Brevet FR2646310A1 — publié le 19901026

La présente invention concerne les dispositifs utilisés pour le traitement des métaux à l'arc flamme et a notamment pour objet un plasmatron employé pour la réalisation d'opérations telles que le coupage, le soudage, l'application d'une couche par pulvérisation ou le rechargement. L'invention peut être utilisée avec succès dans n'importe quelle branche de constructions mécaniques. On connaît un plasmatron (PL, B, 105285) utilisé pour le chauffage, le coupage et le soudage des métaux, lequel se compose d'un corps et d'une tête qui sont réalisés en une seule pièce. Cette tête abrite un ensemble d'une cathode et un ensemble d'une buse qui sont munis d'éléments de fixation. Le plasmatron possède des canaux qui traversent son corps et sa tête et sont destinés à la circulation d'un agent frigorifique. L'agent frigorifique est introduit dans le corps du plasmatron et en est évacué par des conduits. Des soupapes mécaniques sont montées aux endroits où ces conduits sont raccordés au corps, à raison d'une soupape dans chaque canal. Ces soupapes obturent les canaux au moment où les plasmatron est débranché des conduits, par exemple pour sa réparation. Dans le cas de n'importe quel inconvénient d'un plasmatron réalisé selon la conception connue, il doit être séparé des conduits, démonté, pour le remplacement des pièces et des organes défectueux,puis remonté et raccordé aux circuits. Le plasmatron connu est compliqué et son entretien n'est pas commode, il nécessite un temps important pour sa réparation et en même temps, on ne peut donner aucune garantie de la suppression de l'écoulement éventuel de l'agent frigorifique après débranchement du plasmatron des conduits par suite de l'inertie des soupapes mécaniques. On connait également un plasmatron (SU, A, 559787), comportant un corps avec une tête démontable dans lesquels sont pratiqués des canaux pour l'amenée et l'évacuation de l'agent frigorifique, lesquels sont raccordés l'un à l'autre suivant une ligne d'assemblage,avec un moyen pour l'arrêt de l'amenée de l'agent frigorifique dans les canaux après dépose de la tête. Dans le plasmatron connu, le moyen d'interruption de l'amenée de l'agent frigorifique a la forme d'une vanne montée à une extrémité d'un circuit qui amène l'agent frigorifique au plasmatron lequel est raccordé à une source de l'agent frigorifique. La vanne obture un conduit lors de la dépose de la tête pour sa réparation ou bien le remplacement de ses ensembles. Toutefois, dans le cas du plasmatron réalisé selon cette conception, dont l'entretien est relativement aisé (tête démontable), l'agent frigorifique qui reste dans les conduits peut s'écouler après fermeture de la vanne, sur la surface d'un article à usiner et sur les mains d'un opérateur dans le cas du remplacement de cette tête à la main. Cet inconvénient peut aboutir à la formation de zones défectueuses sur les surfaces à usiner et présente un danger dans le cas où un antigel est utilisé en tant qu'agent frigorifique à de basses températures. On s'est donc proposé de mettre au point un plasmatron dans lequel le moyen interrompant l'amenée de l'agent frigorifique dans les canaux serait réalisé de manière à supprimer la fuite éventuelle de cet agent frigorifique après dépose de la tête. Le problème est résolu à l'aide d'un plasmatron qui comporte un corps avec une tête démontable, dans lesquels sont pratiqués des canaux pour l'amenée et l'évacuation de l'agent frigorifique, qui se raccordent l'un à l'autre suivant une ligne d'assemblage, et un moyen d'interruption de l'amenée de l'agent frigorifique dans les canaux après dépose de la tête, ce plasmatron étant caractérisé en ce qu'on utilise, comme moyen pour l'interruption de l'amenée de l'agent frigorifique, une soupape électromagnétique dont l'élément mobile a la forme d'une tige avec des trous débouchants en un nombre conforme au nombre de canaux dans le corps, la section transversale des trous correspondant aux sections transversales des canaux et en ce que la tige est montée de façon à pouvoir se déplacer dans le corps de manière que, à l'une de ses positions ex trêves, lorsque le circuit d'alimentation de la bobine de la soupape est fermé , les trous de la tige soient disposés coaxialement aux canaux et à l'autre position, lorsque le circuit d'alimentation de la bobine de la soupape est ouvert, les trous de la tige soient décalés par rapport aux canaux et le corps de la tige masque lesdits canaux, et en ce que des plaques de contact sont incorporées dans le corps, chacune d'entre elles étant reliée à l'une des extrémités du circuit d'alimentation de la bobine d'alimentation de la soupape et étant appropriées à coopérer avec un élément électroconducteur fixé sur la tête amovible. Dans le plasmatron réalisé selon la présente invention, le risque d'une fuite de l'agent frigorifique lors du remplacement de ses éléments défectueux et en cas de dépose de la tête est supprimé, ce qui permet d'augmenter la qualité des articles usinés même dans le cas où l'on fait appel à l'automatisation du processus de traitement des articles à l'arc flamme, d'augmenter la sécurité du processus industriel et d'obtenir une réduction de consommation de l'agent frigorifique surtout dans le cas où l'on utilise, à cet effet, une matière coûteuse. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 montre une vue en coupe longitudinale partielle d'un plasmatron selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne Il-Il de la figure 1. Le plasmatron conforme à l'invention, représenté sur les figures 1 et 2, comporte un corps 1, dont la partie inférieure est réalisée en une matière diélectrique, et une tête amovible 2 qui est fixée au corps 1 par un assemblage fileté 3. Le plasmatron selon l'invention comporte de plus un moyen d'interruption de l'amenée de l'agent frigorifique après dépose de la tête 2, pour lequel on utilise une soupape électromagnétique 8 ayant un élément mobile sous la forme d'une tige 9 qui fait fonction de noyau d'une bobine électromagnétique 10, dont l'enroulement est branché sur une source 11 de courant continu. La tige 9 est montée avec la possibilité de se déplacer dans le corps 1, perpendiculairement aux axes de ses canaux 4 et 5. Un ressort 12 est fixé à une face extrême de la tige 9 et il est destiné à mettre cette tige en position extrême gauche après dépose de la tête 2. Des trous débouchants 13 sont pratiqués dans la tige 9 en un nombre conforme au nombre des canaux 4 et 5 à obturer (dans l'exemple décrit, la tige 9 a deux trous 13). Les sections transversales des trous 13 correspondent à celles des canaux 4 et 5. En outre, un épaulement annulaire 14, faisant fonction de limiteur du déplacement de la tige, est prévu sur la tige 9. Après déplacement de la tige 9 à sa position extrême droite (d'après le dessin), l'épaulement 14 bute contre la paroi 15 du corps de la soupape 8. A ce moment, les trous 13 se placent coaxialement aux canaux 4 et 5 (cette position de la tige 9 est représentée à la figure 1). Des plaques de contact 16 et 17 en un matériau électroconducteur sont incorporées dans le corps 1 du plasmatron. Dans ce cas, la plaque 16 est reliée électriquement par un conducteur 18 à une extrémité de la bobine 10 et la plaque 17 est connectée par le conducteur 19 à la borne "-" de la source 11 de courant. A son tour, la source 11 de courant est couplée, par sa borne "+", au moyen d'un conducteur 20, à la seconde extrémité de la bobine 10 de la sou pape 8. Les plaques de contact 16 et 17 sont disposées dans le corps 1 de manière à pouvoir coopérer avec un élément électroconducteur 21, qui est fixé sur la tête amovible 2 et qui est destiné à fermer le circuit d'alimentation de la bobine 10 lorsque cette tête 2 est mise à sa position de travail et est fixée au corps 1 par l'assemblage fileté 3. Dans la variante décrite du plasmatron, on utilise, comme élément électroconducteur 21, l'extrémité annulaire d'une chemise métallique extérieure 22 de la tête 2. L'agent frigorifique est refoulé suivant un conduit (non représenté sur la figure 1) vers le canal d'entrée 23 de la soupape 8 à l'aide d'un raccord fileté 24 et est évacué du canal de sortie 25 à l'aide d'un raccord fileté 26. La direction du déplacement de l'agent frigorifique est indiquée par les flèches A. Le plasmatron selon l'invention fonctionne de la manière suivante. Lorsque la tête 2 est mise en position de travail, donc lorsqu'elle est vissée dans le corps 1 à l'aide de l'assemblage file-té 3, son extrémité métallique annulaire servant d'élément électroconducteur 21 de fermeture, ferme les plaques de contact 16 et 17. En conséquence, le circuit d'alimentation de la bobine 10 de la soupape électromagnétique 8 se trouve fermé. En résultat, la tige 9 surmonte l'effort du ressort 12 et se déplace à droite jusqu'à sa position extrême droite, où l'épaulement 14 de la tige 9 s'appuie contre la paroi 15 du corps de la soupape 8. A ce moment, les trous 13 se placent coaxialement aux canaux 23 et 4 et 25 et 5, respectivement.Du circuit d'alimentation, l'agent frigorifigue parvient sans obstacle du canal 23, à travers le trou 13, dans le canal 4 du corps 1, à travers la ligne d'assemblage 6 dans le canal 4 de la tête 2, baigne la tête 2, se dirige suivant la ligne d'assemblage 7, débouche du corps 1, passe par le canal 5 et le trou 13 et parviens dans le canal 25 pour être évacué du raccord fileté 26 vers un conduit principal (la direction de l'agent frigorifique est représentée par les flèches A et B). En déposant la tête 2, on enlève, par conséquent, l'élément électroconducteur de fermeture 21, ce qui ouvre les plaques de contact 16, 17, le circuit d'alimentation de la bobine 10 s'ouvre donc, la bobine 10 est mise hors circuit, et la tige 9 est poussée par le ressort 12 en position extrême gauche. A ce moment, les trous 13 sont décalés par rapport aux canaux 4, 5 et 23, 25 et le corps de la tige 9 obture les canaux 23 et 25. En conséquence, l'agent frigorifique ne peut parvenir aux canaux 4 et 5 du corps 1 et par conséquent ne peut s'écouler sur un article à traiter. Après avoir dévissé la tête 2 du plasmatron, une petite quantité de l'agent frigorifique qui reste dans les canaux 4 et 5 (ayant, en général, une étendue minimale), entre la tige 9 de la soupape 8 et le filetage 3 ne fuit pas car le poids de l'agent frigorifique résiduel est équilibré par la pression atmosphérique (pression qui agit du bas) ainsi que par la force d'adhérence du liquide aux parois des canaux 4 et 5. Grâce à cette conception du plasmatron selon l'invention, le remplacement de sa tête peut être effectué aussi bien par un opérateur que par un robot. L'agent frigorifique n'est pas consommé et ne provoque aucun défaut des articles traités. Il est possible d'utiliser, comme agent frigorifique, un antigel (travaux aux basses températures). Dans ce cas, il est très intéressant d'épargner l'agent frigorifique. Le plasmatron a été essayé en conditions de laboratoire et lors de travaux sur un terrain. Pour le refroidissement, on a dépensé six litres par minute. Lors du remplacement de la tête, on a épargné 5 à 70 grammes d'eau. Les essais ont été réalisés lors du coupage d'articles dont l'épaisseur pouvait atteindrs 60 mm. Le courant de coupage étant de 300 A. REVENDICATION Plasmatron du type comportant un corps ayant une tête amovible dans laquelle sont pratiqués des canaux pour l'amenée et l'évacuation d'un agent frigorifique, qui sont raccordés l'un à l'autre suivant une ligne d'assemblage, et un moyen d'interruption de l'amenée de l'agent frigorique dans lesdits canaux, après dépose de la tête, caractérisé en ce qu'on utilise, en tant que moyen d'interruption de l'amenée de l'agent frigorifique, une soupape électromagnétique (8) dont l'élément mobile a la forme d'une tige (9) ayant des trous débouchants (13) en un nombre conforme au nombre des canaux (4 et 5) qui sont pratiqués dans le corps (1), les sections transversales desdits trous correspondant aux sections transversales desdits canaux (4 et 5) et en ce que la tige (9) est montée avec une possibilité de se déplacer dans le corps (1) de manière qu'à l'une de ses positions extrêmes,lorsque le circuit d'alimentation de la bobine (10) de la soupape (8) est fermé, les trous (13) de la tige (9) soient placés coaxialement aux canaux (4 et 5) et à l'autre position, lorsque le circuit d'alimentation de la bobine (10) de la soupape (8) est ouvert les trous (13) dans la tige (9) soient décalés par raport aux canaux (4 et 5) et que le corps de la tige (9) obture les canaux, et des plaques de contact (16 et 17) étant incorporées dans le corps (1), dont chacune est reliée à l'une des extrémités du circuit d'alimentation de la bobine (10) de la soupape (8) , qui sont appropriées à une coopération avec un élément électroconducteur de fermeture (21) qui est fixé sur la tête amovible (2).