Brevet FR2663252A1 — publié le 19911220

Torche à plasma pour le découpage des métaux La présente invention concerne une torche à plasma pour le décou- page des métaux, utilisée dans le travail des métaux et la construction mécanique. On connaît, d'après le brevet britannique n O 2 110 145,une torche à plasma pour le découpage des métaux, composée d'un ensemble cathodique et d'un ensemble anodique L'ensemble cathodique est formé d'un corps à canaux radiaux, dans lequel est disposé le distributeur à air Dans la partie avant de ce corps, est montée une électrode-cathode en cuivre avec un insert mis à la presse, constitué d'un métal résistant aux hau- tes températures L'ensemble anodique est constitué d'un corps cylin- drique à ouvertures radiales pour l'air, sur lequel sont montées la buseanode et la buse de protection en céramique Entre la cathode et la buseanode, est formée la chambre à arc dans laquelle arrive, par un système de canaux, le gaz de plasma. L'inconvénient de cette torche à plasma est que pour l'allumage de la décharge en arc entre l'électrode-cathode et la buse-anode, qui sont strictement fixes, il est nécessaire d'utiliser une décharge par étincelles sous haute tension ( 4 à 12 k V) et haute fréquence (,200 k Hz) pour ce faire, on doit disposer d'un générateur à haute fréquence spé- cial et de filtres protecteurs, d'une bobine d'arrêt, de condensateurs et de résistances,qui élèvent le coût et compliquent le système d'alimen- tation de la torche à-plasma De plus, le générateur à haute fréquence provoque des perturbations dans les systèmes de découpage robotisés et automatiques,ce qui désaccorde ou désintègre les programmes dans les systèmes des ordinateurs Cette torche à plasma doit en outre être munie d'une isolation fiable contre la haute tension et la haute fré- quence. Le but de la présente invention est la création d'une torche à plasma pour le découpage des métaux possédant une structure simplifiée, un auto-allumage de l'arc facilité éliminant l'allumage par étincelles à haute fréquence, et une fiabilité élevée. Ce but est atteint par la torche à plasma pour le découpage des métaux, conforme à la présente invention, comprenant un ensemble catho- dique et un ensemble anodique L'ensemble cathodique comprend un corps à canaux radiaux, dans lequel est disposé le distributeur à air et dans la partie avant de ce corps est installée une électrode en cuivre avec un insert mis à la presse et constitué en un métal résistant aux hautes températures L'ensemble anodique est constitué par un corps cylindrique à ouvertures radiales pour l'air, sur lequel sont montées la buse-anode en cuivre et la buse de protection en céramique La buse-anode est mon- tée, par un assemblage mobile à gradin,dans le corps cylindrique et est repoussée vers l'électrode-cathode à l'aide d'un ressort adossé contre la buse de protection en céramique. Les avantages de la torche à plasma selon l'invention sont les suivants: sa construction est simplifiée et sa fiabilité est augmentée. La nécessité d'un générateur à haute fréquence pour l'allumage de l'arc est éliminée, ainsi que tous les dispositifs nécessaires pour la protec- tion contre les perturbations exercées sur les systèmes électroniques de contr 8 le. Un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit à titre d'exemple non-limitatif, en référence à la figure unique annexée, qui est une vue en coupe longitudinale de la torche à plasma conforme à ce mode de réalisation. La torche à plasma représentée comprend un ensemble cathodique 1, constitué d'un raccord 2 pour l'alimentation en courant (-) et en air, et d'un corps à ouvertures radiales 3, dans lequel est monté un distributeur d'air 4 et une cathode en cuivre 5 avec un insert mis à la presse 6 et fabriqué en un métal à résistance thermique élevée, ainsi qu'un ensemble anodique 7, constitué par un corps cylindrique à ouver- tures radiales 8 pour l'air, sur lequel sont montées, par un assemblage mobile à gradin, une buse-anode 9 en cuivre et une buse de protection Sur la buse-anode 9, se trouve une gorge extérieure périphérique dans laquelle pénètre une goupille 11 pour éviter son écart axial La buse- anode 9 en cuivre est repoussée vers l'électrode-cathode 5 par un ressort 12 adossé sur la buse de protection 10 L'ensemble cathodique 1 ainsi que l'ensemble anodique 7 sont électriquement isolés l'un de l'autre par un manchon 13. Le fonctionnement de la torche à plasma pour le découpage des métaux selon l'invention est le suivant: A l'état initial, la buse-anode 9 en cuivre est repoussée par le ressort 12 au contact de l'électrode-cathode 5 en cuivre, de sorte qu'il s'établit entre elles un contact électrique Le courant électri- que est appliqué par le raccord 2 (p 8 le -) et par le corps 8 (pôle +). A travers le raccord 2, est envoyé l'air comprimé, lequel passe par le distributeur d'air 4, refroidit l'électrode-cathode 5 en cuivre et s'é- coule par les ouvertures radiales 3 du corps Le flux d'air se subdivise de telle sorte qu'une partie (a) pénètre dans la chambre d'arc formée entre l'électrode-cathode 5 en cuivre et la buse-anode 9, et que l'au- tre partie (b) passe à travers les ouvertures radiales 8 du corps cylin- drique et s'écoule sous la forme d'un flux extérieur focalisé par la buse de protection 10 Le flux d'air (a) s'écoule par l'ouverture D en exerçant une pression sur la buse-anode 9 et, en surmontant la pression du ressort 12, il repousse la buse-anode 9 jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre la goupille 11 Cela cause la rupture du contact électrique entre l'électrode-cathode 5 en cuivre et la buse-anode 9 et provoque la décharge en arc Le flux d'air (a) s'ionise dans l'arc et on obtient un jet de plasma s'écoulant par l'ouverture D Ce jet de plasma peut être transporté sur le métal travaillé pour y réaliser le découpage thermique par mélange air-plasma. L'air envoyé sous pression dans la torche à plasma par le raccord 2 sert en même temps de gaz de plasma et de gaz de refroidissement. On interrompt la génération du jet de plasma dans la torche à - plasma par l'interruption du courant électrique qui est fourni à l'en- semble cathodique 1 et à l'ensemble anodique 7 On coupe l'alimentation en air 30 à 60 secondes plus tard pour permettre à la torche à plasma et aux électrodes d'être refroidies. Après la coupure de l'air, sous l'action du ressort 12, la buse- anode 9 est à nouveau repoussée vers l'électrode-cathode 5 en cuivre et le contact électrique est restauré La torche à plasma revient à l'état initial, prête pour un nouveau cycle de fonctionnement qu'elle exécute après avoir été alimentée en tension, courant et air comprimé. REVENDICATION Torche à plasma pour le découpage des métaux comprenant un en- semble cathodique ( 1), constitué d'un corps à canaux radiaux ( 3) à l'intérieur duquel est disposé un distributeur à air ( 4) et dans la partie avant duquel est montée une électrode en cuivre avec un insert ( 6) mis à la presse et fabriqué en un métal à haute résistance thermique, et un ensemble anodique ( 7), constitué d'un corps cylindrique à ouver- tures radiales ( 8) pour l'air, sur lequel sont montées une buse-anode en cuivre ( 9) et une buse de protection en céramique ( 10), caractérisée en ce que la buse-anode en cuivre ( 9) est montée, par un assemblage mobile à gradin, dans le corps cylindrique ( 8) et est re- poussée contre l'électrode-cathode ( 5) au moyen d'un ressort ( 12) ados- sé à la buse de protection en céramique 10.