzle.
  • very high temperature greater than 8000 ° C
  • high speed greater than 1000m / s
  • the plasma torch is supplied with electric current by a current generator conventionally regulated by direct current.
  • this generator is connected to the electrode, generally by its negative pole, and to the part to be cut, generally by the positive pole, connected to the ground (earth) of the installation.
  • the pole of the generator connected to the room is also also electrically connected to the nozzle in a transient or permanent manner by a contactor, most of the time with a resistance in series in this circuit, in order to be able to supply a blown arc with current. that is, not transferred to the workpiece, established between the electrode and the nozzle.
  • Document EP0144267 describes another method of initiation by short-circuiting directly between the electrode and the part, but through a simultaneous short-circuiting of the electrode, the nozzle, and the part, this which degrades the nozzle when the arc is established on opening of the contacts.
  • the ignition is carried out by a precursor spark of the pilot arc, generated locally by a high frequency high voltage signal, typically of the order of a few kilovolts and of the order of megahertz.
  • the spark deploys locally for a few millimeters, approximately on the line of shortest distance between the electrode and the nozzle.
  • the location of the foot of the spark on the electrode ridge is often favored by the ridge tip effect reinforcing the local electric field.
  • the HT / HF signal is generally induced in the main circuit by a dedicated electronic circuit, connected in parallel with the main generator between the electrode and the nozzle.
  • this spark 2 creates a current conducting channel which serves as a precursor to the establishment of a pilot arc, that is to say a plasma at equilibrium thermal characterized by a higher current, above 1 A, and of the order of 15 to 40 A industrially.
  • This pilot arc established between the electrode 3 and the nozzle 4, is blown out of the nozzle 4 by a flow of gas, forming a jet of thermal plasma 5 at high temperature.
  • the voltage between the terminals of the nozzle 4 and of the electrode 3 is then a few tens of amperes, much lower than the breakdown voltage necessary for the ignition of the spark 2. This is due to the fact that the plasma Thermal 5 of high electrical conductivity has a low electrical resistance to the out-of-equilibrium plasma of the spark 2 which cannot be sustained without the application of a high voltage signal.
  • the method of transferring the cutting arc by means of a pilot arc established first between the electrode and the nozzle before being transferred between the electrode and the part to be cut has several drawbacks .
  • the nozzle is exposed to thermal loading and to the erosion induced by the return of the current from the plasma in the arc foot on the nozzle, generally of the anode type.
  • This anode arc foot is the seat of the hot plasma (several thousand degrees Celsius) coming into contact with the material of the nozzle, necessarily a good electrical conductor and generally made of copper, a copper alloy or another good material. an electrical conductor but also a good conductor of heat.
  • the nozzle wears out by the effect of the pilot arc. This wear can be minimized by reducing the intensity of the pilot arc, by the use of inert pilot gases such as argon, but never completely removed.
  • the attachment of the pilot arc to the nozzle is generally located on the exit edge of the latter, at a place where the maintenance over time of the initial geometric characteristics of the nozzle is important to ensure that the nozzle. cut quality does not deteriorate over time with the wear of this edge.
  • the step of establishing the pilot arc requires the use for the nozzle of a good electrical conductor material, which makes it possible to establish a current flow between the electrode and the workpiece through the nozzle.
  • double arcing double arcing
  • the hot plasma jet passing through the channel of the nozzle touches the walls of the nozzle and establishes a current passage therethrough.
  • the causes of the destabilization of the hot zone of the central cutting plasma which lead it to approach too close to the walls of the sectional nozzle are multiple: projection of a metal particle coming from the electrode, projection of molten metal resulting from of the sheet during drilling, deflection of the plasma jet during stretching of the plasma jet on a sheet edge or a groove crossing, progressive fouling of the nozzle, etc ...
  • the current devices for initiating the pilot arc between the electrode and the nozzle also have drawbacks.
  • the initiation of the pilot arc by short circuit has the disadvantage of imposing at least one moving part in the torch, with its control, its guides and its drive. This complexity is a source of mass and additional costs. This induces a loss of the relative precision of the components with respect to each other due to the clearances necessary for the movement. Contacting by short-circuit is also a source of mechanical wear, and can cause parts to stick to each other by melting material.
  • the initiation of the pilot arc by HT / HF discharge between the electrode and the nozzle has the main drawback of having to generate simultaneously at the terminals of the electrode and the nozzle a high alternating voltage at high frequency in superposition to the direct no-load voltage of the main generator, typically that of the electrical network of the order of 200 to 440 volts.
  • the electrical system thus formed there is a parallel connection of the HT / HF generator and the main generator, which must be switched on simultaneously to allow the discharge in the form of a spark supplied by the HT / HF generator to be used.
  • arc precursor supplied by the main current generator is also known in the main current generator.
  • this coupling requires the low intensity HT / HF generator (a few milliamps) to be connected to the generator circuit for high currents (several hundred amps).
  • this generator is generally far from the cutting torch, several tens of meters from the production site, these massive conductive lines generate significant high-frequency losses, both by electromagnetic radiation and by dielectric losses over the entire surface of the conductive cables. .
  • These electromagnetic emissions pose compatibility problems with other neighboring electronic equipment and make certification difficult.
  • the main generator is not designed to withstand at its output terminals high voltages liable to damage its electronic components. It is therefore necessary to add a protection circuit to it, moreover made compulsory by most electrical regulations, which connects its output terminals (to which the HV / HF circuit are connected during ignition) to the earth through resistors, varistors and / or capacitors. This protection circuit is again a source of losses for the HV / HF signal.
  • a plasma torch placed above the part to be treated said plasma torch comprising:
  • a plasma nozzle comprising a channel through which a plasma arc is intended to pass
  • said assembly further comprising:
  • auxiliary pulse generator having a first terminal and a second terminal
  • the first terminal of the high voltage auxiliary pulse generator being electrically connected to a first electrically conductive part constituting a first discharge electrode
  • the second terminal of the auxiliary high voltage pulse generator being connected to a second electrically conductive part independent and insulated from the first discharge electrode, said second electrically conductive part constituting a second discharge electrode,
  • the two discharge electrodes being separated from each other by at least one dielectric barrier made of a material which does not conduct electricity other than air, so that there is no current conducting path making it possible to establish a electric arc between the first discharge electrode and the second discharge electrode, and
  • control unit capable of activating said generators simultaneously or successively one after the other in a very short time interval, so that a plasma arc is initiated directly between the plasma electrode and the part to be treated thanks to a dielectric barrier discharge established by the auxiliary high voltage pulse generator and the discharge electrodes.
  • the high voltage auxiliary pulse generator responsible for establishing the dielectric barrier discharge out of equilibrium is thus decoupled from the main generator responsible for providing the arc current. Indeed, the two generators are no longer connected in parallel as in previous embodiments.
  • the invention makes it possible to reduce the power of the high voltage auxiliary pulse generator and therefore its cost, to eliminate the losses and electromagnetic emissions of the HT / HF signal in the lines of the main generator, as well as to eliminate the risk of 'damage to components of the main generator which are no longer exposed to a high voltage signal.
  • the direct ignition of the arc plasma between the electrode and the nozzle also makes it possible to avoid the destructive return of the arc current through the nozzle during the pilot arc phase which is no longer carried out. In addition, transfer times are reduced and productivity is improved due to the elimination of the pilot arc phase in the transfer cycle.
  • the invention also makes it possible to use, for the dielectric material, a refractory material with a high melting point, for example a ceramic material.
  • the dielectric barrier discharge takes the form of a light jet of low energy, not dangerous for the human eye. This discharge can therefore be used as a pointing device by the operators of the cutting or welding machine to pre-position the torch at the desired location above the sheet before triggering the automatic machining program.
  • one of the two discharge electrodes is constituted by the plasma electrode.
  • the plasma nozzle comprises at least one conductive part and at least one dielectric part forming at least part of the dielectric barrier, one of the two discharge electrodes being formed by the conductive part of the plasma nozzle.
  • the plasma nozzle comprises a predominantly conductive part made of an electrically conductive material, and is covered at least in part by a layer of dielectric material constituting the dielectric part.
  • the plasma nozzle comprises a majority dielectric part within which is inserted a part made of conductive material constituting the conductive part.
  • the plasma nozzle has a dielectric part within which is inserted a part of conductive material, the assembly "dielectric part-part of conductive material” being assembled to a nozzle support in heat-conducting material, such as an alloy of copper or aluminum.
  • a second nozzle is located downstream of the plasma nozzle, said downstream nozzle comprising at least one conductive part constituting one of the discharge electrodes.
  • the gas supply means are able to generate a flow of a direct priming gas different from a cutting gas, the direct starting gas being able to take the form an inert or rare gas, preferably nitrogen or argon
  • the gas supply means integrate means for regulating the flow of the direct priming gas, so that the flow of the priming gas is laminar at the outlet of the nozzle channel.
  • the gas supply means integrate means for regulating the pressure of the direct priming gas flow, so that a pressure in an arc chamber is included. between 0.5 and 5 relative bars, preferably between 1.5 and 2.5 relative bars.
  • control unit is configured so as to maintain the dielectric barrier discharge during and / or between the cutting phases of the workpiece. In this way, it is possible to cut perforated sheets or grids.
  • the non-conductive material of the dielectric barrier is a ceramic material.
  • the ceramic material is chosen from:
  • - boron nitride in its various crystalline forms a-BN (amorphous), h-BN (hexagonal), c-BN (cubic), or w-BN (wurtzite),
  • SiC silicon carbide
  • - machinable glass-ceramic composed of fluorophlogopite (mica) and borosilicate glass, in variable proportions, for example respectively close to 55% -45% by weight.
  • the auxiliary high voltage pulse generator comprises:
  • a pulse generator unit comprising active switching components
  • the auxiliary high voltage pulse generator is able to generate pulses whose maximum voltage is between 1000 and 30,000 volts, whose pulse width is between 100 ns and 500 ps , and at a frequency between 0.1 and 500 kHz.
  • said assembly further comprises a protection circuit connecting the plasma electrode to earth via a circuit comprising at least one of the following components: capacitor, varistor, resistor, contactor.
  • the invention also relates to a plasma nozzle intended to be used in the assembly as defined above comprising at least one conductive part and at least one dielectric part forming at least part of a dielectric barrier, the part dielectric covering an internal face of the conductive part.
  • FIGS. 1a to 1d already described, represent steps for starting a plasma torch by a known high voltage and high frequency discharge technique
  • FIGS. 2a to 2c represent steps for direct initiation of a plasma torch by a technique according to the present invention
  • FIGS. 3a to 3d are schematic representations illustrating variant embodiments of a nozzle with a dielectric barrier according to the present invention.
  • FIG. 4a [Fig. 4b] [Fig. 4c] [Fig. 4d] [Fig. 4th] [Fig. 4f] [Fig. 4g]
  • Figures 4a to 4g are schematic representations illustrating alternative embodiments of dielectric barrier discharge electrodes
  • Figure 5 is a schematic representation of a high voltage auxiliary pulse generator.
  • Figures 2a, 2b and 2c show a plasma torch 10 placed above the workpiece 11 for cutting, welding, gouging, reloading, spraying, or the like.
  • the plasma torch 10 comprises at least one plasma electrode 12, of which at least part of the face hooking the plasma arc foot 14 is made of an electrically conductive material, and at least one nozzle, called plasma nozzle 15, comprising a channel 16 through which the plasma arc 14 passes.
  • a main generator 17 comprises a first terminal, for example a negative terminal, and a second terminal, for example a positive terminal.
  • the main generator 17 is a direct current generator capable of generating a current of between 30 A and 1500 A.
  • the maximum no-load voltage is for example between 150 volts and 450 volts.
  • the corresponding voltage in charge, under plasma arc, is between 60 volts and 220 volts.
  • the power of the main generator is several tens to several hundred kilowatts.
  • the plasma electrode 12 and the workpiece 11 are each connected respectively to the first terminal and the second terminal of the main generator 17.
  • Gas supply means 19 are also provided to the channel 16 of the plasma nozzle 15. The gas is conveyed via a passage between the plasma electrode 12 and an internal face of the plasma nozzle 15.
  • a high voltage auxiliary pulse generator 22 has a first terminal and a second terminal.
  • the auxiliary generator 22 is able to generate pulses the maximum voltage of which is between 1000 volts and 30,000 volts, the pulse width of which is between 100 ns and 500 ps, and at a frequency between 0.1 kHz and 500 kHz.
  • the auxiliary generator 22 may have a power of the order of a few tens to a few hundred Watts.
  • the first terminal of the auxiliary generator 22 is electrically connected to a first electrically conductive part 24 constituting a first discharge electrode.
  • the discharge electrode 24 is formed by the plasma electrode 12 made of a conductive material.
  • the second terminal of the auxiliary generator 22 is connected to a second electrically conductive part 26 independent and isolated from the first discharge electrode 24.
  • the second electrically conductive part 26 constitutes a second discharge electrode.
  • the plasma nozzle 15 comprises at least one conductive part 15.1 constituting the second discharge electrode 26 and at least one dielectric part 15.2 forming at least part of a dielectric barrier 27.
  • the dielectric part 15.2 covers an internal face of the plasma nozzle 15, that is to say the face turned towards the plasma electrode 12.
  • any straight line passing through the electrode 12 and the internal face of the plasma nozzle 15 cuts the dielectric part 15.2.
  • the two electrodes 24, 26 are separated from each other by at least one dielectric barrier 27 made of a non-conductive material of electricity other than air, so that there is no conductive path current making it possible to establish an electric arc between the first electrode 24 and the second electrode 26.
  • a control unit 28 is able to control an activation and deactivation of the generators 17, 22.
  • the main generator 17 under the flow of a gas, called direct priming gas, the main generator 17, the two terminals of which are respectively connected to the electrode 12 and to the part to be cut 11, delivers its maximum no-load voltage, and zero current despite the setpoint of a transfer current of a few amps.
  • This state can be observed as long as no conductive channel of the electric current is established between the electrode 12 and the part 11, due to the insulating nature of the initiating gas and of a breakdown voltage between the electrode 12 and part 11 much higher than the no-load voltage of the main generator.
  • the conductive channel established between the plasma electrode 12 and the workpiece 11 allows the main generator 17 to establish a plasma arc 14 directly between the electrode 12 and the workpiece 11.
  • control unit 28 simultaneously activates the generators 17, 22, so that a plasma arc 14 is initiated directly between the plasma electrode 12 and the part to be treated 11 thanks to the dielectric barrier discharge 27 established by the auxiliary generator 22 and the electrodes 24 and 26. Once the plasma arc 14 is initiated, it is possible to deactivate the auxiliary generator 22.
  • the generators 17, 22 can be activated successively one after the other in a very short time interval, in particular less than 0.1 s, that is to say that the control unit 28 controls initially the activation of the auxiliary generator 22 then the activation of the main generator 17 less than 0.1 s after having deactivated the generator 22.
  • a very short time interval in particular less than 0.1 s, that is to say that the control unit 28 controls initially the activation of the auxiliary generator 22 then the activation of the main generator 17 less than 0.1 s after having deactivated the generator 22.
  • Such a duration also makes it possible to obtain the direct establishment of a plasma arc 14 between l plasma electrode 12 and part 11.
  • the nozzle 15 comprises a conductive part 15.1 predominantly made of an electrically conductive material such as for example copper, aluminum, or their alloys, and is covered at least in part by a layer of dielectric material 15.2 constituting the dielectric barrier 27. It is possible to use a single material or to select a refractory dielectric material to produce the nozzle channel 16, and a second dielectric material with lower temperature resistance, less expensive, for the rest of the electrode (for example a plastic coating in thermoplastic resin, thermosetting, etc.). In the embodiment of Figures 3b and 3c, the nozzle 15 comprises a majority dielectric part 15.2 within which is inserted a part 15.1 of conductive material constituting the conductive part connected to the auxiliary high voltage pulse generator 22.
  • the conductive part 15.1 coaxial with the channel 16 may have an annular shape of radial orientation, as shown in Figure 3b, or an annular shape of axial orientation, as shown in Figure 3c.
  • the nozzle 15 may have recesses 18 as shown in Figure 3b, for example to circulate therein a cooling fluid of the nozzle.
  • the nozzle 15 has an end formed by a dielectric part 15.2 within which is inserted a part of conductive material 15.1.
  • the "dielectric part 15.2 - part made of conductive material 15.1" assembly is assembled to a nozzle support 20 made of a heat-conductive material, such as a copper or aluminum alloy.
  • the discharge electrode 24 is constituted by an electrically conductive part placed around the electrode 12 and covered with a layer of dielectric material, such as plastic or ceramics.
  • the discharge electrode 24 and the discharge electrode 26 are formed by two electrically conductive parts integrated inside the plasma nozzle 15 and separated from each other by the dielectric part 15.2.
  • the discharge electrode 24 is formed by an electrically conductive part attached fixed to one end of the plasma nozzle 15.
  • a second nozzle 30, called downstream nozzle is located downstream of the plasma nozzle 15.
  • the discharge electrode 24 is formed by the nozzle 30 made of a conductive material.
  • the downstream nozzle 30 may also have a function of protecting the plasma nozzle 15.
  • the downstream nozzle 30 comprises at least one conductive part 30.1 and at least one dielectric part 30.2 constituting the discharge electrode 26.
  • the different embodiments of the plasma nozzle 15 are applicable for the downstream nozzle 30.
  • the discharge electrode 24 is formed by a conductive part located around the anode 12 while the discharge electrode 26 is formed by a conductive part 30.2 of the nozzle downstream 30.
  • the downstream nozzle 30 is disposed annularly around the plasma nozzle 15.
  • the portion of the nozzle 30 incorporating the electrode 26 may extend radially inwards by compared to the rest of the nozzle 30.
  • the gas supply means 19 are able to generate a flow of a direct priming gas which may be different from a cutting gas, that is to say the gas used in continuous mode for cut the part 11.
  • the direct initiation gas may take the form of an inert or rare gas, preferably nitrogen N2 or argon Ar.
  • the gas supply means 19 may integrate means for regulating the flow of the direct priming gas, so that the flow of the priming gas is laminar at the outlet of the nozzle channel 16.
  • the gas supply means 19 may also integrate means for regulating the pressure of the flow of direct priming gas, so that the pressure in an arc chamber is between 0.5 and 5 bars relative , preferably between 1.5 and 2.5 relative bars.
  • the arc chamber corresponds to the space extending between the plasma electrode 12 and the nozzle 15 in which the plasma arc 14 is formed before it enters the channel of the nozzle 15.
  • the control unit 28 is preferably configured so as to maintain the dielectric barrier discharge during and / or between the cutting phases.
  • the non-conductive material of the dielectric barrier 27 is a ceramic material. This ceramic material is preferably chosen from:
  • - boron nitride in its various crystalline forms a-BN (amorphous), h-BN (hexagonal), c-BN (cubic), or w-BN (wurtzite),
  • SiC silicon carbide
  • - machinable glass-ceramic composed of fluorophlogopite (mica) and borosilicate glass, in variable proportions, for example respectively close to 55% -45% by weight.
  • thermoplastic material of the PA-6.6, PETP, or PEEK type such as a thermoplastic material of the PA-6.6, PETP, or PEEK type, or any other plastic material suitable for the application.
  • the non-conductive material of the dielectric barrier 27 has a dielectric strength greater than 7 kV / mm and preferably greater than 15 kV / mm.
  • the temperature of the non-conductive material of the dielectric barrier remains below 300 degrees Celsius during the operation of the torch 10.
  • the auxiliary pulse generator 22 comprises in particular an isolation transformer 31, for example connected to the AC voltage power supply network.
  • the transformer 31 may include an air gap made of laminated steel sheets.
  • a pulse generator block 32 has active switching components.
  • a step-up transformer 33 for example with a ferrite air gap having a high winding ratio between the secondary and the primary, makes it possible to increase the voltage amplitude of the pulses generated by the block 32.
  • a protection circuit 35 connecting the plasma electrode 12 to earth by a circuit comprising at minus one of the following components: capacitor, varistor, resistor, and contactor.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to an assembly comprising: - a workpiece to be treated (11), - a plasma torch (10), - a main generator (17), - an auxiliary high-voltage pulse generator (22), - the first terminal of the auxiliary generator (22) being electrically connected to a first electrically conductive part (24) constituting a first discharge electrode, - the second terminal of the auxiliary generator (22) being connected to a second electrically conductive part (26) constituting a second discharge electrode, - the two discharge electrodes (24, 26) being separated from each other by at least one dielectric barrier (27) made from a material other than air, and - a control unit (28) capable of activating the generators (17, 22) simultaneously or successively one after the other, such that a plasma arc is ignited directly between the plasma electrode (12) and the workpiece to be treated (11) by means of a dielectric barrier discharge.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : TORCHE PLASMA À AMORÇAGE DIRECT ET TUYÈRE À BARRIÈRE DIÉLECTRIQUE CORRESPONDANTE TITLE: DIRECT START PLASMA TORCH AND CORRESPONDING DIELECTRIC BARRIER NOZZLE
[0001] La présente invention porte sur une torche plasma à amorçage direct ainsi que sur une tuyère à barrière diélectrique correspondante. The present invention relates to a direct-firing plasma torch and a corresponding dielectric barrier nozzle.
[0002] Le principe de coupage plasma décrit dans le document US2806124 est basé sur l'établissement d'un arc plasma électrique entre une électrode et la pièce à découper. A cet effet, l'arc plasma passe à travers une tuyère située entre l’électrode et la pièce. Le diamètre de la tuyère est inférieur au diamètre qu’aurait eu un arc "libre" (c’est-à-dire de soudage). La tuyère est alimentée en gaz "plasmagène" dont la pression d’entrée (régulée) est supérieure à la pression atmosphérique, ce qui crée un écoulement qui permet à l’arc de passer dans le canal de sortie de la tuyère sans toucher les parois de la tuyère. On parle de constriction du plasma. The principle of plasma cutting described in document US Pat. No. 2,806,124 is based on the establishment of an electric plasma arc between an electrode and the part to be cut. For this purpose, the plasma arc passes through a nozzle located between the electrode and the workpiece. The diameter of the nozzle is less than the diameter that a "free" (i.e. welding) arc would have had. The nozzle is supplied with "plasma-producing" gas whose inlet pressure (regulated) is greater than atmospheric pressure, which creates a flow which allows the arc to pass through the outlet channel of the nozzle without touching the walls. of the nozzle. This is called plasma constriction.
[0003] Le jet de plasma ainsi formé est chauffé par effet Joule lors du passage du courant dans le plasma à très haute température (supérieure à 8000°C), et est éjecté de la tuyère à grande vitesse (supérieure à 1000m/s) par l’effet de la pression dans la tuyère. Lorsque le jet impacte la tôle, la chaleur fait fondre le métal et la vitesse du jet l’éjecte, ce qui permet d’obtenir une saignée dans la pièce à découper. The plasma jet thus formed is heated by the Joule effect when the current passes through the plasma at very high temperature (greater than 8000 ° C), and is ejected from the nozzle at high speed (greater than 1000m / s) by the effect of the pressure in the nozzle. When the jet hits the sheet, the heat melts the metal and the speed of the jet ejects it, resulting in a kerf in the workpiece.
[0004] La torche plasma est alimentée en courant électrique par un générateur de courant classiquement régulé en courant continu. En régime de coupe, ce générateur est relié à l’électrode, généralement par son pôle négatif, et à la pièce à découper, généralement par le pôle positif, reliée à la masse (la terre) de l’installation. Le pôle du générateur relié à la pièce est par ailleurs aussi relié électriquement à la tuyère de manière transitoire ou permanente par un contacteur, la plupart du temps avec une résistance en série dans ce circuit, pour pouvoir alimenter en courant un arc soufflé, c’est-à-dire non transféré à la pièce, établi entre l’électrode et la tuyère. [0005] En effet, avant d’établir l’arc entre l’électrode et la pièce à découper, il est aujourd’hui nécessaire d’amorcer un arc pilote entre l’électrode et la tuyère, dont le jet de plasma thermique à haute température est soufflé vers la pièce à découper. Une fois que la continuité du plasma thermique est établie grâce à l’arc pilote entre l’électrode et la pièce, il devient alors possible d’ouvrir le circuit électrique de la tuyère, et donc de transférer l’arc pilote à la tôle. The plasma torch is supplied with electric current by a current generator conventionally regulated by direct current. In cutting mode, this generator is connected to the electrode, generally by its negative pole, and to the part to be cut, generally by the positive pole, connected to the ground (earth) of the installation. The pole of the generator connected to the room is also also electrically connected to the nozzle in a transient or permanent manner by a contactor, most of the time with a resistance in series in this circuit, in order to be able to supply a blown arc with current. that is, not transferred to the workpiece, established between the electrode and the nozzle. In fact, before establishing the arc between the electrode and the part to be cut, it is now necessary to initiate a pilot arc between the electrode and the nozzle, including the thermal plasma jet at high temperature is blown into the workpiece. Once the continuity of the thermal plasma is established thanks to the pilot arc between the electrode and the part, it then becomes possible to open the electrical circuit of the nozzle, and therefore to transfer the pilot arc to the sheet.
[0006] Pour amorçer l’arc pilote, deux méthodes classiques principales existent. Suivant une première méthode dite "d'amorçage par court-circuit" décrite dans le document JP2014136241 , l’électrode et la tuyère sont mise en contact sous tension du générateur principal, puis écartées de manière à établir l’arc pilote. [0006] To start the pilot arc, two main conventional methods exist. According to a first method known as "short-circuit initiation" described in document JP2014136241, the electrode and the nozzle are brought into contact with the main generator under voltage, then separated so as to establish the pilot arc.
[0007] Le document EP0144267 décrit une autre méthode d’amorçage par court-circuit directement entre l’électrode et la pièce, mais en passant par une mise en court-circuit simultanée de l’électrode, la tuyère, et la pièce, ce qui dégrade la tuyère lorsque l’arc s’établit à l’ouverture des contacts. [0007] Document EP0144267 describes another method of initiation by short-circuiting directly between the electrode and the part, but through a simultaneous short-circuiting of the electrode, the nozzle, and the part, this which degrades the nozzle when the arc is established on opening of the contacts.
[0008] Suivant une deuxième méthode par décharge haute tension (HT) et haute fréquence (HF), l’amorçage est réalisé par une étincelle précurseur de l’arc pilote, générée localement par un signal haute tension haute fréquence, typiquement de l’ordre de quelques kilovolts et de l'ordre du mégahertz. L’étincelle se déploie localement sur quelques millimètres, approximativement sur la ligne de plus courte distance entre l’électrode et la tuyère. La localisation du pied de l’étincelle sur l’arête de l’électrode est souvent favorisée par effet de pointe de l’arête renforçant le champ électrique local. Le signal HT/HF est généralement induit dans le circuit principal par un circuit électronique dédié, branché en parallèle du générateur principal entre l’électrode et la tuyère. [0008] According to a second method by high voltage (HT) and high frequency (HF) discharge, the ignition is carried out by a precursor spark of the pilot arc, generated locally by a high frequency high voltage signal, typically of the order of a few kilovolts and of the order of megahertz. The spark deploys locally for a few millimeters, approximately on the line of shortest distance between the electrode and the nozzle. The location of the foot of the spark on the electrode ridge is often favored by the ridge tip effect reinforcing the local electric field. The HT / HF signal is generally induced in the main circuit by a dedicated electronic circuit, connected in parallel with the main generator between the electrode and the nozzle.
[0009] On décrit ci-après en référence avec les figures 1 a à 1d, les étapes du procédé d’amorçage par décharge locale haute tension (HT) et haute fréquence (HF) selon l'état de la technique. [0009] The steps of the initiation process by local high voltage (HT) and high frequency (HF) discharge according to the state of the art are described below with reference to FIGS. 1 a to 1d.
[0010] Comme on peut le voir sur la figure 1 a, sous écoulement d'un gaz pilote (qui peut être le même que le gaz de coupe), la carte HT/HF 1 est énergisée et un signal HT/HF est induit dans le circuit principal. Sous l’effet de la tension, une étincelle 2, c’est-à-dire une décharge plasma hors équilibre entretenue par un courant faible, de l’ordre de quelques milliampères à centaines de milliampères, apparaît localement entre l’électrode 3 et la tuyère 4. As can be seen in Figure 1a, under the flow of a pilot gas (which can be the same as the cutting gas), the HT / HF card 1 is energized and an HT / HF signal is induced in the main circuit. Under the effect of tension, a spark 2, that is to say an out of equilibrium plasma discharge maintained by a weak current, of the order of a few milliamperes to hundreds of milliamperes, appears locally between electrode 3 and nozzle 4.
[0011] Comme on peut le voir sur la figure 1 b, cette étincelle 2 crée un canal conducteur du courant qui sert de précurseur à l’établissement d’un arc pilote, c’est- à-dire un plasma à l’équilibre thermique caractérisé par un courant supérieur, au- dessus de 1 A, et de l’ordre de 15 à 40 A industriellement. Cet arc pilote, établi entre l’électrode 3 et la tuyère 4, est soufflé hors de la tuyère 4 par un écoulement de gaz, formant un jet de plasma thermique 5 à haute température. La tension entre les bornes de la tuyère 4 et de l’électrode 3 est alors de quelques dizaines d’ampères, bien inférieure à la tension de claquage nécessaire à l’allumage de l’étincelle 2. Cela est dû au fait que le plasma thermique 5 de haute conductivité électrique a une faible résistance électrique par rapport au plasma hors équilibre de l’étincelle 2 qui ne peut pas se maintenir sans l’application d’un signal de haute tension. As can be seen in Figure 1b, this spark 2 creates a current conducting channel which serves as a precursor to the establishment of a pilot arc, that is to say a plasma at equilibrium thermal characterized by a higher current, above 1 A, and of the order of 15 to 40 A industrially. This pilot arc, established between the electrode 3 and the nozzle 4, is blown out of the nozzle 4 by a flow of gas, forming a jet of thermal plasma 5 at high temperature. The voltage between the terminals of the nozzle 4 and of the electrode 3 is then a few tens of amperes, much lower than the breakdown voltage necessary for the ignition of the spark 2. This is due to the fact that the plasma Thermal 5 of high electrical conductivity has a low electrical resistance to the out-of-equilibrium plasma of the spark 2 which cannot be sustained without the application of a high voltage signal.
[0012] Comme on peut le voir sur la figure 1 c, lorsque ce jet de plasma thermique 5 atteint la pièce 8 à découper, par exemple au cours de la descente contrôlée par la commande numérique de la torche vers la pièce 8, une partie du courant passe dans la tôle, passage favorisé par la résistance 9 du circuit de tuyère. A la détection de ce courant dans la tôle, par exemple au moyen d’un ampèremètre (A), il devient possible d’ouvrir le contacteur du circuit de tuyère, en l’isolant ainsi du générateur 7. Dès lors, l’arc est dit transféré, avec passage du courant exclusivement entre l’électrode 3 et la pièce 8 à découper, la tuyère 4 étant hors circuit. As can be seen in Figure 1c, when this thermal plasma jet 5 reaches the part 8 to be cut, for example during the descent controlled by the digital control of the torch towards the part 8, a part current passes through the sheet, a passage favored by resistance 9 of the nozzle circuit. Upon detection of this current in the sheet, for example by means of an ammeter (A), it becomes possible to open the contactor of the nozzle circuit, thus isolating it from the generator 7. Consequently, the arc is said to be transferred, with current passing exclusively between the electrode 3 and the part 8 to be cut, the nozzle 4 being switched off.
[0013] Comme on peut le voir sur la figure 1d, une fois le transfert réalisé, il est possible de démarrer le perçage de la tôle puis la coupe, généralement accompagné d’une augmentation de l’intensité et de la pression de gaz plasmagène, ainsi que d’un changement de gaz si nécessaire, lorsque le gaz pilote utilisé est différent du gaz de coupe. As can be seen in Figure 1d, once the transfer has been completed, it is possible to start drilling the sheet and then cutting, generally accompanied by an increase in the intensity and pressure of the plasma gas , as well as a gas change if necessary, when the pilot gas used is different from the cutting gas.
[0014] Toutefois, le procédé de transfert de l’arc de coupe au moyen d’un arc pilote établi d’abord entre l’électrode et la tuyère avant d’être transféré entre l’électrode et la pièce à découper présente plusieurs inconvénients. [0015] Tout d'abord, durant l’étape d'établissement de l'arc pilote, la tuyère est exposée au chargement thermique et à l’érosion induite par le retour du courant depuis le plasma dans le pied d’arc sur la tuyère, généralement de type anodique. Ce pied d’arc anodique est le siège de la mise en contact du plasma chaud (plusieurs milliers de degrés Celsius) avec le matériau de la tuyère, nécessairement bon conducteur électrique et généralement réalisé en cuivre, un alliage de cuivre ou un autre matériau bon conducteur électrique mais également bon conducteur de la chaleur. However, the method of transferring the cutting arc by means of a pilot arc established first between the electrode and the nozzle before being transferred between the electrode and the part to be cut has several drawbacks . First, during the step of establishing the pilot arc, the nozzle is exposed to thermal loading and to the erosion induced by the return of the current from the plasma in the arc foot on the nozzle, generally of the anode type. This anode arc foot is the seat of the hot plasma (several thousand degrees Celsius) coming into contact with the material of the nozzle, necessarily a good electrical conductor and generally made of copper, a copper alloy or another good material. an electrical conductor but also a good conductor of heat.
[0016] Ainsi, la tuyère s’use par effet de l’arc pilote. Cette usure peut être minimisée par la réduction de l’intensité de l'arc pilote, par l’utilisation de gaz pilotes inertes comme de l’argon, mais jamais complètement supprimée. De plus, l’accrochage de l’arc pilote sur la tuyère se situe généralement sur l’arête de sortie de celle-ci, à un endroit ou le maintien dans le temps des caractéristiques géométriques initiales de la tuyère est importante pour garantir que la qualité de coupe ne se dégrade pas au cours du temps avec l’usure de cette arête. [0016] Thus, the nozzle wears out by the effect of the pilot arc. This wear can be minimized by reducing the intensity of the pilot arc, by the use of inert pilot gases such as argon, but never completely removed. In addition, the attachment of the pilot arc to the nozzle is generally located on the exit edge of the latter, at a place where the maintenance over time of the initial geometric characteristics of the nozzle is important to ensure that the nozzle. cut quality does not deteriorate over time with the wear of this edge.
[0017] En outre, l’étape d’établissement de l'arc pilote impose l’utilisation pour la tuyère d’un matériau bon conducteur électrique, ce qui rend possible l’établissement d’un passage du courant entre l’électrode et la pièce à travers la tuyère. Cela induit une destruction de la tuyère en cours de découpe par arc transféré à travers la tuyère, appelé aussi double arc ("double arcing" en anglais). Dans ce cas, le jet de plasma chaud passant dans le canal de la tuyère vient toucher les parois de la tuyère et établir un passage de courant à travers celle-ci. Les causes de la déstabilisation de la zone chaude du plasma central de coupe qui le conduisent à s’approcher trop près des parois de la tuyère en coupe sont multiples: projection d’une particule métallique issue de l’électrode, projection de métal fondu issu de la tôle lors du perçage, déviation du jet plasma lors de l’étirement du jet plasma sur un bord de tôle ou une traversée de saignée, encrassement progressif de la tuyère, etc... In addition, the step of establishing the pilot arc requires the use for the nozzle of a good electrical conductor material, which makes it possible to establish a current flow between the electrode and the workpiece through the nozzle. This induces destruction of the nozzle during cutting by arc transferred through the nozzle, also called double arc ("double arcing" in English). In this case, the hot plasma jet passing through the channel of the nozzle touches the walls of the nozzle and establishes a current passage therethrough. The causes of the destabilization of the hot zone of the central cutting plasma which lead it to approach too close to the walls of the sectional nozzle are multiple: projection of a metal particle coming from the electrode, projection of molten metal resulting from of the sheet during drilling, deflection of the plasma jet during stretching of the plasma jet on a sheet edge or a groove crossing, progressive fouling of the nozzle, etc ...
[0018] Certains dispositifs réduisant les risques de création de double arc sont connus. Par exemple, le document US5396043 décrit une capsule de protection de la tuyère à potentiel électrique flottant pour éviter les projections de métal issues de la pièce directement sur la tuyère amont. Toutefois, aucune technologie actuelle ne permet de supprimer complètement le risque de double arc car le transfert par arc pilote impose que la tuyère soit électriquement conductrice sur toute la surface de parcours du pied d’arc pilote depuis la zone d’amorçage, généralement immédiatement en regard de l’arête de la face de l’électrode, jusqu’à l’arête de sortie terminale ou s’accroche généralement le pied d’arc anodique de l’arc pilote. Certain devices reducing the risk of creating a double arc are known. For example, document US Pat. No. 5,396,043 describes a protective capsule for the nozzle with floating electric potential to prevent metal projections from the part directly on the upstream nozzle. However, no current technology makes it possible to completely eliminate the risk of double arcs because the transfer by pilot arc requires that the nozzle be electrically conductive over the entire travel surface of the pilot arc foot from the initiation zone, generally immediately in look from the edge of the face of the electrode, to the terminal exit edge where the anodic arc foot of the pilot arc is generally hooked.
[0019] Enfin, l’usage d’un matériau nécessairement conducteur électrique pour la tuyère, en raison du rôle d’anode qu'elle joue en étant reliée au générateur pendant la phase d’établissement de l'arc pilote, empêche l’utilisation de matériaux plus réfractaires, c’est-à-dire à température de fusion plus élevée, que les métaux comme le cuivre ou l’aluminium. Il est donc actuellement impossible d’utiliser des céramiques réfractaires comme matériau pour l’électrode. Finally, the use of a necessarily electrically conductive material for the nozzle, due to the role of anode that it plays by being connected to the generator during the phase of establishing the pilot arc, prevents the use of more refractory materials, that is to say with a higher melting temperature, than metals such as copper or aluminum. It is therefore currently impossible to use refractory ceramics as the material for the electrode.
[0020] Par ailleurs, les dispositifs d’amorçage actuels de l’arc pilote entre l’électrode et la tuyère présentent également des inconvénients. Ainsi, l’amorçage de l’arc pilote par court-circuit a l’inconvénient d’imposer au moins une partie mobile dans la torche, avec sa commande, ses guidages et son entraînement. Cette complexité est source de masse et de coûts supplémentaires. Cela induit une perte de la précision relative des composants les uns par rapport aux autres en raison des jeux nécessaires au mouvement. La mise en contact par court-circuit est également source d’usure mécanique, et peut induire un collage des pièces les unes par rapport aux autres par fusion de matière. [0020] Furthermore, the current devices for initiating the pilot arc between the electrode and the nozzle also have drawbacks. Thus, the initiation of the pilot arc by short circuit has the disadvantage of imposing at least one moving part in the torch, with its control, its guides and its drive. This complexity is a source of mass and additional costs. This induces a loss of the relative precision of the components with respect to each other due to the clearances necessary for the movement. Contacting by short-circuit is also a source of mechanical wear, and can cause parts to stick to each other by melting material.
[0021] L’amorçage de l’arc pilote par décharge HT/HF entre l’électrode et la tuyère a pour principal inconvénient de devoir générer simultanément aux bornes de l’électrode et de la tuyère une haute tension alternative à haute fréquence en superposition à la tension à vide continue du générateur principal, typiquement celle du réseau électrique de l’ordre de 200 à 440 Volts. En effet, dans le système électrique ainsi formé, il existe une mise en parallèle du générateur HT/HF et du générateur principal, qui doivent être allumés simultanément pour permettre à la décharge sous forme d'étincelle alimentée par le générateur HT/HF de servir de précurseur à l’arc alimenté par le générateur de courant principal. Or, ce couplage en parallèle des deux générateurs pendant la phase d’amorçage de l’arc pilote pose plusieurs difficultés. The initiation of the pilot arc by HT / HF discharge between the electrode and the nozzle has the main drawback of having to generate simultaneously at the terminals of the electrode and the nozzle a high alternating voltage at high frequency in superposition to the direct no-load voltage of the main generator, typically that of the electrical network of the order of 200 to 440 volts. In fact, in the electrical system thus formed, there is a parallel connection of the HT / HF generator and the main generator, which must be switched on simultaneously to allow the discharge in the form of a spark supplied by the HT / HF generator to be used. arc precursor supplied by the main current generator. However, this coupling parallel to the two generators during the initiation phase of the pilot arc poses several difficulties.
[0022] Tout d'abord, ce couplage impose au générateur HT/HF de faible intensité (quelques milliampères) d’être connecté au circuit du générateur pour les forts courants (plusieurs centaines d’ampères). Ce générateur étant généralement loin de la torche de découpe, à plusieurs dizaines de mètres sur le site de production, ces lignes conductrices massives génèrent des pertes haute fréquence importantes, à la fois par rayonnement électromagnétique et par pertes diélectriques sur toute la surface des câbles conducteurs. Ces émissions électromagnétiques posent des problèmes de compatibilité avec les autres équipements électroniques voisins et rendent la certification difficile. First of all, this coupling requires the low intensity HT / HF generator (a few milliamps) to be connected to the generator circuit for high currents (several hundred amps). As this generator is generally far from the cutting torch, several tens of meters from the production site, these massive conductive lines generate significant high-frequency losses, both by electromagnetic radiation and by dielectric losses over the entire surface of the conductive cables. . These electromagnetic emissions pose compatibility problems with other neighboring electronic equipment and make certification difficult.
[0023] Par ailleurs, le générateur principal n’est pas conçu pour supporter à ses bornes de sortie des hautes tensions susceptibles d'endommager ses composants électroniques. Il est donc nécessaire de lui adjoindre un circuit de protection, par ailleurs rendu obligatoire par la plupart des réglementations électriques, qui relie ses bornes de sorties (auxquelles sont connectées le circuit HT/HF pendant l’amorçage) à la terre par le biais de résistances, de varistances et/ou de condensateurs. Ce circuit de protection est de nouveau source de pertes pour le signal HT/HF. [0023] Furthermore, the main generator is not designed to withstand at its output terminals high voltages liable to damage its electronic components. It is therefore necessary to add a protection circuit to it, moreover made compulsory by most electrical regulations, which connects its output terminals (to which the HV / HF circuit are connected during ignition) to the earth through resistors, varistors and / or capacitors. This protection circuit is again a source of losses for the HV / HF signal.
[0024] Les dispositifs actuels dans lesquels le générateur HT/HF et le générateur principal doivent être connectés simultanément aux bornes de l’électrode et de la tuyère, c’est-à-dire en parallèle, sont donc insatisfaisants car ils couplent le circuit de protection du générateur principal, dont l’objectif est de dissiper les surtensions, à un circuit HT/HF d’objectif précisément contraire. Current devices in which the HT / HF generator and the main generator must be connected simultaneously to the terminals of the electrode and of the nozzle, that is to say in parallel, are therefore unsatisfactory because they couple the circuit protection of the main generator, the objective of which is to dissipate overvoltages, to a HV / HF circuit with precisely the opposite objective.
[0025] L'invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant un ensemble comportant: The invention aims to effectively remedy the aforementioned drawbacks by providing an assembly comprising:
- une pièce à traiter, - a part to be treated,
- une torche plasma placée au-dessus de la pièce à traiter, ladite torche plasma comportant: a plasma torch placed above the part to be treated, said plasma torch comprising:
- au moins une électrode plasma, et - au moins une tuyère, dite tuyère plasma, comportant un canal à travers lequel est destiné à passer un arc plasma, - at least one plasma electrode, and - at least one nozzle, called a plasma nozzle, comprising a channel through which a plasma arc is intended to pass,
- un générateur principal comportant deux bornes, - a main generator with two terminals,
- ladite électrode plasma et ladite pièce à traiter étant reliées chacune respectivement à une des deux bornes du générateur principal, - said plasma electrode and said part to be treated each being respectively connected to one of the two terminals of the main generator,
- des moyens d'alimentation en gaz jusqu'au canal de la tuyère plasma, ledit ensemble comportant en outre: means for supplying gas to the channel of the plasma nozzle, said assembly further comprising:
- un générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension ayant une première borne et une deuxième borne, - a high voltage auxiliary pulse generator having a first terminal and a second terminal,
- la première borne du générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension étant reliée électriquement à une première pièce électriquement conductrice constituant une première électrode de décharge, - the first terminal of the high voltage auxiliary pulse generator being electrically connected to a first electrically conductive part constituting a first discharge electrode,
- la deuxième borne du générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension étant reliée à une deuxième pièce électriquement conductrice indépendante et isolée de la première électrode de décharge, ladite deuxième pièce électriquement conductrice constituant une deuxième électrode de décharge, - the second terminal of the auxiliary high voltage pulse generator being connected to a second electrically conductive part independent and insulated from the first discharge electrode, said second electrically conductive part constituting a second discharge electrode,
- les deux électrodes de décharge étant séparées entre elles par au moins une barrière diélectrique en matériau non conducteur de l’électricité autre que l'air, de telle sorte qu’il n’existe pas de chemin conducteur de courant permettant d’établir un arc électrique entre la première électrode de décharge et la deuxième électrode de décharge, et - the two discharge electrodes being separated from each other by at least one dielectric barrier made of a material which does not conduct electricity other than air, so that there is no current conducting path making it possible to establish a electric arc between the first discharge electrode and the second discharge electrode, and
- une unité de contrôle apte à activer lesdits générateurs simultanément ou successivement l'un après l'autre dans un intervalle de temps très court, de sorte qu’un arc plasma est amorcé directement entre l’électrode plasma et la pièce à traiter grâce à une décharge à barrière diélectrique établie par le générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension et les électrodes de décharge. a control unit capable of activating said generators simultaneously or successively one after the other in a very short time interval, so that a plasma arc is initiated directly between the plasma electrode and the part to be treated thanks to a dielectric barrier discharge established by the auxiliary high voltage pulse generator and the discharge electrodes.
[0026] Le générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension chargé d’établir la décharge à barrière diélectrique hors équilibre est ainsi découplé par rapport au générateur principal chargé de fournir le courant d’arc. En effet, les deux générateurs ne sont plus branchés en parallèle comme dans les réalisations antérieures. [0027] L'invention permet de diminuer la puissance du générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension et donc son coût, de supprimer les pertes et les émissions électromagnétiques du signal HT/HF dans les lignes du générateur principal, ainsi que de supprimer le risque d’endommagement des composants du générateur principal qui ne sont plus exposés à un signal haute tension. The high voltage auxiliary pulse generator responsible for establishing the dielectric barrier discharge out of equilibrium is thus decoupled from the main generator responsible for providing the arc current. Indeed, the two generators are no longer connected in parallel as in previous embodiments. The invention makes it possible to reduce the power of the high voltage auxiliary pulse generator and therefore its cost, to eliminate the losses and electromagnetic emissions of the HT / HF signal in the lines of the main generator, as well as to eliminate the risk of 'damage to components of the main generator which are no longer exposed to a high voltage signal.
[0028] L’amorçage direct du plasma d’arc entre l’électrode et la tuyère permet également d'éviter le retour destructeur du courant d’arc par la tuyère pendant la phase d’arc pilote qui n'est plus réalisée. On réduit en outre les temps de transfert et on améliore la productivité du fait de la suppression de la phase d'arc pilote dans le cycle de transfert. L'invention permet également d'utiliser, pour le matériau diélectrique, un matériau réfractaire, à haut point de fusion, par exemple un matériau céramique. [0028] The direct ignition of the arc plasma between the electrode and the nozzle also makes it possible to avoid the destructive return of the arc current through the nozzle during the pilot arc phase which is no longer carried out. In addition, transfer times are reduced and productivity is improved due to the elimination of the pilot arc phase in the transfer cycle. The invention also makes it possible to use, for the dielectric material, a refractory material with a high melting point, for example a ceramic material.
[0029] Il est à noter que la décharge à barrière diélectrique prend la forme d’un jet lumineux de faible énergie, non dangereux pour l’œil humain. Cette décharge peut donc être utilisée comme dispositif de pointage par les opérateurs de la machine de coupage ou de soudage pour pré-positionner la torche à l’endroit souhaité au-dessus de la tôle avant déclenchement du programme d’usinage automatique. [0029] It should be noted that the dielectric barrier discharge takes the form of a light jet of low energy, not dangerous for the human eye. This discharge can therefore be used as a pointing device by the operators of the cutting or welding machine to pre-position the torch at the desired location above the sheet before triggering the automatic machining program.
[0030] Selon une réalisation de l'invention, une des deux électrodes de décharge est constituée par l'électrode plasma. According to one embodiment of the invention, one of the two discharge electrodes is constituted by the plasma electrode.
[0031] Selon une réalisation de l'invention, la tuyère plasma comporte au moins une partie conductrice et au moins une partie diélectrique formant au moins une partie de la barrière diélectrique, une des deux électrodes de décharge étant constituée par la partie conductrice de la tuyère plasma. Cela permet de supprimer le risque de double arc en phase de coupe grâce à la nature diélectrique de la partie isolante recouvrant la partie électrique de la tuyère. According to one embodiment of the invention, the plasma nozzle comprises at least one conductive part and at least one dielectric part forming at least part of the dielectric barrier, one of the two discharge electrodes being formed by the conductive part of the plasma nozzle. This eliminates the risk of a double arc during the cutting phase thanks to the dielectric nature of the insulating part covering the electrical part of the nozzle.
[0032] Selon une réalisation de l'invention, la tuyère plasma comporte une partie conductrice majoritaire réalisée dans un matériau électriquement conducteur, et est recouverte au moins en partie par une couche de matériau diélectrique constituant la partie diélectrique. [0033] Selon une réalisation de l'invention, la tuyère plasma comporte une partie diélectrique majoritaire au sein de laquelle est insérée une pièce en matériau conducteur constituant la partie conductrice. According to one embodiment of the invention, the plasma nozzle comprises a predominantly conductive part made of an electrically conductive material, and is covered at least in part by a layer of dielectric material constituting the dielectric part. According to one embodiment of the invention, the plasma nozzle comprises a majority dielectric part within which is inserted a part made of conductive material constituting the conductive part.
[0034] Selon une réalisation de l'invention, la tuyère plasma présente une partie diélectrique au sein de laquelle est insérée une pièce en matériau conducteur, l’ensemble "partie diélectrique-pièce en matériau conducteur" étant assemblé à un support de tuyère en matériau conducteur de la chaleur, tel qu'un alliage de cuivre ou d’aluminium. According to one embodiment of the invention, the plasma nozzle has a dielectric part within which is inserted a part of conductive material, the assembly "dielectric part-part of conductive material" being assembled to a nozzle support in heat-conducting material, such as an alloy of copper or aluminum.
[0035] Selon une réalisation de l'invention, une seconde tuyère, dite tuyère aval, est située en aval de la tuyère plasma, ladite tuyère aval comportant au moins une partie conductrice constituant une des électrodes de décharge. According to one embodiment of the invention, a second nozzle, called a downstream nozzle, is located downstream of the plasma nozzle, said downstream nozzle comprising at least one conductive part constituting one of the discharge electrodes.
[0036] Selon une réalisation de l'invention, les moyens d'alimentation en gaz sont aptes à générer un écoulement d'un gaz d’amorçage direct différent d'un gaz de coupe, le gaz d'amorçage direct pouvant prendre la forme d'un gaz inerte ou rare, préférentiellement de l'azote ou de l'argon According to one embodiment of the invention, the gas supply means are able to generate a flow of a direct priming gas different from a cutting gas, the direct starting gas being able to take the form an inert or rare gas, preferably nitrogen or argon
[0037] Selon une réalisation de l'invention, les moyens d'alimentation en gaz intègrent des moyens de régulation de l'écoulement du gaz d’amorçage direct, de sorte que l'écoulement du gaz d'amorçage soit laminaire en sortie du canal de tuyère. According to one embodiment of the invention, the gas supply means integrate means for regulating the flow of the direct priming gas, so that the flow of the priming gas is laminar at the outlet of the nozzle channel.
[0038] Selon une réalisation de l'invention, les moyens d'alimentation en gaz intègrent des moyens de régulation de pression de l’écoulement de gaz d’amorçage direct, de sorte qu'une pression dans une chambre d’arc soit comprise entre 0.5 et 5 bars relatifs, préférentiellement entre 1 .5 et 2.5 bars relatifs. According to one embodiment of the invention, the gas supply means integrate means for regulating the pressure of the direct priming gas flow, so that a pressure in an arc chamber is included. between 0.5 and 5 relative bars, preferably between 1.5 and 2.5 relative bars.
[0039] Selon une réalisation de l'invention, l'unité de contrôle est configurée de façon à maintenir la décharge à barrière diélectrique pendant et/ou entre les phases de coupe de la pièce à traiter. De la sorte, il est possible de découper des tôles ajourées ou des grillages. According to one embodiment of the invention, the control unit is configured so as to maintain the dielectric barrier discharge during and / or between the cutting phases of the workpiece. In this way, it is possible to cut perforated sheets or grids.
[0040] Selon une réalisation de l'invention, le matériau non conducteur de la barrière diélectrique est un matériau céramique. [0041] Selon une réalisation de l'invention, le matériau céramique est choisi parmi: [0040] According to one embodiment of the invention, the non-conductive material of the dielectric barrier is a ceramic material. According to one embodiment of the invention, the ceramic material is chosen from:
- l'alumine (AI203) et ses variétés comme le saphir, - alumina (AI203) and its varieties such as sapphire,
- le nitrure de bore sous ses différentes formes cristallines a-BN (amorphe), h-BN (hexagonale), c-BN (cubique), ou w-BN (wurtzite), - boron nitride in its various crystalline forms a-BN (amorphous), h-BN (hexagonal), c-BN (cubic), or w-BN (wurtzite),
- le nitrure d’Aluminium (AIN), - aluminum nitride (AIN),
- le carbure de silicium (SiC), - silicon carbide (SiC),
- la vitrocéramique usinable composée de fluorophlogopite (mica) et de verre borosilicate, dans des proportions variables, par exemple respectivement proche de 55%-45% en poids. - machinable glass-ceramic composed of fluorophlogopite (mica) and borosilicate glass, in variable proportions, for example respectively close to 55% -45% by weight.
[0042] Selon une réalisation de l'invention, le générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension comporte: According to one embodiment of the invention, the auxiliary high voltage pulse generator comprises:
- un transformateur d’isolation, - an isolation transformer,
- un bloc générateur d’impulsions comportant des composants actifs de commutation, - a pulse generator unit comprising active switching components,
- un transformateur élévateur de tension permettant d'augmenter une amplitude de tension des impulsions générées par le bloc générateur d'impulsions. - a voltage step-up transformer making it possible to increase a voltage amplitude of the pulses generated by the pulse generator unit.
[0043] Selon une réalisation de l'invention, le générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension est apte à générer des impulsions dont la tension maximale est comprise entre 1000 et 30000 Volts, dont la largeur d’impulsion est comprise entre 100 ns et 500 ps, et à une fréquence comprise entre 0.1 et 500 kHz. According to one embodiment of the invention, the auxiliary high voltage pulse generator is able to generate pulses whose maximum voltage is between 1000 and 30,000 volts, whose pulse width is between 100 ns and 500 ps , and at a frequency between 0.1 and 500 kHz.
[0044] Selon une réalisation de l'invention, ledit ensemble comporte en outre un circuit de protection reliant l’électrode plasma à la terre par un circuit comportant au moins un des composants suivants: condensateur, varistance, résistance, contacteur. According to one embodiment of the invention, said assembly further comprises a protection circuit connecting the plasma electrode to earth via a circuit comprising at least one of the following components: capacitor, varistor, resistor, contactor.
[0045] L'invention a également pour objet une tuyère plasma destinée à être utilisée dans l'ensemble tel que précédemment défini comportant au moins une partie conductrice et au moins une partie diélectrique formant au moins une partie d'une barrière diélectrique, la partie diélectrique recouvrant une face interne de la partie conductrice. [0046] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention. The invention also relates to a plasma nozzle intended to be used in the assembly as defined above comprising at least one conductive part and at least one dielectric part forming at least part of a dielectric barrier, the part dielectric covering an internal face of the conductive part. The invention will be better understood on reading the following description and on examining the accompanying figures. These figures are given only by way of illustration but in no way limit the invention.
[0047] [Fig. 1 a] [Fig. 1 b] [Fig. 1 c] [Fig. 1d] Les figures 1 a à 1d, déjà décrites, représentent des étapes d'amorçage d'une torche plasma par une technique connue de décharge à haute tension et haute fréquence; [0047] [Fig. 1 a] [Fig. 1 b] [Fig. 1 c] [Fig. 1d] FIGS. 1a to 1d, already described, represent steps for starting a plasma torch by a known high voltage and high frequency discharge technique;
[0048] [Fig. 2a] [Fig. 2b] [Fig. 2c] Les figures 2a à 2c représentent des étapes d'amorçage direct d'une torche plasma par une technique selon la présente invention; [0048] [Fig. 2a] [Fig. 2b] [Fig. 2c] FIGS. 2a to 2c represent steps for direct initiation of a plasma torch by a technique according to the present invention;
[0049] [Fig. 3a] [Fig. 3b] [Fig. 3c] [Fig. 3d] Les figures 3a à 3d sont des représentations schématiques illustrant des variantes de réalisation d'une tuyère à barrière diélectrique selon la présente invention; [0049] [Fig. 3a] [Fig. 3b] [Fig. 3c] [Fig. 3d] FIGS. 3a to 3d are schematic representations illustrating variant embodiments of a nozzle with a dielectric barrier according to the present invention;
[0050] [Fig. 4a] [Fig. 4b] [Fig. 4c] [Fig. 4d] [Fig. 4e] [Fig. 4f] [Fig. 4g] Les figures 4a à 4g sont des représentations schématiques illustrant des variantes de réalisation des électrodes de décharge à barrière diélectrique; [0050] [Fig. 4a] [Fig. 4b] [Fig. 4c] [Fig. 4d] [Fig. 4th] [Fig. 4f] [Fig. 4g] Figures 4a to 4g are schematic representations illustrating alternative embodiments of dielectric barrier discharge electrodes;
[0051] [Fig. 5] La figure 5 est une représentation schématique d'un générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension. [0051] [Fig. 5] Figure 5 is a schematic representation of a high voltage auxiliary pulse generator.
[0052] Sur les figures 2a et suivantes, les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence d'une figure à l'autre. In Figures 2a et seq., Identical, similar or similar elements retain the same reference from one figure to another.
[0053] Les figures 2a, 2b et 2c montrent une torche plasma 10 placée au-dessus de la pièce à traiter 11 pour découpage, soudage, gougeage, rechargement, projection, ou autre. Figures 2a, 2b and 2c show a plasma torch 10 placed above the workpiece 11 for cutting, welding, gouging, reloading, spraying, or the like.
[0054] La torche plasma 10 comporte au moins une électrode plasma 12, dont au moins une partie de la face accrochant le pied d’arc plasma 14 est réalisée dans un matériau électriquement conducteur, et au moins une tuyère, dite tuyère plasma 15, comportant un canal 16 à travers lequel passe l’arc plasma 14. The plasma torch 10 comprises at least one plasma electrode 12, of which at least part of the face hooking the plasma arc foot 14 is made of an electrically conductive material, and at least one nozzle, called plasma nozzle 15, comprising a channel 16 through which the plasma arc 14 passes.
[0055] Un générateur principal 17 comporte une première borne, par exemple une borne négative, et une deuxième borne, par exemple une borne positive. Suivant un exemple de réalisation, le générateur principal 17 est un générateur de courant continu apte à générer un courant compris entre 30 A et 1500 A. La tension maximale à vide est comprise par exemple entre 150 Volts et 450 Volts. La tension en charge, sous arc plasma, correspondante est comprise entre 60 Volts et 220 Volts. La puissance du générateur principal est de plusieurs dizaines à quelques centaines de kilowatts. A main generator 17 comprises a first terminal, for example a negative terminal, and a second terminal, for example a positive terminal. According to an exemplary embodiment, the main generator 17 is a direct current generator capable of generating a current of between 30 A and 1500 A. The maximum no-load voltage is for example between 150 volts and 450 volts. The corresponding voltage in charge, under plasma arc, is between 60 volts and 220 volts. The power of the main generator is several tens to several hundred kilowatts.
[0056] L'électrode plasma 12 et la pièce à traiter 11 sont reliées chacune respectivement à la première borne et la deuxième borne du générateur principal 17. The plasma electrode 12 and the workpiece 11 are each connected respectively to the first terminal and the second terminal of the main generator 17.
[0057] On prévoit également des moyens d'alimentation en gaz 19 jusqu'au canal 16 de la tuyère plasma 15. Le gaz est acheminé via un passage entre l'électrode plasma 12 et une face interne de la tuyère plasma 15. Gas supply means 19 are also provided to the channel 16 of the plasma nozzle 15. The gas is conveyed via a passage between the plasma electrode 12 and an internal face of the plasma nozzle 15.
[0058] Par ailleurs, un générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension 22 comporte une première borne et une deuxième borne. Suivant un exemple de réalisation, le générateur auxiliaire 22 est apte à générer des impulsions dont la tension maximale est comprise entre 1000 Volts et 30000 Volts, dont la largeur d’impulsion est comprise entre 100 ns et 500 ps, et à une fréquence comprise entre 0.1 kHz et 500 kHz. Le générateur auxiliaire 22 pourra présenter une puissance de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de Watts. Furthermore, a high voltage auxiliary pulse generator 22 has a first terminal and a second terminal. According to an exemplary embodiment, the auxiliary generator 22 is able to generate pulses the maximum voltage of which is between 1000 volts and 30,000 volts, the pulse width of which is between 100 ns and 500 ps, and at a frequency between 0.1 kHz and 500 kHz. The auxiliary generator 22 may have a power of the order of a few tens to a few hundred Watts.
[0059] La première borne du générateur auxiliaire 22 est reliée électriquement à une première pièce électriquement conductrice 24 constituant une première électrode de décharge. Dans l'exemple représenté sur les figures 2a à 2c, l'électrode de décharge 24 est constituée par l'électrode plasma 12 réalisée dans un matériau conducteur. The first terminal of the auxiliary generator 22 is electrically connected to a first electrically conductive part 24 constituting a first discharge electrode. In the example shown in Figures 2a to 2c, the discharge electrode 24 is formed by the plasma electrode 12 made of a conductive material.
[0060] La deuxième borne du générateur auxiliaire 22 est reliée à une deuxième pièce électriquement conductrice 26 indépendante et isolée de la première électrode de décharge 24. La deuxième pièce électriquement conductrice 26 constitue une deuxième électrode de décharge. [0061] Dans l'exemple représenté sur les figures 2a, 2b, et 2c, la tuyère plasma 15 comporte au moins une partie conductrice 15.1 constituant la deuxième électrode de décharge 26 et au moins une partie diélectrique 15.2 formant au moins une partie d'une barrière diélectrique 27. La partie diélectrique 15.2 recouvre une face interne de la tuyère plasma 15, c’est-à-dire la face tournée vers l'électrode plasma 12. Avantageusement, toute droite passant par l'électrode 12 et la face interne de la tuyère plasma 15 coupe la partie diélectrique 15.2. The second terminal of the auxiliary generator 22 is connected to a second electrically conductive part 26 independent and isolated from the first discharge electrode 24. The second electrically conductive part 26 constitutes a second discharge electrode. In the example shown in Figures 2a, 2b, and 2c, the plasma nozzle 15 comprises at least one conductive part 15.1 constituting the second discharge electrode 26 and at least one dielectric part 15.2 forming at least part of a dielectric barrier 27. The dielectric part 15.2 covers an internal face of the plasma nozzle 15, that is to say the face turned towards the plasma electrode 12. Advantageously, any straight line passing through the electrode 12 and the internal face of the plasma nozzle 15 cuts the dielectric part 15.2.
[0062] En effet, les deux électrodes 24, 26 sont séparées entre elles par au moins une barrière diélectrique 27 en matériau non conducteur de l’électricité autre que l'air, de telle sorte qu’il n’existe pas de chemin conducteur de courant permettant d’établir un arc électrique entre la première électrode 24 et la deuxième électrode 26. In fact, the two electrodes 24, 26 are separated from each other by at least one dielectric barrier 27 made of a non-conductive material of electricity other than air, so that there is no conductive path current making it possible to establish an electric arc between the first electrode 24 and the second electrode 26.
[0063] Une unité de contrôle 28 est apte à commander une activation et une désactivation des générateurs 17, 22. A control unit 28 is able to control an activation and deactivation of the generators 17, 22.
[0064] On décrit ci-après le fonctionnement de la torche plasma 10 à amorçage direct selon la présente invention. The operation of the plasma torch 10 with direct initiation according to the present invention is described below.
[0065] Comme on peut le voir sur la figure 2a, sous écoulement d'un gaz, dit gaz d'amorçage direct, le générateur principal 17, dont les deux bornes sont connectées respectivement à l’électrode 12 et à la pièce à découper 11 , délivre sa tension à vide maximale, et un courant nul malgré la consigne d’un courant de transfert de quelques ampères. Cet état est observable tant qu’aucun canal conducteur du courant électrique n’est établi entre l’électrode 12 et la pièce 11 , en raison du caractère isolant du gaz d’amorçage et d’une tension de claquage entre l’électrode 12 et la pièce 11 bien supérieure à la tension à vide du générateur principal. As can be seen in Figure 2a, under the flow of a gas, called direct priming gas, the main generator 17, the two terminals of which are respectively connected to the electrode 12 and to the part to be cut 11, delivers its maximum no-load voltage, and zero current despite the setpoint of a transfer current of a few amps. This state can be observed as long as no conductive channel of the electric current is established between the electrode 12 and the part 11, due to the insulating nature of the initiating gas and of a breakdown voltage between the electrode 12 and part 11 much higher than the no-load voltage of the main generator.
[0066] Comme on peut le voir sur la figure 2b, lorsque l'activation du générateur auxiliaire 22 est commandée par l'unité de contrôle 28, une décharge à barrière diélectrique est créée entre les électrodes 24 et 26 et se propage hors de la torche plasma 10. Cela a pour effet d'établir un plasma hors équilibre à forte densité électronique par rapport au milieu ambiant, et qui s’étend spatialement entre l’électrode plasma 12 et la pièce à découper 11 . Ce plasma hors équilibre présente une température comprise entre la température ambiante et quelques centaines de degrés au maximum, sans retour de courant dans la tuyère 15 à revêtement diélectrique. As can be seen in Figure 2b, when the activation of the auxiliary generator 22 is controlled by the control unit 28, a dielectric barrier discharge is created between the electrodes 24 and 26 and propagates out of the plasma torch 10. This has the effect of establishing an out-of-equilibrium plasma with a high electron density with respect to the ambient medium, and which extends spatially between the plasma electrode 12 and the part to be cut 11. This non-equilibrium plasma has a temperature between room temperature and a few hundred degrees at most, without current return in the nozzle 15 with dielectric coating.
[0067] Comme on peut le voir sur la figure 2c, le canal conducteur établi entre l’électrode plasma 12 et la pièce à découper 11 permet au générateur principal 17 d’établir un arc plasma 14 directement entre l’électrode 12 et la pièce 11 . As can be seen in Figure 2c, the conductive channel established between the plasma electrode 12 and the workpiece 11 allows the main generator 17 to establish a plasma arc 14 directly between the electrode 12 and the workpiece 11.
[0068] Autrement dit, l'unité de contrôle 28 active simultanément les générateurs 17, 22, de sorte qu’un arc plasma 14 est amorcé directement entre l’électrode plasma 12 et la pièce à traiter 11 grâce à la décharge à barrière diélectrique 27 établie par le générateur auxiliaire 22 et les électrodes 24 et 26. Une fois que l'arc plasma 14 est amorcé, il est possible de désactiver le générateur auxiliaire 22. In other words, the control unit 28 simultaneously activates the generators 17, 22, so that a plasma arc 14 is initiated directly between the plasma electrode 12 and the part to be treated 11 thanks to the dielectric barrier discharge 27 established by the auxiliary generator 22 and the electrodes 24 and 26. Once the plasma arc 14 is initiated, it is possible to deactivate the auxiliary generator 22.
[0069] Alternativement, les générateurs 17, 22 pourront être activés successivement l'un après l'autre dans un intervalle de temps très court, notamment inférieur à 0.1 s, c’est-à-dire que l'unité de contrôle 28 commande dans un premier temps l'activation du générateur auxiliaire 22 puis l'activation du générateur principal 17 moins de 0.1 s après avoir désactivé le générateur 22. Une telle durée permet également d'obtenir l'établissement direct d'un arc plasma 14 entre l'électrode plasma 12 et la pièce 11 . Alternatively, the generators 17, 22 can be activated successively one after the other in a very short time interval, in particular less than 0.1 s, that is to say that the control unit 28 controls initially the activation of the auxiliary generator 22 then the activation of the main generator 17 less than 0.1 s after having deactivated the generator 22. Such a duration also makes it possible to obtain the direct establishment of a plasma arc 14 between l plasma electrode 12 and part 11.
[0070] Dans le mode de réalisation de la figure 3a, la tuyère 15 comporte une partie conductrice 15.1 majoritaire réalisée dans un matériau électriquement conducteur comme par exemple du cuivre, de l’aluminium, ou leurs alliages, et est recouverte au moins en partie par une couche de matériau diélectrique 15.2 constituant la barrière diélectrique 27. Il est possible d’utiliser un seul matériau ou de sélectionner un matériau diélectrique réfractaire pour réaliser le canal de tuyère 16, et un second matériau diélectrique à plus faible tenue en température, moins onéreux, pour le reste de l’électrode (par exemple un revêtement plastique en résine thermoplastique, thermodurcissable, etc... ). [0071] Dans le mode de réalisation des figures 3b et 3c, la tuyère 15 comporte une partie diélectrique 15.2 majoritaire au sein de laquelle est insérée une pièce 15.1 en matériau conducteur constituant la partie conductrice reliée au générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension 22. La pièce conductrice 15.1 coaxiale avec le canal 16 pourra présenter une forme annulaire d'orientation radiale, comme cela est représenté sur la figure 3b, ou une forme annulaire d'orientation axiale, comme cela est représenté sur la figure 3c. La tuyère 15 pourra présenter des évidements 18 comme cela est représenté sur la figure 3b, par exemple pour y faire circuler un fluide de refroidissement de la tuyère In the embodiment of Figure 3a, the nozzle 15 comprises a conductive part 15.1 predominantly made of an electrically conductive material such as for example copper, aluminum, or their alloys, and is covered at least in part by a layer of dielectric material 15.2 constituting the dielectric barrier 27. It is possible to use a single material or to select a refractory dielectric material to produce the nozzle channel 16, and a second dielectric material with lower temperature resistance, less expensive, for the rest of the electrode (for example a plastic coating in thermoplastic resin, thermosetting, etc.). In the embodiment of Figures 3b and 3c, the nozzle 15 comprises a majority dielectric part 15.2 within which is inserted a part 15.1 of conductive material constituting the conductive part connected to the auxiliary high voltage pulse generator 22. The conductive part 15.1 coaxial with the channel 16 may have an annular shape of radial orientation, as shown in Figure 3b, or an annular shape of axial orientation, as shown in Figure 3c. The nozzle 15 may have recesses 18 as shown in Figure 3b, for example to circulate therein a cooling fluid of the nozzle.
[0072] Dans le mode de réalisation de la figure 3d, la tuyère 15 présente une extrémité formée par une partie diélectrique 15.2 au sein de laquelle est insérée une pièce en matériau conducteur 15.1. L’ensemble "partie diélectrique 15.2 -pièce en matériau conducteur 15.1" est assemblé à un support de tuyère 20 en matériau conducteur de la chaleur, tel qu'un alliage de cuivre ou d’aluminium. In the embodiment of Figure 3d, the nozzle 15 has an end formed by a dielectric part 15.2 within which is inserted a part of conductive material 15.1. The "dielectric part 15.2 - part made of conductive material 15.1" assembly is assembled to a nozzle support 20 made of a heat-conductive material, such as a copper or aluminum alloy.
[0073] Dans le mode de réalisation de la figure 4a, l'électrode de décharge 24 est constituée par une pièce électriquement conductrice rapportée disposée autour de l'électrode 12 et recouverte d'une couche de matériau diélectrique, tel que du plastique ou de la céramique. In the embodiment of Figure 4a, the discharge electrode 24 is constituted by an electrically conductive part placed around the electrode 12 and covered with a layer of dielectric material, such as plastic or ceramics.
[0074] Dans le mode de réalisation de la figure 4b, l'électrode de décharge 24 et l'électrode de décharge 26 sont constituées par deux pièces électriquement conductrices intégrées à l'intérieur la tuyère plasma 15 et séparées entre elles par la partie diélectrique 15.2. In the embodiment of Figure 4b, the discharge electrode 24 and the discharge electrode 26 are formed by two electrically conductive parts integrated inside the plasma nozzle 15 and separated from each other by the dielectric part 15.2.
[0075] Dans le mode de réalisation de la figure 4c, l'électrode de décharge 24 est constituée par une pièce électriquement conductrice rapportée fixée à une extrémité de la tuyère plasma 15. In the embodiment of Figure 4c, the discharge electrode 24 is formed by an electrically conductive part attached fixed to one end of the plasma nozzle 15.
[0076] Dans le mode de réalisation de la figure 4d, une seconde tuyère 30, dite tuyère aval, est située en aval de la tuyère plasma 15. L'électrode de décharge 24 est constituée par la tuyère 30 réalisée dans un matériau conducteur. La tuyère aval 30 pourra également avoir une fonction de protection de la tuyère plasma 15. [0077] Dans le mode de réalisation de la figure 4e, la tuyère aval 30 comporte au moins une partie conductrice 30.1 et au moins une partie diélectrique 30.2 constituant l'électrode de décharge 26. Les différents modes de réalisation de la tuyère plasma 15 sont applicables pour la tuyère aval 30. In the embodiment of Figure 4d, a second nozzle 30, called downstream nozzle, is located downstream of the plasma nozzle 15. The discharge electrode 24 is formed by the nozzle 30 made of a conductive material. The downstream nozzle 30 may also have a function of protecting the plasma nozzle 15. In the embodiment of Figure 4e, the downstream nozzle 30 comprises at least one conductive part 30.1 and at least one dielectric part 30.2 constituting the discharge electrode 26. The different embodiments of the plasma nozzle 15 are applicable for the downstream nozzle 30.
[0078] Dans le mode de réalisation de la figure 4f, l'électrode de décharge 24 est constituée par une pièce conductrice située autour de l'anode 12 tandis que l'électrode de décharge 26 est constituée par une partie conductrice 30.2 de la tuyère aval 30. In the embodiment of Figure 4f, the discharge electrode 24 is formed by a conductive part located around the anode 12 while the discharge electrode 26 is formed by a conductive part 30.2 of the nozzle downstream 30.
[0079] Dans le mode de réalisation de la figure 4g, la tuyère aval 30 est disposée de manière annulaire autour de la tuyère plasma 15. La portion de la tuyère 30 intégrant l'électrode 26 pourra s'étendre radialement vers l'intérieur par rapport au reste de la tuyère 30. In the embodiment of Figure 4g, the downstream nozzle 30 is disposed annularly around the plasma nozzle 15. The portion of the nozzle 30 incorporating the electrode 26 may extend radially inwards by compared to the rest of the nozzle 30.
[0080] Les moyens d'alimentation en gaz 19 sont aptes à générer un écoulement d'un gaz d’amorçage direct qui pourra être différent d'un gaz de coupe, c’est-à-dire du gaz utilisé en régime continu pour assurer la coupe de la pièce 11 . Le gaz d'amorçage direct pourra prendre la forme d'un gaz inerte ou rare, préférentiellement de l'azote N2 ou de l'argon Ar. The gas supply means 19 are able to generate a flow of a direct priming gas which may be different from a cutting gas, that is to say the gas used in continuous mode for cut the part 11. The direct initiation gas may take the form of an inert or rare gas, preferably nitrogen N2 or argon Ar.
[0081] Les moyens d'alimentation en gaz 19 pourront intégrer des moyens de régulation de l'écoulement du gaz d’amorçage direct, de sorte que l'écoulement du gaz d'amorçage soit laminaire en sortie du canal de tuyère 16. The gas supply means 19 may integrate means for regulating the flow of the direct priming gas, so that the flow of the priming gas is laminar at the outlet of the nozzle channel 16.
[0082] Les moyens d'alimentation en gaz 19 pourront également intégrer des moyens de régulation de pression de l’écoulement de gaz d’amorçage direct, de sorte que la pression dans une chambre d’arc soit comprise entre 0.5 et 5 bars relatifs, préférentiellement entre 1.5 et 2.5 bars relatifs. La chambre d'arc correspond à l'espace s'étendant entre l'électrode plasma 12 et la tuyère 15 dans laquelle se forme l'arc plasma 14 avant son entrée dans le canal de la tuyère 15. The gas supply means 19 may also integrate means for regulating the pressure of the flow of direct priming gas, so that the pressure in an arc chamber is between 0.5 and 5 bars relative , preferably between 1.5 and 2.5 relative bars. The arc chamber corresponds to the space extending between the plasma electrode 12 and the nozzle 15 in which the plasma arc 14 is formed before it enters the channel of the nozzle 15.
[0083] L'unité de contrôle 28 est de préférence configurée de façon à maintenir la décharge à barrière diélectrique pendant et/ou entre les phases de coupe. [0084] Avantageusement, le matériau non conducteur de la barrière diélectrique 27 est un matériau céramique. Ce matériau céramique est de préférence choisi parmi: The control unit 28 is preferably configured so as to maintain the dielectric barrier discharge during and / or between the cutting phases. Advantageously, the non-conductive material of the dielectric barrier 27 is a ceramic material. This ceramic material is preferably chosen from:
- l'alumine (AI203) et ses variétés comme le saphir, - alumina (AI203) and its varieties such as sapphire,
- le nitrure de bore sous ses différentes formes cristallines a-BN (amorphe), h-BN (hexagonale), c-BN (cubique), ou w-BN (wurtzite), - boron nitride in its various crystalline forms a-BN (amorphous), h-BN (hexagonal), c-BN (cubic), or w-BN (wurtzite),
- le nitrure d’Aluminium (AIN), - aluminum nitride (AIN),
- le carbure de silicium (SiC), - silicon carbide (SiC),
- la vitrocéramique usinable composée de fluorophlogopite (mica) et de verre borosilicate, dans des proportions variables, par exemple respectivement proche de 55%-45% en poids. - machinable glass-ceramic composed of fluorophlogopite (mica) and borosilicate glass, in variable proportions, for example respectively close to 55% -45% by weight.
[0085] En variante, il serait possible d'utiliser un matériau de type plastique, tel qu'un matériau thermoplastique de type PA-6.6, PETP, ou PEEK, ou tout autre matériau plastique adapté à l'application. As a variant, it would be possible to use a material of the plastic type, such as a thermoplastic material of the PA-6.6, PETP, or PEEK type, or any other plastic material suitable for the application.
[0086] Dans tous les cas, le matériau non conducteur de la barrière diélectrique 27 présente une tenue diélectrique supérieure à 7 kV/mm et de préférence supérieure à 15 kV/mm. In all cases, the non-conductive material of the dielectric barrier 27 has a dielectric strength greater than 7 kV / mm and preferably greater than 15 kV / mm.
[0087] En outre, étant donné que la tuyère 15 n'a pas à supporter un retour de courant, la température du matériau non conducteur de la barrière diélectrique reste inférieure à 300 degrés Celsius lors du fonctionnement de la torche 10. In addition, given that the nozzle 15 does not have to withstand a current return, the temperature of the non-conductive material of the dielectric barrier remains below 300 degrees Celsius during the operation of the torch 10.
[0088] Comme on peut le voir sur la figure 5, le générateur auxiliaire impulsionnel 22 comporte notamment un transformateur d’isolation 31 , par exemple branché sur le réseau d’alimentation électrique à tension alternative. Le transformateur 31 pourra comporter un entrefer en tôles d’acier feuilletées. Un bloc générateur d’impulsions 32 comporte des composants actifs de commutation. Un transformateur élévateur de tension 33, par exemple à entrefer en ferrite ayant un rapport d’enroulement élevé entre le secondaire et le primaire, permet d'augmenter l'amplitude de tension des impulsions générées par le bloc 32. As can be seen in Figure 5, the auxiliary pulse generator 22 comprises in particular an isolation transformer 31, for example connected to the AC voltage power supply network. The transformer 31 may include an air gap made of laminated steel sheets. A pulse generator block 32 has active switching components. A step-up transformer 33, for example with a ferrite air gap having a high winding ratio between the secondary and the primary, makes it possible to increase the voltage amplitude of the pulses generated by the block 32.
[0089] Comme on peut le voir sur la figure 4g, il est possible de prévoir un circuit de protection 35 reliant l’électrode plasma 12 à la terre par un circuit comportant au moins un des composants suivants: condensateur, varistance, résistance, et contacteur. As can be seen in Figure 4g, it is possible to provide a protection circuit 35 connecting the plasma electrode 12 to earth by a circuit comprising at minus one of the following components: capacitor, varistor, resistor, and contactor.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble comportant: 1. Set comprising:
- une pièce à traiter (11), - a part to be treated (11),
- une torche plasma (10) placée au-dessus de la pièce à traiter (11), ladite torche plasma comportant: - a plasma torch (10) placed above the workpiece (11), said plasma torch comprising:
- au moins une électrode plasma (12), et - at least one plasma electrode (12), and
- au moins une tuyère, dite tuyère plasma (15), comportant un canal (16) à travers lequel est destiné à passer un arc plasma (14), - at least one nozzle, called a plasma nozzle (15), comprising a channel (16) through which a plasma arc (14) is intended to pass,
- un générateur principal (17) comportant deux bornes, - a main generator (17) comprising two terminals,
- ladite électrode plasma (12) et ladite pièce à traiter (11 ) étant reliées chacune respectivement à une des deux bornes du générateur principal (17), - said plasma electrode (12) and said workpiece (11) each being respectively connected to one of the two terminals of the main generator (17),
- des moyens d'alimentation en gaz (19) jusqu'au canal (16) de la tuyère plasma (15), caractérisé en ce que ledit ensemble comporte en outre: - means for supplying gas (19) to the channel (16) of the plasma nozzle (15), characterized in that said assembly further comprises:
- un générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension (22) ayant une première borne et une deuxième borne, - a high voltage auxiliary pulse generator (22) having a first terminal and a second terminal,
- la première borne du générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension (22) étant reliée électriquement à une première pièce électriquement conductrice (24) constituant une première électrode de décharge, - the first terminal of the high voltage auxiliary pulse generator (22) being electrically connected to a first electrically conductive part (24) constituting a first discharge electrode,
- la deuxième borne du générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension (22) étant reliée à une deuxième pièce électriquement conductrice (26) indépendante et isolée de la première électrode de décharge (24), ladite deuxième pièce électriquement conductrice (26) constituant une deuxième électrode de décharge, - the second terminal of the high voltage auxiliary pulse generator (22) being connected to a second electrically conductive part (26) independent and insulated from the first discharge electrode (24), said second electrically conductive part (26) constituting a second electrode discharge,
- les deux électrodes de décharge (24, 26) étant séparées entre elles par au moins une barrière diélectrique (27) en matériau non conducteur de l’électricité autre que l'air, de telle sorte qu’il n’existe pas de chemin conducteur de courant permettant d’établir un arc électrique entre la première électrode de décharge (24) et la deuxième électrode de décharge (26), et - the two discharge electrodes (24, 26) being separated from each other by at least one dielectric barrier (27) made of a material which does not conduct electricity other than air, so that there is no path current conductor for establishing an electric arc between the first discharge electrode (24) and the second discharge electrode (26), and
- une unité de contrôle (28) apte à activer lesdits générateurs (17, 22) simultanément ou successivement l'un après l'autre dans un intervalle de temps très court, de sorte qu’un arc plasma (14) est amorcé directement entre l’électrode plasma (12) et la pièce à traiter (11) grâce à une décharge à barrière diélectrique établie par le générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension (22) et les électrodes de décharge (24, 26). - a control unit (28) capable of activating said generators (17, 22) simultaneously or successively one after the other in a very short time interval, so that a plasma arc (14) is initiated directly between the plasma electrode (12) and the workpiece (11) by means of a dielectric barrier discharge established by the auxiliary high voltage pulse generator (22) and the discharge electrodes (24, 26).
2. Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'une des deux électrodes de décharge (24, 26) est constituée par l'électrode plasma (12).2. Assembly according to claim 1, characterized in that one of the two discharge electrodes (24, 26) is constituted by the plasma electrode (12).
3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tuyère plasma (15) comporte au moins une partie conductrice (15.1) et au moins une partie diélectrique (15.2) formant au moins une partie de la barrière diélectrique (27), une des deux électrodes de décharge (24, 26) étant constituée par la partie conductrice de la tuyère plasma (15). 3. Assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the plasma nozzle (15) comprises at least one conductive part (15.1) and at least one dielectric part (15.2) forming at least part of the dielectric barrier (27) , one of the two discharge electrodes (24, 26) being constituted by the conductive part of the plasma nozzle (15).
4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tuyère plasma (15) comporte une partie conductrice majoritaire (15.1) réalisée dans un matériau électriquement conducteur, et est recouverte au moins en partie par une couche de matériau diélectrique constituant la partie diélectrique (15.2). 4. Assembly according to claim 3, characterized in that the plasma nozzle (15) comprises a major conductive part (15.1) made of an electrically conductive material, and is covered at least in part by a layer of dielectric material constituting the dielectric part. (15.2).
5. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tuyère plasma (15) comporte une partie diélectrique majoritaire (15.2) au sein de laquelle est insérée une pièce en matériau conducteur constituant la partie conductrice (15.1). 5. Assembly according to claim 3, characterized in that the plasma nozzle (15) comprises a major dielectric part (15.2) within which is inserted a part of conductive material constituting the conductive part (15.1).
6. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce la tuyère plasma (15) présente une partie diélectrique (15.2) au sein de laquelle est insérée une pièce en matériau conducteur (15.1), l’ensemble "partie diélectrique-pièce en matériau conducteur" étant assemblé à un support de tuyère (20) en matériau conducteur de la chaleur, tel qu'un alliage de cuivre ou d’aluminium. 6. Assembly according to claim 3, characterized in that the plasma nozzle (15) has a dielectric part (15.2) within which is inserted a part of conductive material (15.1), the assembly "dielectric part-part of conductive material "being assembled to a nozzle support (20) made of a heat-conducting material, such as an alloy of copper or aluminum.
7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une seconde tuyère (30), dite tuyère aval, est située en aval de la tuyère plasma (15), ladite tuyère aval (30) comportant au moins une partie conductrice (30.1) constituant une des électrodes de décharge (24, 26). 7. Assembly according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a second nozzle (30), said downstream nozzle, is located downstream of the plasma nozzle (15), said downstream nozzle (30) comprising at at least one conductive part (30.1) constituting one of the discharge electrodes (24, 26).
8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en gaz (19) sont aptes à générer un écoulement d'un gaz d’amorçage direct différent d'un gaz de coupe, le gaz d'amorçage direct pouvant prendre la forme d'un gaz inerte ou rare, préférentiellement de l'azote ou de l'argon 8. Assembly according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the gas supply means (19) are adapted to generate a flow. a direct priming gas different from a cutting gas, the direct starting gas being able to take the form of an inert or rare gas, preferably nitrogen or argon
9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en gaz (19) intègrent des moyens de régulation de l'écoulement du gaz d’amorçage direct, de sorte que l'écoulement du gaz d'amorçage soit laminaire en sortie du canal de tuyère (16). 9. An assembly according to claim 8, characterized in that the gas supply means (19) incorporate means for regulating the flow of the direct priming gas, so that the flow of the priming gas is laminar at the outlet of the nozzle channel (16).
10. Ensemble selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en gaz (19) intègrent des moyens de régulation de pression de l’écoulement de gaz d’amorçage direct, de sorte qu'une pression dans une chambre d’arc soit comprise entre 0.5 et 5 bars relatifs, préférentiellement entre 1.5 et 2.5 bars relatifs. 10. An assembly according to claim 8 or 9, characterized in that the gas supply means (19) incorporate means for regulating the pressure of the direct priming gas flow, so that a pressure in a arc chamber is between 0.5 and 5 relative bars, preferably between 1.5 and 2.5 relative bars.
11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (28) est configurée de façon à maintenir la décharge à barrière diélectrique pendant et/ou entre des phases de coupe de la pièce à traiter (11). 11. Assembly according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the control unit (28) is configured so as to maintain the dielectric barrier discharge during and / or between cutting phases of the workpiece. treat (11).
12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que le matériau non conducteur de la barrière diélectrique (27) est un matériau céramique. 12. Assembly according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the non-conductive material of the dielectric barrier (27) is a ceramic material.
13. Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que le matériau céramique est choisi parmi: 13. Assembly according to claim 12, characterized in that the ceramic material is chosen from:
- l'alumine (AI203) et ses variétés comme le saphir, - alumina (AI203) and its varieties such as sapphire,
- le nitrure de bore sous ses différentes formes cristallines a-BN (amorphe), h- BN (hexagonale), c-BN (cubique), ou w-BN (wurtzite), - boron nitride in its different crystalline forms a-BN (amorphous), h- BN (hexagonal), c-BN (cubic), or w-BN (wurtzite),
- le nitrure d’Aluminium (AIN), - aluminum nitride (AIN),
- le carbure de silicium (SiC), - silicon carbide (SiC),
- la vitrocéramique usinable composée de fluorophlogopite (mica) et de verre borosilicate, dans des proportions variables, par exemple respectivement proche de 55%-45% en poids. - machinable glass-ceramic composed of fluorophlogopite (mica) and borosilicate glass, in variable proportions, for example respectively close to 55% -45% by weight.
14. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension (22) comporte:14. An assembly according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the high voltage auxiliary pulse generator (22) comprises:
- un transformateur d’isolation (31), - an isolation transformer (31),
- un bloc générateur d’impulsions (32) comportant des composants actifs de commutation, - a pulse generator block (32) comprising active switching components,
- un transformateur élévateur de tension (33) permettant d'augmenter une amplitude de tension des impulsions générées par le bloc générateur d'impulsions (32). - a voltage step-up transformer (33) making it possible to increase a voltage amplitude of the pulses generated by the pulse generator unit (32).
15. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le générateur auxiliaire impulsionnel à haute tension (22) est apte à générer des impulsions dont la tension maximale est comprise entre 1000 et 30000 Volts, dont la largeur d’impulsion est comprise entre 100 ns et 500 ps, et à une fréquence comprise entre 0.1 et 500 kHz. 15. An assembly according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the high voltage auxiliary pulse generator (22) is able to generate pulses whose maximum voltage is between 1000 and 30,000 volts, the width of which d The pulse is between 100 ns and 500 ps, and at a frequency between 0.1 and 500 kHz.
16. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit de protection (35) reliant l’électrode plasma (12) à la terre par un circuit comportant au moins un des composants suivants: condensateur, varistance, résistance, contacteur. 16. Assembly according to any one of claims 1 to 15, characterized in that it further comprises a protection circuit (35) connecting the plasma electrode (12) to earth via a circuit comprising at least one of the components. following: capacitor, varistor, resistor, contactor.
17. T uyère plasma (15) destinée à être utilisée dans l'ensemble tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant au moins une partie conductrice (15.1 ) et au moins une partie diélectrique (15.2) formant au moins une partie d'une barrière diélectrique (27), la partie diélectrique (15.2) recouvrant une face interne de la partie conductrice (15.1). 17. Plasma nozzle (15) intended to be used in the assembly as defined in any one of the preceding claims comprising at least one conductive part (15.1) and at least one dielectric part (15.2) forming at least one part. a dielectric barrier (27), the dielectric part (15.2) covering an internal face of the conductive part (15.1).
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2806124A (en) 1955-07-26 1957-09-10 Union Carbide Corp Arc torch and process
US3515839A (en) * 1967-04-07 1970-06-02 Hitachi Ltd Plasma torch
EP0144267A2 (en) 1983-12-07 1985-06-12 La Soudure Autogene Francaise Welding or cutting torch and method of striking an arc for such a torch
FR2591842A1 (en) * 1985-12-17 1987-06-19 Linde Ag Plasma light arc burner
US5045667A (en) * 1990-06-06 1991-09-03 Rockwell International Corporation Manual keyhole plasma arc welding system
US5396043A (en) 1988-06-07 1995-03-07 Hypertherm, Inc. Plasma arc cutting process and apparatus using an oxygen-rich gas shield
EP0761415A2 (en) * 1995-09-01 1997-03-12 Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH Method and apparatus for surface pretreatment of articles
JP2014136241A (en) 2013-01-17 2014-07-28 Panasonic Corp Plasma cutting torch and plasma arc cutting device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2806124A (en) 1955-07-26 1957-09-10 Union Carbide Corp Arc torch and process
US3515839A (en) * 1967-04-07 1970-06-02 Hitachi Ltd Plasma torch
EP0144267A2 (en) 1983-12-07 1985-06-12 La Soudure Autogene Francaise Welding or cutting torch and method of striking an arc for such a torch
FR2591842A1 (en) * 1985-12-17 1987-06-19 Linde Ag Plasma light arc burner
US5396043A (en) 1988-06-07 1995-03-07 Hypertherm, Inc. Plasma arc cutting process and apparatus using an oxygen-rich gas shield
US5045667A (en) * 1990-06-06 1991-09-03 Rockwell International Corporation Manual keyhole plasma arc welding system
EP0761415A2 (en) * 1995-09-01 1997-03-12 Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH Method and apparatus for surface pretreatment of articles
JP2014136241A (en) 2013-01-17 2014-07-28 Panasonic Corp Plasma cutting torch and plasma arc cutting device

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