Brevet FR2471552A1 — publié le 19810619

La présente invention se rapporte à un chalumeau à deux gaz muni d'un dispositif anti-in.flammation interne, ce chalu- meau comportant une paire de conduits adaptés à être reliés à deux sources de gaz et ayant des moyens de robinet et une chambre de mélange alimentée par les conduits par l'intermé- diaire de moyens d'injecteur et alimentant un bec de lance. Des chalumeaux de ce genre fonctionnent notamment avec de l'oxygène et de l'acétylène. De tels chalumeaux sont sou- mis à un risque de rentrée de flamme. Il arrive en effet que la flamme, au lieu de sortir normalement par le bec de lance, rentre à l'intérieur de l'appareil et y séjourne. ce phénomè- ne se traduit par un claquement puis par un sifflement. Lors- que l'opérateur se rend compte qu'un phénomène anormal se produit, il ferme aussitôt le robinet du chalumeau ainsi que- les bouteilles de gaz. Mais il peut également arriver que l' opérateur soit inconscient du sifflement et, dans ce cas, les pièces en. laiton. du chalumeau peuvent fondre en quelques se- condes et les gaz brûlés très chauds peuvent remonter par les injecteurs de gaz en déposant du noir de fumée. Ces deux phé- nomènes conduisant à un échauffement localisé de la partie arrière de la chambre de mélange. Les joints permettent pendant une dizaine de secondes de maintenir distinctes les arrivées de gaz et d'oxygène et, par conséquent, de maintenir le front de flamme stationnaire. Passé ce délai, les joints ne sont plus efficaces. Le gaz et l'oxygène sont admis à se mélanger à l'amont de ces joints et le front de flamme y remonte et recule inexorable- ment en. faisant fondre le chalumeau. Il est donc essentiel pour la sécurité, de pouvoir in- tervenir dans les toutes premières secondes qui suivent la rentrée de flamme. La présente invention a pour objet un chalumeau à deux gaz, muni d'un dispositif anti-inflammation interne qui per- met, en cas de fonctionnement anormal, d'arrêter la propaga- tion du front de flamme dans les toutes premères secondes qui suivent la rentrée de flamme. Suivant l'invention, un chalumeau à deux gaz muni d'un dispositif anti-in. flammation interne comporte une paire de conduits adaptés à être reliés à deux sources de gaz et ayant 2 471552 des moyens de robinet et une chambre de mélange alimentée par les conduits par l'intermédiaire de moyens d'injecteur et alimentant un bec de lance, et est caractérisé en ce que le dispositif anti-inflammation. interne comporte un moyen de sécurité, d'arrêt ou diminution de débit, disposé entre les moyens de robinet et les moyens d'injecteur et associés à l'un au moins des deux gaz, ledit moyen de sécurité étant rendu actif- en réponse à une élévation, intempestive de la température et/ou de la pression dans une région prédétermi- née située légèrement en. aval des moyens d'injecteur. Grâce à cette disposition, si un phénomène anormal de rentrée de flamme se produit, le dispositif d'arrêt ou de diminution. de débit intervient et empêche la propagation. du front de flamme vers l'arrière et en. particulier vers l'un des conduits d'alimentation, plus spécialement le conduit d' alimentation. en. oxygène. Simultanément, étant donné que le conduit d'alimentation. en oxygène n'alimente plus l'in.jec- teur d'oxygène, la proportion du mélange d'oxygène et de gaz combustible se trouve modifiée, ce qui se traduit par l'ex- tinction, de la flamme. Dès lors, la région chaude se refroi- dit et permet la réouverture du moyen d'arrêt de débit. Par conséquent la proportion convenable pour la combustion. entre l'oxygène et le gaz combustible se trouve rétablie et le chalumeau est prêt à être rallumé d'une manière normale au *25 bec de lance. Suivant une autre caractéristique, le moyen de sécuri- té consiste de préférence en un obturateur ayant un élément siège et un élément de fermeture qui sont normalement espacés l'un de l'autre pour permettre l'alimentation d'un injecteur par l'un des conduits mais dont l'un se rapproche de l'autre par effet de dilatation. thermique, en réponse à une élévation intempestive de la température dans ladite région prédétermi- née. Suivant une autre caractéristique encore, l'élément siège de l'obturateur est disposé à l'avant d'un manche du chalumeau tandis que l'élément de fermeture de l'obturateur est disposé à l'arrière d'une lance du chalumeau, ladite lan.- ce étant butée longitudinalement sur l'extrémité avant d'une douille qui entoure, de manière espacée, la partie arrière de la lance et qui est elle-même butée longitudinalement par son. extrémité arrière sur le manche, de telle façon qu'en. cas d'élévation intempestive de la température dans ladite région- prédéterminée située à l'arrière de la lance, cette partie arrière de la lance se dilate davantage que ladite douille et provoque le rapprochement dudit élément de fermeture vers le- dit élément siège. Un moyen compressible, de préférence un ressort hélico- idal notamment à spires plates, est interposé avantageusement entre l'extrémité arrière de la douille et le manche pour per- mettre à la partie arrière de la lance de continuer à se di- later sans dommage, même après que l'élément de fermeture de l'ob->urateur est venu en application sur l'élément siège. En outre, la chalumeau suivant l'invention est caracté- risé en ce qu'une chambre de prédétente de section croissante en un ou plusieurs paliers, limite les risques de rentrée de flamme. Cette chambre de prédétente est disposée entre l'un des injecteurs et la zone par laquelle l'autre injecteur est raccordé à la chambre de mélange. Une forme d'exécution de l'invention est ci-après décri- te, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue d'ensemble d'un chalumeau sui- vant l'invention.; la figure 2 est une vue en, coupe à plus grande échelle du bec de lance, suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue à plus' grande échelle encore, de la partie arrière de la lance et de la partie avant du manche et montre le dispositif de sécurité en position d'ou- verture pendant un fonctionnement normal; la figure 4 est une vue analogue à une partie de la fi- gure 3 mais dans laquelle le dispositif de sécurité est fermé en réponse à une élévation, intempestive de la température. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 4, un chalumeau suivant l'invention (figure 1) comporte un. manche 10 et une lance il qui est fixée à ce manche 10 par une bague filetée 12. Le manche 10 comporte (figures 1 et 3) une paire de conduits 13 et 14 adaptés à être reliés à deux sources de gaz et 16. Plus particulièrement le conduit 13 est un. conduit d' oxygène relié par un tuyau souple 17 à une bouteille d'oxy- gène 15 tandis que le conduit 14 est un. conduit d'acétylène relié par un tuyau souple 18 à une bouteille d'acétylène 16. Les conduits 13 et 14 comportent des moyens de robinet généralement désignés par 19. Ces moyens de robinet 19 com- portent plus particulièrement un.bouton 20 pour le réglage du débit global oxygène et acétylène et une touche 21 pour doser la proportion de l'oxygène et de l'acétylène dans le mélange. On voit en 13A et 14A les parties des conduits 13 et 14 qui sont disposées à l'aval du robinet 19 et qui sont ain- si situées à l'extrémité avant 22 du manche 10. Cette extré- mité 22 forme un raccord fileté 23 pour la bague 12. La lance 11 se termine par un. bec 24 (figure 2) et com- porte un tube coudé 25 solidaire d'une partie arrière ou em- base 26. Cette partie arrière 26 de la lance 11 comporte, d'une part, un injecteur axial 27 pour l'oxygène et un ou plusieurs injecteurs latéraux 28 pour l'acétylène. Les deux injecteurs 27 et 28 sont reliés à une chambre de mélange 29, laquelle est elle-même reliée par un divergent 30 au tube de lance 25. On voit en 31 une chambre de détente de section crois- sante en. un ou plusieurs paliers (deux paliers dans l'exemple représenté à la figure 3). Cette chambre de prédétente 31 est disposée entre l'injecteur d'oxygène 27 et la zone 32 par la- quelle les injecteurs d'acétylène 28 sont raccordés à lacham- bre de mélange 29. Cette chambre de prédétente a pour effet de limiter les risques de rentrée de flamme. On voit en. 33 et en. 34 des joints d'étanchéité qui sont disposés entre la partie arrière 26 de la lance 11 et le man- che 10 et qui sont répartis de part et d'autre des injecteurs 28. Comme on le voit à la figure 3, l'extrémité 13A ducon- duit 13 aboutit dans une chambre 35 qui est définie dans le raccord 22 du manche autour de l'extrémité arrière 26 de la lance 11 et qui est limitée par les joints d'étanchéité 34. Cette chambre 35 communique avec l'injecteur d'oxygène 27. L'extrémité avant 14A du conduit d'acétylène 14 abou- tit, d'une manière analogue, dans une chambre 36 qui est mé- nagée dans l'extrémité du raccord 22 du manche 10 et qui est définie entre les joints d'étanchéité 33 et 34 en communi- quant avec l'injecteur d'acétylène 28. Les deux gaz, oxygène et acétylène, issus respective- ment des deux bouteilles 15 et 16 passent par les tuyaux 17 et 18 dans les conduits 13 et 14 puis dans les moyens de ro- binet 19 et passent par les extrémités 13A et 14A des con- duits 13 et 14 dans les chambres 35 et 36. Puis ils passent, pour l'oxygène, dans l'injecteur 27 et la chambre de prédé- tente 31, et, pour l'acétylène, par les injecteurs 28 dans la chambre de mélange 29. Le mélange de gaz franchit le di- vergent 30, passe, dans le tube 25 et parvient au bec 24 o le mélange forme une flamme F. Il peut arriver que la flamme F rentre accidentelle- ment à l'intérieur du chalumeau, et, afin d'éviter la propa- gation d'une telle combustion intempestive, le chalumeau à deux gaz suivant l'invention est pourvu d'un dispositif an- ti-inflammation interne. Ce dispositif anti-inflammation interne comporte un moyen de sécurité formant un moyen d'arrêt ou de diminution. du débit gazeux. Le moyen de sécurité, désigné dans son. en- semble par 37, est disposé entre les moyens de robinet 19 et les moyens d'injecteur 27 et 28 et est associé à l'un au moins des deux gaz, à savoir dans l'exemple représenté, 1' oxygène. Ce moyen de sécurité est rendu actif en réponse à une élévation intempestive de la température et/ou de la pression. dans une région prédéterminée R située légèrement en aval des moyens d'injecteur 27 et 28. Plus particulière- ment, cette région prédéterminée o est détectée un.e éléva- tion intempestive de la température est située dans la par- tie arrière 26 de la lance 11. Dans l'exemple représenté, le moyen. de sécurité 37 con- siste en un obturateur ayant un. élément siège 38 et un. élé- ment de fermeture 39. Ces deux éléments sont normalement es- pacés l'un de l'autre pour permettre l'alimentation. d'un. des injecteurs, à savoir l'injecteur 27 dans l'exemple représen- té, par l'un. des conduits, à savoir le conduit d'oxygène 13. L'élément de fermeture 39 est adapté à se rapprocher du siè- ge 37 par l'effet de la dilatation thermique de la partie arrière 26 de la lance 11, en. réponse à une élévation intem- pestive de la température dans la région prédéterminée R. Plus particulièrement, le siège 38 de l'obturateur 37 est disposé à l'avant du manche 10, tandis que l'élément de fermeture 39 de l'obturateur 37 est disposé à l'arrière de la lance 11-. Comme on le voit à la figure 3, la lance il est butée longitudinalement en. 40 sur l'extrémité avant 41 d'une douille 42. Cette douille 42, entoure, de manière espacée, la partie arrière 26 de la lance 11. La douille 42 est, elle même, butée longitudinalement en 43 par son extrémité arriè- re 44 sur le raccord 23 du manche 10. Comme on le voit à la figure 3, la butée 40 est prévue à l'aval de la région. R et notablement éloignée de celle-ci. La bague 12 de montage de la lance 11 sur le raccord 23 est vissée en. 45 sur ce raccord 23 jusqu'à butée longitu- dinale en 46. Un ressort hélicoïdal 47, à spires plates, est logé dans la bague 12 autour de la douille 42 et est appliqué par une de ses extrémités 48 sur la bague 12 et par son. autre extrémité 49 sur la douille 42. Le ressort 47 a une précontrainte prépondérante sur les résistances passives des joints 33 et 34 mais assez faible pour éviter un tassement irrémédiable de l'embase 26 en cas de surchauffe. En cas d'élévation intempestive de la température de la région R, la partie arrière 26 de la lance 11 se dilate davantage que la douille 42, ce qui provoque le rapprochement de l'élément de fermeture 39 du siège 38 de l'obturateur 37. on appréciera que le ressort hélicoïdal 47 interposé entre l'extrémité arrière 49 de la douille 42 et l'extrémité anté- rieure 48 de la bague 12 solidaire du manche 10, permet à la partie arrière 26 de la lance de continuer à se dilater même - après que l'élément de fermeture 39 de l'obturateur 37 est venu (figure 4) en. application sur le siège 38 de cet obtura- teur 37. On appréciera que le ressort 47 peut être supprimé si l'obturateur 37, au lieu de présenter des éléments 38,39,mé- tal sur métal, a au moins dn de ces deux éléments prévu dé- formable élastiquement. fk En fonctionnement normal, l'oxygène et l'acétylène ali- - mentés par les bouteilles 15 et 16 passent par les conduits 13 et 14, franchissent le robinet 19 qui a été réglé en vue d'un débit global convenable avec une proportion également réglée par la touche 20, et passent par les injecteurs 27 et 28 pour parvenir à la chambre de mélange 29 d'o le mélange se dirige par le divergent 30 dans le tube de lance 25 et sort par le bec 24 en produisant la flamme F. On appréciera que la chambre de prédétente 31 permet une stabilité remarquable de la flamme F à l'extérieur du chalumeau. On comprendra également qu'en fonctionnement nor- mal et même si le travail est intensif, les différentes piè- ces, y compris la partie arrière 26 de la lance et la douille 42 sont toutes à une même température de sorte que l'obtura- teur 37 est ouvert puisque la partie arrière 26 de la lance 11 se dilate de la même façon que la douille 42. S'il se produit accidentellement une rentrée de flamme, la flamme séjournera d'abord dans la partie arrière 26 de la lance au voisinage du divergent 30. Il se produit alors un sifflement qui prévient l'opérateur et celui-ci s'empresse- ra de fermer le robinet 29 et de préférence aussi les bou- teilles 15 et 16. Mais si l'opérateur n'agit pas de cette façon, les joints 33 et 34 sont rapidement mis hors service et le front de flamme qui se développe au voisinage du divergent 30 ne tarde pas à remonter dans le manche 10 en le faisant fondre. Grâce à l'invention, ce danger se trouve écarté par le fait que la partie arrière 26 de la lance 11 se trouve por- tée, dans les premières secondes, à une température plus éle- vée que la douille 42 puisque celle-ci entoure de manière es- pacée la partie arrière de la lance 11. Cette partie arrière 26 se dilate donc vers l'arrière ce qui tend à fermer en 38,39 l'obturateur de sécurité 37. Dès lors, l'arrivée d'oxygène -vers l'injecteur 27 tend à se fermer. La proportion du mélange est modifiée et celui- ci n'est plus combustible, ce qui provoque l'extinction de la flamme. 2 4 7 15 5 2 On appréciera que ce remède entièrement automatique intervient dans les toutes premières secondes qui suivent le phénomène intempestif de rentrée de flamme et on évite ainsi les conséquences irrémédiables qui pourraient survenir au bout d'une dizaine de secondes après l'apparition de la ren- trée de flamme. Lorsque la flamme à l'intérieur de la partie arrière 26 de la lance l a été éteinte grâce au dispositif de sécu- rité suivant l'invention. et comme il vient d'être dit, la partie arrière 26 de la lance 11 se refroidit, ce qui provo- que la réouverture de l'obturateur 37. La proportion propre à la combustion du mélange combustible se trouve alors réta- blie et le chalumeau peut être prêt à être rallumé d'une ma- nière normale au bec de lance 24. On appréciera la construction particulièrement simple et efficace du chalumeau suivant l'invention muni du dispo- sitif anti-flamme interne. Dans ce qui précède, le dispositif de sécurité est ac- tionné en réponse à une température intempestive dans la ré- gion R, mais il peut également être actionné en. réponse à une pression intempestive dans cette région R. Dans ce cas, il peut consister en un clapet ayant le même emplacement que l'obturateur 37 et asservi à la pression différentielle de part et d'autre de ce clapet. Si le fonctionnement est nor- mal, le clapet est ouvert sous l'effet de la pression d'ar- rivée de gaz en 13A ou 14A supérieure à la pression de la chambre de mélange 29. En cas de rentrée de flamme, la pres- sion en 29 devient prépondérante et le clapet se ferme. Bien. entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée mais embrasse toutes va- riantes dans le cadre des revendications. En particulier, le dispositif de sécurité peut être prévu, de préférence sous forme inviolable, dans un bottier qui est interposé entre le manche et la lance et dont le réglage n'est pas tributaire du degré de vissage d'une bague telle que la bague 12. REVENDICATIONS 1) chalumeau à deux gaz muni d'un dispositif anti-inflam- mation interne, ce chalumeau comportant une paire de conduits adaptés à être reliés à deux sources de gaz et ayant des moyens de robinet, une chambre de mélange alimentée par les conduits par l'intermédiaire de moyens d'injecteur et ali- mentant un bec de lance, ledit chalumeau caractérisé en ce que le dispositif anti-inflam.nnation interne comporte un moyen de sécurité, d'arrêt ou diminution de débit, disposé entre les moyens de robinet et les moyens d'injecteur et associé à l'un au moins des deux gaz, ledit moyen de sécurité étant rendu actif en réponse à une élévation intempestive de la température et/ou de la pression dans une région prédétermi- née située légèrement en aval des moyens d'injecteur. 2) Chalumeau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de sécurité consiste en un obturateur ayant un élément siège et un élément de fermeture qui sont normalement espacés l'un de l'autre pour permettre l'alimen- tation d'un injecteur par l'un des conduits mais dont l'un se rapproche de l'autre par effet de dilatation thermique en réponse à une élévation intempestive de la température dans ladite région prédéterminée, en vue d'arrêter ou dimi- nuer l'alimentation dudit injecteur. 3) Chalumeau suivant la revendication 2, comportant un manche et une lance fixée à l'avant de ce manche, caractéri- sé en ce que l'élément siège de l'obturateur est disposé à l'avant du manche, tandis que l'élément de fermeture de l'ob- turateur est disposé à l'arrière de la lance, ladite lance étant butée longitudinalement sur l'extrémité avant d'une douille qui entoure, de manière espacée, la partie arrière de la lance qui est elle-même butée longitudinalement par son extrémité arrijre sur le manche, de telle façon qu'en cas d'élévationintempestive de la température dans ladite ré- gion prédéterminée située à l'arrière de la lance, cette par- tie arrière de la lance se dilate davantage que ladite douil- le et provoque le rapprochement dudit élément de fermeture vers ledit élément siège. 4) Chalumeau suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la butée longitudinale de la lance sur l'extrémité 1o avant de la douille est prévue à l'aval de ladite région prédéterminée et notablement éloignée de celle-ci. ) Chalumeau suivant la revendication 3 ou la revendica- tion 4, caractérisé en ce qu'un moyen compressible est prévu pour permettre à la partie arrière de la lance de continuer à se dilater même après que-l'élément de fermeture de l'ob- turateur est venu en. application sur l'élément siège. 6) Chalumeau suivant la revendication. 5, caractérisé en ce que ledit moyen compressible comporte un ressort hélicot- dal interposé entre l'extrémité arrière de la douille et le manche. /) Chalumeau suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit ressort hélicoïdal est à spires plates. 8) Chalumeau suivant la revendication 6 ou la revendica- tion. 7, comportant une bague de montage de la lance sur le manche, cette bague se vissant sur le manche jusqu'à butée longitudinale, caractérisé en ce que ledit ressort est logé dans ladite bague autour de la douille et appliqué par ses extrémités sur la bague et sur la douille. 9) Chalumeau suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le ressort a une précontrainte prépondérante sur les résistances passives de joints d'étan.- chéité disposés entre la partie arrière de la lance et le manche et répartis de part et d'autre des moyens d'injecteur, ladite précontrainte étant assez faible pour éviter un. tasse- ment irrémédiable de la partie arrière de la lance en cas de dilatation intempestive. ) Chalumeau suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une chambre de prédétente de section croissante en. un ou plusieurs paliers est disposée entre l'un des injecteurs et la zone par laquelle l'autre in- jecteur est raccordé à la chambre de mélange. 11) Chalumeau à deux-gaz muni d'un dispositif anti-inflam- mation interne, ce chalumeau comportant une paire de conduits adaptés à être reliés à deux sources de gaz et ayant des moyens de robinet, une chambre de mélange alimentée par les conduits par l'intermédiaire de deux injecteurs et alimentant un bec de lance, ledit chalumeau caractérisé en. ce que ledit dispositif anti-in.flammation interne comporte une chambre de prédétente de section croissante en un ou plusieurs paliers, limitant les risques de rentrée de flamme, ladite chambre de prédétente étant disposée entre l'un des injecteurs et la zone par laquelle l'autre injecteur est raccordé à la chambre de mélange.