Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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Buse de chalumeau à gaz
L~invention concerne le domaine des chalumeaux
notamment les chalumeaux utilisables dans des techniques de
découpage (oxycoupage par exemple) d~usinage à la flamme
(en particulier tout chalumeau oxygaz),de décriquage,de
décapage, ou de trempe superficielle.
Qu'il s'agisse de buses de chauffage, ou encore
de buses de décriquage ou d'oxycoupage, les risques des
retours de flamme dans l'utilisation des chalumeaux est
bien connu, et les fabricants cherchent toujours à minimi-
ser ces risques qui sont la cause de graves accidents.
On a déjà proposé de monter, à l'intérieur du
corps de buse et très en arrière de l'orifice de sortie, un
élément poreux visant à constituer une barrière de sécurité
en cas de retour de flamme. Une telle solution est par
exemple illustrée dans les documents CH-A-472 632 et FR-A-1
448 292.
C'est ainsi que FR-A-1 448 292 décrit une buse de
chalumeau à gaz, comportant un corps de buse muni de canaux
axiaux d~amenée de gaz qui débouchent au voisinage de
l'extrémité distale du corps de buse, les gaz passant par
un élément traversant en métal poreux agencé à l'intérieur
de ladite buse pour barrer la propagation de la flamme vers
l'amont lors de l'allumage dudit chalumeau.
Les buses de chalumeau à gaz décrites dans ces
documents présentent par ailleurs un orifice de sortie
unique formant une flamme large libérant la chaleur à une
distance importante dudit orifice.
Pour qu'il y ait retour de flamme, il faut conju-
guer l'arrivée d'un mélange de gaz détonant dans le corps
de chalumeau ou dans les flexibles d~alimentation de ce
chalumeau, et l'allumage de ce mélange de gaz détonant par
une flamme. Les accidents se produisent en général à
l'allumage du chalumeau, ou suite à des projections de
métal en fusion contre le front de la buse en bouchant les
trous de sortie du gaz. En effet, il arrive alors que
FEUILLE MODIFIEE
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l'opérateur ouvre les robinets d~arrivée de gaz, et
présente une flamme à l'extrémité de la buse pour allumer
le chalumeau, sans avoir pris le temps de purger et sans
avoir établi le débit normal des gaz.
S La solution mentionnée plus haut ne donne pas
totalement satisfaction, car la barrière de sécurité est
relativement éloignée de l'orifice de sortie de la buse, et
il n'est pas possible de la monter près de cet orifice de
sortie, car la formation de la flamme serait trop pertur-
bée.
Le danger est particulièrement important dans le
cas de chalumeaux de décriquage, de décapage, d~oxysoudage,
d'oxybrasage, ou encore d'oxycoupage. En effet, si pour une
cause quelconque, qui peut être tout simplement une négli-
gence de la fermeture soigneuse des robinets lors del'arrêt précédent du chalumeau, de l'oxygène s'est intro-
duit dans le circuit de gaz ou in~ersement, le fait de
présenter la flamme à l'extrémité de la buse allume le
mélange, et propage la réaction partout où se trouve
effectivement un mélange inflammable, et c'est alors
l'accident.
L'invention a pour but d'améliorer la sécurité
des buses de chalumeaux au regard des risques d~accident
dus aux retours de flamme, tout en permettant une structu-
ration de la flamme conférant à la buse une grande sou-
plesse d'utilisation et une précision élevée de fonctionne-
ment.
L'invention a ainsi pour objet de réaliser une
buse de chalumeau à gaz dont la structure permet de contrer
efficacement l'allumage intempestif d~un mélange de gaz
détonant, notamment lors de l'allumage du chalumeau, et ce
quel que soit le type de chalumeau, tout en organisant la
structure de la flamme pour avoir une chaleur plus concen-
trée au voisinage de la sortie de la buse.
Il s'agit plus particulièrement d'une buse de
chalumeau à gaz, comportant un corps de buse muni de canaux
FEUlLLE MODIFlEE
21S2397:
axiaux d~amenée de gaz qui débouchent au voisinage de
l'extrémité distale du corps de buse, les gaz passant par
un élément traversant en métal poreux agencé à l'intérieur
de ladite buse pour barrer la propagation de la flamme lors
de l'allumage dudit chalumeau, caractérisée par le fait
qu'elle comporte une bague de sortie montée sur l'extrémité
distale du corps de buse, ladite bague présentant une
pluralité de petits trous axiaux formant des orifices de
sortie pour ladite buse, et que l'élément traversant en
métal poreux est intercalé entre l'extrémité aval des
canaux d'amenée et la bague de sortie précitée, ledit
élément laissant passer les gaz dans les trous axiaux lors
du fonctionnement normal du chalumeau pour l'obtention
d'une flamme fractionnée en petits dards.
L~élément traversant en métal poreux est donc
proche de la sortie de la buse, et la flamme est structurée
en une pluralité de petits dards, ce qui permet de concen-
trer la chaleur au voisinage immédiat de la sortie, tout en
permettant de moduler sans risque la flamme grâce à la
présence de l'élément traversant. La réalisation de petits
trous de chauffe permet également de gêner, voire d~inter-
dire, la pénétration du métal liquide projeté contre la
buse à l'intérieur des trous par simple phénomène de
capillarité conjuguée avec l'utilisation d'une plus forte
pression d~éjection des gaz.
De préférence, le nombre et la section des trous
axiaux de la bague de sortie sont choisis de telle façon
que la section totale de ces trous axiaux corresponde
sensiblement à la section totale des canaux d~amenée de
gaz, pour assurer simultanément une fonction de limiteur de
bruit.
Conformément à un mode d'exécution particulier,
l'élément traversant est réalisé sous la forme d~une
couronne ou d'une rondelle plate, qui est disposée au
voisinage direct d~une chambre de répartition commune aux
LLE I~lOD~F!EE
3~7
canaux d~amenée de gaz. En particulier, l'élément traver-
sant est monté dans la bague de sortie, en étant en appui
contre un épaulement associé.
L~élément traversant pourra être réalisé en métal
fritté, notamment en bronze ou en laiton.
Il peut s'avérer également intéressant que la
buse comporte en outre au moins un élément filtrant disposé
devant les orifices d'entrée des canaux axiaux d~amenée de
gaz, afin de retenir les impuretés véhiculées par les gaz
lors du fonctionnement du chalumeau et éviter ainsi le
colmatage de l'élément traversant. Avantageusement alors,
l'extrémité proximale du corps de buse présente au moins
une gorge circulaire de distribution de gaz dans laquelle
débouchent les orifices d~entrée des canaux axiaux, cette
gorge ou chacune de ces gorges recevant alors un élément
filtrant réalisé sous la forme d~un anneau poreux.
De préférence encore, lorsqu~il s'agit d~une buse
plus particulièrement destinée à équiper un chalumeau de
décriquage ou d'oxycoupage, le corps de buse présente une
tuyère centrale pour le passage de l'oxygène et des canaux
axiaux agencés autour de cette tuyère pour le passage des
gaz de chauffe, et l~élément traversant est réalisé sous la
forme d~une couronne montée sur l'extrémité distale de
ladite tuyère.
Avantageusement alors, la bague de sortie asso-
ciée à l'élément traversant est enfilée sur l'extrémite
distale du corps de buse formant la sortie de la tuyère, et
cette bague est fixée par brasage audit corps. En particu-
lier, la bague de sortie est entourée par une bague de
protection qui est fixée simultanément par le brasage
précité.
D~autres caractéristiques et avantages de l'in-
vention apparaîtront plus clairement à la lumière de la
description qui va suivre et des dessins annexés, concer-
nant un mode de réalisation particulier de l'invention, en
F~UlLLE MODIFIEE
15~3!~7
référence aux figures où :
- la figure 1 est la coupe axiale d'une buse de
chalumeau à gaz, ici de chalumeau de décriquage, dont la
structure est conforme à l'invention ;
- les figures 2 et 3 illustrent, respectivement
en coupe et en vue en bout, le corps isolé de la buse de la
figure 1 (sans l'élément traversant en métal poreux ni la
bague de sortie associée) ;
- les figures 4 et 5 sont des vues respectivement
en plan et en coupe (la figure 5 est une coupe selon V - V
de la figure 4) de l'élément traversant en métal poreux,
ici réalisé sous la forme d~une couronne plate i
- - la figure 6 est une vue en coupe de la bague de
sortie qui assure le maintien de l~élément traversant en
métal poreux précité, permettant de mieux distinguer
l'épaulement d'appui associé et l'un des nombreux petits
trous axiaux de cette bague, ces trous étant ici agencés
sur une seule rangée circulaire ;
- la figure 7, qui est à rapprocher de la figure
1, illustre une variante de la buse précédente, dans
laquelle des éléments filtrants sont en outre prévus à
l'entrée des canaux d~amenée des gaz de chauffe, ici sous
la forme de deux anneaux poreux, pour retenir les impuretés
véhiculées par les gaz lors du fonctionnement du chalumeau
et éviter ainsi le colmatage de l'élément traversant.
La figure 1 permet de distinguer une buse de
chalumeau à gaz 100 conforme à l'invention, comportant un
corps de buse 101 (dont la structure sera mieux comprise en
se référant aux figures 2 et 3), qui est ici de forme
générale cylindrique (l'axe du corps de buse est repéré X),
ledit corps étant muni de canaux axiaux 103 d~amenée de gaz
qui débouchent par des orifices de sortie associés au
voisinage de l'extrémité distale 111 du corps de buse 101.
La buse de chalumeau illustrée ici sert à équiper un
chalumeau de décriquage, ce qui explique la présence d~une
FEIJILLE MOD!FIF'
21~2397
tuyère centrale 102 associée au passage de l'oxygène,
tuyère dont l'entrée est référencée 102.2 et la sortie
102.1, les canaux axiaux précités 103 étant alors agencés
autour de cette tuyère pour assurer le passage des gaz de
chauffe. Il ne s'agit cependant que d'un exemple, et il va
de soi que l~invention pourra également s'appliquer à tout
autre type de chalumeaux à gaz, notamment aux chalumeaux de
chauffage de type conventionnel, dont le corps de buse est
alors exempt de tuyère centrale .En particulier, dans le
cas de chalumeaux de décapage, de trempe superficielle ou
de chauffage, on pourra avoir un corps de buse ayant en
section une forme polygonale (en général rectanoulaire ou
octogonale), avec un axe ou plusieurs-axes parallèles (en
général deux axes).
Conformément à un aspect essentiel de l'inven-
tion, la buse 100 comporte une bague de sortie 115 montée
sur l'extrémité distale du corps de buse 101, ladite bague
présentant une pluralité de petits trous axiaux 117 forman~
orifices de sortie, et un élément traversant 120 en métal
poreux est intercalé entre l'extrémité aval des canaux
d'amenée 103 et la bague de sortie précitée 115, ledit
élément traversant laissant passer les gaz vers l'aval dans
ces trous axiaux lors du fonctionnement normal du chalumeau
pour l'obtention d'une flamme fractionnée en petits dards,
mais barrant de facon connue en soi la propagation de la
flamme vers l'amont lors de l'allumage dudit chalumeau.
Ainsi, lors de l'allumage du chalumeau, l'élément
traversant 120 en métal poreux constitue une barrière à la
propagation de la flamme, laquelle barrière est au voisi-
nage immédiat de la sortie de la buse, et empêche laréaction d'allumage de mélange de gaz détonant de se
propager partout où se trouve effectivement le mélange
inflammable, dans le cas où de l'oxygène se serait intro-
duit dans le circuit de gaz ou vice versa, par suite
notamment d'une négligence de l'opérateur lors de la
FEUILLE MODIFIEE
21523~7
fermeture précédente des robinets à l'arrêt du chalumeau.
L~élément traversant 120 ne fait aucunement obstacle au
fonctionnement normal du chalumeau (le sens allant de
- l~amont vers l'aval), avec sa flamme structurée en une
pluralité de petits dards, et constitue une barrière
extrêmPm~nt efficace à la propagation de la flamme ( le
sens allant de l'aval vers l'amont).
L'élément traversant 120 peut être réalisé sous
la forme d~une couronne ou d'une rondelle plate, en métal
fritté, notamment en bronze ou en laiton. En l'espèce,ainsi
que cela est mieux visible sur les figures 4 et 5, l'élé-
ment traversant 120 est réalisé sous la forme d'une
couronne circulaire, montée sur l'extrémité distale 111 de
la tuyère centrale. Lorsqu~il s'agira d'une buse destinée
à équiper d'autres types de chalumeaux, l'élément traver-
sant 120 pourra être réalisé sous la forme d'une rondelle,
circulaire ou non, en appui direct par un épaulement
associé contre l'extrémité distale du corps de buse.
L~élément traversant 120 est intercalé entre le
corps de buse 101 et la bague de sortie 115 qui est
également montée sur l'extrémité distale 111 de la tuyère.
L~élément traversant 120 est ici disposé au voisinage
direct d'une chambre de répartition 112, qui est une
chambre annulaire commune aux différents canaux d~amenée de
gaz 103. L'agencement de cette chambre de répartition 112,
et des canaux d~amenée 103 associés, sera mieux compris en
se référant aux figures 2 et 3. En l'espèce, chacun des
canaux d'amenée 103, ici au nombre de quatre, se termine du
côté amont par une branche axiale débouchant au niveau d~un
orifice 104 dans une gorge de distribution associée 107,
par exemple associée à l'arrivée d'oxygène de chauffe, et
aussi par une branche de dérivation 105 qui débouche, au
niveau d'un orifice associé 106 dans une autre gorge de
distribution 108, par exemple associée à l'arrivée de
carburant. On distingue également, du côté aval de la buse,
FEllILLE MODIFIEE
- 215~97
un bord d~appui circulaire 113 que contacte 1rélément
traversant 120 lorsque celui-ci est mis en place sur
l'extrémité distale de la tuyère. Le maintien de l'élément
traversant est assuré par la bague de sortie 115 également
montée sur l~extrémité distale de la tuyère du corps de
buse 101, bague dont la structure sera mieux comprise en se
référant à la coupe de la figure 6.
La bague de sortie 115 présente un alésage .
central 116 qui correspond au diamètre extérieur de
l'extrémité distale 111 du corps de buse, de façon à éviter
tout passage de gaz intempestif au niveau des surfaces de
contact. La bague de sortie 115 présente également une
pluralité de petits trous axiaux 117 qui sont associés à la
sortie des gaz de chauffe, par exemple agencés en une
rangée circulaire unique comme cela est illustré ici. Par
"une pluralité~, il faut comprendre un nombre très supé-
rieur à celui des canaux d'amenée de gaz, et par "petite
section~ on entend une section très inférieure à celle
desdits canaux d~amenée. Ces petits trous axiaux 117
réalisent un fractionnement de la flamme, qui se présente
sous la forme d'autant de petits dards concentrant la
chaleur à une faible distance, déterminable avec précision,
de la sortie de la buse.
De préférence, le nombre et la section des trous
axiaux sont choisis de telle façon que la section totale
corresponde sensiblement à la section totale des canaux
d'amenée de gaz 103, de façon à assurer simultanément une
fonction de limiteur de bruit.
A titre d~exemple, lorsque l'on utilise comme ici
quatre canaux d~amenée 103 dont le diamètre d~entrée est de
l'ordre de 4,5 mm, il sera prévu trente-huit à soixante
trous axiaux 117 d'un diamètre de 1,5 à 1,2 mm, par exemple
répartis régulièrement sur une circonférence de la bague de
maintien, la longueur de ces trous axiaux étant quant à
elle de l'ordre de 10 mm. L'agencement de ces trous axiaux
FEUllLE MOD!E!EE
21-~2397
sera plus généralement prévu selon une ou plusieurs lignes,
cette ou ces lignes pouvant être rectilignes ou incurvées
selon le cas: la repartition selon une ligne circulaire
illustree ici ne constitue donc qu'un exemple.
S Grâce à ce grand nombre de trous axiaux de très
faible diamètre, on parvient à limiter la quantité de
mouvement de la flamme, et par suite à minimiser considé-
rablement le bruit du chalumeau lors du fonctionnement de
celui-ci. La bague de sortie 115 présente en outre, du côte
amont, un epaulement d'appui 118, contre lequel vient en
butée l~element traversant 120 : l'elément traversant est
alors monté dans la bague de sortie. En l'espèce, on a
egalement prevu un épaulement 119 venant au contact direct
du bord d'appui circulaire 113 du corps de buse 101, de
façon à eviter tout risque d'écrasement de l'élément
traversant en métal poreux lors du montage précis de la
bague 115.
L'élément traversant 120 se presente en l'espèce
sous la forme d~une couronne circulaire en métal fritté,
dont l'epaisseur peut être de l'ordre de 3 mm, avec un
diamètre interieur qui est ici de l'ordre de 20 mm ,et un
diamètre extérieur de l'ordre de 32 mm. La bague de sortie
115, qui est par exemple réalisee en cupro-tellure, est de
preference enfilée avec l'élément traversant 120, après
mise en place préalable de celui-ci, sur l'extremité
distale 111 du corps de buse 101, et la solidarisation de
cette bague audit corps de buse est assurée par un brasage
noté 125 sur la figure 1. On a en outre prévu ici une bague
de protection 114 entourant la bague de sortie 115, bague
de protection qui est de préference egalement fixée
simultanément par le brasage précite.
La buse de chalumeau ainsi équipee peut présenter
exterieurement une geométrie quelconque, et sa fixation
peut être réalisée de façon tout à fait traditionnelle par
un ecrou de fixation 109 monté tournant sur le corps de
F~UILLE MODIFIEE
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buse.
Le choix de l'agencement des petits trous axiaux
servant à fractionner la flamme permet donc d'adapter la
buse aux besoins recherchés, le nombre et la géométrie de
ces trous permettant aussi d'optimiser le rendement du
chalumeau. On parvient à réaliser une flamme qui est plus
efficace que la flamme en dard unique des buses connues,
tout en abaissant considérablement le niveau de bruit`lors
du fonctionnem~nt.
La figure 7, qui est à rapprocher de la figure 1,
illustre une variante de la buse précédente, dans laquelle
des éléments filtrants sont en outre prévus pour retenir
les impuretés véhiculées par les gaz lors du fonctionnement
du chalumeau et éviter ainsi le colmatage de l'élément
traversant.
La buse de chalumeau illustrée sur la figure 7 se
différencie en effet de la précédente uniquement par la
présence de deux éléments filtrants 121, 122, qui sGnt
disposés devant les orifices d~entrée 104, 106 des canaux
axiaux d~amenée de gaz 103. En l'espèce, du fait de la
présence de deux gorges de distribution 107, 108 au niveau
de l'extrémité proximale 110 du corps de buse 101, on a
prévu deux éléments filtrants 121, 122 réalisés chacun
sous la forme d'un anneau poreux. La présence de tels
éléments filtrants est particulièrement avantageuse dans la
mesure où le métal fritté présente l'inconvénient de
retenir les impuretés véhiculées par les gaz, d~où il
découle un risque de colmatage pouvant altérer le bon
fonctionnement de la buse. On pourra naturellement réaliser
différemment l'un ou l'autre de ces éléments filtrants, par
exemple sous forme d~une cartouche filtrante aisément
démontable, ce qui permet d~en assurer aisément le net-
toyage et/ou le remplacement. Les anneaux poreux 121, 122
pourront en outre être collés au corps de buse, ou simple-
ment coincés dans les gorges de distribution associées
FEUILLE MODIFIEE
2152397
dudit corps de buse.
On est ainsi parvenu à réaliser une buse de
chalumeau à gaz dont la struc~ure permet de contrer
efficacement l'allumage intempestif d'un mélange de gaz
détonant, notamment lors de l'allumage du chalumeau, et ce
pour des types très différents de chalumeaux: il s'agit
donc d'une véritable buse de sécurité. En outre, grâce à la
présence de la bague de sortie qui agit simultanément comme
moyen de fractionnement de la flamme, comme moyen de
maintien de l'élément traversant en métal poreux, et comme
moyen limiteur de bruit, il devient alors possible de
concevoir à la demande l'architecture de la buse, notamment
en recherchant les écoulements à la sortie les moins
bruyants pour une puissance de chauffe ou pour une forme de
flamme demandée, sans être tributaire de la vitesse de
déflagration du mélange.
L'invention n'est pas limitée aux modes de
réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au
contraire toute variante reprenant, avec des moyens
equivalents, les caracteristiques essentielles enoncées
plus haut.
FEUILLE MODIFIEE
