Brevet FR2333405A1 — publié le 19770624

L'invention concerne les torches à arc électrique. te terme "torche" désigne un appareil produisant un arc électrique entre une électrode et une pièce conductrice du courant électrique ou une seconde électrode. L'arc constitue une source de chaleur pour le soudage, la coupe, le brasage, le revêtement par pulvérisation, ltusinage ou toute autre opération effectuée sur un métal, ainsi que pour le traitement métallurgique et chimique de matériaux. Ltinvention concerne en particulier les torches à jet de plasma avec arc transféré. Un arc principal est généralement formé entre une électrode centrale et remplaçable et la pièce. Le plasma de l'arc et celui formé par un gaz passent par un orifice de section réduite. I1 est également classique de produire un arc pilote de puissance relativement faible entre 12 électrode centrale et la buse présentant ltorifice réduit. Dans le cas où la pièce ntest pas conductrice du courant électrique, l'arc principal se forme entre l'électrode centrale et la buse. L'invention concerne une torche à arc électrique perfectionnée dont le corps comprend une enveloppe extérieure en métal reliée par une première extrémité à une toute de laquelle dépasse au moins un conduit tubulaire se dirigeant vers l'arrière de 12 enveloppe. Le conduit alimente la torche en gaz, en eau et en énergie électrique, et il est isolé électriquement de 12 enveloppe par une masse de résine synthétique. Ltinvention concerne donc une torche à arc électrique du type à jet de plasma comportant une électrode centrale rem plaçabe en contact électrique et thermique avec un premier dissipateur de chaleur, et une buse annulaire en contact identique au précédent avec un second dissipateur de chaleur. Chacun de ces dissipateurs de chaleur est lui-mdme en contact avec une partie arrondie d'un conduit tubulaire dans lequel circule de 12 eau de refroidissement. Les deux dissipateurs de chaleur sont isolés électriquement l'un de l'autre. Au moins l'un des conduits assume la fonction de conducteur du courant électrique. L'extrémité interne de l'électrode centrale de la torche selon l'invention est reliée rigidement à un manchon fileté po'avant autre lui-m8me vissé dans un trou taraudé d'un siège de métal constituant une borne pour un conducteur parcouru par le courant de l'arc. la torche à arc électrique selon l'invention est avantageusement du type à jet de plasma dans lequel les faces extrêmes extérieures de la partie extérieure de la buse sont recouvertes d'une couche de céramique ou de toute autre matière d'isolation électrique et thermique, et entourées d'un écran annulaire d'isolation électrique. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une élévation, avec coupe axiale partielle, de la torche à jet de plasma selon l'invention. L'électrode centrale 2 de la torche à jet de plasma selon l'invention est en tungstène ou en tout autre métal "réfractaire", et elle est fixée par son extrémité intérieure à un manchon 4 comportant un collet 6 et un tronçon fileté 8 par lequel il peut autre vissé dans un trou taraudé d'une borne 10 qui assume également la fonction de dissipateur de chaleur. Cette borne est entourée par un tronçon courbe d'un conducteur tubulaire 12 qui est soudé ou brasé à la borne 10, de manière à établir un trajet à faible résistance entre le conducteur 12 et l'électrode 2 afin que la chaleur puisse passer aisément de cette électrode 2 au conducteur 12. les extrémités de ce dernier sont reliées, en un emplacement éloigné de la torche, à une source d'eau de refroidissement, à un radiateur pour l'eau déchargée et à une borne d'une alimentation en énergie électrique. La borne 10 est également en contact avec une extrémité d'un conduit 14 par lequel de l'argon ou tout autre plasma convenable est dirigé par un ou plusieurs canaux traversant la borne 10 et le corps 20 vers une chambre 16 délimitée dans le corps de la torche. la borne 10 est espacée d'une seconde borne 18 par un corps 20 en matière d'isolation électrique convenable. le corps 20 est de forme essentiellement annulaire et délimite la chambre 16. Un manchon remplaçable 39, également en matière électriquement isolante et résistant aux températures élevées, délimite en partie la chambre 16. De même que pour la borne 10, la borne 18 est en contact avec un tronçon courbe d'un second conducteur tubulaire 22 dans lequel circulent de l'eau de refroidissement et-un courant électrique. La borne 18 est fixée à une buse annulaire extérieure et remplaçable 24 dont le canal interne présente un épaulement 26 de manière à former un étranglement par lequel s'écoule le plasma passant entre l'électrode 2 et la buse 24. les extrémités du conducteur 22 sont connectées, en un emplacement éloialé de la torche, à une source d'eau de refroidissement, à un radiateur destiné à l'eau déchargée, et à une borne d'une alimentation en énergie électrique. La face extérieure de la buse 24 est revêtue d'une couche 28 de céramique empochant tout court-circuit accidentel par contact entre cette buse et une pièce conductrice du courant électrique0 La borne 18 est fixée, par exemple soudée, à un man-chon extérieur fileté 30 qui porte un écran effilé 32 en matière électriquement isolante. Il apparaît que la couche 28 et l'écran 32 réduisent les risques d'entrée en contact direct entre tout élément conducteur de la torche et la pièce, des copeaux ou d'autres débris conducteurs, résultant d'une opération de travail du métal associée à l'utilisation de la torche à jet de plasma. De plus, ou le cas échéant, des gaz peuvent autre introduits dans une chambre (non représentée) délimitée entre l'écran 32 et la borne 18 à l'aide d'un tube supplémentaire (non représenté) soudé dans la borne 18 et passant dans la toute de la torche le long du conducteur 22. le corps isolant 20 est fixé à une extrémité d'une enve loppe 34 en métal, avantageusement en acier inoxydable, qui peut être droite, courbée ou coudée. Cette enveloppe 34 est enclenchée à son extrémité éloignée du dispositif à électrode avec un manchon intérieur 36 en matière électriquement isolante. Les conducteurs 12 et 22 et le conduit 14 de gaz passent avec un certain jeu à l'intérieur du manchon 36. Selon une caractéristique de la torche selon l'invention, l'espace délimité entre le manchon 36, l'enveloppe 34, les conducteurs 12 et 22, le conduit 14, la borne 10 et le corps 20 est rempli d'un composé d'enrobage convenable, c'est-à-dire d'une résine syiïthétique, quton laisse durcir ou prendre après qutelle a été versée dans cet espace. Lorsqutelle est dure, la résine 38 protège les éléments internes de la torche contre les vibrations et les chocs, et donne ainsi à ces éléments une durée de vie supérieure à celle obtenue autrement. La mise en oeuvre d'outils de moulage complexes et cofteux est donc inutile.En variante, la masse 38 peut dtre préalablement réalisée dans toute matière isolante convenable. La séparation des circuits de refroidissement des bornes 10 et 18 et la jonction des circuits d'eau seulement en un point éloigné de la torche empochent toute corrosion électrolytique à ltintérieur-de celle-ci. le montage de deux conducteurs tubulaires dans cette torche simplifie également la circulation d'eau. Aucune variation brusque n'apparatt dans la section droite ni dans la direction d'écoulement, et les débris ne peuvent s'accumuler dans aucune fissure. L'électrode annulaire (ou buse) 24 est vissée ou autrement fixée dans la borne 18, de manière qutelle puisse en 8treretirée lorsqutil est souhaité de mettre en place ou de remplacer l'électrode centrale 2. Lorsque l'électrode 24 a été retirée, l'électrode 2 et le manchon 8 peuvent être introduits dans la chambre 16 à l'aide d'une clé à tire-fonds ou de tout autre outil convenable, et vissés en place dans la borne 10. Dans le cas de torches classiques à jet de plasma ou à électrode de tungstène en atmosphère inerte, l'électrode centrale est normalement maintenue en position par un collier qui permet de la retirer de temps à autre afin de la recentrer et de la régler. La position de l'électrode doit donc autre vérifiée et rectifiée lors de chaque remise en place de cette électrode. Ie procédé d'insertion et de maintien en place de l'électrode 2 de la torche selon l'invention évite à lropérateur d'avoir à stinquiéter du réglage de cette électrode centrale, car la position de cette dernière est déterminée automatiquement par le manchon 4 de sorte qutil n'existe aucun risque de défaut d'alignement. il est également impossible de régler l'électrode afin de compenser l'usure. Cependant ce défaut est largement compensé par la suppression du réglage à effectuer par l'opérateur. En pratique, l'extrémité avant de l'électrode centrale est profilée et traitée de manière que sa durée de vie soit convenable. L'invention concerne donc une tête perfectionnée de torche à arc électrique, notamment du type à jet de plasma. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent autre apportées à la torche décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Torcheaarc électrique, caractérisée en ce qu'elle comporte un corps qui comprend une enveloppe extérieure en métal reliée par une première extrémité à une tête de laquelle fait saillie au moins un conduit tubulaire qui passe à l'intérieur de lrenveloppe et qui se dirige vers l' ltenveloppe par une masse de résine synthétique. 2. Torche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la masse de résine synthétique remplit totalement l'es- pace délimité à l'intérieur de l'enveloppe, la résine étant introduite dans cet espace alors qu'elle est encore fluide, avant quelle prenne ou durcisse. 3. Torche à arc électrique, du type à jet de plasma ou à arc transféré, caractérisée en ce qu'elle comporte une électrode centrale remplaçable en contact électrique et thermique avec un premier dissipateur de chaleur, et une buse annulaire en contact analogue avec un second dissipateur de chaleur, chaque dissipateur étant lui-même en contact avec un tronçon courbe d'un conduit tubulaire dans lequel circule de l'eau de refroidissement, les deux dissipateurs de chaleur étant isolés électriquement l'un de l'autre. 4. Torche selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'au moins ltun des conduits assume la fonction d'un conducteur de courant électrique. 5. Torche selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que chaque dissipateur de chaleur est entouré par une spire d'un conducteur tubulaire qui est soudé ou brasé à ce dissipateur. 6. Torche selon l'une quelconque des revendications 3, 4 et 5, caractérisée en ce que chaque conducteur tubulaire assume à la fois la fonction de conducteur d'eau de refroidissement et de courant électrique. 7. Torche selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce quelea buse annulaire est montée de manière amovible sur le second dissipateur de chaleur. 8. Torche à arc électrique, caractérisée en ce qutelle comporte une électrode centrale remplaçable reliée rigidement par son extrémité interne à un manchon fileté qui peut entre vissé dans un trou taraudé d'un siège métallique assumant la fonction d'une première borne pour un conducteur de transport du courant de l'arc. 9. Torche selon la revendication 8, du type à jet de plasma ou à arc transféré, caractérisée en ce que le siège métallique étant en contact avec une première extrémité d'un conduit par lequel de l'argon ou tout autre plasma convenable est introduit, en passant dans un ou plusieurs canaux traversant le siège, dans une chambre qui aboutit à une buse annulaire délimitant-un orifice de section réduite qui concentre l'arc produit sous plasma lorsque la torche fonctionne. 10. Torche selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est du type à jet de plasma ou à arc transféré, les faces extrêmes extérieures de la partie extérieure de la buse étant recouvertes d'une couche de céramique ou de toute autre matière a'isolation contre la chaleur et le courant électrique, un écran annulaire en matière d'isolation électrique entourant cette partie extérieure de la buse.