Brevet FR2609591A1 — publié le 19880715

[ DESCIPTION La présente invention est relative à une coiffe pour torche de travail à l'arc, du type comprenant une jupe de forme générale annulaire entourant à distance le nez de la torche. Certaines torches de travail à l'arc, par exemple la torche de coupage plasma manuelle commercialisée par la Société La Soudure Autogène Française sous la marque Nertajet Zip, sont équipées d'une coiffe de ce type. La jupe, qui canalise autour de la tuyère d'éjection du plasma un courant d'air comprimé de refroidissement, est en matière thermoplastique, ce qui permet de lui conférer, par injection, une forme relativrement ccmplexe, et d'obtenir une bonne résistance mécanique. La présente invention se propose dt'amliorer encore cette coiffe, notamment de façon à allonger sa durée de vie sans affecter ses propriétés mécaniques. Enr. effet, la coiffe est soumise au rayonnemeant de l'arc, = la radiation thermique de la tuyère et aux projections de métal fondu. A cet effet, l'invention a pour objet une coiffe du type précité, caractérisée en ce qu'elle camprend une buse tubulaire en matière réfractaire s'emboîtant dans l'extrémité libre de la jupe. De préférence, la buse fait saillie au-delà du nez de la torche. La buse, grâce à sa forme de révolution, constitue alors un organe de guidage capable de suivre n'importe quel gabarit de coupe ou de soudage. Dans l'application de l'invention aux torches de coupage plasma refroidies par un courant gazeux, il est avantageux que la jupe caomporte des ouIes d'aspiration d'air ambiant. Le fort débit de gaz de refroidissement ainsi créé forme en effet un coussin gazeux très favorable à l'assise et au glissement de la torche pendant la coupe. L'invention a également pour objet une torche de travail à l'arc équipée d'une coiffe telle que définie ci-dessus. Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, sur lequel la figure unique représente, en vue extérieure dans sa noitié gauche et en coupe axiale dans sa moitié droite, un nez de torche équipé d'une coiffe conforme à l'invention. On a représenté partiellement au dessin le corps 1 d'une torche de coupage plasma dans laquelle un courant unique d'air comprimé est divisé, à l'intérieur du corps 1, en un courant de gaz plasmagène et en un courant de gaz de refroidissement. La partie d'extrémité de ce corps forme un nez 2 d'axe X-X supposé vertical qui forme à son extrémité supérieure un premier épaulement 3 et, à peu près à rmi-longueur, un second épaulement 4, et qui est fileté à son extr&éité libre inférieure. Une série de perçages 5 parallèle à l'axe X-X, servant à la sortie du gaz de refroidissement, débouchent sur l'épaulement intermédiaire 4. Une électrode 6 est montée dans le nez 2 du corps de torche. Une tuyère 7 en forme de coupelle, présentant un orifice axial 8 pour la sortie du jet de plasma ainsi que des ailettes longitudinales 7A sur sa surface périphérique extérieure, est vissée sur l'extrémité inférieure du nez 2 et entoure à distance l'électrode 6. L'ensemble du nez 2 et de la tuyère 7 forme le nez de la torche. La structure interne du corps de torche est décrite en détail dans le brevet FR 2.534.106. Avec une alimentation unique en air camprimé, elle assure la division de ce gaz, suivant un rapport de débits sensiblement constant, entre un courant d'air plasmagène qui sort par l'orifice 8 et un courant d'air de refroidissement qui sort par les perçages 5. Pour guider l'air de refroidissrement autour du nez de la torche, et donc assurer un bon refroidissement de la tuyère, et pour guider la torche dans de bonnes conditions pendant les opérations de coupage, le nez de la torche est équipé d'une coiffe amovible 9 constituée de trois pièces, à savoir une jupe 10 en matière therxoplastique, un plastron ou étrier basculant 11 également en matière thermoplastique, et une buse 12 en matière réfractaire, notarment céramique. La jupe 10 cauprend une partie supérieure annulaire 13 qui s'enfile avec un léger jeu sur la partie supérieure du nez 2 jusqu'à buter sur l'épaulement supérieur 3. Dans cette position, l'extrémité inférieure de cette partie 13 se trouve à peu près au niveau de l'épaulement intermédiaire 4. La jupe comprend également une partie inférieure 14 de formte générale annulaire dont l'extrànité supérieure entoure avec un jeu notable l'extrémnité inférieure de la partie supérieure 13. Des nervures radiales 15 relient les parties 13 et 14 de la jupe, de sorte que des aoues 16 sont ménagées entre les nervures 15. La partie inférieure 14 est fendue à partir de son extrémnité inférieure, suivant des fentes verticales 14A régulièrment espacées sur le pourtour, de façon à former plusieurs griffes élastiques. De plus, cette partie 14 a une épaisseur constante sur presque toute sa hauteur, sauf à scn extrémité inférieure, qui s'épaissit vers le bas et vers l'intérieur suivant une forme trapézoidale pour former un bourrelet 17. Le plastron 11 est identique à celui décrit dans le brevet FR 2.523.107. Il est articulé en deux points diamétralement oppcsés de la partie 13 de la jupe au moyen de deux ergons 18 prévus aux extrémités des deux branches d'une fourche oblique 19, le sammt de cette fourche étant relié au milieu d'un demi-cylindre horizontal 20. Les extrémités de ce demi- cylindre s'encliquettent sur deux ergots 21 diamétralement cpposés en saillie sur le corps de torche en fermant un circuit d'alimentation électrique de la torche, canne décrit en détail dans le brevet français en question. La buse 12 est un tronçon tubulaire à extrémités arrondies dont le diamntre intérieur est nettement supérieur au diamètre extérieur du nez de la torche et dont le diamètre extérieur est à peu pros égal au diamètre intérieur de la partie inférieure 14 de la jupe 10. Elle est, dans cet exemple, réalisée en nitrure de silicium Si3N4. 3 4 Deux gorges annulaires 22, synmtriques l'une par rapport à l'autre et conjuguées du bourrelet 17, sont creusées dans la surface extérieure de la buse. Ainsi, la buse est mise en place par emboîtement dans la partie 14 de la jupe jusqu'à encliquetage du bourrelet 17 dans la gorge 22 inférieure. Canme on le voit, la presence des deux gorges 22 permet la mise en place de la buse dans l'un ou l'autre sens. La buse entoure alors canplètement la tuyère 7 et s'étend vers le haut jusqu'à une petite distance de l'épaulemnent 4 du corps de torche, et elle fait légèrement saillie au-delà de la face d'extrémité libre de la tuyère. En décalant le plan de symétrie des deux gorges 22 par rapport au plan médian de la buse, on obtient deux hauteurs de saillie différentes de la buse par rapport à la tuyère. Ces deux hauteurs peuvent corresporndre à deux longueurs d'arc différentes, pour deux puissances électriques différentes de la torche, notamment pour le coupage manuel. En variante, dans l'une des deux positions, la hauteur de saillie peut être nulle, ou même négative, notaient dans le cas d'une torche de coupage autcnatique. En service, la torche est utilisée pour couper une pièce métallique 23 suivant une ligne définie par un gabarit 24 posé sur cette pièce et dont la hauteur est inférieure à celle sur laquelle la buse 12 dépasse de la jupe 10. L'air de refroidissement, guidé dans le passage à section réduite défini entre le nez de torche et la buse 12, crée par effet de venturi une aspiration d'air ambiant par les outes 16, ce qui en augmente nettement le débit, par exemple de l'ordre de 50 %. Ce fort débit s'échappe entre la buse et la pièce 23 en créant un effet de coussin d'air qui assure le glissement aisé de la torche sur la pièce 23 et donne une bonne assise à la torche; ainsi, onr. obtient une coupe bien perpendiculaire à la surface à découper et une avance régulière de la torche, et donc une coupe de qualité. Par ailleurs, la torche s'appuie par la buse 12 sur le gabarit 24 quelle que soit la forme de celui-ci, grâce à la configuration de révolution de la buse. Il est à noter que la torche pourrait également s'appuyer sur un gabarit par la jupe 10, avec toutefois une précision peut-être rmoindre. La buse 12 foime en outre un bouclier thermique entre la tuyère et la partie 14 de la jupe, c'est-à-dire entre la partie la plus chaude de la torche et la partie en regard de la jupe. Cette dernière est ainsi protégée des dégradaticns d'origine thermique. Inversement, la jupe en ratière thernmoplastique protège la buse en céramique contre les chocs. L'invention peut également s'appliquer à d'autres types de torches de travail à l'arc, par exemple à des torches de scudage par points ou de scudage automatique par divers procédés TIG (Tiungstène Inert Gas) ou plasma, auquels cas le gaz guidé par la coiffe est un. gaz de protection de la soudure. REVENDICATIONS 1. Coiffe (9) pour torche de travail à l'arc, du type comprenant une jupe (10) de forre générale annulaire entourant à distance le nez (2,7) de la torche, caractérisée en ce qu'el]e crmprend une buse tubulaire (12) en matière réfractaire s'emboîtant dans l'extrémité libre de la jupe (10). 2. Coiffe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la buse (12) fait saillie au-delà du nez (2,7) de la torche. 3. Coiffe suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la buse (12) et la jupe (10) comporte des reliefs d'encliquetage conjugués (17,22). 4. Coiffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'extrémité libre de la buse (12) forme un arrcndi. 5. Coiffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la buse (12) est réversible. 6. Coiffe suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la saillie de la buse (12) au-delà de la jupe (10) est différente dans les deux positirons de la buse. 7. Coiffe suivant l'une quelconque des revendications i à 6, pour torche de coupage plasma refroidie par un courant gazeux, caractérisée en ce que la jupe (10) cmarporte des ou!es (16) d'aspiration d'air ambiant. 8. Coiffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la jupe (10) est en matière plastique. 9. Torche de travail à l'arc, caractérisée er. ce qu'elle comprend une coiffe suivant l'une quelconque des revendications 1 a 8. 10. Torche de coupage plasma refroidie par un courant gazeux, suivant la revendication 9, caractérisée en ce que la tuyère (7) corporte des ailettes (7A) sur sa périphérie.