Brevet FR2726964A1 — publié le 19960515

I La présente invention concerne une buse pour une tête de brûleur d'un appareil de pulvérisation de plasma, qui est munie d'au moins un canal de refroidissement et d'une ouverture centrale, la buse présentant une zone d'entrée et une zone de sortie, et l'ouverture centrale se rétrécissant en direction de la zone de sortie. Les buses pour les têtes de brûleur d'appareils de pulvérisation de plasma sont connues dans différentes versions. De telles buses servent d'une part à la concentration du jet de plasma et assument d'autre part la fonction d'une anode en appliquant l'arc nécessaire pour la production du plasma entre la buse et une cathode. Par exemple, on connait par EP 0 171 793 un brûleur de pulvérisation de plasma pour les revêtements internes qui présente une électrode refroidie et une buse de brûleur. L'électrode comme la buse du brûleur sont dotées chacune d'un canal de refroidissement de forme annulaire dans lequel circule un agent de refroidissement. Bien qu'une tête de brûleur conçue de cette façon ait fait ses preuves dans l'utilisation pratique, il reste le souhait de réduire les appareils de pulvérisation de plasma et d'augmenter leurs puissances de pulvérisation. Cependant, pour pouvoir répondre à ces exigences, on ne peut s'empêcher d'augmenter la puissance de refroidissement dans la tête de brûleur et en particulier dans la zone de la buse. Avec les configurations de buses connues, ceci est impossible ou impossible dans la proportion souhaitée, étant donné que leur évacuation de chaleur ne répond plus aux exigences actuelles et à venir. Des essais spécifiques ont montré que les temps d'immobilisation de telles buses sont réduits de façon drastique dès que la puissance de pulvérisation est augmentée de façon déterminante. Même une réduction de la tête du brûleur, avec une puissance de pulvérisation identique, entraîne des problèmes considérables, étant donné que la charge thermique des buses augmente de ce fait. L'invention a donc pour objet d'optimiser une buse du type cité ci- dessus de telle manière qu'elle présente une durée de service assez longue avec des conditions aux limites identiques et qu'elle puisse être bloquée de façon simple et sûre dans la tête du brûleur. Cet objet est réalisé par les caractéristiques suivantes. Une pluralité de canaux de refroidissement disposés de façon polaire tout autour de l'axe central longitudinal de la buse, qui sont formés chacun par deux tronçons ou canaux partiels formant un angle entre eux, les premiers tronçons, vus dans une coupe longitudinale à travers la buse, rentrant dans la buse en étant au moins approximativement perpendiculaires à l'axe central longitudinal de l'ouverture, et les deuxièmes tronçons ressortant de la buse en formant un angle aigu par rapport à l'axe central longitudinal, permet une évacuation de chaleur nettement meilleure que ce n'était le cas jusqu'ici avec les buses connues. Grâce à cette configuration, on obtient donc un refroidissement sensiblement meilleur et plus uniforme de la buse. Grâce à des premiers canaux partiels qui traversent une buse avec un collet périphérique et passant radialement dans la buse juste avant ce collet, on peut arriver à ce que la buse soit insérée simplement dans la tête de brûleur et puisse y être positionnée et bloquée en toute sécurité. De plus, le collet facilite une étanchéité fiable des canaux de refroidissement. D'autres perfectionnements de la buse sont prévus. Ainsi, il est prévu avec un mode de réalisation préféré que les canaux de refroidissement suivent au moins approximativement le contour extérieur de l'ouverture centrale. Grâce à cette configuration, la buse est refroidie de façon homogène en ce qui concerne la section, ce qui est profitable également à une longue durée de vie. Avantageusement la buse présente une partie centrale cylindrique qui est suivie côté entrée d'une zone placée en déport de diamètre inférieur de telle façon qu'une surface frontale de forme annulaire est formée et que les deuxièmes canaux partiels sortent de la buse dans la zone de cette surface frontale. Avantageusement, la buse présente une insertion à point de fusion élevé et fabriquée de préférence dans un alliage de tungstène, laquelle forme l'ouverture de la buse au moins côté entrée. Ci-dessous on explique plus en détail à l'aide d'un dessin un exemple de réalisation d'une buse conçue selon l'invention. Sur ce dessin, la figure 1 représente une coupe longitudinale dans la buse et la figure 2 une coupe transversale dans la buse le long de la ligne A-A sur la figure 1. Sur la figure 1, on voit la buse, par exemple en cuivre ou alliage de cuivre, dans une coupe longitudinale, tandis que la figure 2 présente une coupe transversale dans la buse le long de la ligne A-A sur la figure 1. La buse 1 présente une forme de base sensiblement cylindrique et est munie d'une ouverture 2 centrale et d'une pluralité de canaux de refroidissement 8 (par exemple douze canaux) disposés de façon polaire autour de l'axe central longitudinal 18 de la buse 1. Par disposition polaire, il faut comprendre dans le cas présent que les canaux de refroidissement 8, vus en coupe transversale dans la buse 1, sont disposés de façon symétrique et se situent sur un cercle 20 dont le centre se trouve sur l'axe central longitudinal 18. Ceci est visible en particulier sur la figure 2. L'ouverture centrale 2 de la buse 1 est formée par deux tronçons 3, 4 coniques et un tronçon 5 cylindrique. Le premier tronçon conique 3 forme la zone d'entrée 7 tandis que le tronçon cylindrique 5 forme la zone de sortie 11. Par les deux tronçons 3, 4 coniques, l'ouverture centrale 2 se rétrécit en direction de la zone de sortie 11 de la buse 1. De plus, le premier tronçon 3 conique est conçu au niveau du diamètre par rapport au deuxième tronçon 4 conique de telle façon qu'il se forme un décrochement 6 sous la forme d'une surface annulaire à la transition des deux tronçons 3, 4. Ce décrochement 6 fait office lors du fonctionnement de la buse 1 de zone de retenue pour le gaz nécessaire pour le fonctionnement du brûleur. La buse 1 est fabriquée de préférence en cuivre ou un alliage de cuivre et présente une insertion 17 cylindrique en tungstène munie d'une ouverture qui constitue une partie du deuxième tronçon 4 conique et de toute l'ouverture 5 cylindrique de la buse 1. Une telle insertion en tungstène 17 réduit l'usure qui se forme en raison de l'arc appliqué sur la buse 1. Naturellement, on peut imaginer également des insertions en tungstène qui traversent toute la buse 1. La face externe la buse 1 se présente de la façon suivante: dans la zone de l'extrémité 11 côté sortie, il est prévu un collet 12 périphérique de forme annulaire qui est suivi d'une partie centrale 13 cylindrique. Cette partie centrale 13 cylindrique est suivie dans la zone 7 côté entrée d'un tronçon 14 qui présente un diamètre inférieur par rapport à la partie centrale 13, de sorte qu'une surface frontale 15 de forme annulaire est formée entre la partie centrale 13 et ce dernier tronçon 14. Le collet 12 périphérique sert de butée lors de l'introduction de la buse 1 dans la tête du brûleur. Cependant, le collet 12 et son bord avant peuvent être utilisés également pour la fixation de la buse 1, un élément de fixation, se présentant par exemple sous la forme d'un écrou-raccord, fixant la buse 1 sur le bord extérieur du collet. En outre, le collet 12 facilite l'étanchéité des canaux de refroidissement 8. De plus, on peut imaginer que, dans la zone o les canaux partiels 9 sortent de la buse 1, on fait entrer un canal circulaire se présentant sous la forme d'une rainure périphérique dans la buse 1. Chaque canal de refroidissement 8 est formé par deux canaux partiels 9, 10 formant réciproquement un angle et reliés entre eux. Globalement, l'exemple de réalisation 12 représenté ici présente des canaux de refroidissement 8. Les premiers canaux partiels 9 passent radialement juste avant le collet 12 périphérique disposé sur la face externe et, vus dans une coupe longitudinale à travers la buse 1, rentrent dans la buse 1 perpendiculairement à l'axe central longitudinal 18, tandis que les deuxièmes canaux partiels 10 sortent à nouveau de la buse 1 dans la zone de la surface annulaire 6 en formant un angle aigu c par rapport à l'axe central longitudinal 18. L'angle, sous lequel les deuxièmes canaux partiels 10 se présentent par rapport à l'axe central longitudinal 18, est choisi alors de préférence de telle façon que les deuxièmes canaux partiels 10 suivent sensiblement le contour extérieur qui résulte des différents tronçons 3, 4, 5 de l'ouverture 2 centrale. Cette configuration des canaux de refroidissement 8 présente également l'avantage qu'ils peuvent être fabriqués de façon très simple, par exemple par perçage. Vus dans une coupe longitudinale à travers la buse 1, les premiers canaux partiels 9 peuvent rentrer dans la buse 1 même au moins approximativement perpendiculairement à l'axe central longitudinal 18. Par au moins approximativement perpendiculairement, on entend dans le cas présent une tolérance de 10%. Grâce à la disposition décrite plus haut des canaux de refroidissement 8, on garantit un refroidissement uniforme de la buse 1. Ceci peut être attribué en particulier au fait que les canaux de refroidissement 8 traversant la buse 1 présentent une surface de refroidissement sensiblement supérieure par rapport aux canaux de refroidissement connus. Du fait que les deuxièmes canaux partiels 10 suivent sensiblement le contour résultant des différents tronçons 3, 4, 5 de l'ouverture centrale 2, on obtient une répartition uniforme de la température. Par "suivre le contour", il faut comprendre que l'angle aigu a des deuxièmes canaux partiels 10 est choisi à chaque fois de telle façon que la distance radiale entre le canal partiel 10 et la paroi de l'ouverture 2 centrale soit de la même grandeur dans la mesure du possible. Les deux caractéristiques mentionnées auparavant augmentent considérablement la durée de vie de la buse 1 avec des conditions aux limites identiques. L'agent de refroidissement nécessaire pour le refroidissement de la buse 1, de l'eau par exemple, rentre de préférence par les premiers canaux partiels 9 dans la buse 1 et ressort de celle-ci par les deuxièmes canaux partiels 10. Ce sens d'écoulement a l'avantage que l'eau entre dans la buse 1 dans le secteur de la zone la plus chaude, ce qui permet d'obtenir le meilleur effet de refroidissement. Il faut ajouter que l'exemple de réalisation décrit plus haut de la buse représente seulement un mode de réalisation possible. Ainsi, on peut par exemple faire varier le nombre des canaux de refroidissement, leur section ou également le tracé, cette énumération n'étant nullement considérée comme définitive. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Buse (1) pour une tête de brCleur d'un appareil de pulvérisation de plasma, qui est munie d'au moins un canal de refroidissement et d'une ouverture centrale (2), la buse (1) présentant une zone d'entrée (7) et une zone de sortie (11), et l'ouverture centrale (2) se rétrécissant en direction de la zone de sortie (11), caractérisée en ce qu'il est prévu une pluralité de canaux de refroidissement (8) disposés de façon polaire autour de l'axe central longitudinal (18) de la buse, lesquels sont constitués respectivement par des canaux partiels (9, 10) formant un angle entre eux, les premiers canaux partiels (9), vus dans une coupe longitudinale à travers la buse, entrant dans la buse (1) au moins approximativement perpendiculairement à l'axe centrale longitudinal (18), en ce que les deuxièmes canaux partiels (10) sortent de nouveau de la buse (1) en formant un angle aigu (a) avec l'axe central longitudinal (18), un collet (12) périphérique étant prévu dans la zone de l'extrémité (11) côté sortie de la buse (1), et en ce que les premiers canaux partiels (9) entrent radialement dans la buse juste avant ce collet (12). 2. Buse (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle aigu (a) des deuxièmes canaux partiels (10) est choisi de telle façon que les canaux partiels (10) suivent sensiblement le contour de l'ouverture (2) centrale. 3. Buse (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la buse (1) présente une partie centrale (13) cylindrique qui est suivie côté entrée d'une zone (14) placée en déport (14) de diamètre inférieur de telle façon qu'une surface frontale (15) de forme annulaire est formée et que les deuxièmes canaux partiels (10) sortent de la buse (1) dans la zone de cette surface frontale (15). 4. Buse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la buse (1) présente une insertion (17) à point de fusion élevé et fabriquée de préférence dans un alliage de tungstène, laquelle forme l'ouverture (5) de la buse (1) au moins côté entrée. 5. Buse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que celle- ci est en cuivre ou un alliage de cuivre. 6. Buse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente douze canaux de refroidissement (8).