Brevet FR2128335A1 — publié le 19721020

Confrontées de plus en plus avec les nécessités de la ■ production et les impératifs de la rationalisation de celle-ci, les industries, dont les activités s'étendent au traitement et au revêtement des grandes surfaces, à la métallisation des bandes 5 en continu, au rechargement des grosses pièces mécaniques, etc..., - techniques dans lesquelles on utilise les hautes températures, ont été amenées à s'intéresser aux procédés et aux installations de plasma dans lesquels celui-ci est produit sous forme de rideau. On entend par là des procédés qui, comme ceux qui sont décrits 10 dans le brevet belge n° 730.815, accomplissent d'un seul coup la tâche qu'une torche de plasma accomplit dans le temps. Ce dernier procédé consiste à faire jaillir une série d'arc d'un nombre correspondant de chalumeaux standards accolés l'un à l'autre, pour former une ou plusieurs lignes continues rectili-15 gnes, courbes, en "V", en parallèle ou de toute autre façon. En dépit de la légère modulation linéaire du rideau de jets produits, ce dernier procédé reste le pionnier en matière de procédé à rideau de plasma. Par la suite, on a observé une tentative de réaliser 20 un perfectionnement du procédé en présentant au public une installation dans laquelle la cathode a la forme d'un large couteau et l'anode correspondant la forme linéaire. Dans ce dispositif, le plasma était sensé occuper la largeur dé l'anode. En réalité, l'arc formé entre les deux électrodes, jaillit entre deux points 25 d'accrochage préférentiel, l'un à la cathode et l'autre à l'anode; de sorte que le résultat auquel a abouti cette tentative est un échec complet. Un moyen a été imaginé pour apporter une solution à ce procédé. Il consiste à déplacer les taches anodique et cathodique dans le sens de la largeur des électrodes, à une fré-30 quence variable et appropriée par des moyens mécanique,- électrique ou magnétique. En dépît du résultat positif obtenu par cette solution, celle-ci ne paraît pas laisser espérer un grand avenir en raison du fait que les moyens pour y parvenir sont coûteux et encombrants. Le procédé faisant l'objet de l'invention présente, 35 est exempt des inconvénients présentés par les procédés précédents. Il a de plus sur ceux-ci l'avantage de la simplicité. Il consiste en un procédé de production d'un ou plusieurs plasmas au moyen d'une paire au moins d'arc qui se rencontrent suivant une ou plusieurs lignes parallèles caractérisé en ce que le ou les arcs 40 communs ainsi produits est/sont poussés latéralement sous l1effet 72 05468 2 2128335 du gaz plasraagène à travers au moins une tuyère longitudinale et en jaillissent sous forme d'une ou plusieurs lames de plasma continues. Dans une des nombreuses formes de réalisation de l'invention, le 5 rideau de plasma est réchauffé par un courant électrique de superposition alimenté par une source continue ou alternative. La description ci-après qui se rapporte à quelques exemples seulement du procédé selon l'invention et les figures qui les illustrent permettront de se faire une idée claire et précise de 10 celle-ci et des avantages qui n'auront pas été immédiatement perçus dans la définition de l'invention. Dans ces exemples, les organes identiques ou semblables sont désignés par les mêmes notations de référence. La figure 1 est une coupe schématique partielle en 15 élévation d'une installation utilisée pour l'exécution de l'exemple le plus simple du procédé selon l'invention. La figure 2 est une coupe suivant I-I de l'installation de la figue lo La figure 3 est une coupe schématique partielle en élé-20 vation d'une installation utilisée pour la réalisation d'un exemple plus développé de procédé de 1?invention suivant l'installation des figures 1 et 2. La figure h est une vue longitudinale d'un des éléments composant l'installation, selon les figures 1 et 2. 25 La figure 5 est une coupe schématique partielle en plan d'un exemple plus développé encore du procédé de l'invention selon l'installation de la figure k. La figure 6 est une vue schématique en plan de l'installation suivant la figure 5 prête à l'exécution d'un travail. 30 La figure 7 est une vue schématique de profil d'une forme particulière d'installation conforme au procédé suivant l'invention. La figure 8 est une vue fragmentaire en plan d'une des extrémités de l'installation suivant la figure 7» 35 La figure 9 est une coupe schématique transvert île d'une autre forme particulière encore d'installation conforme au procédé selon l'invention® L'installation.représentée à la figure.1 est-constituée d'une enceinte à parois réfractaire . 1, et est ,entourée d'une kO chemise de refroidissement 2. Elle présente une, fente longitu— 72 05468 3 2128335 dinale étroite 3 suivant une de ses génératrices et les ouvertures 4 et 4* à chacune de s«s extrémités pour y recevoir deux chalumeaux à plasma 5 et 5*« Les chalumeaux sont alimentés en courant continu par la source 8 et ceux-ci sont munis de moyens 5 39—39* d'admission de gaz plasmagène dans les chambres intérieures des torches et des conducteurs 9-9* et 10-10*. Des résistances réglables 18—18* sont insérées dans les conducteurs 9-9®• Il va de soi qu'à la place d*une alimentation commune on peut toujours utiliser des alimentations individuelles pour engendrer 10 les arcs pilotes. L'accès du fluide de refroidissement à la chemise de refroidissement se fait par les embouts d'adduction 6 et 6* et sa décharge par l'embout de sortie 7« Un châssis 16 fixé à la partie inférieure lui sert de support. Dès que le courant d'alimentation est appliqué sur les chalumeaux, les arcs qui en 15 jaillissent se rencontrent dans la chambre et y forment tin arc commun 11. Sousl'effet de la pression créé dans la chambre,1 *arc commun est projeté latéralement à travers la fente 3* et en jaillit tout le long de celle-ci suivant une lame continue 12. Lorsqu'il s'agit de déposer sur une surface à traiter des matériaux 20 de manière telle qu*ils soient régulièrement répartis sur celle-ci la fente est munie de part et d'autre de son orifice de sortie 30 comme représenté à la figure 2 - de rampes d'injections 19-19* montées de façon adéquate pour injecter le long du rideau de plasma soit \me poudre coulante de granulométrie appropriée, soit un 25 liquide ou un gaz qui réagit avec le gaz plasmagène pour constituer un produit solide adhérent à la surface à traiter. Les rampes d'intféction 19-19* i 30 bouches aplaties 32„- 32*...'32 - 32* de courbure appropriée. l l m n Les rampes décrites ici ne sont que de simples indications et ne prétendent pas constituer les seuls moyens pour amener de la poudre dans le plasma. A propos de la distribution du gaz plasmagène et/ou d'un gaz secondaire, il importera de tenir compte 35 qu« la distribution de ces derniers exerce une action sur la répartition des températures dans le rideau de plasma. L'installation représentée à la figure 4 sa différencie de l'exemple décrit aux figures 1 et 2 par le fait qu'on a superposé à l'arc commun un courant d'échauffement provenant d'une source 40 de courant alternatif ou continu 13» reliée aux bornes 72 05468 k 2128335 lk et lk1 au moyen des conducteurs 15 et 15*• La figure 5 est une coupe schématique en plan d'une installation dans laquelle plusieurs rideaux de plasma sont formés simultanément. Elle consiste en un bloc en une pièce 17 d'éléments i d e ntiques en 5 parallèle par rapport les uns aux autres, conformes à l'un des exemples représentés aux figures 1, 2 ou k„ Les circuits de refroidissement 2 et de circulation des courants électriques 9» 10 et 15 sont communs à tous les éléments et y sont reliés par les groupes de conducteurs de dérivait) tion 9- 10. - 15. ...9 - 10 - 15 Des interrupteurs 20. - 20o Il 1 n n n. i ^ ...20^ permettent d'isoler certains éléments d'avec les autres. Des résistances réglables l8 - 18 ... 18 sont insérés dans 1 tL IX les conducteurs de dérivation 9 - 9 ... 9 • X fa n Comme représenté à la figure 6, la chSssis est munis de 15 quatre roues 21 pour lui permettre de rouler sur les tôles entre les cornières 22 et 23 pour guider son déplacement sur la tôle» La surface S maximum à traiter par opération est égale au produit de la longueur L d'une fente par la distance D entre les fentes extrêmes augmentées de la distance d entre deux fentes voisines : 20 S = L (D + d) La durée du traitement de la surface entière d'une tôle est égale à autant de fois la durée d'une opération qu'il y a d'opérations nécessaires pour traiter la totalité de la surface, la longueur des tôles à traiter pouvant varier; il est indiqué 25 de donner à l'installation une longueur telle que le rapport entre les deux longueurs soit un nombre entier. On atteint cet objectif en isolant électriquement un ou deux éléments au moyen des interrupteurs correspondants. Il va de soi qu'on peut toujours former un bloc à arc multiple en groupant un certain 30 nombre d'éléments conformes à un des exemples représentés aux figures 1 ou k, Ils sont alors tout simplement boulonnés par les pattes de fixation, dont ils sont munis, à un châssis roulant, de sorte qu'en ajoutant ou retirant un ou deux éléments, suivant les cas, on puisse ajuster à la longueur de l'installation, les 35 dimensions analogues des tôles à traiter® Dans une autre forme de réalisation de l'invention, représentée à la figure 7» prévue pour la recharge de cylindres jf de laminoirs, les éléments sont articulés l'un à l'autre autour de charnières 2k pour former en quelque sorte une chaîne à larges 72 05468 5 2128335 maillons. Celle—ci est munie en outre, aux extrémités, de pivots d'articulation 25 des charnières, de charnières, de roulements libres 26 grâce auxquels la chaîné peut reposer .sur la surface cylindrique à recouvrir 27 et se déplacer sur celle-ci. 5 Le nombre d'éLéments est tel que le segment de circon férence couvert par l'installation selon l'invention est supérieur à H77 et les pivots extrêmes sont reliés par des étriers 29 dont la distance entre les branches 28-28* est réglable afin de maintenir fermes tous les roulements en contact avec la surface du 10 cylindre. Linstallation représentée à la figure 9 est conçue en vue de traiter la paroi intérieure d'un tube ou d'une conduite 27» Elle se compose d'un appareil analogue à l'un des exemples représentés aux figures 1 à 4, mais au lieu d'une seule fente, la paroi en comporte plusieurs réparties uniformément tout autour de celle-ci à distances égales entre elles, ët ide.ntifi.ces sur la figure par les notations 3 , 3g» Le noyau est couché sur les quatre galets 33 d'un vireur 3k, dont on ne voit qu'une paire, tandis que l'appareil 35 20 est posé par les manchons porte-chalumeaux 36 dans les encoches 37 des montants réglables 38 du vireur. Un des rouleaux est commandé par un groupe moto-réducteur, invisible sur la figure, pour faire tourner ledit rouleau et par suite le tube 27 à une vitesse adéquate. 25 L'opération de traitement commence par la mise en marche du groupe MR, puis l'allumage des chalumeaux a lieu en même temps que l'embrayage du groupe MR sur le rouleau commandé. Au moment où le tube a fait _ de tour, toute la surface intérieure du tube a été traitéenet le groupe MR est débrayé. 30 Lorsqu'on envisage de traiter à la fois les surfaces extérieures et intérieures de conduites, il est recommandé, pour des questions de rendement, d'utiliser simultanément les installations représentées aux figures 7 .et 8 d'une part et à la figure 9 d'autre part, à condition que le rapport du nombre d'éléments de la 35 première installation à la surface traitée soit adéquate. L'une ou l'autre des installations peut également être utilisée à la fabrication de tubes de forte épaisseur en partant de tubes de très faible épaisseur. On peut toujours modifier la forme de la colonne et/ou kO de rideau pl?sma en faisant agir un champ magnétique sur la colon 72 05468 6 2128335 ne de gaz ionisé et/ou sur le rideau de gaz ionisé suivant les lois connues de Lorentz. Le procédé selon la présente invention peut encore être utilisé avantageusement en tant que moyen de désinfection, de dépollution et de débactérisation par exemple de l'air ou de l'eau en mouvement. A cette fin, le gaz extérieur envoyé dans le plasma est de l'oxygène qui s'y transforme en ozone. L'effet débactérisant résulte de l'action combinée de l'ozone ainsi produit et des ultraviolets également engendrés par le plasma. 72 05468 7 2128335 - REVENDICATIONS - 1.- Procédé de production d'où ou plusieurs plasmas au moyen d' paire au moins d'arcs qui se rencontrent suivant une ou plusieu lignes parallèles, caractérisé en ce que ou les arcs communs ainsi produits est/sont poussés latéralemen 5 à travers au moins une tuyère longitudinale sous l'effet du gaz plasmagene et en jaillissent sous forme d'une ou plusieurs lame, de plasma continues. 2.- Procédé suivant revendication 1 caractérisé e ce que les lames de plasma produites sont parallèles. 10 3'- Procédé suivant revendication 1 caractérisé e c -e que les lames de plasmas produites sont divergentes ot convergentes. 4.— Appareil pour la réalisation du procédé, suivant: les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que 15 ledit appareil est constitué d'une enceinte entourée d'une chemise de refroidissement présentant une fente longitudinale et aux extrémités de deux ouvertures opposées dans laquelle sont logées en opposition des torches plasma dont les anodes et les cathodes sont raccordées électriquement à une source de courant 20 continu. 5.- Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les tuyères desdites torches sont en outre raccordées à une source de courant alternatif ou de courant continu différente de la première. 25 6.- Installation pour la réalisation de procédé, suivant les revendications là2, caractérisée en ce que ladite installation est constituée d'un certain nombre d'enceintes identiques disposées parallèlement par rapport les unes aux autres présentant chacune une fente logitudinale et aux extrémi-30 tés des ouvertures opposées dans lesquelles sont logées des torches en opposition, l'ensemble ayant un raccordement commun aux sources de courant électrique et une chsraisc commune de refroidissement, est fixé en outre sur un chûssis roulant. 7.— Installation pour la réalisation du procédé, suivant les 55 revendications 1 à -4-j caractérisée en ce qu ladite installation est constituée d'un certain nombre d'appareil l'invention ' selon tL'B's-ruvenTi-iTra~t'XT)Trs~—crtr*"4, groupés parallèlement les une aux autres et fixés sur un châssis roulant, l'ensemble ayant un raccordement commun aux sources de courant électrique. COPY 72 05468 8 2128335 8.— Installation pour la réalisation du procédé, suivant revendication^ caractérisée en ce que ladite installation est constituée d'un certain nombre d'appareils, selon l'invention /nîLies les uns aux autres par les parties inférieures, par des 5 charnières d'articulation, de manière à constituer une chaîne à larges maillons. 9.- Installation suivant revendication/ caracté- risée en ce que ladite installation est consti— __ selon Pmvention tuée d'un seul appareil/dont la paroi comporte plusieurs fentes 10 uniformément réparties entre elles sur celle-ci, et en ce que ledit appareil est posé par les manchons porte-chalumeaux dans les encoches des montants réglables d'un vireur. 10.- Procédé de fabrication de tubes de forte épaisseur d'une ou des installations selon l'un et/ou des reveneications 8 et 9, 15 caractérisée en ce q u 'on utilise initialement un tube approprié de faible épaisseur et qu'on recharge les surfaces intérieures et/ou extérieures dudit tube initial au moyen desdites installations jusqu'à obtention des épaisseurs désirées. 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