Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
20211336
La présente invention est relative aux torches de travail à l'arc
plasma à allumage par court-circuit. Elle concerne en premier lieu une
électrode pour une telle torche, du type comprenant un support
électroconducteur ayant une extrémité munie d'un insert~ émissif,
notamlnent en zirconium ou en hafnium.
Les torches de coupage plasma fonctionnant sous gaz plaslnagène
oxydant sont généralement équipées d'une cathode émissive en zirconium
ou en hafnium, insérée dans une pièce en cuivre tenant lieu de support
électroconducteur et de refroidisseur, l'ensemble étant communément
appelé électrode.
Lors du fonctionnement de la torche, la racine de l'arc
s'accroche au centre de la cathode, où il se forme progressivement un
cratère à la surface duquel se développe une couche d'oxyde de
zirconium ou de hafniuln. A chaud, cet oxyde est fluide et conducteur
et permet l'émission cathodique. Lorsque l'arc plasma est interrompu,
l'oxyde se solidifie et devient isolant. A la solidification, il se
forme fréquemment, en périphérie du cratère, un bourrelet d'oxyde qui
fait saillie sur la sur-face frontale de l'insert.
Dans les agencements connus, l'insert affleure la face
d'extrémité du support. Par suite, le bourrelet d'oxyde fait saillie
au-delà de cette face d'extrémité. Si ce bourrelet ne présente aucun
caractère gênant dans le cas d'une torche conventionnelle, où
électrode et tuyère sont fixes et où l'établissement de l'arc est
initié par une décharge haute fréquence, dans le cas de torches à
allumage par court-circuit, telles que décrites dans les documents
FR-A-2 556 549 et 2 562 748, où l'allumage de l'arc est obtenu en
réalisant un court-circuit entre l'électrode et la tuyère, il arrive
que ce bourrelet d'oxyde forme une barrière électriquement isolante
qui empêche le passage fiable du courant entre l'électrode et la
tuyère et, par suite, l'allumage fiable de l'arc.
L'invention a pour but d'améliorer la fiabilité de l'allumage de
l'arc dans les torches à allumage par court-circuit, avec un
agencement simple et n'obérant pas les coûts de fabrication des
torches. A cet effet, elle a pour objet une électrode pour torche de
travail à l'arc plasma, du type précité, caractérisée en ce qu'une
partie de l'extrémité du support située autour de l'insert comporte au
moins une portion en matériau électroconducteur faisant saillie
axialement par rapport à l'insert. ~
~ !
202 ~ 83~
Suivant des caractéristiques plus
particulières :
- la portion en saillie, avantageusement
circulaire, est venue de matière avec le support;
- l'insert est monté dans un évidement
ménagé dans le fond d'un lamage circulaire creusé
dans la face d'extrémité du support.
L'invention a également pour objet une
torche de travail à l'arc plasma, du type comprenant
un corps de torche dans lequel une électrode ayant
une face d'extrémité dans laquelle est monté un
insert émissif, et une tuyère ayant une face interne
en regard de la face d'extrémité, sont montées
mobiles l'une par rapport à l'autre entre une
première position de travail, où lesdites faces sont
espacées l'une de l'autre et une seconde position où
lesdites faces sont en contact mutuel, caractérisée
en ce que, dans la seconde position, un espace est
ménagé entre l'insert et la portion en regard de la
face interne de la tuyère.
L'invention a aussi pour objet une torche
plasma du type à allumage par court-circuit
comprenant une tuyère ayant une face interne dans
laquelle débouche une sortie d'arc et de plasma, et
une électrode de forme allongée comportant un axe
longitudinal et une portion d'extrémité dans laquelle
est montée un insert émissif, ladite tuyère et ladite
électrode étant montées mobiles l'une par rapport à
l'autre et parallèles audit axe entre une position de
travail où ladite portion d'extrémité et ladite face
interne sont espacées l'une de l'autre, et une
position d'ignition d'arc où ladite portion
d'extrémité vient en contact avec ledit axe;
caractérisée en ce que dans ladite position d'arc
ledit insert est en regard mais demeure espacé de
façon permanente, en direction parallèle audit axe,
- 2a -
202 1 836
d'une portion voisine de ladite face interne de
ladite tuyère entourant ladite ouverture.
Un exemple de réalisation de llinvention va
maintenant être décrit en regard du dessin annexé,
sur lequel :
- la figure 1 est une vue schématique
partielle en coupe axiale d'une torche de coupage
plasma conforme à l'invention; et
- la figure 2 est une vue en coupe
axiale à plus grande échelle de la partie d'extrémité
de l'électrode.
La torche représentée à la figure 1 dans la
mesure nécessaire à la compréhension de l'invention
est pour l'essentiel celle décrite dans le document
FR-A-2 556 549 précité. Elle possède une symétrie
générale d'axe X-X supposé vertical et comprend un
corps tubulaire 1 dans lequel est fixée une électrode
axiale 2. Un porte-tuyère 3, vissé sur le corps 1,
définit un épaulement de butée 4 pour une tuyère 5 en
forme de coupelle montée coulissante axialement et
sollicitée vers l'épaulement 4 par un ressort 6 et,
en service, également par la pression du gaz
plasmagène arrivant par l'espace annulaire 7 existant
entre le corps 1 et l'électrode 2.
Ainsi la tuyère 5, qui est percée d'un trou
axial central 8 pour la sortie de l'arc et du plasma,
est mobile axialement entre une position normale de
travail, telle que représentée, espacée de
l'extrémité inférieure de l'électrode, et une seconde
position d'allumage de l'arc par court-circuit, dans
laquelle la face transversale interne de la tuyère
vient en contact avec la face d'extrémité inférieure
9 de l'électrode en prenant appui sur
1~
3 ~021~36
la pièce métallique à découper (non représentée), une tension
électrique étant appliquée entre l'électrode et cette pièce.
L'électrode 2 comprend essentiellement un support
électroconducteur en cuivre 10 dont la face d'extrémité 9 est plane et
horizontale. Un lamage cylindrique 11 est usiné dans ~la f-ace
d'extrémité, et dans le fond plat et horizontal 12 de ce dernier est
ménagé un évidement cylindrique borgne 13 de plus petit diamètre. Un
insert émissif cathodique 14, constitué d'un bloc cylindrique en
zirconium ou en hafnium, est emmanché à force dans l'évidement 13,
affleurant avec le fond 12 du lamage ou faisant légèrement saillie par
rapport à ce dernier~ De cette façon, dans la seconde position, un
espace axial est ménagé entre l'extrémité de l'insert 1 et la portion
en regard de la face interne de la tuyère 5.
Après un certain temps d'utilisation avec un gaz plasmagène
oxydant, qui est par exemple de l'air ou de l'oxygène, la partie
centrale de l'insert 14 forme un cratère 15 dont la périphérie est
recouverte d'un bourrelet circulaire 16 d'oxyde de zirconium ou de
hafnium électriquement isolant à froid (figure 2). Grâce à la présence
du lamage 11, ce bourrelet 16 ne fait pas saillie au-delà de la face
d'extrémité 9 du support 10, de sorte que l'allumage de l'arc par
court-circuit peut continuer de s'effectuer de façon fiable.
En variante, on comprend que le même résultat peut être obtenu
lorsque le lamage est ménagé, avec un diamètre analogue, dans la face
interne de la tuyère 5 tournée vers l'électrode, comme représenté en
trait mixte en llA à la figure 1, l'insert 13 pouvant alors être
affleurant avec la face d'extrémité 9 de la cathode.
