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"DISPOSITIF A HAUTE FREQUENCE POUR LA COUPURE OU LA
SOUDURE DE MATERIAUX ISOLANTS"
Il est connu qu'il est possible de développer dans un milieu gazeux tel que l'air à la pression atmosphérique, des dé- charges électriques sous forme d'arcs, à l'aide de courants élec- triques à haute fréquence et plus particulièrement à 1!aide de courants électriques à radio-fréquence. Ces décharges électriques, une fois amorcées, peuvent facilement être entretenues à l'aide de ces mêmes courants. De même, de telles décharges peuvent être engendrées entre une électrode métallique et la surface extérieure
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d'un matériau isolant, sans que la décharge électrique ne tra- verse elle-même le matériau isolant.
Le circuit électrique équivalent à une telle décharge est formé par le couplage en série d'une capacité et d'une ré- sistance. La capacité représente le diélectrique formé par le matériau isolant dans le circuit de la décharge, tandis que la résistance figure la résistance opposée au passage de la déchar- ge dans le milieu gazeux à la pression atmosphérique.
On obtient de cette façon, au point d'accrochage de la décharge électrique à la surface du matériau isolant, une forte concentration d'énergie, concentration capable de produire en ce point une élévation considérable de température.
On peut appliquer cette particularité physique à la coupure et à la soudure de certains matériaux isolants, notam- ment à la coupure et à la soudure du verre. En particulier, la présente invention est relative à un procédé de coupure ou de soudure d'objets en verre comme par exemple, tubes, gobelets, verres et autres articles de verrerie, gobeletterie ou bouteil- lerie.
Selon l'invention, la concentration d'énergie nécessai- re pour effectuer la soudure d'objets en verre, concentration d'énergie indispensable pour élever la température du verre à l'endroit de la soudure à la valeur requise, est obtenue par une décharge électrique sous forme d'arc, se. développant librement dans un milieu gazeux à la pression atmosphérique, par exemple dans l'air, cette décharge électrique étant alimentée par des courants électriques à haute fréquence et plus particulièrement par des courants électriques à radio-fréquence.
Egalement selon l'invention, la concentration d'énergie nécessaire pour effectuer la coupure d'objets en verre, concen- tration d'énergie indispensable pour élever la température du verre à l'endroit de la coupure à la valeur requise, est obtenue par une décharge électrique sous forme d'arc, se développant li-
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brement dans un milieu gazeux à la pression atmosphérique, par exemple dans l'air, cette décharge électrique étant alimentée - par des courants électriques à haute fréquence et plus particu- lièrement par des courants électriques à radio-fréquence.
Une caractéristique de l'invention est que la décharge é- lectrique sous forme d'arc est engendréeentre deux électrodes métalliques, le matériau en verre destiné a être soudé ou coupé étant intercalé sur le trajet de la décharge.
Une autre caractéristique de l'invention est que la fré- quence des courants électriques à haute fréquence et plus par= ticulièrement à radio-fréquence utilisés pour la soudure ou la coupure des objets en verre peut varier suivant le cas de 450 kilocycles à 10 mégacycles par seconde. Pour des raisons de sta- bilité de la décharge, on peut aussi utiliser avantageusement des courants à haute fréquence modulés à 50 ou 100 périodes.
Une troisième caractéristique de l'invention est que les objets en verre destinés a être soudés ou coupés à l'aide d'une décharge électrique à haute fréquence, sont animés d'un mouvement de rotation ou de translation destiné d'une part à faire parcou- rir par la décharge électrique l'entièreté de la ligne de soudu- re ou de coupure, et d'autre part à éviter l'accrochage prolongé de la décharge électrique en un point unique des objets à souder ou à couper.
Une autre caractéristique de l'invention est que les objets en verre destinés a être coupés ou soudés à l'aide d'une décharge électrique à haute fréquence sont préchauffés localement par un moyen convenable, par exemple à l'aide de chalumeaux à gaz com- bustible, de façon à rendre le verre légèrement conducteur en surface, ce qui permet à la décharge électrique de s'accrocher le long de la ligne de soudure ou de coupure pendant le mouvement de l'objet. Ce préchauffage a également pour but de réduire les ten- sions internes dans le verre, tensions internes qui résulteraient
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d'une élévation brutale et localisée de la température.
Les électrodes métalliques constituant les éléments supportant la décharge électrique peuvent être avantageusement formées, au moins en partie, par les chalumeaux de préchauffa- ge des objets en verre. Cette disposition particulière présen- te les avantages suivants :
1) tout en donnant au verre la température nécessaire pour assurer l'accrochage de la décharge, le débit de gaz combustible souffle la décharge sur la ligne de soudure ou de coupure en la maintenant stabilisée et en empêchant son déplacement;
2) on échauffe l'atmosphère gazeuse de l'espace verre- électrode et on facilite ainsi l'amorçage de la dé- charge électrique.
Ces électrodes peuvent être de forme très diverses, par exemple en pointe, en plaque ou en peigne. Des combinaisons de ces formes peuvent aussi être adoptées.
Enfin, dans le cas d'une coupure à l'aide d'une déchar- ge électrique, on peut prévoir à la surface de l'objet en verre, un dépôt métallique à l'endroit de la coupure, par exemple en graphite, afin de bien localiser la zone de plus haute conducti- bilité et d'effectuer une concentration parfaite de l'énergie.
On obtient ainsi une coupure parfaitement nette.
La nouvelle méthode de soudure ou de coupure d'objets en verre tels que tubes, verres, gobelets et autres articles de verrerie, gobeletterie ou bouteillerie, à l'aide de décharge é- lectriques à radio-fréquence, telle que décrite ci-dessus, pré- sente l'avantage d'être extrêmement rapide. En outre, dans le cas des coupures, cette nouvelle méthode dispense des opérations habituelles de finissage des coupures à bords vifs, la coupure obtenue par cette méthode présentant un bord arrondi.
Le dessin annexé représente schématiquement un exemple d'application du procédé suivant l'invention, à la coupure de
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tubes en verre; cet exemple est donné à titre descriptif et non limitatif.
Sur ce dessin le tube en verre T destiné à être coupé par une décharge électrique à haute fréquence, est placé sur un support S et entoure un mandrin métallique M solidaire de ce support. L'ensemble du support S et du mandrin M est entrainé dans un mouvement de rotation autour de son axe a , par exemple dans le sens indiqué par la flèche f, par tout moyen convenable.
Dans l'exemple choisi, un des chalumeaux de préchauffage Cl et C2 fait également office d'électrode du circuit à haute fréquence. A cet effet, le chalumeau Cl est pourvu d'une élec- trode spéciale E en forme de peigne, solidaire du chalumeau Cl.
Les chalumeaux Cl et C2 sont alimentés en air et en gaz combus- tible par les tuyauteries Tal et Ta2 pour l'air et Tgl et Tg2, pour le gaz combustible.
Le support rotatif S et le chalumeau Cl sont connectés aux bornes de sortie d'un générateur à radio-fréquence G. Le verre étant préchauffé par les chalumeaux Cl et C2, on établit le circuit à haute fréquence et la décharge électrique d jail- lit entre l'électrode E et le noyau M, coupant le tube en verre T suivant la ligne L. Au besoin un dép8t métallique par exemple en graphite, peut avoir été tracé sur le tube en verre, suivant la ligne L.
Il est naturellement loisible de réaliser d'autres exem- ples d'application sans sortir du cadre de l'invention.