Brevet FR2482489A1 — publié le 19811120

La présente invention concerne les brûleurs pour la combustion de gaz et a notamment pour objet un dispositif pour couper les matériaux par jet de gaz. Le dispositif pour couper les matériaux par jet de gaz est utilisé pour le coupage de matériaux et d'alliages à haute conductibilité thermique tels que : aluminium et ses alliages, cuivre, ainsi que d'autres matériaux, par exemple : verre, béton, roches, matières plastiquesset est utilisé pour les travaux de sauvetage et de dépannage dans tous les domaines du transport : transport aérien, maritime et terrestre. En outre, ce dispositif peut trouver application dans l'industrie pour le découpage d'ébauches à partir de différents matériaux, ainsi que pour les travaux de dépannage, pour le nettoyage des moules de fonderie, pour le coupage de différentes structures, notament d'avions en déchets utilisables. Les dispositifs pour couper les matériaux par jet de gaz utilisés lors de la réalisation des travaux de sauvetage et de dépannage doivent satisfaire aux conditions principales suivantes : autonomie, faible poids et encombrement réduit permettant de le transporter à la main, non toxicité des produits résultent de la combustion du combustible, haut rendement, mise en action rapide. De plus, pour le coupage efficace de différents matériaux utilisés dans les revêtement d'avion, il faut que la vitesse duvet coupant de gaz soit assez élevée, notamment qu'elle dépasse la vitesse du son, et que la température soit de l'ordre de 25000C. On connaît un dispositif pour couper les matériaux par jet de gaz (certificat d'auteur L'URUS NO 258206, IPC, E 21 C 21/00, 21700, Bulletin des découvertes, inventions modèles industriels et marques de fabrique nO 41, 1973), comportant une tête dans le corps de laquelle est disposée une chambre de combustion pourvue d'une buse de sortie du ået coupant de gaz et des injecteurs amenant le combustible et l'oxydant à cette chambre de combustion. Ce dispositif est utilisé pour le traitement de roches par exemple de granites, de quartzites, par action thermique d'un jet de gaz de haute température et à une vitesse élevée. La chambre de combustion de ce dispositif qui permet d'obtenir les paramètres requis du jet de gaz, est caractérisée par un encombrement considérable. Dans ce dispositif on utilise l'essence ou le kérosène en tant que combustible et de l'air comme oxydant. L'allumage du mélange combustible se fait du coté de la buse à l'aide d'un allumeur particulier. Une tele conception du dispositif pour le coupage de matériaux par un jet de gaz ne permet pas de l'utiliser pour les travaux de sauvetage et de dépannage réalisés sur les moyens de transport, à cause de son poids et son encombrement importants. En outre, le dispositif mentionné est caractérisé par une basse efficacité pour les travaux de sauvetage et de dépannage, un rendement insuffisant, une toxicité élevée des produits de combustion et le temps considérable nécessaire à sa préparation à l'utilisation. On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif pour couper les matériaux par jet de gaz, dans lequel la répartition de la température du gaz dans le corps de la tête permettrait de réduire son encombrement et d'utiliser le dispositif lui-même pour la réalisation des travaux de sauvetage et de dépannage sur les moyens de transport. Ce problème est résolu à l'aide du dispositif pour couper les matériaux par Jet de gaz, comportant une tête dans le corps de laquelle sont disposés une chambre de combustion munie d'une buse de sortie du jet de gaz et des injecteurs amenant le combustible et l'oxydant à la chambre de combustion, caractérisé suivant l'invention en ce que ladite tête comporte une chambre de combustion auxilaire muni d'inåecteurs amenant le combustible et l'oxydant et d'un allumeur, et disposée dans le corps de la tête coaxialement à la chambre de combustion principale; les chambres de combustion étant reliées entre elles par un canal mis en communication avec la buse amenant l'oxydant à la chambre de combustion principale. Le dispositif proposé pour le coupage de matériaux par jet de gaz comporte une tête dont la longueur est inférieure d'au moins trois fois à celle des têtes des dispositifs connus, autrement dit, le dispositif proposé pour le coupage de matériaux par jet de gaz conserve, bien que son poids et son encombrement soient réduits, des paramètres du jet coupant de gaz qui assurent un coupage efficace de différents matériaux. Tous ces avantages permettent d'utiliser ce dispositif d'une manière efficace dans les travaux de sauvetage et de dépannage sur les moyens de transport. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de ce - ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 montre une vue d'ensemble de la tête du dispositif pour le coupage de matériaux par jet de gaz (en coupe longitudinale partielle) selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1. Le dispositif pour couper les matériaux par jet de gaz comporte une tête 1 (figure 1) destinée à l'obtention d'un jet de gaz de haute température et se déplacant à une haute vitesse pour effectuer le coupage des matériaux. La tête 1 possède un générateur de-gaz cylindrique 2 dont les enceintes intérieures forment une chambre de combustion principale 3 et une chambre de combustion auxilaire 4. Les chambres ae combustionprincipale 3 et auxiliaire 4 sont dibposees suivant l'axe du générateur de gaz et sont reliées entre elles par un canal axial 5. Un embout 6 dont l'enceinte intérieure forme une buse 7, est fixé extérieurement au générateur de gaz 6. La buse 7 est conique et adjacente par sa partie large à la chambre de combustion principale 3. L'embout 6 et le générateur de gaz 2 forment le corps de la tête 1. Un allumeur électrique par étincelle 8 est monté dans le corps de la tête 1 suivant l'axe du générateur de gaz 2 et est adjacente à la chambre de combustion auxiliaire 4. L'allumeur électrique par étincelle 8 est exécuté selon une conception connue. Pour l'amenée du combustible et de l'oxydant à la chambre de combustion auxiliaire 4, on a prévu dans l-e générateur de gaz 2 des injecteurs à Jet 9 et 10 disposés tangentiellement et communiquant avec la chambre 4. Pour l'amenée de l'oxydant à la chambre de combustion princi7e 3, on a prévu dans le générateur de gaz 2 (figure 2) un injecteur à jet 11 disposé tangentiellement et communiquant avec le canal axial 5. Un injecteur 12 communiquant avec la chambre de combustion principale 3 (figure) et disposé tangentiel lement dans le générateur de gaz 2, est destine-- à amener le combustible à la chambre 3. Dans le dispositif proposé, on utilise l'oxygène comme oxydant et l'hydrogène entant que combustible. il est également possible d'utiliser un autre combustible, par exemple le propane. Le système de conservation et d'amenée du combustible du dispositif décrit est exécuté sous forme d'une instal lation portative réalisée selon une conception connue bon représentée sur le dessin) contenant des bouteilles a oxydent et à combustible. La bolltezlle à oxydant (non représentée sur le dessin) est reliée par l'intermédiaire d'une conduite 13 d'un canal périphérique 14 pratiqué dans le générateur de gaz 2 et d'un injecteur 9, à la chambre de combustion auxiliaire 4. Pour amener l'oxydant à la chambre de combustion principale 3, on a relié le canal périphérique 14 à la chambre 3 par l'intermédiaire de l'injecteur 11 et du canal axial 5. La bouteille(non représentée sur le dessintà combustible est mise en communication,par l'intermédiaire d'une conduite 15 et d'un deuxième canal périphérique 16 pratiqué dans le générateur de gaz 2, avec la chambre de combustion principale 3 et la chambre de combustion auxilaire 4 à l'aide des injecteurs12 et 10 respectivement. Le générateur de gaz 2 est constitué par des éléments d'acier inoxydable soudés entre eux. Le dispositif pour couper les matériaux par jet de gaz fonctionne de la manière suivante. L'oxygène et l'hydrogène sont amenés du système portatif de stockage du combustible (non représenté sur le dessin sont envoyés par les conduites 13 (figure 1) et 15 dans la tête 1 où ils se mélangent dans les chambres de combustion principale 3 et auxiliaire 4. L'oxygène et l'hydrogène sont amenés par les canaux périphériques 14 et 16 aux injecteurs à jet 9,10,11,12. Des portions d'oxygène et d'hydrogène sont amenées à la chambre de combustion auxiliaire 4 dans un rapport quantitatif assurant un allumage sur du mélange combustible et en même temps, ne permettant pas la formation de hautes températures dans la chambre de combustion auxiliaire 4, ce qui est nécessaire pour la protection de l'allumeur 8. Ce rapport est réglé par la pression de service dans les canaux périphériques 14 et 16 et par le diamètre des injecteurs à jet 9 et 10. La plus grande partie de l'oxygène arrive dans un canal 5 à travers l'injecteur 11, puis dans la chambre de combustion principale 3. La plus grande partie de l'hydrogène est amenée dans la partie initiale de la chambre de combustion principale 3 à travers l'injecteur 12. Dans la chambre de combustion principale 4 se produit l'inflamation du combustible par une étincelle électrique de haute tension. Les produits de combustion, en s'écoulant de la chambre 4, se mélangent dans le canal 5 avec l'oxygène. Le mélange de produits de combustion et d'oxygène, en s'écoulant du canal 5, se mélange avec l'hydrogène dans la chambre de combustion principale 3 et allume le combustible dans la chambre de combustion principale 3. La mise en vitesse des produits de combustion se produit dans la buse 7. Le jet à haute température sortant à ùne haute vitesse de la buse 7 est utilisé pour le coupage des matériaux. Par exemple, si le diamètre de la section de sortie de la buse 7 est choisi égal à 2mm, la température du jet de &commat;gz à sa sortie est d'environ 25000C et la vitesse est de tordre de 2000 m/s. La présence dans le dispositif de la chambre de combustion auxiliaire 4 et l'amenée tangentielle de l'oxydant dans le canal 5 (figure 2) et du combustible dans la chambre de combustion 3 (figure 1) assurent un refroidissement par pellicule de la chambe 3 et du canal 5. L'utilisation du dispositif proposé permet d'élever l'efficacité et d'accélerer la réalisation des travaux de sauvetage et de dépannage des moyens de transport gr ce à l'augmentation du rendement du coupage par jet de gaz des matériaux,à la non toxicité des produits de combustion du combustible,au faible encombrement et au poids réduit du dispositif. Le dispositif proposé est caractérisé par une haute capacité de travail, une fiabilité élevée et une utilisation aisée. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des éQuivalent techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et-mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATION Dispositif pour couper les matériaux par jet de gaz comportant une tête dans le corps de laquelle sont disposés une chambre de combustion pourvue d'une buse de sortie du jet de gaz et des injecteurs amenant le combustible et l'oxydant dans la chambre de combustion, caractérisé en ce que ladite tête comporte une chambre de combustion auxiliaire munie d'inJecteurs amenant le combustible et l'oxydant et d'un allumeur, et disposée dans le corps de la tête coaxialement à la chambe de combustion principale, lesdites chambres de combustion étant reliées entre ile par un canal mis en communication avec la buse amenant oxydant dans la chambre de combustion principale.