CA2290669C

CA2290669C - Chalumeau d'oxycoupage

Info

Publication number: CA2290669C
Application number: CA002290669A
Authority: CA
Inventors: Michel Donze; Guy Prioretti
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2004-09-14
Anticipated expiration: 2018-05-14
Also published as: EP0983472B1; WO1998053250A1; ATE211237T1; DE69803061D1; ES2169523T3; AU7772798A; FR2763668A1; CA2290669A1; DE69803061T2; EP0983472A1; US6261512B1; FR2763668B1

Abstract

Un chalumeau d'oxycoupage robuste et permettant une précision d'usinage élevée, comportant un élément de support (10) réalisé à partir d'un bloc indéformable en acier inox, et un élément de chauffe (20) fixé à demeure contre une face inférieure (19) de l'élément de support (10), lequel élément de chauffe est réalisé à partir d'un bloc massif en cuivre dans lequel sont ménagés des passages pour les fluides gazeux et le fluide de refroidissement qui communiquent directement avec les conduites correspondantes de l'élément de support (10), au moins une tuyère (30) étant positionnée avec précision dans deux alésages coaxiaux (41, 32) respectivement prévus dans l'élément de support (10) et l'élément de chauffe (20), la tuyère étant raccordée à une conduite (14.6) d'alimentation en oxygène de coupe.

Description

Chalumeau d'oxycoupage La prsente invention concerne le domaine des chalumeaux d'oxycoupage.

La plupart des chalumeaux connus jusqu' prsent comprennent une buse prsentant un orifice de coupe et plusieurs orifices de chauffe. L'orifice de coupe assure l'amene du courant d'oxygne de coupe jusqu' la pice, et les orifices de chauffe permettent le chauffage de 1a pice couper au moyen de la combustion d'un gaz combustible dans l'oxygne de chauffe. Pour illustrer l'arrire-plan technologique, on pourra se rfrer aux documents DE-A-14 29 136, FR-A-444 349, DE-C-249 170, DE-B-12 09 973 et FR-E-9375. On pourra galement se rfrer au document US-A-3.934.818 qui illustre un chalumeau d'oxycoupage quip d'un systme de refroidissement permettant de projeter un mlange air/eau dont la composition est rglable.

Des techniques plus rcentes sont par ailleurs illustres dans les documents WO 96/18 071 et WO 96/26 806.

Bien que les procds d'oxycoupage soient large-ment utiliss dans les diffrents stades de la sidrurgie l'aide de chalumeaux d'oxycoupage, il apparat que la conception et les matriaux utiliss ne permettent pas d'obtenir une prcision leve pour l'usinage, laquelle est pourtant de plus en plus importante et frquemment requise, et surtout les chalumeaux traditionnels restent encore des outils qui sont fragiles par rapport leur environnement, ce qui occasionne des pertes de production et des cot de maintenance levs. En particulier, les buses ou tuyres de chalumeaux sont en gnral positionnes de faon relative-ment imprcises sur leur support qui est en gnral en cuivre, lequel support se dplace frquemment et ventuel-lement avec des - coups lors du fonctionnement. Par suite, ' le positionnement imprcis, qui se dtriore en plus au fur et mesure du fonctionnement, induit des dperditions de rendement. Dans le cas o plusieurs tuyres sont utilises .- - _ WO 98/53250- PCT/FR98/00961

2 simultanément, ces variations de positionnement ont un effet particulièrement néfaste dans la mesure où les différents jets sortant des tuyères risquent de se contra rier entre eux, ce qui nuit naturellement à l'efficacité de l'action ces jets.
L'invention vise précisément à résoudre ce problème, en concevant un matériel d'oxycoupage qui soit à
la fois robuste pour garantir la précision dans le temps malgré les contraintes thermiques de l'environnement, en permettant aussi une maintenance simple, pratique et rapide pour tenir compte des impératifs de production, tout en autorisant des coûts de fabrication et de fonctionnement optimisés, ainsi que des temps d'intervention réduits au minimum.
L'invention a ainsi pour objet de réaliser un chalumeau d'oxycoupage qui présente simultanément les avantages d'une précision élevée, d'une longévité importan-te, et d'une facilité de démontage.
Ce problème est résolu conformément à l' invention grâce à un chalumeau d'oxycoupage comportant un élément de support réalisé à partir d'un bloc indéformable en matériau usinable avec précision, ledit élément de support incluant des conduites intégrées d'alimentation en fluides gazeux de chauffe et d'apport et en liquide de refroidissement, et un élément de chauffe fixé à demeure contre une face infé-rieure de l'élément de support, ledit élément de chauffe étant réalisé à partir d'un bloc massif dans lequel sont ménagés des passages pour les fluides gazeux et le fluide de refroidissement qui communiquent directement avec les conduites correspondantes de l'élément de support, ainsi qu'au moins une tuyère positionnée avec précision dans deux alésages coaxiaux respectivement prévus dans l'élément de support et l'élément de chauffe, ladite tuyère étant raccordée à une conduite d'alimentation en oxygène de coupe et débouchant au niveau de la face libre de l'élément de

3 chauffe.
De préférence, le chalumeau comporte un élément de maintien assurant le positionnement précis de la tuyère, i ledit êlément passant dans un alêsage associé de l'élêment de support et venant coiffer la partie de la tuyère qui est dans ledit élëment de support. En particulier, l'élément de maintien coiffe la tuyère par un alêsage terminal de celui ci qui se raccorde â un êpaulement d'appui coopérant avec le bord amont de la tuyère, laquelle tuyère présente extérieurement un épaulement d'appui contre l'élément de chauffe.
De préférence encore, l'élément de maintien est fixé sur l'élément de support par un moyen de fixation rapide, et ledit élément de maintien présente en outre un alésage d'entrée associé au raccordement de la conduite d'alimentation en oxygène de coupe.
Avantageusement encore, les conduites et les passages de liquide de refroidissement sont agencés pour passer au voisinage de la tuyère. Ainsi, le circuit de fluide de refroidissement, qui est commun à l' élément de base et l'élément de chauffe, permet d'assurer un régime thermique stable pour la ou les tuyères d'oxygène de coupe intégrées â l'ensemble mécanique ainsi régulièrement refroidi.
De préférence enfin, l'élément de support est en acier inoxydable et l'élément de chauffe en cuivre, la tuyère étant quant à elle réalisêe dans un matériau adapté
tel que cuivre, laiton ou céramique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in vention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description gui va suivre et des dessins annexés, concer nant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures où .
- la figure 1 illustre un chalumeau d'oxycoupage conforme à l'invention, la partie principale dudit chalu--_ _ WO 98/53250_ PCT/FR98/00961

4 meau étant représentée en coupe afin de mieux distinguer le positionnement d'une tuyère associée réalisé avec une haute précision, - la figure 2 est une vue de dessus du chalumeau d'oxycoupage précité, la figure 1 étant une coupe selon I-I
de cette figure 2.
Les figures 1 et 2 représentent un chalumeau d'oxycoupage C comportant principalement un élément de support noté 10 auquel est fixé à demeure au moins un élément de chauffe noté 20.
L'élément de support 10 présente ici une branche verticale de raccordement 11 et une semelle sensiblement horizontale 12. Cet ensemble monobloc est réalisé à partir d'un bloc indéformable en matériau usinable avec précision, par exemple en acier inoxydable. La branche 11 présente des perçages 13 permettant la fixation du chalumeau d'oxycou-page C sur un dispositif de positionnement, qui peut par exemple être constitué par un système articulé. Un certain nombre de conduites notées 14.1 à 14.5 sont montées en partie haute de la branche 11 de l'élément de support 10.
On trouve en l'espèce un ensemble de cinq conduites, mais il va de soi que l'invention n'est pas limitée à un nombre particulier de telles conduites. En l'espèce, la conduite 14.1 correspond à une entrée de liquide de refroidissement, par exemple de l'eau, la conduite 14.2 correspond à une alimentation en gaz d'apport, la conduite 14.3 correspond à une alimentation en oxygène de chauffe, la conduite 14.4 correspond à une alimentation en gaz de chauffe, et la conduite 14.5 correspond à une sortie du liquide de refroidissement. Chacune de ces conduites est surmontée d'un embout, noté respectivement 15.1 à 15.5 permettant un raccordement à des canalisations extérieures non représen-tées ici. L'ensemble de ces canalisations d'alimentation en fluide gazeux de chauffe et d'apport et en liquide de refroidissement se prolonge à l'intérieur de l'élément de support 10 par des passages qui n'ont pas t reprsents ici, et qui dbouchent au niveau de la face infrieure " note 19 de la semelle 12 au niveau d'orifices de sortie respectifs nots 16.1 16.5 visibles sur la figure 2. En

5 ce sens, les canalisations prcites sont intgres l'lment de support 10.

Un lment de chauffe, not 20, est fix demeure, ici par trois vis 17, contre la face infrieure de l'lment de support 10. Cet lment de chauffe 20 est ralis partir d'un bloc massif, par exemple en cuivre, dans lequel sont mnags des passages 21, 22, 24, 27 pour les fluides gazeux de chauffe et d'apport et le fluide de refroidissement, qui communiquent directement avec les conduites correspondantes de l'lment de support 10.

Ainsi, les passages 21 correspondent au circuit de refroi-dissement par eau, les passages 22 correspondent au gaz d'apport, lequel gaz passe par des canaux associs pour dboucher par des orifices 23 au niveau de la face libre note 28 de l'lment de chauffe 20. Les passages 24 correspondent'quant eux au gaz de chauffe, lequel sort de l'lment de chauffe par des canaux associs 25 dbouchant au niveau d'orifices 26. Enfin, les passages 27 correspon-dent l' oxygne de chauffe, lequel passe par des petits . canaux associs 27' se raccordant aux canaux 25 prcits.

On notera que les canaux de sortie prcits sont agencs comiquement autour d'un axe central X qui est l'axe d'une tuyre qui sera dcrite plus loin. Les orifices 23 et 26 sont disposs selon deux cercles concentriques, autour de l'orifice de sortie de la tuyre.

On a not 29 la face suprieure de l'lment de chauffe 20 qui est plaque contre la face infrieure 19 de la semelle 12 faisant partie de l'lment de support 10.

Cette application face contre face permet d'avoir un raccordement direct des diffrentes canalisations et passages correspondants entre l'lment de support 10 et .- _ _ WO 98/53250 PCT/FR98/00961

6 l'élément de chauffe 20.
Le chalumeau d'oxycoupage C comporte en outre au moins une tuyère 30 mieux visible sur la partie en coupe de la figure 1. Cette tuyère 30 est de façon tout-à-fait classique raccordée â une conduite 14.6 d'alimentation en oxygëne de coupe, et elle débouche par un orifice 31 au niveau de la face libre 28 de l'élément de chauffe 20.
Le positionnement de la tuyère 30 est par contre tout-à-fait original, et il permet d'avoir un calage extrêmement précis de l' axe X de la tuyère par rapport à
l'élément de support 10 qui est un bloc indéformable.
La tuyère 30 est d' une façon générale positionnée avec prëcision dans deux alésages coaxiaux 41, 32 respecti vement prévus dans l'élément de support 10 et l'élément de chauffe 20.
En l'espèce, on constate que la tuyère passe directement dans l'alésage 32 de l'élément de chauffe 20, mais que par contre elle n'est pas au contact direct de l'alésage 41 ménagé dans l'élément de support 10. On utilise en effet un élêment de maintien, noté 40, passant dans cet alésage 41 de l'élément de support 10, lequel élément 40 vient coiffer la partie de la tuyère 30 qui est dans l'élément de support 10. Plus précisément, l'élément de maintien 40 coiffe la tuyère 30 par un alésage terminal 42 de celui-ci qui se raccorde à un épaulement d'appui noté
43 coopérant avec le bord amont de la tuyère 30. La partie (ici supérieure) de la tuyère 30 qui est à l'intérieur de l'élément de support 10 est ainsi exactement positionnée dans l'alésage associé 42 de l'élément 40, lequel élément est quant à lui exactement positionné dans l'alésage 41 dudit élément de support. On est ainsi assuré, grâce à une hauteur suffisante par laquelle l'alésage 41 vient coiffer la tuyère 30, d'un parfait calage de l'axe X. La tuyère 30 présente en outre extérieurement un épaulement d'appui noté
33 contre l'élément de chauffe 20, c'est-à-dire en l'espèce

7 contre la face supérieure 29 dudit élément de chauffe. Un joint 48 assure l'étanchéité pour l'oxygène de coupe arrivant par la canalisation 14.6 surmontée de son embout de raccordement 15.6. Un joint 50 est en outre prévu pour assurer l'étanchéité entre la partie élargie de l'élément 40 et la face supérieure 18 de la semelle 12 de l'élément de support 10. L'élément de maintien 40 présente en outre un alésage d'entrée noté 44 associé au raccordement de la conduite 14.6 d'alimentation en oxygène de coupe.
L'utilisation d'un tel élëment de maintien garan-tit une précision très élevée pour le positionnement de la tuyère 30. De plus, grâce au circuit de refroidissement qui est commun à l'élément de support 10 et l'êlément de chauffe 20, on obtient une excellente protection en température de la tuyère 30 qui est ainsi environnée sur toute sa surface extérieure par un ensemble maintenu à une température homogène, ce qui garantit une longévité
supérieure. En outre, grâce au refroidissement efficace obtenu de l'élément de chauffe 20, la face libre 28 de cet élément représente une surface froide même en cours de fonctionnement du chalumeau d'oxycoupage, de sorte que les éventuelles scories qui sont projetées â l'état liquide ne peuvent adhérer contre cette surface, contrairement aux éléments de chauffe traditionnels qui ne sont pas protégés contre une brasure directe des scories projetées. Cette immunisation contre les projections de scories liquides est bien entendu extrêmement favorable pour éviter tout risque d' occlusion des orifices de sortie 23, 26 et 31 qui sont au niveau de la face libre 28 de l'élément de chauffe 20. A
titre indicatif, les moyens utilisés pour le positionnement précis de la tuyère 30 permettent aisément d'obtenir une prêcision inférieure au centième de millimètre.
Pour obtenir une facilité de démontage qui est importante dans la pratique, il est intéressant de prévoir que l' êlément de maintien 40 précité est fixé sur l' élément .. . _ WO 98/53250__ PCT/FR98/00961

8 de support 10 par un moyen de fixation rapide. On pourra utiliser une vis à goupille ou une sauterelle comme moyen de fixation rapide se manoeuvrant sans outillage. En l'espèce, on a représenté une fixation rapide au moyen d' une vis à tête cylindrique 45 venant se visser dans un taraudage associé 46 de la semelle 12 de l'élément de support 10, la tête 45 passant dans une encoche semi-circulaire notée 49 de l'élément 40. La goupille associée passant dans un perçage latéral de la tête 45 est notée 47.
Ainsi que cela est aisé à comprendre, le démontage est extrêmement rapide puisqu'il suffit d'enlever la goupille 47 pour pouvoir extraire l'élément 40 et par suite accéder à la tuyère 30. Ces opérations se font naturellement sans défaire la liaison mécanique entre l'élément de support 10 et l'élément de chauffe 20. De plus, le remontage s'effec-tue aisêment, et avec la même précision pour le positionne-ment de la tuyère. La tuyère 30 sera de préférence réalisée dans un matériau adapté tel que cuivre, laiton ou cérami-que. Pour parfaire le refroidissement de la tuyère, il sera avantageux de prévoir que les conduites et les perçages de liquide de refroidissement soient agencés pour passer au voisinage de la tuyère 30. En l'espèce, si l'on se réfère à la vue de dessus de la figure 2, on distingue ainsi les orifices 16.1 et 16.5 respectivement associés à l'arrivée et à la sortie d'eau de refroidissement (disposés de part et d'autre de l'axe X), l'orifice 16.2 associé â l'alimen-tation en gaz d'apport, l'orifice 16.3 associé à l'alimen-tation en oxygène de chauffe, et l'orifice 16.4 associé à
l'alimentation en gaz de chauffe.
Finalement, l'élément de support en acier inox permet simultanément d'usiner à la machine une liaison mécanique très précise, en restant indéformable y compris aux chocs, tout en servant de distributeur des fluides concernés aux différents éléments eux-mêmes solidement et très précisément fixés à cet élément de support. L'élément

9 de chauffe sera quant lui constitu d'un ou plusieurs brleurs (les figures reprsentent une variante brleur unique, mais ceci ne constitue naturellement qu'un exem-ple). Le refroidissement par le circuit d'eau commun celui de l' lment de support permet l' lment de chauffe de rsister sans dommages de grandes diffrences de temprature et, ainsi que cela a t dit plus haut, des projections ventuelles de scories liquides se produisant lors de "rats" de coupe.

Au moins une tuyre d'oxygne de coupe indpen-dante est utilise, tant pratiquement "noye" dans la masse de l'lment de support dans un ou plusieurs loge-ments associs au positionnement mcanique trs prcis par rapport l'usinage de liaison de l'lment de support.

Cette ou ces tuyres restent ainsi la temprature constante de l'ensemble massif refroidi, ce qui permet de surcrot de prserver malgr les contraintes thermiques de l'environnement, leur prcision de fabrication et donc leurs performances.

On est ainsi parvenu raliser un chalumeau d'oxycoupage extrmement performant, en s'affranchissant des dfauts classiques des chalumeaux d'oxycoupage tradi-tionnels, qui sont en particulier l'impossibilit de produire des pices finies aux cotes d'usinage mcanique, et la faible rsistance aux contraintes exceptionnellement dures environnant l'oxycoupage intgr dans les procds sidrurgiques de grande production. On vite aussi les pertes de productivit lies aux pertes de temps incontour-nable des changement de buse des chalumeaux classiques.

L'invention n'est pas limite au mode de ralisa-tion qui vient d'tre dcrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens quivalents, les caractristiques essentielles nonces plus haut.

Claims

REVENDICATIONS

1. Chalumeau d'oxycoupage (C), caractérisé en ce qu'il comporte un élément de support (10) réalisé à
partir d'un bloc indéformable en matériau usinable avec précision, ledit élément de support incluant des conduites intégrées (14.1 à 14.5) d'alimentation en fluides gazeux de chauffe et d'apport en liquide de refroidissement, et un élément de chauffe (20) fixé à
demeure contre une face inférieure (19) de l'élément de support (10), ledit élément de chauffe étant réalisé à
partir d'un bloc massif dans lequel sont ménagés des passages (21, 22, 24, 27) pour les fluides gazeux et le liquide de refroidissement qui communiquent directement avec des conduites correspondantes de l'élément de support (10), ainsi qu'au moins une tuyère (30) positionnée avec précision dans deux alésages coaxiaux (41, 32) respectivement prévus dans l'élément de support (10) et l'élément de chauffe (20), ladite tuyère étant raccordée â une conduite (14.6) d'alimentation en oxygène de coupe et débouchant au niveau d'une face libre (28) de l'élément de chauffe (20).

2. Le chalumeau selon 1a revendication l, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de maintien (40) assurant un positionnement précis de la tuyère (30), ledit élément passant dans un alésage associé (41) de l'élément de support (10) et venant coiffer une partie de la tuyère (30) qui est dans ledit élément de support.

3. Le chalumeau selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de maintien (40) coiffe la tuyère (30) par un alésage terminal (42) de celui-ci qui se raccorde à un épaulement d'appui (43) coopérant avec un bord amont de la tuyère (30), laquelle tuyère présente extérieurement un épaulement d'appui (33) contre l'élément de chauffe (20).

4. Le chalumeau selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'élément de maintien (40) est fixé sur l'élément de support (10) par un moyen de fixation rapide (45, 47).

5. Le chalumeau selon l'une quelconque des revendication 2 à 4, caractérisé en ce que l'élément de maintien (40) présente en outre un alésage d'entrée (44) associé au raccordement de la conduite (14.6) d'alimentation en oxygène de coupe.

6. Le chalumeau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les conduites et les passages de liquide de refroidissement sont agencés pour passer au voisinage de la tuyère (30).

7. Le chalumeau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément de support (10) est en acier inoxydable et l'élément de chauffe (20) en cuivre, la tuyère (30) étant quant à elle réalisée dans un matériau adapté sélectionné dans le groupe constitué de cuivre, laiton et céramique.