Brevet FR2730945A1 — publié le 19960830

L'invention concerne les chalumeaux d'oxycoupage. On connaît des chalumeaux comprenant une tête destinée à être déplacée relativement à une pièce à travailler et qui présente deux orifices de coupe disposés selon une rangée parallèle à la direction de déplacement pour former une saignée dans la pièce à travailler. La tête, par exemple telle que décrite dans le document EP-O 287 420 (Ai), comprend des orifices de chauffe avant disposés en avant de la rangée d'orifices de coupe et des orifices de chauffe latéraux disposés de part et d'autre de la rangée d'orifices de coupe, tous ces orifices de chauffe constituant un cercle autour des orifices de coupe. Cet agencement permet de chauffer sur une certaine profondeur la zone à couper et sa périphérie, ce qui est suffisant pour couper des pièces peu épaisses à vitesse de coupe moyenne. En revanche, de tels chalumeaux ne permettent pas de couper des pièces épaisses à des vitesses de coupes moyennes ou élevées en assurant une bonne productivité car, à de telles vitesses de coupe, la chaleur fournie par les orifices de chauffe ne suffit pas à échauffer une pièce épaisse sur toute la profondeur de la zone à couper. De plus, même à vitesse lente, l'état de surface obtenu après la coupe d'une pièce épaisse n'est généralement pas satisfaisant et il est nécessaire d'améliorer cet état de surface en faisant une deuxième passe ou en effectuant ultérieurement un usinage approprié, ce qui est contraignant. Un but de l'invention est donc de proposer un chalumeau d'oxycoupage permettant d'effectuer une coupe à vitesse moyenne ou rapide sur une pièce épaisse avec un état de surface satisfaisant. L'invention vise donc un chalumeau d'oxycoupage comprenant une tête de chalumeau destinée à être déplacée suivant une direction prédéterminée relativement à une pièce à travailler, la tête présentant une face qui comporte deux orifices de coupe disposés selon une rangée parallèle à la direction de déplacement pour former une saignée dans la pièce à travailler et étant reliés à des moyens d'alimentation en oxygène de coupe, des orifices de chauffe avant disposés en avant de la rangée d'orifices de coupe par rapport à la direction de déplacement, et des orifices de chauffe latéraux disposés de part et d'autre de la rangée d'orifices de coupe, lesdits orifices de chauffe étant reliés à des moyens d'alimentation en gaz de chauffe. Selon l'invention, le chalumeau comprend au moins un orifice supplémentaire de coupe dans la rangée des orifices de coupe précités, en arrière de ceux-ci, au moins l'orifice de coupe le plus en arrière étant relié à des moyens d'alimentation en oxygène de coupe à haute pression tandis que le ou les autres orifices de coupe sont reliés à des moyens d'alimentation en oxygène de coupe à basse pression, les orifices de chauffe avant sont agencés en un groupe allongé s'étendant parallèlement à la direction de déplacement et situé dans le prolongement de la rangée d'orifices de coupe, et les orifices latéraux sont agencés en deux groupes, les orifices de chauffe de chaque groupe latéral constituant des extrémités de conduits parallèles qui sont inclinés en direction de la rangée d'orifices de coupe de façon à diriger le gaz de chauffe associé vers la saignée. L'inclinaison des orifices de chauffe latéraux permet de chauffer non plus seulement la surface de la zone de la pièce où a lieu la saignée mais toute l'épaisseur de cette zone d'une face à l'autre de la pièce, facilitant ainsi son oxycoupage en profondeur. La fourniture d'un orifice de coupe supplémentaire et l'alimentation en oxygène haute pression d'au moins cet orifice de coupe arrière permet d'entamer la pièce en fond de saignée, à distance de la tête de chauffe dans la profondeur de la pièce, avec la même efficacité à vitesse rapide que l'entame effectuée en préalable à faible profondeur par le ou les orifices de coupe avant. Ce dispositif procure en outre un état de surface satisfaisant pour des pièces épaisses, et ce même à vitesse moyenne ou élevée. Dans la présente invention, les notions de basse et haute pression doivent être entendues relativement l'une à l'autre et non pas dans l'absolu. En pratique, la basse pression pourra être la pression utilisée classiquement dans les chalumeau d'oxycoupage, par exemple 5 à lOxiOs Pa, tandis que la haute pression sera sensiblement plus élevée, par exemple 30x105 Pa. Selon une version avantageuse de l'invention, la longueur du groupe d'orifices de chauffe avant est au moins égale à deux fois la longueur de la rangée d'orifices de coupe, et de préférence au moins égale à quatre fois cette longueur de la rangée d'orifices de coupe. A vitesse de coupe constante, la durée du préchauffage effectuée sur la zone à couper de la pièce est proportionnelle à la longueur du groupe d'orifices de chauffe avant qui effectue ce préchauffage. Avec cette version, on réalise donc une préchauffe très approfondie de la pièce, ce qui améliore encore le rendement et la qualité de la coupe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description qui va suivre d'un mode préféré de réalisation. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non-limitatif: - la figure 1 est une vue en perspective d'une tête de chalumeau avec sa face inférieure visible; - la figure 2 est une vue en coupe suivant le plan II-II de la tête de chalumeau de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe suivant le plan III-III de la tête de chalumeau de la figure 1 avec la pièce à couper représentée en traits mixtes; - la figure 4 est une vue en coupe pour la pièce en cours de coupe et en élévation pour la tête de chalumeau en fonctionnement, cette figure montrant la tête en fonctionnement lors de la coupe d'une pièce; et - la figure 5 est un schéma du réseau d'alimentation de la tête. En référence aux figures 1 à 4, le chalumeau d'oxycoupage comprend une tête de chalumeau 2 destinée à être déplacée relativement à une pièce à travailler 4 suivant une direction prédéterminée indiquée par la flèche 6. Dans toute la suite, on qualifiera les différents éléments de la tête par "avant" ou "arrière" par rapport à cette direction. La saignée 5 en cours de réalisation par la tête 2 dans la pièce 4 est visible sur les figures 3 et 4. La tête présente une face inférieure plane qui comporte deux orifices de coupe 8, 10 disposés dans le plan longitudinal médian de la tête selon une rangée parallèle à la direction de déplacement pour former la saignée dans la pièce à travailler. Ces orifices 8, 10 sont reliés à des moyens d'alimentation en oxygène de coupe comprenant des conduits 12, 14 visibles sur la figure 2. Selon l'invention, la tête comprend au moins un orifice supplémentaire de coupe 20 dans la rangée des orifices de coupe 8, 10, en arrière de ceux-ci. De plus, l'orifice de coupe 20 qui est ici le plus en arrière de la rangée est relié à des moyens d'alimentation en oxygène de coupe à haute pression comprenant un conduit 22 et, au contraire, les autres orifices de coupe 12, 14 sont reliés à des moyens d'alimentation en oxygène de coupe à basse pression, comme on le verra plus loin. La tête comprend des orifices de chauffe avant 16 disposés en avant de la rangée d'orifices de coupe 8, 10, 20 par rapport à la direction de déplacement. Les orifices de chauffe avant 16 sont agencés en un groupe allongé s'étendant parallèlement à la direction de déplacement et situé dans le prolongement de la rangée d'orifices de coupe 8, 10, 20, ce groupe constituant le groupe de chauffe avant. En l'espèce, ce groupe comprend plusieurs rangées adjacentes parallèles à la direction de déplacement, ces rangées étant ici au nombre de trois. Les orifices de chauffe avant sont reliés à des moyens d'alimentation en gaz de chauffe, comprenant notamment le conduit 25 visible sur la figure 2. De plus, la tête comporte des orifices de chauffe latéraux 26, 28 disposés de part et d'autre de la rangée d'orifices de coupe 8, 10, 20. Les orifices de chauffe latéraux sont reliés à des moyens d'alimentation en gaz de chauffe, comprenant notamment le conduit 30 visible sur la figure 2. Les orifices latéraux 26, 28 sont agencés en deux groupes. Les orifices de chaque groupe latéral sont agencés en deux rangées parallèles à la direction de déplacement. En outre, les orifices de chauffe de chaque groupe latéral constituent des extrémités de conduits parallèles 32 qui sont inclinés en direction de la rangée d'orifices de coupe 8, 10, 20 comme le montre la figure 3, de façon à diriger le gaz de chauffe associé vers la saignée 5. En référence à la figure 1, afin de fournir un chauffage intense de la pièce à couper, la longueur L du groupe d'orifices de chauffe avant 16 (suivant la direction de déplacement) est au moins égale à deux fois la longueur M de la rangée d'orifices de coupe (suivant la direction de déplacement), et de préférence au moins égale à quatre fois cette longueur M comme dans le présent exemple. Chacun des orifices de coupe 8, 10, 20 est ici défini par un organe de coupe constitué d'une tuyère 36, 38, 40. Chacun des groupes d'orifices de chauffe avant et latéraux est défini par un organe de chauffe, à savoir un brûleur avant 41 et deux brûleurs latéraux 42, 44. Les deux brûleurs latéraux 42, 44 définissent entre eux des loge ments de réception des tuyères 36, 38, 40. En l'espèce, chacun des brûleurs avant et latéraux comprend un manchon en métal poreux 52 alimenté en gaz de chauffe qui à son tour alimente les orifices de chauffe du groupe associé. La tête comprend aussi un support commun 46 en forme de plaque et par lequel la tête est rattachée au reste du chalumeau au moyen d'un bras 50. Dans d'autres modes de réalisation, ce support pourra aussi assurer la distribution des gaz aux différents organes de la tête. Les tuyères 36, 38, 40 et les brûleurs 41, 42, 44 sont de préférence fixés au support commun de façon amovible au moyen d'emboîtements et de liaisons vis-écrou non représentés. La tête est ainsi démontable pour nettoyer ou remplacer certains de ces organes de chauffe ou de coupe. La tête comprend aussi un circuit de refroidissement par eau 54 alimenté notamment par le conduit 56. En référence à la figure 5, la tête est alimentée à partir des réservoirs 60, 62 de gaz carburant et d'oxygène. Chacun des orifices de coupe 8, 10, 20 est associé à des moyens pour commander individuellement le débit d'alimentation en oxygène de cet orifice, ces moyens comprenant ici un dispositif classique 64 de commande du débit d'oxygène. Un surpresseur 66 assure l'alimentation de l'orifice 20 en oxygène haute pression. Chacun des groupes d'orifices de chauffe avant et latéraux est alimenté, via les brûleurs 41, 42, 44, en mélange gaz-oxygène et est associé à des moyens pour commander individuellement le débit d'alimentation en mélange de ce groupe, ces moyens comprenant ici un dispositif classique 64 de commande du débit de mélange. En référence à la figure 4, lors du fonctionnement du chalumeau, le brûleur avant 41 réalise le préchauffage de la zone à couper sur une profondeur importante 70 représentée en pointillés sur la figure. Les tuyères basse pression 36, 38 entament la pièce suivant deux fronts de saignée 72, 74 situés dans le prolongement l'un de l'autre et la tuyère haute pression 40 réalise un front de saignée 76 dans la portion la plus basse de la pièce dans le prolongement du front 74, ce grâce au chauffage de la saignée 5 assuré par les brûleurs latéraux 42, 44. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications et améliorations sans sortir du cadre de celle-ci. Ainsi on pourra modifier le nombre et la disposition des orifices de chauffe de chaque groupe de chauffe, ainsi que la position de ces groupes. On pourra disposer plus de trois orifices de coupe dans la rangée d'orifices de coupe et on pourra alimenter au moins deux des orifices de coupe à l'arrière de la rangée avec de l'oxygène haute pression. REVENDICATIONS 1. Chalumeau d'oxycoupage comprenant une tête de chalumeau destinée à être déplacée suivant une direction prédéterminée (6) relativement à une pièce (4) à travailler, la tête présentant une face qui comporte deux orifices de coupe (8, 10) disposés selon une rangée parallèle à la direction de déplacement pour former une saignée (5) dans la pièce à travailler et étant reliés à des moyens d'alimentation (12, 14) en oxygène de coupe, des orifices de chauffe avant (16) disposés en avant de la rangée d'orifices de coupe par rapport à la direction de déplacement, et des orifices de chauffe latéraux (26, 28) disposés de part et d'autre de la rangée d'orifices de coupe (8, 10), lesdits orifices de chauffe (16, 26, 28) étant reliés à des moyens d'alimentation (25, 30) en gaz de chauffe, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un orifice supplémentaire de coupe (20) dans la rangée des orifices de coupe précités, en arrière de ceux-ci, au moins l'orifice de coupe le plus en arrière (20) étant relié à des moyens d'alimentation (22, 66) en oxygène de coupe à haute pression tandis que le ou les autres orifices de coupe sont reliés à des moyens d'alimentation (12, 14) en oxygène de coupe à basse pression, en ce que les orifices de chauffe avant (16) sont agencés en un groupe allongé s'étendant parallèlement à la direction de déplacement (6) et situé dans le prolongement de la rangée d'orifices de coupe (8, 10, 20), et en ce que les orifices latéraux (26, 28) sont agencés en deux groupes, les orifices de chauffe de chaque groupe latéral constituant des extrémités de conduits parallèles (32) qui sont inclinés en direction de la rangée d'orifices de coupe de façon à diriger le gaz de chauffe associé vers la saignée (5). 2. Chalumeau d'oxycoupage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur (L) du groupe d'orifices de chauffe avant (16) est au moins égale à deux fois la longueur (M) de la rangée d'orifices de coupe (8, 10, 20), et de préférence au moins égale à quatre fois cette longueur (M) de la rangée d'orifices de coupe. 3. Chalumeau d'oxycoupage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices de chauffe du groupe avant (16) sont agencés en plusieurs rangées adjacentes parallèles à la direction de déplacement (6). 4. Chalumeau d'oxycoupage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices de chauffe (26, 28) de chaque groupe latéral sont agencés en au moins une rangée parallèle à la direction de déplacement (6). 5. Chalumeau d'oxycoupage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des orifices de coupe (8, 10, 20) est associé à des moyens (64) pour commander individuellement le débit d'alimentation en oxygène de cet orifice. 6. Chalumeau d'oxycoupage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des groupes d'orifices de chauffe avant (16) et latéraux (26, 28) est associé à des moyens (64) pour commander individuellement le débit d'alimentation en fluide de ce groupe. 7. Chalumeau d'oxycoupage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des orifices de coupe (8, 10, 20) est défini par un organe de coupe (36, 38, 40), en ce que chacun des groupes d'orifices de chauffe (16, 26, 28) est défini par un organe de chauffe (41, 42, 44), et en ce que la tête comprend un support commun (46) auquel sont fixés de façon amovible ces organes de coupe et ces organes de chauffe.