Brevet FR2472720A1 — publié le 19810703

1. La présente invention concerne des chalumeaux oxyacétyléniques et analogues à gaz, et en particulier des chalumeaux qui servent au dépôt par pulvérisation d'un métal ou d'autres matériaux en poudre de façon à former un revête- ment sur un substrat. Un chalumeau de ce type doit être capable d'appli- quer une chaleur intense au matériau en poudre devant être pulvérisé, et le problème d'une fourniture élevée de chaleur pour un chalumeau de taille donnée devient plus épineux avec la mise à disposition de matériaux à température élevée ou leur incorporation dans la formulation d'une poudre. Une fourniture de chaleur plus importante nécessite un débit plus grand d'oxygène et de gaz combustible, et par conséquent des canaux de passage de gaz de plus grande dimension, avec une susceptibilité plus importante aux retours de flamme, impli- quent une transmission d'ondes de choc par l'intermédiaire du système de distribution du mélange de gaz; l'incidence des ondes de choc dans l'endroit de mélange est suffisante pour éteindre le chalumeau, ce qui est gênant pour l'obtention d'une couche uniforme ou pour l'exécution des autres fonc- tions du chalumeau et implique quelquefois le rejet ou une reprise coûteuse du travail de l'article comportant un subs- trat incomplètement revêtu. La présente invention a pour objet de prévoir un 2. chalumeau perfectionné du type indiqué ci-dessus qui permet d'éviter ou de réduire sensiblement les problèmes de fonc- tionnement des dispositifs de l'art antérieur. Un autre objet de la présente invention est de pré- voir un chalumeau du type indiqué ci-dessus ayant une aptitu- de inhérente à fournir une chaleur sensiblement plus grande par unité de volume. Un objet spécifique de la présente invention est de prévoir un chalumeau satisfaisant les objets précédents et ayant une capacité inhérente beaucoup plus grande afin d'évi- ter la mise hors service en présence de retours de flamme. Un autre objet de la présente invention est de pré- voir un mélange perfectionné de gaz combustible avec l'oxy- gène,dans une gamme de pressions et de débits d'alimentation sensiblement plus vaste que la gamme obtenue dans le passé avec un tel chalumeau. Un objet général de la présente invention est de satisfaire les objets précédents avec un minimum de modifica- tions des structures de chalumeau existantes, avec une sim- plicité inhérente de construction, une facilité d'entretien, et sans dépense anormale. Les objets précédents, ainsi que d'autres objets, sont obtenus dans la présente invention dans un chalumeau comportant une cavité de mélange dans laquelle un bouchon de mélange est monté de façon amovible. Le bouchon incorpore une pluralité de canaux identiques de mélange de forme allongée, chaque canal ayant essentiellement la même longueur que dans l'art antérieur, et avec une combinaison capacité-débit de gaz égale ou supérieure aux valeurs nominales des appareils de l'art antérieur, un courant d'oxygène étant divisé en cou- rants identiques plus petits, séparés les uns des autres, qui sont fournis à des zones séparées o ils aspirent le gaz combustible dans la longueur de mélange du canal de mélange associé. Le résultat est une susceptibilité notablement ré- duite aux retours de flamme qui atteignent le bouchon de mélange, et une susceptibilité encore plus réduite du chalu- meau aux pannes dues aux retours de flamme. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels: La figure 1 est une vue simplifiée en élévation de côté d'un chalumeau pour le revêtement de poudre ou la pulvérisation par flamme selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe longitudinale, à échelle agrandie, des détails d'un bouchon de mélange inter- changeable de la figure 1, dans le contexte fragmentaire sim- plifié de la structure du corps de chalumeau; et Les figures 3 et 4 sont, respectivement, des vues en bout gauche et droite du boulon de mélange de la figure 2. En liaison tout d'abord avec la figure 1, la pré- sente invention est représentée dans le cas d'un pistolet de pulvérisation par flamme qui comporte un corps 10 avec une zone de mélange 11, une poignée 12 s'étendant au-dessous du corps pour en permettre la manipulation. Des raccords séparés d'alimentation en gaz combustible et en oxygène 13-14 sont prévues à l'arrière en des endroits situés verticalement à une certaine distance l'un de l'autre, ainsi qu'un autre raccord permettant le branchement d'une conduite d'un fluide sous pression, par exemple d'air comprimé, devant servir au mélan- ge du matériau en poudre et à son acheminement pour qu'il soit déchargé par l'extrémité d'une buse 16, le matériau en poudre étant introduit par gravité à partir d'un récipient 17 fixé de manière amovible au corps 10. Le mélange oxygène-gaz com- bustible est acheminé depuis la zone de mélange ll jusqu'à des ajutages de décharge situés à l'extrémité de la buse, par l'intermédiaire d'un système de distribution classique. La structure de pistolet représentée peut être classique, incor- porant en 18-19 et 20 des organes de régulation sélective des débits séparés respectifs de gaz combustible, d'oxygène et de fluide pressurisé de transport de poudre, et un autre moyen réglable représenté en 21 sert à commander le débit de la pou- dre libérée, en provenance du récipient 17, par action sur une détente 22 avec le pouce, la détente provoquant le départ et l'arrêt de la circulation de poudre. La caractéristique nou- 4. velle de la présente invention concerne la région de mélange 11 et sera maintenant décrite en détail en liaison avec les figures 2, 3 et 4. Dans la figure 2,la zone de mélange 11 du corps 10 est représentée comme étant caractérisée intérieurement par une cavité de mélange allongée comportant un alésage cylin- drique primaire 25 à l'extrémité intérieure duquel un orifice central d'alimentation en oxygène est desservi,à un épaule- ment 26, par un canal cylindrique réduit 27 sous la commande du moyen 18. Un second épaulement 28 définit l'extrémité aval de la cavité de mélange, et entre les épaulements 26 et 28, un orifice d'alimentation en gaz combustible dirigé dans le sens radial est desservi par un canal similaire 29 sous la comman- de du moyen 19. En aval de l'épaulement 28, un contre-alésage fileté s'étend jusqu'à l'extérieur du corps, et est fermé par un bouchon amovible 30 à joint.Le bouchon de mélange amo- vible, généralement cylindrique, 31 de la présente invention comporte un flasque fileté 32 avec lequel il est monté dans le contre-alésage 47, jusqu'au point de butée de l'épaulement aval en 26, son extrémité 33 de fourniture d'oxygène aux di- mensions réduites étant reçue par coulissement dans le canal 27. Des méplats pour outil tels que la partie hexagonale 34 à l'extrémité aval du bouchon de mélange 31 permettent le mon- tage et le démontage du bouchon, étant entendu qu'une cavité importante 35 (appelée ci-après cavité de collecteur) est dé- finie entre les bouchons 30-31, un canal de sortie 36 permet- tant de fournir le mélange de gaz combustibles au distribu- teur de gaz et à l'extrémité de la buse. Selon la présente invention, la capacité calorifique d'un chalumeau tel que le chalumeau en cours de description est sensiblement plus importante que celle des chalumeaux de l'art antérieur, grâce à la présence de moyens multiples qui permettent de mélanger des courants séparés d'oxygène avec un gaz combustible, le mélange se produisant avant la dé- charge des courants indépendamment mélangés dans la cavité 35 du collecteur pour être distribués par l'intermédiaire d'un ca- nal 36 à la buse 16 du chalumeau. Dans le mode de réalisation 5. représenté, ce résultat est obtenu avec une sécurité plus grande et une susceptibilité aux retours de flamme sensible- ment réduite,grâce au seul bouchon de remplissage 31 et à l'effet conjugué du bouchon, de l'alésage de la cavité et des deux orifices d'alimentation en gaz 27-29. Pour faciliter la construction et la rendre plus précise, le bouchon de mélange 31 comprend de préférence une partie amont 37 et une partie aval 38 emmanchée à force dans l'extrémité 39 côté bouchon de la partie 37, dans l'alé- sage 40 s'étendant le plus dans le sens axial dans l'extré- mité de la partie adjacente 38. Le reste de l'alésage 40 non bouché définit un collecteur dans lequel l'oxygène admis dans un alésage central allongé 41 de la partie 37 peut être réparti uniformément en plusieurs systèmes identiques de ca- naux de mélange séparés et allongés 42 qui sont situés dans la partie aval 38. Les canaux de mélange 42 sont représentés comme étant au nombre de 3, comme étant situés à la même distance les uns des autres autour de l'axe du bouchon 31, et tous les canaux 42 débouchent dans la cavité 35. Une gor- ge annulaire circonférentiellement continue 43 près de l'ex- trémité amont de la partie 38 sert de collecteur pour le gaz fourni en 29, la profondeur radiale de la gorge 43 coupant totalement les canaux de mélange 42. Des canaux de liaison 44 de courte longueur, alignés chacun avec l'un des canaux de mélange 42 et de diamètre inférieur à celui de ces canaux fournissent un courant indépendant d'oxygène à chacun des ca- naux de mélange, par aspiration avec le gaz disponible loca- lement dans le collecteur à gorge 43. Des joints toriques en- tre le bouchon 31 et la cavité de mélange doivent au moins être placés aux extrémités axiales opposées de la zone de pas- sage du gaz combustible entre le canal 29 et la gorge 43; dans le mode de réalisation représenté, le corps de la partie 38 du bouchon est allégé à la zone comportant la gorge 43, et par conséquent un joint 45 est prévu en aval dans la gorge circonférentielle pratiquée entre cette zone allégée et le flasque fileté 32, alors qu'un joint 46 est prévu en amont dans une gorge circonférentielle pratiquée dans la zone de 6. montage de l'extrémité 33 dans le canal 27 de fourniture d'oxygène. Compte tenu de la division des courants, et de la capacité plus grande du bouchon de mélange 31, le canal 41 d'admission d'oxygène peut être d'une capacité supérieure aux canaux de l'art antérieur, chaque canal de mélange 42 ayant une capacité inférieure à celle du canal 41 tout en permet- tant un débit du même ordre que les configurations de mélan- ge à un canal de l'art antérieur. De préférence, le rapport longueur/diamètre de chaque canal de mélange 42 est d'au moins 10/1, ce rapport pouvant être d'environ 15/1 pour as- surer un mélange complet avant sa présence dans le collec- teur 35. On remarquera que le dispositif de la présente in- vention atteint tous les objectifs définis. On a trouvé que le mélange multiple et indépendant d'oxygène et de gaz com- bustible éliminait virtuellement les retours de flamme qui peuvent mettre le chalumeau hors d'état de fonctionner par- ce que les risques d'une apparition simultanée de tels re- tours de flamme dans les canaux de mélange 42 sont virtuel- lement nuls. En outre, gràce au fait que la zone allégée de la partie 38 est proche de l'alésage 25, et que le corps 37 remplit presque le reste de cet alésage, il y a un volume très faible de gaz à l'arrêt du chalumeau; dans le cas o l'acétylène est utilisé comme gaz combustible, il y aura ainsi une tendance notablement réduite à l'accumulation de dépôts de carbone lors de l'arrêt, permettant des durées d'utilisation plus importantes du chalumeau sans nettoyage du bouchon 31 et de la cavité de mélange 25. On a trouvé que la capacité calorifique d'un chalumeau de dimension donnée du type indiqué ci-dessus pouvait être augmentée de plusieurs fois presque en conformité avec le nombre de fonctions de mé- lange indépendantes assurées; par exemple, une augmentation multipliée par 3 de la sortie en thermies a été obtenue avec le dispositif décrit cidessus-'lors d'un fonctionnement en chalumeau oxyacétylénique, ce qui a permis d'obtenir des re- vêtements de meilleure qualité avec des matériaux nécessitant 7. davantage de chaleur. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au con- traire susceptible de variantes et de modifications qui appa- raîtront à l'homme de l'art. 8. REVENDICATIONS 1 - Chalumeau à gaz comprenant un corps comportant une cavité de mélange, un canal de fourniture d'oxygène commu- niquant avec la cavité à un orifice de décharge d'oxygène et un canal de fourniture de gaz combustible communiquant avec la cavité à un orifice de décharge de gaz, une buse de dé- charge communiquant avec la cavité en un endroit décalé par rapport aux orifices, et un moyen de bouchon de mélange fixé de manière amovible au corps et s'étendant à l'intérieur de la cavité, le moyen de bouchon comportant un canal interne allongé et continu, un premier moyen rendant étanche une ex- trémité du moyen de bouchon pour permettre une communication exclusive de la décharge par l'orifice d'oxygène dans une extrémité du canal interne, un second moyen rendant étanche l'autre extrémité du moyen de bouchon pour la décharge exclu- sive dans la buse du courant circulant dans le canal interne, l'orifice de gaz combustible se déchargeant exclusivement dans le volume fermé entre les premier et second moyens d'étan- chéité, et le moyen de bouchon comportant un canal d'aspira- tion de gaz communiquant entre le volume fermé et le canal interne, caractérisé en ce que le canal interne est un canal parmi une pluralité de canaux, et en ce que le canal d'aspi- ration de gaz combustible est un canal parmi une pluralité de canaux correspondants, chaque canal d'aspiration de gaz coopé- rant à l'aspiration de manière indépendante avec l'un des canaux à l'exclusion des autres canaux internes. 2 - Moyen de bouchon de mélange pour chalumeau à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend des premier et second corps allongés de bouchon placés bout à bout sur un axe com- mun, le premier corps de bouchon comportant un canal traver- sant central ayant des extrémités d'admission et de sortie pour la fourniture d'oxygène au second corps, le second corps comportant une pluralité de canaux traversants distants les uns des autres suivant un certain angle, écartés dudit axe et parallèles à celui-ci, le canal du premier corps communiquant avec tous les canaux du second corps aux extrémités assemblées des corps, le second corps de bouchon comportant une gorge 9. formant collecteur de gaz ouverte radialement vers l'extérieur et continue sur la circonférence qui coupe totalement tous les canaux du second corps en un endroit axial situé entre ses extrémités, un premier moyen d'étanchéité circonférentielle- ment continu sur l'un des corps en un endroit axial situé en- tre la gorge et l'extrémité d'admission du canal du premier corps, et un second moyen d'étanchéité circonférentiellement continu sur le second corps en un endroit axial qui est décalé en aval par rapport à la gorge, à la suite de quoi, après mon- tage étanche du moyen de bouchon de mélange sur un corps de chalumeau comportant une cavité de mélange en forme de cou- pelle avec un canal de fourniture d'oxygène central et longi- tudinal et avec un canal de fourniture de gaz combustible ra- dial entre les emplacements axiaux des premier et second mo- yens d'étanchéité, un seul courant d'oxygène peut être mélangé indépendamment avec le gaz combustible à chaque intersection de la gorge avec l'un des canaux du second corps, ce qui a pour effet de permettre la fourniture de courants indépendants multiples de mélange combustible pour refoulement en aval par l'intermédiaire des canaux du second corps. 3 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le diamètre effectif des canaux du second corps est plus petit du côté amont de l'endroit d'intersection de la gorge que du côté aval. 4 - Moyen de bouchon de mélange selon l'une des re- vendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'aux extrémités as- semblées des corps de bouchon, l'un des corps de bouchon com- porte un alésage agrandi d'un diamètre permettant d'établir une correspondance entre le collecteur d'oxygène et toutes les extrémités contiguës des canaux de corps. - Moyen de bouchon de mélange selon l'une des re- vendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le diamètre effec- tif du canal du premier corps dépasse sensiblement le diamètre effectif de chaque canal du second corps du côté aval de l'endroit d'intersection de la gorge. 6 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que l'extrémité amont du second 10. corps comporte un alésage agrandi d'un diamètre permettant d'établir une correspondance entre le collecteur d'oxy- gène et toutes les extrémités contiguës des canaux du second corps, cet alésage ayant une profondeur axiale-n'atteignant pas l'emplacement axial de la gorge, et en ce que l'extrémité contiguë du premier corps comporte une partie réduite en forme de goujon qui est montée dans l'alésage et dont l'éten- due axiale est inférieure à celle de l'alésage. 7 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que chaque moyen d'étanchéité com- prend une gorge pour joint torique circonférentiellement con- tinue. 8 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que le premier corps comporte un épaulement radial à la base de la partie en forme de goujon, cet épaulement butant contre l'extrémité contiguë du second corps. 9 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que la partie en forme de goujon est montée à force dans l'alésage. - Moyen de bouchon de mélange selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que l'extrémité amont du premier corps comporte une partie réduite en forme de goujon dans laquelle se trouve le premier moyen d'étanchéité. 11 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendica- tion 10, caractérisé en ce que le premier moyen d'étanchéité comprend une gorge pour joint torique circonférentielle- ment-continue. 12 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le second corps comporte des filets de montage s'étendant circonférentiellement en un en- droit situé en aval du second moyen d'étanchéité. 13 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendi- cation 12, caractérisé en ce que le second corps comporte une extrémité aval réduite contenant les canaux du second corps, et des méplats de réception de clé sur l'extrémité aval réduite. 11. 14 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que le nombre de canaux du second corps s'élève à trois, les canaux étant placés à égale dis- tance les uns des autres autour de l'axe. 15- Chalumeau à gaz, caractérisé en ce qu'il com- prend un corps de chalumeau, une extrémité de buse fixée de façon amovible au corps, le corps comportant une cavité de mélange avec un orifice de fourniture de gaz combustible dans la cavité en un endroit décalé par rapport à l'orifice de fourniture d'oxygène dans la cavité, un bouchon de mélan- ge monté de façon amovible sur le corps et à l'intérieur de la cavité comportant des parties d'admission de gaz séparées en relation d'étanchéité avec les orifices respectifs, le bou- chon comportant une pluralité de canaux de mélange allongés, parallèles, distants les uns des autres, pour la décharge de courants séparés de gaz mélangés à l'extrémité aval du bouchon, le bouchon comportant également un moyen de canal in- terne séparé pour diviser le courant d'oxygène afin de le fournir de façon indépendante aux canaux de mélange et afin de permettre une aspiration indépendante de gaz combustible dans les canaux par les courants d'oxygène respectifs ainsi divisés,un moyen de collecteur à l'extrémité de décharge du bouchon pour recevoir les courants de gaz mélangés de façon indépendante, et unnayen de distribution de gaz entre le moyen de collecteur et l'extrémité de la buse. 16 - Chalumeau selon la revendication 15, caracté- risé en ce que la cavité de mélange est généralement cylin- drique autour d'un axe allongé, dans laquelle le bouchon est généralement cylindrique de façon à remplir sensiblement son volume, le bouchon comportant une gorge circonférentiel- le formant collecteur de gaz combustible en communication avec l'orifice de gaz, la gorge ayant une profondeur telle qu'elle coupe totalement tous les canaux de mélange, et les liaisons d'aspiration séparées des canaux d'oxygène à courant divisé aux canaux de mélange à leur intersection locale res- pective avec la gorge. 17 - Moyen de bouchon de mélange selon la revendica- 12. tion 2, caractérisé en ce que le rapport effectif entre longueur et diamètre de chacun des canaux du second corps est d'au moins 10/1 sur la longueur en aval de la gorge. 18 - Chalumeau à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un corps comportant une zone de mélange, un moyen de fourniture d'oxygène comprenant une pluralité de canaux de courants d'oxygène communiquant de façon indépendante avec ladite zone comme des orifices de décharge distants les uns des autres en des endroits de mélange distants les uns des autres, unmoyen de fourniture de gaz combustible compre- nant un collecteur de gaz communiquant avec les orifices de décharge, la zone de mélange comportant une pluralité de ca- naux de mélange séparés, continus, allongés et internes, l'extrémité en amont de chaque canal de mélange étant alignée avec un orifice différent des orifices de décharge et en re- lation d'aspiration avec le gaz combustible local dans le collecteur lorsqu'il y a débit d'oxygène dans le moyen de fourniture d'oxygène, et une buse de décharge en communica- tion avec-les extrémités aval des canaux de mélange interne pour le passage des gaz mélangés et recueillis dans le col- lecteur.