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MEMOIRE DESCRIPTIF déposa à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION
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la société; UNDER WATER WELDERS & REEAIHERS LIMITED Il Perfectionnements aux appareils de découpage à, l'arc électrique ".
Priorité d'une demande de brevet déposée en Angleterre le 3 mars 1944 auxnomsde Robert Henry Farmer Boot.et la société susdite.
Cette invention est relative à des perfectionnements aux appareils de découpage à l'arc électrique .
Un objet de la présente invention consiste à réaliser un procédé et un appareil pour le découpage des métaux sous eau à l'aide d'un arc électrique . Il a été proposé précédem- ment de produire un arc électrique sous eau au bout d'une électrode creuse en charbon ou d'une électrode tubulaire métal- lique et de diriger un courant d'oxygène par la partie cen- trale évidée de l'électrode dans l'arc pour aider l'action de découpage de l'arc. La présente invention se rapporte à un procédé de ce genre.
Si une électrode creuse de charbon est employée à cet effet, on constate que, par suite de la porosité du charbon, une partie de l'oxygène s'échappe à travers les parois de l'électrode dans l'eau au lieu d'être dirigée en jet sur l'ou-
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vrage. En outre, une condition à laquelle l'électrode de char- bon réfractaire (c'est-à-dire résistant à la chaleur) ne sa- tisfait pas est que l'électrode ne peut être assez cassante pour se briser sous les effets d'un coup accidentel, comme il peut àrriver facilement dans l'eau eu égard aux difficultés de vision comparativement à celles du travail à l'air.
D'au- tre part, si une électrode tubulaire en métal étiré est em- ployée dans le but d'obvier aux fuites et à la fragilité, l'électrode se consume en présence de l'oxygène à l'arc avec une intensité élevée indésirable.
La présente invention envisage l'emploi d'une électrode composée qui consiste partiellement en un corps principal en matière relativement réfractaire et d'une faible conductibi- lité et partiellement en une matière moins réfractaire ,mais d'une conductibilité relativement plus ferte. élevée.
Suivant la présente invention, une électrode pour décou- page à l'arc sous eau comprend un corps principal réfractaire en charbon ou en fonte et un conducteur en une matière d'une conductibilité relativement élevée et non cassante mais moins réfractaire qui s'étend le long du corps principal, l'électro- de présentant un passage pour l'oxygène d'une extrémité à l'autre. Quand on fait usage d'une électrode composée de cette façon, le conducteur moins réfractaire peut avoir une tendance à brûler un peu plus loin que le corps principal plus réfractaire en charbon ou en fonte, mais le corps principal ee consume plus lentement et la durée d'existence de l'élec- trode est plus longue qu'elle ne serait dans le cas où toute l'électrode serait faite en métal non cassant.
Si le corps principal est constituéen charbon, le con- ducteur à conductibilité élevée peut être de forme tubulaire s'étendant à travers le corps.principal en charbon ou autour de celui-ci , de sorte que le conducteur tubulaire agit de fuite matière à prévenir la fuite d'oxygène .
De préférence, le
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passage ,.,Oxygène consiste en un passage central à
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travers :"....'.'.. le conducteur tubulaire Consiste soit travers doublure métallique passage soit en une gaine mé- #""":::':""'L..##-'- tailique entourant le ohabbon ou en une doublure une galne en e temps. corp. principal
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Selon un autre mode de réalisation,le corps principal
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peut être aplati ou cannelé conduet eur , , a onductibilit6 ttre aplati Ou cannelé et 1 , ant
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élevée peut consister en un tube créant un creux avec
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élevée peut ipal le long de la Partie aplatie OU cannelé ee corps princ . 1 passe long de itélectroee entre
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de sorts que ,oxygène passe le long de l'électrode entre
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de tube et le corps principal cette construction peut tube et ccrp.
e un corps principal en -harbon soit
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être adoptée soit avec un corps principal en charbon soit
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'être un corps principal en fonte Da préférence, e conduc- avec élevée aiton ou en ouifre* teur à conductibilitélest en laiton ou en cuivre.
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L'invention comprend en outre un porte-électrode appro-
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.Lt invention con'P Our contr-01elr asseye $oxygène
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prie et des moyens pour contrôler le passage l'oxygène
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travers celui-ci. t.exMple, travers qui suit est une description* à titre d'sx,ple, d'une forme de 'a?pareil comprenant un porte-électrode sui- vant 'invention, et procédé appliqué suivant celle-ci. vaut l'invention, procédé aPPliç3u Dans les dessins ci-joints:
ode suivant la figure est une vue latérale de l'électrode suivant ' invent ion, paxti e 11 "",ent en coupe oMi tudin.e à travers une
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forme de l'électrode selon l'invention;
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f oruae d 1 e est une coupe transversale (je la mtme trode à une Plus grande échellel e-roale d'ullef a figure 5 est une coupe transversale d'uns forme d'électrode selon l'invention; #.... transversales t,es figures 4, 5 et 6 sont des coupes transversales respectivement d'autres formes d'élec selon 'inven- tîon; figure est une coupe longitudinale d'un porte- e #1,,t-rode employé en relation avec las électrodes e1 ,
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tées aux figures 1 à 6.
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Suivant les figures 1 et z l'électrode comprend un corps principal creux en charbon 11 qui peut avoir un dia- mètre par exemple d'un demi pouce . A travers ce corps prin- cipal est pratiqué un passage central 12 qui peut avoir un diamètre par exemple de 1/16 de pouce . La surface extérieure du corps principal est recouverte d'une gaine en cuivre 13.
La gaine peut être constituée par un tube en cuivre à parois minces ettrès serré , mais il est préférable de la produire localement sur le corps principal par dépôt électrolytique .
Sur la gaine 13 est appliquée une couche de revêtement 14 en matièreisolante destinée à empêcher des fuites de courant électrique dans l'eau environnante . Cette couche derevête- ment peut être constituée par un vernis en une matière iso- lante appropriée, de préférence en chlorure polyvinylique, appliqué sous forme d'une dissolution dans du benzène ou du toluène par exemple et qu'on laisse sécher . La couche de revêtement 14 est arrêtée un peu avant l'extrémité de l'é- lectrode, comme indiqué en 15. à la figure 1, de sorte que la gaine de suivre 13 est découverte à l'extrémité de façon à permettre d'obtenir une bonne connexion électrique dans leporte-électrode .
L'arc est produit à l'autre extrémité 16 de l'électrode .La gaine 13 est renforcée à l'extrémité au delà de la couche 14, là où elle est découverte, par exem- ple elle peut 'être couverte d'une douille métallique 43, et celle-ci est munie d'un filet de vis comme montré en 44 pour s'ajuster dans le porte-électrode décrit ci-après. Si la gaine 13 consiste en un tube qur le corps principal de charbon 11, elle peut être continuée jusqu'à l'extrémité de l'électrode et filetéesans devoir être munie d'une douille.
La figure 3 représente une autre électrode comprenant un corps principal en charbon 17 qui est doublé intérieure- ment d'un tube en cuivre 18 présentant une ouverture centrale
19 pour le passage de l'oxygène . Comme précédemment, il y a une couche de revêtement isolanté extérieure 20.
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La figure 4 représente un corps principal en chanbon
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21 dou>lé intérienrénent d'un tu'oe'en cuivre 22 et extérieure- 21 doublé intérieurément d'un tube ment d'une gaïne en ouivre 23 reoouverte d'uns couche de revptement isolante 24. suivant l'inention est
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Une autre forme d'électrode suivant l'invention une autre forme cl'el s Principal est constitl" représentée la figure 5. Le corps principal est constitué par un organe en fonte 25 recouve-rt d'un tu cuivre 'Par un organe principal est aplati Sur quatre laiton 26. Le corps principal est aplati sur 4uatre en laiton -Le . 28, 29, 30 , de manière laisser ... respec tivement en 28, et, le corps Princi- des espacez entra tube extérieur corps princi. des espaces 31 entre IP tube ext'r'our p0ux. ISOxygne4, pai .
Ces espaces constituent des .passages pour l'oXY6ène, Le tube extérieur 26 est reoouvert oomme précéderoment d'un enrobage isolant 32, et est fileté â son extrémité pour a e
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a -'IectrOde CI 6la mtme par- tie filetée 44 représentée à la figure 1.
Le corps principal en fonte 25 est d'une conductioilité électrique relativement faible en comparaison avec le tube
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de laiton ou de cuivre. 26, maiS il a un point de fusion 91uS de laiton il se trouve qu'il agit de la m façon que le élevé , #### ectit en liaison avec corps principal de oharbon décrit lentement res l à 4 du fait fil se beaucoup Plus lentement que ne le ferait un corps principal en métal étiré, en partie que ne le par suite du fait que la fonte est relativement
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.######"..######### sans doute à if dation Les passages 31 pour l'oxYgène qui entourent le corps Principal favorisent effectivement une bonne action rp age lieu faire usage une bonne action de d'coup e .... con,3t -ruction une bonne action de découpage.
Au fonte pour le corps principal 25, dans la construction représentée à la figure 5 , il est possible d'employer du charbon forme similaire. autre mode de réalisation La figure 6 représente un autre mode principal en fonte de'porte-électrode, comprenant un corps principal en fonte ou en c harbon 33 qui est cannelé sur la psriphérie coume indi-
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qué en 34 et qui est efferoeé à l'intérieur d'un tube de cui- vre OU de laiton 35. Les canneures 54 créent des pas.age. 36 pour l'oxYgène. Le tube 55 est recouvert d'une galne isolente
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La figure 7 représente un porte-électrode adapté à l'emploi d'électrodes décrites en relation avec les figures 1 à 6. Le porte-électrode consiste en un bloc à borne 50 un qui est fait en/métal dense et résistant à la chaleur,comme un alliage de cuivre et de chrome et qui présente une ouvertu- re taraudée 51 pour permettre le vissage de la partie filetée 44 des électrodes. Le bloc à bornes 50 est recouvert d'une douille 52 en matière isolante qui y est fixéepar la partie filetée 53. La douille 52 présente une collet b4 s'étendant vers l'intérieur, qui recouvre une garniture en caoutchouc souple 55.
La garniture 35 est supporté par un anneau métal- lique 56 et le collet 54 bute contre l'anneau de garniture 55 et presse celui-ci contre l'anneau 56, La douille isolante une 52 est faite en/matière dure, comme par exemple en caoutchouc dur artificiel et après qu'elle a été vissée à sa place,elle est fixée au moyen d'un goujon métallique 57. dont la tête est recouverte de matière composée Chatteton 58 ou d'une autre matière composée isolante . L'effet de visser une électrode dans l'ouverture taraudée 51 est d'assurer une bonne connexion électrique avec le bloc à borne 50 et d'em- pêcher en même temps au moyen de l'anneau de garnitureen caoutchouc souple 55 toute entrée d'eau. A l'intérieur du bloc à borne 50 se trouve une soupape à bille 57 qui appuie sur un siège 58 vissé dans le dos du bloc à borne .
Le siège 58 sert également à tenir en place une cage 59. un passage pour l'oxygène 60 passe à travers le siège 58 de même qu'un passage pour l'oxygène 61 xxxx qui forme la continuation du passage passe à travers la cage 59. La bille 57 est te- nue sur le siège 58 par un curseur 62 poussé vers la bille par un ressort 63. Le curseur présente un passage central pour l'oxygène en continuation du passage 61 et pour em- pécher la soupape à billé 57 d'obturer le passage dans le
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curseur, celui-ei est pourvu d'une entaille transversale
64 analogue à la rainure pour le tournevis dans la tète d'une vis , et où est engagé la soupape à bille 57.
Si on applique de l'oxygène sous pression au passage 60, l'oxygène peut forcer la bille 57 à descendre et entrer dans le pas- sage 61 et passer delà dans les passages pour l'oxygène dans l'électrode et ainsi de suite jusqu'à l'arc quand ce dernier est produit à l'autre extrémité de l'électrode.
Le bloc à borne 50 est fileté extérieurement en 65 pour pouvoir le visser dans une ouverture taraudée 66 à l'intérieur d'un bloc intermédiaire 67 situé à l'extrémité du corps principal de l'appui . Le bloc intermédiaire 67 est fixé sur une tige tissée 68 d'un soulier d'adaptation de câble 9. Le soulier d'adaptation de câble 69 a son axe disposé à angle droit par.rapport à l'axe du bloc intermé- diaire 67 et le bloc et le soulier d'adaptation sont tous les deux enfermés dans le corps 70 du porte-électrode qui est fait en métal, mais qui est isolé par rapport au sou- lier d'adaptation et par rapport au bloc intermédiaire par un manchon isolant 71 autour du bloc intermédiaire et par un autre manchon 72 autour du soulier 69.
A travers la par- tie filetée du soulier 69 et du bloc intermédiaire 67 est foré un passage pour l'oxygène 73 qui s'ouvre dans une chambre à oxygène 74 dans un chapeau 75 vissé sur le corps du porte-électrode 70. Un nipple 76 vissé dans le dos du chapeau 75 est relié par un manchon-raccord 77 à une con- en duite d'alimentation oxygène 78 et la conduited'alimen- tation 78 est raccordée par un joint d'introduction et un écrou de serrage 79 à une chambre 80 de la soupape pour l'oxygène .
Il est prévu une soupape de oontrôle pour l'oxygène consistant en un plateau de soupape 81 muni d'une tige 82 qui passe à travers des rondelles de garniture 83 et une vis de presse-étoupes disposé dans un moyeu ou un renfle-,
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ment 85 à l'extrémité du corps 70 du porte-électrode, Au dessous du plateau de soupape 81 se trouve un siège 86 au centre duquel il y a un orifice 87,et un abaisse- ment de la tige 82 appliquera l'organe de soupape 81 sur le siège et coupera l'arrivée de l'oxygène. L'oxygène par un tuyau d'alimentation flexible es amené à travers un passage 88 et un raccord 89 pourxx
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1''' '--3 .
Ze mouvement de la tige 82 de la soupape 81 est réalisé par un levier 91 pivoté en 90 par rapport au renflement 85 et portant une vis d'ajustage 92 à tête moletée 93. On doit faire marquer que la partie circulaire du corps 70 du porte-électrode constitue une poignée par laquelle le porte-électrode peut tre saisi par l'opérateur,et le levier 91 s'étend plus ou moins paralment lèle à la poignée de sorte que le levier 91 et le corps 70 peuvent être saisis ensemole par une seule et même main, Par conséquent, la pression exercée à la saisie de la poignée par l'opérateur coupe l'oxygène, mais si la prise est lâchée, un peu d'oxygène sera admis librement à l'électrode.
Si on désire couper complètement l'oxygène après avoir fait usage d'une électrode, on peut le faire en vissant la vis à tête moletée 92. La réaction opposée à l'action de la vis 92 est exercée par une vis 94 qui agit comme un arrét ajustable.
Les connexions électriques pour l'amenée du courant à l'électrode par le soulier de câole 69 comprennent une cosse 95 qui est soudée à l'extrémité 96 du câble d'amenée 97. La cosse est pourvue d'une fiche de contact 98 légèrement conique qui entre et s'adapte fermement dans un forage de même conicité 99 du soulier de câble 69. Le câble 97 est rendu isolé par du caoutçhouc et l'eau est exclue de la cosse 95 par l'obturation du joint au moyen de la composition Chatterton 100, retenue par trois anneaux de presse- étoupe en caoutchouc 101 et une vis de presse-étoupe 102.
Il y a une rondellren isolante 103 entre le chapeau
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75 et le bloc intermédiaire 67, et une rondelle en caout- chouc souple 104 réalise un joint étanche à l'eau entre le couvercle /2 du bloc à borne 50 et la bride 105 du corps 70.
On verra que ce porte-électrode réalise une bonne connexion électrique entre le câble 97 et l'électrode qui est vissée dans le bloc à borne 50 et aussi une amenée de gaz efficace et facile à contrôler à une électrode de ce genre, amenée qui n'est pas assujettie à des fuites dans l'atmosphère . En outre, l'isolation est continuée par la gatne 14 sur l'électrode qui entre dans l'anneau en caoutchouc 55, tout droit jusqqu'à l'arc avec la consé- quence que toute électrolyse est entièrement cachée.
Il est préférable que la soupape régulatrice 81 soit normalement ouverte et qu'elle puisse être fermée par une pression du levier 91 plutôt que d'être normalement fermée et adaptée pour être ouverte par cette pression,parce que si la soupape est normalement ouverte, l'opérateur n'a pas besoin de maintenir une forte prise sur les parties quand l'arc fonctionne, ce qui est le cas pendant la plus grande partie du temps qu'il consacre à son ouvrage.
Dans la pratique, on adopte un voltage à circuit ouvert d'environ 80 volts, qui tombe à environ 25 à 35 volts quand un arc a été produit par l'opérateur entre l'extrémité de l'électrode et une plaque métallique ou une autre pièce qui doit être coupée. Dès que l'opérateur a produit l'arc, il réduit la pression de sa prise sur la poignée , ouvre par ce moyen la soupape pour l'oxygène et fait diriger un courant d'oxygène sur l'ouvrage. Le découpa gea lieu ensuite . L'intensité du courant pour couper des plaques jusqu'à deux poucea d'épaisseur peut être d'environ 350 ampères . Le découpage sera réalisé efficace- ment sous la surface d'eau ou den'importe quel autre li- quide.
La pression d'oxygène doit naturellement être suffi- @
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sante pour vaincre la pression de l'eau qui entoure l'anc.
On a trouvé qu'en coupant sous eau, une coupure-peut être effectuée dans une plaque d'acier lourde à raison d'un pou- ce de coupe pour chaque pouce d'électrode brûlé.
REVEIL ICATIONS.
1. électrode pour le découpage à l'arc sous eau com- prenant un corps principal en charbon ou en fonte, de faible une conductibilité et réfractaire, et un conducteur en/matière d'une conductibilité relativement élevée et non cassante mais moins réfractaire s'étendant le long du corps principal, l'électrode présentant d'un bout à l'autre un passage pour l'oxygène .