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EP0193456A1 - Torche de soudage ou de coupage à plasma munie d'une cartouche tuyère - Google Patents

Torche de soudage ou de coupage à plasma munie d'une cartouche tuyère Download PDF

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Publication number
EP0193456A1
EP0193456A1 EP86400342A EP86400342A EP0193456A1 EP 0193456 A1 EP0193456 A1 EP 0193456A1 EP 86400342 A EP86400342 A EP 86400342A EP 86400342 A EP86400342 A EP 86400342A EP 0193456 A1 EP0193456 A1 EP 0193456A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
torch
electrode
skirt
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP86400342A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0193456B1 (fr
Inventor
Gérard Marhic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Lincoln Electric Co France SA
Original Assignee
La Soudure Autogene Francaise
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by La Soudure Autogene Francaise, Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical La Soudure Autogene Francaise
Priority to AT86400342T priority Critical patent/ATE35605T1/de
Publication of EP0193456A1 publication Critical patent/EP0193456A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0193456B1 publication Critical patent/EP0193456B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3436—Hollow cathodes with internal coolant flow
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3442—Cathodes with inserted tip

Definitions

  • the present invention relates to a plasma welding or cutting torch, comprising a torch body the interior of which is connected to a source of plasma gas, an electrode housed inside this body and electrically connected to a conductor. power supply, and a plasma outlet nozzle mounted opposite and at a distance from the electrode, and pierced with an orifice for the plasma outlet.
  • This torch essentially comprises a torch body, the interior of which is connected to a source of plasma gas, an electrode housed inside this body and electrically connected to an electrical supply conductor, and a mounted plasma outlet nozzle. opposite and at a distance from the electrode, and pierced with an orifice for the exit of the plasma.
  • It further comprises a removable annular skirt, secured to the torch body, and having at least one seat for the nozzle which is mounted to slide freely in the skirt and applied to its seat only under the effect of an elastic force.
  • the elastic force which applies the nozzle to its seat is the pressure of the plasma gas.
  • the nozzle having to be introduced through the internal orifice of the skirt whose external diameter is that of the internal diameter of the torch body, this led to a nozzle of small dimensions, and consequently, to a reduced electrode diameter , since it must partially penetrate inside the nozzle. Under these conditions, it has been found that for certain applications, it was difficult to ensure effective cooling of the parts such as the electrode and the nozzle, having such limited dimensions.
  • the torch according to the invention solves the problem thus posed.
  • the object of the invention is the production of a non-removable cartridge consisting of at least the skirt and the nozzle, adaptable to the body of the torch.
  • the torch comprises an annular skirt secured to the torch body (1) and comprising on the one hand, at least one seat (18b) and on the other hand a rear stop (118b) for the nozzle (3) which is mounted to slide freely in the skirt (4), between the seat (18b) and the rear stop (118b), and applied to its seat (18b) only under the effect of an elastic force.
  • the skirt (4) of electrically insulating material is integral in its part facing the torch body (1), with a first conductive sleeve (17) screwed into a conductive element (15) of the torch body ( 1), the lower part of which faces the nozzle (3) constitutes the rear stop (118b) thereof.
  • the torch is characterized in that the first conductive sleeve (17) has on its inner face a shoulder (17c) constituting the seat for positioning the electrode (2).
  • the skirt (4) in its part facing the nozzle (3) will be secured to a second metal sleeve (18) disposed inside said skirt (4) and in which is mounted sliding the nozzle (3), the upper part of said second sleeve (18) constituting the seat (18b) of the nozzle (3).
  • the electrode (2) will be removable. This makes it possible to monitor the development of the wear of the electrode (2) and thus to independently replace the electrode (2) and the cartridge containing the nozzle (3).
  • the electrode (2) will be made integral with the skirt (4), the skirt assembly (4) nozzle (3) and electrode (2) thus forming a non-removable cartridge.
  • the cartridge according to the invention makes it possible on the one hand to avoid assembly errors (it is no longer possible to forget the nozzle which is always integral with the skirt) and on the other hand for a identical diameter of the torch body, the electrode and the nozzle have substantially larger dimensions than in the case described in French application 84.05.286, where the electrode and nozzle are removable.
  • FIG. 1 a sectional view of a torch according to the invention. It essentially consists of a torch body 1 and a cartridge 60.
  • the torch body 1 comprises a central bell-shaped part 5 and a tubular lateral extension 6 terminated by a connector 7, the central part 5 in the form bell and the tubular lateral extension 6 being of electrically insulating material.
  • External 9 The tubular lateral extension 6 of the torch body 1 is traversed by a conduit in which is housed a tube 11 of electrically conductive material.
  • This tube opens at its outer end into the insulating sheath 8 and it is extended longitudinally at this point inside the sheath 8, by a part of its periphery constituting a tab 12 folded transversely on itself and ensuring the maintenance by crimping the end of an electrical supply conductor 13 housed in the pipe 8.
  • the bell-shaped part 5 of the torch body 1 has a central cavity 14 closed at its upper part and opening downwards.
  • a metal cap 15 with a cylindrical side wall 15a in which is drilled a hole which is engaged the internal end of a conductive tube 11 passing through the lateral extension 6.
  • This conductive tube 11 is advantageously fixed to the metal cap 15 by welding.
  • the cylindrical side wall 15a of the metal sleeve 15 has a thread 15b on its lower end portion extending below the hole where the end of the conductive tube 11 is fixed.
  • the removable cartridge 60 essentially consists of three elements, the electrode 2, the nozzle 3 and the skirt 4.
  • the latter comprises a casing 16 of insulating material of annular shape, for example frustoconical, with taper directed downwards.
  • the casing 16 is overmolded on a lower metal sleeve 18 nozzle holder and on an upper metal sleeve 17 electrode holder, this sleeve 17 forming a single part with the electrode 2.
  • This cylindrical sleeve 18 plays the role of the seat on which the nozzle 3 comes to bear at 18b.
  • this nozzle of substantially cylindrical shape with an outside diameter equal to the inside diameter of the sleeve 18, apart from play, has an annular flange 51 in its upper part which comes to bear on the seat 18b.
  • the nozzle 3 ends in a cap 31 of substantially spherical shape, but thicker in its center than in its peripheral part.
  • the nozzle 3 is delimited by an internal lateral surface 33, also cylindrical, joining the substantially spherical internal surface of the cap 31. The latter is pierced right through with an axial hole 34 for the passage of the plasma gas.
  • the electrode 2 secured to the upper sleeve 17, has on its upper end part, a thread 21 intended to be screwed into the internal thread 15b of the cap 15 of the torch body 1.
  • the upper sleeve 17 of diameter e is extended by the body proper electrode 61, of substantially cylindrical shape, but of diameter much less than e.
  • the metal electrode 2 has a blind axial bore 22 open upwards, that is to say towards the inside of the torch body 1.
  • the aperture (s) 26 are oriented tangentially with respect to the electrode 2, so as to create a vortex of plasma gas in the space 19 and up to the channel 34.
  • the electrode 2 In the central part of the relatively thick lower front wall 27 of the electrode 2, is housed axially an insert 28, for example made of zirconium, favoring the initiation of the arc .
  • the electrode 2 also includes a cylindrical insert 64 mounted coaxially in the blind bore 22 leaving a passage 66 between its lower end and the bottom of the blind bore 22, on the one hand, as well as between its outer wall 65 and the wall of the blind bore 22, so as to allow the circulation of the plasma gas.
  • the diameter e of the sleeve 17 and of the internal bore of the casing 16 at the level of the sleeve 17 is greater than or equal to the clearance, to the outside diameter c of the annular flange 51 of the nozzle 3.
  • the sleeve 18 When mounting the cartridge 60, the sleeve 18 is first introduced into the casing 16. Next, the electrode is brought back 2 in the envelope 16, by joining the upper sleeve 17 of the electrode 2 with the upper part of the envelope 16.
  • the upper sleeve 17 of the removable skirt 4 is screwed by its thread 21 into the thread 15b of the cap 15 of the torch body 1.
  • the distance between the two seats 118b and 18b is at least equal to the distance necessary for the nozzle 3 to slide in the lower sleeve 18 to come into contact with the electrode 2 and cause the initiation of an arc between the electrode 2 and the nozzle 3.
  • the plasma gas sent into the insulating pipe 8 penetrates inside the torch and flows into the tube 11 extending through the lateral extension 6 of the torch body 1. It then passes inside the cap 15 then it flows longitudinally towards the bottom in the bore 22 of the electrode 2 in the insert 64. By the way, it cools the lower front wall 27 of the electrode 2.
  • the two gas streams thus created have a substantially different flow rate.
  • the first between the electrode and the nozzle represents from 10 to 20% of the supply flow and leaves this nozzle axially through the hole 34, to form the plasma.
  • the second current corresponds to the excess of gas (from 80 to 90% of the flow ...
  • the relative proportions of the first and second streams may be significantly different. Preferably, these proportions will vary from 1/1 to 1/10.
  • the electric current is brought to the electrode 2 by the electrical connection provided between the upper conductive sleeve 17 and the metal cap 15 to which the tube 11 is welded.
  • the nozzle 3 In operation, when the pressurized gas is supplied to the torch according to the invention, the nozzle 3 is pressed against its seat 18b only under the effect of the pressure of the gas.
  • the electrode 2 shows a preferred embodiment of the cartridge of Figure 1, in which the same elements as those of Figure 1 have the same references.
  • the electrode 2 is removable: the nozzle 3, the casing 16 of the skirt 4, as well as the sleeve 18 are integral with each other.
  • the casing 16 has an upper internal bore of diameter e, greater than or equal to the diameter c of the nozzle 3.
  • the upper sleeve 17 comprising an internal bore 24 of diameter b less than diameter c.
  • the displacement of the nozzle 3 is limited by the shoulder 118b located on the lower part of the sleeve 17.
  • the distance between the lower 18 and upper 17 sleeves is such that , during the inversion of the cartridge, the shoulder 51 abuts against the shoulder 118b. This prevents the nozzle 3 from completely coming out of its sliding and guide sleeve 18.
  • the upper sleeve 17 has on its upper part a bore delimiting a circular bearing 17c serving as a stop for the cylindrical shoulder 23 of the electrode 2. When the latter is in position, its lower part has substantially the same position as the part corresponding to the cartridge electrode of figure 1.
  • the electrode is removable, which makes it possible to check the condition of the electrode and possibly to change it without changing the nozzle, or vice versa.
  • the lateral pipes 52, 53 can take different shapes and orientations. In particular, they can be oriented radially.

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Abstract

La présente invention concerne une torche de soudage ou de coupage à plasma comportant un corps de torche (1) creux dont l'intérieur est relié à une source de gaz plasmagène, une électrode (2) logée à l'intérieur de ce corps (1) et reliée électriquement à un conducteur d'alimentation électrique et une tuyère (3) percée d'un orifice (34) pour la sortie du plasma. Cette torche est caractérisée en ce qu'elle comporte une cartouche (60) non démontable constituée d'une jupe annulaire (4) assemblée par vissage avec le corps de torche (1) et présentant un siège (18b) pour la tuyère (3) montée à coulissement libre dans la jupe (4) et appliquée sur son siège (18b) uniquement sous la pression du gaz plasmagène.

Description

  • La présente invention concerne une torche de soudage ou de coupage à plasma, comportant un corps de torche dont l'intérieur est relié à une source de gaz plasmagène, une électrode logée à l'intérieur de ce corps et reliée électriquement à un conducteur d'alimentation électrique, et une tuyère de sortie du plasma montée en regard et à distance de l'électrode, et percée d'un orifice pour la sortie du plasma.
  • Il est connu du brevet américain 3.242.305, une torche plasma dans laquelle l'électrode et la tuyère sont refroidies par un courant de liquide tel que l'eau. Dans cette torche, l'électrode est mobile par rapport à la tuyère et au contact électrique de celle-ci lorsque la torche est au repos. Lors de la mise sous tension de la torche, ceci entraîne une mise sous pression du liquide de refroidissement qui, à l'aide d'un mécanisme hydraulique, entraîne la compression du ressort et de la séparation de l'électrode et de la tuyère, créant ainsi un arc électrique qui engendre l'armorçage de l'arc électrique dans le gaz plasmagène. Un tel système à circuit hydraulique est particulièrement difficile à réaliser et par conséquent coûteux.
  • Il est connu du brevet français 2.385.483 de réaliser l'amorçage entre l'électrode et la tuyère par mise en court-circuit de celles-ci, ladite électrode étant vissée et mise au contact de la tuyère puis dévissée, l'écart entre l'électrode et la tuyère étant ensuite réglé à la valeur voulue. Un tel système de vissage et dévissage est particulièrement peu pratique de mise en oeuvre et nécessite un réglage du jet de la torche lors de chaque mise en route de celle-ci.
  • Plus récemment, il a été proposé dans la demande française 83.19.554 du 7 décembre 1983, intitulée "Procédé d'allumage d'un arc pour torche de soudage ou coupage et torche adaptée à mettre en oeuvre ce procédé", déposée au nom de la demanderesse, un procédé d'amorçage d'une torche plasma par court-circuit entre l'électrode et la tuyère. Selon ce procédé, la tuyère est montée à coulissement libre dans le corps de torche de façon à venir en contact avec l'électrode lorsque la torche est appliquée contre une pièce à souder ou à couper. En dégageant la torche, un arc s'allume entre l'électrode et la tuyère, permettant d'amorcer le gaz plasmagène et maintenir un arc électrique qui est transféré vers la pièce à découper.
  • La demande française 84.05.286 déposée le 4 avril 1984, au nom de la demanderesse et intitulée "Torche de soudage ou coupage à plasma", décrit une torche de soudage ou de coupage à plasma colportant une structure particulièrement bien adaptée à la mise en oeuvre du procédé décrit dans la demande ci-dessus référencée au nom de la demanderesse. Cette torche comporte essentiellement un corps de torche dont l'intérieur est relié à une source de gaz plasmagène, une électrode logée à l'intérieur de ce corps et reliée électriquement à un conducteur d'alimentation électrique, et une tuyère de sortie du plasma montée en regard et à distance de l'électrode, et percée d'un orifice pour la sortie du plasma. Elle comporte de plus une jupe amovible annulaire, solidarisée avec le corps de torche, et présentant au moins un siège pour la tuyère qui est montée à coulissement libre dans la jupe et appliquée sur son siège uniquement sous l'effet d'une force élastique. Selon un mode préférentiel de réalisation, la force élastique qui applique la tuyère sur son siège est la pression du gaz plasmagène.
  • La torche de coupage ou soudage à plasma décrite dans le deux demandes de brevet ci-dessus référencées donne entièrement satisfaction. Toutefois, on a constaté que la torche décrite dans la demande française 84.05.286 pouvait encore être améliorée dans certaines applications.
  • On a en effet constaté que cette torche avec sa structure démontable électrode, tuyère et jupe, pouvait engendrer parfois des erreurs de montage. Ainsi, on a constaté, qu'il était possible de monter la jupe et l'électrode en oubliant de monter simultanément la tuyère.
  • Par ailleurs, la tuyère devant être introduite par l'orifice interne de la jupe dont le diamère extérieur est celui du diamètre interne du corps de torche, ceci conduisait à une tuyère de petites dimensions, et par conséquent, à un diamètre d'électrode réduit, puisque celle-ci doit pénétrer partiellement à l'intérieur de la tuyère. Dans ces conditions, on a constaté que pour certaines applications, il était difficile d'assurer un refroidissement efficace des pièces telles que l'électrode et la tuyère, ayant des dimensions aussi limitées.
  • La torche selon l'invention permet de résoudre le problème ainsi posé. L'objet de l'invention est la réalisation d'une cartouche non démontable constituée d'au moins la jupe et la tuyère, adaptable au corps de la torche.
  • Selon l'invention, la torche comporte une jupe annulaire solidarisée avec le corps de torche (1) et comportant d'une part, au moins un siège (18b) et d'autre part une butée arrière (118b) pour la tuyère (3) qui est montée à coulissement libre dans la jupe (4), entre le siège (18b) et la butée arrière (118b), et appliquée sur son siège (18b) uniquement sous l'effet d'une force élastique.
  • De préférence, la jupe (4) en matière isolante électriquement, est solidaire dans sa partie tournée vers le corps de torche (1), d'un premier manchon conducteur (17) vissé dans un élément conducteur (15) du corps de torche (1), dont la partie inférieure, tournée vers la tuyère (3) constitue la butée arrière (118b) de celle-ci.
  • Selon un mode préférentiel de réalisation, la torche est caractérisée en ce que le premier manchon conducteur (17) comporte sur sa face intérieure un épaulement (17c) constituant le siège pour positionner l'électrode (2).
  • Selon un autre mode de réalisation, la jupe (4) dans sa partie tournée vers la tuyère (3) sera solidaire d'un second manchon métallique (18) disposé à l'intérieur de ladit jupe (4) et dans lequel est monté à coulissement la tuyère (3), la partie supérieure dudit second manchon (18) constituant le siège (18b) de la tuyère (3).
  • Selon une première variante de réalisation, l'électrode (2) sera démontable. Ceci permet de surveiller l'évolution de l'usure de l'électrode (2) et de remplacer ainsi indépendamment l'électrode (2) et la cartouche contenant la tuyère (3).
  • Selon une seconde variante de réalisation, l'électrode (2) sera rendue solidaire de la jupe (4), l'ensemble jupe (4) tuyère (3) et électrode (2) formant ainsi une cartouche non démontable.
  • Dans les deux cas, la cartouche selon l'invention permet d'une part d'éviter les erreurs de montage (il n'est plus possible d'oublier la tuyère qui est toujours solidaire de la jupe) et d'autre part pour un diamètre du filetage du corps de torche identique, l'électrode et la tuyère ont des dimensions sensiblement plus importantes que dans le cas décrit dans la demande française 84.05.286, où électrode et tuyère sont démontables.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants, donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent :
    • - la figure 1 est une vue en coupe axiale des différents éléments constitutifs de la torche selon l'invention, le corps et la cartouche étant démontés ;
    • - la figure 2 est une variante préférentielle de réalisation de la cartouche illustrée sur la figure 1.
  • Sur la figure 1, est représentée une vue en coupe d'une torche selon l'invention. Elle est constituée essentiellement d'un corps de torche 1 et d'une cartouche 60. Le corps de torche 1 comprend une partie centrale en forme de cloche 5 et un prolongement latéral tubulaire 6 terminé par un raccord 7, la partie centrale 5 en forme de cloche et le prolongement latéral tubulaire 6 étant en matière isolante électriquement. Sur le raccord 7, à denture externe, est emboîtée à force une canalisation souple et isolante électriquement 8 d'arrivée d'un gaz plasmagène, cette canalisation 8 étant maintenue sur le raccord 7 par un manchon coaxial. externe 9. Le prolongement latéral tubulaire 6 du corps de torche 1 est traversé par un conduit dans lequel est logé un tube 11 en matière conductrice électriquement. Ce tube débouche à son extrémité externe, dans la gaine isolante 8 et il est prolongé longitudinalement à cet endroit à l'intérieur de la gaine 8, par une partie de sa périphérie constituant une patte 12 repliée transversalement sur elle-même et assurant le maintien par sertissage de l'extrémité d'un conducteur d'alimentation électrique 13 logé dans la canalisation 8.
  • La partie 5 en forme de cloche du corps de torche 1 présente un cavité centrale 14 fermée à sa partie supérieure et s'ouvrant vers le bas. Dans cette cavité 14 est logé un capuchon métallique 15 à paroi latérale cylindrique 15a dans laquelle est percé un trou où est engagée l'extrémité interne d'un tube conducteur 11 traversant le prolongement latéral 6. Ce tube conducteur 11 est avantageusement fixé au capuchon métallique 15 par soudage. Par ailleurs, la paroi latérale cylindrique 15a du manchon métallique 15 présente un taraudage 15b sur sa partie extrême inférieure s'étendant en-dessous du trou où est fixée l'extrémité du tube conducteur 11. Cette paroi latérale 15a pourvue du taraudage 15b s'arrête à une certaine distance de l'extrémité inférieure 5a de la partie 5 en forme de cloche.
  • La cartouche amovible 60 est essentiellement constituée de trois éléments, l'électrode 2, la tuyère 3 et la jupe 4. Cette dernière comporte une enveloppe 16 en matière isolante de forme annulaire, par exemple tronconique, à conicité dirigée vers le bas. L'enveloppe 16 est surmoulée sur un manchon métallique inférieur 18 porte-tuyère et sur un manchon métallique supérieur 17 porte-électrode, ce manchon 17 formant une pièce unique avec l'électrode 2. Ce manchon cylindrique 18 joue le rôle du siège sur lequel la tuyère 3 vient s'appuyer en 18b. Pour cela, cette tuyère, de forme sensiblement cylindrique de diamètre extérieur égal au diamètre intérieur du manchon 18, au jeu près, comporte un rebord annulaire 51 dans sa partie supérieure qui vient prendre appui sur le siège 18b. La tuyère 3 se termine par une calotte 31 de forme sensiblement sphérique, mais plus épaisse en son centre que dans sa partie périphérique. La tuyère 3 est délimitée par une surface latérale interne 33, également cylindrique, rejoignant la surface interne sensiblement sphérique de la calotte 31. Celle-ci est percée de part en part d'un trou axial 34 pour le passage du gaz plasmagène.
  • L'électrode 2 solidaire du manchon supérieur 17, présente sur sa partie extrême supérieure, un filetage 21 destiné à être vissé dans le taraudage 15b du capuchon 15 du corps de-torche 1. Le manchon supérieur 17 de diamètre e se prolonge par le corps d'électrode proprement dit 61, de forme sensiblement cylindrique, mais de diamètre nettement inférieur à e. L'électrode métallique 2 présente un alésage axial borgne 22 ouvert vers le haut, c'est-à-dire vers l'intérieur du corps de torche 1. Sensiblement à mi-hauteur, est disposée au moins une ouverture 26, permettant le passage du gaz plasmagène de l'intérieur de l'électrode par l'alésage borgne 22 vers la tuyère 3. De préférence, la ou les ouvertures 26 sont orientées tangentiellement par rapport à l'électrode 2, de manière à créer un vortex de gaz plasmagène dans l'espace 19 et jusqu'au canal 34. Dans la partie centrale de la paroi frontale inférieure 27 relativement épaisse de l'électrode 2, est logé axialement un insert 28, par exemple en zirconium, favorisant l'amorçage de l'arc. L'électrode 2 comporte également un insert cylindrique 64 monté coaxialement dans l'alésage borgne 22 laissant un passage 66 entre son extrémité inférieure et le fond de l'alésage borgne 22, d'une part, ainsi qu'entre sa paroi extérieure 65 et la paroi de l'alésage borgne 22, de manière à permettre la circulation du gaz plasmagène.
  • On notera que le diamètre e du manchon 17 et de l'alésage interne de l'enveloppe 16 au niveau du manchon 17 est supérieur ou égal au jeu près, au diamètre extérieur c du rebord annulaire 51 de la tuyère 3.
  • Lors du montage de la cartouche 60, on introduit tout d'abord le manchon 18 dans l'enveloppe 16. On vient ensuite rapporter l'électrode 2 dans l'enveloppe 16, en solidarisant le manchon supérieur 17 de l'électrode 2 avec la partie supérieure de l'enveloppe 16.
  • Lorsque la torche à plasma est assemblée, le manchon supérieur 17 de la jupe amovible 4 est vissé par son filetage 21 dans le taraudage 15b du capuchon 15 du corps de torche 1. La distance entre les deux sièges 118b et 18b est au moins égale à la distance nécessaire au coulissement de la tuyère 3 dans le manchon inférieur 18 pour venir en contact avec l'électrode 2 et provoquer l'amorçage d'un arc entre l'électrode 2 et la tuyère 3. Le gaz plasmagène envoyé dans la canalisation isolante 8, pénètre à l'intérieur de la torche et s'écoule dans le tube 11 s'étendant à travers le prolongement latéral 6 du corps de torche 1. Il passe ensuite à l'intérieur du capuchon 15 puis il s'écoule longitudinalement vers le bas dans l'alésage 22 de l'électrode 2 dans l'insert 64. Au passage, il refroidit la paroi frontale inférieure 27 de l'électrode 2. Puis il remonte entre la paroi extérieure de l'insert 64 et la paroi intérieure de l'alésage 22 de l'électrdoe 2 et il sort de celle-ci tangentiellement par les ouvertures 26 pour passer d'une part dans l'espace délimité par l'extrémité de l'électrode 2 et la tuyère 3 puis à travers le trou axial 34 et d'autre part dans les canalisations latérales 52 et 53 (figure 2) entre le manchon inférieur 18 et l'enveloppe 16 de la jupe 4. Les deux courants de gaz ainsi créés ont un débit sensiblement différent. Le premier entre l'électrode et la tuyère représente de 10 à 20 % du débit d'alimentation et sort de cette tuyère axialement à travers le trou 34, pour former le plasma. Le second courant correspond à l'excédent de gaz (de 80 à 90 % du débit..d'alimentation) et s'écoule dans les différents canaux tels que 52 et 53 (figure 2) pour sortir de la torche sous la forme d'une pluralité de jets entourant le jet central formant le plasma. Dans certaines applications, les proportions relatives du premier et du second courant pourront être sensiblement différentes. De préférence, ces proportions varieront de 1/1 à 1/10.
  • Le courant électrique est amené à l'électrode 2 par la liaison électrique assurée entre le manchon supérieur conducteur 17 et le capuchon métallique 15 auquel est soudé le tube 11.
  • En fonctionnement, lorsque le gaz sous pression est fourni à la torche suivant l'invention, la tuyère 3 est plaquée sur son siège 18b uniquement sous l'effet de la pression du gaz.
  • La figure 2 représente une variante préférentielle de réalisation de la cartouche de la figure 1, variante dans laquelle les mêmes éléments que ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Sur cette figure 2, l'électrode 2 est amovible : la tuyère 3, l'enveloppe 16 de la jupe 4, ainsi que la manchon 18 sont solidaires les uns des autres. Pour rendre cette cartouche indémontable et éviter ainsi de perdre la tuyère 3, l'enveloppe 16 comporte un alésage interne supérieur de diamètre e, supérieur ou égal au diamètre c de la tuyère 3. Après introduction de celle-ci, on vient loger à l'intérieur de l'enveloppe 16 le manchon supérieur 17, comportant un alésage interne 24 de diamètre b inférieur au diamètre c. De cette manière, et en l'absence de l'électrode 2, le déplacement de la tuyère 3 est limité par l'épaulement 118b situé sur la partie inférieure du manchon 17. La distance entre les manchons inférieur 18 et supérieur 17 est telle que, lors du retournement de la cartouche, l'épaulement 51 vient en butée contre l'épaulement 118b. Ceci interdit à la tuyère 3 de sortir complètement de son manchon de coulissement et de guidage 18.
  • Le manchon supérieur 17 comporte sur sa partie supérieure un alésage délimitant une portée circulaire 17c servant de butée à l'épaulement cylindrique 23 de l'électrode 2. Lorsque celle-ci est en position, sa partie inférieure a sensiblement la même position que la partie correspondante de l'électrode de la cartouche de la figure 1.
  • Dans cette seconde variante, l'électrode est démontable, ce qui permet de vérifier l'état de l'électrode et éventuellement de changer celle-ci sans changement de tuyère, ou vice-versa.
  • Bien entendu, les canalisations latérales 52, 53 peuvent prendre différentes formes et orientations. En particulier, elles peuvent être orientées radialement.

Claims (6)

1. - Torche de soudage et de coupage à plasma comportant un corps de torche (1) dont l'intérieur est relié à une source de gaz plasmagène, une électrode (2) logée à l'intérieur de ce corps (1) et reliée électriquement à un conducteur d'alimentation électrique, et une tuyère (3) de sortie du plasma montée en regard et à distance de l'électrode (2) et percée d'un orifice (34) pour la sortie du plasma, caractérisée en ce qu'elle comporte une jupe annulaire (4) solidarisée avec le corps de torche (1) et comportant d'un part au moins un siège (18b) et d'autre part une butée arrière (118b) pour la tuyère (3) qui est montée à coulissement libre, dans la jupe (4), entre le siège (18b) et la butée arrière (118b), et appliquée sur son siège (18b) uniquement sous l'effet d'une force élastique.
2. - Torche de soudage ou de coupage à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que la jupe (4) en matière isolante électriquement, est solidaire dans sa partie tournée vers le corps de torche (1) d'un premier manchon conducteur (17) vissé dans un élément conducteur (15) du corps de torche (1) et dont la partie inférieure, tournée vers la tuyère, constitue la butée arrière (118b) de celle-ci.
3. - Torche de soudage ou de coupage plasma selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la jupe (4) , dans sa partie tournée vers la tuyère, est solidaire d'un second manchon métallique (18) disposé à l'intérieur de ladite jupe (4), et dans lequel est montée à coulissement la tuyère (3), la partie supérieure dudit second manchon (18) constituant ledit siège (18b) de la tuyère (3).
4. - Torche de soudage ou de coupage plasma selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le premier manchon conducteur (17) comporte sur sa face interne un épaulement (17c) constituant le siège de l'électrode (2).
5. - Torche de soudage ou de coupage plasma selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la jupe (4) et la tuyère (3) sont assemblées sous forme d'une cartouche non démontable.
6. - Torche de soudage ou de coupage plasma selon la revendication 5, caractérisée en ce que la jupe (4), la tuyère (3) et l'électrode (2) sont assemblées sous forme d'une cartouche non démontable.
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