Brevet FR2541314A1 — publié le 19840824

PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS D'ALIMENTATION EN MELANGE COMBUSTIBLE POUR SOUDURE OXHYDRIQUE La présente invention a pour objet d'apporter une serie d'améliorations aux appareils réalisant le mélange combustible, plus précisément le mélange oxygène-hydrogène,qui alimente les chalumeaux oxhydriques. Plus précisément, la présente invention concerne les appareils, dont le principe est déjà connu, qui produisent le mélange précité de combustible oxygène-hydrogène au moyen de la décomposition de l'eau par électrolyse. Les appareils de ce type présentent de nombreux avantages d'ordre général qui leur permettent de recevoir un accueil de plus en plus favorable sur le marché et de se substituer très avantageusement, en particulier pour ce qui est de l'économie et de la facilité d'emploi aux bouteilles classiques dans lesquelles le gaz est stocké sous pression Cependant les appareils actuellement connus dans lesquels se réalisent ce mélange n'ont qu'un rendement faible car il est impossible, sinon à un coût prohibitif, de les fabriquer à des dimensions plus importantes Leur utilisation est donc actuellement limitée à de petits ateliers tels que bijouterie, mécanique de précision et similaires. Les perfectionnements objets de la présente invention permettent précisément de fabriquer des appareils donnant des rendements importants de ce mélange combustible tout en restant dans des limites tout-à-fait acceptables pour ce qui est du poids, du volume et des coûts de fabrication. Par conséquent le champ d'application s'en trouve notablement étendu par exemple jusqu'aux ateliers de réparation de vehicules, aux ateliers métallurgiques, de serrurerie etc.. Dans ces conditions, les avantages pratiques qui résultent des perfectionnements en question sont évidents.Ils le sont encore plus si l'on tient compte de l'augmentation du rendement de production du mélange combustible dont il a déjà été question et qui sera précisée par la suite, obtenue sans porter préjudice à la sécurité, l'appareil pouvant, grâce à ces perfectionnements, être commandé, transporté et utilisé sans aucune précaution spéciale ni risque. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un appareil selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 est un schéma général de l'ensemble d'un appareil selon l'invention; - Figure 2 représente une vue en coupe schématique de la cuve de l'appareil, munie des électrodes nécessaires à l'électrolyse de l'eau; - Figure 3 est une vue de dessus, à échelle réduit, de ladite cuve;; - Figure 4 est une vue en coupe, à échelle agrandie de la structure du dispositif de contrôle et de régulation de la pression du mélange combustible réalisé par l'appareil - Figure 5 est une vue en coupe, également à échelle agrandie, montrant la structure de la vanne de sécurité équipant l'appareil; - Figure 6 est une vue en coupe, également à échelle agrandie montrant la structure du dispositif régulant automatiquement la production de mélange combustible en fonction de la pression atteinte à tout moment, et - Figure 7 est une vue en coupe, également à échelle agrandie, montrant la structure du dispositif au moyen duquel on contrôlewle niveau d'eau distillée de la cuve dans laquelle se produit la réaction. L'appareil comprend, en premier lieu, à la manière connue, un châssis qui pourra bien entendu présenter la forme désirée bien go'il soit, de préférence, constitué d'une plateforme plane et rectangulaire 1 éventuellement munie de pieds d'appui et/ou de moyens de fixation. Sur cette plateforme sont disposés un ventilateur 2, par exemple du type à hélice, assurant le courant d'air de refroidissement nécessaire, un transformateur de tension 3 et un redresseur 4, au moyen desquels est assurée l'alimentation en courant continu en basse tension, par exemple 12 volts, aux électrodes de la cuve 5.Celle-ci est également disposée sur la plateforme 1 sur laquelle elle est fixée de manière appropriée l'ensemble étant recouvert d'un capot 6, par exemple en tôle métallique et de forme générale parallèlépipédique, lequel présente uniquement, mises à part les grilles nécessaires au refroidissement, les ouvertures nécessaires à un accès commode et un contrôle aisé des organes de contrôle et de commande de l'appareil. En particulier, de manière préférentielle mais non obligatoire et suivant l'une des caractéristiques accessoires de l'invention, l'appareil comporte un tableau 8 sur lequel sont groupées les commandes du circuit électrique 7-7' ainsi que les appareils de contrôle et de protection de ce circuit.Cet ensemble est accessible par un orifice supérieur prévu sur le capot 6. En outre, grâce également à des orifices correspondants prévus sur le capot, on a accès aux éléments de commande et de contrôle de la cuvez qui seront décrits ci-après, et à la vanne inférieure 9 permettant la vidange totale de la cuve en cas d'intervention nécessaire sur celle-ci à des fins de réparation ou d 'entretien Suivant une caractéristique essentielle des perfectionnements objets de la présente invention, les électrodes qui se trouvent à l'intérieur de la cuve 5 pour assurer la réaction électrolytique sont constituées d'une série de segments tubulaires ou de corps cylindriques (ou éventuellement prismatiques) 10 de diamètres progressivement croissants, disposés coaxialement, convenablement isolés par exemple au moyen de supports diélectriques Il et interposés entre un cylindre intérieur 12 relié à l'un des pôles du circuit électrique d'alimentation; par exemple au travers du couvercle 13 de la cuve, et un corps cylindrique extérieur 5 relié à l'autre pôle et qui peut éventuellement être constitué par les parois latérales mêmes de la cuve. Cet agencement, grâce auquel les plaques ou corps cylindriques intermédiaires sont isolés des deux corps extrêmes reliés au circuit, permet un maximum d'efficacité du fait que on obtient une très grande surface totale d'électrodes moyennant une consommation minimale, grâce aux courants induits engendrés. Suivant le-mode de réalisation préféré schématisé par la figure 2, le couvercle 13 doit être évidemment isolé électriquement des parois latérales de la cuve 5. Cette isolation peut par exemple être assurée en plaçant entre les deux éléments une bague élastique 14 en caoutchouc ou similaire qui fait également onction de joint d'étanchéité. Suivant également un mode de réalisation préféré il est prévu, à la maniere connue, de poser le couvercle 13 sur des colonnes verticales 15 fixées à leur base, par exemple au nombre de quatre, le couvercle étant maintenu en position fermée au moyen de systèmes adéquats d'écrous et de contre-écrous 16 engagés sur les extrémités supérieures des colonnes, avec interposition de ressorts (non représentés sur la figure 3) lesquels peuvent être constitués par exemple par un certain nombre de rondelles coniques élastiques. De cette manière ledit couvercle peut agir comme soupape de sécurité lorsqu'il surmonte la force élastique des ressorts, ce qui le soulève et produit un échappement des gaz à chaque fois que la pression interne dépasse une certaine limite qui n'a pas déclenché les autres dispositifs de- contrôle de pression.Le système des écrous et ressorts ci-dessus permet de réguler exactement la tension de ces dispositifs de façon que le couvercle ne se soulève que lorsque la surpression intérieure atteint une limite déterminée dans chaque cas. Le couvercle 13 comporte une ouverture 17 qui est fermée hermétiquement à l'aide d'un bouchon 18 de forme appropriée permettant de verser dans la cuve 5, à travers ledit bouchon, la quantité d'eau distillée nécessaire au maintien du niveau dans les limites de bon fonctionnement de l'appareil. Dans un mode de réalisation préféré et suivant une caractéristique accessoire de l'invention, l'appareil comporte un système d'alarme qui se déclenche automatiquement lorsque le niveau d'eau distillée à l'intérieur de la cuve descend en dessous d'une limite prédéterminée. Ce dispositif d'alarme qui est représenté schématiquement sur la figure 7, comprend essentiellement une tige conductrice 19 disposée à l'intérieur de la cuve, en position verticale, ou sensiblement verticale, et dont l'extrémité inférieure 19' est immergée dans le liquide 20 et disposée au ras du niveau minimal souhaité pour le liquide à l'intérieur de la cuve. L'extrémité supérieure 19" de la tige 19 est reliée à un circuit électrique de contrôle, de n'importe quel type connu, agencé pour actionner une alarme optique et/ou, de préférence, sonore. Suivant un mode de réalisation ladite tige 19 est munie sur une partie de sa longueur d'un manchon tubulaire 21 qui traverse le couvercle 13 et se fixe sur ce dernier par exemple à l'aide d'un joint élastique 22 comprimé par un bouchon fileté 23.Lorsque le niveau du liquide à l'intérieur de la cuve a baissé, l'extrémité 19' de la tige 19 cesse hêtre en contact avec le liquide et l'alarme se met à fonctionner grâce au circuit électrique de contrôle sus-mentionné. Suivant un perfectionnement important de l'invention l'appareil comporte un dispositif ingénieux permettant de réguler en toute sécurité et précision et dans des limites très étendues, la pression du mélange combustible alimentant l'appareil de soudure. Ce dispositif, schématisé sur la figure 4, comporte principalement un corps 24 traversant hermétiquement le couvercle 13, une extrémité conique inférieure 24' et, à l'opposé, une tête 241lu Le corps 24 est traversé dans son axe par une tige 25 pouvant coulisser librement, comportant une ou deux (ou davantage) rainures longitudinales 26 et 26' qui établissent la circulation du mélange combustible depuis l'intérieur de la cuve jusqu'à une chambre 27 délimitée par un organe 28 fixé au couvercle 13 et par une membrane élastique 29 et dans laquelle débouche l'extrémité d'une cånalisation souple 30 amenant le mélange combustible jusqu'au chalumeau. La tige 25 comporte à son extrémité supérieure une tête plate 31 par l'intermédiaire de laquelle elle est en contact avec la membrane 29 et contre laquelle agit un ressort 32 qui tend à la maintenir constamment dans une position limite supérieure. A se partie inférieure, la tige 25 comporte un disque 34 pourvu d'un joint élastique 35. Ce disque fait corps avec la tige, par exemple à l'aide d'une vis 33, qui permet de maintenir sa position entre certaines limites. Enfin, on prévoit une force élastique réglable, qui sera décrite ultérieurement, agissant sur la face opposée de la membrane 29 à l'encontre du ressort 32 en vue de maintenir l'ensemble dans une position déterminée d'équilibre. Dans cette position, les rainures longitudinales 26 et 26' de la tige 25 mettent en communication l'intérieur de la cuve avec la chambre 27 en sorte que le mélange combustible puisse circuler librement de la cuve vers la chambre 27, puis la canalisation 30 jusqu'au chalumeau.A partir de cette position il suffit que la pression du mélange combustible élaboré dans l'appareil dépasse la limite prévue pour que la surpression se produisant à l'intérieur de la chambre 27 déforme élastiquement la membrane 29 (à l'encontre de la force élastique agissant sur elle), en sorte que la tige 25, poussée par le ressort 32, s'élève jusqu'à ce que le joint 35 s'applique contre l'extrémité conique 24' du corps 24 empêchant ainsi totalement la circulation du mélange combustible le long des rainures conduisant à la chambre 27. Par ailleurs, il suffit que la surpression à l'interieur de cette chambre cesse pour que l'ensemble revienne immédiatement à la position d'équilibre originelle et rétablisse la circulation du mélange vers la chambre 27. Il est évident que les moyens constituant la force élastique agissant sur la membrane 29 et la manière de réguler cette force peuvent varier dans de grandes limites sans sortir pour autant du cadre de la présente invention. Cependant, suivant une caracteristique accessoire de l'invention, lesdits moyens peuvent être constitués par un corps creux 36 pouvant coulisser axialement, grâce à un guidage approprié, et à l'intérieur duquel est disposé un ressort hélicoldal 37 dont l'extremité libre prend appui par l'intermédiaire d'un organe 38 en un point intermédiaire d'un levier 39 réglable en position en agissant sur la tension dudit ressort par l'intermédiaire d'une vis 41 engagée sur une tige de dimension appropriée 40.Il suffit de tourner plus ou moins cette vis 41 pour régler exactement la pression choisie à l'intérieur de la chambre 27 pour engendrer la déformation de la membrane 29, ce qui permet en définitive de régler la pression du mélange gazeux alimentant le chalumeau. D'autre part, il suffit de donner quelques tours à la vis 41 pour interrompre, avec toute la sécurité voulue, l'alimentation en mélange du chalumeau, en sorte que l'ensemble peut également servir de simple vanne à chaque fin de période d'utilisation de l'appareil. Suivant un autre perfectionnement de la présente invention, l'appareil comporte au moins une vanne de sécurité s'ouvrant automatiquement pour laisser s'écouler le mélange combustible vers l'extérieur chaque fois que, pour quelque raison que ce soit, la pression à l'intérieur de la cuve dépasse une limite préfixée. Cette vanne est principalement constituée d'un corps 42 fixé sur le couvercle 13 et délimitant une chambre intérieure 43 fermée par une membrane élastique 44 et communiquant par un passage excentré 45 avec un conduit 46 lui-même communiquant avec l'intérieur de la cuve 5. Contre la face libre de la membrane 44 prend appui un piston 47 sollicité par un ressort 48 dont on peut régler la tension, par exemple au moyen d'une vis 49. Le piston 47 fait office de joint élastique en agissant en permanence sur la membrane en vue de la plaquer contre une saillie centrale 50 prévue dans la chambre 43 et dans laquelle débouche un orifice 51 qui communique avec l'extérieur par l'intermédiaire d'une tubulure 52. I1 suffit, bien entendu, que la pression du gaz à l'intérieur de la cuve dépasse la limite préfixée pour qu'elle provoque la déformation de la membrane 44 ce qui soulève le piston 47 et, par conséquent, établit la communication entre l'intérieur de la cuve et l'extérieur. De même, il suffit que la pression intérieure de la cuve, grâce à ladite communication, revienne à sa valeur normale pour que le piston redescende et que la membrane 44 se retrouve en position de fermeture. Afin d'augmenter le degré de sécurité, il est nécessaire bien entendu de munir l'appareil non pas d'une vanne telle que décrite mais de deux, ou davantage, ou bien il faut adjoindre à cette vanne un ou plusieurs autres systèmes de sécurité, en plus du dispositif spécial de fixation du couvercle décrit plus haut. Enfin, l'appareil comporte, conformément à l'invention, un dispositif régulant automatiquement le processus d'électrolyse grâce au contrôle. de l'alimentation des électrodes en vue de maintenir constante, dans une limite préfixée, la pression du mélange combustible dans la cuve. Ce dispositif de régulation est principalement constitué d'un passage 53 prévu dans le couvercle 13, ou éventuellement dans la paroi latérale de la cuve. Ce passage est obturé par une membrane élastique 54 contre laquelle s'appuie un piston 55 coulissant axialement sur une longueur déterminée en étant convenablement guidé.Ce piston est appliqué contre la membrane à l'aide d'un bras basculant 56 lui-même soumis à l'action d'un ressort 57 réglable en tension par exemple à l'aide d'un écrou 58,vissé sur une tige filetée fixe 59. Dans des conditions normales de pression à l'intérieur de la cuve, le ressort 57 maintient, au moyen du levier 56 et du piston 55, la membrane 54 appuyée contre le passage 53. Cependant, si la pression à l'intérieur de la cuve dépasse une limite préfixée, du fait de l'augmentation de la production par électrolyse de mélange combustible, augmentant par voie de conséquence l'alimentation de ce mélange au ou aux chalumeaux, la surpression en résultant provoque une déformation de la membrane 54 laquelle, par l'intermédiaire du piston 55, agit sur le bras 56 à l'encontre du ressort 57. Ce bras actionne alors au moyen d'un système mécanique d'accouplement quelconque, un micro-interrupteur qui peut faire partie intégrante dudit système, comme représenté sur la figure 6 (bras coopérant avec un contact fixe 60). Grâce à un tel dispositif de contrôle le micro-interrupteur commande le circuit d'alimentation des électrodes disposées dans la cuve, lequel en s'ouvrant interrompt l'électrolyse.Il suffit que la pression à l'intérieur de la cuve revienne au niveau préfixé pour que l'ensemble décrit ci-dessus revienne, grâce à l'élasticité propre de la membrane 54 et au ressort 57, à la position primitive ce qui referme à nouveau le circuit d'alimentation des électrodes et remet en marche le processus d'électrolyse. Le ressort -57 dont la tension est réglable, comme mentionné plus haut grâce à l'écrou 58 ou autre dispositif similaire, permet de régler exactement la pression maximale admise pour le mélange de combustible à l'intérieur de la cuve sans que soit interrompu le processus d'électrolyse. Par ailleurs, cette pression automatiquement maintenue et sans limitation est évidemment inférieure à la pression maximale admise par les dispositifs de sécurité prévus sur l'appareil et en particulier les vannes de sécurité sus-mentionnées. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes. Par ailleurs, il est à noter que les perfectionnements selon la présente invention peuvent être appliqués indépendamment, sans sortir du cadre de l'invention. I1 est également entendu que l'appareil représenté et décrit. ci-dessus peut éventuellement être complété, si cela est utile ou nécessaire, par des dispositifs complémentaires utiles au point de vue de la sécurité ou du contrôle de la flamme. En particulier, sur la ou les tubulures alimentant en mélange combustible les chalumeaux, on peut disposer une ou plusieurs vannes anti-retour destinées à éliminer toute possibilité d'accidents dûs à un retour de flamme. En outre, ces tubulures peuvent être également munies de filtres de récupération de l'eau en suspension éventuellement amenée par le mélange gazeux combustible, de chambres de régulation de pression, de réservoirs de substances anti-oxydantes ou autres à introduire dans le mélange etc... REVENDICATIONS 1. Perfectionnements aux appareils de fourniture de mélange combustible pour la soudure oxhydrique, du type dans lequel le mélange combustible est obtenu par décomposition électrolytique d'eau distillée, caractérisés en ce que la cuve (5), hermétiquement isolée de l'extérieur, à l'intérieur de laquelle s'effectue le processus d'électrolyse, comporte deux électrodes cylindriques coaxiales (5,12) reliées aux poles d'un circuit d'alimentation en courant continu basse tension, entre ces deux électrodes étant intercalés un certain nombre de corps cylindriques indépendants (10) en matériau conducteur et de diamètres croissants, disposés coaxialement et électriquement isolés entre eux ainsi que vis-à-vis desdites électrodes (5,12) . 2. Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés en ce que l'électrode intérieure (12) est solidaire d'un couvercle métallique (13) assurant la fermeture de la cuve (5), ladite électrode étant reliée à travers ledit couvercle à l'un des pâles du circuit d'alimentation. -3. Perfectionnements selon l'une des revendications l ou 2, caractérisés en ce que l'électrode extérieure est constituée par les parois latérales mêmes de la cuve (5) et est reliée directement à l'autre pôle dudit circuit d'alimentation. 4. Perfectionnements selon l'une des revendications l à 3, caractérisés en ce que l'isolation électrique entre le couvercle (13) et les parois latérales de la cuve (5) est réalisée par une rondelle en matériau élastique (14) faisant également fonction de joint d'étanchéité, comprimée à l'aide d'écrous (16), avec interposition de ressorts susceptibles de se relâcher en cas de surpression, lesdits écrous (16) maintenant le couvercle (13) en position fermée. 5. Perfectionnements selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisés en ce que les électrodes intermédiaires 6. Perfectionnements selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisés en ce qu'il est prevu un dispositif réducteur-régulateur de la pression du mélange combustible engendré par l'appareil, comportant une chambre (27), à laquelle est reliée une tubulure (30) d'amenée dudit mélange à un ou plusieurs chalumeaux, communiquant avec l'intérieur de la cuve (5) par des rainures axiales (26,26') ménagées sur une tige (25) coulissant librement le long d'un corps tubulaire fixe (24) sur lequel elle est montée et qu'elle traverse, ladite tige (25) étant constamment sollicitée de manière à se placer dans une position limite et étant munie à son extrémité libre d'une butée (34) munie d'une garniture élastique (35), ladite butée étant susceptible de prendre appui contre l'extrémité (2d') dudit corps tubulaire fixe de manière à obturer celui-ci et à interrompre la communication entre ladite chambre (27) et la cuve (5), ces dernières étant, lorsque ladite tige est maintenue en position intermédiaire d'équilibre1 en communication grâce à une membrane élastique (29) fermant ladite chambre (27) et contre laquelle est en appui ladite tige (25), une force élastique extérieure réglable étant appliquée contre ladite membrane (29), en sorte que lorsque la pression dans la chambre (27) dépasse une limite préfixée, la membrane (29) se déforme à l'encontre de ladite force extérieure ce qui déplace axialement ladite tige (25) et interrompt la communication entre la chambre (27) et la cuve (5). 7. Perfectionnements selon la revendication 6, caractérisés en ce que ladite force élastique extérieure est constituée par un ressort hélicoidal (37) comprimé entre un piston (36) agissant contre ladite membrane (29) et un levier (39) dont la position est réglable entre certaines limites, ledit levier permettant de régler la tension du ressort (37) à l'aide d'un système à vis (41) et tige filetée (40). 8. Perfectionnements selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisés en ce qu'il est prévu un système de vanne de sécurité constitué par une tubulure d'échappement divisée en deux tronçons (46,52) en communication respectivement avec l'intérieur de la cuve (5) et avec l'extérieur, lesdits tronçons communiquant entre eux par l'intermédiaire d'une chambre (43) fermée par une membrane élastique (44) contre laquelle est appliquée une force élastique réglable contraignant la membrane à demeurer dans une position interrompant ladite communication, ladite membrane (axa) étant soulevée par la surpression régnant à l'intérieur de la cuve (5) lorsque la pression dépasse la limite préfixée, ce qui permet la sortie directe vers l'extérieur du mélange combustible. 9. Perfectionnements suivant la revendication 8, caractérisés en ce que ladite force élastique réglable est constituée par un ressort-hélicoldal (48) comprimé entre un piston ( 7) appliqué contre ladite membrane (ao) et une butée dont la position est réglable à l'aide d'une vis (49), réglant ainsi la tension dudit ressort. 10. Perfectionnements selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisés en ce que l'ouverture et la fermeture du circuit d'alimentation des électrodes (5,10,12) sont commandées par un micro-interrupteur (60) actionné par un piston (55) soumis à une force élastique réglable et prenant appui contre une membrane élastique (SA) sur la face opposée de laquelle agit la pression du mélange combustible élaboré dans l'appareil, l'ensemble étant agencé de manière que lorsque ladite pression dépasse une limite préfixée elle provoque la déformation de la membrane (5-4) et ouvre le circuit d'alimentation, interrompant ainsi le processus d'électrolyse et arrêtant, par voie de conséquence, l'élaboration du mélange. 11. Perfectionnements selon la revendication 10, caractérisés en ce que ledit piston (55) agit sur un bras ou levier basculant (56) supportant le contact mobile du micro-interrupteur (60) et dont l'extrémité libre est moumise à l'action d'un ressort (57) dont la tension est réglable à l'aide d'un système à écrou (58) et tige filetée (59). 12. Perfectionnements selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisés en ce qu'il est prévu une tige conductrice (19) traversant hermétiquement le couvercle (13) de la cuve, électriquement isolée vis-à-vis de cette dernière, et dont l'extrémité inférieure (19') se trouve à hauteur du niveau minimal susceptible d'être atteint par le liquide à l'intérieur de la cuve pour que l'appareil fonctionne correctement, ladite tige (19) commandant un circuit de contrôle engendrant un signal d'alarme optique et/ou sonore lorsque son extrémité inférieure (19') n'est plus en contact avec le liquide.