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CA 02639231 2008-08-28
1
Outil à main à combustion de gaz amélioré
L'invention a trait au domaine des outils à main à combustion
de gaz.
Dans les outils de ce type, on utilise la combustion d'un gaz
pour produire des flammes, lesquelles constituent l'élément
actif de l'outil.
Il existe de nombreuses catégories d'outils de ce type. Dans
les chalumeaux, par exemple, les flammes sont principalement
utilisées pour couper ou souder. Dans les torches, les
flammes servent généralement à chauffer toutes sortes de
surfaces à travailler.
Par exemple, on utilise couramment des torches pour chauffer,
et ainsi coller, les bandes qui servent à marquer les
passages dédiés aux piétons sur la chaussée.
Ces torches sont également utiles dès qu'il s'agit de faire
se rétracter des films de matière plastique en les chauffant.
De nombreux domaines sont ainsi concernés. A titre d'exemple,
des films de ce type sont utilisés pour envelopper les
bateaux de plaisance, lorsque ceux sont remisés hors de
l'eau, par exemple pour l'hiver. Ces films peuvent aussi être
utilisés pour envelopper et protéger des bâtiments de génie
civil.
Les outils à main à combustion de gaz comprennent en général
un brûleur de gaz, en tant que partie active, ou utile, de
l'outil.
,
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Le brûleur comprend généralement un corps de brûleur, allongé, associé de part
et
d'autre à une zone d'injection de gaz et une zone de combustion de gaz.
Certaines applications des outils à combustion de gaz nécessitent de fortes
puissances, par exemple de l'ordre de 100 kilowatts ; en particulier lorsque
des
outils de type torche sont utilisés, mais pas uniquement.
Pour accroître la puissance utile d'un outil, on augmente habituellement les
dimensions du corps de son brûleur, de manière à y faire circuler une plus
grande
quantité de mélange d'air et de gaz à enflammer.
Il en résulte des outils lourds et encombrants, qui se révèlent fatigants à
l'usage, en
particulier lorsqu'ils doivent être tenus à bout de bras. De tels outils sont
également
peu pratiques à manipuler, notamment lorsqu'il s'agit d'atteindre des zones de
travail exiguës, ou encore assez éloignées de l'usager, celui-ci devant alors
travailler le bras tendu.
Des outils avec un corps de brûleur en titane ont été proposés pour pallier
l'inconvénient du poids. Ces outils restent encombrants, et sont en outre très
coûteux.
La Demanderesse s'est fixée pour objectif d'améliorer la situation.
La présente invention vise un brûleur (5, 143, 158, 179, 269) pour outil à
main à
combustion de gaz (1) comprenant :
- un corps de brûleur (21, 147, 161, 183, 273) allongé, associé de part de
d'autre à une zone d'injection de gaz (17, 145, 159, 181, 271) et une zone
de combustion de gaz (19, 155, 163, 185, 276) ;
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- au moins un couloir de dérivation (85, 245) agencé de manière à guider
une circulation de gaz secondaire de l'extérieur d'une périphérie (25, 153,
240) du corps de brûleur (21, 147, 161, 183) à une zone interne (87, 91, 243)
du corps de brûleur (21, 147, 161, 183), à proximité d'un dispositif de
pilotage
de flamme (81, 156, 177, 262) ;
- une pluralité d'orifices de passage de gaz (85, 261), répartis de manière
correspondante à une ouverture de la zone interne (87, 91, 243) sur une
zone d'accrochage de flamme (89, 144, 161, 241) ;
dans lequel la zone d'injection de gaz (17, 145, 159, 181, 271) comprend au
moins un orifice de sortie (35, 171, 211, 309) débouchant en affleurement à
l'extérieur de la périphérie (25, 153, 240, 270) du corps de brûleur (21, 147,
161, 183, 273), tandis que cette périphérie (25, 153, 240, 270) supporte
attractivement une circulation du gaz à l'extérieur du corps de brûleur (21,
147, 161, 183, 273) vers la zone de combustion de gaz (19, 155, 163, 185,
276), et
dans lequel le dispositif de pilotage de flamme (81, 156, 177, 262) comprend
au moins un orifice de passage de gaz (85, 261) en communication de fluide
avec le couloir de dérivation (85, 245), ledit orifice de passage étant
disposé
à proximité de la zone d'accrochage de flamme (89, 144, 161, 241).
De préférence, l'invention concerne un brûleur pour outil à main à combustion
de
gaz, du type comprenant un corps de brûleur, allongé, associé de part et
d'autre à
une zone d'injection de gaz et une zone de combustion de gaz, dans lequel la
zone
d'injection de gaz comprend au moins un orifice de sortie débouchant en
affleurement à l'extérieur de la périphérie du corps de brûleur, tandis que
cette
périphérie supporte
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attractivement la circulation du gaz à l'extérieur du corps
de brûleur vers la zone de combustion.
L'invention concerne également un outil à main à combustion
de gaz muni d'un brûleur de ce type.
Le gaz circule de la zone d'injection à la zone de combustion
en longeant la surface périphérique extérieure du corps de
brûleur. Sur ce trajet, le gaz se mélange avec l'air ambiant.
Le volume d'air susceptible d'être mélangé au gaz n'est pas
limité. Il en résulte des dimensions d'encombrement de ce
corps de brûleur beaucoup plus réduites, notamment car la
plus grande partie du mélange de gaz et d'air ne circule plus
par l'intérieur du corps de brûleur. Un débit de gaz plus
important peut être obtenu, tout en conservant un encombre-
ment raisonnable pour un brûleur. La Demanderesse est ainsi
parvenue à réaliser des outils dont le diamètre du corps de
brûleur avoisine 30 millimètres, alors qu'une conception
classique aurait nécessité, pour une puissance comparable, un
diamètre de 80 millimètres, au moins.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après,
et des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une lance torche
dotée d'un brûleur à gaz selon un premier mode de réalisation
de l'invention,
- la figure 2 est une vue en perspective d'une première
partie du brûleur de la figure 1,
- la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la partie
de brûleur de la figure 2,
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- la figure 4 est une vue en perspective d'une seconde partie
du brûleur de la figure 1,
- la figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la partie
de brûleur de la figure 4,
- la figure 6 est une vue en perspective d'un brûleur de gaz
selon un second mode de réalisation de l'invention,
- la figure 7 est une vue en perspective d'un brûleur de gaz
selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 8 est une vue en perspective d'une lance torche
dotée du brûleur de gaz de la figure 7,
- la figure 9 est une vue en perspective d'un brûleur de gaz
selon un quatrième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 10 est une vue en coupe longitudinale du brûleur
de la figure 9,
- la figure 11 est une vue en perspective d'une première
partie du brûleur de la figure 9,
- la figure 12 est une vue en coupe longitudinale de la
partie de brûleur de la figure 11,
- la figure 13 est une vue en perspective d'une seconde
partie du brûleur de la figure 9,
- la figure 14 est une vue en coupe longitudinale d'un
brûleur selon un cinquième mode de réalisation de
l'invention,
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- la figure 15 est une vue en perspective d'une variante de
réalisation d'un injecteur de gaz pour un brûleur selon
l'invention, et
- la figure 16 est une vue en coupe longitudinale de
l'injecteur de la figure 15.
Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter
l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas
échéant.
La figure 1 montre une lance torche 1, comme exemple d'un
outil à main à combustion de gaz mettant en oeuvre
l'invention.
La lance torche 1 comprend essentiellement une poignée de
préhension 3 et un brûleur de gaz 5, reliés entre eux par un
tube de circulation de gaz 7.
La poignée 3 peut être reliée à une source de gaz, détendu à
la pression d'utilisation souhaitée, grâce à un connecteur à
gaz 9 agencé de manière à recevoir l'extrémité d'un tuyau
souple (non représenté), relié à la source de gaz (non
représentée).
La poignée 3 comprend notamment un manche de préhension 11.
Ce manche 11 comprend une partie supérieure lia, destinée à
recevoir la paume de la main d'un usager, et une partie
inférieure 11b, d'où fait saillie, vers le bas, un levier de
commande 13, permettant d'actionner un dispositif d'admission
de gaz (non représenté) logé dans la poignée 3. Un dispositif
de réglage du débit de gaz pourrait également être prévu, à
la place du dispositif d'admission, ou en complément de
celui-ci. Le levier d'actionnement 13 est destiné à être
actionné par les doigts de l'usager.
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Les termes "inférieur" et "supérieur" se rapportent ici à une
position de repos de la lance 1, telle que maintenue habi-
tuellement par l'usager, et représentée sur la figure 1.
L'emploi des ces termes n'implique aucune limitation quant
aux positions de travail de cette lance 1.
La poignée 3 est ici réalisée sous la forme de deux pièces
latérales distinctes rapportées l'une sur l'autre, ce qui
facilite l'assemblage de la poignée 3 et le montage du
dispositif de réglage de débit.
En option, la poignée 3 présente en outre un indicateur de
pression de gaz 15, disposé ici sur la partie supérieure lia
du manche 11.
La poignée 3 peut également présenter une garde (non repré-
sentée) destinée à empêcher tout appui intempestif sur le
levier de commande 13.
Le tube de circulation de gaz 7 est agencé de manière à
résister à des pressions de gaz élevées, généralement
comprises entre 0 et 7 bars.
Le tube 7 présente ici une longueur assez importante. La
longueur du tube 7 peut dépendre des applications envisagées
pour l'outil. Par exemple, la Demanderesse envisage à ce jour
la commercialisation de tubes de 300 millimètres, de 500
millimètres et de 700 millimètres de longueur, de manière à
couvrir une large gamme d'utilisations. Des longueurs
différentes peuvent être prévues, éventuellement spécifique à
une application particulière.
Une longueur importante du tube 7 permet à l'usager de
couvrir de larges zones de travail avec un faible débattement
de bras ou de main, et, en outre, d'accéder à des zones de
travail éloignées.
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Le brûleur 5 comprend un injecteur de gaz 17, disposé ici au
voisinage de l'une de ses extrémités, une zone de combustion
principale 19, disposée à l'extrémité du brûleur 5 éloignée
de l'injecteur 17, et un corps de brûleur 21, allongé,
reliant la zone de combustion 19 à l'injecteur 17. La zone de
combustion 19 forme la partie "utile" ou "active" de lance 1
: la flamme résultant de la combustion du gaz est accrochée
dans cette zone de combustion 19.
La circulation du gaz, de l'injecteur 17 à la zone de
combustion 19, est supportée attractivement par le corps de
brûleur 21, à l'extérieur de celui-ci. Le mélange du gaz avec
l'air ambiant se produit le long de l'écoulement sur le corps
de brûleur 21.
L'injecteur 17 est relié en communication de fluide avec le
tube de circulation 7.
Le gaz à enflammer peut pénétrer dans la lance 1 par le
connecteur 9 et circuler à l'intérieur du tube 7 pour
atteindre l'injecteur 17. De là, le gaz parvient à la zone de
combustion 19 en se mélangeant avec de l'air. Le débit du gaz
pourrait être commandé par la position du levier 13 par
rapport à la poignée 3.
L'injecteur 17 est agencé de manière que le gaz parvienne à
la zone de combustion 19 en circulant sur la surface périphé-
rique 25 du corps de brûleur 21. Autrement dit, le corps de
brûleur 21 est agencé de telle sorte qu'une portion de sa
surface périphérique 25 s'étende de l'injecteur 17, ou à
proximité de celui-ci, à la zone de combustion 19. En
circulant sur cette surface périphérique 25, le gaz se
mélange à l'air ambiant en sorte qu'un mélange d'air et de
gaz prêt à être enflammé parvient à cette zone de combustion
19.
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8
Le corps de brûleur 21 présente une première section 27,
proche de l'injecteur 17, et une seconde section 29, proche
de la zone de combustion 19, et reliée à la première section
27.
Dans ce mode de réalisation, la première section 27 présente
une forme générale de cylindre droit, et la seconde section
29 présente une forme générale tronconique, le tronc de cône
étant disposé coaxialement au cylindre droit.
Les dimensions du cylindre droit et les dimensions du tronc
de cône sont telles que ceux-ci se raccordent sans brusque
changement de diamètre, en sorte qu'une circulation de gaz
surfacique et continue peut être obtenue de l'injecteur 17 à
la zone de combustion 19.
Lors de son écoulement sur la première section 27 puis sur la
seconde section 29, le gaz aspire de l'air environnant et se
mélange à ce dernier. Un mélange de gaz de combustion et
d'air est ainsi disponible à la zone combustion 19.
Le corps de brûleur 21 présente une zone d'inflexion 31,
située ici à la limite de la première section 27 et de la
seconde section 29. Cette zone d'inflexion 31 est réalisée
sous la forme d'une zone transitoire entre une forme générale
cylindrique et une forme générale tronconique. D'autres
réalisations sont cependant envisageables.
La zone d'inflexion 31 permet de créer une onde de choc dans
l'écoulement de gaz. Cette onde de choc accroît les perturba-
tions dans l'écoulement, améliorant ainsi le mélange du gaz
avec l'air ambiant.
La figure 2 montre un agrandissement de la jonction de
l'injecteur 17 au tube de circulation 7 et au le corps de
brûleur 21.
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L'injecteur 17 présente une face d'extrémité aval 33, proche
de la première section 27 du corps de brûleur 21, munie d'une
pluralité d'orifices de sortie de gaz 35, disposés à proximi-
té immédiate de la surface périphérique 25 du corps 21.
Chacun des orifices de sortie de gaz affleure la surface
périphérique 25. Ici, cet affleurement se fait de manière
tangentielle, mais celui-ci pourrait, dans des réalisations
différentes, se faire de manière inclinée, par exemple de
façon à obtenir, au moins partiellement, un écoulement selon
un chemin hélicoïdal.
L'injecteur 17 présente une allure générale de cylindre droit
et un profil extérieur sensiblement hexagonal. Les orifices
de sortie 35 sont répartis de manière sensiblement égale sur
un cercle centré sur l'axe longitudinal de l'injecteur 17, et
de rayon choisi, légèrement supérieur au diamètre extérieur
du cylindre formant la première section 27 du corps de
brûleur 21. L'injecteur 17 et la première section 27 du corps
de brûleur 21 sont disposés sensiblement de manière coaxiale
l'un par rapport à l'autre. Cette configuration offre une
injection sensiblement homogène sur le pourtour du corps de
brûleur 21.
La figure 3 montre en détail l'injecteur 17.
L'injecteur 17 présente une face d'extrémité amont 43,
éloignée de la face d'extrémité aval 33, destinée à recevoir
l'extrémité du tube de circulation 7 éloignée de la poignée
3.
L'injecteur 17 présente un conduit de circulation 45 pour le
gaz, ouvert sur la face d'extrémité amont 43, et relié en
communication de fluide avec les orifices de sortie de gaz
35. Ici, le conduit de circulation 45 de l'injecteur 17 est
relié à chacun des orifices de sortie 35, à chaque fois par
un passage d'injection 47. Autrement dit, chacun des passages
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d'injection 47 est relié au conduit de circulation 45 de
l'injecteur 17, et se termine sur la face d'extrémité aval 33
de l'injecteur 17 par un orifice de sortie 35. Les orifices
de sortie 35 sont disposés en affleurement de la surface
périphérique, extérieurement à celle-ci.
Ici, les passages d'injection 47 se présentent sous la forme
de perçages droits, de section circulaire, et sont disposés
sensiblement parallèlement à l'axe de la première section 27
10 du corps de brûleur 21. Ainsi, le gaz de combustion peut être
injecté sensiblement parallèlement à la surface périphérique
25, de manière à lécher celle-ci, selon une direction
d'écoulement sensiblement parallèle à la direction
d'extension de la surface périphérique 25. La section de
chacun des orifices 35 peut être modifiée de manière à
adapter le débit de gaz sur la surface 25. La distance de
chacun de ces orifices 35 à la surface périphérique 25 peut
également être fonction du débit de gaz envisagé.
A l'état monté, le tube de circulation 7 débouche dans le
conduit de circulation 45 de l'injecteur 17, en sorte qu'une
circulation de gaz est assurée du tube de circulation 7 aux
orifices de sortie 35.
L'injecteur 17 et le tube 7 sont disposés de manière sensi-
blement coaxiale l'un par rapport à l'autre.
Le tube 7 et l'injecteur 17 sont reliés par vissage : le tube
7 présente, au voisinage de son extrémité correspondante, un
filetage externe 49, destiné à être reçu dans un taraudage 51
ménagé au voisinage de la face d'extrémité amont 43 de
l'injecteur 17. Ici, le taraudage 51 est ménagé dans le
conduit de circulation 45 de l'injecteur 17, et le filetage
49 sur le pourtour du tube 7.
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L'injecteur 17 est réalisé sous la forme d'une pièce mono-
bloc, dans laquelle le conduit 45 et les passages d'injection
47 sont usinés. L'injecteur présente ainsi une excellente
résistance à des pressions de gaz élevées.
Le conduit de circulation 45 comprend une première section
45a, débouchant sur la face d'extrémité amont 43, et une
seconde section 45b, de plus grand diamètre, dans laquelle
débouchent les conduits d'injection 47.
Sur la figure 4, le brûleur 5 est muni, au voisinage de
l'extrémité du corps 21 éloignée de l'injecteur 17, d'un
dispositif d'accrochage, ou de pilotage, de flamme 81,
destiné à fixer la flamme à ladite extrémité du corps de
brûleur 21, et d'un dispositif d'allumage de flamme 83, pour
initier la combustion de gaz.
Sur la figure 5, une pluralité de canaux de dérivation de gaz
85 relie la surface périphérique 25 du corps de brûleur 21 à
un espace creux 87, ménagé dans le corps de brûleur 21.
L'espace creux 87 est ouvert sur une face d'extrémité utile
89, ou zone d'accrochage de flamme, du corps de brûleur 21,
éloignée de l'injecteur 17, ici dans une zone centrale de
cette face d'extrémité utile 89. Chacun de ces canaux de
dérivation 85 est ouvert sur la surface périphérique 25, et
débouche dans l'espace creux 87.
L'espace creux 87 comprend une rainure annulaire 91, ménagée
dans le corps de brûleur 21, et dans laquelle débouche chacun
des canaux de dérivation 85.
En fonctionnement, une =petite partie du mélange d'air et de
gaz circulant sur la périphérie du corps de brûleur 21
emprunte les canaux de dérivation et débouche dans la rainure
annulaire 91. Cette rainure annulaire 91 est le siège de
flammes pilotes, c'est-à-dire de flammes qui participent à
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l'accrochage de la flamme sur la face d'extrémité utile 89.
Les flammes pilotes entretiennent la combustion de la plus
grande partie du mélange, laquelle atteint la face
d'extrémité utile 89 en circulant par l'extérieur de la
seconde section 29, et en longeant la surface périphérique
25.
Le mélange d'air et de gaz qui débouche dans la rainure
annulaire 91 est mû d'une vitesse d'écoulement très faible,
en comparaison à la vitesse d'écoulement du gaz en sortie des
orifices 35 de l'injecteur ou l'extrémité du corps de brûleur
21. En outre, les flammes pilotes se trouvent protégées à
l'intérieur de l'espace creux 87. Ceci participe de la
création efficace des flammes pilotes.
La surface périphérique 25 du corps de brûleur 21 présente,
au voisinage des canaux de dérivation 85, ici de la face
d'extrémité utile 89, une section de déviation 93, annulaire
et recourbée, présentant un profil en forme de cuillère. Par
cette forme, la section de déviation 93 de la surface
périphérique 25 prélève une faible quantité du gaz/mélange
circulant sur la surface 25 et dirige cette quantité vers les
canaux de dérivations 85. La plus grande partie du
gaz/mélange dépasse cette section de déviation 93 pour
atteindre la face d'extrémité utile 89, où elle est en-
flammée, en partie grâce aux flammes pilotes. Des formes
différentes peuvent être prévues pour la section de déviation
93, qui forment un obstacle à l'écoulement du gaz, par
exemple une forme d'épaulement annulaire.
Le dispositif d'accrochage de flamme 81 comprend au moins les
canaux de dérivation 85 et la rainure annulaire 91.
Le dispositif d'allumage 83 comprend une électrode d'allumage
95, dont l'extrémité active est logée dans une enceinte
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d'allumage 97, disposées dans l'espace creux 87, au voisinage
des canaux de dérivation 85.
L'enceinte d'allumage 97 se présente sous la forme d'un
espace délimité par une paroi de protection 99, et relié en
communication de fluide avec l'espace creux 87, en sorte
qu'une faible quantité du mélange de gaz et d'air présent
dans l'espace creux 87 peut pénétrer dans l'enceinte
d'allumage 97. La paroi de protection 99 présente une
pluralité de conduits secondaires 101 reliant l'espace creux
87 à l'enceinte 97, disposés ici transversalement à
l'électrode 95. La paroi de protection 99 présente en outre
une ouverture de flamme 103, en regard de l'extrémité active
de l'électrode 95, ouverte au voisinage de la face
d'extrémité active 89.
Dans l'espace creux 87, à la sortie des canaux de dérivation
85, le mélange d'air et de gaz présente une vitesse
d'écoulement très faible. En outre, une très faible quantité
de mélange parvient, par ce chemin, à l'espace creux 87.
Enfin, l'espace creux 87 est protégé de l'extérieur, et en
particulier de la plus grande partie du flux du mélange
gaz/air. Il en résulte des conditions particulièrement
favorable à l'allumage du mélange. La configuration protégée
du lieu d'allumage de la flamme permet de prévenir tout
risque de "soufflage" de l'étincelle ou de la flamme par
l'écoulement principale du gaz, lequel se fait, pour la lus
grande partie, par l'extérieur du brûleur. En d'autres
termes, le dispositif d'allumage se trouve protégé de
l'écoulement principal de gaz, lequel peut donc se faire à
haut débit, sans risque de souffler la flamme. Ces conditions
favorables autorisent un allumage à l'aide d'étincelles, donc
avec un faible apport énergétique. Un allumage aisé de
l'outil, même avec des débits de gaz importants, est ainsi
obtenu.
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Ceci surmonte un inconvénient fréquemment rencontré dans les
outils à combustion de gaz classiques : ceux-ci sont particu-
lièrement délicats et difficiles à allumer, en particulier
lorsque des débits de gaz important sont mis en jeu.
L'espace creux 87 constitue une zone d'allumage et de
pilotage de flamme.
La paroi de protection 99 est réalisée sous la forme d'un
capuchon de protection 105, maintenu dans l'espace intérieur
87 au moyen d'une rondelle de fixation 107. La rondelle de
fixation 107 est logée dans une rainure de fixation 109,
ménagée dans l'espace intérieur 87. La rondelle 107 présente
un orifice central 111, dans lequel est maintenu le capuchon
105, par un ajustement adapté, un appui contre un épaulement
de butée 112 et un anneau élastique 113, logé dans une
rainure annulaire 114. La rondelle 107 et le capuchon 105
sont ici réalisés sous la forme de pièces distinctes, mais
pourraient également être réalisés d'un seul tenant, par
exemple pour minimiser le nombre de pièces de l'outil et en
faciliter le montage.
Ici, le corps de brûleur est formé d'au moins deux pièces :
une pièce terminale comportant les passages de dérivation 85,
la partie recourbée 93, l'espace creux 91, vissée sur une
pièce principale comprenant essentiellement la première
section de la surface périphérique et une partie tronconique
de la seconde.
Une douille de montage 115 maintient l'électrode 95 dans le
capuchon 105. La douille de montage 115 se présente sous la
forme d'une pièce de révolution, présentant une portée
cylindrique 117, montée dans un orifice cylindrique 119 du
capuchon 105.
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La douille 115 présente en outre un premier épaulement 121,
destiné à venir en appui contre une face d'extrémité inté-
rieure 123 du capuchon 105. La douille 115 assure également
une fonction d'isolation thermique. A cette fin, la douille
est réalisée en un matériau électriquement isolant, ou
diélectrique, par exemple en céramique.
La douille 115 présente encore un second épaulement 125, sur
lequel s'appuie un ressort de compression 127. L'extrémité
10 opposée de ce ressort de compression 127 s'appuie sur le fond
d'un évidement longitudinal 129 ménagé à l'intérieur du corps
de brûleur 21, ici dans la seconde section 29. Le ressort est
en outre guidé par une portée cylindrique 131 prévue au
voisinage de l'extrémité de la douille 115 éloignée de
l'extrémité active de l'électrode. Cet évidement central 119
présente ici une structure étagée, ou en paliers, suivant
généralement le profil extérieur tronconique de cette seconde
section 29.
L'électrode 95 est alimentée en courant électrique par un fil
conducteur 133, relié à une source de courant non repré-
sentée, logée ici dans la poignée 3. Le fil conducteur 133
est entouré d'une gaine de protection 135. Ce fil conducteur
133 court à l'intérieur du tube de circulation 7, traverse
l'injecteur 17, puis pénètre dans un passage longitudinal 137
traversant l'intérieur de la première section 27 du corps de
brûleur 21 (figure 5), suivant son axe longitudinal, pour
atteindre l'évidement central 129 de la seconde section 29 du
corps de brûleur 21.
Le corps de brûleur 21 et l'injecteur 17 sont vissés l'un sur
l'autre : la face d'extrémité aval 33 de l'injecteur 17
présente une saillie 73 muni d'un filetage 137 qui coopère
avec un taraudage 141 ménagé centralement à l'intérieur de la
première section 27 du corps de brûleur 21.
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16
Sur la figure 6, le brûleur à gaz 143 illustre un second mode
de réalisation de l'invention.
Le brûleur 143 comprend un injecteur 145, analogue à
l'injecteur 17, et un corps de brûleur 147. Ce corps de
brûleur 147 comprend une première section 149, en forme
générale de cylindre droit, et une seconde section 151,
d'allure générale tronconique. Cette seconde section 151
présente extérieurement une forme étagée, c'est-à-dire que la
surface périphérique extérieure 153 du corps de brûleur 147
décrit, le long de la seconde section 151, des paliers
successifs 154 en forme de portions cylindriques coaxiales,
dont le diamètre augmente avec l'éloignement à la première
section 149.
Les étages successifs 154 permettent de contrôler la pertur-
bation du flux de gaz de manière que la flamme s'accroche
correctement sur une face d'extrémité active 144 du brûleur
143, au voisinage d'une zone de combustion 155. Cette
configuration étagée offre une longueur totale de brûleur 143
et une largueur de cône maximale de la seconde section 151
plus réduite que le brûleur 5 précédemment décrit. Autrement
dit, le brûleur 143 présente un encombrement réduit, grâce à
la configuration étagée de la seconde section 151.
Le brûleur 143 comporte encore un dispositif d'accrochage de
flamme 156 et un dispositif d'allumage 157 analogues à ceux
précédemment décrits.
Sur la figure 7, le brûleur de gaz 158 illustre un troisième
mode de réalisation de l'invention.
Le brûleur 158 comprend un injecteur de gaz 159, analogue à
l'injecteur 17 précédemment décrit, et un corps de brûleur
161 reliant l'injecteur 159 à une zone de combustion 163, ou
zone active.
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17
Le corps de brûleur 161 comprend une première section 165,
proche de l'injecteur 159, et une seconde section 167, liée à
la première section 165 et proche de la zone de combustion
163, cette zone de combustion 163 étant disposée au voisinage
d'une face d'extrémité active 164 du brûleur 161 éloignée de
l'injecteur 159.
La première section 165 présente une forme générale de
cylindre droit, tandis que la seconde section 167 présente
une allure générale tronconique. Le corps de brûleur 161
présente une forme générale de révolution et allongée.
Le brûleur 158 comprend en outre deux ailettes de protection
169 faisant saillie du corps de brûleur 161, radialement.
Les ailettes 169 sont disposées de manière opposée par
rapport à l'axe du corps de brûleur 161, protégeant ainsi la
moitié d'une pluralité d'orifices d'injection de gaz 171,
selon la direction de courants d'air extérieur.
Chacune des ailettes 169 présente, dans une zone éloignée du
corps de brûleur 161, un pied d'appui 173, réalisé ici sous
la forme d'une pièce généralement plate et disposée transver-
salement à l'ailette 169.
Un pied 173 permet de poser le brûleur 157 au sol, ou sur
tout autre surface plane, lorsque la torche 1 n'est pas
utilisée, comme le montre la figure 8.
Ici, chacune des ailettes 169 est réalisée sous la forme de
deux plaques planes 175 accolées l'une contre l'autre,
présentant chacune une allure générale de delta, un coin de
ce delta étant recourbé sensiblement à angle droit pour
former une partie du pied 173.
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18
Le corps de brûleur 161 est réalisé sous la forme de deux
pièces accolées l'une contre l'autre, chacune de ces pièces
comprenant deux demi-ailettes 175, un demi-cylindre formant
la première section 165, et un demi-cône formant la seconde
section 167. Ces pièces peuvent être réalisées par emboutis-
sage, puis soudées ou clinchées. Une telle configuration du
brûleur permet de loger certains au moins des éléments
constitutifs d'un dispositif d'accrochage de flamme 177 et
d'un dispositif d'allumage 178, avant de fixer les deux
pièces enssemble. Le cas échéant, des bourrelets peuvent être
ménagés à l'intérieur des ces pièces pour faciliter le
positionnement desdits éléments.
Le dispositif d'accrochage de flamme 177 et le dispositif
d'allumage 178 sont ici analogues à ceux précédemment
décrits. Ces dispositifs sont rapportés à l'extrémité du
corps de brûleur 161.
Sur les figures 9 et 10, un brûleur de gaz 179 illustre un
quatrième mode de réalisation de l'invention.
Le brûleur 179 comprend un injecteur de gaz 181, disposé à
l'une des extrémités d'un corps de brûleur 183, lequel
présente à son autre extrémité une zone de combustion 185.
Le corps de brûleur 183 comprend une première section 187,
proche de l'injecteur 181, et une seconde section 189, proche
de la zone de combustion 185.
La première section 187 présente une forme générale de
cylindre droit, tandis que la seconde section 189 présente
une forme généralement tronconique.
Les figures 11 et 12 illustrent en détail l'injecteur 181.
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19
L'injecteur 181 comprend un manchon de raccordement 191 avec
une face d'extrémité amont 193, agencée de manière à recevoir
l'extrémité du tube de circulation 7 éloignée de la poignée
3, une face d'extrémité aval 195, proche du corps de brûleur
183, et un conduit de circulation de gaz 197 reliant la face
d'extrémité amont 193 et la face d'extrémité aval 195.
Le conduit 197 du manchon 191 comprend une section d'entrée
199, débouchant sur la face d'extrémité amont 193, et agencée
de manière à recevoir l'extrémité du tube 7.
Ici, la section d'entrée 199 présente un taraudage 201 agencé
de manière à coopérer avec un filetage (non représenté) prévu
A l'extrémité de ce tube 7.
Le conduit 197 du manchon 191 comprend en outre une section
de sortie 203, débouchant sur la face d'extrémité aval 197,
et relié en communication de fluide avec la section d'entrée
199.
L'injecteur 181 comprend encore un noyau intérieur 205
présentant une face d'extrémité amont 207 et une face
d'extrémité aval 209.
Le noyau 205 est agencé de manière à pouvoir se loger, au
moins partiellement, dans la section de sortie 203 du manchon
191. En particulier, le noyau 205 présente une allure
générale extérieure homologue à l'allure générale de la
section de sortie 203, mais de dimensions, en section,
homothétiques, en sorte que la section de sortie 203 n'est
pas obturée par le noyau 205. Autrement dit, le pourtour du
noyau 205 suit le pourtour de la section de sortie du conduit
197.
Au voisinage de la face d'extrémité aval 195 du manchon 191,
le noyau 205 présente des éléments de cloisonnement 213,
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faisant saillie du pourtour du noyau 205 et en contact avec
le pourtour de la section de sortie 203. L'injecteur présente
ainsi une pluralité d'orifice de sortie de gaz 211, sous la
forme de lumières ménagées au voisinage de la face
d'extrémité aval 195 du manchon 191, entre l'intérieur du
manchon 191 et l'extérieur du noyau 205, ces lumières étant
séparées les unes des autres par les éléments de cloisonne-
ment 213. Autrement dit, les orifices de sortie de gaz 213 se
présentent ici sous la forme de portions annulaires, dispo-
10 sées à proximité immédiate de la surface périphérique du
corps de brûleur. Les éléments de cloisonnement 213 présen-
tent une forme de portion annulaire.
Les orifices de sortie de gaz 203 affleurent la périphérie de
la première section 187
Plus précisément, la section de sortie 203 du conduit 197
présente une première section 215, proche de la section
d'entrée 199, cylindrique, qui se prolonge vers la face
20 d'extrémité aval 195 en une seconde section 217, en forme de
tronc de cône divergent, elle-même se prolongeant en une
troisième section 219, cylindrique, qui se termine en une
quatrième section 221, cylindrique et de plus grand diamètre
que la troisième section 219.
Le pourtour du noyau 205 présente une première section 223,
cylindrique, se prolongeant vers la face d'extrémité aval 195
en une seconde section 225, tronconique divergente, elle-même
se prolongeant en une troisième section 227, cylindrique et
plus grand diamètre, qui se termine par une quatrième section
229, également cylindrique et de plus grand diamètre. La
quatrième section 229 porte les éléments de cloisonnement
211, lesquels font saillie de cette section, radialement.
A l'état monté, le pourtour du noyau 205 est légèrement
décalé dans la direction axiale par rapport au pourtour de la
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21
section de sortie 203, vers la face d'extrémité aval 195.
Autrement dit, la première section 223 du noyau 205 débute un
peu plus loin de la face d'extrémité amont 193 du manchon
191, et se prolonge un peu plus loin que la section homologue
de la section de sortie 223, et ainsi de suite pour les
autres sections.
Le noyau 205 est ici réalisé sous la forme d'une pièce
monobloc, de révolution, et creuse. Un trou de passage 231
débouchant sur la face d'extrémité amont 193 du noyau 205 est
agencé de manière à faire passer un fil conducteur 233
entouré d'une gaine de protection 235 pour alimenter électri-
quement un dispositif d'allumage de flamme 236 (visible sur
la figure 9), analogue à celui précédemment décrit. Un joint
d'étanchéité 237, annulaire, est placé entre le trou de
passage 231 et la gaine de protection 235.
Le noyau 205 est agencé, au voisinage de sa face d'extrémité
aval 195, en une portée cylindrique 239 destinée à recevoir
l'extrémité de la première section 187 du corps de brûleur
183, réalisée ici sous la forme d'une pièce tubulaire.
Le corps de brûleur 183 présente une surface périphérique
240, formée en partie par la surface extérieure de la pièce
tubulaire formant la première section 187. A l'état monté,
ladite pièce tubulaire affleure avec la section 229 de la
surface extérieure du noyau 205. Il en résulte que les
orifices de sortie de gaz 211 affleurent la surface périphé-
rique 240 du corps de brûleur 183.
Les figures 10 et 13 montrent en détail la zone de combustion
185.
Le corps de brûleur 183 présente une face d'extrémité active
241, éloignée de l'injecteur 181. La zone de combustion 185
comprend un espace creux 243, ménagé dans le corps de brûleur
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22
183 et ouvert sur la face d'extrémité active 241. Une
pluralité de conduits de dérivation 245 relient la surface
périphérique 240 du corps de brûleur 183 à l'espace creux
243, en sorte qu'une faible partie au moins du gaz propulsé
par l'injecteur 181 et circulant sur la surface périphérique
240 se retrouve dans l'espace creux 243. La plus grande
partie du mélange d'air et de gaz circule par l'extérieur du
corps de brûleur 183 pour atteindre la face d'extrémité
active 241. Chacun des conduits de dérivation 245 s'étend
d'abord parallèlement à l'axe longitudinal de la première
section 187 cylindrique, puis dévie de manière à atteindre
l'espace creux 243.
Les conduits de dérivation 245 sont ainsi ménagés au niveau
même de la surface périphérique 240, dans le prolongement de
celle-ci, en sorte qu'une faible quantité du mélange d'air et
de gaz y pénètre directement.
Les conduits de dérivation 245 sont créés en ménageant des
espaces libres, au voisinage de l'extrémité de la première
section 187, entre la surface périphérique 240 et une surface
d'enveloppe 247 entourant cette extrémité de la première
section 187. Ici, la surface d'enveloppe 247 présente une
forme cylindrique, de diamètre sensiblement plus grand que le
diamètre de la première section 187.
Dans cette configuration, la proportion de mélange d'air et
de gaz prélevée de l'écoulement principal sur la surface
périphérique 240 dépend en grande partie de la hauteur des
conduits de dérivation 245, laquelle peut donc être adaptée
en fonction de l'allumage.
Au voisinage de l'extrémité de la première section 187, des
éléments de cloisonnement 249 sont logés dans l'espace laissé
libre entre la surface périphérique 240 et la surface
d'enveloppe 247, de manière à délimiter les conduits de
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23
dérivation 245. Les éléments de cloisonnement 249 font
saillie de la surface d'enveloppe 247, radialement, et
viennent en contact avec la surface périphérique 240.
Ici, une pièce terminale 251 est rapportée au voisinage de
l'extrémité de la première section 187. Autrement dit, le
corps de brûleur 183 comprend ici au moins deux pièces
distinctes, rapportées l'une sur l'autre.
La pièce terminale 251 présente une surface périphérique 253,
qui forme la surface périphérique 240 de la seconde section
189 du corps de brûleur 183. Cette surface périphérique 253
présente une allure générale tronconique.
La pièce terminale 251 comporte une portion de maintien 255,
annulaire et disposée sur l'axe central de cette pièce
terminale 251. La portion de maintien 255 est ouverte sur
l'espace creux 243, et elle est agencée pour recevoir une
douille de maintien 257. Une électrode d'allumage 259 est
logée axialement dans la douille de maintien 257. Cette
électrode 259 est reliée au fil conducteur 233.
Une pluralité d'orifices de jonction 261 est ménagée dans la
pièce terminale 241, de manière à relier les conduits de
dérivation 245 à l'espace creux 243. Chacun des orifices de
jonction 261 s'étend sensiblement de manière parallèle à
l'axe longitudinal du corps de brûleur 183. En fonctionne-
ment, l'extrémité de ces orifices de jonction 261 située dans
l'espace creux 243 sont le siège de flammes pilotes. Ces
extrémités sont disposées autour du dispositif d'allumage
236, lequel est situé dans une zone centrale de l'espace
creux. Ici, ces extrémités des orifices de jonction 261 sont
réparties de manière sensiblement régulière sur un cercle
centré sur le dispositif d'allumage 236. Les orifices de
jonction 261 forment pour partie au moins un dispositif
d'accrochage de flamme 262.
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24
Les flammes pilotes sont crées en un endroit propice, où la
vitesse d'écoulement du gaz, en sortie des orifices 261, est
faible : ceci améliore les possibilités d'allumage du gaz.
Ces flammes pilotes allument le flux principal du mélange
d'air et de gaz, circulant par l'extérieur, dont la vitesse
d'écoulement, plus grande, ne permettrait pas sinon
l'accrochage de la flamme sur la face d'extrémité active 241.
La surface périphérique 253 de la pièce terminale 251
comprend une première section 263, proche de la première
section 187 du corps de brûleur 183, tronconique, s'ouvrant
en direction de la face d'extrémité active 241. La surface
périphérique 253 de la pièce terminale 251 se termine en une
seconde section 265, tronconique, se fermant en direction de
la face d'extrémité active 241. Cette seconde section 265 de
la pièce terminale 251 se termine pratiquement sur l'espace
creux 243. Une section de jonction 267, annulaire, transver-
sale à l'axe longitudinale du corps de brûleur 183 relie les
première 263 et seconde 265 sections de la pièce terminale
251.
Sur la figure 14, le brûleur 269 illustre un cinquième mode
de réalisation de l'invention.
Le brûleur 269 comprend un injecteur de gaz 271 analogue à
l'injecteur 181 précédemment décrit, un corps de brûleur 273,
reliant l'injecteur 271 à une face d'extrémité active 275,
située dans une zone de combustion 276.
Le corps de brûleur 273 comprend une surface périphérique 274
présentant une première section 277, de forme générale
cylindrique, et une seconde section 279, de forme générale
tronconique, s'ouvrant en direction de la face d'extrémité
active 275.
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Le corps de brûleur comprend ici une pièce principale 281,
tubulaire, sur laquelle est emmanchée une pièce terminale
283, à son extrémité éloignée de l'injecteur 271. La première
section 277 de la surface périphérique 274 est formée par une
partie de surface périphérique de la pièce principale 281,
tandis que la seconde section 279 est formée par une partie
de la surface périphérique de la pièce terminale 283. Le
corps de brûleur comprend un espace creux 285 ouvert sur la
face d'extrémité active 275. L'espace creux 285 présente une
10 allure cylindrique, et est disposé suivant l'axe longitudinal
du corps de brûleur 269.
L'emmanchement de la pièce terminale 283 sur la pièce
principale 281 est réalisé ici sans ménager d'autre jeu que
le jeu nécessaire au montage. Le gaz circulant sur la surface
périphérique 270 ne peut atteindre l'espace creux 285
autrement qu'en empruntant la périphérie de la seconde
section 279.
20 Un conduit de jonction 287 ménagé dans la pièce terminale
283, relie l'espace creux 285 à l'espace intérieur 289 de la
pièce principale 281, laquelle est ici tubulaire.
Une pluralité d'orifices d'échappement 291 relie la première
section 270 à l'espace intérieur 289 de la pièce principale
281. Les orifices d'échappement 291 sont répartis sur la
circonférence de la première portion 270, sensiblement plus
près de l'injecteur 271 que de la face d'extrémité active
275.
Une dispositif d'allumage 293, analogue à celui du mode de
réalisation précédent, est logé dans un bouchon de maintien
295 obturant une face d'extrémité aval 297 du noyau 297 de
l'injecteur 271. L'extrémité active de l'électrode d'allumage
299 étant disposée dans l'espace intérieur 289 de la pièce
principale.
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Les orifices d'échappement 291 sont disposés au voisinage du
dispositif d'allumage 293.
Dans l'espace intérieur 289 circule une quantité de mélange
de gaz de combustion et d'air non brûlé.
Le système d'allumage est protégé de l'environnement exté-
rieur.
L'accrochage des flammes sur la face d'extrémité active 275
est réalisé par les perturbations, ou turbulences, qui se
créent à l'extrémité de la seconde section tronconique 279.
Sur les figures 15 et 16, un injecteur de gaz 300 est
représenté en tant que variante de réalisation des injecteurs
précédemment décrits.
L'injecteur 300 se compose principalement d'une partie
femelle 301 et d'une partie mâle 303, logée dans la partie
femelle 301.
La partie femelle 301 comprend un espace de réception 305,
dans lequel débouche un conduit d'arrivée de gaz 307.
L'espace de réception 305 comprend, à son ouverture sur
l'extérieur, un bord chanfreiné 309, disposé en regard d'une
portion sensiblement tronconique 311 d'une surface extérieure
313 de la partie mâle 303.
La partie mâle 303 présente une section de fixation 315
cylindrique, dotée d'un filetage 317 apte à coopérer avec un
taraudage 319 prévu dans la partie femelle 301.
L'angle du bord chanfreiné 309 est sensiblement égal à
l'angle au sommet de la portion tronconique 311, en sorte
qu'un orifice de sortie de gaz annulaire 321 est ainsi
obtenu.
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Les brûleurs décrits ci-dessus permettent l'utilisation de
débits de gaz élevés, correspondant à des puissances de
travail utiles importantes, sans présenter l'inconvénient
d'un encombrement important. Cet avantage est en grande
partie lié à la circulation du gaz de combustion supportée
par la périphérie extérieure de ces brûleurs. Lorsque la
circulation du gaz se fait à l'intérieur d'un corps de
brûleur, comme c'est le cas dans les brûleurs classiques,
l'augmentation du débit de gaz, et, par conséquent, également
de la quantité d'air à mélanger, conduit à l'accroissement de
la section intérieure du corps de brûleur. Ici, même en
présence de débits gazeux importants, le gaz se mélange de
manière adéquate avec l'air environnant, en sorte que le
mélange peut aisément être enflammé. La circulation et le
mélange du gaz se faisant sur l'extérieur du brûleur, il est
possible d'obtenir des outils d'un encombrement réduit.
La surface extérieure, ou, plus généralement, la longueur du
chemin de gaz à l'extérieur du brûleur, peuvent être augmen-
tées ou diminuées, en fonction des caractéristiques souhai-
tées pour le mélange d'air et de gaz, et éventuellement de
l'accrochage de flamme.
Les brûleurs décrits offrent un allumage et un pilotage de
flamme particulièrement efficaces, en particulier par rapport
aux brûleurs classiques. Cet avantage résulte en partie de la
situation des dispositifs d'allumage et de pilotage à
l'intérieur du corps brûleur, dans une zone où l'écoulement
de gaz est perturbé, et en même temps protégé de l'écoulement
principal qui a tendance à éteindre, ou souffler, les
flammes.
En effet, la vitesse du gaz en sortie d'injecteur peut être
très élevée, mais cette vitesse est considérablement réduite,
voire très faible lorsque le gaz pénètre dans l'enceinte
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28
protégée. Ceci est dû, en particulier aux perturbations de
l'écoulement dans cette zone.
Cette disposition de l'allumage et du pilotage à l'intérieur
du corps de brûleur est permise par la circulation extérieur
du gaz : c'est parce que la plus grande partie du mélange
d'air et de gaz parvient à l'extrémité active de l'outil par
l'extérieur de celui-ci qu'un espace suffisant se trouve
libéré à l'intérieur du brûleur.
L'invention n'est pas limitée aux brûleurs des modes de
réalisation précédemment décrits.
Les brûleurs décrits présentent des périphéries de révolu-
tion. Pour autant, des surfaces de toutes formes, par exemple
planes, conviennent à la mise en oeuvre de l'invention. Une
caractéristique importante réside en ce que l'injection du
gaz a lieu au voisinage, ou en affleurement, de la surface
périphérique, en sorte qu'un écoulement de gaz adéquat,
surfacique, de débit élevé, peut être obtenu.
=
Les injecteurs décrits présentent des orifices de sortie gaz
de section circulaire, ou partiellement annulaire, ou encore
un unique orifice annulaire. D'autres configurations peuvent
être envisagées, en particulier la présence d'un unique
orifice de sortie. Les orifices peuvent être réalisés selon
différentes techniques, par fraisage, brochage, ou encore
perçage.
11 a été décrit des secondes sections de surface périphérique
du corps de brûleur tronconiques. Cette forme permet à la
fois de loger intérieurement les dispositifs d'allumage et de
pilotage de flammes et d'obtenir une surface active adaptée à
l'utilisation souhaitée de l'outil. Cependant, des géométries
différentes peuvent être envisagées, par exemple en fonction
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de l'utilisation ou de la forme de la flamme souhaitée, ou
encore du débit de gaz.
A chaque fois que la périphérie du corps de brûleur présente
un changement de section d'une forme cylindrique à une forme
tronconique, est créé une zone d'inflexion, laquelle améliore
le mélange entre le gaz de combustion et l'air environnant,
par génération d'une onde de choc.
Dans les brûleurs décrits, la plus grande partie du mélange
de gaz et d'air s'écoule jusqu'à la zone de combustion par
l'extérieur de l'outil, exclusivement. Dans des conditions
très spécifiques, on pourrait cependant prévoir qu'une partie
de cet écoulement se fasse dans une portion interne de
l'outil, en particulier lorsque cela ne nuit pas à
l'encombrement général de l'outil ou au débit mis en jeu.
Tels que décrits, les brûleurs présentent une extinction
lente, dans le sens où un relâchement du levier de commande
de gaz aboutit à une extinction complète des flammes différée
de quelques secondes (par exemple, 5 secondes). Ceci permet
de rallumer l'outil par simple actionnement du levier, sans
devoir actionner le dispositif d'allumage de flamme. Ceci
rend l'outil plus tolérant aux relâchements intempestifs du
levier. Cependant, lorsqu'une extinction rapide est sou-
haitée, par exemple pour des raisons de sécurité, un disposi-
tif d'arrêt pourra être prévu pour stopper brusquement la
circulation de gaz à l'intérieur de l'outil, de manière
concomitante au relâchement du levier de commande.
Le brûleur selon l'invention n'est pas limité à son utilisa-
tion dans la lance torche 1 décrite ici à titre d'exemple
uniquement, mais s'applique à tous types d'outils à main à
combustion de gaz.
