Brevet FR2699988A1 — publié le 19940701

L'invention concerne le domaine des chalumeaux,notamment les chalumeaux utilisables dans des techniques de découpage (oxycoupage par exemple), d'usinage à la flamme (en particulier tout chalumeau oxygaz),de décriquage,de décapage, ou de trempe superficielle.Lobjet de l'invention est plus particulièrement relatif aux buses de chalumeaux à gaz, du type comportant un corps de buse muni de canaux axiaux d'amenée de gaz qui débouchent par des orifices de sortie associés au voisinage de l'extrémité distale du corps de buse. Qu'il s'agisse de buses de chauffage, ou encore de buses de décriquage ou d'oxycoupage, les risques des retours de flamme dans l'utilisation des chalumeaux est bien connu, et les fabricants cherchent toujours à minimiser ces risques qui sont la cause de graves accidents. Pour qu'il y ait retour de flamme, il faut conjuguer l'arrivée d'un mélange de gaz détonant dans le corps de chalumeau ou dans les flexibles d'alimentation de ce chalumeau, et l'allumage de ce mélange de gaz détonant par une flamme. Les accidents se produisent en général à l'allumage du chalumeau. En effet, il arrive alors que l'opérateur ouvre les robinets d'arrivée de gaz, et présente une flamme à l'extrémité de la buse pour allumer le chalumeau, sans avoir pris le temps de purger et sans avoir établi le débit normal des gaz. Le danger est particulièrement important dans le cas de chalumeaux de décriquage, de décapage, d'oxysoudage, d'oxybrasage, ou encore d'oxycoupage. En effet, si pour une cause quelconque, qui peut être tout simplement une négligence de la fermeture soigneuse des robinets lors de l'arrêt précédent du chalumeau, de l'oxygène s'est introduit dans le circuit de gaz ou inversement, le fait de présenter la flamme à l'extrémité de la buse allume le mélange, et propage la réaction partout où se trouve effectivement un mélange inflammable, et c'est alors l'accident. L'invention a précisément pour but d'améliorer la sécurité des buses de chalumeaux au regard des risques d'accident dus aux retours de flamme. L'invention a ainsi pour objet de réaliser une buse de chalumeau à gaz dont la structure permet de contrer efficacement l'allumage intempestif d'un mélange de gaz détonant, notamment lors de l'allumage du chalumeau, et ce quel que soit le type de chalumeau. I1 s'agit plus particulièrement d'une buse de chalumeau à gaz, comportant un corps de buse muni de canaux axiaux d'amenée de gaz qui débouchent par des orifices de sortie associés au voisinage de l'extrémité distale du corps de buse, caractérisée par le fait qu'un élément traversant en métal poreux est intercalé en amont des canaux d'amenée, ledit élément laissant passer les gaz dans ces canaux lors du fonctionnement normal du chalumeau, mais barrant la propagation de la flamme vers l'amont lors de l'allumage dudit chalumeau. De préférence, l'élément traversant est réalisé sous la forme d'une couronne ou d'une rondelle plate, qui est disposée directement en arrière d'une chambre amont de répartition commune aux canaux d'amenée de gaz. Conformément à un mode d'exécution particulier, l'élément traversant est maintenu en place par une bague montée sur l'extrémité proximale du corps de buse, ladite bague étant munie de trous axiaux associés à l'arrivée des gaz. Avantageusement alors, la bague de maintien présente un grand nombre de trous axiaux, dont la section totale correspond sensiblement à la section totale des canaux d'amenée de gaz, de façon à former simultanément un organe limiteur de bruit. De préférence aussi, l'élément traversant est réalisé en métal fritté, notamment en bronze ou en laiton. I1 peut s'avérer également intéressant que la buse comporte en outre au moins un élément filtrant disposé devant les orifices de sortie des canaux axiaux d'amenée de gaz, afin de retenir les impuretés véhiculées par les gaz lors du fonctionnement du chalumeau et éviter ainsi le colmatage de 1 ' élément traversant. Avantageusement alors, 1' extrémité distale du corps de buse présente au moins une gorge circulaire de distribution de gaz dans laquelle débouchent les orifices des canaux axiaux, cette gorge ou chacune de ces gorges recevant alors un élément filtrant réalisé sous la forme d'un anneau poreux. De préférence encore, lorsqu'il s'agit d'une buse plus particulièrement destinée à équiper un chalumeau de décriquage ou d'oxycoupage, le corps de buse présente une tuyère centrale pour le passage de l'oxygène et des canaux axiaux agencés autour de cette tuyère pour le passage des gaz de chauffe, et l'élément traversant est réalisé sous la forme d'une couronne montée sur l'extrémité proximale de ladite tuyère. Avantageusement alors, la bague de maintien est enfilée derrière l'élément traversant sur l'extrémité proximale du corps de buse formant l'entrée de la tuyère, et cette bague est fixée par brasage audit corps. En particulier, la bague de maintien est entourée par une bague de protection qui est fixée simultanément par le brasage précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux s figures ou - la figure 1 est la coupe axiale d'une buse de chalumeau à gaz, ici de chalumeau de décriquage, dont la structure est conforme à l'invention - les figures 2 et 3 illustrent, respectivement en coupe et en vue en bout, le corps isolé de la buse de la figure 1 (sans l'élément traversant en métal poreux ni la bague de maintien associée) ; - les figures 4 et 5 sont des vues respectivement en plan et en coupe (la figure 5 est une coupe selon V - V de la figure 4) de l'élément traversant en métal poreux, ici réalisé sous la forme d'une couronne plate ;; - la figure 6 est une vue en coupe de la bague qui assure le maintien de l'élément traversant en métal poreux précité, permettant de mieux distinguer l'épaulement d'appui associé et l'un des nombreux trous axiaux de cette bague - la figure 7, qui est à rapprocher de la figure 1, illustre une variante de la buse précédente, dans laquelle des éléments filtrants sont en outre prévus, ici sous la forme de deux anneaux poreux, pour retenir les impuretés véhiculées par les gaz lors du fonctionnement du chalumeau et éviter ainsi le colmatage de l'élément traversant. La figure 1 permet de distinguer une buse de chalumeau à gaz 100 conforme à l'invention, comportant un corps de buse 101 (dont la structure sera mieux comprise en se référant aux figures 2 et 3), qui est ici de forme générale cylindrique (l'axe du corps de buse est repéré X), ledit corps étant muni de canaux axiaux 103 d'amenée de gaz qui débouchent par des orifices de sortie associés au voisinage de l'extrémité distale 110 du corps de buse 101. La buse de chalumeau illustrée ici sert à équiper un chalumeau de décriquage, ce qui explique la présence d'une tuyère centrale 102 associée au passage de l'oxygène, tuyère dont l'entrée est référencée 102.1 et la sortie 102.2, les canaux axiaux précités 103 étant alors agencés autour de cette tuyère pour assurer le passage des gaz de chauffe. Il ne s'agit cependant que d'un exemple, et il va de soi que l'invention pourra également s'appliquer à tout autre type de chalumeaux à gaz, notamment aux chalumeaux de chauffage de type conventionnel, dont le corps de buse est alors exempt de tuyère centrale .En particulier, dans le cas de chalumeaux de décapage, de trempe superficielle ou de chauffage, on pourra avoir un corps de buse ayant en section une forme polygonale (en général rectangulaire ou octogonale), avec un axe ou plusieurs axes parallèles (en général deux axes). Conformément à un aspect essentiel de l'invention, un élément traversant 120 en métal poreux est intercalé en amont des canaux d'amenée 103, ledit élément traversant laissant passer les gaz vers l'aval dans ces canaux lors du fonctionnement normal du chalumeau, mais barrant la propagation de la flamme vers l'amont lors de l'allumage dudit chalumeau. Ainsi, lors de l'allumage du chalumeau, l'élément traversant 120 en métal poreux constitue une barrière à la propagation de la flamme, qui empêche la réaction d'allumage de mélange de gaz détonant de se propager partout où se trouve effectivement le mélange inflammable, dans le cas où de l'oxygène s'est introduit dans le circuit de gaz ou vice versa, par suite notamment d'une négligence de l'opérateur lors de la fermeture précédente des robinets à l'arrêt du chalumeau. L'élément traversant 120 ne fait ainsi aucunement obstacle au fonctionnement normal du chalumeau( le sens allant de l'amont vers l'aval), mais constitue une barrière extrêmement efficace à la propagation de la flamme ( le sens allant de l'aval vers l'amont). L'élément traversant 120 peut être réalisé sous la forme d'une couronne ou d'une rondelle plate, en métal fritté, notamment en bronze ou en laiton. En l'espèce,ainsi que cela est mieux visible sur les figures 4 et 5, l'élément traversant 120 est réalisé sous la forme d'une couronne circulaire, montée sur l'extrémité proximale 111 de la tuyère centrale. Lorsqu'il s'agira d'une buse destinée à équiper d'autres types de chalumeaux, l'élément traversant 120 pourra être réalisé sous la forme d'une rondelle, circulaire ou non, en appui direct par un épaulement associé contre le corps de buse. L'élément traversant 120 est de préférence intercalé entre le corps de buse 101 et une bague 115 qui est également montée sur l'extrémité proximale 111 dudit corps de buse. L'élément traversant 120 est ici disposé directement en arrière d'une chambre amont de répartition 112, qui est commune aux différents canaux d'amenée de gaz 103. L'agencement de cette chambre amont de répartition 112, et des canaux d'amenée 103 associés sera mieux compris en se référant aux figures 2 et 3. En l'espèce, chacun des canaux d'amenée 103, ici au nombre de quatre, se termine par une branche axiale débouchant au niveau d'un orifice 104 dans une gorge de distribution associée 107, et aussi par une branche de dérivation 105, qui débouche au niveau d'un orifice associé 106 dans une autre gorge de distribution 108.On distingue également, du côté amont de la buse, un bord d'appui circulaire 113 que contacte l'élément traversant 120 lorsque celui-ci est mis en place. Le maintien de l'élément traversant est toutefois ici assuré par une bague 115 montée sur l'extrémité proximale 111 du corps de buse 101, bague dont la structure sera mieux comprise en se référant à la coupe de la figure 6. La bague de maintien 115 présente un alésage central 116 qui correspond au diamètre extérieur de l'extré- mité proximale 111 du corps de buse, de façon à éviter tout passage de gaz intempestif au niveau des surfaces de contact. La bague de maintien 115 présente également des trous axiaux 117 qui sont associés à l'arrivée des gaz de chauffe. Conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, la bague de maintien 115 présente un grand nombre de tels trous axiaux , dont la section totale correspond sensiblement à la section totale des canaux d'amenée de gaz 103, de façon à former simultanément un organe limiteur de bruit. A titre indicatif, lorsque l'on utilise comme ici quatre canaux d'amenée 103 dont le diamètre d'entrée est de l'ordre de 4,5 mm, il sera prévu trente-huit à soixante trous axiaux 117 d'un diamètre de 1,5 à 1,2 mm, par exemple répartis régulièrement sur une circonférence de la bague de maintien. L'agencement de ces trous axiaux sera plus généralement prévu selon une ou plusieurs lignes, cette ou ces lignes pouvant être rectilignes ou incurvées selon le cas: la répartition selon une ligne circulaire illustrée ici ne constitue donc qu'un exemple.Le fait de prévoir un grand nombre de trous axiaux de très faible diamètre permet de limiter la quantité de mouvement de la flamme, et par suite de minimiser considérablement le bruit du chalumeau lors du fonctionnement de celui-ci. La bague 115 présente en outre un épaulement d'appui 118, contre lequel vient en butée l'élé- ment traversant 120. En l'espèce, on a également prévu un épaulement 119 venant au contact direct de la face d'appui 113 du corps de buse 101, de façon à éviter tout risque d'écrasement de l'élément traversant en métal poreux lors du montage précis de la bague de maintien 115. L'élément traversant 120 se présente en l'espèce sous la forme d'une couronne circulaire en métal fritté, dont l'épaisseur peut être de l'ordre de 3 mm, avec un diamètre intérieur qui est ici de l'ordre de 20 mm ,et un diamètre extérieur de l'ordre de 32 mm. La bague de maintien 115, qui est de préférence réalisée en cupro-tellure, est ainsi enfilée derrière l'élément traversant 120, après mise en place préalable de celui-ci, sur l'extrémité proximale 111 du corps de buse 101, et la solidarisation de cette bague de maintien audit corps de buse est assurée par un brasage noté 125 sur la figure 1. On a en outre prévu ici une bague de protection 114 entourant la bague de maintien 115, bague de protection qui est de préférence également fixée simultanément par le brasage précité. La buse de chalumeau ainsi équipée peut présenter extérieurement une géométrie quelconque, et sa fixation peut être réalisée de façon tout à fait traditionnelle par un écrou de fixation 109 montée sur le corps de buse. La figure 7, qui est à rapprocher de la figure 1, illustre une variante de la buse précédente, dans laquelle des éléments filtrants sont en outre prévus pour retenir les impuretés véhiculées par les gaz lors du fonctionnement du chalumeau et éviter ainsi le colmatage de l'élément traversant. La buse de chalumeau illustrée sur la figure 7 se différencie en effet de la précédente uniquement par la présence de deux éléments filtrants 121, 122, qui sont disposés devant les orifices de sortie 104, 106 des canaux axiaux d'amenée de gaz 103. En l'espèce, du fait de la présence de deux gorges de distribution 107, 108 au niveau de l'extrémité distale 110 du corps de buse 101, on a prévu deux éléments filtrants 121, 122 réalisés chacun sous la forme d'un anneau poreux. La présence de tels éléments filtrants est particulièrement avantageuse dans la mesure où le métal fritté présente l'inconvénient de retenir les impuretés véhiculées par les gaz, d'où il découle un risque de colmatage pouvant altérer le bon fonctionnement de la buse.On pourra naturellement réaliser différemment l'un ou l'autre de ces éléments filtrants, par exemple sous forme d'une cartouche filtrante aisément démontable, ce qui permet d'en assurer aisément le nettoyage et/ou le remplacement. Les anneaux poreux 121, 122 pourront en outre être collés au corps de buse, ou simplement coincés dans les gorges de distribution associées dudit corps de buse. On est ainsi parvenu à réaliser une buse de chalumeau à gaz dont la structure permet de contrer efficacement l'allumage intempestif d'un mélange de gaz détonant, notamment lors de l'allumage du chalumeau, et ce pour des types très différents de chalumeaux: il s'agit donc d'une véritable buse de sécurité. En outre, grâce à la présence de la bague qui assure simultanément la fonction de maintien de l'élément traversant en métal poreux et la fonction de limiteur de bruit, il devient alors possible de façonner différemment l'architecture de la buse, notamment en recherchant les écoulements à la sortie les moins bruyants pour une puissance de chauffe ou pour une forme de flamme demandée, sans être tout à fait tributaire de la vitesse de déflagration du mélange. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1. Buse de chalumeau à gaz, comportant un corps de buse muni de canaux axiaux d'amenée de gaz qui débouchent par des orifices de sortie associés au voisinage de l'extrémité distale du corps de buse, caractérisée par le fait qu'un élément traversant (120) en métal poreux est intercalé en amont des canaux d'amenée (103), ledit élément laissant passer les gaz dans ces canaux lors du fonctionnement normal du chalumeau, mais barrant la propagation de la flamme vers l'amont lors de l'allumage dudit chalumeau. 2. Buse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément traversant (120) est réalisé sous la forme d'une couronne ou d'une rondelle plate, qui est disposée directement en arrière d'une chambre amont de répartition (112) commune aux canaux d'amenée de gaz (103). 3. Buse selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'élément traversant (120) est maintenu en place par une bague (115) montée sur l'extrémité proximale du corps de buse (101), ladite bague étant munie de trous axiaux (117) associés à l'arrivée des gaz. 4. Buse selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la bague de maintien (115) présente un grand nombre de trous axiaux (117) , dont la section totale correspond sensiblement à la section totale des canaux d'amenée de gaz (103), de façon à former simultanément un organe limiteur de bruit. 5. Buse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'élément traversant (120)est réalisé en métal fritté, notamment en bronze ou en laiton. 6. Buse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre au moins un élément filtrant (121 ; 122) disposé devant les orifices de sortie (104 ; 106) des canaux axiaux d'amenée de gaz, afin de retenir les impuretés véhiculées par les gaz lors du fonctionnement du chalumeau et éviter ainsi le colmatage de l'élément traversant- (120). 7. Buse selon la revendication 6, caractérisée par le fait que l'extrémité distale du corps de buse (101) présente au moins une gorge circulaire de distribution de gaz (107 ; 108) dans laquelle débouchent les orifices (104 ; 106) des canaux axiaux, cette gorge ou chacune de ces gorges recevant alors un élément filtrant (121 ; 122) réalisé sous la forme d'un anneau poreux. 8. Buse selon l'une des revendications 1 à 7, plus particulièrement destinée à équiper un chalumeau de décriquage ou d'oxycoupage, caractérisée par le fait que le corps de buse (101) présente une tuyère centrale (102) pour le passage de l'oxygène et des canaux axiaux (103) agencés autour de cette tuyère pour le passage des gaz de chauffe, et l'élément traversant (120) est réalisé sous la forme d'une couronne montée sur -lextrémité proximale (111) de ladite tuyère. 9. Buse selon la revendication 3 ou 4 et la revendication 8, caractérisée par le fait que la bague de maintien (115) est enfilée derrière l'élément traversant (120) sur l'extrémité proximale (111) du corps de buse (101) formant l'entrée de la tuyère, et cette bague est fixée par brasage audit corps. 10. Buse selon la revendication 9, caractérisée par le fait que la bague de maintien (115) est entourée par une bague de protection (114) qui est fixée simultanément par le brasage précité.