Brevet FR2761284A1 — publié le 19981002

La présente invention concerne la distribution de poudre métallique pour des chalumeaux d'oxycoupage. I1 est déjà connu d'utiliser une poudre métallique pour l'oxycoupage des matériaux inoxydables. La poudre est généralement composée de fer ou d'un mélange de fer et d'aluminium. Cette poudre est projetée en direction de la pièce à couper en même temps que l'oxygène de coupe. Selon une technique largement répandue, on utilise un gaz porteur tel que l'air comprimé ou l'azote pour véhiculer la poudre depuis une enceinte de stockage jusqu'au chalumeau d'oxycoupage. La poudre est alors prélevée dans l'enceinte au moyen d'un injecteur muni d'un venturi qui produit un effet de pompe permettant de prélever la quantité de poudre nécessaire. Cette technique présente toutefois le grave inconvénient d'une grande difficulté à régler avec précision la quantité de poudre distribuée, dans la mesure où l'on ne peut agir que sur le débit de gaz porteur. De plus, cette technique est très dépendante des conditions d'utilisation, notamment du degré d'hygrométrie, de la température, et aussi du niveau de remplissage de l'enceinte de stockage. Finalement, le contrôle précis du distributeur reste très délicat, or le bon fonctionnement du chalumeau d'oxycoupage dépend étroitement du dosage précis de la poudre. En effet, le prélèvement d'une quantité excessive de poudre peut provoquer un bourrage, un bourrelet, voire même la fusion de la poudre. A l'inverse, l'envoi dans le chalumeau d'une quantité insuffisante de poudre entraîne le désamorçage et l'arrêt de la coupe. On pourra en particulier se référer au document DE-A-942 668 qui illustre un distributeur de poudre à réglage par variation du débit d'oxygène, un tel réglage étant extrêmement délicat dans la pratique ainsi que cela a été expliqué plus haut. I1 paraît ainsi intéressant de développer un distributeur de poudre capable d'assurer en toutes circonstances l'apport de la quantité exacte de poudre nécessaire, et offrant la possibilité de régler à chaque instant avec précision la quantité de poudre à distribuer. Par ailleurs, conformément à des techniques très anciennes, il est connu de réaliser un distributeur de poudre métallique comprenant une vis sans fin agencée pour prélever de la poudre dans une enceinte de stockage et convoyer cette poudre jusqu'à des moyens de transport pneumatiques assurant l'acheminement de celle-ci jusqu'au chalumeau, ladite vis sans fin étant entraînée en rotation par un moteur associé, qui, dans certains cas, est choisi réglable pour pouvoir doser la quantité de poudre convoyée. On pourra ainsi se référer aux documents US-A2.470.819 et US-A-2.975.002 décrivant un distributeur de poudre de ce type, selon lequel la vis sans fin est agencée en partie basse de l'enceinte de stockage, au-dessus du fond de celle-ci. La vis sans fin assure ainsi une simple fonction de convoyage sans possibilité de réaliser un dosage précis. Dans le document US-A-2.470.879, la vis sans fin est entraînée à vitesse constante, et le réglage de la quantité de poudre est obtenu en faisant varier le débit d'oxygène d'aspiration au moyen d'une valve de by-pass. Dans le document US-A-2.975.002, l'alimentation en poudre métallique est contrôlée en réglant la vitesse de rotation de la vitesse sans fin, cette vitesse étant adaptée au débit d'oxygène. On pourra enfin se référer au document US-A2.534.363 qui décrit un distributeur analogue à ceux qui viennent d'être mentionnés, dans lequel la vis sans fin est soit une vis traditionnelle montée dans une gaine d'axe vertical, soit une vis sans fin creuse inclinée vers le bas. Finalement, aucun de ces systèmes n'est véritablement satisfaisant, et ceci démontre bien le besoin de disposer d'un distributeur de poudre métallique qui soit à la fois de structure simple et capable de distribuer avec une précision élevée des quantités dosées de poudre métallique à acheminer jusqu'à un chalumeau d'oxycoupage. Ce but est atteint conformément à l'invention grâce à un distributeur de poudre métallique pour chalumeau d'oxycoupage, comprenant une vis sans fin agencée pour prélever de la poudre dans une enceinte de stockage et convoyer cette poudre jusqu'à des moyens de transport pneumatiques assurant l'acheminement de celle-ci jusqu'au chalumeau, ladite vis sans fin étant entraînée en rotation par un moyen motorisé associé qui est choisi réglable pour pouvoir doser la quantité de poudre convoyée, caractérisé en ce que la vis sans fin est disposée dans une gaine présentant à son extrémité amont un orifice latéral d'alimentation par lequel pénètre la poudre à distribuer venant par gravité de l'enceinte de stockage, et cette vis sans fin se présente sous la forme d'un foret hélicoïdal à filet multiple et à faible profondeur de gorges de filet. Ainsi, la combinaison entre la gaine entourant la vis sans fin, et le profil très particulier de cette vis sous forme de foret hélicoïdal permet de réaliser une distribution extrêmement précise de la poudre métallique en direction des moyens de transport pneumatiques. De préférence, les hélices formant le filet multiple sont des hélices à gauche présentant une inclinaison voisine de 450 par rapport à l'axe de la vis sans fin. Dans un mode de réalisation préféré, la vis sans fin sera choisie à triple filet, avec trois hélices identiques. Avantageusement aussi, les gorges de filet présentent un profil incliné de façon à être plus profondes du côté amont que du côté aval par référence à la direction de convoyage de la poudre dans la gaine. De préférence alors, le profil des gorges de filet sera choisi avec une profondeur qui varie d'environ 1,7 mm du côté amont à environ 0,2 mm du côté aval, pour une longueur axiale de gorge voisine de 6 mm, la largeur de chacun des filets étant avantageusement voisine de 2 mm. De préférence enfin, la gaine et la vis sans fin qui y est reçue sont inclinées de façon que leur extrémité amont soit surélevée par rapport à leur extrémité aval. L'inclinaison vers le bas permet alors de profiter de l'action de la gravité, laquelle, combinée à la géométrie particulière du profil des fonds de gorges, permet de contrôler avec une très grande précision la propagation de la poudre au fur et à mesure de sa descente en direction des moyens de transport pneumatiques. 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, en référence aux figures où - la figure 1 illustre en coupe un distributeur de poudre métallique conforme à l'invention (les proportions respectives des différents composants n'ont pas été respectées pour la clarté du dessin) - la figure 2 est une vue en élévation illustrant une vis sans fin dont la géométrie en foret hélicoïdal correspond à celle d'un distributeur selon l'invention - la figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 2 détaillant la partie d'accouplement au moteur d'entraînement, lequel moteur assure la rotation de la vis sans fin - la figure 4 est une coupe partielle, à échelle agrandie, permettant de mieux distinguer la forme particulière du profil à triple filet et faible profondeur de gorges utilisée pour la vis sans fin précitée. La figure 1 permet de distinguer un distributeur 1 de poudre métallique, qui est associé à un chalumeau d'oxycoupage non représenté sur la figure. Le distributeur 1 est agencé pour prélever de la poudre 4 dans une enceinte de stockage 2, et convoyer cette poudre jusqu'à des moyens de transport pneumatiques assurant l'acheminement de celleci jusqu'au chalumeau, comme schématisé par la flèche 100. En l'espèce, ces moyens de transport pneumatiques comprennent un conduit 8 délimitant une chambre tubulaire allongée (ou chambre de mélange), lequel conduit est alimenté en azote ou en air comprimé avec un débit constant à une première extrémité de conduit 10 au moyen d'un premier flexible classique 12, et ce conduit 8 communique avec le chalumeau par une deuxième extrémité 14 opposée à la première extrémité 10 au moyen d'un deuxième flexible 16. Les autres parties des moyens de transport pneumatiques, situées au-delà des flexibles 12 et 16, sont classiques et n'ont pas été représentées ici. Le distributeur 1 comprend en outre une vis sans fin 18 qui est agencée pour prélever de la poudre de l'enceinte de stockage 2 et convoyer cette poudre jusqu'aux moyens de transport pneumatiques précités. En l'espèce, la vis sans fin 18 n'est pas agencée en partie basse de l'enceinte de stockage 2, mais elle est disposée dans une gaine 20, essentiellement cylindrique, qui présente en partie supérieure de son extrémité amont un orifice latéral d'alimentation 21 par lequel pénètre la poudre à distribuer venant par gravité de l'enceinte de stockage 2. Ainsi que cela est visible sur la figure 1, la gaine 20 est reliée à la base 3 de l'enceinte 2 par une tubulure 22 étanche à la poudre et débouchant dans l'orifice latéral 21 précité de la gaine en regard de la vis sans fin 18 qui reçoit ainsi directement la poudre 4 par gravité. La vis sans fin 18 est montée par son embout arrière référencé 33 sur la sortie d'un moteur 24 qui est à vitesse de rotation réglable, lequel moteur entraîne ainsi en rotation ladite vis sans fin autour de son axe noté 32, la vis sans fin tournant dans la gaine 20 qui lui est coaxiale. Un tableau de commande 26 peut être associé à la commande du moteur 24 en fonction des paramètres du moment. La gaine 20 et la vis 28 débouchent de façon étanche à la poudre dans un orifice 23 du conduit 8, situé sur une face latérale de ce conduit entre les extrémités 10 et 14. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, et comme illustré aux figures 1, 2 et 4, la vis sans fin 18 se présente sous la forme d'un foret hélicoïdal à filet multiple et à faible profondeur de gorges de filet. Une telle géométrie se démarque radicalement des formes de vis hélicoïdales traditionnelles, avec une aile mince tournant autour d'un axe central. Ainsi, la vis sans fin 18 délimite avec la gaine 20 qui l'entoure, des espaces 40 dont la géométrie précise sera décrite plus en détail ci-après, et dans lesquels la poudre métallique 4 prélevée dans l'enceinte de stockage 2 est convoyée en direction des moyens de transport pneumatiques 8, 12, 16. Grâce à cette géométrie, on facilite considérablement le défilement de la poudre, et on évite tout risque de bourrage ou de tassement entre la gaine et le filet de la vis, et ce tant au voisinage de la tubulure d'alimentation 22 qu'en sortie de gaine. La vis sans fin 18 se présentant sous la forme d'un foret hélicoïdal, pourra présenter un filet double, triple, ou quadruple. Dans la pratique, les essais qui ont été menés ont permis de constater qu'un triple filet donnait d'excellents résultats, et l'on a ainsi illustré sur la figure 2 un tel mode de réalisation. Le filet multiple noté 30 de la vis sans fin 18 est ainsi constitué de trois hélices 30.1, 30.2, 30.3 qui sont ici identiques. Ces hélices formant le filet multiple 30 sont en l'espèce des hélices à gauche, qui présentent une inclinaison notée a 450 par rapport à l'axe 32 de la vis sans fin 18. L'embout arrière 33 de la vis sans fin 18 est conçu pour être enfiché sur l'arbre de sortie du moteur 24, l'accouplement en rotation pouvant être assuré par une clavette transversale insérée au niveau d'une rainure de clavette 34 formant un méplat localisé, bien visible sur la coupe de détail de la figure 3. La figure 4 permet de mieux distinguer la géométrie très particulière de la vis sans fin réalisée sous la forme d'un foret hélicoïdal. Cette coupe à échelle agrandie permet de mieux distinguer la forme des gorges de filet", notées 31. Chaque gorge de filet 31 présente en l'espèce un profil incliné de façon à être plus profondes du côté amont que du côté aval par référence à la direction de convoyage 100 de la poudre dans la gaine 20. Sur la figure 4, le côté amont est situé à droite de la figure. A titre d'exemple purement indicatif et aucunement limitatif, on indiquera ci-après un dimensionnement possible pour la géométrie illustrée ici. Le profil des gorges de filet 31 a une profondeur qui varie d'environ 1,7 mm du côté amont (cote pl) à environ 0,2 mm du côté aval (cote p2), pour une longueur axiale (cote 1) voisine de 6 mm. La largeur de chacun des filets (cote e) est alors voisine de 2 mm. S'agissant d'une hélice à triple filet, le pas de la vis sans fin représenté ici est alors d'environ 24 mm. A titre indicatif, le diamètre extérieur de la vis sans fin 18, correspondant sensiblement au diamètre intérieur de la gaine associée 20, est de l'ordre de 11 mm, tandis que l'embout de la partie arrière associée 33 est de l'ordre de 9 mm. Avec un tel dimensionnement, on pourra réaliser une vis sans fin dont la partie active, c'est-à-dire la partie présentant le triple filet 30, a une longueur d'environ 55 mm, ce qui assure la réalisation de deux pas complets pour chacune des trois hélices formant le triple filet de la vis sans fin. On notera enfin que la gaine 20 et la vis sans fin 18 qui est reçue sont inclinées de façon que leur extrémité amont soit surélevée par rapport à leur extrémité aval. On profite alors au maximum des effets de la gravité pour chacun des espaces formant poche 40 (mieux visibles sur la figure 1) qui contiennent la poudre qui est alors convoyée de proche en proche jusqu'aux moyens pneumatiques 8, 12, 16. Le distributeur 1 fonctionne alors comme indiqué ci-après. La poudre 4 s'écoule en continu depuis l'enceinte 2 dans la tubulure 22, puis passe dans la gaine 20. Cette poudre est acheminée à l'intérieur de la gaine 20 par le triple filet 30 de la vis sans fin 18 jusqu'à déboucher par l'orifice 23 dans le conduit 8. La poudre est alors emportée par le courant gazeux provenant en permanence du flexible 12, lequel courant s'échappe ainsi, chargé en poudre, par le flexible 16, en direction du chalumeau. L'utilisateur du chalumeau pourra choisir sur le tableau 26 les vitesses de rotation du moteur 24 de façon à alimenter le chalumeau avec la quantité de poudre désirée, celle-ci ne dépendant que de la vitesse de rotation du moteur. Le distributeur de poudre qui vient d'être décrit assure une alimentation continue du chalumeau en poudre, et garantit l'apport permanent de la quantité exacte de poudre désirée. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1. Distributeur de poudre métallique pour un chalumeau d'oxycoupage, comprenant une vis sans fin (18) agencée pour prélever de la poudre dans une enceinte de stockage (2) et convoyer cette poudre jusqu'à des moyens de transport pneumatiques (8, 12, 16) assurant l'acheminement de celle-ci jusqu'au chalumeau, ladite vis sans fin étant entraînée en rotation par un moyen motorisé associé (24) qui est choisi réglable pour pouvoir doser la quantité de poudre convoyée, caractérisé en ce que la vis sans fin (18) est disposée dans une gaine (20) présentant à son extrémité amont un orifice latéral d'alimentation (21) par lequel pénètre la poudre à distribuer venant par gravité de l'enceinte de stockage (2), et cette vis sans fin (18) se présente sous la forme d'un foret hélicoïdal à filet multiple (30) et à faible profondeur de gorges de filet (31). 2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les hélices (30.1, 30.2, 30.3) formant le filet multiple (30) sont des hélices à gauche présentant une inclinaison voisine de 450 par rapport à l'axe (32) de la vis sans fin (18). 3. Distributeur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la vis sans fin (18) est à triple filet avec trois hélices (30.1, 30.2, 30.3) identiques. 4. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les gorges de filet (31) présentent un profil incliné de façon à être plus profondes du côté amont que du côté aval par référence à la direction (100) de convoyage de la poudre dans la gaine (20). 5. Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le profil des gorges de filet (31) a une profondeur qui varie d'environ 1,7 mm du côté amont à environ 0,2 mm du côté aval, pour une longueur axiale de gorge voisine de 6 mm. 6. Distributeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la largeur de chacun des filets est voisine de 2 mm. 7. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la gaine (20) et la vis sans fin (18) qui y est reçue sont inclinées de façon que leur extrémité amont soit surélevée par rapport à leur extrémité aval.