Brevet FR2122431A1 — publié le 19720901

La présente invention concerne les tecrLqte dv de soudage à l'arc électrique par fusion de la matière avec ou sans apport d'un gaz protecteur, et elle concerne plus particulière- ment un dispositif permettant d'évacuer la majeure partie des fumées et des vapeurs indésirables ainsi que les gaz chauds engendrés au point de fusion, et utilisant l'air atmosphérique pour refroidir la poignée du pistolet de soudage. Depuis longtemps, il a été constaté que les famées et les gaz engendrés par le soudage à l'arc présentent un réel danger pour la santé des utilisateurs si une ventilation correcte d l'environnement de la zone de soudage n'est pas assurée. En outre les fumées engendrées par l'opération de soudage gênent la visibilité des soudeurs et nuisent à la précision du travail. On a tenté d'éviter cet inconvénient en améliorant la ventilation du local dans lequel s'effectue le soudage, par un réglage de l'ouverture des portes et des fenêtres. Dans certains locaux, on utilise des aspirateurs reliés par des conduits flexibles à des buses d'aspiration placées au voisinage des points auxquels s'effectue la soudure, mais ces dispositifs se sont avérés peu efficaces. Récemment, des travaux expérimentaux ont été entrepris en Grande-Bretagne pour réaliser une chambre annulaire d'aspiration entourant le pistolet de soudage afin d'aspirer l'oxyde de carbone et les fumées toxiqués-au voisinage immédiat du soudeur. D'autres travaux entrepris en Grande-Bretagne ont porté sur l'extraction des fumées nocives d'oxyde de zinc engendrées par le soudage de l'acier galvanisé. Un aspirateur de fumées réalisé aux Etats-Unis d'Amérique comporte deux buses concentriques,la buse intérieure dirigeant un gaz protecteur vers la zone de soudage et la buse extérieure évacuant les fumées engendrées par l'opération. Aucun procédé connu ne permet de résoudre ces problèmes d'une manière totalement satisfaisante. Par exemple, un circuit général de ventilation des fumées est efficace pendant les périodes chaudes, mais pendant les périodes humides ou froides, les portes et les fenêtres communiquant avec les autr-es locaux restent fermés, et en général, les ouvriers travaillant à proximit du poste de soudure, sont incommodés. Dans le cas des système d'aspiration comportant des buses reliées à des conduits flexibles, l'opérateur doit régler La position, de la buse des qu'il déplace le pistlt de soudage nur une certine distance. En outre, si le vide n'est pas cor rectement réglé ou si la buse d'aspiration est placée trop près lu point de soudage, l'extraction des fumées sur un cOté de 'électc > e affecte l'6eoulement éventuel du gaz protecteur neutre et les soudures ainsi réaloes risquent d8tre de n au- vaise qua)itC. Par ailiers, les extracteurs de fumées comportant des se d'aspiration concentriques de grande dimension, gênent la visibilité du soudeur. Enfin, les dispositifs classiques comportant des buses d'aspiration présentent l'inconvénient que les gaz et les fumées chauds sont aspirés par un tube placé dans la poignée du pistolet. Cet apport de chaleur augmente la température de la poignée qui est normalement très chaude en raison de la chaleur dégagée par le câble électrique qu'elle contient. La température de la poignée peut ainsi s'élever jusqu'à un point auquel il est difficile à l'opérateur de la maintenir correctement. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif d'extraction des fumées comprend un canal de passage des fumées et des gaz chauds entourant la tête d'un pistolet de soudage et relié à un circuit d'aspiration. Ce dispositif comporte un élément aspirant l'air ambiant pour refroidir la poignée et l'isoler du conduit de fumées constituant une source de chaleur supplémentaire, cet air de refroidissement se mélange ensuite aux fumées et aux gaz de manière à limiter leur température dans leur conduit d'aspiration, les pompes et les dispositifs de traitement des gaz. L'invention a donc pour objet un dispositif d'extraction continu des fumées et des gaz, qui permet d'effectuer des soudures d'excellente qualité et qui assainit l'environnement du soudeur. Ce dispositif est incorporé à un pistolet de soudage électrique et comporte un système de refroidissement qui maintient la poignée de ce dernier à une température acceptable. Enfin, il comprend un système permettant de régler l'aspiration des gaz et des fumées en fonction d'applications particulières du pistolet de soudage. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront à l'examen de la description non limitative qui va suivre, faite en regard du dessin annexé , et illustrant à titre d'exemple un mode de réalisation de l'invention. Sur ces dessins la figure 1 est une coupe longitudinale partielle montrant l'extrémité avant d'un pistolet de soudage à l'arc avec apport d'un gaz protecteur ainsi que le dispositif aspirateur de l'invention entourant complètement la buse du pistolet, et la figure 2 est une élévation avec coupe partielle du pistolet montrant notamment la chambre de refroidissement de l'appareil. La figure 1 montre un fil de soudage coutinu 10 sortant 14 d'un embout en cuivre 12 qui prolonge le nez/du pistolet de soudage. Un mécanisme non représenté avance automatiquement le fil 10 vers l'extérieur du pistolet de manière qu'il dépasse au-delà de la buse 16 d'une longueur suffisante pour qu'il soit bien dégagé et qu'un arc s'amorce entre son extrémité libre et la pièce à souder. Dans le procédé de soudage avec apport de gaz, du gaz carbonique, de l'argon ou un mélange de gaz est introduit dans la chambre tronconique intérieure 18 de la buse 16 par plusieurs canaux 17 percés dans l'extrémité tronconique 20 du nez 14 du pistolet de manière à constituer une enceinte gazeuse neutre autour du fil de soudage 10 consumé dans l'arc électrique et qui isole la zone de soudage de l'air atmosphérique. Dans le procédé de soudage sans apport de gaz, la conception du pistolet est identique, mais il ne comporte pas de dispositif de projection de gaz protecteur. Dans ce cas, les gaz et les vapeurs protecteurs sont autoengendrés par la fusion du flux à la température de l'arc. Ce pistolet, tel qu'il vient d'être décrit jusqu'ici est classique, de même que le procédé de soudage avec apport de gaz protecteur. Conformément à l'invention, un capteur de fumées 22 est disposé concentriquement autour de la buse 16 du pistolet et il est de contour correspondant. Dans une forme de réalisation de l'invention, le diamètre intérieur de ce tube capteur est légèrement plus grand que le diamètre elérieur de la buse, sa partie arrière compose deux bossages parallèles 26 séparés par une fente ménagée sur une partie de sa longueur, et une vis de blocage 24 permet de rapprocher l'un de l'autre les deux bossages 262te manière à serrer le tube capteur et la buse sur un manchon/en matière isolante électrique. Un tube 28 d'aspiration des fumées est fixé dans une ouverture décalée radialement du capteur 22, et ce tube d'aspiration est coudé de manière à suivre approximativement le contour du pistolet de soudage. Comme on le voit sur la figure 2, l'extrémité arrière du tube 28, c'est-à-dire son extrémité opposée au capteur 22 est disposée au centre d'un tube 30 d'entrée de l'air atmosphérique fixé à la poignée 32 du pistolet. Des organes de fixation, tels que les vis 31 et 33 traversent la paroi du tube d'entrée d'air 30 et portent contre des bossages de la surface extérieure du tube d'aspiration 28 de manière à assurer la rigidité de l'ensemble. L'extrémité avant du tube d'air 30 est obturée par un filtre 34 qui retient les débris et poussières véhiculés par l'air. Un raccord 36 est vissé sur l'extrémité arrière du tube d'entrée d'air 30 et il comporte un embout sur lequel est monté l'extrémité d'un tuyau flexible 38 relié à une pompe à vide non représentée.Des rondelles d'épaisseur 39 permettent de régler la position longitudinale de l'extrémité arrière du tube 28 à l'intérieur du raccord 36. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante : le vide est créé dans le tuyau souple 38 et il entraîne les fumées et les vapeurs engendrées par l'arc électrique qui sont aspirées par le capteur 22 et par le tube 28. A la sortie du tube 28, ces fumées pénètrent dans la chambre tronconique 40 du raccord 36. L'air ambiant est également aspiré dans l'extrémité avant du tube d'air 30, et cet air se mélange aux fumées dans la chambre de mélange 40. Ce mélange d'air et de fumées passe ensuite dans un collecteur particulier au poste de soudage ou commun à plusieurs postes, puis il est envoyé vers un point éloigné du poste de soudage et auquel il peut être traité pour éliminer certains produits. Le tuyau souple 38 peut être un tuyau de caoutchouc, mais les conduits de ce type présentent une surface intérieure relativement rugueuse, et il est préférable que ce tuyau soit constitué par un tube intérieur en "Nylon" sans soudure, renforcé par une tresse de "Nylon" recouverte elle-meme d'un revêtement antiabrasif en polyuréthane. Un tuyau souple de ce type est plus léger et présente une meilleure caractéristique d'écoulement de l'air. La surface intérieure tronconique 41 doit être également polie pour réduire le freinage de l'écoulement du mélange. Le demi-angle au sommet de la surface t-i:ssronqno 41 est d'environ 300, et de même, l'extrémité arrière du tube d'aspiration 28 est également chanfreinée à un angle de 300. Cette extrémité arrière du tube 28 est engagée jusqu'à la moitiée de la longueur de la chambre tronconique. Dans ces conditions, l'air ambiant aspiré par le filtre 34 refroidit efficacement la poignée, et les fumées et les gaz chauds sont évacués hors du voisinage de la buse 16 du pistolet. A titre d'exemple, le diamètre intérieur du tube 30 d'entrée d'air est de 25 mm, le diamètre extérieur du tube d'asti ration 28 est de 11 mm, et l'épaisseur de sa paroi de 0,8 mm. Dans ces conditions, pour un débit total de 800 1/mon, le débit de l'aspiration des vapeurs des fumées est d'environ 200 1/mon. De ce fait, l'aspiration des fumées est très efficace, et la poignée est convenablement refroidie. Pour modifier le débit de l'aspiration des fumées par rapport au débit total, la distance séparant la paroi de l'extrémité arrière du tube d'aspiration 28 et la paroi tronconique 41 du raccord 36 peut être modifiée en interposant des rondelles 39 d'épaisseur convenable, entre l'éxtrémité arrière du tube 30 et le raccord 36. Lorsque la dépression est convenablement réglée en fonction des conditions particulières de l'environnement, la température de la poignée se maintient aux environs de 450 et celle de la canalisation d'aspiration se maintient aux environs de 65 , tandis que les fumées et les vapeurs sont éliminées dans une proportion de 95 %, ce qui protège efficacement le soudeur et le personnel travaillant dans le local.-Cette élimination des fumées n'affecte pas l'effet de protection apporté par le gaz neutre injecté par le centre de la buse. I1 est évident que le dispositif de l'invention peut aussi bien être utilisé pour des pistolets de soudage à l'arc avec ou sans atmosphère protectrice. I1 va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre d'exemple non limitatif et qu'elle est susceptible de modification sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1.- Pistolet de soudage à l'arc, comportas une pièce de contact électrique, une buse, un fil de soudage avançant axialement dans la pièce de contact et dans la buse de manière à crgendrer un are électrique entre son extrémité libre et une plNee à souder, et une poignée éloignée de la buse, ce pisto- let étant caractrisé en ce qu'il comporte un dispositif d'extraction des gaz et des fumées, comprenant une chambr d'aspi- ration entourant la buse de soudage et comportant une ouvertu- re annulaire eoncentrique à cette dernière, un tube d'e > trie d'air ambiant fixé à la poignée, un tube d'extraction relié à la buse et disposé axialement à l'intérieur du tube d'entrée d'air, un raccord d'adaptation fixé à l'extrémité du tube d'entrée d'air à l'opposé de la buse et communiquant avec l'encein- te intérieure du tube d'entrée d'air, et un circuit d'aspiration relié au raccord d'adaptation, ce circuit d'aspiration évacuant les gaz et les fumées du dispositif d'extraction. 2.- Pistolet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'extraction comporte des éléments permettant de régler les volumes relatifs d'air et de fumées mélangés. 3.- Pistolet selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments permettant de doser l'air et la fumée dans le mélange d'air et de fumées sont des rondelles d'épaisseurs différentes intercalées entre le tube d'entrée d'air et le raccord d'adaptation et permettant de faire varier la distance séparant l'extrémité du tube d'extraction de l'extrémité du circuit d'aspiration. 4.- Pistolet selon la revendication 2, caractérisé en ce que le raccord d'adaptation comporte une chambre de mélange convergeante opposée au tube d'entrée d'air ambiant. 5.- Pistolet de soudage à l'arc électrique muni d'un extracteur de fumées et de gaz, caractérisé en ce que l'extrac- teur comprend une chambre d'extraction des gaz et des fumées placée au voisinage de l'électrode de soudage, un dispositif de mélange air-fumées et de refroidissement placé au voisinage de la poignée du pistolet, et un dispositif d'aspiration relié à l'extracteur.