Brevet FR2337607A1 — publié le 19770805

l'invention se rapporte à Ul) enseiible de dispositifs connus interdependants de sécurité destiné à éviter les accidents, elle concerne ,plus particulièrement, les circuit de dstrbutîoii de fluides, carburants et comburants dans les intalltions industri- elles de soudure, brasure et de chauffe. De nombreux dispositifs de soudure et brasure, automatiques ou non sont alimentés en gaz combustibles en utilisant l'air comme comburant, la température de la flamme des chalumeaux est donc limitée à celle du résultat de la combustion du gaz de ville, propane, butane ou acétylène et de l'air sous pression. Dans ce genre d'industrie on a le plus grand intéret à éviter tout accident explosif en même temps qu'à accélérer les processus de fabrications de série, cette accélération de production ne peut se concevoir -qu'en augmentant la température de flamme des chalumeaux de façon à réduire le temps de chauffe des pièces à traiter. Pour obtenir cette augmentation de température de flamme, un moyen est offert aux techniques actuelles, l'emploi de l'oxygène comme comburant. Cependant cet emploi dJoxygène comme comburant est très dangereux, l'invention a, par conséquent, pour objet la suppression des accidents corporels et trop souvent mortels dans les industries de soudages et de brasages ainsi que dans les installation de chauf fe à haute températures en général. le bilan des pertes de vies humaines est important, de même que celui des accidents par brulures, un tel état de fait n'est pas acceptable, auss ; a présente invention se propose telle d'en supprimer les causes. Cette derniere consiste en une association de moyens connus de l'art antérieur, qui, une fois placés dans un ordre concret empèche tout accident, chaque élément de sécurité étant dependant de l'action des autres, une seule anomalie de fonctionnement dans l'en- semble du dispositif suffit pour bloquer n'importe quel processus dangereux comme explosion, transmission de flamme dans les tyauteries, intoxication par les gaz mal brulés, mauvaise proportion de mélanges gazeux, baisse de pression de combustible et comburant, extinction de flamme de chalumeaux, baisse de la qualité de la flamme dans ce dernier et tous autres incidents mineurs de fonctionn- ment.De plus, la présente invention permet un rendement accru en qualité de travail , le contrôle automatique permanent de fonction nement correct de tous les organes les uns par les autres représente le point le plus important de l'invention qui v:a ètre décrite. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode un mode industriel de réalisation du dispositif conforme à la présente invention0 La figure 1, représente schématiquement les organes complets de l'ensemble à souder et braser qui peut être associé à-un mécanisme d'amenée de pièces de série. La figure 2 représente schématiquement la partie essentielle de l'ensemble des dispositifs de sécurité associés entre eux. La figure 1 représente schématiquement tous les circuits du dispositif qui-comporte trois entrées de fluides, air comprimé i ,combustible comme par-exemple acétylène, propane, gaz de ville ou naturel 2 et gaz comburant qui peut ètre soit de l'air soit de l'oxygène 3 . Flair comprimé admis en I passe à travers le filtre 4 ,le mano-détendeur classiaue 5 et un dispositif graisseur 6 qui, par le conduit 7 va lubrifier la logique pneumatique 8de commande de l'avance de soudure ou brasure 9, ce circuit déåa utilisé dans l'art antérieur ne sera pas développé. Uné sortie d'air Il est prévue à la sortie du controle de débit 10, elle est destinée à- alimenter.la logique pneumatique 8 d'une part, et la vanne manostatique 22 qui commande à son tour la vanne pneumatique 15 d'autre part, l'air comprimé amené par 11 et 11' est admis dans ces dernieresà une pression de 1,5 bar, ce circuit déja utilisé antérieurement ne sera pas développé. le circuit du gaz combustible dont l'entrée est en 2,comprend un manodétendeur classique 12, un controleur de débit 13 et, par le conduit 34 entre dans l'armoire de controle de sécurité 33 dont le ralle sera défini par la suite. On retrouve à la sortie de l'armoire de controle 33 un circuit veilleuse 18 précédé d'un corps creux rempli de matière alvéolaire 16 destiné a éviter tout retour de flamme dans la canalisation 34etc distributeur de produit décapant 19 qui rend l'atmosphère de la flamme du chalumeau 27 réductrice.On remarquera que~1' organe anti-retour de flamme 24 est placé intentionnellement à proximité immédiate de l'entrée du gaz carburant dans le chalumeau 27, ce circuit déåa utilisé dans l'art antérieur ne sera pas non plus développé. le circuit de gaz comburant, air ou oxygène 3 comporte,--- comme le précédent circuit de gaz combustible, un manodétendeur 20 et un controleur de débit 21 avant son entrée dans l'armoire de1 controle-sécurité 33, on retrouvera à-la sortie de cette der- - nière le circuit veilleuse 23, en interconnection d'action avec celui du circuit de gaz combustible 18, suivi de l'organe antire tour de flamme 25, également placé à proximité immédiate de l'en- trée du gaz comburant dans le chalumeau 27, cette partie de circuit de gaz comburant, déåa utilisée dans l'art antérieur ne sera pas non plus développée, la description de ces dispositifs n' ay- ant pour objet que la bonne compréhension du rôle des organes de sécurité dont la disposition l'un par rapport aux autres représente la-partie originale du présent brevet d'invention. Le dispositif de réfrigération 28 du chalumeau 27 et de l'avance de fil de soudure ou brasure 9 complète-l'ensemble et a également un rôle important. de sécurité, le processus dè fonctionnement comporte donc des organes séparés ---- qui possèdent certaines particularités d'action rapide sur d'autres organes à qui ils sont associés, comme par exemple les deux controleurs de débit de gaz, comburant 21 et combustible 13 qui sont-associés wt sont commandés manuellement par les leviers 44 et 45-disposés de façon telle qu'on ne puisse pas ouvrir l'arrivée de gaz combustible et comburant que dans un ordre précis a la mise en fonctionnement de tous leséléments de la machine.On remarquera ensuite,- toujours- figure 1, le thermocouple 35 , son amplificateur-relais 38 qui ouvre ou ferme l'électrovanne 14 selon la présence ou 11 absence de flamme au chalumeau 27, le conducteur électrique 29 , avant d'alimenter l'électrovanne 14, passe par le poussoir temporisé 36 dont le r81e est de permettre le démarrage ,donc la mise en fonction de l'ensemble total des organes-composantsr L'arrivée de l'air comprimé 1 possède un obturateur général 41, le gaz combustible 2 un obturateur général 42 et l arri- vée de gaz comburant 3 une fermeture générale 43, le conduit de gaz combustible est figuré en 34 et celui du gaz comburant en 26. On précisera utilement, pour~la bonne compréhension des explications qui vont suivre, que les vannes manostatiques ou encore pressostatiques obeissent à des différences de pression pour lesquelles elles sont réglées préalablement--et que les vannes pneumatiques sont commandées par un fluide , l'air en général, sous pression définie par l'usage qu'on veut en faire , les électrovannes sont commandées par un électroaimant, ces deux dernières agissent par tout ou rien. La disposition des organes de sécurité, placés en série - sur les distributions des gaz ,combustible et comburant qui sont placés dans l'armoire de contrle 33 constitue l'originalité prin cipale de la présente invention, on se reportera donc à la figure 2 qui représente schématiquement les éléments associés pour assurer la sécurité de fonctionnement de l'ensemble total du dispositif de la figure 1. Les éléments de sécurité qui constituent l'armoire 33 sont placés dans un ordre tel qu'ils agissent sélectivement sur le circuit de gaz concerné. Pour la bonne compréhension de la démonstration d'efficacité qui va suivre, on considèrera que les arrivées des différents gaz 1, 2 , 3 , sont fermées, il n'y a donc aucune source de chaleur 44 à l'extrémité du chalumeau 27. L'arrivée de l'alimentation par un secteur de distribution électrique 37 n'étant pas sous tension, l'ensemble est au repos. Plusieurs manoeuvres rapides sont indispensables pour mettre le matériel en état de fonctionner, on alimente en courant électrique la pompe de refroidissement 28 du chalumeau 27 (ainsi que celui de l'avance de fil de soudure non représentée), du fait de cette alimentation en courant électrique de la pompe 28, l'amplificateur- relais 38 du thermocouple 35 est alimenté à son tour, on admet alors l'air comprimé en 1, le gaz combustible en 2 et le gaz comburant à pression convenable en 3 dans le sens des flèches. Le thermocouple 35 étant froid puisqu'il n'y a pas de flamme 44 à la sortie du chalumeau 27, n'agira pas sur son amplificaiev teur-relais 38, l'électrovanne 14 restera fermée,le gaz combustible n'aura aucune issue. le gaz comburant 3, admis à une certaine pression agira sur le manostat 22 qui réagira sur les vannes à commande pneumatique qui lui font suite et, par 11' ouvrira la vanne. à commande pneumatique 15 qui donnerait issue au gaz combustible 2 si 14 n'était pas fermé en aval, seul le gaz comburant arrive au chalumeau 27. Pour Pour éviter toute erreur de manoeuvre à la mise en fonc- tionnement de l'ensemble ,on à prévu deux dispositifs, le premier est constitué par-deux vannes manuelles 13 et 21 dont les leviers de commande sont assoiés de telle façon en 44 , 45 , qu'il est impossible d'ouvrir le gaz combustible avant celle du gaz comburant , de mème qu'on ne peut pas fermer l'arrivée du gaz comburant avant celle du gaz combustible.Le second dispositif est un contact temporisé 36 qui servira au départ de la mise en fonctionnement à ouvrir artificiellement l'électrovanne 14 qui ouvrira l'admission du gaz combustible 2, la vanne pneumatique 15 étant ouverte, le gaz combustible 2 arrivera en 44 ou il n'y aura qu'a l'enflammer, le gaz comburant étant admis également la flamme, alimentée à pression normale échauffera le thermocouple 35 qui, par l'intermédiaire du conducteur: 29 et de l'amplificateur-relais 38 alimentera normalement ltélectrovanne 14 en courant électrique, dès ce moment le contact temporisé 38 reviendrez à son état de repos, on remarquera que sans > -la présence du contact temporisé 36 il serait impossible de mettre l'ensemble en état de fonctionnement 0l'ensemble des actions des différents éléments de sécurité 13 et 21 - qui sont les admissionsdes gaz combustible et comburant, 22 et ,5 qui sont les vannes à commande pneumatique dont l'action est commandée par un manostat ou pressostat 22 et l'ensemble 35 ,38,36 et 14 , alimenté en courant électrique par la mise en état de fonctionnement de la pompe 28 et les conducteurs électriques 37, constitue donc l'essentiel du présent brevet d'invention, leur action réciproque ne permet aucune fausse manoeuvre de mise en état de fonctionnement, d'une part, et assure une sécurité de fonctionnement sans accident possible. Cinq cas principaux de fonctionnement incorrect peuvent se présenter,premier cas: Si pour une cause quelconque la pression de l'air comprimé 1,qui alimente les vannes pneumatiques et manos-i tatique 15 et 22, vient à varier dans des limites fixées préalablement, ces dernières se ferment, le gaz combustible 2 et comburant 3 sont arrétés au niveau des vannes et manostat 15 et 22, la flamme 44 du chalumeau 27 disparait, l'élément thermocouple 35 en se refroidissant (en quelques secondes) ne commande plus l'amplificateur-relais 38 qui cesse de maintenir l'ouverture de l'électrovanne 14, cette série d'actions en chaine ne s'accomplit totalement que si, par exemple, le temps de baisse de pression d'air en 1 est d'une durée supérieure au temps de réponse de l'ensemble des éléments, ce qui fait qu'une baisse passagère de cette prese sion n'a aucun effet sur l'action d'ensemble des éléments associ és. Deuxième cas: La pression d'alimentation du gaz combustible 2 n'est pas correcte la vanne pneumatique 15 reste ouverte mais la qualité de la flamme 44 baisse, une différence de température de flamme s'établit, le thernocouple cesse son action et l'électrovanne 14 ferme l'arrivée du gaz combustible 2. troisième cas: La pression du gaz comburant 3 baisse ou s'élève dans des proportions dangereuses préa-lablement définies, les vannes pneumatiques associés au pressostat ou manostat 22 ferment les arrivées de gaz comburant et combustibles en 22 et 15, la flamme 44 s'éteint et le mème processus que le présent s'é tablit. Quatrième cas: La flamme du chalumeau 27 s'éteint accidentel- lement, le thermocouple 35, cesse son action sur l'ampiificateur- relais 38 qui maintint l'électrovanne 14 ouverte, cette derniè re de ferme et interromptl'arrivée du gaz combustible 2. Cinquième cas: Le courant électrique 37 ,a'alimentation de la pompe de refroidissement 28 (chalumeau 27 et avance de fil de soudure, non représentée) cesse, l'amplificateur-relais 38 du ther mocouple 35 cesse son action et, par le conducteur 29 ferme l'élec trovanne 14, l'arrivée du gaz combustible 2 est fermée, seul le gaz comburant est ouvert, dans tous les cas et après un incident de fonctionnement, la~dernière action sans aucun danger est la manoeuvre de fermeture générale des arrivées des gaz 13 et 21 par les leviers de commande associés 44 et 45, l'ensemble étant revenu à l'état de repos demandera l'exécution des manoeuvres de mise en état de fonctionnement précédemment décrites. Dans une machine expérimentale industrielle, le temps de ré ponse total, dans des incidents de fonctionnement provoqués in tentionnellement, n'a exigé que quelques secondes de temps pour que toutes les opérations automatiques de sécurité s'effectuent. Ainsi l'association de cinq composants, thermocouple 35, manostat et vannes à commande pneumatique 22 et 15, électrovan ne 14 et pression d'air comprimé 1 suffisent pour assurer une extrême sécurité de fonctionnement sans accident majeur dans les installations industrielles de soudures et brasures en séries quelle que soit la qualité des gaz ,comburant et combustible-em ployés. Le dispositif de sécurité qui vient d'ètre décrit, en dehors des machines à souder et braser, pourra ètre utilement employé dans toutes les installations de chauffe à moyenne ou haute tem rature auxquelles il donnera la sécurité d'emploi. R E V E N ) I C k T I O Im S . 1 - Dispositif de sécurité pour chalumeau à souder ou a braser comprenant un chalumeau, une armoire de contrôle de sécurité à laquelle parviennent des conduits d'arrivées d'air comprimé, de gaz combustible et de gaz comburants Cette armoire contenant les éiéments qui synthétisent les actions logiques obeissant à différents détecteurs de défauts'de fonctionnement de l'ensemble des alimentations dudit chalumeau en divers gaz.L'armoire de contrôle contint, (a) une électrovanne placée sur la conduite de gaz combustible associée à un thermocouple placé à proximité de la flamme du chalumeau par l'intermédiaire d'un amplificateur-relais dont l'slimentation en courant électrique est fonction de l'état de fonctionnement d'une pompe de circulation de fluide réfrigérant du chalumeau, ainsi si la flamme du chalumeau diminue due qualité de chauffe, l'action du thermocouple cesse, il en est de mème pour l'arret éventuel de la pompe à fluide réfrigérant qui interrompt le fonctionnement de l'amplificateur -relais, les actions du thermocouple et de la pompe à réfrigérant sont connexes pour obtenir la fermeture de l'arrivée du gaz combustible. -(b), Une vanne à commande pressostatique action née à l'air comprimé est placée sur le conduit du gaz comburant cette dernière est associée àtune deuxième vanne à commande pneumatique placée en aval de l'éle-ctrovanne de commande Re fermeture du gaz combustible, ces deux vannes agissent donc en mème temps en interrompant à la fois l'arrivée du gaz combustible et celle du gaz comburant dans-le cas de baisse de pression de ce dernier .En cas de baisse de pression dans la conduite d'air comprimé qui alimente les vannes à commande pneumatique placées sur les conduites d'arrivées des gaz comburant et combustible , ces dernières cessent leur action de maintien d'ouverture et interrompent l'arrivée des deux gaz au chalumeau , ce oui a pour effet sup- plémentaire la fermeture de l'e'lectrovanne placée en amont de l'arri vée du gaz combustible-par l'action de refroidissement du thermocouple. 2 - Dispositif de sécurité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le courant électrique produit par un thermocouple est traité dans un amplificateur-relais alimenté à son tour par une dérivation de l'arrivée de courant électrique d'un secteur de distribution alimentant une pompe à circulation de fluide réfrigérant. L'arret de ladite pompe entrainant celui de l'amplificateur-relais de thermocouple qui, à son tour, ferme l'arrivée du gaz combustible. 3 - Dispositif de sécurité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que deux vannés à commande pneumatique sont associées à un manostat, ou pressostat, obeissant à des différences ae pression du gaz comburant dans des limites prédéterminées, ce qui a pour effet la fermeture simultanée des gaz comburant et combustible dans le cas de baisse de pression d'admission. 4 - Dispositif de sécurité selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'unebaisse de pression déterminée de l'air comprimé qui alimente le maintien ouvert des vannes à commande pneumatique ferme ces dernières. interrompant ainsi l'arrivée des gaz combustible et comburant, Des robinets d'arret général à commande manuelle compLètent cette disposition. 5 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que la diminution de la qualité de la flamme du chalum-ean-entraine- en quelques secondes le refroidissement d'un thermocouple qui,-par l'intermédiaire d'un amplificateur-relais, ferme l'arrivée du gaz combustible. 6 - Dispositif de sécurité selon la revendication 2 , caractérisé par l'emploi d'une alimentation auxiliaire en courant électrique d'un bouton-poussoir temporisé, le fait d'actionner ce dernier suffit pour obtenir l'ouverture de l'électrovanne du gaz combustible pendant le temps nécessaire à l'élévation convenable de la température d'un thermocouple disposé à proximité de la flamme du chalumeau, l'action dudit bouton-poussoir cessant après une durée de temps détermin à l'avance. 7 - Dispositif de sécurité selon la revendication 4 , caractérisé en ce que les deux robinets d'arret général d!admission des gaz, combustible et comburant, sont associés à deux leviers d'ouverture et fermeture manuelles qui ne peuvent ètre manoeuvrés que dans 11 ordre suivant; 10, L'admission du gaz combustible ne peut pas se faire avant celle du gaz comburant. 20, La fermeture du gaz comburant ne peut pas se-faire avant celle du gaz combustible, ce résultat étant obtenu en une seule manoeuvre d'un quart de tour effectuée par lesdits leviers manuels.