Brevet FR2647531A1 — publié le 19901130

La présente invention concerne une tête de coupe à conduit axial d'oxygène de coupe et pluralité annulaire coaxiale de conduits de mélange oxyccnrbustible raccordés a l'amont a une chantre de répartition annulaire de mélange combustible. Généralement, une tête de coupe de ce genre est réalisée au moyen d'une pièce ou buse de coupe centrale à conduit axial d'oxygène de coupe, présentant sur au "oins une partie de son extension longitudinale une série de nervures longitudinales, et cette pièce est etboitée et solidarisée par écrou avec une jupe externe formant avec les dites nervures ladite pluralité de conduits de mélange lO oxycormbustible. Ces têtes de coupe connues sont affectées d'un certain norbre d'inconvénients, notamrment: Coopte tenu de la dimension des têtes de coupe (environ 50 à 60 rTm de longueur axiale), la réalisation du conduit de coupe est délicate et cela d'autant plus que ce conduit de coupe présente un convergent suivi d'un col et d'un divergent et que l'usinage d'un convergent, d'un col sonique et d'un divergent constitue un élément déterminant pour obtenir de bonnes performances. Les réalisations connues sont telles que l'extrémité amont de la pièce incorporant le conduit de coupe chapeaute l'extrémité de jupe, de sorte que pour faire passer le mélange oxyccrbustible à la chantre intermédiaire de répartition, il est nécessaire de réaliser des perforations de liaison au travers de ce chapeau. Les étanchéités des pièces ccnstitutives de la tête de chalumeau d'une part et entre tête et corps de chalureau d'autre part sont difficiles à assurer car les portées d'étanchéité sont réduites à cause de l'existence d'une gorge de répartition annulaire dans la face amont d'extrémité de la pièce interne. Du fait de la présence d'une chantre de répartition du mélange oxyccmbustible annulaire entre la buse de coupe et la jupe, il est on indispensable que ces têtes soient démontables, car lors du nettoyage de celles-ci après utilisation, des petites particules d'oxydes peuvent s'introduire h l'intérieur et perturber l'écoulement gazeux. Cette conception ne favorise pas l'évacuation des calories absorbées par la tête durant la coupe. Le coût de ces têtes de coupe est relativement élevé en matières premières et usinages du fait de leur importance dimensionnelle et des perforations d'alimentation en mélange oxycctbustible. La présente invention vise une nouvelle conception de tête permettant de résoudre les prcblèkmes exposés ci-dessus, tout en conservant, voire en améliorant, les performances opérationnelles et en assurant au matériel une excellente fiabilité industrielle. Selon l'invention les dites nervures de la buse de coupe s'étendent vers l'amont jusqu!à une position longitudinale à faible distance de L'extrémité amont de la buse de coupe, la jupe comarprend un évidement interne très légèrement inférieur à une enveloppe externe cylindrique des arêtes de nervures, qui se prolonge jusqu'à l'extrémité amont et la buse de coupe est solidarisée avec la jupe par emmrancherment à force jusqu'à ce que les faces d'extrémité amont de buse de coupe et jupe soient dans un mêmne plan transversal constituant une face transversale d'étanchéité pour l'extrémité d'un corps de chalumeau, formant ainsi entre elles une charmbre annulaire transversale de répartition de mélange oxycombustible alimentant une pluralité de cconduits longitudinaux de mélange oxycaTbustible délimités par les nervures de la buse de coupe et ladite jupe. Grâce à cette disposition de L'errmanchement à force, il en résulte une meilleure tenue mécanique de l'assetmblage, ce qui autorise la réduction dimentionnelle, notanment axiale, de la tête de coupe d'une part et assure, grâce à la continuité, sur presque toute la longueur axiale, des nervures avec la jupe, des propriétés d'évacuation thermique nettement accrues. En effet: La réalisation du conduit de coupe est plus aisée compte tenu de la diminution de la dimension axiale de la tête (de l'ordre de 25 mn au lieu de 50 à 60 mnm); ceci entraine un usinage du conduit dans des conditions optimales qui assure une garantie des performances. Une meilleure résistance à l'échauffement du fait de sa conception "monobloc" grâce à l'emmanchement à force. À Des coûts moins élevés en matières et en usinage. Selon une forrre de réalisation préférentielle, les nervures 3 présentent sur une partie restreinte de leur extension amont une dimension radiale plus importante que sur une partie principale de leur extension aval, de façon à venir en butée de positionnement contre un épaulement correspondant de la jupe. L'invention s'applique également aux têtes de coupe dites à rideau qui se caractérisent en ce que la buse de coupe est elle-même formée de deux pièces emmanchées à force, à savoir une pièce interne à conduit d'oxygène de coupe présentant une partie amont à épaulement externe de butée pour une seconde pièce dite à buse de rideau, ménageant dans une partie aval un faible écartement avec la paroi externe de buse de coupe pour former un conduit annulaire de rideau carmuniquant par perforations avec le conduit d'oxygène de coupe, ladite buse à rideau présentant à son extérieur les dites nervures et étant elle-même engagée à force dans la jupe de buse. Les caractéristiques et avantages de l.'invention ressortirent d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation, avant montage, des deux pièces constitutives d'une tête de coupe selon l'invention; - la figure 2 est une vue en bout selon les flèches FF' de la pièce formant buse de coupe proprement dite. - la figure 3 est une vue en coupe axiale de la tête de coupe en position montée; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 d'une tête de coupe à rideau d'oxygène à trois pièces constitutives. En se référant aux figures 1 à 3, une tête de coupe 1 est ici 2 constituée de deux parties, à savoir une pièce interne formant buse de coupe 2 ou carotte et une jupe formant buse de chauffe 3. La buse de coupe 2 est constituée d'une pièce métallique usinée de forme générale légèrement tronconique, avec une extrémité large à l'anmont 4 et une extrémité plus étroite à l'aval 5, et présentant un conduit axial 6 s'étendant de part en part de l'extrémité amont 4 à l'extrémité aval 5. Ce conduit 6 est formé à partir de l'extrémité amont 4 vers l'extrémité aval 5 par un troncon cylindrique 7 de grand diamètre de chasse, suivi d'un fort convergent 8, d'un col sonique allongé de grande longueur 9 et d'un léger divergent 10 débouchant à l'extrémité aval 5. A la périphérie extérieure, la buse de coupe 2 présente une série de nervures radiales 11 formées par fraisage dans la masse métallique et s'étendant légèrement en deça de l'extrémité 4 de la buse de coupe 2 en une partie axialement restreinte et radialement cylindrique de dimension importante 12 suivie d'une partie principale tronconique d'extension radiale nettement plus petite en 13. La jupe 3 est formée d'une pièce relativement massive avec un évidement interne 21, du côté de l'extrémité amont, reproduisant à très faible écart et par défaut l'enveloppe cylindrique externe des arêtes des nervures 11, à savoir un évidement cylindrique de fort diamètre en 23 et un évidement tronconique 27 s!étendant depuis un épaulement 24 jusqu'à l'extrémnité aval 28, la longueur axiale de la jupe 3 étant légèrerment plus grande que la longueur axiale de la buse de coupe 2. Caomne indiqué, l'évidement interne 21 de la buse de chauffe 3 est très légèrement inférieur à l'enveloppe cylindrique externe des nervures de la buse de coupe 2, de façon que la buse de coupe 2 puisse être solidarisée dans la jupe 3 par emranchement à force. Cet eTmnancherrent à force est effectué jusqu'à ce que la partie 12 des nervures 11 vienne en une position axiale dans laquelle les faces d'extrémité amont 4 de la buse de coupe 2 et 25 de la buse de chauffe 3 soient rigoureusement dans un mme plan transversal, ce qui correspond à urne position de butée des nervures 12 contre l'épaulement 24. Pour obtenir une plandité rigoureuse nécessaire à l'Uétanchéité des faces 4 et 25 de buses de coupe et chauffe, une reprise d'usinage est réalisée. En position nmontée sur le corps de chalumeau 30, qui présente un conduit axial d'oxygène de coupe 31 et quelques conduits de mélange combustible 32, au moyen d'un écrou 33 prenant appui sur une collerette externe 34 de la buse de chauffe 3, la face transversale d'extrémité 35 du corps de chalumeau 30 vient en appui étanche contre les faces d'extrémité 4 et 25 de la buse 1, de facon à faire ccxmmniquer le conduit axial d'oxygène de coupe 31 du corps de chalumeau 30 avec le conduit d'oxygène de coupe 6 de la buse de coupe 2, tandis que les différents conduits de mélange oxyccrrbustible 32 débouchent dans une chambre de répartition annulaire 36 formée entre buse 2, jupe 3 et extrémité amont des nervures 12, qui alimente une pluralité annulaire de conduits 37 formés entre deux nervures successives 11, qui débouchent à l'extrémité aval 5 de la buse de coupe 2 située en position légèrement rentrée par rapport à l'extrémité aval 28 de la buse de chauffe 3, afin d'assurer un accrochage correct de flamme pour certains gaz notamment les gaz (PL. En se référant à la figure 4, une tête de coupe est ici constituée d'une buse de coupe composite formée de deux pièces, l'une est une pièce axiale 42 et présentant une fonrme extérieure de section décroissante depuis l'extrémité amont 43 jusqu'à l'extrémité aval 44, à savoir d'abord deux portées cylindriques 45 et 46 séparées par un épaulement 47, une troisième portée cylindrique 48 de diamètre légèrement plus faible que la portée cylindrique 46 suivie d'une partie tronconique 49 et finalement d'une partie cylindrique 50. L'autre pièce est un fourreau dit buse à rideau 51 qui présente un évidement interne avec des parois 52 et 53 séparées par un épaulemernt 54, coopérant à emnanchement à force avec les portées cylindriques 45 et 46 et l'épaulement 47, et une partie évidée en trois zones axialement étagées, avec une zone cylindrique 55, une zone tronconique 56 et une zone terminale cylindrique 57, de sections telles ii qu'en position montées des pièces 51 et 42, il se forme un espace annulaire libre 58 qui comTunique avec l'intérieur de la buse de coupe par des perforations 59, la zone annulaire entre (48-49-50) d'une part et (55-56-57) d'autre part forme le conduit annulaire pour le gaz de rideau. La face externe du fourreau 51 est pourvue comare précédermoent décrit de nervures 61 qui s'étendent sur la longueur axiale de l'extrémité aval 62 à faible distance, en 63, de l'extrémité amont et l'ensermble ainsi réalisé est emTranché à force dans une jupe 64. REVEICATICIS 1. Tête de coupe à conduit axial d'oxygène de coupe et pluralité annulaire coaxiale de conduits de mélange oxyctarbustible raccordés à l'amont à une chanmbre de répartition annulaire de mélange ccrbustible, du genre comportant une pièce centrale ou buse de coupe à conduit axial d'oxygène de coupe, présentant sur au moins une partie de son extension longitudinale une série de nervures longitudinales, ladite pièce étant emboltée et solidarisée avec une jupe externe fonrmant avec les dites nervures une pluralité de conduits de mélange conmbustible, caractérisé en ce que les dites nervures de la buse de coupe s'étendent vers l'amont jusqu'à une position longitudinale à faible distance de l'extrémité amont de buse de coupe, en ce que la jupe comprend sur évidement interne très legèrement inférieur à une enveloppe externe cylindrique des arêtes de nervures, évidement qui se prolonge jusqu'à l'extrémité amont et en ce que la buse de coupe est 1S solidarisée avec la jupe par enmanchenent à force jusqu'à ce que les faces d'extrémité amont de buse de coupe et jupe soient dans un même plan transversal constituant une face transversale d'étanchéité pour l'extrémité d'un corps de chalumeau, formant ainsi entre elles une chambre annulaire transversale de répartition de mélange conmbustible alimentant une pluralité de conduits longitudinaux de mélange combustible délimités par les nervures de la buse de coupe et ladite jupe. 2. Tête de coupe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les nervures présentent sur une partie restreinte de leur extension amont une dimension radiale plus importante que sur une partie principale de leur extension aval, de façon à venir en butée de positionnement contre un épaulement correspondant de la jupe. 3. Tête de coupe selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'extension axiale de la tête de coupe est comprise entre 20 et mm. 4. Tête de coupe selon la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisée en ce que la buse de coupe est elle-même formée de deux pièces emmanchées mutuellement à force, à savoir une pièce interne à conduit d'oxygène de coupe présentant une partie anont à épaulement externe de butée pour une seconde pièce dite à buse de rideau, ménageant dans une partie aval un faible écartement avec la paroi 264753 1 externe de buse de coupe pour formcer mun conduit annulaire de rideau comnuniquant par perforations avec le conduit d'oxygène de coupe, ladite buse à rideau présentant à son extérieur les dites nervures et étant elle-mêe erngagée à force dans la jupe de buse.