Brevet FR2471830A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne le domaine du découpage de métaux, en particulier en milieux immergés, et a pour objet un dispositif de découpage adapté à cet effet. Actuellement, le découpage de pièces métalliques en milieux immergés s'effectue généralement au moyen de chalumeaux à gaz ou de pinces à souder électriques combinées avec un dispositif d'amenée d'air ou d'oxygène. Les chalumeaux à gaz fonctionnent avec un me lange d'oxygène et d'acétylène, ou autre, mais ne peuvent cependant pas être utilisés à une profondeur importante. En outre, ces chalumeaux ne peuvent pas être automatisés et consomment une importante quantité de gaz. Les pinces à souder électriques combinées avec un dispositif d'amenée d'air ou d'oxygène présentent une électrode trouée à travers laquelle passe l'air ou l'oxygène. De telles pinces permettent un travail à grande profondeur, mais ne ces sitent un apport de gaz très important. En outre, les électro- des s'usent relativement vite et doivent être remplacées souvent. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un dispositif de découpage de me taux en milieux immergés, essentiellement constitué par un canon de découpage composé d'une électrode, d'une tuyère entourant a'électrode en ménageant une -chambre#annulaire, d'une conduite d'amenée de gaz, ce dernier étant propulsé à travers la chambre annulaire, et d'un circuit de refroidissement à eau comportant une conduite d'amenée et une conduite de départ d'eau, par un poste de commande du canon de découpage comprenant deux générateurs électriques, des dispositifs de sécurité pour les circuits d'eau et de gaz, une pompe de circulation de l'eau de refroidissement, et un circuit électronique de commande des générateurs, et par un tuyau flexible étanche reliant le poste de commande au canon, et renfermant les différentes conduites d'alimentation. Conformément à une caractéristique de l'invention, la conduite d'amenée d'eau se présente sous forme d'un tuyau armé renfermant une tresse concentrique conductrice du courant électrique, et reliée aux pôles négatifs des deux générateurs, le pôle positif du premier générateur étant relié au canon par l'intermédiaire d'une tresse analogue prévue dans un tuyau relié à la conduite de départ d'eau, et le pôle positif du second générateur étant relié a' la pièce à découper. Selon une autre caractéristique de l'invention, les dispositifs de sécurité pour les circuits d'eau et de gaz consistent en un pressostat sur le circuit de gaz, et en un thermostat et un pressostat sur le circuit d'eau de refroidissement. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le circuit électronique de commande des générateurs analyse les informations provenant des pressostats et du thermostat et permet d'enclencher le premier générateur quand les pressions de service sont atteintes, et que la conduite de gaz est purgée, le branchement du second générateur ne pouvant être effectué que si le premier générateur est en marche. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma d'ensemble du dispositif conforme à l'invention la figure 2 est une vue en coupe du canon de découpage, et la figure 3 est une vue en coupe suivant A-A de la figure 2. Conformément à l'invention, et comme le montre plus particulièrementj à titre d'exemple, la figure l des dessins annexes, le dispositif de découpage de métaux en milieux immergés est essentiellement constitué par un canon de découpage 1, par un poste de commande 2 du canon 1, et par un tuyau flexible étanche 3 reliant le canon 1 au poste de commande 2. Le canon 1 (figures 2 et 3) est constitué par un boîtier étanche 4 relié, avec interposition d'un joint, au tuyau 3, et muni d'une poignée 5 en matière isolante, par un corps haut 6, dans lequel est fixée une électrode 7, par un corps bas 8 solidaire du boîtier 4 par l'intermédiaire de goujons 9 le serrant sur le corps 6 avec interposition d'un bloc isolant 10, et par une tuyère 11 serrée sur le corps bas 8 au moyen d'un écrou 12 muni sur ses parois extérieures d'un matériau isolant 13. Le corps bas 8 et la tuyère 11 entourent concentriquement ltélectrode 7, avec interposition d'un manchon isolant 14, en ménageantune chambre annulaire 15 à travers laquelle est propulsé un gaz amené par une conduite 16 traversant le boîtier a et le corps haut 6 (figure 3). Le boîtier 4 et le corps haut 6 sont, en outre, traversés par une conduite 17 d'amenée d'eau de refroidissement, qui débouche à travers le corps haut 6 dans une chambre annulaire 18 du porte-e'#lectrode en vue d'assurer le refroidissement de cette dernière pendant le fonctionnement (figure 2). Cette eau de refroidissement remonte à travers un tuyau non représenté sur lequel se raccorde un tuyau souple qui est relié à un autre tuyau 20 descendant dans le corps bas 8, et relié à une chambre annulaire 19 prévue dans la tuyère 11, l'eau ressortant par une conduite de départ non représentée. La circulation de l'eau de refroidissement à l'inté- rieur du canon 1 est assurée grâce à une pompe de circulation 21 disposée dans le poste de commande 2, et reliée à la conduite d'amenée 17 par ltintermédiaire d'un tuyau arme, non représenté, renfermant une tresse concentrique conductrice du courant électrique, ce tuyau étant disposé à l'intérieur du tuyau flexible 3, de même que le tuyau de départ de l'eau de. refroidissement et que le tuyau d'arrivée de gaz Dans le poste de commande 2 sont, en outre, disposés deux générateurs 22 et 23 dont le premier est relié par son pôle positif, par l'intermédiaire d'une tresse contenue dans le tuyau de départ d'eau, à la tuyère 11, et par son pôle négatif, par l'intermédiaire d'une tresse, contenue dans le tuyau d'arrivée d'eau, à ltélectrode 7, le pôle négatif du deuxième générateur étant également relié à cette électrode 7, alors que son pôle positif est relié à la pièce à découper 24 (figure 1). Dans le poste de commande 2 sont également prévus des dispositifs de sécurité, non représentés, pour les circuits d'eau et de gaz sous forme de pressostats pour les deuxcircuits, et d'un thermostat pour le circuit d'eau, ce dernier permettant d'intervenir sur les générateurs en cas de montée brusque de la température de l'eau. Enfin, dans le poste de commande 2 est également disposé un circuit électronique, non représenté, de commande des générateurs 22 et 23, qui analyse les informations provenant des pressostats et du thermostat des circuits d'eau et de gaz, et permet d'enclencher le premier générateur 22 lorsque les pressions de service sont atteintes et que la conduite de gaz est purgée, ce circuit électronique agissant également sur le second générateur pour ne permettre son branchement que si le premier est en marche. En effet, pour le découpage, la mise sous pression des conduites de gaz et d'eau déclenche un temporisateur dont le basculement permet la mise en marche du premier générateur 22 après un temps prédéterminé, variable en fonction de la profondeur de travail, et un circuit d'interdiction ne permet la mise en marche du second générateur 23 que lorsque le premier fonctionne. Les générateurs 22 et 23 sont, à titre d'exemple, des générateurs de type connu, de 400 ampères, à caractéristiques verticales, à régulation totale par thyristors, le générateur 22 permettant un amorçage de l'arc électrique à haute fréquence, c'est-à-dire à environ 1500 Hz sous une tension continue de 70V, puis un arc soufflé sous une tension de-20V et à 400A, un arc semi-transféré étant réalisé lors du contact de la pièce à découper 24 sous-une tension de 20V à 400A, par mise en circuit du deuxième générateur 23, qui chauffe ladite pièce par effet Joule. Le gaz utilisé peut avantageusement être un mélange à 90% d'argon e#t 10% d'hydrogène, ou encore de l'azote, ou un autre gaz. Le dispositif conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante Les circuits d'eau et de gaz sont mis sous pression par ouverture de l'arrivée de gaz, et mise en marche de la pompe 21. Les pressostats reliés à ces circuits enregistrent la montée des pressions et les transmettent au circuit électronique de commande, qui par l'intermédiaire d'un temporisateur, autorise la mise en marche du premier générateur 22, lorsque les valeurs de consigne sont atteintes. Au démarrage du générateur 22, ce dernier produit, sous une tension continue, une haute fréquence permettant l'amorçage d'un arc entre ltélectro- de 7 et la tuyère 11. Le gaz étant propulsé à travers la chambre annulaire 15, il se forme un vortex à la sortie de la tuyère 11, du fait de l'ionisation du gaz au contact de l'arc. Dans le centre de ce vortex, la température est de l'ordre de 18000 à 240000 C permettant de fondre le métal, et ainsi de le découper. La violence de l'arc ionisé obtenu peut être réglée par action sur l'intensité du courant électrique employé ainsi que par action sur la pression de gaz. Le refroidissement du canon 1 est réalisé par une circulation d'eau pénétrant à travers la conduite 17 dans le corps haut 6, autour du porteélectrode, puis envoyée par un autre tuyau dans le tuyau 20 pour le refroidissement de la tuyère 11 et de ltextrémité de ltélectrode 7, l'eau étant rejetée à travers la conduite de départ. En cas de dépassement de la température limite de l'eau de refroidissement, le thermostat affecté au circuit de refroidissement coupe automatiquement les générateurs 22 et 23. Lorsque Isoperateur arrive avec le canon 1 au contact de la pièce 24, il communique au poste de commande 2 un ordre de mise en marche du deuxième générateur 23, qui chauffe ladite pièce 24 par effet Joule, et facilite ainsi la fusion du métal au niveau de l'arc, le contact entre le canon 1 et la pièce 24 permettant la réalisation d'un arc semi-transfe're'. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser le découpage de pièces métalliques en milieux immergés, plus particulièrement dans le domaine de travaux off-shore. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivå- lents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENDICATIONS- 1. Dispositif de découpage de métaux en milieux immergés, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitue par un canon (1) de découpage composé d'une électrode (7), d'unetuyère (Il) entourant l1e'lectrode (7) en ménageant une chambre annulaire (15), d'une conduite d'amenée de gaz (16), ce dernier étant propulsé à travers la chambre annulaire (15), et d'un circuit de refroidissement à eau comportant une conduite (17) d'amenée et une conduite de départ d'eau, par un poste de commande (2) du canon (1) de découpage comprenant deux générateurs électriques (22 et 23), des dispositifs de sécurité pour les circuits d'eau et de gaz, une pompe (21) de circulation de l'eau de refroidissement, et un circuit électronique de commande des générateurs, et par un tuyau flexible étanche (3) reliant le poste de commande (2) au canon (1), et renfermant les différentes conduites d'alimentation. 2. Dispositif, suivant la revendication I, caractérisé en ce que le canon (1) est constitué par un boîtier étanche (4) relié, avec interposition d'un joint, au tuyau flexible (3) et muni d'une poignée (5) en matière isolante, par un corps haut (6), dans lequel est fixée ltélectrode (7), par un corps bas 8) solidaire du boîtier (4) par l'intermé- diaire de goujons (9) le serrant sur le corps (6) avec interposition d'un bloc isolant (10), et par une tuyère (11) serrée sur le corps bas (8) au moyen d'un écrou (12) muni sur ses parois extérieures d'un matériau isolant (13), le corps bas (8) et la tuyère (11) entourant concentriquement ltélectrode (7), avec interposition d'un manchon isolant (14), en ménageant une chambre annulaire (15). 3. Dispositif, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite d'amené d'eau (17) débouche à travers le corps haut (6) dans une chambre annulaire (18) entourant le porte-électrode, liteau de refroidissement remontant à travers un tuyau sur lequel se raccorde un tuyau souple raccordé à un autre tuyau (20) descendant dans le corps bas (8), et relié à une chambre annulaire (19) prévue dans la tuyère (11), l'eau ressortant par la conduite de départ également reliée à cette chambre annulaire (19). 4. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la conduite d'amenée d'eau se présente sous forme d'un tuyau armé renfermant une tresse concentrique conductrice du courant électrique, et reliée aux pôles négatifs des deux générateurs (22 et 23), le pôle positif du premier générateur (22) étant relié au canon (1) par l'intermédiaire d'une tresse analogue prévue dans le tuyau relié à la conduite de départ d'eau, et le pôle positif du second générateur (23) étant relié à la pièce à découper (24). 5. Dispositif, suivant la revendica-tion 1, caractérisé en ce que les dispositifs de sécurité pour les circuits d'eau et de gaz consistent en un pressostat sur le circuit de gaz, et en un thermostat et un pressostat sur le circuit dseau de refroidissement, le thermostat permettant d'intervenir sur les générateurs (22-23) en cas de montée brusque de la tempera ture de l'eau. 6. Dispositif, suivant la revendication 1, caracterisé en ce que le circuitélectronique de commande des générateurs (22 et 23) est muni d'un tempr > risateur qui est déclenché par l'atteinte des valeurs de consigne des pressostats des circuits d'eau de refroidissement et de gaz, et qui autorise alors la mise en marche du premier génerateur (22), et d'un circuit d'interdiction ne permettant la mise en marche du second géné- rateur (23) que lorsque le premier fonctionne.