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PORTE-ELECTRODE POUR SOUDURE A L"ARC.
La présente invention concerne les porte-électrodes pour la sou- dure à l'arc sous la protection de gazet plus spécialement des porte-élec- trodes de ce genre à grande puissance avec un dispositif de refroidissement qui évacue du porte-électrode l'excès de chaleur du à l'arc et à l'opération de soudage,lequel détruirait sinon très rapidement le porte-électrode.
Les porte-électrodes de ce genre refroidis à l'eau comportaient jusqu'ici des chemises d'eau et des tuyaux de refroidissement encastrés qui remplissent parfaitement leur rôle de réfrigérant, mais qu'il n'est pas fa- cile de nettoyer pour enlever le tartre;, la boue et autres matières étrangè- res. A moins d'enlever celles-ci par un rinçage coûteux;, il faut rebuter le porte-électrode entier. En outre, certains porte-électrodes refroidis à l' eau de type ancien, sont munis dune tuyauterie extérieure pour faire cir- culer de Peau de refroidissement,par une chemise, dans l'ajutage qui dirige les gaz; cette tuyauterie extérieure est une source de difficultés et d'en- nuis.
L'invention a pour but principal de procurer un porte-électrode à fluide de refroidissement qui se démonte facilement pour le nettoyage, l'ins- pection, l'examen détaillée les réparations et le remplacement des parties en- dommagées. L'invention a aussi pour buts de supprimer les tuyauteries exté- rieures d'eau de refroidissement dans le voisinage de l'ajutage et de la poignée, de perfectionner la visibilité et l'accès des joints, d'éviter la pos- sibilité d'endommager les tubes d'écoulement ce qui met le porte-électrode hors service,et de rendre le porte-électrode moins encombrant et moins gê- nant à manier.
L'invention a encore pour buts de perfectionner la fabrication du porte-électrode, de réduire le nombre de pièces constitutives, de simpli- fier ces pièces et de réduire leur prix de fabrication, de faciliter l'as-
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semblage des pièces de réduire le prix de leur montage et de réduire au minimum le nombre de joints soudés.
En particulier, la présente invention se rapporte à un porte-élec- trode pour soudure à l'arc sous la protection de gaz qui comprend une tête creuse avec un tuyau d'entrée pour le gaz et des tuyaux d'entrée et d'évacua- tion pour le fluide réfrigérant, un serre-électrode monté dans la tête, un ajutage à gaz fixé à l'extrémité inférieure de la tête et électriquement iso- lé de celle-ci,des canalisations pour le gaz dans le support, qui font com- muniquer le tuyau d'entrée du gaz et l'intérieur de l'ajutage; et des tuyaux pour le fluide réfrigérant logés dans la tête et faisant communiquer les tuy- aux d'amenés et d'évacuation du réfrigérant avec une chambre de refroidisse- ment annulaire entourant le serre-électrode.
Suivant l'invention, la chambre de refroidissement consiste en un espace annulaire délimité par la paroi in- térieure de la tête et la paroi extérieure du serre-électrode qui est monté de manière amovible dans la tête.
De préférence, les parties de paroi contiguës de la tête et du serre-électrode, au haut et au bas de la chambre de refroidissement, sont scel- lées à l'aide d'anneaux en caoutchouc compressible. La tête comporte des tuy- aux d'entrée et d'évacuation de liquide réfrigérant donnant au creux de cel- le-ci, pour faciliter le nettoyage quand le serre-électrode est enlevé. Une chemise de refroidissement peut être attachée, de manière amovible, à la te- te et au serre-électrode à l'aide de joints étanches, et maintenir le serre- électrode en position dans la tête, et l'ajutage à gaz est de préférence vissé sur la chemise de refroidissement.
Le serre-électrode est avantageuse- ment pourvu d'un siège conique intérieur sous la chambre de refroidissement, et un coiffe-électrode est de préférence vissé sur l'autre extrémité de la tête creuse, pour appliquer un serre-électrode sur le siège.
Dans les dessins annexés :
La figure 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d' un porte-électrode pour soudure à l'arc sous la protection de gaz refroidi par fluide conforme à la forme d'exécution préférée de l'invention.
La figure 2 est une coupe de la tête du porte-électrode montrant les tuyaux d'alimentation.
La figure 3 est une coupe, à plus grande échelle, de la tête du porte-électrode.
La figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3; et
La figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 3.
Le porte-électrode T comprend une tête creuse H pour l'alimentation du courant et du gaz rigidement fixée par son milieu et en oblique à un man- che pouvant être pourvu d'une poignée G. Un cylindre serre-électrode B, fixé de façon amovible à une extrémité de la tête H, est associé à un mandrin C pour enserrer une électrode E. La tête et le serre-électrode, amovibles, sont scellés ensemble de façon à constituer une chambre de refroidissement W. Un ajutage pour diriger les gaz N est monté près de l'extrémité inférieure du cy- lindre serre-électrode B, avec une communication directe pour les gaz de l'in- térieur de la tête H à l'intérieur de l'ajutage N.
Comme le montre la figure 2, la tête H contient une pièce creuse 10 avec un alésage axial 12 et, faisant corps avec elle, un appendice latéral 14. L'extrémité supérieure de l'alésage 12 est élargie et taraudée comme en 16, et l'appendice 14 est percé d'une conduite d'entrée du gaz 17 donnant dans l'alésage taraudé 16. Un tuyau d'amenée de gaz 18 est attaché de façon per- manente à l'extrémité extérieure de la conduite 17.
L'alésage 12 de la pièce rapportée de tête 10 est fraisé de part et d'autre de façon à constituer des rainures longitudinales 19 et 20. Le bas de la paroi extérieure de la pièce rapportée 10 est fileté comme en 21, en- dessous de quoi est découpée une encoche annulaire 23 réunissant les extrémi-
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tés inférieures des rainures 19 et 20 avec, entre elles, des butées pendan- tes 25.
Comme le montre la figure 4, l'appendice 14 est percé en-dessous de la conduite d'entrée de gaz 17, de conduites 22 et 24 donnant directement dans les rainures 19 et 20. Un tuyau d'amenée de fluide 26 est attaché de façon permanente à l'extrémité extérieure de la conduite 24, et un tuyau d évacuation de fluide 27 est attaché de façon permanente à l'extrémité exté- rieure de la conduite 22.Les tuyaux 18, 26 et 27 sont de préférence en cui- vre et fixés dans l'appendice 14 par de la soudure d'argent.
La pièce 10 et les tubes fixés dans son appendice sont entourés d'un moulage en matière plastique constituant un revêtement isolant 30 pour la tête H et le manche S, les tuyaux passant dans une rondelle d'entretoi- sament 31 pour faciliter le moulage. La matière plastique est de préférence 13 nylon, et la pièce rapportée 10 est de préférence en bronze tobin pour ré- sister à la forte pression de moulage, tout en gardant de hautes conductibi- lités électrique et thermique.
La poignée G consiste en un tube en matière plastique isolante glissé sur le manche S, et facilement amovible pour déconnecter sans diffi- cultés le porte-électrode des sources de courant de soudure., de gaz de pro- tection et du réfrigérant.Les tuyaux 18, 26 et 27 sont de longueurs diffé- rentes pour étager les raccordements et faciliter leur connexion. Le tuyau à gaz 18 est couplé à un tuyau flexible d'alimentation en gaz de protection 28.Le tuyau d'entrée d'eau 26 est couplé à une conduite flexible d'amenée d'eau 29. Le tuyau d'évacuation d'eau 27 est couplé à une tuyauterie flexible d'évacuation de l'eau 32 qui contient un conducteur électrique flexible 33.
Le conducteur 33 est automatiquement connecté au point de vue électrique au tuyau d' évacuation deau 27 quand le raccordement est fait,de manière à ame- ner le courant électrique de soudure à la pièce métallique 10 de la tête.
Les tuyaux 28,29 et 32 sont glissés dans la poignée G non montée avant de faire les raccordements, et après le raccordement des tuyaux, la poignée est glissée en avant et vissée sur le manche S, couvrant ainsi tous les raccorde- ments.
La cylindre ou serre-électrode B est de préférence en cuivre et comprend un manchon cylindrique 35 qui s'adapte à frottement doux dans l'alé- sage 12 ainsi qu'une collerette 36 qui appuie contre l'extrémité inférieure de la pièce 10. L'extrémité supérieure du manchon 35 porte contre une bague compressible 37 de section circulaire qui pose sur la face supérieure d'une rondelle métallique 38 sur le fond de la partie alésée et taraudée 16 et ob- ture les extrémités supérieures des rainures 19 et 20.
Un écrou 40 fileté ex- térieurement, avec tête polygonale intérieure, est vissé dans l'alésage tarau- dé 16, comprime la bague compressible 37 et bloque la cale 38 en position, pressant ainsi la face intérieure de la bague 37 contre le manchon 35 de ma- nière à constituer un scellement hermétique démontable.
La partie inférieure du cylindre B, sous la collerette 36, a in- térieurement la forme d'un siège conique sur lequel pose l'extrémité conique fendue 44 d'un mandrin 45 s'adaptant dans le manchon 35. Le serre-électrode B est pourvu d'ouvertures radiales pour le gaz 43,au-dessus du siège 42 et en-dessous de la collerette 36. Le mandrin 45 est de préférence en acier et dépasse le haut du manchon 35 et la tête de l'écrou 40, terminant en une té- te élargie 46.
Un couvercle délectrode 48 est vissé dans le haut de l'alésage 16 au-dessus de l'écrou 40 et vient en contact,par un siège annulaire 50, avec la tête du mandrin 46, forçant ce dernier vers le bas de manière à appli- quer son extrémité fendue 44 sur le siège 42, laquellese refermant, agrip- pe l'électrode E.Le couvercle d'électrode 48 se compose dune pièce en cui- vre avec un revêtement en matière plastique,, la pièce en cuivre recevant, dans une encoche superficielle, un anneau presse-étoupe 52 rendant hermétique le joint entre le couvercle 48 et la tète H.
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La face inférieure de la collerette 36 du serre-électrode B porte contre un joint de scellement 54 composé de préférence d'épaisseurs de caout- chouc synthétique collées à de la matière plastique thermodurcissable. Ce joint repose sur un épaulement annulaire intérieur 56 dans une chemise à eau en bron- ze 57 vissée sur un manchon en matière plastique isolante 58, vissé à son tour sur la partie filetée 21 de la tête du porte-électrode. L'extrémité supérieu- re du manchon isolant 58 porta contre le revêtement isolant 30 de la tête du porte-électrode et est pourvue d'une encoche annulaire intérieure recevant une bague presse-étoupe 59 faisant scellement contre la pièce rapportée 10 de la tête du porte-électrode.
L'extrémité supérieure de la chemise 57 comporte une encoche annulaire intérieure recevant une bague presse-étoupe 59 faisant scel- lement contre le manchon isolant 58. L'ajutage N est de préférence en cuivre pur, vissé sur l'extrémité inférieure de la chemise à eau 57.
Pour assembler le porte-électrode,on glisse le serre-électrode B dans la tête H avec la partie en manchon 35 s'adaptant dans l'alésage 12 et allant au-delà dans l'alésage fileté 16. La rondelle métallique 38 est in- troduite dans l'alésage fileté 16 et glissée sur le manchon 35 dans le fond de l'alésage 16. L'anneau 37 est passé sur le manchon 35 et poussé contre la rondelle 38. L'écrou à filetage extérieur 40 est vissé dans l'alésage 16 de manière à comprimer l'anneau 370
On passe l'anneau compressible 59 sur le nez fileté de la tête et on le fait suivre du manchon isolant 58 que l'on visse sur la partie fi- letée 21. Le serre-électrode B peut être enlevé en retirant le manchon 35 à travers l'anneau 37, les autres parties restant fixes, solidaires de la tête H du porte-électrode.
Quand le serre-électrode B est placé dans la tête H, le haut du manchon 35 est engagé dans l'anneau compressible 37 qu'il comprime de façon à faire scellement. L'anneau compressible 60 est glissé, par dessus les filets, sur le manchon isolant 58. Le joint de scellement 54 est introduit dans la chemise à eau 57, de manière à poser sur l'épaulement 56, et la chemise 57 est vissée sur le manchon 58 de façon que l'épaulement 56 comprime l'anneau 54, et que le dessus de la collerette 36 soit appliqué contre les butées pen- dantes 25 de la pièce rapportée 10 de la tête du porte-électrode.
L'ajutage N est vissé sur la chemise à eau 57, et la mandrin 45 est introduit par le haut de la tête du porte-électrode, à travers l'écrou à tète intérieure 40,dans le manchon 35 avec l'extrémité conique 44 appli- quée sur le siège intérieur 42. Le couvercle 48 est vissé dans l'alésage ta- raudé 16 de la tête, jusqu'à ce que le bas 50 du couvercle vienne en contact avec la tête du mandrin 46. L'électrode E est introduite par l'ajutage N, le siège conique 42 du serre-électrode B et l'extrémité 44 du mandrin et mise en place, après quoi on visse l'écrou 48 de façon que le mandrin agrippe 1' électrode et la maintienne en place.
En fonctionnement, le courant électrique de soudure passe du câ- ble 33, par le tuyau métallique d'évacuation d'eau 27, à la pièce métallique 10 de la tête du porte-électrode. Les butées 25 en bout de la pièce 10 font contact électrique avec la collerette 36 du serre-électrode B, de sorte que le courant de soudure circule de la pièce 10 par le serre-électrode B, le siège 42, et les mâchoires 44 dans l' électrode E.
Le gaz de protection va du tuyau flexible d'entrée des gaz 28 au tube d'entrée des gaz 18, par la canalisation 17 dans l'alésage taraudé 16 dont le dessus est obturé par le couvercle 48. De l'alésage 16, le gaz s'écou- le par l'intérieur de l'écrou 40 dans l'espace annulaire entre le mandrin 45 et le manchon 35, et sort par les ouvertures radiales 43 pour pénétrer dans la chemise à eau 57 et à l'intérieur de l'ajutage N.
Le réfrigérant, de 1' eau par exemple, passe de la tuyauterie d'amenée d'eau flexible 29, par le tube d'entrée d'eau 26 et la canalisation 24, dans la rainure longitudinale 20 d'où l'eau se répand dans la chambre d'eau annulaire W constituée par 1' encoche annulaire 23 dans la partie métallique de tête 10, le bas'du manchon isolant 58, l'extérieur de la collerette 36, le dessus du joint 54 et la pa-
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roi intérieure de la chemise 570De la chambre W, l'eau s'écoule vers le haut par la rainure 19 et par le passage direct 22 et le tube d'évacuation deau 27 vers l'extérieur dans la tuyauterie flexible de décharge de l'eau 32.
La collerette 36 constitue la plus grosse masse de cuivre du serre-électrode et est en contact direct avec le réfrigérant dans la chambre W, de manière à a- voir la meilleure conduction calorifique et,, par conséquent, un refroidisse- ment efficace.
Le couvercle d'électrode 48 constitue un moyen rapide de dégager le mandrin 45. En tournant légèrement le couvercle 48, la pression est enle- vée des mâchoires de mandrin 44 qui ne sont plus appliquées sur le siège 42 et l' électrode peut être réglée.En enlevant le couvercle 48, on peut enlever et remplacer le mandrin 45.
La chemise d'eau 57 permet un démontage rapide du système de re- froidissement par eau. En enlevant la chemise 57, on peut enlever le serre- électrode B et ouvrir la chambre W pour la nettoyer. On a ainsi de plus accès à l'alésage 12 de la pièce 10, ce qui permet de nettoyer facilement les rai- nures 19 et 20. Les canalisations 22 et 24 donnent sur l'alésage et sont sen- siblement alignées avec les tubes 26 et 27, de sorte quil y a moyen de faire passer des fils pour le curetage.
REVENDICATIONS
1. Porte-électrode pour la soudure à l'arc sous la protection de gaz comprenant une tête creuse avec un tuyau pour l'entrée des gaz et des tuyaux d'amenée et d'évacuation pour le fluide de réfrigération, un serre- électrode fixé dans la têteun ajutage pour les gaz fixé à l'extrémité in- férieure de la tête et électriquement isolé de colle-cides canalisations pour le gaz dans le serre-électrode faisant communiquer le tuyau d'entrée des gaz et l'intérieur de l'ajutage, et des canalisations pour le fluide ré- frigérant dans la tête faisant communiquer les tuyaux d'entrée et de sor- tie de fluide réfrigérant avec une chambre de refroidissement annulaire en- tourant le serre-électrode,
caractérisé en ce que la chambre de refroidis- sement est constituée par un espace annulaire entre une partie de la paroi intérieure de la tête et une partie de la paroi extérieure d'un serre-élec- trode scellé, de façon amovible, dans la tête.