Brevet FR2475439A1 — publié le 19810814

La présente invention se rapporte à un dispositif de distribution de flux du type à récupération et elle a trait plus particulièrement à un dispositif pour récupérer et distribuer du flux pour soudage avec arc immergé ou lotent. Le soudage à l'arc immergé sous flux consiste généralement à étaler du flux sur une zone de soudure et à laisser le soudage s'effectuer à l'intérieur du flux. Lors de l'opération de soudage,environ le tiers de flux total étalé est fondu et transformé en laitier tandis que les deux tiers restants se trouvent dans un état permettant un recyclage et une récupération en vue d'un soudage futur. Différentes tentatives ont été faites pour mettre au point un tel dispositif de distribution de flux du type à récupération. Par exemple, des dispositifs de ce genre ont été décrits dans les brevets japonais n042/4129 et 51/117940. Un problème se posant en commun pour tous les dispositifs connus de ce genre consiste dans l'impossibilité d'introduction de flux lorsqu'ils sont montés à l'extrémité d'une flèche de manutention en vue de l'éxécution d'un soudage à l'intérieur d'une zone de dimensions relativement petites, par exemple un tuyau. En conséquence ,les inventeurs ont cherché à mettre au point un dispositif de distribution de flux du type à récupération qui soit compact et qui ait des dimensions semblables à celles d'une tête de soudage. En tenant compte du fait que la quantité de flux récupéré est insuffisante pour le souduge,l'invention a pour but de fournir un dispositif de distribution de flux dans lequel du flux vierge est introduit et où le flux n'est pas soumis à une agitation lors de l'introduction du flux vierge dans une zone où la dimension des grains du flux est faible. Pour résoudre les problèmes définis ci-dessus,il est prévu selon l'invention un dispositif de distribution de flux du type à récupération, comprenant un éjecteur d'air relié à un flexible de récupération de flux, un séparateur à cyclone relié à l'éjecteur pour produire un écoulement tourbillonnaire dans le mélange de flux et d'air provenant de l'éjecteur et pour séparer cet écoulement sous la forme d'air et de flux récupéré, une trémie à flux récupéré qui est en communication avec le séparateur à cyclone, une trémie à flux vierge qui est séparée de la trémie à flux récupéré, un élément d'arrêt anti-chute placé dans un joint situé entre la trémie à flux vierge et la trémie à flux récupéré afin d'empêcher le flux vierge de tomber librement dans la trémie à flux récupéré, un tube de liaison qui est disposé entre les deux trémies pour maintenir en équilibre les pressions régnant dans ces deux trémies et un flexible de distribution de flux qui est relié à la trémie à flux récupéré. Suivant une seconde coractéristique de la#présente invention,il est prévu une vanne dans un joint existant entre le séparateur et la trémie à flux récupéré. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif,en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig.l est une vue de face,en partie en coupe,d'un premier mode de réalisation de l'invention; Fig.2 est une vue en plan d'une partie de la figure I, faite suivant la ligne 2-2, Fig;3a et 3b sont des vues en perspective montrant deux exemples d'un élément d'arrêt anti-chute,et Fig.4 est une vue de face,en partie en coupe,d'un second mode de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 et 2,on a représenté un mode de réalisation de#l'inventîon,désigné dans son ensemble par 1 et qui est monté à l'extrémité d'une flèche de manutention (non visible) de manière à se déplacer dans la direction de la flèche A de la figure 1. Un flexible de récupération 2 comporte,à une extrémité , un conduit de récupération 3,en forme d'entonnoir, et un éjecteur d'air 4. L'éjecteur d'air 4 est relié par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt 5 et d'un élément de pré-traitement 6 à une source d'air qui peut être installée dans l'usine. Comme indiqué sur la figure 2,le flexible de récupération 2 est relié tangentiellement à l'extrémité supérieure d'un séparateur à cyclone 7. Un filtre 8 est fixé à l'intérieur du conduit de récupération 3 en vue de la séparation du laitier. Le séparateur à cyclone 7 a une forme cylindrique et il comporte dans sa moitié inférieure un entonnoir 9,à axe vertical. Un tuyau de décharge 10, pourvu d'un filtre 11 à son extrémité supérieure, est disposé concentriquement dans la moitié supérieure du séparateur à cyclone 7. Une trémie 12 comporte dans sa moitié inférieure un entonnoir dont l'embout est relié par l'intermédiaire d'un raccord 13 à un flexible d'alimentation 14,le raccord 13 portant une vanne de réglage de distribution 15. La trémie 12 entoure coaxialement la partie centrale du séparateur à cyclone 7,qui porte à sa partie inférieure un élément d'arrêt antichute 16,dont le bord inférieur vient buter contre la paroi intérieure de l'entonnoir de la trémie 12. L'élément d'arrêt anti-chute 16 présente une section droite en forme de cuvette et il comporte une partie de jonction 16a pourvue d'évidements demi-circulaires ou demirectangulaires qui sont répartis à intervalles égaux sur sa périphérie. La trémie 12 est divisée en une trémie à flux vierge 12b qui entoure le séparateur à cyclone 7 et en une trémie à flux: récupéré 12c qui est logée dans l'entonnoir en dessous de l'élément d'arrêt 16, les deux trémies étant mises en communication par l'intermédiaire de la partie de jonction 16a. La trémie à flux récupéré 12c constitue une chambre mélangeuse servant au mélange du flux vierge avec le flux récupéré. Un couvercle 17 est fixé de façon amovible sur la trémie 12 par l'intermédiaire d'une garniture 18 et il comporte une entrée de flux vierge 19 qui est en communication avec l'atmosphère. Bien quedans le mode de réalisation de la figure 1, le séparateur à cyclone 7 soit engagé concentriquement dans la trémie 12 de manière à séparer la trémie à flux vierge 12b de la trémie à flux récupéré 12c,il va de soi que,comme cela est proposé dans le mode de réalisation de la figure 4,on peut prévoir une cloison séparatrice longitudinale au centre de la trémie 12 afin de créer une délimitation entre la trémie 12tet la trémie 12b .Dans ce cas,une partie inférieure de la cloison séparatri- ce longitudinale sert d'élément d'arrêt anti-chute 16, cet élément portant la partie de jonction 16a, tandis que le séparateur à cyclone 7 est monte sur la trémie l2c. La construction de la figure 4 est essentiellement semblable à celle de la figure 1, où des parties semblables ont été désignées par les mêmes références numériques. Dans le mode de réalisation de la figure 4, la trémie 12b est moins haute que la trémie 12c et le séparateur à cyclone 7 est logé dans un volume mort correspondant à cette différence de hauteur. Un tube de liaison 20 est disposé entre une partie supérieure de la trémie 12c et la partie correspondante de la trémie 12b de façon à mettre les pressions des deux trémies 12c et 12b en équilibre. Dons le mode de réalisation de la figure l,le tube de liaison 20 est relié à l'élément d'arrêt 16 en forme de cuvette, et son extrémité supérieure aboutit à une partie supérieure de la trémie 12b. Dans le second mode de réalisation représenté sur la figure 4,le tube de liaison 20 est disposé entre la partie supérieure de la trémie 12c et une virole supérieure de la trémie 12b et il est situé à l'extérieur des trémies. Une vanne 21 est disposée dans un joint existant entre le séparateur à cyclone 7 et la trémie 12c. La raison pour laquelle la vanne 21 est disposée dans le joint entre le séparateur 7 et la trémie 12c s'explique par le fait que de l'air s'échapperait autrement de la zone de joint 16a de l'élément d'arrêt 16 et créerait des difficultés pour amener la pression interne de la trémie à flux vierge 12b en équilibre avec l'atmosphère. Le dispositif décrit ci-dessus et conforme à l'invention assure la récupération et la distribution du flux de la manière suivante. Quand le dispositif selon l'invention est monté à l'extrémité d'une flèche de manutention(non représentée) et est entraîné dans la direction de la flèche A,du flux est étalé sur une zone de soudure B par l'intermédiaire du flexible de distribution 14. Le soudage s'effectue à l'intérieur d'une couche de flux C.Approximativement un tiers du flux total étalé est fondu sous forme de laitier D tandis que les deux tiers restants du flux se trouvent encore à l'état recycla ble. Comme le conduit de récupération 3 du flexible 2 est ouvert en direction du flux E et l'injecteur d'air 4 est installé à l'intérieur du flexible de récupération 2, le flux récupéré E est aspiré par l'orifice de récupération 3 et est refoulé sous pression dans le séparateur à cyclone 7. La force d'aspiration nécessaire pour transférer le flux de l'orifice de récupération 3 jusqu'à l'injecteur d'air est engendrée por le vide créé par le mouvement de l'air de l'injecteur vers le cyclone 7. Lorsque cela se produit, le filtre 8 placé dans le conduit de récupération 3 empêche le passage de flux grossier, de laitier., etc, et il permet la récupération seulement du flux recyclable. Comme indiqué par la flèche F sur les figures 1 et 3,le séparateur 7 crée un écoulement--tourbiîîonnaire dens le courant mixte de flux et d'air qui est canalisé vers le séparateur à cyclone 7 par l'intermédiaire de l'éjecteur 4,sous pression ou non,de telle manière qu'une grande partie du flux est soumise à une force centrifuge et tombe graduellement alors que l'air et des particules fines de flux montent par le tuyau de décharge 10 . Il en résulte que le mouvement tourbillonncie re crée par le cyclone produit une séparation du flux et de l'air. Du fait que le flux récupéré est entraîné sous pression par l'intermédiaire de l'éjecteur d'air 4 avant être. mis en circulation dans la trémie 12cette trémie 72c n'est pas soumise à une pression réduite et de l'air n'est pas aspiré à travers le flexible de distribution 14,à la différence d'un dispositif classique de circulation de flux du type à aspiration par dépression.Il est par conséquent possible de raccourcir le flexible de distribution 14 et de réduire au minimum la hauteur totale du dispositif puisque l'éjecteur d'air 4 est placé au milieu du flexible de récupération 2 Le flux récupéré qui est séparé de l'air par le séparateur à cyclone 7 tombe dans la trémie l2c,en l'absence de la vanne 21.Cependant/ en présence de la vanne 21,le flux peut tomber dans la trémie 12c seulement lorsque cette vanne 21 est ouverte. Pendant l'exécution de l'opération de soudage,la quantité totale de flux diminue progressïvement.Puisque la trémie de flux vierge 12b est installée en addition à la trémie de flux récupéré 12c,on effectue un complément de remplissage de cette trémie 12c avec du flux vierge. L'élément d'arrêt 16 règle correctement le complément de remplissage et produit un mélange homogène de flux verge et de flux récupéré. Lorsque le courant mixte de flux et d'air est canalisé sous pression dans le séparateur 7 sous l'action de l'éjecteur d'air 4,il s'établit une différence de pression entre les trémies respectives 12b et 12c. En particulier,dans le cas d'un flux contenant de la poussière, il est souhaitable que l'air ne s'échappe pas de la trémie 12c au travers des particules du flux vierge en créant une agitation de ce dernier. Le tube de liaison 20 qui est prévu entre les deux trémies 12b et 12c agit de façon à établir un équilibre entre les pressions internes des trémies et à empêcher une agitation du flux. Il est à noter que du flux ne contenant pas de poussière n'a pas tendance à être entraîné , du fait que l'air peut alors s'écouler entre les particules de flux. Dans certains cas,on rencontre des difficultés pour introduire le flux vierge dans la trémie 12b en cours de soudage du fait que le mélange de flux et d'air est canalisé sous pression par l'éjecteur d'air 4. Ces difficultés sont importantes quand les dimensions des grains de flux sont relativement petites. Conformément à la présente#invention,la vanne 21 est fermée dans de telles circonstances de sorte que du f#x vierge peut être introduit par l'intermédiaire de l'entrée' dans la trémie 12c,pendant que la pression interne régnant dans cette trémie est maintenue à une valeur égale à la pression atmosphérique pour éliminer le risque d'agitation.Après terminaison de l'introduction d'une quantité donnée de flux, la vanne 21 est amenée dans une position d'ouverture. Le soudage à l'arc immergé peut alors être effectué d'une manière continue En outre, dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur les dessins,il est possible de réduire au minimum la hauteur totale du dispositif puisque le séparateur à cyclone 7 est disposé concentriquement dans la trémie 12.On peut encore réduire les dimensions hors tout du dispositif en disposant les deux trémies 12b et 12c dans des positions adjacentes. Plus particulièrement,dans le cas où le séparateur à cyclone est concentrique à la trémie de flux vierge, la sortie du séparateur à cyclone, la trémie à flux récupéré et le raccord sont alignés verticalement le long de l'axe. En règle générale, du flux sort d'une trémie comportant un entonnoir à sa partie inférieure de manière qu'une colonne centrale de flux entourant l'exe de la trémie tombe d'abord,en étant suivie par des parties annulaires jusqu'à la couche extérieure. En conséquence, le flux récupéré et séparé acquiert une priorité d'écoulement à tous moments et l'élément d'arrêt anti-chute prévu à la sortie du cyclone sert à distribuer et à étaler une quantité de flux vierge qui est égale à la quantité de flux récupéré déchargé. Puisque le soudage s'effectue pendant que le flux vierge est en train d'être distribué, ce flux vierge a un bon effet sur la distribution de granulométrie du flux fin récupéré. Des flux utilisés pour le soudage d'acier de haute qualité nécessitent généralement un séchage avant l'opération de soudage. Du flux pré-fondu qui a été utilisé pour le soudage est transformé en l'équivalent du flux séché sous l'effet de la chaleur de soudage. Il est par conséquent souhaitable, pour la rentabilité du soudage,de récupérer et d'étaler préférentiellement le flux récupéré. Cependant, dans le cas où les trémies sont placées dans des positions adjacentes, comme indiqué sur la figure 4, il est assez difficile de distribuer préférentiellement le flux récupéré en raison de la position de la sortie du séparateur à cyclone. Lorsque le séparateur à cyclone est disposé concentriquement à la trémie de flux vierge1 du flux vierge s'écoule à partir de toute la circonférence dans la trémie de flux récupéré qui est reliée à la sortie du séparateur à cyclone pendant qu'il se produit un mélange et un étalement du flux vierge et du flux récupéré. Ce comportement est favoroble pour créer un mélange homogène et uniforme de flux vierge et de flux récupéré. Il est bien connu qu'un séparateur à cyclone crée un jet tourbillonnaire allongé et doit avoir un diamètre extérieur assez grand pour obtenir un meilleur effet de séparation. Dans le cas de la figure l,l'ensembîe du dispositif a une houteur supérieure à sa largeur. Dans le cas où on doit améliorer les performances du séparateur à cyclone, la structure de la figure 4, ou' les trémies sont alignées et adjacentes, permet un diamètre extérieur un peu plus grand que la structure à aligne ment coaxiol de la figure 1 Comme indiqué ci-dessus,et conformément à la particularité essentielle de la présente invention, le courant de flux et d'air est canalisé , avec ou sans pression, jusque dans le séparateur,en vue de la récupération du flux récupéré, ce qui permet de raccourcir le flexible de distribution et de réduire la hauteur hors tout du dispositif à cause de l'injecteur d'air. L'utilisation du séparateur à cyclone permet d'obtenir une bonne séparation entre le flux et l'air. Même lorsque l'écoulement combiné de flux et d'air est canalisé sous pression, le tube de liaison maintient les pressions des trémies respectives en équilibre et il empêche ainsi une agitation du flux . L'élément d'arrêt anti-chute assure un réglage correct du complément de remplissage en flux vierge. En outre, suivant une autre particularité de la présente invention,la vanne 21,placée dans sa position de fermeture,permet une introduction uniforme du flux vierge dans la trémie 12c. De toute manière dispositif de distribution de flux du type à récupération selon l'invention est très avantageux pour le soudage à l'arc immergé. -REVENDICATIONS l.Dispositif de distribution de flux de soudure du type à récupération,caractérisé en ce qu'il comprend une trémie à flux vierge, une trémie à flux récupéré, un moyen de distribution de flux relié à la trémie de flux récupéré pour faire arriver du flux sur une zone de soudure,un moyen de-retour de flux relié à la trémie à flux récupéré pour renvoyer l'excès de flux de la zone de soudure vers la trémie de flux récupéré, et un moyen pour permettre sélective-ment #au flux provenant de la trémie à flux vierge de pénétrer; dans la trémie à flux récupéré,ledit moyen comprenant un élément--d'arrêt anti-chute de flux vierge qui est positionné entre lesdites trémies et dans une zone adjacente au moyen de distribution de flux et en outre un moyen d'égalisation de pression, de manière qu'un mélange de flux vierge et de flux récupéré pénètre dans ledit moyen de distribution de flux. 2. Dispositif selon la revendication 11 caractérisé en ce que la trémie à flux vierge entoure la trémie à flux récupéré et est placée au-dessus de celle-di iet en ce que ledit élément d'arrêt anti-chute comprend une cloison séparatrice placée entre le fond de la trémie à flux vierge et la trémie à flux récupéré,ladite cloison séparatrice comportant des ouvertures permettant au flux vierge de s'écouler dans la trémie à- flux récupéré. 3.Dispositif selon la revendication 2,caractérisé en ce que le moyen d'égalisation de pression est constitué par un conduit s'étendant de l'élément d'arrêt anti-chute jusqu'à la partie supérieure de la trémie de flux vierge. 4. Dispositif selon la revendication l,caractérisé en ce que les trémies sont placées dans des positions mutuellement adjacentes et en ce que ledit-élément d'arrêt anti-chute comprend une cloison séparatrice partielle placée# entre les trémies et s'étendant depuis le point d'intersection desdites trémies vers le bas jusqu'en un point adjacent audit moyen de distribution de flux. 5.Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen d'égalisation de pression comprend un conduit s'étendant depuis le haut de la trémie à flux récupéré jusqu'en un point adjacent à la partie supérieure de la trémie à flux vierge. 6. Dispositif de distribution de flux du type à récupération,caractérisé en ce qu'il comprend une trémie à flux vierge ,une trémie à flux récupéré,un moyen de distribution de flux relié à la trémie à flux récupéré pour faire arriver du flux sur une zone de soudure, un orifice de récupération de -flux placé dans une position adjacente à la soudure, un cyclone communiquant avec le haut de la trémie de déchets à flux récupéré, un conduit reliant l'orifice de récupération de flux avec ledit cyclone et un injecteur d'air relié à un point médian dudit conduit pour faire arriver de l'air dans le cyclone et pour créer un vide entre ledit point médian et ledit orifice de récupération de flux, ledit cyclone étant maintenu sous une pression positive. 7. Dispositif selon la revendication 6,caractérisé en ce qu'il comprend une vanne placée entre la trémie à flux récupéré et le cyclone. 8. Dispositif selon la revendication 6,caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour permettre sélectivement à du flux provenant de la trémie de flux vierge de pénétrer dans la trémie à flux récupéré.