Brevet FR2310830A1 — publié le 19761210

L'invention se rapporte à une buse d'oxycoupage comportant un noyau de buse destiné à la creation d'un courant annulaire s'écoulant à vitesse subsonique et d'un courant central s'écoulant à vitesse supersonique. On connalt de la demande de brevet allemand publiée No. 2 141 459 une buse d'oxycoupage avec noyau, qui produit un jet central d'oxygene à écoulement supersonique et un voile annulaire d'oxygène s'écoulant à vitesse subsonique. Le jet d'oxygène central détermine essentiellement la vitesse et la qualité de la coupe et doit en conséquence sortir de la buse à haute vitesse et avec des filets d'écoulement parallèles.Des buses, par exemple des buses LAVAL, qui produisent de tels jets de gaz, ont un canal d'une forme compliquée, les exigences quant à l'état de surface de ce canal étant par ailleurs élevees. Ces buses sont naturellement trop conteuses pour être utilises dans la technique du soudage, de sorte que l'on doit réaliser des simplifications dans leur fabrication ou dans celle de leurs noyaux. Il peut en résulter par exemple dans les noyaux connus que le jet central d'oxygene s'évase en forme de cône et présente alors une zone périphérique perturbée et turbulente qui influe défavorablement sur la qualité de la coupe, notamment dans le cas de coupes effectuées sur un matériau épais. L'invention a pour objet de fournir une buse d'oxycoupage qui permette à la fois une haute vitesse de coupe et une bonne qualité de celle-ci, et qui soit plus simple et moins coûteuse à fabriquer que les buses d'oxycoupage actuellement connues. Dans la buse selon l'invention, l'extrémité du noyau de buse dirigée vers la sortie est disposée à une distance égale au mains à 2x le dianetre du canal de buse en amont de l'ouverture de sortie de la buse. Il ne s'échappe plus d'une buse de ce genre qu'un unique jet de gaz qui comporte une zone centrale s'écoulant à vitesse supersonique, zone centrale qui est entourée par une zone périphérique uniforme s'écoulant à vitesse subsonique. Cette zone périphérique uniforme contribue essentiellement à l'amé- lioration de la qualité de coupe, sans que les canaux d'ajutage aient besoin de présenter une qualité de surface particulièrement bonne. Grace à la disposition selon l'invention du noyau de buse, le jet de gaz sortant de la buse d'oxycoupage présente sur une grande largeur des filets d'écoulement paralleles, ce qui conduit à l'obtention de surfaces de coupe sensiblement paralléle sur le matériau découpe. On obtient les meilleurs résultats de coupe lorsque la distance séparant l'extrémité de sortie du noyau de l'ouverture de sortie de la buse correspond à 2,5 à 3,5 fois le diametre de cette ouverture de sortie. On obtient encore une amélioration de la zone périphérique du courant de gaz sortant lorsque la paroi du canal de la buse qui est extérieure au courant annulaire est conique et va en se rétrécissant en direction de l'ouverture de sortie. Grace à ce rétrécissement conique du canal de la buse, les filets d'ecoulement se resserrent jusqu'à l'ouverture de sortie, ce qui entra5ne une réduction de l'épaisseur de la couche limite et, par conséquent, un écoulement encore plus uniforme dans la zone périphérique du jet de gaz. Après avoir quitté la buse, le jet de gaz est encore enserré entre ces filets d'écoulement de la sone périphérique, ce qui évite un mélange pré maturé en régime turbulent avec l'atmosphère environnante. Si, selon une disposition de l'invention, le canal d'écoulement supersonique du noyau de la buse présente, vers la sortie, une surface conique, il peut apparaitre, pour une pression appropriée du gaz, des turbulences dans la zone centrale du jet de gaz sortant de la buse, qui provoquent une accéleration du processus de combustion dans le matériau découpe et, de ce fait, une augmentation de la vitesse de coupe. L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description suivante, en référence à la figure unique du dessin annexe. Cette figure représente, en coupe simplifiée, une buse d'oxycoupage 1 avec un noyau 2. Dans le canal central 3 du noyau 2, une partie du gaz pénétrant dans la buse est accélérée à une vitesse supersonique. Le reste du gaz s'écoule par les canaux latéraux 4 à une vitesse subsonique vers l'extérieur du noyau 2 et se reunit à nouveau à l'extrémité du noyau 2 tourne vers la sortie avec le courant gazeux du canal central 3, cette réunion se faisant en amont de l'ouverture de sortie de la buse 1.Le courant central de gaz qui s'échappe de la sortie conique évasée du noyau 3 et qui se dilate est si fortement enserré par le courant annulaire qui s'écoule concentriquement, que le gaz de la zone centrale sort de la buse sous la forme de filets d'écoulement pratiquement paralleles. La paroi 5 de la buse 1, dont la section va diminuant, en référence à la direction d'écoulement, a pour effet de réduire encore la zone périphérique du courant de gaz après qu'il soit sorti de la buse, la zone périphérique étant ainsi particulièrement uniforme. En dessous de l'ouverture de sortie de la buse, on a représenté le profil des vitesses du courant de gaz sortant d'une buse d'oxycoupage selon l'invention. Une telle buse est remarquable par les flancs abrupts du profil des vitesses au niveau de la transition entre la zone centrale 6 et la zone périphérique 7 et entre la zone peripherique 7 et l'extérieur. REVENDICATIONS 1.- Buse d'oxycoupage avec un noyau pour l'obtention d'un courant annulaire à écoulement subsonique et un courant central à écoulement supersonique, caractérisée en ce que l'extrémité de sortie du noyau est disposée à une distance égale à a; moins deux fois le diamètre du canal de buse en amont de l'ouverture de sortie de la buse. 2.- Buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la distance séparant l'extrémité de sortie du noyau de l'ouverture de sortie de la buse est égale à 2,5 à 3,5 fois le diamètre de cette ouverture de sortie. 3.- Buse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la paroi du canal de la buse extérieure au courant annulaire est conique et va en se rétrécissant en direction de l'ouverture de sortie. 4.- Buse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la paroi du canal à ecoulement supersonique du noyau présente, dans la zone adjacente à sa sortie une configuration conique.