Brevet FR2244326A1 — publié le 19750411

La présente invention concerne une torche de soudage électrique à plasma, du type comportant essentiellement un corps de torche creux ouvert à une extrémité; une tuyère d' alimentation en gaz plasmagène de forme cylindrique logée dans le corps creux et munie d'un orifice de sortie du gaz plaage'ne et une électrode en forme de tige cylindrique disposée à l'intérieur de ladite tuyère. On sait que pour qu'unie torche de soudage à plasma fonctionne dans les meilleures conditions et pour obtenir en particulier une symétrie satisfaisante du cordon de soudure, il est indispensable que l'électrode soit rigoureusement concentrique à l'orifice de la tuyère par lequel sort le gaz plasmagène. Dans les torches actuellement connues, on s1 efforce le plus souvent de satisfaire à cette condition de concentricité en usinant avec le maxiaun de précision les pièces servant au montage de l'électrode et due la tuyère. Cependant, les tolérances d'usinage ne permettent pas d'obtenir une concentricité rigoureuse. De -plus, les déformations de l'électrode et de la tu"ere, dues principalement aux contraintes thermiques, entraînent, avec ltusage, des décentrements pouvant atteindre une valeur très importante. On connait certains modèles de torche qui sont munis de moyens pour frire osciller le porte-électrode ou analogue par rapport au corps de torche et par conséquent par rapport à la tuyère qui est montée fixe sur ledit corps de torche. Un tel montage du porte-électrode a cependant l'inconvénient d'être incompatible avec le dispositif de réglage de la verticalité de l'électrode, dispositif qui est indispensable pour certaines applications, en particulier pour le soudage de pièces de grande épaisseur. Ce montage est de plus d'une construction relativement compliquée. La torche selon l'invention a pour but de pallier les inconvénients sus mentionnés et est caractérisée par le fait que la tuyère précitée est montée de façon oscillante autour d'un point situé sur l'axe de l'électrode, des moyens de réglage étant prévus pour faire osciller la tuyère autour dudit point et la mainte- nir en une position angulaire déterminée par' rapport au corps de torche. La concentricité de l'électrode et de la tuyère est donc obtenue par le déplacement angulaire réglable de la tuyère par rapport à l'électrode qui reste fixe, ce qui permet d'obtenir une précision très élevée. Un tel dispositif a en outre l'avantage de ne pas zoner le réglage de verticalité de l'électrode de sorte que la torche peut, sans inconvénient, être utilisée pour le soudage de fortes épaisseurs. Selon une autre caractéristique de l'invention la tuyère est montée, par une de ses extrémités, sur le corps de torche ou sur un élément solidaire de ce dernier, par l'intermédiaire d'une rotule disposée coaxialement à l'électrode et prend. appui, par son autre extrémité, sur le corps de torche ou sur un élément solidaire de ce dernier par un organe élastiquement déformable. Le montage oscillant de la tuyère est obtenu par des moyens d'une grande simplicité et d'une fabrication peu coûteuse. Selon une autre caractéristique de l'invention la tuyère comporte, l1une de ses extrémités, une première bague d'étanchéité torique qui fome la rotule précitée et, a son autre extrémité, une seconde bague d'étanchéité formant l'organe élastiquement déformable précité. Le dis@@@@tif @e réglage sol@@ l'invention est donc applicable à des torches munies de moyens de circulation de fluide pour le refroidissement de la tuyère. Selon encore une autre caractéristique de l'invention les moyens de réglage précités sont constitués par un ensemble de vis de positionnement monté sur le corps de torche ou un élément solidaire de ce dernier et prenant appui, directement ou indirectement sur ladite tuyère. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, représente, en vue partielle et en coupe axiale, une torche de soudage plasma, pr-vue pour travailler sous protection d'un gaz neutre et munie d'un circuit de refroidissement, cette torche étant conforme à la présente invention. Selon le mode de réalisation représenté, la torche de soudage, dont on voit uniquement la partie inférieure qui seule intéresse l'invention, comporte un corps de torche 1, en métal, présentant la forme générale d'un cylindre de section droite circulaire et d'axe XX', ce corps 1 comprenant un conduit périphérique 2, de forme annulaire, débouchant à Sa partie inférieure la et prévu pour l'alimentation en gaz neutre de protection. k l'intérieur du corps de torche 1 sont montés concentriquement à l'axe XX', une. chemise 3 de circulation, d'un agent réfrigérant (constitué généralement par de l'eau), un manchon creux 4 e matériau électriquement isolant, muni, à sa partie inférie1re,d'un embrèvement 4a, une tuyère 5, de section droite circulaire, munie, à sa partie inférieure, d'un orifice circulaire 5a et une électrode 6 ayant la forme d'une tige de section droite cylindrique dont la partie inférieure terminale 6a présente la forme d'un cône dont la pointe se trouve au droit de l'orifice 5a de le tuyère 5.L'électrode 6 est supportée, de façon classique, par un porte électrode monté fi: rar rapport au corps de torche 1. La-tuyère 5 et l'électrode 6 sont reliées, ainsi qu'il est connu, à des sources de courant électrique (non représentées). Des conduits 7 et 8, entre le corps 7 et la chemise 3 et entre cette dernière et la tuyère 5 servent au pansage du réfrigérant. De même l'espace 9 entre 11 électrode 6, le manchon 4 et la tuyère 5 constitue un passage pour le gaz plasmagène (délivré par une source non représentée) qui sort por l'orifice 5a de la tuyère 5. La tuyère 5 est unie, b sa partie supérieure, d'une gorge 10 dans. laquelle est logée une première bague 11 de forme torique et, à sa partie infé- rieure, d'une gorge 12 dans laquelle est logée une seconde bague 13 qui, sur 3-a figure représentée, est également torique. Les bagues 11 et 13 sont faites en un matériau élastiquement déformable tel qu'un caoutchouc ou une matière synthétique. La tuyère 5 a sa partie supérieure emmanchée dans l'embrèvement 4a dudit manchon is@- lant 4, la première bague 11 constituant à la fois une rotule qui permet à la tuyère d'osciller pendulairement autour du point P défini par l'intersectlon de ladite bague avec l'axe XX' et une garniture d'étanchéité pour le circuit de circulation du réfrigérant.La tuyère 5 a sa partie inférieure engagée avec un jeu de plusieurs dixièmes de millimètre dans la partie inférieure du corps de torche 1, la seconde bague 13 étant susceptible de s'écrsser de façon à permettre l'oscilla- tion autour di point P tout en assurant, malgré cet écrasement, l'étanchéité du circuit de circulation do réfrigérant. L'oscillation pendulaire de la tuyère 5 autour du point P et sor maintien dans une position angulaire déterminée sont assurés par un ensemble de trois vis de positionnement 15 (dont deux sont visibles sur le dessin), disposées dans un plan horizontal perpendiculaire à l'axe XX' et décalées de 1200 les unes par rapport aux autres.Les trcis vis 15 sont vissées dans une buse 16 fixée à la partie inférieure du corps 1, et viennent en appui, par leurs extrémités, sur le bord externe d'une rondelle-diffuseur 17 fixée à la partie inférieure de la tuyère 5, au dessous du bord infér@eur dudit corps 1 et morve @orifices 8 pour le passage du gaz protecteur amené par le conduit annulaire 2.On voit qu'en réglant la position des trois vis 15 on déplace la rondelle 17 dans un plan horizontal et la tuyère oscille autour du point P grâce à l'écrasement possible du joint 13, ce qui permet de régler le centrage de son orifice circulaire 5a par rapport à la pointe de l'é- leetrode. On pourrait apporter au node de réalisation décrit et représenté de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'on pour- rait remplacer la bague torique élastiquement déformable 11 par une rotule rig@de, l'étanchéité étant assurée par une bague d'étanchéité auxiliaire. La rondellediffuseur 17 pourrait être supprimée, les trois vis 15 prenant appui directement, par leurs extrémités, sur la partie inférieure de-la tuyère. La tuyère pourrait être montée, à s partie supérieure, sur un autre élément que le manchon 4 ou directement sur le corps de torche ; de même sa partie inférieure pourrsit prendre appui sur un élément solidaire du corps de torche au lieu du corps de torche luimême. On pourrait prévoir un nombre de vis de positionnement différent de trois ou utiliser des moyens de réglage autres que des vis, par exemple un système à excen trique. L'invention est applicable également aux torches sans circuit de refroidissement ou de gaZ neutre protection REVENDICATIONS 1 - Torche de soudage électrique à plasma, du type comportant essentiellement un corps de torche creux ouvert à une extrémité, une tuyère d'alimentation en gaz plasmagène de forme cylindrique logée dans le corps creux et munie d'un orifice de sortie du gaz plasmagène et une électrode en forme de tige cylindrique disposée à l'intérieur de ladite tuyère caractérisée en ce que la tuyère précitée est montée de façon oscillante autour drun Point situé sur l'axe de l'électrode, des moyen de réglage tant prévus pour faire osciller la tuyère autour dudit point et la @aintenir en une position angulaire déterminée par rapport au corps de torche. - tuyère selon la revendication 1 caractérisée an ce que la tuyère est montée, par une de ses extrémités, sur le corps de torche ou sur un élément solidaire de ce dernier, par l'intermédiaire d'une rotule disposée coaxialement à l'électrode et prend appui, par son autre extrémité, sur le corps de torche ou sur un élément solidaire de ce dernier, par l'intermédiaire d'un organe élastiquement déformable. - - Torche selon la revendication 2 comportant en outre un circuit de circulation pour un fluide de refroidissement entourant la tuyère caractérisée en ce que la tuyère comporte, à l'une de ses extrémités,une première bague d'étanchéité torique qui forme la rotule précitée et, à son autre extrémité, une seconde bague d'étan- chéité formant l'organe élastiquement déformable précité. 4 - Torche selon la revendication 3 caractérisée en ce que la tuyère est montée sur un manchon électriquement isolant, solidaire du corps de torche, par l'intermé- diaire de ladite première bague prévue à son extrémité supérieure et prend appui sur la face interne de l'extrémité ouverte du corps de torche par l'intermédiaire de ladite seconde bague prévue à son extrémité inférieure. S - Torche selon l'une de revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les moyens de réglage précités sont constitués par un ensemble de vis de positionnement ponté sur le corps de torche ou un élément solidaire de ce dernier et prenant appui, directement ou indirectement, sur ladite tuyère. - Torche selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'ensemble de vis pré cité comporte trois vis montées sur une buse fixée à l'extrémité du corps de torche et espacées angulairement de 120 les unes par rapport aux autres, chaque vis ar s- @nt sur l'extrémité de la tuyère opposée à celle comportant la rotule précitée. 7 - Torche selon la revendication 6 caractérisée en ce que les vis précitées pren- nent appui sur une rondelle montée à l'extrémité de la tuyère. 8 - Torche selon la revendication 7 comportant un conduit annulaire d'alimentation en gaz protecteur caractérisée en ce que la rondelle précitée est munie d'orifices pour le passage dudit gaz protecteur.