Brevet FR3107849A1 — publié le 20210910

Buse pour chalumeau d’oxycoupage refroidi par un liquide. L’invention concerne une buse destinée à un chalumeau d’oxycoupage comprenant une poignée, une buse fixée de façon démontable sur une tête, plusieurs conduits et canaux amenant l’oxygène, un gaz combustible et/ou un mélange gaz oxygène jusqu’à l’avant (la sortie) de la buse, la tête comprenant des parties en contact avec un liquide de refroidissement de préférence de l’eau, la buse comportant des gorges annulaires coopérant avec des gorges de forme correspondante de la tête pour former des canaux annulaires de distribution du gaz combustible et de l’oxygène vers la tête de la buse, caractérisée en ce que les gorges annulaires (4, 5) de la buse ont des bords périphériques tronconiques (6a, 6b, 6c) et ce que la fixation de la buse sur la tête est assurée par un filetage (7) à la périphérie cylindrique de la buse, l’extrémité avant du filetage comportant un épaulement dont la surface perpendiculaire à l’axe de la buse vient fermer, après vissage de la buse sur la tête, une gorge annulaire à l’extrémité avant de la tête pour former un canal annulaire contenant le liquide de refroidissement. Selon un perfectionnement le canal central (1) pour le jet de coupe (oxygène) comporte dans le sens de circulation de l’oxygène un premier tronçon cylindrique (1b) et un deuxième tronçon en forme de tuyère (1a). Buse pour chalumeau d’oxycoupage refroidi par un liquide. L'invention concerne une buse de coupe pour couper des pièces en acier et des pièces en alliages de fer, en particulier des brames, des blocs et des billettes, comprenant un corps de buse avec un filetage pour la fixation sur la tête d’une torche de coupe (dit chalumeau), un canal d'oxygène de coupe disposé au centre entouré par un grand nombre de canaux de gaz de chauffage et de de canaux d'oxygène de chauffage, la tête étant pourvue de canaux de liquide de refroidissement. Dans la suite du texte, on utilisera indifféremment le terme torche ou chalumeau. Un des problèmes rencontrés lors des opérations d’oxycoupage de pièces de grande dimension en fer, en acier ou en alliage fer, est l’usure rapide des buses. La buse chauffe de façon excessive et atteint des températures élevées favorisant des réactions physico-chimiques qui accélèrent la détérioration de la matière dont est constituée la buse, généralement du cuivre. Plusieurs solutions ont été apportées à ce problème : des solutions mécaniques consistant à protéger la buse avec des pièces d’usure à l’extrémité de la buse, moins couteuse à changer que la buse entière. D’autre solutions de l’art antérieur consistent à refroidir la tête sur laquelle est visée la buse. Le brevet US5120026 propose une torche de coupe, comprenant une poignée avec un circuit de refroidissement par un liquide qui refroidit l’arrière de la tête sur la partie avant de laquelle est fixée une buse au moyen d’un écrou. Le problème technique est que le refroidissement de la buse est mal assuré, car le liquide n’est pas amené au plus près des parties chaudes de la buse. De plus la fixation de la buse au moyen d’un écrou n’améliore pas le transfert de chaleur entre la buse et le liquide de refroidissement. Le but de l’invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une buse dont la forme permet de meilleurs échanges thermiques entre la buse et une tête dont la forme est complémentaire à celle de la buse et dont le refroidissement est assuré par un liquide de préférence de l’eau. Selon l’invention, la buse destinée à un chalumeau d’oxycoupage comprenant une poignée, une buse fixée de façon démontable sur une tête, plusieurs conduits et canaux amenant l’oxygène, un gaz combustible et/ou un mélange gaz oxygène jusqu’à l’avant (la sortie) de la buse, dont un canal central pour l’oxygène du jet de coupe, la tête comprenant des parties en contact avec un liquide de refroidissement de préférence de l’eau, la buse comportant des gorges annulaires coopérant avec des gorges de forme correspondante de la tête pour former des canaux annulaires de distribution du gaz combustible et de l’oxygène vers la tête de la buse, est caractérisée en ce que les gorges annulaires de la buse ont des bords périphériques tronconiques et ce que la fixation de la buse sur la tête est assurée par un filetage à la périphérie cylindrique de la buse, l’extrémité avant du filetage comportant un épaulement dont la surface perpendiculaire à l’axe de la buse vient fermer, après vissage de la buse sur la tête, la gorge annulaire à l’extrémité avant de la tête pour former un canal annulaire contenant le liquide de refroidissement, de préférence de l’eau. Cette conception améliore la conduction thermique entre la buse et la tête et permet d’amener l’eau au plus près des surfaces périphériques de la buse (surface tronconiques, filetage), ce qui améliore le refroidissement de la buse. Un autre objectif de l’invention est d’améliorer l’efficacité du jet de coupe. Le jet de coupe est le jet d’oxygène qui sort de la buse par un orifice au centre la surface avant de la buse. Selon l’invention, le conduit longitudinal comprend, dans le sens de circulation de l’oxygène du jet de coupe, un premier tronçon de forme cylindrique suivi d’un tronçon tronconique en forme de tuyère s’élargissant vers la sortie de la buse. De cette façon le jet de coupe est plus régulier comparativement à un jet de coupe obtenu avec une buse dont le conduit central est cylindrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante des modes de réalisation préférentiels de l'invention, donnés à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés. Description détaillée Les figures 1à 4 représentent une première variante de buse selon l’invention. Les figures 5 à 9 représentent une tête pour une buse telle que représentée aux figures 1 à 4. Les figures 10 à 12 représentent une deuxième variante de buse selon l’invention. Les figures 13 à 16 représentent une tête pour une buse telle que représentée aux figures 10 à 12. En référence aux figures 1 à 9, et en particulier en référence à la coupe A-A (fig.2) et à la coupe B-B (fig. 4), la buse comprend un canal central (1a, 1b) dans lequel circule l’oxygène du jet de coupe. Ce canal comprend un premier tronçon de forme cylindrique (1b) et un deuxième tronçon (1a) en forme de tuyère qui permet d’obtenir à sa sortie un jet régulier. Le canal central (1b, 1a) est entouré de plusieurs canaux (2) pour le gaz-combustible (par exemple du propane). L’entrée du gaz-combustible dans les canaux (2) se fait au niveau de la gorge annulaire (5). Un mélange gaz-combustible oxygène sort par les orifices périphériques des canaux (3a fig.1); chaque canal (3a) est alimenté d’une part en gaz-combustible par un petit canal (3c) dont l’entrée se fait dans la gorge (5) et d’autre part en oxygène par le petit canal (3b) dont l’entrée se fait dans la gorge (4). La surface avant de la buse avec ses orifices de sorties est représentée de face à la figure 1 et de profil (9) sur la figure 2. La périphérie des deux gorges (4, 5) comprend trois surfaces tronconiques (6a, 6b, 6c) qui forment un cône de centrage de la buse dans la tête. La buse comprend un filetage (7) pour être vissée dans le filetage (15) de la tête représentée aux figures 5 à 9. Le vissage de la buse dans la tête permet d’une part à la surface (8) de l’épaulement de venir en contact étanche avec la surface avant (16) de la tête, de sorte que la gorge (14) à l’avant de la buse est fermée et forme un canal annulaire (14) qui entoure le filetage (15) de la tête et le filetage (7) de la buse. Ce canal annulaire (14) est alimenté en eau par un canal (10a) aménagée dans la tête. L’eau sort de ce canal annulaire par un canal (10b). Le vissage de la buse dans la tête permet d’autre part aux surfaces tronconiques (6a, 6b, 6c) de la buse de venir en contact avec les surfaces tronconiques correspondantes (17a, 17b, 17c) de la tête pour former deux canaux annulaires (4, 5) respectivement pour l’oxygène et le gaz-combustible. La face arrière (fig. 5 et fig. 6) de la tête est raccordée à un ensemble de tuyaux de fluide: oxygène (11), gaz combustible (12a, 12b), oxygène (13a, 13b), eau (10a, 10b). Ainsi l’eau est amenée au plus près des surfaces périphériques de la buse au niveau des surface tronconiques (6a, 6b, 6c) et du filetage (7). De plus, l’eau est en contact direct avec la buse au niveau de l’épaulement (8) de la buse. Cette conception selon l’invention améliore sensiblement le refroidissement de la buse. Les figures 10 à 16 représentent une deuxième variante de buse à trois canaux annulaires (114, 115, 116) pour les fluides de coupe et de chauffage (gaz-combustible et oxygène). L’agencement pour refroidir cette buse est identique à celui décrit ci-avant. Les trois canaux annulaires (114, 115, 116) permettent des réglages supplémentaires de la flamme à la sortie de la buse. Le canal annulaire (114) est alimenté en gaz-combustible, le canal annulaire (115) en oxygène, le canal annulaire (116) en gaz-combustible. Le fait qu’il y ait deux canaux annulaires pour le gaz-combustible permet de régler les proportions et le débit du mélange gaz-combustible oxygène sortant de la buse par les canaux (113a, 113b, 113c) et les orifices (113), indépendamment du débit de gaz provenant du canal annulaire (114) et sortant par les canaux et orifices (112). Les autres caractéristiques sont semblables à la première variante de buse et de tête, à savoir que la buse comporte un canal central à deux tronçons (111a, 111b) pour le jet d’oxygène de coupe, un filetage (117) pour se visser dans le filetage (217) de la tête. Les quatre surfaces tronconiques (118a, 118b, 118c, 118d) de la buse viennent en contact avec les surfaces correspondantes de la tête pour former les trois canaux annulaires précités (114, 115, 116). La tête est raccordée à différentes conduites de fluide: (211) pour l’oxygène du jet de coupe, (212) pour l’oxygène, (213.1 et 213.2) pour le gaz-combustible. Le canal annulaire (215) de refroidissement comporte une paroi constituée par la surface (119) de l’épaulement en bout de filetage (117) de la buse. L’eau pénètre et sort du canal annulaire de refroidissement (215) via des canaux (210a, 210b). Le canal central (111) qui amène l’oxygène du jet de coupe à la sortie de la buse comprend un tronçon en forme de tuyère; pour améliorer la qualité du jet de coupe. L’invention s’applique à d’autres variantes de buses de chalumeau d’oxycoupage. L’invention permet à toutes ces buses généralement en cuivre d’être bien refroidies grâce au contact direct de certaines surfaces de la buse avec l’eau de refroidissement et à la proximité des canaux de refroidissement pour d’autres parties de la buse, ce qui augmente leur longévité. Buse destinée à un chalumeau d’oxycoupage comprenant une poignée, une buse fixée de façon démontable sur une tête, plusieurs conduits et canaux amenant l’oxygène, un gaz combustible et/ou un mélange gaz oxygène jusqu’à l’avant de la buse, dont un canal central pour l’oxygène du jet de coupe, la tête comprenant des parties en contact avec un liquide de refroidissement de préférence de l’eau, la buse comportant des gorges annulaires coopérant avec des gorges de forme correspondante de la tête pour former des canaux annulaires (4, 5) de distribution du gaz combustible et de l’oxygène vers la tête de la buse, caractérisée en ce que les gorges annulaires (4, 5) de la buse (fig. 1 à 4) ont des bords périphériques tronconiques (6a, 6b, 6c) et en ce que la fixation de la buse sur la tête est assurée par un filetage (7) à la périphérie cylindrique de la buse, l’extrémité avant du filetage comportant un épaulement dont la surface (8) perpendiculaire à l’axe de la buse vient fermer, après vissage de la buse sur la tête, la gorge annulaire (14) à l’extrémité avant de la tête (fig. 5 à 9) pour former un canal annulaire contenant le liquide de refroidissement. Buse selon la revendication 1 caractérisée en ce que le canal annulaire (14) est alimenté en eau par un canal (10a) aménagé dans la tête (fig. 5 à 9), et en ce que l’eau sort de ce canal annulaire (14) par un canal de sortie (10b). Buse selon la revendication 2 caractérisée en ce que le canal annulaire (14) de refroidissement entoure le filetage (15) de la tête (fig. 5 à 9) et le filetage (7) de la buse (fig. 1 à 4). Buse selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisée en ce que le canal central (1) d’oxygène du jet de coupe comprend dans le sens de circulation de l’oxygène un premier tronçon cylindrique (1b) et un deuxième tronçon en forme de tuyère (1a).