Brevet FR2549579A1 — publié le 19850125

La présente invention concerne un brûleur à gaz perfectionné pour un pistolet de métallisation dans lequel un fil métallique est fondu par une flamme produite par le gaz et la matière en fusion est atomisée. Les parties essentielles du brûleur à gaz d'un pistolet de métallisation sont constituées par une tuyère et une buse Le fil métallique à fondre et à atomiser est introduit dans le pistolet et il passe axialement au travers de la tuyère Pour empêcher la tuyère d'être usée 10 par le fil, un élément rapporté en acier trempé est introduit dans la tuyère et le fil passe au travers Un mélange de gaz de combustion tels que par exemple de l'oxygène et de l'acétylène est introduit par l'intermédiaire de plusieurs orifices répartis symétriquement autour du fil La tuyère 15 est entourée par la buse et elle est toujours placée en retrait par rapport à celle-ci de façon que l'orifice de buse soit placé en avant de l'embouchure de tuyère L'espace existant dans la buse entre son orifice de sortie et l'embouchure de tuyère forme une chambre de combustion dans 20 laquelle les produits combustibles fournis sont brûlés et chauffent le fil La flamme est séparée des parois de la buse par de l'air qui s'écoule sous forme d'une couche mince sur les parois de ladite buse en direction de l'orifice de décharge de la buse On fait passer au centre dudit 25 orifice le fil autour duquel les produits de combustion s'écoulent; de l'air de refroidissement s'écoule à la distance maximale par rapport au centre L'orifice de sortie de buse doit avoir une section droite aussi petite que possible pour éjecter le gaz à grande vitesse Le courant de 30 gaz s'écoulant rapidement en amont de la buse fond superficiellement le fil et assure l'atomisation du métal fondu. Pour obtenir la vitesse de sortie relativement élevée du gaz éjecté de l'orifice de sortie de la buse, une pression atmosphérique suffisante doit exister dans la chambre de combustion Le fil qui est introduit par l'intermédiaire de l'élément rapporté de tuyère dans la chambre de combusttion doit traverser celle-ci avec un certain jeu. Pour cette raison, du fait qu'il règne dans la chambre de combustion une pression supérieure à la pression atmosphérique, un écoulement de gaz chaud revient dans l'intervalle existant entre le fil et l'élément rapporté de tuyère le long du fil et il surchauffe la tuyère, ce qui crée certains inconvénients tels qu'un raccourcissement de la durée de service de la tuyère, un reflux de flamme ou analogue En conséquence, l'ouverture existant dans la tuyère et par laquelle le fil est introduit est alimentée en air comprimé qui s'écoule autour du fil dans une direction inverse de la 10 direction d'avancement du fil Cet écoulement d'air produit une surpression qui compense approximativement la pression supraatmosphérique régnant dans la chambre de combustion de sorte que les gaz chauds sont empêchés de s'écouler le long du fil. La situation mentionnée ci-dessus, o la surpression produite dans la cavité de tuyère correspond à celle régnant dans la chambre de combustion, est d'un caractère assez théorique En pratique, les valeurs des pressions régnant dans la chambre de combustion et dans la cavité de 20 tuyère varient en fonction des conditions opérationnelles et elles dépendent essentiellement des valeurs préréglées des pressions des gaz de combustion et de l'air. Si la pression d'air dans la cavité de tuyère est plus élevée que-la pression régnant dans la chambre de 25 combustion, de l'air pénètre alors dans la chambre de combustion en passant par l'intervalle existant entre le fil et l'élément rapporté de tuyère L'écoulement d'air s'effectuant le long du fil sépare ce dernier de la flamme jusqu'à une partie nécessaire pour le mélange de l'air avec 30 la flamme En conséquence le pistolet a un rendement relativement faible. Au contraire lorsque la pression régnant dans la cavité de tuyère est plus faible que la pression dans la chambre de combustion, ce sont les produits chauds de combustion qui refluent vers l'arrière le long du fil en passant dans l'intervalle existant entre l'élément rapporté de tuyère et le fil Il est admis que ces produits chauffent le fil de telle sorte que le rendement du pistolet soit augmenté mais d'autre part ils échauffent simultanément la tuyère et réduisent sa durée de service Pendant un échauffement intensif de la tuyère, il peut se produire un reflux de flamme de sorte que la flamme produite dans la chambre de combustion passe par des orifices de la tuyère pour remonter à 1 ' injecteur Dans ce cas, le brûleur doit être immédiatement arrêté et nettoyé En cas d'incident plus sérieux, le brûleur ou certaines parties de celui-ci doivent être remplacés. Pour réduire autant qu'il est possible les inconvénients des incidents décrits ci-dessus, l'alésage de l'élément rapporté de tuyère est habituellement réalisé aussi petit que possible Cela crée cependant des perturbations dans le mouvement d'avancement du fil Un fil incurvé ou autrement déformé ne passe notamment pas dans un tel alésage de petit diamètre de l'élément rapporté de tuyère. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur qui ont été définis cidessus et de créer un brûleur à gaz perfectionné pour un 20 pistolet de métallisation, comprenant une tuyère assurant l'alimentation en gaz combustibles d'une chambre de combustion, et un élément rapporté formé d'un matériau résistant à l'abrasion, monté dans la tuyère et conçu pour assurer l'alimentation en fil. Conformément à l'invention, l'élément rapporté de tuyère est séparé, sur la majeure partie de sa surface, de la tuyère, ou d'autres parties du brûleur, par un intervalle d'air, ledit intervalle d'air communiquant de préférence d'une part avecune arrivée d'air comprimé et d'autre part avec un espace prévu entre l'élément rapporté de tuyère et le fil. Conformément à une caractéristique de l'invention, l'élément rapporté de tuyère comporte une face frontale-qui est placée en retrait par rapport à la face frontale de la 35 tuyère, en formant ainsi une chambre avant qui communique avec l'arrivée d'air comprimé par l'intermédiaire de canaux qui sont de préférence orientés en oblique par rapport à l'axe du brûleur. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'espace existant entre l'élément rapporté de tuyère et le fil est plusieurs fois pourvu d'un évasement conique, l'angle de conicité étant supérieur à 24 . Enfin, une caractéristique de l'invention consiste en ce qu'un trou d'aération est ménagé dans l'élément rapporté de tuyère pour relier l'intervalle d'air avec ledit espace, ledit conduit d'aération étant disposé tangentiellement audit espace. D'autres caractéristiques et avantages 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: la figure 1 est une vue en coupe axiale du brûleur à gaz, 15 la figure 2 est une vue en coupe axiale de détail de l'élément rapporté de tuyère montrant une partie intermédiaire de la fig 1; dans un but de clarification du dessin, on n'a pas représenté le fil traversant l'élément rapporté de tuyère, la figure 3 est une vue de détail montrant l'élément rapporté de tuyère, la vue étant faite dans la direction de la flèche P de la fig 2, et la figure 4 est une vue en coupe du brûleur, faite suivant la ligne IV-IV de la fig 1. En considérant maintenant les dessins, et plus particulièrement la fig 1, on peut voir que le pistolet de métallisation comprend un corps creux 1 qui reçoit un injecteur 2 dans sa cavité interne de profil conique. L'injecteur 2 est en contact -étroit avec une tuyère 3 qui 30 est fixée sur celui-ci par un manchon de blocage 4 Au moyen d'un écrou 5, une buse 6 est fixée sur le manchon de blocage 4 A l'intérieur de la tuyère 3, et en partie également à l'intérieur de l'injecteur 2, il est prévu un élément rapporté de tuyère 7 Un fil métallique 8 à fondre 35 et à pulvériser est entrainé axialement au travers du brûleur à gaz. Dans le corps 1 du pistolet, il est prévu une arrivée d'air comprimé 30 ainsi que des arrivées de gaz combustibles, à savoir une arrivée d'oxyg ène 31 et une arrivée d'acétylène 32. Des gaz combustibles sont introduits par l'injecteur 2 dans un évidement annulaire 9 ménagé dans la tuyère 5 3 et ils parviennent à partir de là et par l'intermédiaire de six conduits 10 ( fig 4) dans une chambre de combustion 11 o ils sont brûlés De l'air est introduit par l'intermédiaire des six évidements 12 ménagés dans la tuyère 3 dans un espace annulaire 13 par l'intermédiaire duquel il 10 pénètre dans la chambre de combustion 11 La chambre de combustion 11 constitue une partie de la cavité existant dans la buse 6, cette cavité étant délimitée d'un côté par une face frontale 25 et de l'autre côté par un trou de sortie 14 Par l'intermédiaire dudit trou 14 ménagé dans 15 la buse 6, des produits de combustion sont éjectés de la chambre 11 et servent à fondre et à atomiser le fil métallisue 8 à pulvériser. A partir des évidements 12, de l'air parvient par l'intermédiaire de trous d'alimentation 15 dans un col 20 16 de l'élément rapporté de tuyère 7 afin d'assurer son refroidissement et ensuite il est divisé en deux écoulements. Une grande partie de l'air s'écoule vers l'arrière en passant par un intervalle 17, cet air servant à refroidir la surface de l'élément rapporté de tuyère 7 L'air de refroidissement 25 est ensuite déchargé par l'intermédiaire de plusieurs orifices de sortie 18 ménagés dans l'élément rapporté de tuyère 7 et il s'écoule en passant dans la cavité 19 autour du fil 8 jusque dans l'atmosphère ambiante. Une partie de l'air introduit par les trous d'ali30 mentation 15 s'écoule à partir du col 16, en passant dans plusieurs canaux 20 ménagés dans une bague 21 et en passant par un intervalle annulaire 22 pour arriver dans une chambre avant 23 Cette dernière forme une partie de la cavité ménagée dans la tuyère 3 et elle est délimite d'un côté par 35 la face frontale 28 de l'élément rapporté de tuyère 7 et de l'autre côté par un conduit de liaison 26 par l'intermédiaire duquel la chambre avant 23 communique avec la chambre de combustion 11 Les canaux 20 sont orientés en oblique de façon à obliger l'air à tourner et à s'écouler le long de la paroi intérieure 24 de la tuyère 3 jusqu'audit conduit de liaison 26 o l'air est mélangé avec les produits de combustion. Sous l'effet de la pression supra-atmosphérique régnant dans la chambre de combustion 11, les produits de combustion mélangés à l'air introduit dans la chambre avant 23 s'écoulent vers l'arrière, c'est-à-dire dans une direction inverse de l'avancement du fil Ils s'écoulent le long 10 du fil 8 au travers de la chambre avant 23 et en outre en traversant un espace 27 existant entre le fil 8 et l'élément rapporté de tuyère 7 L'espace 27 est plusieurs fois évasé avec un profil conique ( deux évasements sont indiqués sur les figures), l'angle de conicité étant supérieur à 24 ". 15 Les évasements sont agencés pour séparer l'écoulement de produits de combustion des parois intérieures de l'élément rapporté de tuyère 7 et pour faire en sorte que ledit écoulement adhère au fil 8 En conséquence le fil 8 est chauffé par les produits de combustion bien plus intensive20 ment que l'élément rapporté 7 En outre lesdits espaces évasés sont alimentés en air par l'intermédiaire d'un trou tangentiel d'aération 29. De cette manière, les produits de combustion transmettent la chaleur au fil 8 tout en chauffant seulement 25 faiblement l'élément rapporté de tuyère 7 En outre ledit élément rapporté est refroidi intensivement sur sa surface extérieure par l'air s'écoulant dans l'intervalle 17. Finalement les produits de combustion qui ont été refroidis par le contact avec le fil sont mélangés avec 30 de l'air sortant par les orifices 18 Ainsi leur température est encore abaissée de sorte qu'ils ne peuvent pas endommager les autres parties du pistolet avec lesquelles ils entrent en contact. L'espace 27 présente un évasement conique dans 35 l'élément rapporté de tuyère 7 à partir de sa zone la plus rétrécie ainsi que dans la direction orientée vers l'avant. Si le mouvement d'avancement du fil est arrêté, à cause d'un mauvais fonctionnement d'un mécanisme d'entraînement ( non représenté), l'extrémité avant du fil est fondue dans la chambre de combustion, ou bien dans la chambre avant, et elle forme une goutte qui se solidifie L'évasement conique prévu dans l'embouchure de l'espace 27, qui s'étend dans la chambre avant 23, facilite l'enlèvement de cette goutte. L'agencement de brûleur décrit ci-dessus permet à une plus grande quantité de gaz chaud de refluer vers l'arrière le long du fil par comparaison à ce qu'il est possible d'obtenir avec les brûleurs classiques, tandis que 10 la chaleur des gaz chauds est transmise au fil 8 à un degré bien plus fort qu'aux autres parties du pistolet En consequence l'efficacité d'utilisation des produits de combustion augmente également Le rendement du pistolet est augmenté et la consommation spécifique de gaz par kilogramme de métal 15 pulvérisé est réduite En outre, l'élément rapporté 7 et la tuyère 3 sont intensivement refroidis par l'écoulement d'air de sorte que leur durée de service est prolongée. Conformément à l'invention, la cavité 19 ménagée dans l'élément rapporté de tuyère 7 peut avoir, pour un seul 20 et même diamètre de fil, un plus grand diamètre que la valeur usuelle de sorte que l'espace 27 est plus large que pour des pistolets de métallisation classiques Cela facilite le passage de fils déformés et augmente la fiabilité du pistolet. REVENDICATIONS 1 Brûleur à gaz pour pistolet de métallisation par fusion de fil métallique, comprenant une tuyère d'alimentation en gaz combustibles d'une chambre de combustion Jet un 5 élément rapporté formé d'un matériau résistant à l'abrasion, monté dans la tuyère et agencé pour assurer l'alimentation en fil, caractérisé en ce que l'élément rapporté de tuyère ( 7) est séparé, sur la majeure partie de sa surface, de la tuyère ( 3), ou d'autres parties du brûleur, par un inter10 valle d'air ( 17). 2 Brûleur à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle d'air ( 17) communique d'une part avec une arrivée d'air comprimé ( 30) et d'autre part avec un espace ( 27) ménagé entre l'élément rapporté de 15 tuyère ( 7) et le fil ( 8). 3 Brûleur à gaz selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément rapporté de tuyère ( 7) comporte une face frontale ( 28) qui est placée en retrait par rapport à la face frontale ( 25) de la tuyère ( 3), en formant ainsi une chambre avant ( 23) qui communique avec l'arrivée d'air comprimé ( 30) par l'intermédiaire de canaux ( 20). 4 Brûleur à gaz selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les canaux ( 20) sont orientés en 25 oblique par rapport à l'axe de brûleur. Brûleur à gaz selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace ( 27) existant entre l'élément rapporté de tuyère ( 7) et le fil ( 8) est plusieurs fois pourvu d'un évasement conique, l'angle de conicité 30 étant supérieur à 240. 6 Brûleur à gaz selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce qu'un trou d'aération ( 29) est ménagé dans l'élément rapporté de tuyère ( 7) pour relier l'intervalle d'air ( 17) avec l'espace ( 27). 7 Brûleur à gaz selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le conduit d'aération ( 29) est disposé tangentiellement à l'espace ( 27).