Brevet FR2787675A1 — publié le 20000623

Buse, ainsi que dispositif à buse pour une tête de brûleur d'un pistolet pulvérisateur de plasma La présente invention concerne une buse destinée à une tête de brûleur d'un pistolet pulvérisateur de plasma, comprenant un orifice central, ainsi qu'une pluralité de canaux de refroidissement disposés autour de l'orifice, au moins deux canaux d'admission de poudre, guidés sensiblement dans le sens radial vers l'orifice, étant disposés dans la zone de sortie de la buse; et la présente invention concerne, en outre, un dispositif à buse comprenant une buse selon l'invention et un support de buse muni d'un orifice destiné à recevoir la buse. Des buses pour têtes de brûleurs dans les pistolets pulvérisateurs de plasma sont connues dans diverses conceptions. Des buses de ce type sont, d'une part, utilisées pour la concentration du jet de plasma et remplissent, d'autre part, aussi la fonction d'une anode, du fait qu'une tension est appliquée entre la buse et une cathode pour produire un arc électrique. Par le document DE 1 639 325, on connaît une torche à plasma comprenant une buse anodique selon le générique de la présente invention. La buse anodique est munie de trous et, le cas échéant, de canaux destinés à assurer le refroidissement. Dans la zone de l'extrémité de la buse anodique, du côté de la sortie, il est prévu un canal qui communique avec la buse sensiblement dans le sens radial, par lequel une poudre de revêtement peut être injectée dans le jet de plasma. Le risque encouru avec des buses anodiques de ce type réside dans le fait que celles-ci dans la zone du canal radial d'admission de poudre sont soumises à un tel chauffage intense que la poudre de revêtement entre déjà en fusion dans le canal radial d'admission de poudre, ce qui entraîne des dépôts de poudre fondue indésirables. Ces dépôts de poudre fondue exercent une action négative sur la section des buses et, par conséquent, sur le jet de plasma. En outre, ces dépôts de poudre fondue se détachent de temps en temps et se déposent sur le substrat en formant des amas. Un autre problème qui apparaît avec des buses selon le générique de la présente invention est le refroidissement insuffisant et non homogène du corps de buse. En particulier, dans la zone de l'extrémité du côté de la sortie, la buse anodique connue est insuffisamment refroidie, étant donné que les canaux de refroidissement de celle-ci ne pénètrent pas jusque dans l'extrémité du côté de la sortie, d'une part pour laisser de la place à un ou plusieurs canaux d'admission de poudre et, d'autre part pour permettre le retour du canal de refroidissement respectif à l'intérieur de la buse anodique. C'est pourquoi l'objet de la présente invention est de perfectionner une buse du type cité en introduction, de telle sorte que le refroidissement de ladite buse soit amélioré et rendu plus homogène et de telle sorte que le risque de dépôts de poudre de revêtement fondue soit réduit à l'intérieur de la buse. Cet objet est résolu par une buse caractérisée par le fait que les canaux de refroidissement sont réalisés dans le sens axial jusque dans la zone de sortie et par le fait que les canaux d'admission de la poudre sont réalisés à travers l'orifice central entre les canaux de refroidissement. Du fait que les canaux de refroidissement sont guidés dans le sens axial jusque dans la zone de sortie et que les canaux d'admission de la poudre sont guidés à travers l'orifice central entre les canaux de refroidissement, il est possible de garantir un refroidissement régulier de la buse jusque dans la zone de l'extrémité du côté de la sortie, et aussi un meilleur refroidissement du canal d'admission de la poudre. Des modes de réalisation améliorés préférés de la buse sont exposés dans les revendications dépendantes 2 à 7. En outre la revendication 8 revendique un dispositif à buse, qui comprend une buse selon l'invention et un support de buse destiné à recevoir une buse. Des modes de réalisation améliorés préférés du dispositif à buse sont exposés dans les revendications dépendantes 9 à 14. Un exemple de réalisation d'une buse équipée selon l'invention, ainsi que d'un support de buse sont expliqués en détail ci-après à l'appui des dessins. Le dessin montre: Figure 1: une vue de dessus de la buse; Figure 2: une coupe transversale de la buse; Figure 3: une coupe en sens long de la buse, selon la ligne A-A sur la figure 2; Figure 4: une coupe en sens long de la buse, selon la ligne B-B sur la figure 2; Figure 5: une coupe en sens long d'un support de buse; et Figure 6: une coupe en sens long d'un support de buse, ainsi que de la buse insérée. La conception de la buse 1 est expliquée en détail à l'appui des figures 1 à 4, qui représentent la buse 1 dans une vue de dessus, une coupe transversale, et deux coupes en sens long différentes. Étant donné que de telles buses sont connues en soi, ladite buse sera expliquée uniquement en corrélation avec les caractéristiques spécifiques à la présente invention. Dans le présent exemple, on suppose que la buse est activée comme une anode destinée à produire un arc électrique et que le gaz plasmagène traverse ladite buse de la gauche vers la droite. La buse 1 est munie d'un orifice central 2, ainsi que douze canaux de refroidissement 13 disposés autour de l'orifice. Par référence au sens de circulation du jet de plasma, l'orifice 2 est formé par une première section conique 3, une première section cylindrique 4, une deuxième section cylindrique 5, ainsi qu'une deuxième section conique 6. En l'occurrence, la première section conique 3 constitue la zone d'admission 8, et la deuxième section conique 6 la zone de sortie 9 de la buse 1. En amont de la zone de sortie 9 sont disposés deux canaux d'admission de poudre 11, 12 qui communiquent dans le sens radial avec l'orifice 2. Les canaux d'admission de poudre 11, 12 sont conçus de telle sorte qu'il est possible de garantir un brassage si possible régulier de la poudre de revêtement acheminée dans le jet de plasma. La buse 1 est réalisée de préférence en cuivre ou dans un alliage de cuivre, la face intérieure de la buse pouvant être revêtue de manière connue par une couche de tungstène (non représentée), qui est destinée, le cas échéant, à augmenter la durée de vie de la buse. Sur le côté extérieur de la zone d'admission 8, la buse est munie d'une nervure périphérique 15, en aval de laquelle est réalisé un canal annulaire 16. Tous les canaux de refroidissement 13 sont reliés à ce canal annulaire 16, à partir duquel ils sont guidés à travers la buse 1 parallèlement à l'axe longitudinal L. Dans la zone de sortie 9, la buse 1 comporte une surface frontale 18 de forme circulaire, dans laquelle débouchent tous les canaux de refroidissement 13. Ladite surface frontale 18 est munie d'une rainure circulaire 19 réalisée autour des canaux de refroidissement 13 et dont la face intérieure est contiguë aux canaux de refroidissement 13. Les canaux d'admission de poudre 11, 12 sont diamétralement opposés l'un à l'autre, deux canaux de refroidissement 13A, 13B, d'une part, et 13C, 13D, d'autre part, étant situés respectivement à une distance relativement grande l'un de l'autre, de telle sorte que les canaux d'admission de poudre 11, 12 peuvent être guidés entre les canaux de refroidissement 13 à travers la buse 1. La figure 5 montre un support de buse 20 muni d'un orifice central 22 destiné à recevoir la buse 1. Sur le côté extérieur, le support de buse 20 comporte un rebord périphérique 23, dans lequel sont réalisés un grand nombre de trous de fixation non représentés sur ladite figure. Sur le côté opposé au rebord 23, le support de buse 20 est muni d'un épaulement 25 qui forme une saillie autour de l'orifice central 22 et dans lequel est réalisé un évidement 26 conçu de manière correspondante à la rainure circulaire 19 de la buse 1 (figure 4). À partir de cet évidement 26, des perçages 28 communiquent avec les trous de refroidissement 29 qui traversent le support de buse dans le sens transversal. Les trous de refroidissement 29 sont guidés vers l'extérieur du support de buse 20 dans la zone de la face frontale gauche 30. Par ailleurs, il est prévu de réaliser un évidement 31 sur la face intérieure du support de buse 20, lequel évidement correspond par sa forme et sa position avec le canal annulaire 16 de la buse 1 (figure 3). Des canaux 32 sont guidés à partir de la face frontale 30 du support de buse 20 jusque dans ledit évidement 31. La figure 6 montre une coupe en sens long du support de buse 20, y compris la buse 1 qui y est insérée. Au moment de l'introduction de la buse 1 dans le support de buse 20, la nervure périphérique 15 de celle-ci agit comme une butée. À partir de cette représentation, il est visible que les trous de refroidissement 29 du support de buse 20 sont en liaison hydraulique avec les canaux de refroidissement 13 de la buse 1 et forment conjointement avec ceux-ci un système de circuit de refroidissement de la buse, dans lequel le milieu de refroidissement prévu doit obligatoirement circuler à travers les trous et les canaux 13, 28, 29 prévus. La rainure circulaire 19 de la buse 1 et l'évidement 26 du support de buse en liaison hydraulique avec ladite rainure permettent de garantir qu'il ne se produit pas de rétrécissement notable de la section dans la zone de transition. En l'occurrence, le circuit de refroidissement est conçu de telle sorte que non seulement l'admission 35, mais aussi la sortie 36 débouchent dans la face frontale 30 du support de buse 20. Pour des raisons de clarté de la figure, les anneaux d'étanchéité prévus pour rendre étanche le système de circuit de refroidissement n'ont pas été représentés. Le milieu de refroidissement utilisé est de préférence de l'eau. Les avantages d'un dispositif à buse conçu de cette manière sont les suivants: - un refroidissement régulier efficace de la buse jusque dans l'extrémité du côté de la sortie; - le refroidissement des canaux d'admission de poudre - > pas de dépôts de poudre de revêtement fondue à l'intérieur de la buse; - un circuit forcé d'eau froide -> pas d'espace mort contenant de l'eau stagnante; - une structure simple, ainsi qu'une possibilité de remplacement facile de la buse; - une plus longue durée de vie. 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 de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Buse (1) destinée à une tête de brûleur d'un pistolet pulvérisateur de plasma, comprenant un orifice central (2), ainsi qu'une pluralité de canaux de refroidissement (13) disposés autour de l'orifice (2), au moins deux canaux d'admission de poudre (11, 12), guidés sensiblement dans le sens radial vers l'orifice (2), étant disposés dans la zone de sortie (9) de la buse (1), caractérisée en ce que les canaux de refroidissement (13) sont réalisés dans le sens axial jusque dans la zone de sortie (9) et les canaux d'admission de la poudre (11, 12) sont guidés à travers l'orifice central (2) entre les canaux de refroidissement (13A, 13B; 13C, 13D). 2. Buse (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la buse (1) est munie dans la zone d'entrée (8) d'un canal annulaire (16), dans lequel débouchent les canaux de refroidissement (13). 3. Buse (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la buse (1) est munie dans la zone de sortie (9) d'une surface frontale (18) circulaire, dans laquelle débouchent les canaux de refroidissement (13). 4. Buse (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'une rainure circulaire (19) est réalisée dans la surface frontale (18), laquelle rainure est reliée aux canaux de refroidissement (13). 5. Buse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les canaux de refroidissement (13) sont au moins presque parallèles à l'axe médian longitudinal (L) de la buse (1). 6. Buse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la buse (1) comporte un revêtement réfractaire, réalisé de préférence dans un alliage de tungstène. 7. Buse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il est prévu de réaliser douze canaux de refroidissement (13). 8. Dispositif à buse comprenant une buse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un support de buse (20) muni d'un orifice (22) destiné à recevoir la buse (1), caractérisé en ce que le support de buse (20) est muni de trous de refroidissement (29), lesquels, lorsque la buse (1) est insérée dans le support de buse (20), sont en liaison hydraulique avec les canaux de refroidissement (13) de la buse (1) et forment conjointement avec ceux-ci un système de circuit de refroidissement des buses. 9. Dispositif à buse selon la revendication 8, caractérisé en ce que le support de buse (20) est muni d'un épaulement (25) qui forme une saillie autour de l'orifice (22) du support de buse, dans lequel épaulement est réalisé un évidement (26) conçu de manière correspondante à la rainure circulaire (19) de la buse (1), et en ce que les trous de refroidissement (29) du support de buse (20) communiquent avec l'évidement (26). 10. Dispositif à buse selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les trous de refroidissement (29) communiquent avec l'évidement (26) du support de buse par l'intermédiaire de perçages transversaux (28). 11. Dispositif à buse selon la revendication 10, caractérisé en ce que les canaux de refroidissement (29) réalisés dans le support de buse (20) sont guidés vers la face frontale (30) du support de buse (20) contiguë à la zone d'admission (8) de la buse (1). 12. Dispositif à buse selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il est prévu un évidement (31), réalisé dans la face intérieure du support de buse (20) et dont la forme et la position correspondent avec le canal annulaire (16) de la buse (1). 13. Dispositif à buse selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'évidement (31) est guidé par l'intermédiaire des perçages (32) vers la face frontale (30) du support de buse (20) contiguë à la zone d'admission (8) de la buse (1). 14. Dispositif à buse selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que non seulement l'admission (35), mais aussi la sortie (36) du système de circuit de refroidissement des buses débouchent dans la face frontale (30) du support de buse (20) contiguë à la zone d'admission (8) de la buse (1).