Brevet FR2642991A1 — publié le 19900817

L'invention concerne un dispositif pour proje- ter, à la flamme, des matériaux pulvérulents au moyen d'une flamme autogène, comportant un porte-buse qui pré- sente une buse de chalumeau et qui pénètre dans une - cavité de guidage d'un ajutage, de preférence tubulair9, muni de passages pour un fluide de refroidissement -entourant la buse de chalumeau- en particulier d'un ajutage pourvu d'un raccord accélérateur. Dans le cas de tous les procédés connus pour projeter à la flamme à haute énergie avec une flamme autogène, qui travaillent avec une contraction de la flamme dans un. raccord accélérateur refroidi à l'eau, il apparaît, dans le cas des tubes accélérateurs d'assez grandes longueurs, des problèmes du fait des particules qui apparaissent sur la paroi tubulaire et qui, pour les travaux assez longs, conduisent à l'obstruction ou à la destruction du raccord accélérateur. Ces problèmes sont à attribuer au tourbillonnement défavorable des fines particules dans la zone périphérique de la flamme et dépendent fortement du matériau pulvérulent ou de sa composition, de sa granulométrie, de son mode de fabri- cation et de la morphologie des particules. Si l'on veut enduire avec un procédé qui emploie un tube accélérateur refroidi à l'eau, il faut construire ce dernier de façon spécifique pour chaque matériau pulvérulent. Jusqu'ici il n'est pas possible d'exploiter assez longtemps sans incident et sans diffi- culté des appareils pour projection à la flamme avec raccord d'accélérateur. Le but de l'invention est de résoudre ces pro- blèmes. Ce qui permet d'atteindre ce but, c'est que le porte-buse est entouré par un dispositif formant buse pour contracter la flamme et que le dispositif formant buse présente, pour le gaz de contraction, tel que l'argon, l'hélium, l'azote ou l'air comprimé, une ouver- ture, ou des ouvertures de sortie dirigées sensiblement axialement ou sensiblement radialement par rapport à la buse de chalumeau. Selon d'autre caractéristiques de l'invention, le dispositif formant buse contient au moins une chambre de stabilisation pour le gaz de contraction à amener. Cette chambre de stabilisation qui, dans le cadre de l'invention, présente un volume constant ou un volume variable, entoure annulairement l'axe longitudinal du dispositif et se raccorde à l'ouverture, ou aux ouver- tures, de sortie. De préférence, soit ces ouvertures de sortie sont des perçages dirigés parallèlement à l'axe du dis- positif, soit c'est une fente annulaire qui est prévue. Selon l'invention, une forme de réalisation du dispositif formant buse est disposée, de façon amovible, sur le tube accélérateur, avec une chambre de stabilisa- tion constante et son arrivée du gaz, et ce dispositif formant buse dépasse ce tube accélérateur par un tube d'embouchure. Dans le cas d'une autre réalisation, conforme à l'invention, du dispositif formant buse, ce dispositif est constitué d'un tube d'embouchure qui, du côté de l'extrémité, dépasse le tube accélérateur, ainsi que d'un tube formant buse qui est relié avec l'ajutage et, avec ce dernier, limite la chambre de stabilisation variable. Ici l'arrivée du gaz dans la chambre de stabi- lisation doit être prévue dans l'ajutage. A une extrémité, la chambre de stabilisation peut être limitée par un collet intérieur du dispositif formant buse, collet qui, avec le tube accélérateur, forme une fente, le collet intérieur se terminant de préférence en tranchant. 3. En plus de l'utilisation d'organes à buse, que l'on peut séparer de l'ajutage, il est également pos- sible que l'ajutage soit formé d'une seule pièce avec le dispositif formant buse et comporte aussi bien les pas- sages du fluide de refroidissement que la chambre de stabilisation. Selon l'invention, la pression du gaz de contraction s'établit et se stabilise dans la chambre de stabilisation derrière l'ouverture de sortie. Du fait du coulissement du dispositif formant buse sur le tube accélérateur refroidi à l'eau, il se produit une seconde contraction de la flamme par le flux de gaz dans un intervalle de 20 à 100 mm, de préférence de 30 à 80 mm. Si l'on maintient relativement court le tube accélérateur refroidi à l'eau, si l'on pose sur ce même tube une seconde buse de contraction et si l'on contracte et accélère encore la flamme au moyen d'un flux de gaz ayant la même vitesse que la flamme- les difficultés mentionnées n'apparaissent plus. L'intervalle de 30 à 150 mm, de préférence de à 80 mm s'est avéré représenter la longueur idéale pour le tube accélérateur. Par ce moyen, la zone des dépôts dans le tube accélérateur refroidi à l'eau est repoussée dans la zone de la contraction de la flamme par le gaz, une zone qui, depuis la sortie de la flamme du tube accélérateur refroidi à l'eau, se situe à partir de 20 à 100 mm, de. préférence 30 à 80 mm. Grâce au flux de gaz sortant de la buse du gaz de contraction, on évite également le problème de l'adhérence des fines particules sur la paroi tubulaire. Selon l'invention, la section totale de l'ouverture de sortie du gaz devrait valoir entre 0,1 et mm2, en particulier entre 1 et 10 mmz, de préférence de 2 à 8 mm2. Dans le cas d'ouvertures de sortie de forme annulaire, les largeurs de fente entre 0,1 à 1,0 mm, de préférence entre 0,05 et 0,7 mm, se sont révélées favo- rables. Selon l'invention, on peut également poser la buse du gaz de contraction, sans le raccord accélérateur refroidi à l'eau, sur le portebuse d'un appareil de projection à la flamme, si, quel que soit le matériau pulvérulent, la flamme ne doit être accélérée qu'à une vitesse allant de 150 à 250 m/s. On renvoie aux sous-revendications en ce qui concerne d'autres caractéristiques. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortent de la description qui suit d'exemples préférés de réalisation ainsi que des dessins; ces dessins représentent respectivement en coupe longitudinale: - sur la figure 1, une partie d'un chalumeau avec un porte-buse d'une chambre de combustion, un tube accélérateur refroidi à l'eau et un tube de contraction par le gaz; sur la figure 2, une forme de réalisation variante de celle de-la figure 1; - sur la figure 3, le porte-buse d'une autre réalisation avec un tube de contraction par le gaz posé directement sur ce porte-buse. Un porte-buse 10 d'un chalumeau, non repré- senté sur le dessin pour motifs de clarté, pénètre, par une buse de chalumeau 11, dans une chambre de combustion 12 de diamètre d, de façon telle que le porte-buse 10 puisse modifier axialement sa position d'une cote de coulissement a. La chambre de combustion 12 est logée dans un organe tubulaire 14 servant de raccord accélérateur et se rétrécit dans une zone 16 de longueur b pour devenir un canal axial 18 de diamètre e d'un tube accélérateur 19 refroidi à l'eau. La longueur n du tube accélérateur 19 mesure ici 60 mm. Une chambre annulaire 20, conçue comme canal de refroidissement de largeur i, entoure, à -distance f, le canal axial 18 -ainsi que sa zone conique 16 et la chambre de combustion 12. Dans la zone de l'extrémité frontale 13, côté chalumeau, de l'organe tubulaire 14, une tubulure d'entrée 21 ainsi qu'une tubulure de sortie 22 pour l'eau de refroidissement partent radialement du canal de refroidissement 20. A côté de la tubulure d'entrée 21 on peut voir une autre tubulure 24, pour le gaz de contrac- tion, qui se prolonge dans l'organe tubulaire 14 sous forme d'un canal de gaz étroit 25 allant jusqu'à un canal annulaire 26 pour le gaz de contraction. Le canal annulaire 26 est relié, par l'intermédiaire de perçages 26a, avec une chambre de stabilisation 28 pour la pression variable du gaz, chambre qui est limitée, d'une part, radialement par la surface périphérique 17 du tube accélérateur 19 et par une surface intérieure 29 d'un tube 30 de contraction par le gaz -avec taraudage 31- ainsi que, d'autre part, en direction axiale, par une surface d'épaulement 27 de l'organe tubulaire 14 et un collet intérieur, situé en face, 32 du tube 30 de contraction par le gaz. Le tube de contraction par le gaz se visse en 31 sur la péri- phérie de l'organe tubulaire 14 et recouvre la surface d'épaulement 27 résultant du tube accélérateur 19. Le collet intérieur 32 a, en direction du tube accélérateur 19, la forme d'un tranchant radial 33 et il définit une fente annulaire 34 pour la sortie du gaz de contraction. Le tube 30 de contraction par le gaz est constitué d'une buse 36 du gaz de contraction, présen- tant ce taraudage 31, et d'un tube d'embouchure 38 de plus petit diamètre; dans la zone de ce collet intérieur 32, le tube 30 de contraction par le gaz présente de son côté un décrochement formant épaulement 37. Le gaz de contraction -air, azote ou un gaz noble comme l'argon ou l'hélium- est amené au canal annulaire 26 par l'intermédiaire de la tubulure 24 et du canal de gaz 25. Depuis ce canal annulaire, le gaz de contraction s'écoule, par plusieurs perçages 26a, dans la chambre de stabilisation de pression du gaz, à volume variable, 28, o la pression s'équilibre. Par l'intermédiaire de l'arête 33 en forme de couteau et de la fente annulaire 34, le gaz de contraction passe à haute vitesse dans le tube 30 de contraction par le gaz et continue de contracter la flamme, ce qui empêche un collage de fines particules sur la paroi tubulaire. La vitesse de sortie du gaz de contraction doit corres- pondre à celle de la flamme. La flamme allumée brûle dans la chambre de combustion 12 et elle est ensuite contractée et accélé- rée dans le tube accélérateur refroidi à l'eau 19. Dans le cas de la réalisation selon la figure 2, l'organe tubulaire 14 et le tube 30a de contraction par le gaz sont séparés à l'endroit de leurs surfaces frontales 27 et 40 situées en face l'une de l'autre; le tube 30 de contraction par le gaz est monté coulissant sur le tube accélérateur 19 au moyen d'une bague inté- rieure 42 qui se termine à la surface frontale 40. Ici, la chambre de stabilisation 28a, de volume constant, est limitée par cette bague intérieure 42 de son côté dirigé vers l'axe longitudinal M. La tubulure 24 pour le gaz de contraction part du tube 30a de contraction par le gaz. Sur la figure 3, le porte-buse 10 est entouré par une buse de gaz de contraction refroidie à l'eau 30b prévue -sans raccord accélérateur- sur un organe tubu- laire 44 présentant une cavité de guidage axial 12b de longueur h pour le porte-buse 10 et un volume tubulaire 46, de plus grand diamètre a, qui vient à la suite. Autour de ce volume tubulaire se trouve un volume annulaire -étagé près d'une surface radiale 45- qui sert de canal de refroidissement 20b avec des tubu- lures d'entrée et de sortie 21 et 22. La chambre de sta- bilisation décrite 28a entoure la cavité de guidage 46 et débouche, par des perçages de sortie 48, dans la sur- face radiale 45. Pour les perçages de sortie 48, on choisit une section d'environ 0,1 à 30 mm2. La sortie du gaz de contraction dans le tube de contraction par le gaz se fait par les perçages de sortie 48 disposés annulairement autour de la flamme, la contraction de la flamme se fait par suite de l'expansion du gaz de contraction après sa sortie par ces perçages de sortie 48. -Dans le cas d'une réalisation non représentée, les perçages de sortie 48 sont dirigés radialement - par exemple dans la cavité de guidage 46. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour projeter, à la flamme, des matériaux pulvérulents au moyen d'une flamme autogène, comportant un porte-buse qui présente une buse de chalu- meau et qui pénètre dans une cavité de guidage d'un aju- tage, de préférence tubulaire, muni de passages pour un fluide de refroidissement entourant la buse de chalu- meau, en particulier d'un ajutage pourvu d'un raccord accélérateur, caractérisé en ce que le porte-buse (10) est entouré par un dispositif formant buse (30, 30a, 30b) pour contrac- ter la flamme et en ce que le dispositif formant buse présente, pour le gaz de contraction, une ouverture, ou des ouvertures de sortie (34, 48) dirigées sensiblement axialement ou sensiblement radialement par rapport à la buse de chalumeau (11). 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le dispositif formant buse (30, 30a, b) contient, pour le gaz de contraction à amener, au moins une chambre de stabilisation (28, 28a) qui se raccorde à l'ouverture, ou aux ouvertures, de sortie (34, 48). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif formant buse (30, 30a, 30b) est disposé de façon à pouvoir être déplacé axialement par rapport à la buse de chalumeau (11). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ouvertures de sortie (34, 48) entourent annulairement l'axe longitudinal (M) du dispositif. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre de stabilisation (28) entoure annulairement l'axe longitudinal (M) du dispositif. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, comme ouvertures de sortie, il présente des perçages (48) sensiblement parallèles à l'axe. 5. 7. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que les ouvertures de sortie (48) débouchent dans une surface radiale (45) de l'ajutage (30b)- 8. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 7, caractérisé par une section des ouver- tures de sortie (48) de 0,1 à 30 mm2. 9. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 8, caractérisé par une section de l'ouverture de sortie (34) pour le gaz de contraction de 1 à 10 mm2, de préférence de 2 à 8 mm2. 10. Dispositif selon la revendication 1 à 5, caractérisé par une chambre de stabilisation (28a) de volume constant. 11. Dispositif selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que le volume de la chambre de stabi- lisation (28) peut se modifier pour réglage. 12. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 11, caractérisé en ce que la pression du gaz de contraction régnant dans la chambre de stabilisa- tion (28, 28a) peut s'établir et se stabiliser derrière l'ouverture de sortie (34, 48). - 13. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 12, caractérisé en ce que le dispositif formant buse (30, 30a) est disposé de manière amovible sur l'ajutage (14). 14. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif formant buse (30a), avec la chambre de stabilisation (28a), est disposé de manière amovible sur le tube accélérateur (19) et dépasse ce dernier par un tube d'embouchure (38). 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif amovible formant buse (30a) porte l'arrivée (24) du gaz pour la chambre de stabilisation (28a). 16. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 13, en particulier, selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif formant buse (30) est constitué d'un tube d'embouchure (38), qui dépasse le tube accélérateur (19) du côté de l'extrémité, ainsi que d'un tube formant buse (36) qui est relié de façon amovible à l'ajutage (14) et qui, avec ce dernier, limite la chambre de stabilisation (28). 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'arrivée du gaz (24 à 26) dans la chambre de stabilisation (28) passe dans l'ajutage (14). 18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par un tube à vis chapeau (36) pour réduire la longueur du dispositif formant buse (30). 19. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 18, caractérisé en ce que la chambre de stabilisation (28) est limitée, à une extrémité, par un collet intérieur (32) du dispositif formant buse (30, 30a) qui, avec le tube accélérateur (19) forme une fente annulaire (34). 20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que le collet intérieur (32) se-ter- mine en tranchant (33). 21. Dispositif selon la revendication 19 ou , caractérisé en ce que l'ouverture de sortie (34) pour le gaz de contraction a la forme d'une fente annu- laire de 0,01 à 1,0 mm, de préférence de 0,05 à 0,7 mm. 22. Dispositif selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce qu'en face du tranchant (33) du il collet intérieur (32) se trouve une bague intérieure (42) qui entoure le tube accélérateur (19). 23. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 12 ou 14 à 22, caractérisé en ce que l'ajutage forme une seule pièce avec le dispositif for- mant buse (30b) et en ce qu'il comporte aussi bien des passages pour le fluide de refroidissement que la chambre de stabilisation (28a). 24. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 23, caractérisé par une seconde contrac- tion de ia flamme par le flux de gaz dans la zone de 20 à 100 mm, de préférence de 30 à 80 mm, par coulissement du dispositif formant buse (30, 30a) sur le tube accélé- rateur (19) refroidi à l'eau. 25. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 24, caractérisé par une zone valant entre à 80 mm, de préférence 20 à 50 mm, dans laquelle le dispositif formant buse (30, 30a) peut coulisser longi- tudinalement sur le tube accélérateur.(19). 26. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 25, caractérisé en ce qu'on utilise, comme gaz de contraction, des gaz nobles comme l'argon, l'hélium ou analogues. 27. Dispositif selon au moins l'une des reven- dications 1 à 25, caractérisé en ce qu'on utilise, comme gaz de contraction, de l'air comprimé ou de l'azote.