CA1253578A - Systeme de soudage ou de coupage plasma muni d'une temporisation - Google Patents
Systeme de soudage ou de coupage plasma muni d'une temporisationInfo
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Abstract
La présente invention concerne un système de soudage ou de coupage plasma constitué notamment d'une torche comportant au moins une électrode et une tuyère, des moyens d'alimentation en gaz de la torche pour alimenter celle-ci en gaz plasmagène, ainsi que des moyens d'alimentation électrique de la torche pour engendrer, maintenir ou couper un arc électrique de soudage ou de coupage plasma. Selon l'invention, le système comporte des moyens de temporisation reliés, d'une part, aux moyens d'alimentation électriques de la torche et d'autre part, aux moyens d'alimentation en gaz de la torche, lesdits moyens de temporisation, lorsque la torche est alimentée par les moyens d'alimentation en gaz et les moyens d'alimentation électrique, étant sensibles à la coupure de l'arc électrique de la torche et commandant la fermeture des moyens d'alimentation en gaz de la torche après un intervalle de temps prédéterminé suivant la coupure de l'arc électrique, de manière à assurer le refroidissement de la torche et le maintien de la tuyère sur son siège pendant ledit intervalle de temps.
Description
1253S78 La presente invention concerne un syste~le de soudage ou de coupage plasma constitue notamment d'une torche comportant au moins une electrode et une tuy~re, des moyens d'alimentation en gaz de la torche pour alimenter celle-ci en gaz plasmagene, ainsi que des moyens d'alimentation electrique de la torche pour engendrer, maintenir ou couper un arc electrique de soudage ou de coupage plasma.
Il est connu du brevet americain 3.242.305, un systeme comportant une torche plasma dans laquelle l'electrode et la tuyère sont refroidies par un courant de liquide tel que l'eau. Dans cette torche, l'electrode est mobile par rapport à la tuyère et au contact electrique de celle-ci lorsque la torche est au repos. Lors de la mise sous tension, ceci entraine une mise sous pression du liquide de refroidissement par un mecanisme hydraulique qui entraîne la compression d'un ressort et la separation de l'electrode et de la tuyère, creant ainsi un ar~ electrique et l'am~rçage du gaz plasmagène injecte dans la torche lors de la mise en route de celle-ci. Dans cette torche, le fluide de refroidissement circule aussi longtemps que ledit systeme est sous tension, independamcent de l'alimentation en gaz.
Il est connu du brevet français 2.385.483 de realiser l'amorçage entre l'electrode et la tuyère par mise en court-circuit de celles-ci, ladite électrode etant vissee et mise au contact de la tuyère puis dévissée, l'écart entre l'électrode et la tuyère etant ensuite regle à la valeur voulue. La torche decrite dans ce brevet co0porte un système de refroidissement à l'aide d'un liquide circulant au niveau de l'electrode et de la tuyare. Cette circulation du fluide de refroidissement s'effectue lorsque le système est sous tension.
Il a ete proposé dans le brevet français 2.562.748, une torche comportant une structure particulierement bien adapt~e à la mise en oe uvre de l'amorçage par court-circuit entre l'electrode et la tuyère (on pourra se reférer pcur plus de detail concernant ce proc~de d'allumage par court-circuit au brevet français 2.556.549). Dans ce procede, l'electrode et la tuy~re sont montees à debattement axial jusqu'au contact mutuel, contre l'action d'un moyen elastique de rappel vers une position d'ecartement mutuel maximal correspondant au fonctionnement normal.
La tuyère est ainsi montee à coulissement libre dans le ccrps de la torche, de manière à venir en contact avec l'electrode lorsque la ~25357~
torche est appliquee contre une piece. En degageant la torche, un arc s'allume entre l'electrode et la tuyère, permettant d'amorcer et maintenir un arc électrique entre ces pièces, lPdit arc etant transfere vers la pièce à decouper.
Lorsque l'arc electrique est coupe, le gaz plasmagene continue à être injecte dans la torche tant que le système est maintenu sous tension. Ceci permet d'assurer notamment le refroidissement de la torche après utilisation.
Le système est peu éconcmique, puisque l'on injecte egalement du gaz plasmagène en l'absence d'arc électrique. De plus, il se révèle particulièrement gênant lors de l'allumage par court-circ~it, OE il nécessite une force importante pour realiser celui-ci. Si la pièce à
couper est mince et en porte-à-faux, l'allumage devient très difficile.
Le système selon l'invention permet d'eviter cet inconvenient.
Dans ce but, il comporte des moyens de temporisation relies, d'une part, aux moyens d'alimentation électrique de la torche et d'autre part, aux moyens d'alimentation en gaz de la torche, lesdits moyens de temporisation étant sensibles à la coupure de l'arc électrique de la torche et commandant la fermeture des moyens d'alimentation en gaz de la torche après un intervalle de temps predetermine suivant la coupure de l'arc électrique, de maniare à assurer un refroidissement de la torche pendant ledit intervalle de temps.
Selon une variante de réalisation, lesdits ~ yens de temporisation comportent des ~ yens de r~glage de l'intervalle de temps préd~terminé.
De préférence, le système selon l'invention est caracterisé en ce que les moyens d'alimentation en gaz comportent notamment une première électrovanne dont l'ouverture ou la fermeture commande le passage du gaz plasmagène, le circuit électrique de commande de ladite électrovanne étant connecté aux moyens d'alimentation électrique par l'intermédiaire des moyens de temporisation.
Une telle solution est entièrement satisfaisante lorsque, en particulier, sont prévus des moyens du type ressort destines à maintenir l'~lectrode et la tuyère à distance l'une de l'autre, de manière à éviter un contact intempestif entre-elles lorsque l'arrivee de gaz plasmagène est coupée après cette période de temporisation.
~2~;~.5~
Toutefois, lorsque le maintien à distance de l'électrode et de la tuyère est assure par le debit du gaz plasmagene lui-m~me, celui-ci plaque la tuyère sur son si~ge dans le corps de torche : la coupure du flux de gaz plasmagene fait apparaître un nouveau prcbleme. La tuy~re, qui est mobile dans le corps de torche peut, par exemple, sous l'effet du poids de la torche, coulisser dans son logement et venir demarrer intempestivement le processus d'allumage de l'arc, sans action deliberee de l'cperateur.
Pour resoudre simultanement les deux problèmes ainsi poses, l'invention prevoit que les moyens d'alimentation en gaz comportent notamment une seconde electrovanne à deux debits, dont le circuit electrique de commande est connecte aux moyens d'alimentation electrique, le premier debit correspondant aux phases pour engendrer et maintenir l' ~c electrique, le second debit, plus faible que le premier, correspondant à la phase dans laquelle l'arc electrique est coupe tandis que l'installation est toujours sous tension, ce second debit ayant une valeur suffisante pour maintenir la tuyère et l'electrode à distance l'une de l'autre, quelle que soit la position de la torche.
Ainsi, dans cette seconde variante de realisation de l'invention, la coupure de l'arc electrique plasma engendre le passage du debit normal au debit faible de la seconde electrovanne, ce faible debit permettant à la fois de refroid;r l'électrode et la tuyere, d'une part, et de maintenir la tuyere sur son siège à distance de l'électrode, d'autre part.
Selon une variante de cette seconde réalisation de l'invention, particulièrement applicable dans le cas o~ le second débit (faible) de la seconde électrovanne n'est pas suffisant pour refroidir correctement l'electrode et la tuyère, il est prevu que les moyens de temporisation sont insérés entre le circuit de commande de la seconde électrovanne et les moyens d'alimentation électrique, les moyens d'alimentation en gaz étant toujours ouverts lorsque le système est sous tension, de manière à
assurer le refroidissement de la torche à l'aide du premier débit de gaz de la seconde électrovanne, lorsque l'arc électrique est coupe, puis à
maintenir ensuite l'écartement entre l'~lectrode et la tuyère à l'aide du second débit de la seconde électrovanne.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, on utilisera à la fois la première électrovanne sans temporisation, et la i253578 seconde electrovanne, à fuite calibrée, munie d'une temporisation, oe s deux electrovannes étant connectées en serie dans les circuits d'alimentation en gaz plasmag~ne, entre la source de gaz et la torche plasma.
Il est à noter que lors de l'utilisation d'une temporisation sur la première électrovanne, ou lors de l'utilisation de la seconde electrovanne, munie d'une temporisation, l'utilisateur peut souhaiter réactiver la torche également pendant la duree de la temporisation, au cours de laquelle le debit de gaz est identique au debit de gaz de la torche pendant la phase de soudage ou de coupage. Toutefois, la foroe à
exer oe r sur la torche pour provoquer le court-circuit est nettement plus importante que lors d'un départ sans débit de gaz ou à faible niveau de gaz. On constate alors que l'allumage de la torche est tr~s difficile, en particulier sur une plaque min oe , en porte-à-faux.
D'une nanière générale, deux problèmes se posent lors de l'utilisation d'une torche de ce type, après une op~ration précédente de ccupe :
- Lorsque la durée de l'operation de coupe pré oe dente a été
' brève ou lorsque l'utilisateur a des difficultés pour réali ~
correctement l'amorsage de la torche, il n'y a pas eu d'aug~entation importante de la température de la torche. L'utilisateur doit donc p~UVDir recommencer immédiatement un nouvel amorsage de la torche et une nouvelle cpération de coupe s'il le désire.
- Lorsque la durée de l'opération de coupe précédente a été, au contraire, beaucoup plus longue, il s'avère géné;ralemènt né oessaire de refroidir la torche avant de recommenoe r une nouvelle op ration de coupe, afin d'éviter la détériotation de celle-ci.
Afin de résoudre simultanement ces deux problèmes, l'invention prévoit, selon un mode préférentiel de réalisation, deux alternatives :
La première, dans laquelle la temporisation a une dcuble durée, l'une courte (ou nulle) correspondant à une courte utilisation de la torche, l'autre longue, correspondant ~ une utilisation plus longue de la torche. Ces durees sont déterminées en fonction du matériel et de son utilisation.
La seconde, dans laquelle la temporisation varie continûment en fonction de la durée d'utilisation de la torche, jusqu'à un seuil maximum, quelle que soit cette durée d'utilisation. De pr~ference, cette .
temporisation aura une duree nulle lorsque la durée de l'étape de coupe precédente est inférieure à'une valeur prédéterminée. Au-delà
d'une certaine durée d'utilisation de la torche, la durée de cette temporisation sera une fonction de la durée de coupe précédente, sans pouvoir excéder une valeur maximale définie expérimentalement en fonction de la structure et des matériaux utilisés dans cette torche.
Cette durée maximale est celle qui permet de ramener la température de la tuyère à une valeur de l'ordre de la température ambiante, pour le débit de gaz utilisé avec cette torche. La fonction qui définit la durée de la température sera de préférence une fonction du type exponentiel.
Dans les deux alternatives précédentes, le circuit élec-trique correspondant utilisera de préférence la charge et/ou la décharge d'un condensateur, déclenchée par le début de l'operation de coupage, pour déterminer la durée de la temporisation. Les moyens nécessaires à ces deux alternatives font partie des moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé.
Dans sons sens large, l'invention concerne un système de soudage ou de coupage plasma comprenant une torche comportant au moins une électrode et une tuyère, des moyens d'alimentation en gaz de la torche pour alimenter celle-ci en gaz plasmagène ainsi que des moyens d'alimentation électrique de la torche pour engendrer, maintenir ou couper un arc électrique de soudage ou de coupage plasma. L'électrode et la tuyère sont montées à débattement axial relatif jusqu'au contact mutuel contre l'action d'un moyen élastique de rappel vers une posi-tion d'écartement mutuel maximal correspondant au fonctionnement normal. D'autre part, le système comporte des ~ yens de temporisation reliés aux moyens d'alimentation en gaz de la torche et adaptés pour au moins réduire le débit de gaz fourni par les moyens d'alimentation en gaz de la torche après un intervalle de temps prédéterminé suivant la coupure de l'arc électrique.
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, une vue schématique d'un système suivant l'invention, ~253578 - la figure 2, une vari~nte de realisation du système suivant l'im~ention, - la figure 3, une seconde variante de réalisation de l'invention avec une temporisation variant de manière continue en fonction de la durée de l'étape de coupe précédente, - la figure 4, une courbe illustrant le fonctionnement de la variante d~ la figure 3, - la figure 5, une troisième variante comportant une temporisation à double durée.
La figure 1 montre un système selon l'invention comportant une torche 1 constituée d'une électrode 2 et d'une tuyère 3 montée à coulissement dans le corps 4 de torche (avec isolement par rapport à l'électrode 1). Le système comporte également des moyens d'alimen-tation en gaz G.M. de la torche, des moyens d'alimentation électriques E.C.M. de la torche ainsi que des moyens de temporisation C.G.M., reliés d'une part aux moyens d'alimentation G.M. en gaz et d'autre part aux moyens d'alimentation électrique E.C.M. de la torche. La torche 1 est ici - -,,~ ~, 5a 1253S'7~
représentee à faible distance d'une piece ~ souder ou à couper 7. La source electrique d'alimentation de la torche 1 est un transformateur 10 dont le primaire 11 est raccorde, par deux conducteurs 12 et 13, à un reseau d'alimentation 14 via un interrupteur à commande automatique 15, qui peut d'ailleurs ~tre placé en aval du transformateur 10. Un secondaire 16 alimente un pont redresseur 17 dont une borne n~gative 18 est branchee ~ l'electrode 2 de la torche 1 via un conducteur 19, tandis qu'une borne positive 20 est raccordee, par un conducteur 21, à une kcrn~
22 d'une inductance 23 dont l'autre borne 24 est raccordee par un conducteur 25 à la piece à traiter 7. Un circuit auxiliaire de commande 30 incorpore un transformateur tres basse tension de securité 31 dont le primaire 32 est branche, via un interrupteur manuel 34, au reseau 14, en amont de l'interrupteur 15. Aux bornes du secondaire 33 du transformateur 31 sont branchés, en parallele :
lS - une lampe 40 d'indication de mise sous tension du circuit auxiliaire de commande 30, - un circuit de commande 41 comprenant un enroulement de comnande 42 de l'interrupteur principal 15 en serie avec un contact de relais 43, - un bobinage d'excitation 44 d'une électrovanne Vl, connect~e en série avec un dispositif de temporisation 86 du type pneumatique électro-mécanique (bi-lame, etc...) ou électronique (bascule monostable déclenchée par la coupure de l'arc). Cet ensemble (44 et 86) forme ici les moyens de temporisation C.G.M.. Le dispositif de temporisation 86 est un dispositif qui se ferme lorsque sa bobine de connande 142 est excitée. Lorsque la bobine 142 n'est plus excitee, le dispositif 86 s'ouvre apres un intervalle de temps prédétermine.
Une borne 45 du secondaire 33 du transformateur 31 est également raccordée à la piece 7 par un circuit incorporant en serie un contact thermique 46, à ouverture en cas d'élevation anormale de température, placé dans les bobinages du transformateur principal 10, un contact 47 à fermeture sous l'effet d'une pression gazeuse, plac~ dans le conduit d'alimentation en gaz de la torche, un enroulement d'excitation 48, associé à une impédance 49 (condensateur 50 et resistance 51 en parallèle), cet enroulement 48 commandant, à l'état excite, la fermeture du contact 43, le tout étant branché, par une diode 52, à la borne 24 de l'inductance 23, tandis que la borne négative 18 est branchée, par une diode 53, à l'autre borne du secondaire 33 du transformateur 31. D'autre ~253578 part, la borne 22 de l'inductance 23 est raccordee par un conducteur 55 à
resistance 56 à la borne 45 du secondaire 33 du transformateur 31.
L'electrovanne Vl constitue avec le conduit d'alimentation en gaz (et le robinet d'alimentation general en gaz, non represente) les moyens d'alimentation en gaz G.M.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant :
l'operateur ferme l'interrupteur 34 du circuit auxiliaire 30 et ouvre le rcoinet d'alimentation general en gaz plasmagène, ce qui a pour effet de mettre sous tension le transformateur tres basse tension 31 et d'allumer la lamFe temoin 40. L'interrupteur principal 15 est encore en position d'ouverture.
La formation de l'arc est assurée par la venue en contact mutuel de l'électrode 2, de la tuyère 3 et de la pièce 7. Le circuit auxiliaire 30 alimente, à partir du transformateur 31, l'enroulement 48 qui est excité, via les co~tacts de sécurité 46 et 47 et le court-circuit
Il est connu du brevet americain 3.242.305, un systeme comportant une torche plasma dans laquelle l'electrode et la tuyère sont refroidies par un courant de liquide tel que l'eau. Dans cette torche, l'electrode est mobile par rapport à la tuyère et au contact electrique de celle-ci lorsque la torche est au repos. Lors de la mise sous tension, ceci entraine une mise sous pression du liquide de refroidissement par un mecanisme hydraulique qui entraîne la compression d'un ressort et la separation de l'electrode et de la tuyère, creant ainsi un ar~ electrique et l'am~rçage du gaz plasmagène injecte dans la torche lors de la mise en route de celle-ci. Dans cette torche, le fluide de refroidissement circule aussi longtemps que ledit systeme est sous tension, independamcent de l'alimentation en gaz.
Il est connu du brevet français 2.385.483 de realiser l'amorçage entre l'electrode et la tuyère par mise en court-circuit de celles-ci, ladite électrode etant vissee et mise au contact de la tuyère puis dévissée, l'écart entre l'électrode et la tuyère etant ensuite regle à la valeur voulue. La torche decrite dans ce brevet co0porte un système de refroidissement à l'aide d'un liquide circulant au niveau de l'electrode et de la tuyare. Cette circulation du fluide de refroidissement s'effectue lorsque le système est sous tension.
Il a ete proposé dans le brevet français 2.562.748, une torche comportant une structure particulierement bien adapt~e à la mise en oe uvre de l'amorçage par court-circuit entre l'electrode et la tuyère (on pourra se reférer pcur plus de detail concernant ce proc~de d'allumage par court-circuit au brevet français 2.556.549). Dans ce procede, l'electrode et la tuy~re sont montees à debattement axial jusqu'au contact mutuel, contre l'action d'un moyen elastique de rappel vers une position d'ecartement mutuel maximal correspondant au fonctionnement normal.
La tuyère est ainsi montee à coulissement libre dans le ccrps de la torche, de manière à venir en contact avec l'electrode lorsque la ~25357~
torche est appliquee contre une piece. En degageant la torche, un arc s'allume entre l'electrode et la tuyère, permettant d'amorcer et maintenir un arc électrique entre ces pièces, lPdit arc etant transfere vers la pièce à decouper.
Lorsque l'arc electrique est coupe, le gaz plasmagene continue à être injecte dans la torche tant que le système est maintenu sous tension. Ceci permet d'assurer notamment le refroidissement de la torche après utilisation.
Le système est peu éconcmique, puisque l'on injecte egalement du gaz plasmagène en l'absence d'arc électrique. De plus, il se révèle particulièrement gênant lors de l'allumage par court-circ~it, OE il nécessite une force importante pour realiser celui-ci. Si la pièce à
couper est mince et en porte-à-faux, l'allumage devient très difficile.
Le système selon l'invention permet d'eviter cet inconvenient.
Dans ce but, il comporte des moyens de temporisation relies, d'une part, aux moyens d'alimentation électrique de la torche et d'autre part, aux moyens d'alimentation en gaz de la torche, lesdits moyens de temporisation étant sensibles à la coupure de l'arc électrique de la torche et commandant la fermeture des moyens d'alimentation en gaz de la torche après un intervalle de temps predetermine suivant la coupure de l'arc électrique, de maniare à assurer un refroidissement de la torche pendant ledit intervalle de temps.
Selon une variante de réalisation, lesdits ~ yens de temporisation comportent des ~ yens de r~glage de l'intervalle de temps préd~terminé.
De préférence, le système selon l'invention est caracterisé en ce que les moyens d'alimentation en gaz comportent notamment une première électrovanne dont l'ouverture ou la fermeture commande le passage du gaz plasmagène, le circuit électrique de commande de ladite électrovanne étant connecté aux moyens d'alimentation électrique par l'intermédiaire des moyens de temporisation.
Une telle solution est entièrement satisfaisante lorsque, en particulier, sont prévus des moyens du type ressort destines à maintenir l'~lectrode et la tuyère à distance l'une de l'autre, de manière à éviter un contact intempestif entre-elles lorsque l'arrivee de gaz plasmagène est coupée après cette période de temporisation.
~2~;~.5~
Toutefois, lorsque le maintien à distance de l'électrode et de la tuyère est assure par le debit du gaz plasmagene lui-m~me, celui-ci plaque la tuyère sur son si~ge dans le corps de torche : la coupure du flux de gaz plasmagene fait apparaître un nouveau prcbleme. La tuy~re, qui est mobile dans le corps de torche peut, par exemple, sous l'effet du poids de la torche, coulisser dans son logement et venir demarrer intempestivement le processus d'allumage de l'arc, sans action deliberee de l'cperateur.
Pour resoudre simultanement les deux problèmes ainsi poses, l'invention prevoit que les moyens d'alimentation en gaz comportent notamment une seconde electrovanne à deux debits, dont le circuit electrique de commande est connecte aux moyens d'alimentation electrique, le premier debit correspondant aux phases pour engendrer et maintenir l' ~c electrique, le second debit, plus faible que le premier, correspondant à la phase dans laquelle l'arc electrique est coupe tandis que l'installation est toujours sous tension, ce second debit ayant une valeur suffisante pour maintenir la tuyère et l'electrode à distance l'une de l'autre, quelle que soit la position de la torche.
Ainsi, dans cette seconde variante de realisation de l'invention, la coupure de l'arc electrique plasma engendre le passage du debit normal au debit faible de la seconde electrovanne, ce faible debit permettant à la fois de refroid;r l'électrode et la tuyere, d'une part, et de maintenir la tuyere sur son siège à distance de l'électrode, d'autre part.
Selon une variante de cette seconde réalisation de l'invention, particulièrement applicable dans le cas o~ le second débit (faible) de la seconde électrovanne n'est pas suffisant pour refroidir correctement l'electrode et la tuyère, il est prevu que les moyens de temporisation sont insérés entre le circuit de commande de la seconde électrovanne et les moyens d'alimentation électrique, les moyens d'alimentation en gaz étant toujours ouverts lorsque le système est sous tension, de manière à
assurer le refroidissement de la torche à l'aide du premier débit de gaz de la seconde électrovanne, lorsque l'arc électrique est coupe, puis à
maintenir ensuite l'écartement entre l'~lectrode et la tuyère à l'aide du second débit de la seconde électrovanne.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, on utilisera à la fois la première électrovanne sans temporisation, et la i253578 seconde electrovanne, à fuite calibrée, munie d'une temporisation, oe s deux electrovannes étant connectées en serie dans les circuits d'alimentation en gaz plasmag~ne, entre la source de gaz et la torche plasma.
Il est à noter que lors de l'utilisation d'une temporisation sur la première électrovanne, ou lors de l'utilisation de la seconde electrovanne, munie d'une temporisation, l'utilisateur peut souhaiter réactiver la torche également pendant la duree de la temporisation, au cours de laquelle le debit de gaz est identique au debit de gaz de la torche pendant la phase de soudage ou de coupage. Toutefois, la foroe à
exer oe r sur la torche pour provoquer le court-circuit est nettement plus importante que lors d'un départ sans débit de gaz ou à faible niveau de gaz. On constate alors que l'allumage de la torche est tr~s difficile, en particulier sur une plaque min oe , en porte-à-faux.
D'une nanière générale, deux problèmes se posent lors de l'utilisation d'une torche de ce type, après une op~ration précédente de ccupe :
- Lorsque la durée de l'operation de coupe pré oe dente a été
' brève ou lorsque l'utilisateur a des difficultés pour réali ~
correctement l'amorsage de la torche, il n'y a pas eu d'aug~entation importante de la température de la torche. L'utilisateur doit donc p~UVDir recommencer immédiatement un nouvel amorsage de la torche et une nouvelle cpération de coupe s'il le désire.
- Lorsque la durée de l'opération de coupe précédente a été, au contraire, beaucoup plus longue, il s'avère géné;ralemènt né oessaire de refroidir la torche avant de recommenoe r une nouvelle op ration de coupe, afin d'éviter la détériotation de celle-ci.
Afin de résoudre simultanement ces deux problèmes, l'invention prévoit, selon un mode préférentiel de réalisation, deux alternatives :
La première, dans laquelle la temporisation a une dcuble durée, l'une courte (ou nulle) correspondant à une courte utilisation de la torche, l'autre longue, correspondant ~ une utilisation plus longue de la torche. Ces durees sont déterminées en fonction du matériel et de son utilisation.
La seconde, dans laquelle la temporisation varie continûment en fonction de la durée d'utilisation de la torche, jusqu'à un seuil maximum, quelle que soit cette durée d'utilisation. De pr~ference, cette .
temporisation aura une duree nulle lorsque la durée de l'étape de coupe precédente est inférieure à'une valeur prédéterminée. Au-delà
d'une certaine durée d'utilisation de la torche, la durée de cette temporisation sera une fonction de la durée de coupe précédente, sans pouvoir excéder une valeur maximale définie expérimentalement en fonction de la structure et des matériaux utilisés dans cette torche.
Cette durée maximale est celle qui permet de ramener la température de la tuyère à une valeur de l'ordre de la température ambiante, pour le débit de gaz utilisé avec cette torche. La fonction qui définit la durée de la température sera de préférence une fonction du type exponentiel.
Dans les deux alternatives précédentes, le circuit élec-trique correspondant utilisera de préférence la charge et/ou la décharge d'un condensateur, déclenchée par le début de l'operation de coupage, pour déterminer la durée de la temporisation. Les moyens nécessaires à ces deux alternatives font partie des moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé.
Dans sons sens large, l'invention concerne un système de soudage ou de coupage plasma comprenant une torche comportant au moins une électrode et une tuyère, des moyens d'alimentation en gaz de la torche pour alimenter celle-ci en gaz plasmagène ainsi que des moyens d'alimentation électrique de la torche pour engendrer, maintenir ou couper un arc électrique de soudage ou de coupage plasma. L'électrode et la tuyère sont montées à débattement axial relatif jusqu'au contact mutuel contre l'action d'un moyen élastique de rappel vers une posi-tion d'écartement mutuel maximal correspondant au fonctionnement normal. D'autre part, le système comporte des ~ yens de temporisation reliés aux moyens d'alimentation en gaz de la torche et adaptés pour au moins réduire le débit de gaz fourni par les moyens d'alimentation en gaz de la torche après un intervalle de temps prédéterminé suivant la coupure de l'arc électrique.
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, une vue schématique d'un système suivant l'invention, ~253578 - la figure 2, une vari~nte de realisation du système suivant l'im~ention, - la figure 3, une seconde variante de réalisation de l'invention avec une temporisation variant de manière continue en fonction de la durée de l'étape de coupe précédente, - la figure 4, une courbe illustrant le fonctionnement de la variante d~ la figure 3, - la figure 5, une troisième variante comportant une temporisation à double durée.
La figure 1 montre un système selon l'invention comportant une torche 1 constituée d'une électrode 2 et d'une tuyère 3 montée à coulissement dans le corps 4 de torche (avec isolement par rapport à l'électrode 1). Le système comporte également des moyens d'alimen-tation en gaz G.M. de la torche, des moyens d'alimentation électriques E.C.M. de la torche ainsi que des moyens de temporisation C.G.M., reliés d'une part aux moyens d'alimentation G.M. en gaz et d'autre part aux moyens d'alimentation électrique E.C.M. de la torche. La torche 1 est ici - -,,~ ~, 5a 1253S'7~
représentee à faible distance d'une piece ~ souder ou à couper 7. La source electrique d'alimentation de la torche 1 est un transformateur 10 dont le primaire 11 est raccorde, par deux conducteurs 12 et 13, à un reseau d'alimentation 14 via un interrupteur à commande automatique 15, qui peut d'ailleurs ~tre placé en aval du transformateur 10. Un secondaire 16 alimente un pont redresseur 17 dont une borne n~gative 18 est branchee ~ l'electrode 2 de la torche 1 via un conducteur 19, tandis qu'une borne positive 20 est raccordee, par un conducteur 21, à une kcrn~
22 d'une inductance 23 dont l'autre borne 24 est raccordee par un conducteur 25 à la piece à traiter 7. Un circuit auxiliaire de commande 30 incorpore un transformateur tres basse tension de securité 31 dont le primaire 32 est branche, via un interrupteur manuel 34, au reseau 14, en amont de l'interrupteur 15. Aux bornes du secondaire 33 du transformateur 31 sont branchés, en parallele :
lS - une lampe 40 d'indication de mise sous tension du circuit auxiliaire de commande 30, - un circuit de commande 41 comprenant un enroulement de comnande 42 de l'interrupteur principal 15 en serie avec un contact de relais 43, - un bobinage d'excitation 44 d'une électrovanne Vl, connect~e en série avec un dispositif de temporisation 86 du type pneumatique électro-mécanique (bi-lame, etc...) ou électronique (bascule monostable déclenchée par la coupure de l'arc). Cet ensemble (44 et 86) forme ici les moyens de temporisation C.G.M.. Le dispositif de temporisation 86 est un dispositif qui se ferme lorsque sa bobine de connande 142 est excitée. Lorsque la bobine 142 n'est plus excitee, le dispositif 86 s'ouvre apres un intervalle de temps prédétermine.
Une borne 45 du secondaire 33 du transformateur 31 est également raccordée à la piece 7 par un circuit incorporant en serie un contact thermique 46, à ouverture en cas d'élevation anormale de température, placé dans les bobinages du transformateur principal 10, un contact 47 à fermeture sous l'effet d'une pression gazeuse, plac~ dans le conduit d'alimentation en gaz de la torche, un enroulement d'excitation 48, associé à une impédance 49 (condensateur 50 et resistance 51 en parallèle), cet enroulement 48 commandant, à l'état excite, la fermeture du contact 43, le tout étant branché, par une diode 52, à la borne 24 de l'inductance 23, tandis que la borne négative 18 est branchée, par une diode 53, à l'autre borne du secondaire 33 du transformateur 31. D'autre ~253578 part, la borne 22 de l'inductance 23 est raccordee par un conducteur 55 à
resistance 56 à la borne 45 du secondaire 33 du transformateur 31.
L'electrovanne Vl constitue avec le conduit d'alimentation en gaz (et le robinet d'alimentation general en gaz, non represente) les moyens d'alimentation en gaz G.M.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant :
l'operateur ferme l'interrupteur 34 du circuit auxiliaire 30 et ouvre le rcoinet d'alimentation general en gaz plasmagène, ce qui a pour effet de mettre sous tension le transformateur tres basse tension 31 et d'allumer la lamFe temoin 40. L'interrupteur principal 15 est encore en position d'ouverture.
La formation de l'arc est assurée par la venue en contact mutuel de l'électrode 2, de la tuyère 3 et de la pièce 7. Le circuit auxiliaire 30 alimente, à partir du transformateur 31, l'enroulement 48 qui est excité, via les co~tacts de sécurité 46 et 47 et le court-circuit
2-3-7, oe qui provoque la fermeture du contact 43 du relais 48, donc 1'excitation des enroulements 42 et 142, provoquant la fermeture du contact 15 d'alimentation du transformateur principal 10, ainsi que la fermeture du contact 86, de sorte que le gaz plasmagène parvient et s'ecoule dans la torche par les passages 500 et 501. L'écartement de l'élec*rode 2 de la tuyère 3 forme l'arc de soudage ou coupage entre électrode 2 et pièce 7 et établit ainsi le courant de soudage ou coupage.
Le maintien de l'excitation de l'enroulement 48 est assure par la tension aux bornes 22-24 de l'inductance 23, qui depend de l'existence du courant de soudage ou coupage, cette tension assurant l'alimentation de l'enroulement 48 via le conducteur 55, la resistance 56, les contacts de securite 46, 47 et l'element unidirectionnel 52. Dès l'extinc*ion de l'arc de soudage provoquee par l'cperateur, l'enroulement 48 n'est plus excite, le contact 43 s'ouvre, l'enroulement 42 est également desexcite ouvrant le contact 15. SimLltanement, l'enroulement 142 est également désexcité provoquant la mise au repos temporisee du relais 86 et la fermeture de l'électrovanne Vl dont l'enroulement 44 n'est plus alimente.
G~n~ralement, la duree de la temporisation à la fermeture de Vl varie entre 5 et 15 secondes. Cet intervalle se determine experimentalement en fonction des caracteristiques de la torche et de son utilisation.
On note que l'arrêt de l'installation est obtenu, en outre, et independamment de l'operateur, si la pression de gaz fait defaut ~2~i3578 (ouverture du contact 47) ou si le transformateur 10 s'echauffe anormalement (ouverture du contact 46). Un circuit de contrôle ~lampe 60 et element unidirectionnel 61) signale de façon optique l'etat correct de l'alimentation gazeuse et le non-echauffement du transformateur 10. En outre, une lampe 62 branchee en serie avec un élément unidirectionnel 63 signale optiquement le bon etat de l'enroulement 42 et de son contact 15.
De pr~ference, la lampe 62 est en serie avec un interrupteur à bil q 64, de sorte qu'en fonctionnement normal cette lampe 62 s'eclaire faiblement et s'eteint lors d'un arrêt de fonctionnement. Au contraire, la lampe 62 se mettra à clignoter au cas o~ l'enroulement 42 ou le contact 15 sont defectueux, du fait de l'existen~e d'une tension à vide elevee a~x bornes du secondaire 16 du transformateur 10. De preferen oe , on place un appareil sonore 65 en parallèle sur la lampe 62.
La figure 2 represente une variante de realisation du système de la figure l, variante dans laquelle les mêmes elements que ceux de la figure 1 portent les mêmes references. L'enroulement 44 dans cette variante fait partie du circuit auxiliaire de ccmmande 30.
Les moyens de temporisation C.G.M. sont constitues ici d'une électrovanne V2 à double débit command~e par l'enroulement 84, reliés en série avec un interrupteur temporisé 85. Les extremites de l'enroulement 84 et de l'interrupteur temporisé 85, non reliees entre-elles, sont reliées en parallèles sur l'enroulement 44 et aux bornes du secondaire du transformateur 31.
Le premier debit de l'électrovanne V2 correspond au débit normal de 1'appareil, oe debit etant au moins egal au debit de l'~lectrovanne Vl. Le second débit del'électrovanne V2 est faible, co~paré au premier et permet d'engendrer une fuite calibr~e de gaz. Cette fuite calibree de gaz a une valeur suffisante pour permettre de maintenir à distance la tuvère et 1'électrode, c'est-à-dire maintenir la tuyère mobile en appui sur son siège dans le corps de torche 1. Suivant la structure de la torche, on détermine expérimentalement la valeur de ce second debit et l'on choisit ou l'on regle la vanne V2 de manière à
obtenir lf~;t debit dans sa seconde position.
Ie fonctionnement du système selon la figure 2 est en tout point identique à celui de la fig~re 1 si ne n'est au niveau des moyens de temporisation C.G.M. :
~2~3578 Lorsque l'operateur ferme l'interrupteur 34 du circuit auxiliaire 30, ceci a pour effet de mettre sous tension le transformateur très basse tension 31, d'allumer la lampe temoin 40 et d'exciter l'enroulement 44 de l'electrovanne Vl, ce qui ouvre celle-ci.
L'electrovanne V2 est fermee, en position de fuite calibree, autorisant le second débit de gaz plasmagene dans la torche 1.
La formation de l'arc de soudage ou de coupage s'effectue de la ~me maniere que precedemment. L'amorçage de l'arc provoque l'ouverture de V2 dans sa position de premier de~bit. Des l'extinction de l'arc provoquee par l'operateur (annulation du courant d'arc), l'enroulement 48 est desexcite, le contact 43 s'ouvre, ce qui desexcite egalement les enroulements 42 et 142. Le contact 15 s'ouvre, tandis que l'interrupteur te~porisé 85 s'ouvre egalement, après un intervalle de temps predetermine, provoquant le basculement de 1'electrovanne V2, de sa position de premier debit dans sa position de second debit ou fuite calibree. Pendant 1'intervalle de temps predetermine le debit de gaz plasmagène est maintenu à sa valeur maximale, ce qui permet d'assurer le refroidissement rapide de la torche. La variante decrite sur cette figure 2 correspond donc à une temporisation fixe prédetenminee du relais 85.
Bien entendu, on peut dans cet exemple, supprimer l'électrovanne V1 et son enroulement 44, celle-ci n'ayant qu'une fonction de vanne électrique d'alimentation en gaz plasmagène.
Selon une variante de l'invention particulièrement applicable lorsque le flux de gaz nécessaire au refroidissement n'est pas tr~s important, on peut egalement supprimer l'enroulement 142 et l'interrupteur temporise 85 dans le circuit de temporisation C.G.M. de la figure 2. De cette manière, lorsque l'operateur provoque l'extinction de l'arc de soudage, ceci engendre, par l'intermediaire de l'enroulement 84, un basculement de l'electrovanne V2 dans sa position de faible debit, celui-ci ~etant alors suffisant d'une part pour maintenir la tuyère sur son siège, à distance de 1'electrode, et d'autre part pour refroidir l'electrode et/ou la tuyère de la torche. Dans cette dernière variante, les moyens de temporisation C.G.M. se reduisent ainsi aux moyens de basculement de l'électrovanne V2 de la position de premier débit à la position de second débit.
~25357~
De préference, le second débit (fuite calibrée) sera tel qu'il ne peut permettre, ~ la fois la cr~ation et le maintien d'un arc plasma ainsi que le refroidissement suffisant de la torche.
la figure 3 représente une seconde variante de réalisation du systeme selon l'invention comportant une temporisation variant de manière continue en fonction de la duree de l'étape de coupe précedente. Le circuit represente sur cette figure 3 est semblable à celui de la figure 2, à l'exception d'une part, des contacts de l'enroulement 142, et d'autre part, du circuit 179 permettant la variation de la temporisation.
Le contact temporise 85 de la figure 2 a eté remplace par un contact simple 85 ainsi qu'un second contact 185 en parall~le sur 85. Ce contact 185 est commandé, ainsi qu'on le verra par la suite, par l'enroulement 242.
Aux bornes du secondaire 33 du transformateur 31, est connecté
le circuit 179, sur les connexions d'entrée d'un pont redresseur P dont les sorties négative et positive sont reliees d'une part aux bornes d'un condensateur C1 et d'autre part à la résistance Rl en série avec la diode zéner Z1. Aux bornes de la diode Z1, délivrant une tension stabilisée V
de valeur egale à sa tension Zener, est connectée la première extrémite du contact 143 dont l'autre extremite est reliee à la resistance R2, connectee en série avec le condensateur C2 dont l'armature negative est reliée à la masse. Aux bornes de cette diode Z1 est également connecte un pont diviseur R4-R5 dont le point milieu (à la tention Vc) est relié à
l'entrée négative d'un amplificateur comparateur Al, dont l'entree positive est reliee au point commun à la resistance R2 et au condensateur C2 ~à la tension VA), ce point conmun etant egalement connecté à la masse par l'intermediaire de la résistance R3 afin de permettre (lorsque cela est necessaire) la décharge du condensateur C2. L'amplificateur comparateur Al est alimenté à la tension V, tandis que la sortie de Al (à
la tension VB) est reliée par l'intermediaire d'une rasistance R6 à la base d'un transistor T1 dont l'émetteur est relié à la masse (pole négatif du pont redresseur P). La base de Tl est également mise à la masse par l'intermédiaire de la résistance R7. Le collecteur de T1 est polarise par l'interm~diaire de l'enroulement 242, qui commande l'ouverture ou la fermeture du contact 185, une diode Dl étant CQnneCtée en parallèle sur l'enroulement 242, dans le sens conducteur du collecteur vers l'alimentation positive choisie au point commun de Rl et Cl.
,~ :.
~25357~
Le fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 3 sera mieux compris ~ l'aide de la figure 4 qui représente, sur la courbe située dans la partie haute de la figure, la variation de la tension VA
en fonction du temps t, et sur la courbe situee dans la partie basse de la figure, la durée ~ t de la temporisation, en fonction de la durée t de la coupe.
La mise en route du circuit de coupe est identique à celle décrite sur la figure 2. Lorsque l'enroulement 142 est excite, le contact 85 se ferme oe qui engendre un "fort debit" de gaz pendant la pericde de coupe. Jusqu'à l'instant to~ la tension sur l'entr~e négative de l'amplificateur comparateur Al étant supérieure à celle présente sur l'entrée positive, le transistor Tl est bloqué et l'enroulement 242 n'est pas excité. L'interrupteur 185 est ouvert. Lorsque l'on arrête l'opération de coupe, le contact 85 s'ouvre egalement ce qui se traduit par une désexcitation de l'enroulement 84, la vanne V2 passant immédiatement en position de "faible debit".
Lorsque la duree de l'operation de coupe est suffisament longue pour devenir superieur à to~ la tension VA sur l'entrée positive de l'amplificateur comparateur Al devient supérieure à la tension fixée par le pont diviseur R4 R5 sur l'entrée négative de Al. Ceci entraine une tension positive sur la base du transistor Tl qui devient conducteur :
l'enroulement 242 est excite ce qui entraine la fermeture du contact 185.
Si l'op~ration de coupe est arrêtée à l'instant tl, l'enroulement 142 est désecxité et le contact 85 s'ouvre. Le contact 143, dont la fermeture a été commandée par l'excitation de l'enroulement 48 (voir description figure 2), s'ouvre ce qui entraine la décharge du condensateur C2 via la résistance R3. Apras l'intervalle de temps ~ tl, la tension aux bornes du condensateur C2 redevient égale à Vc, et l'enroulement 242 est désexcité, ce qui engendre alors l'ouverture du contact 185 et la désexcitation de l'enroulement 84 : la vanne V2, en position de "fort débit" lorsque l'enroulement 84 est excité, passe alors en pos.ition de "faible débit".
La figure 4 montre en outre que si l'on oe sse l'opération de coupe aux instants t2 ou t3,..., on obtiendra une temporisation ~ t de durée~ t2,~t3,..... Lorsque la durée de l'opération de coupe est telle que le condensateur est complètement chargé (tension V entre les armatures), la duree ~ t de la temporisation devient sensiblement constante (~ t2 sensiblement egal à~ t3).
La figure 5 represente une troisi~me variante de realisation du systeme selon l'invention comportant une temporisation ~ double duree.
lorsque la duree de l'operation de coupe ~ ete inferieure à une valeur predeterminee, la temporisation à une faible duree de valeur predeterminee, eventuellement r~glable. Cette faible duree est generalement nulle. L~rsque la duree de 1'etape coupe est sup~rieure à
cette valeur predeterminée (coupe de longue duree), la temporisation prend une seconde valeur predéterminée, eventuellement r~glable, plus longue que la précedente.- En pratique, toutefois, la duree de la plus longue des temporisations n'excede pas géneralement quelques secondes.
Le circuit represente sur la figure 5 est sensiblement identique à celui représenté sur la figure 4 avec toutefois les differences suivantes : le contact 185 à éte remplacé par un contact temporisé 385, en parallèle ~ le contact 185, tandis que l'alimentation du collecteur Tl via l'enroulement 242 se fait par l'intermédiaire d'un contact 285 dont la fermeture et l'ouverture sont commandees par l'excitation et la desexcitation de l'enroulement 142, qui commande egalement la fermeture et l'ouverture du contact 85.
Le fonctionnement du circuit represente sur la figure 5 est le suivant : à l'instant to~ lorsque debute l'operation de coupe, l'enroulement 142 est excite et le contact 85 se ferme, ce qui entraine le passage du gaz à fort debit dans V2. Si l'on arrête la coupe avant l'instant tl (voir figure 4) l'enroulement 242 n'est pas excite et le contact 385 reste ouvert. Comme l'arrêt de la coupe entraine l'ouverture du contact 85, le fort debit de gaz est egalement arreté et la vanne V2 est traversee par le "faible débit" de gaz. Il n'y a donc pas de temporisation dans le cas present.
Par contre, si l'cperation de coupe est arrêtée au delà de l'instant tl, il en est tout differemment. A partir de l'instant tl, le comçarateur Al bascule et l'enroulement 242 est excité, puisque le contact 285 s'est fermé à l'instant to lorsque l'enroulement 142 a été
excite. Si l'on arrête la coupe à l'instant t3, par ex~.~le (figure 4) l'enroulement 142 est désexcité, ce qui entra~ne d'une part, l'ouverture du contact 85 et d'autre part l'ouverture du contact 285. L'ouverture de oe dernier entraîne la desexcitation de l'enroulement 242 qui engendre ~2S357E~
l'ouverture temporisee du contact 385 . On maintient ainsi un "fort debit" de gaz dans la vanne V2 et dans la tuy~re après la fin de l'étape de coupe, la duree de oe "fort ~hit~ etant egale à la valeur de la temporisation de 1'interupteur temporise 385. Comme precedemment, cette valeur n'excède pas, generalement, quelques secondes.
Bien entendu, l'homme de metier peut, sans sortir du cadre de l'invention, realiser les variantes des figures 3 et 5, de diverses manières en utilisant par exemple des circuits logiques (portes logiques, compteurs, etc...) travaillant avec des signaux numeriques declenchés par le debut et la fin des operations de coupe, ou des relais temp~rises (en particulier pour la variante de la figure 5). On peut en particulier, en utilisant des circuits logiques num~riques, modifier la courbe ~ t = f (t) (exemple : fig.4) de manière à lui donner la forme voulue, selon une fonction lineaire, polyno~miale, etc.... Le but de la temporisation variable est de fournir une duree de refroidissement qui soit directement fonction de la temp~rature de la torche après l'cperation de coupe precédente. Pcur cela, on peut relever expérimentalement la courbe d'echauffement de la torche (en un point determine de celle-ci, par exemple à proximite de l'électrcde) en fonction de la durée de CouFe et reproduire sensiblement la m&me courbe p~ur la temporisation variable.
Bien qu'il soit possible d'utiliser deux gaz différents pcur engendrer les deux d~bits differents, avec deux circuits d'alimentation séparés, arrivant sur l'~lectrovanne V2, chaque circuit etant commande en synchronisation avec la oommutation de la vanne du premier au second delbit et vice-versa, il sera genéralement plus simple d'utiliser le m~me gaz pour les deux d~bits.
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Le maintien de l'excitation de l'enroulement 48 est assure par la tension aux bornes 22-24 de l'inductance 23, qui depend de l'existence du courant de soudage ou coupage, cette tension assurant l'alimentation de l'enroulement 48 via le conducteur 55, la resistance 56, les contacts de securite 46, 47 et l'element unidirectionnel 52. Dès l'extinc*ion de l'arc de soudage provoquee par l'cperateur, l'enroulement 48 n'est plus excite, le contact 43 s'ouvre, l'enroulement 42 est également desexcite ouvrant le contact 15. SimLltanement, l'enroulement 142 est également désexcité provoquant la mise au repos temporisee du relais 86 et la fermeture de l'électrovanne Vl dont l'enroulement 44 n'est plus alimente.
G~n~ralement, la duree de la temporisation à la fermeture de Vl varie entre 5 et 15 secondes. Cet intervalle se determine experimentalement en fonction des caracteristiques de la torche et de son utilisation.
On note que l'arrêt de l'installation est obtenu, en outre, et independamment de l'operateur, si la pression de gaz fait defaut ~2~i3578 (ouverture du contact 47) ou si le transformateur 10 s'echauffe anormalement (ouverture du contact 46). Un circuit de contrôle ~lampe 60 et element unidirectionnel 61) signale de façon optique l'etat correct de l'alimentation gazeuse et le non-echauffement du transformateur 10. En outre, une lampe 62 branchee en serie avec un élément unidirectionnel 63 signale optiquement le bon etat de l'enroulement 42 et de son contact 15.
De pr~ference, la lampe 62 est en serie avec un interrupteur à bil q 64, de sorte qu'en fonctionnement normal cette lampe 62 s'eclaire faiblement et s'eteint lors d'un arrêt de fonctionnement. Au contraire, la lampe 62 se mettra à clignoter au cas o~ l'enroulement 42 ou le contact 15 sont defectueux, du fait de l'existen~e d'une tension à vide elevee a~x bornes du secondaire 16 du transformateur 10. De preferen oe , on place un appareil sonore 65 en parallèle sur la lampe 62.
La figure 2 represente une variante de realisation du système de la figure l, variante dans laquelle les mêmes elements que ceux de la figure 1 portent les mêmes references. L'enroulement 44 dans cette variante fait partie du circuit auxiliaire de ccmmande 30.
Les moyens de temporisation C.G.M. sont constitues ici d'une électrovanne V2 à double débit command~e par l'enroulement 84, reliés en série avec un interrupteur temporisé 85. Les extremites de l'enroulement 84 et de l'interrupteur temporisé 85, non reliees entre-elles, sont reliées en parallèles sur l'enroulement 44 et aux bornes du secondaire du transformateur 31.
Le premier debit de l'électrovanne V2 correspond au débit normal de 1'appareil, oe debit etant au moins egal au debit de l'~lectrovanne Vl. Le second débit del'électrovanne V2 est faible, co~paré au premier et permet d'engendrer une fuite calibr~e de gaz. Cette fuite calibree de gaz a une valeur suffisante pour permettre de maintenir à distance la tuvère et 1'électrode, c'est-à-dire maintenir la tuyère mobile en appui sur son siège dans le corps de torche 1. Suivant la structure de la torche, on détermine expérimentalement la valeur de ce second debit et l'on choisit ou l'on regle la vanne V2 de manière à
obtenir lf~;t debit dans sa seconde position.
Ie fonctionnement du système selon la figure 2 est en tout point identique à celui de la fig~re 1 si ne n'est au niveau des moyens de temporisation C.G.M. :
~2~3578 Lorsque l'operateur ferme l'interrupteur 34 du circuit auxiliaire 30, ceci a pour effet de mettre sous tension le transformateur très basse tension 31, d'allumer la lampe temoin 40 et d'exciter l'enroulement 44 de l'electrovanne Vl, ce qui ouvre celle-ci.
L'electrovanne V2 est fermee, en position de fuite calibree, autorisant le second débit de gaz plasmagene dans la torche 1.
La formation de l'arc de soudage ou de coupage s'effectue de la ~me maniere que precedemment. L'amorçage de l'arc provoque l'ouverture de V2 dans sa position de premier de~bit. Des l'extinction de l'arc provoquee par l'operateur (annulation du courant d'arc), l'enroulement 48 est desexcite, le contact 43 s'ouvre, ce qui desexcite egalement les enroulements 42 et 142. Le contact 15 s'ouvre, tandis que l'interrupteur te~porisé 85 s'ouvre egalement, après un intervalle de temps predetermine, provoquant le basculement de 1'electrovanne V2, de sa position de premier debit dans sa position de second debit ou fuite calibree. Pendant 1'intervalle de temps predetermine le debit de gaz plasmagène est maintenu à sa valeur maximale, ce qui permet d'assurer le refroidissement rapide de la torche. La variante decrite sur cette figure 2 correspond donc à une temporisation fixe prédetenminee du relais 85.
Bien entendu, on peut dans cet exemple, supprimer l'électrovanne V1 et son enroulement 44, celle-ci n'ayant qu'une fonction de vanne électrique d'alimentation en gaz plasmagène.
Selon une variante de l'invention particulièrement applicable lorsque le flux de gaz nécessaire au refroidissement n'est pas tr~s important, on peut egalement supprimer l'enroulement 142 et l'interrupteur temporise 85 dans le circuit de temporisation C.G.M. de la figure 2. De cette manière, lorsque l'operateur provoque l'extinction de l'arc de soudage, ceci engendre, par l'intermediaire de l'enroulement 84, un basculement de l'electrovanne V2 dans sa position de faible debit, celui-ci ~etant alors suffisant d'une part pour maintenir la tuyère sur son siège, à distance de 1'electrode, et d'autre part pour refroidir l'electrode et/ou la tuyère de la torche. Dans cette dernière variante, les moyens de temporisation C.G.M. se reduisent ainsi aux moyens de basculement de l'électrovanne V2 de la position de premier débit à la position de second débit.
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De préference, le second débit (fuite calibrée) sera tel qu'il ne peut permettre, ~ la fois la cr~ation et le maintien d'un arc plasma ainsi que le refroidissement suffisant de la torche.
la figure 3 représente une seconde variante de réalisation du systeme selon l'invention comportant une temporisation variant de manière continue en fonction de la duree de l'étape de coupe précedente. Le circuit represente sur cette figure 3 est semblable à celui de la figure 2, à l'exception d'une part, des contacts de l'enroulement 142, et d'autre part, du circuit 179 permettant la variation de la temporisation.
Le contact temporise 85 de la figure 2 a eté remplace par un contact simple 85 ainsi qu'un second contact 185 en parall~le sur 85. Ce contact 185 est commandé, ainsi qu'on le verra par la suite, par l'enroulement 242.
Aux bornes du secondaire 33 du transformateur 31, est connecté
le circuit 179, sur les connexions d'entrée d'un pont redresseur P dont les sorties négative et positive sont reliees d'une part aux bornes d'un condensateur C1 et d'autre part à la résistance Rl en série avec la diode zéner Z1. Aux bornes de la diode Z1, délivrant une tension stabilisée V
de valeur egale à sa tension Zener, est connectée la première extrémite du contact 143 dont l'autre extremite est reliee à la resistance R2, connectee en série avec le condensateur C2 dont l'armature negative est reliée à la masse. Aux bornes de cette diode Z1 est également connecte un pont diviseur R4-R5 dont le point milieu (à la tention Vc) est relié à
l'entrée négative d'un amplificateur comparateur Al, dont l'entree positive est reliee au point commun à la resistance R2 et au condensateur C2 ~à la tension VA), ce point conmun etant egalement connecté à la masse par l'intermediaire de la résistance R3 afin de permettre (lorsque cela est necessaire) la décharge du condensateur C2. L'amplificateur comparateur Al est alimenté à la tension V, tandis que la sortie de Al (à
la tension VB) est reliée par l'intermediaire d'une rasistance R6 à la base d'un transistor T1 dont l'émetteur est relié à la masse (pole négatif du pont redresseur P). La base de Tl est également mise à la masse par l'intermédiaire de la résistance R7. Le collecteur de T1 est polarise par l'interm~diaire de l'enroulement 242, qui commande l'ouverture ou la fermeture du contact 185, une diode Dl étant CQnneCtée en parallèle sur l'enroulement 242, dans le sens conducteur du collecteur vers l'alimentation positive choisie au point commun de Rl et Cl.
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~25357~
Le fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 3 sera mieux compris ~ l'aide de la figure 4 qui représente, sur la courbe située dans la partie haute de la figure, la variation de la tension VA
en fonction du temps t, et sur la courbe situee dans la partie basse de la figure, la durée ~ t de la temporisation, en fonction de la durée t de la coupe.
La mise en route du circuit de coupe est identique à celle décrite sur la figure 2. Lorsque l'enroulement 142 est excite, le contact 85 se ferme oe qui engendre un "fort debit" de gaz pendant la pericde de coupe. Jusqu'à l'instant to~ la tension sur l'entr~e négative de l'amplificateur comparateur Al étant supérieure à celle présente sur l'entrée positive, le transistor Tl est bloqué et l'enroulement 242 n'est pas excité. L'interrupteur 185 est ouvert. Lorsque l'on arrête l'opération de coupe, le contact 85 s'ouvre egalement ce qui se traduit par une désexcitation de l'enroulement 84, la vanne V2 passant immédiatement en position de "faible debit".
Lorsque la duree de l'operation de coupe est suffisament longue pour devenir superieur à to~ la tension VA sur l'entrée positive de l'amplificateur comparateur Al devient supérieure à la tension fixée par le pont diviseur R4 R5 sur l'entrée négative de Al. Ceci entraine une tension positive sur la base du transistor Tl qui devient conducteur :
l'enroulement 242 est excite ce qui entraine la fermeture du contact 185.
Si l'op~ration de coupe est arrêtée à l'instant tl, l'enroulement 142 est désecxité et le contact 85 s'ouvre. Le contact 143, dont la fermeture a été commandée par l'excitation de l'enroulement 48 (voir description figure 2), s'ouvre ce qui entraine la décharge du condensateur C2 via la résistance R3. Apras l'intervalle de temps ~ tl, la tension aux bornes du condensateur C2 redevient égale à Vc, et l'enroulement 242 est désexcité, ce qui engendre alors l'ouverture du contact 185 et la désexcitation de l'enroulement 84 : la vanne V2, en position de "fort débit" lorsque l'enroulement 84 est excité, passe alors en pos.ition de "faible débit".
La figure 4 montre en outre que si l'on oe sse l'opération de coupe aux instants t2 ou t3,..., on obtiendra une temporisation ~ t de durée~ t2,~t3,..... Lorsque la durée de l'opération de coupe est telle que le condensateur est complètement chargé (tension V entre les armatures), la duree ~ t de la temporisation devient sensiblement constante (~ t2 sensiblement egal à~ t3).
La figure 5 represente une troisi~me variante de realisation du systeme selon l'invention comportant une temporisation ~ double duree.
lorsque la duree de l'operation de coupe ~ ete inferieure à une valeur predeterminee, la temporisation à une faible duree de valeur predeterminee, eventuellement r~glable. Cette faible duree est generalement nulle. L~rsque la duree de 1'etape coupe est sup~rieure à
cette valeur predeterminée (coupe de longue duree), la temporisation prend une seconde valeur predéterminée, eventuellement r~glable, plus longue que la précedente.- En pratique, toutefois, la duree de la plus longue des temporisations n'excede pas géneralement quelques secondes.
Le circuit represente sur la figure 5 est sensiblement identique à celui représenté sur la figure 4 avec toutefois les differences suivantes : le contact 185 à éte remplacé par un contact temporisé 385, en parallèle ~ le contact 185, tandis que l'alimentation du collecteur Tl via l'enroulement 242 se fait par l'intermédiaire d'un contact 285 dont la fermeture et l'ouverture sont commandees par l'excitation et la desexcitation de l'enroulement 142, qui commande egalement la fermeture et l'ouverture du contact 85.
Le fonctionnement du circuit represente sur la figure 5 est le suivant : à l'instant to~ lorsque debute l'operation de coupe, l'enroulement 142 est excite et le contact 85 se ferme, ce qui entraine le passage du gaz à fort debit dans V2. Si l'on arrête la coupe avant l'instant tl (voir figure 4) l'enroulement 242 n'est pas excite et le contact 385 reste ouvert. Comme l'arrêt de la coupe entraine l'ouverture du contact 85, le fort debit de gaz est egalement arreté et la vanne V2 est traversee par le "faible débit" de gaz. Il n'y a donc pas de temporisation dans le cas present.
Par contre, si l'cperation de coupe est arrêtée au delà de l'instant tl, il en est tout differemment. A partir de l'instant tl, le comçarateur Al bascule et l'enroulement 242 est excité, puisque le contact 285 s'est fermé à l'instant to lorsque l'enroulement 142 a été
excite. Si l'on arrête la coupe à l'instant t3, par ex~.~le (figure 4) l'enroulement 142 est désexcité, ce qui entra~ne d'une part, l'ouverture du contact 85 et d'autre part l'ouverture du contact 285. L'ouverture de oe dernier entraîne la desexcitation de l'enroulement 242 qui engendre ~2S357E~
l'ouverture temporisee du contact 385 . On maintient ainsi un "fort debit" de gaz dans la vanne V2 et dans la tuy~re après la fin de l'étape de coupe, la duree de oe "fort ~hit~ etant egale à la valeur de la temporisation de 1'interupteur temporise 385. Comme precedemment, cette valeur n'excède pas, generalement, quelques secondes.
Bien entendu, l'homme de metier peut, sans sortir du cadre de l'invention, realiser les variantes des figures 3 et 5, de diverses manières en utilisant par exemple des circuits logiques (portes logiques, compteurs, etc...) travaillant avec des signaux numeriques declenchés par le debut et la fin des operations de coupe, ou des relais temp~rises (en particulier pour la variante de la figure 5). On peut en particulier, en utilisant des circuits logiques num~riques, modifier la courbe ~ t = f (t) (exemple : fig.4) de manière à lui donner la forme voulue, selon une fonction lineaire, polyno~miale, etc.... Le but de la temporisation variable est de fournir une duree de refroidissement qui soit directement fonction de la temp~rature de la torche après l'cperation de coupe precédente. Pcur cela, on peut relever expérimentalement la courbe d'echauffement de la torche (en un point determine de celle-ci, par exemple à proximite de l'électrcde) en fonction de la durée de CouFe et reproduire sensiblement la m&me courbe p~ur la temporisation variable.
Bien qu'il soit possible d'utiliser deux gaz différents pcur engendrer les deux d~bits differents, avec deux circuits d'alimentation séparés, arrivant sur l'~lectrovanne V2, chaque circuit etant commande en synchronisation avec la oommutation de la vanne du premier au second delbit et vice-versa, il sera genéralement plus simple d'utiliser le m~me gaz pour les deux d~bits.
.
Claims (10)
1. Système de soudage ou de coupage plasma comprenant une torche comportant un corps de torche, une électrode montée dans ce corps et une tuyère, des moyens d'alimentation en gaz de la torche pour alimenter celle-ci en gaz plasmagène ainsi que des moyens d'alimentation électrique de la torche pour engendrer, maintenir ou couper un arc électrique de soudage ou de coupage plasma, les moyens d'alimen-tation en gaz étant adaptés pour fournir à la torche un fort débit de gaz pendant les opérations de soudage ou de coupage, caractérisé en ce que la tuyère est montée à débattement axial par rapport au corps jusqu'au contact de l'électrode contre l'action d'un moyen élastique de rappel vers une position d'écarte-ment mutuel maximal correspondant au fonctionnement normal, et en ce que le système comporte des moyens de temporisation reliés aux moyens d'alimentation en gaz de la torche et adaptés pour au moins réduire le débit de gaz fourni par les moyens d'alimentation en gaz de la torche après un intervalle de temps prédéterminé suivant la coupure de l'arc électrique.
2. Système de soudage ou de coupage plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que les-dits moyens de temporisation sont également reliés aux moyens d'alimentation électrique de la torche et sont sensibles à la coupure de l'arc électrique.
3. Système de soudage ou de coupage plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que les-dits moyens de temporisation comportent des moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé.
4. Système selon la revendication 3, caracté-risé en ce que les moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé sont tels que la temporisation est fonction de la durée de la coupe précédente.
5. Système de soudage ou de coupage plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en gaz comportent une première électrovanne contrôlée par un circuit électrique de commande dont l'ouverture ou la fermeture commande le passage du gaz plasmagène, le circuit électrique de commande de ladite électrovanne étant connecté aux moyens d'alimentation élec-trique par l'intermédiaire des moyens de temporisation.
6. Système de soudage ou de coupage plasma selon la revendication 5 dans lequel le moyen élastique de rappel comprend le débit de gaz plasmagène dans la tuyère, carac-térisé en ce que les moyens d'alimentation en gaz comportent une seconde électrovanne, à deux débits, dont le circuit électrique de commande est connecté aux moyens d'alimentation électrique, le premier débit correspondant aux phases pour engendrer et maintenir l'arc électrique, le second débit, plus faible que le premier, correspondant à la phase dans laquelle l'arc électrique est coupé tandis que le système est toujours sous tension, ce second débit ayant une valeur suffisante pour maintenir la tuyère et l'électrode à distance l'une de l'autre quelle que soit la position de la torche.
7. Système selon la revendication 3, caractérisé
en ce que les moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé comportent des moyens pour mesurer la durée de l'opération de coupe, des moyens pour comparer cette durée à une valeur prédéterminée et des moyens pour commander la coupure de l'alimentation en gaz de coupe à
fort débit dès que cesse l'opération de coupe lorsque la durée de l'opération de coupe est inférieure à ladite valeur prédéterminée.
en ce que les moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé comportent des moyens pour mesurer la durée de l'opération de coupe, des moyens pour comparer cette durée à une valeur prédéterminée et des moyens pour commander la coupure de l'alimentation en gaz de coupe à
fort débit dès que cesse l'opération de coupe lorsque la durée de l'opération de coupe est inférieure à ladite valeur prédéterminée.
8. Système selon la revendication 7, caractérisé
en ce que les moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé comportent, en outre, des moyens qui commandent la coupure de l'alimentation à fort débit en gaz après un intervalle de temps prédéterminé suivant la fin de l'opération de coupe lorsque la durée de l'opération de coupe précédente est supérieure ou égale à ladite valeur prédéterminée.
en ce que les moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé comportent, en outre, des moyens qui commandent la coupure de l'alimentation à fort débit en gaz après un intervalle de temps prédéterminé suivant la fin de l'opération de coupe lorsque la durée de l'opération de coupe précédente est supérieure ou égale à ladite valeur prédéterminée.
9. Système selon la revendication 7, caractérisé
en ce que les moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé comportent, en outre, des moyens qui commandent la coupure de l'alimentation en gaz à fort débit après un intervalle de temps suivant la fin de l'opération de coupe fonction de la durée de celle-ci.
en ce que les moyens de réglage de l'intervalle de temps prédéterminé comportent, en outre, des moyens qui commandent la coupure de l'alimentation en gaz à fort débit après un intervalle de temps suivant la fin de l'opération de coupe fonction de la durée de celle-ci.
10. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la durée de la temporisation est fonction de la température de la torche à la fin de l'opération de coupe.
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