Brevet FR2847184A1 — publié le 20040521

FER A SOUDER A ALLUMAGE A PIERRE L'invention concerne un fer à souder, utilisable notamment par les couvreurs, les zingueurs et les ferblantiers pour souder du zinc ou des métaux à base de zinc et plus généralement des métaux inoxydables en feuille revêtus de matière synthétique. On sait qu'un tel fer à souder comprend un corps de chauffe dans lequel débouche un brleur alimenté en gaz combustible tel que gaz propane et en air primaire, les deux mélangés dans un venturi. Une panne amovible, en général en cuivre, est montée sur le corps et comprend une queue qui s'étend à l'intérieur du corps pour être chauffée par la flamme produite par le brleur et une partie extérieure au corps qui est chauffée par conduction par la queue de panne et qui est destinée à venir en contact avec les métaux à souder. Le corps comprend au moins un orifice servant d'allumage de la flamme, à l'entrée d'air secondaire dans le corps pour l'oxygénation de la flamme et à la sortie des gaz de combustion. En fonctionnement, la flamme produite par le brleur vient buter sur la queue de panne pour la chauffer. Le principe général de tel fer à souder est bien connu. Le brevet EP 208583 décrit dans son introduction un fer à souder classique comprenant un corps de chauffe dans lequel débouche un brleur alimenté en gaz combustible et en air primaire de combustion. Une panne amovible est montée sur le corps de chauffe et comprend une queue qui s'étend à l'intérieur du corps pour être chauffée par la flamme produite par le brleur, ainsi qu'une partie extérieure qui est chauffée par conduction par la queue de panne et qui est destinée à être amenée au contact des métaux ou alliages à souder. Le corps de chauffe comprend également deux ouvertures servant à la fois à l'allumage de la flamme, à l'entrée d'air secondaire dans le corps pour l'aération et le développement de la flamme et la sortie des gaz de combustion, enflammés ou non. Un autre document de l'art antérieur, le brevet français FR-A-2 312 326 présente un fer à souder d'un type similaire. Il comporte une rampe annulaire de formation de flamme pour produire une flamme entourant la queue de panne et orientée radialement vers celle-ci. Le brevet européen EP 208583 présente par ailleurs un fer à souder visant à maximiser la surface de contact entre la flamme et la queue de panne. Pour cela, ce brevet propose d'optimiser la forme de la tête par la combinaison des caractéristiques suivantes: i) l'ouverture d'entrée d'air secondaire et de sortie de la flamme et des gaz de combustion ou le barycentre de ces ouvertures s'il y en a plusieurs est située en aval de la queue de panne par rapport au brleur, le fer à souder étant vu de dessus selon l'axe de la queue de panne, et ii) la paroi avant du corps de chauffe et la queue de panne délimitent un espace communiquant librement avec cette ouverture ou ces ouvertures. Ainsi, la flamme produite par le brleur est nécessairement amenée à contourner la queue de panne et à lécher toute la surface périphérique de celle-ci sur toute la hauteur de la queue de panne. Il s'ensuit que la surface d'échange thermique entre la queue de panne logée dans le corps et la flamme produite par le brleur se trouve substantiellement augmentée par rapport à la surface d'échange thermique qui était obtenue dans le fer à souder connu selon la figure l et cela sans sensiblement augmenter le volume ou la masse de la queue de panne et l'encombrement du corps de chauffe. Cette solution ne s'avère toutefois pas pertinente à l'usage. Elle oblige d'augmenter le volume de la tête pour définir un espace entourant totalement la queue de la panne, sur la totalité de sa périphérie. Par ailleurs, il est apparu que, contrairement à ce qui était envisagé dans ce brevet européen, l'ouverture ménagée dans la paroi supérieure du corps de chauffe ne permet pas l'entrée d'air secondaire. C'est une flamme qui sort par l'ouverture en question et qui empêche l'air secondaire de pénétrer à l'intérieur du corps de chauffe. Il n'existe pas de circulation d'air frais au travers de l'orifice d'échappement des gaz de combustion. La présente invention porte sur un fer à souder différent de celui objet du brevet EP 208583, ne visant pas à assurer un contact de la flamme avec la totalité de la surface de la queue de panne, mais au contraire d'assurer un contact entre la tête et une partie substantielle de la queue de panne, afin de réduire l'encombrement et d'assurer une plus grande stabilité à la queue de panne. Pour faciliter l'usage des fers à souder, ces fers sont souvent équipés d'un dispositif d'allumage de la flamme comportant une bougie en céramique dans laquelle circule une très haute tension de l'ordre de 15 kvolts générée par un dispositif piézo-électrique incorporé dans le manche qui commande l'ouverture et la fermeture du gaz arrivant au fer à souder. Ces fers souffrent d'un certain nombre d'inconvénients. La très haute tension générée par le dispositif piézo électrique exige un isolement diélectrique important d'autant que la zone de génération d'étincelles est placée dans un environnement à haute température. Il s'ensuit des amorçages indésirables ou des cots d'isolants élevés. Un autre inconvénient réside dans le fait que le générateur ne peut être placé sur le fer pour des raisons de température incompatible avec l'encapsulage des générateurs piézo du commerce. Il est donc nécessaire de créer un manche spécial comportant un logement pour ce générateur et un raccordement électrique adapté à celui du fer. La présente invention a pour objet un fer à souder à allumage intégré qui ne présente pas les inconvénients précités de la technique antérieure et qui notamment ne comporte pas de générateur piézo électrique. A cet effet, l'invention propose un fer à souder comprenant un brleur propre à être alimenté en gaz combustible et en air primaire et débouchant dans un corps de chauffe comportant au moins un orifice d'entrée d'air secondaire et de sortie de flamme, un orifice de montage d'une queue de panne dont la queue est logée à l'intérieur du corps en regard du brleur, caractérisé en ce que le dit corps de chauffe comporte au moins deux autres orifices et avantageusement trois recevant respectivement un équipement grattoir et un équipement de pression d'une pierre à briquet. La pierre à briquet, appliquée avec pression sur le grattoir, génère lors du déplacement de ce dernier une gerbe d'étincelles propre à enflammer un mélange d'air et de gaz combustible provenant du venturi du fer à souder. Selon une réalisation de l'invention, l'équipement grattoir qui a une forme sensiblement cylindrique, coulisse axialement dans deux orifices coaxiaux du corps de chauffe, l'axe commun de ces deux orifices traversant de part en part le dit corps. Selon une autre réalisation de l'invention non utilisée, l'équipement grattoir coulisse dans un seul orifice débouchant dans le corps de chauffe. L'équipement grattoir est constitué d'au moins une pièce et avantageusement de trois, empilées coaxialement et immobilisées les unes par rapport aux autres par déformation de l'une d'entre elles. Selon une réalisation de l'invention, l'équipement grattoir comporte un percuteur mâle épaulé prolongé par un axe, un grattoir et un percuteur femelle en forme de tube coulissant ledit dit axe, le grattoir étant pris en sandwich entre l'épaulement du percuteur mâle et le percuteur femelle. L'équipement est solidarisé par sertissage et le diamètre extérieur du grattoir est inférieur aux diamètres extérieurs des 2 percuteurs. La longueur de l'équipement grattoir est sensiblement égale à la largeur du corps de chauffe additionnée de la longueur du grattoir. L'équipement de pression de la pierre à briquet qui comporte un boîtier de guidage recevant un ressort de pression, un porte-pierre et une pierre à briquet encapsulée, a son axe principal sensiblement coplanaire et perpendiculaire à l'axe de l'équipement grattoir, le contact entre la pierre et le grattoir se faisant dans une zone en relation directe avec une partie ou le flux gazeux combustible a une vitesse réduite. L'allumage du mélange gazeux combustible est réalisé en pratique par une action de choc sur l'un ou l'autre des deux percuteurs selon que l'un ou l'autre est en dépassement du corps de chauffe, ce qui met en mouvement l'équipement grattoir, ce dernier en frottant sur la pierre à briquet génère un train d'étincelles et enflamme le mélange air gaz prémélangé dans le venturi. Ce déplacement induit le dépassement soit d'un côté du corps de chauffe soit de l'autre côté des percuteurs de l'équipement grattoir et permet de garder " armé " le dispositif d'allumage. L'équipement grattoir est retenu en translation par la pierre venant en butée sur l'épaulement formé par la différence des deux diamètres extérieurs du grattoir et des percuteurs. Une autre caractéristique distinctive du brevet réside en ce que le grattoir comporte un aménagement des dents permettant l'allumage dans les deux sens de déplacement de l'équipement grattoir. L'état de la technologie connue décrit des dispositifs générant un train d'étincelles obtenu par déplacement de la pierre sur le grattoir dans un seul sens, le retour de ladite pierre ne permettant pas de l'obtenir alors que dans la technologie nouvelle décrite, le train d'étincelles peut être obtenu dans un sens de déplacement de la pierre comme dans l'autre ou de l'équipement grattoir dans un sens comme dans l'autre si la pierre est fixe. Dans la technologie décrite ci-après, le grattoir est de forme cylindrique, mais pourrait tout aussi bien avoir d'autres formes telle qu'une surface plane. La surface du cylindre comporte plusieurs filetages dans un sens et plusieurs sillons dans l'autre sens. Le croisement de ces filetages et de ces sillons permet de créer des dents en quinconce réparties régulièrement sur toute la surface. L'agressivité de la dent est déterminée par le profil du filetage. Sous une forme avantageuse, le profil du filet est de forme triangulaire dont l'un des flans est sensiblement perpendiculaire à l'axe principal du grattoir et l'autre flan est incliné par rapport au premier. L'outil d'usinage du sillon présente également un flan perpendiculaire à l'axe principal du grattoir. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un fer à souder selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus du fer selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe de l'équipement grattoir monté dans le corps de chauffe; - la figure 4 est une vue en coupe de l'équipement de pression de pierre à briquet. - la figure 5 est une vue en perspective du grattoir. - la figure 6 est une vue détaillée du profil du filet - la figure 7 représente une vue en coupe transversale du corps de chauffe. Le fer selon l'invention comprend de façon classique comme montré sur la figure 1, un corps de chauffe 1 comprenant, à sa partie arrière un orifice 2 de montage d'un venturi 3 comportant des orifices d'aspiration d'air primaire 4, un injecteur de gaz 5 présentant un épaulement 6 et un écrou de fixation du fer 7 venant en buté axial ledit dit épaulement de l'injecteur. Ce venturi 3 comporte par ailleurs un déflecteur d'air 8 entourant les trous d'air primaire pour éviter le sectionnement du jet d'injection par un courant d'air et pour éviter la réaspiration des gaz de combustion et les vapeurs de soudage. Le corps de chauffe présente en sa partie avant supérieure au moins un orifice 40 d'entrée d'air secondaire et de sortie de flamme et en sa partie avant inférieure un orifice 41 de montage d'une queue de panne 42. La figure 7 représente une vue en coupe transversale du corps de chauffe au niveau de l'orifice de montage de la queue de panne (42). La queue de panne (42) vient en contact avec la face interne du corps de chauffe sur une section semi-cylindique s'étendant sur plus de 900, sur une hauteur correspondant à plus du tiers de la hauteur de la queue de panne, de façon à stabiliser la panne et assurer un maintien mécanique robuste. En empêchant la flamme de lécher la queue de panne sur toute sa surface, on réduit par ailleurs les turbulences en obtenant un flux laminaire évitant des phénomènes de soufflage de la flamme et d'irrégularités de fonctionnement. Le venturi 3 présente en aval de l'injecteur 5, des trous de dérivation du mélange air-gaz 9 dont les axes sont sensiblement perpendiculaires à l'axe principal du venturi 3. Ces trous débouchent dans une cavité cylindrique d'accrochage de flamme 10 du corps de chauffe 1 qui présente dans sa partie supérieure un canal radial 1i en relation avec la zone de génération d'étincelles située au contact du grattoir 30 et de la pierre à briquet encapsulée 20. Ce canal radial 11 est ouvert vers la cavité principale 14 du corps de chauffel. Le canal a une section d'intersection 15 avec la cavité cylindrique d'accrochage de flamme 10 sensiblement parallélépipédique qui dans une forme de réalisation avantageuse, croit en s'éloignant de l'axe principal du venturi. Sous une autre forme de réalisation la section 15 est constante. Le corps de chauffe 1 comme représenté en figure 4 comporte en sa partie arrière un second orifice 16 qui reçoit un équipement de pression de la pierre à briquet A. Cet équipement A comporte un boîtier de guidage 17 en forme de douille recevant un ressort de pression 18, un porte-pierre 19 et une pierre à briquet encapsulée 20. Le porte-pierre 19 qui est visé sur la pierre à briquet encapsulée 20 comporte une tige 21 tournée vers le fond 23 du boîtier de guidage qui pénètre le diamètre intérieur du ressort de pression 18. Le dit porte-pierre présente un épaulement 22 sensiblement central sur lequel vient s'appuyer la pierre à briquet du côté tourné vers la cavité principale du corps de chauffe. Le ressort de pression 18 est pris en sandwich entre le coté de l'épaulement 22 tourné vers l'intérieur du boîtier de guidage 17 et le fond 23 dudit boîtier. Le ressort 18, le porte-pierre 19 et la pierre à briquet encapsulée 20 ont leurs axes respectifs concentriques et coaxiaux à l'axe principal 24 du boîtier de guidage 17. Le corps de chauffe 1 comme représenté en figure 2 et 3 comporte également en sa partie arrière au moins un troisième orifice 25 mais avantageusement un troisième orifice 25 et un quatrième orifice 26 tous deux coaxiaux permettant le coulissement d'un équipement grattoir B. L'axe 27 des dits orifices est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe principal 24 du boîtier de guidage 17 et de l'orifice 16, lesdits axes 27 et 24 se croisant dans l'espace ou dans le plan. La distance maximum entre l'axe 24 et l'axe 27 étant égal au quart du diamètre du grattoir 30. L'axe principal 24 du boîtier de guidage 17 est avantageusement contenu dans le plan médian Pl du corps de chauffe lorsque les orifices 25 et 26 sont situés de part et d'autre du plan médian Pl. Sous une autre forme de réalisation non représentée, le corps de chauffel comporte un seul troisième orifice 25 dans lequel coulisse l'équipement grattoir B. Après percussion sur le percuteur en excroissance, le rappel à la position initiale est réalisé par un ressort. L'équipement grattoir B comme montré en figure 3 est constitué d'un percuteur mâle 29, d'un grattoir 30 et d'un percuteur femelle 31.Le percuteur mâle 29 possède un épaulement 32 et une tige 33. Le grattoir 30 a une forme de tube épais dont le diamètre intérieur vient entourer la tige 33 du percuteur mâle 29. Le percuteur femelle 31 en il forme de tube épais a son diamètre intérieur qui entoure la tige 33. Le grattoir est pris en sandwich entre l'épaulement 32 du percuteur mâle et le percuteur femelle, l'ensemble est solidarisé par déformation de l'extrémité 34 de la tige 33. Ladite extrémité 34 comporte une cavité 35 coaxiale à l'axe principal de la tige permettant de gonfler le diamètre de la tige. Le diamètre extérieur du grattoir 30 est inférieur aux diamètres extérieurs des percuteurs 29 et 31, ces derniers ayant un diamètre voisin des diamètres des orifices 25 et 26 leur permettant de coulisser sans effort dans lesdits orifices. La surface diamétrale extérieure du grattoir 30 comme montrée sur la figure 3 comporte une multitude de dents 36 disposées régulièrement. Une autre caractéristique de l'invention réside en ce que l'aménagement des dents permet de générer un train d'étincelles dans les deux sens de déplacement axial de l'équipement grattoir. La surface cylindrique 36 (Figure 5) du grattoir 30 comporte plusieurs filetages 37 dans un sens d'enroulement et plusieurs sillons 38 dans l'autre sens d'enroulement. Le nombre de filetages et leurs pas d'enroulement d'une part et le nombre de sillons et leurs pas d'enroulement d'autre part sont choisis de manière à créer des dents disposées en quinconce avec une répartition régulière. Avantageusement, pour une surface cylindrique inscrite sur un diamètre de 9 mm, on choisira d'usiner 5 filetages dans le sens horaire et 5 sillons dans le sens anti-horaire. Le pas d'enroulement sera voisin de 5 mm et le profil du filet 39 (Figure 6) sera triangulaire avec un premier flan 43 sensiblement perpendiculaire à l'axe principal 27 du grattoir 30 et un second flan incliné 44 dont l'angle avec ledit flan perpendiculaire est compris entre 300 et 450. La hauteur du filet est voisine de 0.5 mm. L'outil qui creuse le sillon a une forme triangulaire dont l'un des cotés est perpendiculaire à l'axe principal 27 du grattoir et l'autre coté est incliné de 300 à 450 par rapport au premier coté. Le fond du sillon est avantageusement inscrit sur un cylindre dont le diamètre est égal au diamètre du filetage diminué de deux fois la hauteur dudit filet soit environ 8 mm pour un diamètre de filetage de 9 mm. Ledit côté perpendiculaire de l'outil qui génère le sillon enlève de la matière sur le flan incliné 44 des filetages en créant une agressivité opposée à celle du profil du filetage. Les intersections des filetages et des sillons créent autant de dents agressives 45 qu'il y a d'intersections. Enfin, le ressort 18 applique un effort de pression de la pierre à briquet 20 sur le grattoir 30 compris entre 2 daN et 6 daN quel que soit le niveau d'usure de la pierre. REVENDICATIONS 1. Fer à souder, comprenant un venturi (3) alimenté en gaz combustible et en air primaire comburant débouchant dans un corps de chauffe (1) comportant au moins un orifice d'entrée d'air secondaire et de sortie de flamme (40), un orifice (41) de montage d'une queue de panne (42) logée à l'intérieur du corps de chauffe, caractérisé en ce que le corps de chauffe comporte en sa partie arrière au moins deux orifices (16) et (25) dont les axes se croisent dans l'espace. 2. Fer selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de chauffe (1) comporte en sa partie arrière trois orifices (16), (25) et (26), les axes des orifices (25) et (26) étant coaxiaux. 3. Fer selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe commun (27) des orifices (25) et (26) est contenu dans un plan perpendiculaire à l'axe (24) de l'orifice (16). 4. Fer selon la revendication 3, caractérisé en ce que les axes (24) et (27) sont sécants dans le plan ou au maximum distants de l'équivalent du quart du diamètre extérieur du grattoir (30). 5. Fer selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice (16) reçoit un équipement de pression de la pierre à briquet A constitué d'un guide pierre (17), d'un ressort de pression (18), d'un porte-pierre (19) et d'une pierre à briquet encapsulée (20). 6. Fer selon la revendication 2, caractérisé en ce que les orifices (25) et (26) reçoivent en coulissement un équipement grattoir B comportant un grattoir (30) monté en sandwich entre le percuteur mâle (29) et le percuteur femelle (31), lesdits composants (29), (30) et (31) étant solidarisés par déformation de l'extrémité (34) de la tige (33). 7. Fer selon l'une quelqu'un des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'allumage du mélange air gaz est réalisé par le frottement du grattoir (30) sur la pierre à briquet encapsulée (20). 8. Fer selon la revendication 7, caractérisé en ce que le frottement du grattoir (30) sur la pierre à briquet encapsulée (20) génère un train d'étincelles dans le canal (11). 9. Fer selon la revendication 8, caractérisé en ce que le canal (11) a une section croissante depuis la cavité cylindrique d'accrochage de flamme (15) jusqu'à la zone de contact entre la pierre à briquet (20) et le grattoir (30). 10. Fer selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aménagement des dents (45) du grattoir (30) permet de générer un train d'étincelles quel que soit le sens de déplacement du grattoir (30) par rapport à la pierre à briquet (20). 11. Fer selon la revendication 10, caractérisé en ce que les dents (45) sont obtenues par l'intersection de plusieurs filetages enroulés dans le sens horaire dont le profil comporte un flan perpendiculaire (43) à l'axe principal (27) du grattoir et de plusieurs sillons enroulés dans le sens anti-horaire dont l'outil générateur a un côté perpendiculaire à l'axe principal du grattoir.