Brevet FR2512520A1 — publié le 19830311

i La présente invention concerne un chalumeau utilisé pour chauffer des articles. Le dép 6 t chimique en phase vapeur modifié est une technique bien connue pour la fabrication de préformes à partir desquelles on étire des fibres utilisées comme guides de lumière, et cette technique est décrite dans le brevet US 4 217 027 La fabrication des préformes de guide de lumière part d'un tube de quartz fondu, nettoyé chimiquement, qu'on fait tourner dans un tour de travail du verre Un chalumeau oxhydrique à mélange en surface se déplace de façon répétée sur la longueur du tube dans une direction, ce qui produit une zone chaude (environ 14000 C à 18000 C) qui se déplace le long du tube On dirige des vapeurs chimiques dans le tube en rotation pendant que le chalumeau se déplace sur sa lon- gueur, ce qui entraîne le dép 6 t de couches de coeur unifor- mes en silice dopée fondue à l'intérieur du tube. On dépose de cette manière des couches multiples pour produire le rapport de masse désiré entre le tube et le coeur et un profil d'indice de réfraction désiré On ef- fectue un nombre de traversées du chalumeau ayant une valeur quelconque de 50 à 100 o, et on peut faire varier la quantité de dopant utilisé à chaque passe, en augmentant l'indice de réfraction dans chaque couche déposée successive, pour fabri- quer une préforme à gradient d'indice, ou bien on peut mainte- nir le niveau de dopant constant dans chaque couche pour for- mer une préforme à saut d'indice On rétreint ensuite le tube, avec les couches déposées à l'intérieur, pour former une pré- forme sous forme de barreau plein, en élevant à environ 200000 la température de la zone chaude, pendant qu'elle se déplace sur la longueur du tube, en plusieurs passes. Un type de chalumeau utilisé dans la technique de fabrication ci-dessus, à la fois pour le dépôt et le rétreint, est constitué par une multitude de tubes creux de faible diamètre dont les premières extrémités forment un réseau cour- be et dont les secondes extrémités communiquent avec une sour- ce de gaz, comme le montre le brevet US 4 231 777 L'oxygène sort par les extrémités des tubes tandis que l'hydrogène tra- verse les espaces situés entre les tubes On a trouvé que ce chalumeau était très efficace pour la fabrication de préfor- mes de guides de lumière O Cependant, la fabrication d'un tel chalumeau est coûteuse et sa réparation est difficile De plus, il est difficile de définir la vitesse des gaz qui sor- tent du chalumeau, à cause des variations des diamètres des tutes. Il est donc nécessaire de disposer d'un chalumeau relativement économique dont le montage ou le démontage pour la réparation soient aisés Le chalumeau doit en outre donner des vitesses de gaz uniformes. L'invention résout les problèmes précédents grâce à un chalumeau qui est constitué par une plaque emprisonnée entre des première et seconde pièces extérieures, chacune des pièces extérieures contenant une cavité qui s'ouvre vers la plaque Sur chaque surface principale, la plaque comporte au moins une rainure qui s'étend depuis un bord de celle-ci jusqu'aux cavités respectives dans les pièces extérieures les gaz qui sont dirigés dans les cavités sortent par les rainures respectives. Le chalumeau de l'invention est avantageusement moins coûteux à fabriquer que les structures de l'art anté- rieur. Un avantage supplémentaire consiste en ce que le chalumeau de l'invention peut 4 tre réparé aisément et rapide- ment. De plus, les rainures formées dans la plaque peu- vent être usinées avec des tolérances serrées, ce qui conduit à une vitesse uniforme des gaz sortant des rainures. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue éclatée du chalumeau de l'invention; La figure 2 montre le chalumeau assemblé et en position pour chauffer un tube de verre; la figure 3 est une coupe du chalumeau de l'inven- tion; et Les figures 4 à 6 représentent plusieurs configu- rations possibles des rainures dans la plaque plane du chalu- meau de l'invention. On décrit le chalumeau de l'invention en relation avec son utilisation pour chauffer des tubes de verre pendant le dép 6 t de matière sur leur surface intérieure, et pour pro- duire des températures élevées dans le but de rétreindre de tels tubes Une telle description n'est cependant faite que dans un but d'exposition, et non dans un but limitatif, du fait qu'on peut avantageusement utiliser le chalumeau de l'invention pour chauffer d'autres articles ayant diverses configurations géométriques. Le chalumeau qui est désigné de façon générale par la référence 10 sur la vue éclatée représentée sur la figure 1 comprend des première et seconde pièces extérieures prati- quement identiques, portant respectivement les références 12 et 14, et une plaque à buses 16, tous ces éléments ayant des surfaces courbes de m&me étendue Chacune des pièces extérieures 12 et 14 comporte une chambre en "U", 18, et un conduit d'entrée 22 qui communique avec cette chambre. Chacune des première et seconde pièces extérieures 12 et 14 comporte un canal courbe 24 dans lequel est enfoncé un tuyau de refroidissement 26 Un ensemble de trous 28-28 traversent les deux pièces 12 et 14. La plaque à buses 16 comporte un premier ensemble de rainures 32-32, disposées radialement et usinées dans une première surface principale 34 et, comme la figure 3 le mon- tre le mieux, un second ensemble de rainures 36-36 disposées radialement et usinées dans une seconde surface principale 38 La plaque 16 est traversée par un ensemble de trous 42-42. la figure 2 est une vue isométrique du chalumeau qui est assemblé en emprisonnant la plaque à buses plane 16 entre les pièces extérieures 12 et 14, et en fixant en- semble les éléments constitutifs au moyen d'un ensemble de vis 44-44 qui traversent les trous 28 et 42. La figure 3 est une coupe du chalumeau 10 selon la ligne 3-3 représentée sur la figure 2 On peut voir clai- rement que la plaque à buses plane 16 sépare les deux cham- bres 18-18 et que la longueur radiale des rainures 32 et 36 est suffisante pour faire communiquer la surface courbe ex- térieure 46 (voir la figure 2) du chalumeau 10 avec les chambres 18-18 des pièces respectives 12 et 14. Bien que dans un mode de réalisation particulier les rainures 32 et 36 soient entrelacées, comme le montre la figure 4, on peut utiliser effectivement d'autres configura- tions, comme des rainures alignées (figure 5) ou décalées (figure 6), en fonction des gaz utilisées, du mélange en sur- face exigé, de la température désirée, etc. Dans un exemple de réalisation particulier qui est représenté sur la figure 2, les pièces extérieures 12 et 14 ainsi que la plaque 16 sont réalisées en aluminium et le tuyau 26 est en acier inoxydable. Pendant le fonctionnement, on introduit de l'oxygè- ne dans la chambre 18 de la pièce extérieure 12, par le con- duit 22, tandis qu'on introduit de l'hydrogène dans la cham- bre 18 de la pièce extérieure 14, par le conduit 22 Ii'oxy- gène et l'hydrogène circulent à partir des chambres 18-18 et sortent respectivement par les rainures 32 et 36, sous la forme de jets alternés (voir les figures 3 et 4) les gaz se mélangent à la surface du-chalumeau 10 et sont enflammés pour former une flamme courbe On positionne ensuite à l'in- térieur de la flamme un tube de verre en rotation 50, repré- senté en pointillés sur la figure 2, et on déplace le chalu- meau 10 de façon répétée sur la longueur du tube, pour four- nir une-chaleur suffisante pour fabriquer une préforme de guide de lumière, de la manière décrite en détail dans le brevet US 4 217 027 On fait passer dans le tuyau 26 un agent de refroidissement tel que de l'eau, comme l'indiquent les flèches, pour maintenir la température de la surface courbe 46 à une valeur suffisamment basse pour éviter la formation d'oxydes sur cette surface, afin d'emp 4 cher une éjection ultérieure de particules susceptibles de contaminer la surfa- ce de la préforme pendant la fabrication De telles particu- les pourraient avoir un effet défavorable sur la résistance mécanique d'une fibre étirée à partir de la préforme Bien que le mode de réalisation considéré utilise un tube de re- froidissement 26, on peut utiliser diverses autres techniques comme des canaux de refroidissement internes. Le chalumeau 10 de l'invention est au moins aussi efficace et moins coûteux à fabriquer que les chalumeaux de l'art antérieur De plus, le chalumeau 10 peut être réparé simplement en remplaçant l'un quelconque des trois éléments principaux (c'est-à-dire les pièces extérieures 12 et 14 et la plaque à buses 16) On peut en outre modifier la zone de chauffage et les zones de pression de flamme produites par le chalumeau 10 de l'invention en modifiant simplement la taille des rainures 32 et 36 et/ou l'épaisseur de la plaque à buses 16. Le tableau ci-après indique les dimensions des rainures 32 et 36 dans une plaque à buses 16 de 0,318 cm d'épaisseur, pour quatre exemples de réalisation. TABILEAU Chalumeau Largeur des rainures de 02 (cm) i :3 ,025 O 0,00 00,051 0, 064 Aire des r-i-nures de 02 (cm 2) 0,277 01,329 0,548 0,684 Iargeur des rainures Aire des rainures de 112 (cm) de 112 (cm 0,051 0,064 0, 102 0, 130 0, 548 0,703 i e 11 29 1, 459 n Bien que le chalumeau considéré à titre d'exemple utilise un mélange oxygène-hydrogbne, on peut utiliser d'au- tres combinaisons de gaz, comme du méthane, du propane, ou autres. Il faut noter que les modes de réalisation décrits ici ne sont destinés qu'à illustrer les principes de l'inven- tion L'homme de l'art pourra leur apporter diverses modifi- cations sans sortir du cadre de l'invention Par exemple, le chalumeau 10 est conçu de façon à donner une surface courbe s'étendant sur un arc d'environ 1800, mais l'arc peut 9 tre inférieur ou supérieur à 1800 et il peut 9 tre de 3600, for- mant ainsi un espace annulaire dans lequel un tube 50 peut passer De plus, bien que le chalumeau 10 comporte une sur- face courbe 46 dans le but de recevoir un article pratique- ment cylindrique (c'est-à-dire un tube de verre 50), le chalumeau n'est pas limité à une telle configuration La surface 46 peut en effet Ctre plane ou prendre d'autres con- figurations en fonction de la configuration géométrique de l'article à chauffer. REVENDICATIONS 1 Chalumeau, caractérisé en ce qu'il comprend: une plaque ( 16) et des première ( 12) et seconde ( 14) pièces extérieures disposées de manière que la plaque ( 16) soit emprisonnée entre elles, et chaque pièce extérieure ( 12, 14) comporte une cavité ( 18) qui s'ouvre vers la plaque ( 16), tandis que la plaque ( 16) comporte au moins une rainure ( 32, 36), sur chacune de ses surfaces principales ( 34,38) qui s'étend depuis un bord extérieur ( 46) de la plaque jusqu'aux cavités respectives ( 18) formées dans les pièces extérieures ( 12, 14). 2 Chalumeau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures comprennent un premier ensemble de rainures espacées ( 32) dans une première surface principale ( 34) qui sont disposées d'une manière entrelacée par rapport à un second ensemble de rainures espacées ( 36) sur la surface opposée ( 38) de la plaque. 3 Chalumeau selon l'une quelconque des revandica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que les rainures ( 32, 36) sont alignées. 4 Chalumeau selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que les rainures ( 32, 36) sont décaléeso Chalumeau selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de refroidissement ( 26) qui sont situés dans les pièces ex- térieures ( 12, 14) à proximité du bord extérieur ( 46) de la plaque. 6 Chalumeau selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que le bord extérieur ( 46) de la plaque ( 16) a une forme courbe, et les rainures ( 32, 36) sont disposées radialement dans la plaque. 7 Chalumeau selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un canal ( 22) dans chacune des pièces extérieures ( 12, 14), pour établir la communication entre les cavités respectives ( 18) et une source de gaz. 8 Chalumeau selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que la plaque ( 16) et les pièces extérieures ( 12, 14) comportent au moins une surface courbe de mime étendue ( 46)o