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Il PROCEDE D'ALIMENTATION DE CHALUMEAUX ET CHALUMEAU
POUR LA REALISATION DE CE PROCEDE ".
La présente invention est relative à un procédé d'ali- mentation d'un chalumeau pour le découpage de métaux par oxy- dation de ceux-ci au moyen d'un jet d'oxygène entouré d'un mélange combustible en ignition se trouvant à une pression rela- tivement basse par rapport à la pression des constituants de ce mélange dans les générateurs qui les contiennent.
Avec les chalumeaux connus, la pression du mélange combus- tible à la sortie du chalumeau, bien qu'étant sensiblement infé- rieure à la pression dans les générateurs des constituants de ce mélange, est cependant encore suffisante pour que le mélange combustible soit projeté hors du chalumeau à grande vitesse, in- dépendamment de l'entraînement qu'il pourrait subir de la part du jet central d'oxygène.
Ce mode d'alimentation présente l'inconvénientde donner lieu à une large flamme chauffante et à un fort épanouissement de cette flamme sur la pièce à découper. Il en résulte qu'on chauffe inutilement une bande assez large de cette pièce.
La présente invention a principalement pour but de dimi- nuer la consommation en mélange combustible en localisant la zone de chauffe aux environs immédiats du jet central d'oxygène.
A cet effet, suivant l'invention, on réduit la pression
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du mélange gazeux combustible à la sortie du chalumeau à une valeur telle que la vitesse du mélange ne soit que légèrement supérieure à la vitesse de propagation de la combustion dana le mélange.
Par suite de la faible pression du mélange combustible à sa sortie du chalumeau, la vitesse de sortie de ce mélange est beaucoup plus faible que celle du jet d'oxygène et le mélange combustible en ignition est entraîné par le jet central d'oxygène dont la vitesse est beaucoup plus grande. On conçoit que ce mode d'entraînement ait comme' effet de maintenir à la flamme chauffante une faible section transversale.
Il est à remarquer qu'en vue de réduire le plus possible cet- te section transversale on a intérêt à diminuer le plus possible la pression de sortie du mélange combustible mais qu'en pratique on est limité dans ce sens par le fait que la vitesse du mélange à la sortie du chalumeau doit être légèrement supérieure à la vitesse de propagation de la combustion dans le mélange.
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Pour obtenir une pression convenable du mélange combustible à la sortie du chalumeau, il suffit,en principe,de provoquer une perte de charge suffisante entre les générateurs et la sortie du chalumeau. Mais,en pratique, on a intérêt à créer cette perte de charge dans la chalumeau et, de préférence, dans le bec de celui-ci.
La localisation de la parte de charge en cet endroit met l'alimentation à l'abri des pertes de charge acci- dentelles supplémentaires importantes qui pourraient se produite entre les générateurs et le chalumeau dans le cas où on voudrait réduire la pression du mélange combustible à la valeur désirée depuis le voisinage des générateurs.
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Pour réaliser le procédé suivant l'invention on utilise, a <</<'&/<< tp"\ donc gle'7,erkf4*t,¯iûn chalumeau qui comporte des dispositifs créant des pertes de charge importantes sur le trajet du mélange
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combustible.
Ces dispositifs sont avantageusement conçus de façon à pro- voquer un brassage énergique du mélange combustible en même temps qu'ils créent la perte de charge désirée.
En particulier, ces dispositifs peuvent être réalisés de façon à présenter sur le trajet du mélange combustible des va- riations brusques de section aussi bien. dans le sens de l'aug- mentation de section que dans le sens de la diminution de sec- tion.
Etant donné qu'un chalumeau suivant l'invention fonctionne dans des conditions telles que la vitesse du mélange combustible à la sortie soit voisine de la vitesse de propagation de la com- bustion dans le mélange, il est très avantageux que ce chalumeau comporte des moyens empêchant la propagation de l'onde explosive vers l'intérieur du chalumeau,,- dans le cas où la vitesse des gaz à la sortie viendrait à diminuer par suite des conditions d'utilisation du chalumeau, par exemple, par suite de la disposi- tion du bec du chalumeau très près de la pièce à découper.
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( ZY( A cet effet, le chail4kmeau suivant l'invention comporte une chambre d'expansion entre deux parties qui ne laissent qu'une faible section pour le passage des gaz.
Suivant une forme de réalisation particulière, dans le cas où le chalumeau comporte, de manière connue en soi, une tuyère de découpage dont l'extrémité tronconique est séparée de l'ex- trémité tronconique d'une tuyère de chauffage par un canal annulaire, la tuyère de découpage est constituée par un plateau pourvu. de rainures, par une partie de section réduite formant une chambre d'expansion contigüe au dit plateau, par une partie
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8xxxgiizaxrÉùKìxxizrmaakxmaexgkxmkrz cylindrique dans laquelle sont formés des canaux de faible section et par l'extrémité tronconique susdite.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire
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et qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seule- ment,deux formes de réalisation du bec d'un chalumeau suivant l'invention.
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Za figure 1 est une coupe diamétrale dans lebee, la moitié de la tuyère de découpage étant représentée en vue.
La figure 2 est une vue dans le sens de la flèxhe X du bec suivant la figure 1.
Les figures 3,4 et 5 sont des coupes transversales suivant les lignes III-III, IV-IV, et V-V de la figure 1.
La figure 6 représente de façon analogue à la figure 1 le bec d'un autre chalumeau suivant l'invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référen- ce désignent des éléments identiques.
Le bec représenté aux figures à 5 comprend une tuyère de découpage 1 dont l'extrémité est tronconique. Cette tuyère de découpage est entourée d'une tuyère de chauffage 8 qui peut, par exemple, être vissée en 8a sur le chalumeau proprement dit.
La tuyère 1 est par exemple engagée à frottement doux dans la tuyère 8. L'extrémité tronconique susdite est séparée de l'ex- trémité également ronconique de la tuyère de chauffage 8 par un canal annulaire 9.
La tuyère de découpage 1 est constituée par un plateau 4 pourvu de rainures 6, par une partie 3 de section réduite formant autour d'elle une chambre d'expansion 5 contigue au dit plateau, par une partie cylindrique 14 dans laquelle sont formés des ca- naux 2 de faible section transversale et par l'extrémité tronco- nique susdite dans laquelle les canaux 2 débouchent. La section du canal annulaire 9 à l'endroit où les canaux 2 y débouchent ewt approximativement égale à la section totale de ces canaux.
Ce canal annulaire 9 va en s'élargissant légèrement vers l'exté- rieur. Il aboutit à une cavité divergente 10 dont est pourvue l'extrémité de la tuyère de chauffage 8.
Le jet d'oxygène servant au découpage du métal sort d'un
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conduit 7 ménagé dans l'axe de la tuyère de découpage 1. Ce conduit est raccordé, par exemple, par un tuyau 16 à une bombonne d'oxygène. La pression de l'oxygène à la sortie du conduit 7 est sensiblement égale à la pression à la sortie de cette bom- bonne parce qu'il ne se produit presque pas de perte de charge sur le trajet suivi par l'oxygène depuis la bombonne. Par con- tre, la pression du mélange combustible constitué par exemple par de l'oxygène et de l'acétylène est, à la sortie du canal anhulaire 9, de beaucoup inférieure à celle des constituants de ce mélange (donc de l'oxygène et de l'acétylène dans le cas envisagé) à la sortie des bombonnes qui les délivrent.
Cela est dû aux pertes de charge importantes qui se produisent lors de chaque variation brusque de la section offerte au passage de ce mélange.
L'importance de ces pertes de charge doit évidemment varier en fonction de la pression à la sortie des générateurs. La pres- sion du mélange à la sortie du bec du chalumeau doit également tenir compte de la section de sortie puisque la vitesse de sortie pour une pression donnée est inversement proportionnelle à la section de sortie.
A la figure 6, on a représenté le bec d'un autre chalumeau dans lequel le canal annulaire 9 est limité par des parois 11 et 12 qui restent à égale distance l'une de l'autre sur toute la
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longueur de ce card. Celui-ci se raccorde à un autre canal annu- laire 15 formé également entre la tuyère de chauffage 8 et un prolongement 13 de l'extrémité de la tuyère de découpage. Ce canal 15 va en s'élargissant progressivement vers l'extérieur, par exemple, par le fait que la surface latérale du prolongement 13 est celle d'un tronc de cône dont le sommet est vers l'exté- rieur tandis que la surface de la tuyère de chauffage 8 en regard delce prolongement est cylindrique.
Des essais effectués avec un chalumeau suivant l'invention ont démontré que la consommation en gaz est inférieure à celle
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des chalumeaux connus et que la largeur coupe est également inférieure. Par contre la vitesse de coupe est supérieure à cele obtenue par les chalumeaux connus.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement li- mitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la dispositiai et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation sans sortir de la portée du présent brevet. Ainsi, par exemple, il va de soi qu'il n'est pas indispensable que les canaux 2 aient la section représentée à la figure 3 et soient rectilignes. Il est évident également qu'il n'est pas indispen- sable que ces canaux scient ménagés dans la partie cuylindrique.
REVENDICATIONS.
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1. Procédé d'alimentation d'un chalumeau pour le découpage de métaux par oxydation de ceux-ci au moyen d'un jet d'oxygène entouré d'un mélange combustible en ignition se trouvant à une pression relativement basse par rapport à la pression des constituants de ce mélange dans les générateurs qui les contien- nent , ,caractérisé é en ce qu'on réduit la pression du mélange gazeux combustible à la sortie du chalumeau à une valeur telle que la vitesse du mélange ne soit que légèrement supérieure à la vitesse de propagation de la combustion dans le mélange.
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It PROCESS FOR SUPPLYING TORCH AND TORCH
FOR THE CARRYING OUT OF THIS PROCESS ".
The present invention relates to a method of supplying a torch for cutting metals by oxidation of the latter by means of a jet of oxygen surrounded by an igniting combustible mixture located at a relatively low pressure compared to the pressure of the constituents of this mixture in the generators which contain them.
With known torches, the pressure of the combustible mixture at the outlet of the torch, although being appreciably lower than the pressure in the generators of the constituents of this mixture, is however still sufficient for the combustible mixture to be projected out. torch at high speed, regardless of the entrainment it might undergo by the central jet of oxygen.
This mode of supply has the drawback of giving rise to a large heating flame and to a strong development of this flame on the part to be cut. As a result, a fairly large strip of this room is unnecessarily heated.
The main object of the present invention is to reduce the consumption of combustible mixture by locating the heating zone in the immediate vicinity of the central oxygen jet.
To this end, according to the invention, the pressure is reduced
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of the combustible gas mixture at the outlet of the torch to a value such that the speed of the mixture is only slightly greater than the speed of propagation of the combustion in the mixture.
As a result of the low pressure of the combustible mixture at its exit from the torch, the exit speed of this mixture is much lower than that of the oxygen jet and the igniting combustible mixture is entrained by the central oxygen jet whose speed is much greater. It will be appreciated that this driving mode has the effect of maintaining a small cross section in the heating flame.
It should be noted that in order to reduce this cross section as much as possible, it is advantageous to reduce the outlet pressure of the fuel mixture as much as possible, but that in practice it is limited in this sense by the fact that the speed of the mixture at the outlet of the torch must be slightly greater than the rate of propagation of combustion in the mixture.
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To obtain a suitable pressure of the combustible mixture at the outlet of the torch, it suffices, in principle, to cause a sufficient pressure drop between the generators and the outlet of the torch. But, in practice, it is advantageous to create this pressure drop in the torch and, preferably, in the nozzle thereof.
The location of the load part in this location protects the power supply from additional significant additional load losses which could occur between the generators and the torch in the event that it is desired to reduce the pressure of the fuel mixture to the desired value from the vicinity of the generators.
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To carry out the process according to the invention, a << / <'& / << tp "\ therefore gle'7, erkf4 * t, ¯iûn torch which comprises devices creating significant pressure drops on the path of the mixed
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combustible.
These devices are advantageously designed so as to cause vigorous stirring of the fuel mixture at the same time as they create the desired pressure drop.
In particular, these devices can be made in such a way as to present sudden variations in section as well as the path of the combustible mixture. in the direction of the increase in section than in the direction of the decrease in section.
Given that a torch according to the invention operates under conditions such that the speed of the combustible mixture at the outlet is close to the speed of propagation of the combustion in the mixture, it is very advantageous for this torch to include means preventing the propagation of the explosive wave towards the interior of the torch, - in the event that the speed of the gases at the outlet decreases as a result of the conditions of use of the torch, for example, as a result of the tion of the torch nozzle very close to the workpiece.
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(ZY (For this purpose, the chail4kmeau according to the invention comprises an expansion chamber between two parts which leave only a small section for the passage of gases.
According to a particular embodiment, in the case where the torch comprises, in a manner known per se, a cutting nozzle whose frustoconical end is separated from the frustoconical end of a heating nozzle by an annular channel, the cutting nozzle is constituted by a provided plate. grooves, by a portion of reduced section forming an expansion chamber contiguous to said plate, by a portion
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8xxxgiizaxrÉùKìxxizrmaakxmaexgkxmkrz cylindrical in which are formed channels of small section and by the aforementioned frustoconical end.
Other features and details of the invention will emerge from the description of the drawings appended hereto.
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and which represent schematically, and by way of example only, two embodiments of the nozzle of a torch according to the invention.
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Za Figure 1 is a diametrical section through the bee, half of the cutting nozzle being shown in view.
Figure 2 is a view in the direction of the arrow X of the spout according to Figure 1.
Figures 3, 4 and 5 are cross sections taken along lines III-III, IV-IV, and V-V of figure 1.
FIG. 6 represents, in a manner similar to FIG. 1, the nozzle of another torch according to the invention.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
The nozzle shown in Figures to 5 comprises a cutting nozzle 1 whose end is frustoconical. This cutting nozzle is surrounded by a heating nozzle 8 which can, for example, be screwed at 8a on the torch proper.
The nozzle 1 is for example engaged with gentle friction in the nozzle 8. The aforementioned frustoconical end is separated from the also tapered end of the heating nozzle 8 by an annular channel 9.
The cutting nozzle 1 is constituted by a plate 4 provided with grooves 6, by a portion 3 of reduced section forming around it an expansion chamber 5 contiguous to said plate, by a cylindrical part 14 in which are formed ca - ends 2 of small cross section and by the aforementioned truncated end into which the channels 2 open. The section of the annular channel 9 at the point where the channels 2 open there ewt approximately equal to the total section of these channels.
This annular channel 9 widens slightly outward. It ends in a divergent cavity 10 with which the end of the heating nozzle 8 is provided.
The oxygen jet used to cut the metal comes out of a
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duct 7 formed in the axis of the cutting nozzle 1. This duct is connected, for example, by a pipe 16 to an oxygen cylinder. The pressure of the oxygen at the outlet of the duct 7 is approximately equal to the pressure at the outlet of this tank because there is hardly any pressure drop on the path followed by the oxygen from the tank. . On the other hand, the pressure of the combustible mixture consisting for example of oxygen and acetylene is, at the outlet of the anhular channel 9, much lower than that of the constituents of this mixture (therefore oxygen and acetylene in the case considered) at the outlet of the cylinders which deliver them.
This is due to the significant pressure drops which occur during each sudden variation in the section offered to the passage of this mixture.
The importance of these pressure drops must obviously vary as a function of the pressure at the outlet of the generators. The pressure of the mixture at the outlet of the torch nozzle must also take into account the outlet section since the outlet speed for a given pressure is inversely proportional to the outlet section.
In Figure 6, there is shown the nozzle of another torch in which the annular channel 9 is limited by walls 11 and 12 which remain at an equal distance from each other over the entire length.
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length of this card. This is connected to another annular channel 15 also formed between the heating nozzle 8 and an extension 13 of the end of the cutting nozzle. This channel 15 is gradually widening outwards, for example, by the fact that the lateral surface of the extension 13 is that of a truncated cone, the apex of which is towards the outside while the surface of the heating nozzle 8 facing delce extension is cylindrical.
Tests carried out with a torch according to the invention have shown that the gas consumption is lower than that
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known torches and that the cutting width is also less. On the other hand, the cutting speed is greater than that obtained by known torches.
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the embodiments shown and that many modifications can be made in the form, the layout and the constitution of some of the elements involved in its realization without going beyond the scope. of this patent. Thus, for example, it goes without saying that it is not essential that the channels 2 have the section shown in FIG. 3 and be rectilinear. It is also evident that it is not essential that these channels be formed in the cylindrical part.
CLAIMS.
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1. Method of supplying a torch for cutting metals by oxidation thereof by means of an oxygen jet surrounded by an igniting combustible mixture located at a relatively low pressure compared to the pressure of the constituents of this mixture in the generators which contain them, characterized in that the pressure of the combustible gas mixture at the outlet of the torch is reduced to a value such that the speed of the mixture is only slightly greater than the rate of propagation of combustion in the mixture.