FR3132413A1 - IMPROVED ELECTRODE FOR A PLASMA CUTTING TORCH - Google Patents
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Abstract
La présente invention porte sur une électrode de torche de coupage plasma comportant: - une première portion (150) ayant une première face d'extrémité libre (152) munie d'un logement (153) de réception d'un insert émissif (155), - une deuxième portion (151) de forme tronconique ayant une section transversale dont un diamètre augmente lorsqu'on se déplace d'un centre de l'électrode (15) vers une deuxième face d'extrémité libre (156), dite face d'extrémité de contact, opposée axialement à ladite première face d'extrémité libre (152), - ladite deuxième portion (151) de forme tronconique ayant son diamètre terminal le plus grand supérieur à un diamètre maximal de la première portion (150) de ladite électrode. Figure 12aThe present invention relates to a plasma cutting torch electrode comprising: - a first portion (150) having a first free end face (152) provided with a housing (153) for receiving an emissive insert (155) , - a second portion (151) of frustoconical shape having a cross section whose diameter increases when moving from a center of the electrode (15) towards a second free end face (156), called the face of contact end, axially opposite said first free end face (152), - said second portion (151) of frustoconical shape having its largest terminal diameter greater than a maximum diameter of the first portion (150) of said electrode. Figure 12a
Description
La présente invention porte sur une électrode améliorée pour une torche de coupage plasma.The present invention relates to an improved electrode for a plasma cutting torch.
Le principe de coupage plasma est utilisé pour la découpe de tôles plus ou moins épaisses. Le passage d’un courant est établi entre une électrode et la tôle à découper de manière à former un plasma d’arc électrique. Une tuyère vient concentrer ce plasma qui est chauffé par effet Joule pour atteindre des températures très élevées. La tuyère présente un orifice de sortie qui oriente le jet plasma. Le jet plasma est en outre éjecté par l’orifice de la tuyère à grande vitesse. Du fait de la température élevée, la tôle fond localement et la pression d’alimentation en gaz de la tuyère créant la vitesse du jet plasma permet d’éjecter le métal fondu sous la tôle. On réalise de la sorte une saignée dans la pièce à découper.The plasma cutting principle is used for cutting more or less thick sheets. The passage of a current is established between an electrode and the sheet metal to be cut so as to form an electric arc plasma. A nozzle concentrates this plasma which is heated by the Joule effect to reach very high temperatures. The nozzle has an outlet orifice which directs the plasma jet. The plasma jet is also ejected through the nozzle orifice at high speed. Due to the high temperature, the sheet metal melts locally and the gas supply pressure to the nozzle creating the speed of the plasma jet makes it possible to eject the molten metal under the sheet metal. In this way, a groove is created in the piece to be cut.
Un dispositif pour mettre en œuvre ce principe de coupage s’appelle une torche, notamment une torche plasma. Une telle torche comporte notamment une électrode, une tuyère, et un système d’alimentation en gaz de la tuyère.A device for implementing this cutting principle is called a torch, in particular a plasma torch. Such a torch comprises in particular an electrode, a nozzle, and a gas supply system to the nozzle.
Il est connu en outre de munir une torche plasma d’une seconde tuyère, disposée en aval (ou autour) de la première tuyère de manière à former autour du jet plasma une couche de gaz protectrice. La seconde tuyère est alors souvent alimentée avec un gaz inerte ou de l’air. Le document EP2384097 décrit une telle tuyère qui est optimisée pour le refroidissement amont de la tuyère plasma munie d’une ouverture formant une buse par laquelle passe le jet plasma. La torche plasma décrite dans ce document présente donc les avantages d'un flux gazeux de plasma ionisé ainsi qu'un refroidissement de la buse et sa protection renforcés contre les projections de métal fondu qui peuvent intervenir pendant l'utilisation de la torche, et en particulier durant les phases de perçage.It is also known to provide a plasma torch with a second nozzle, arranged downstream (or around) the first nozzle so as to form a protective gas layer around the plasma jet. The second nozzle is then often supplied with an inert gas or air. Document EP2384097 describes such a nozzle which is optimized for the upstream cooling of the plasma nozzle provided with an opening forming a nozzle through which the plasma jet passes. The plasma torch described in this document therefore has the advantages of an ionized plasma gas flow as well as reinforced cooling of the nozzle and its protection against projections of molten metal which may occur during use of the torch, and in particularly during the drilling phases.
La demanderesse a développé un système de refroidissement d'une électrode de type "sèche" suivant lequel le refroidissement de l'électrode est effectué par conduction thermique sans faire circuler un liquide de refroidissement à l'intérieur de l'électrode comme cela est classiquement le cas. Ce refroidissement par conduction est réalisé entre l’électrode et le porte-électrode lequel est traversé par un liquide de refroidissement. L’invention vise à améliorer l’extraction de calories de l’électrode par le porte-électrode.The applicant has developed a system for cooling a "dry" type electrode according to which the cooling of the electrode is carried out by thermal conduction without circulating a cooling liquid inside the electrode as is conventionally the case. case. This cooling by conduction is carried out between the electrode and the electrode holder, through which a cooling liquid passes. The invention aims to improve the extraction of calories from the electrode by the electrode holder.
A cette fin, la présente invention a pour objet une électrode de torche de coupage plasma comportant:
- une première portion ayant une première face d'extrémité libre munie d'un logement de réception d'un insert émissif,
- une deuxième portion de forme tronconique ayant une section transversale dont un diamètre augmente lorsqu'on se déplace d'un centre de l'électrode vers une deuxième face d'extrémité libre, dite face d'extrémité de contact, opposée axialement à ladite première face d'extrémité libre,
- ladite deuxième portion de forme tronconique ayant son diamètre terminal le plus grand supérieur à un diamètre maximal de la première portion de ladite électrode.To this end, the present invention relates to a plasma cutting torch electrode comprising:
- a first portion having a first free end face provided with a housing for receiving an emissive insert,
- a second portion of frustoconical shape having a cross section whose diameter increases when moving from a center of the electrode towards a second free end face, called the contact end face, opposite axially to said first free end face,
- said second portion of frustoconical shape having its largest terminal diameter greater than a maximum diameter of the first portion of said electrode.
L'invention permet ainsi de maximiser la surface de contact entre l'électrode et le porte-électrode afin d'optimiser un refroidissement par conduction thermique de l'électrode.The invention thus makes it possible to maximize the contact surface between the electrode and the electrode holder in order to optimize cooling by thermal conduction of the electrode.
Selon une réalisation de l'invention, la première portion présente une forme cylindrique et comporte éventuellement un ou plusieurs tronçons tronconiques, un ou plusieurs congés, un ou plusieurs chanfreins ou des étagements.According to one embodiment of the invention, the first portion has a cylindrical shape and possibly comprises one or more frustoconical sections, one or more fillets, one or more chamfers or steps.
Selon une réalisation de l'invention, la face d'extrémité de contact est une face pleine sur au moins 90% de sa surface.According to one embodiment of the invention, the contact end face is a solid face over at least 90% of its surface.
Selon une réalisation de l'invention, la face d'extrémité de contact comporte une cavité en son centre, de préférence de diamètre inférieur à 0.5mm.According to one embodiment of the invention, the contact end face has a cavity in its center, preferably with a diameter of less than 0.5mm.
Selon une réalisation de l'invention, la face d'extrémité de contact présente une forme plane.According to one embodiment of the invention, the contact end face has a planar shape.
Selon une réalisation de l'invention, la face d'extrémité de contact présente une forme légèrement bombée, par exemple présentant un bombé entre son centre et son bord de 0.01mm, idéalement de 0.005mm.According to one embodiment of the invention, the contact end face has a slightly convex shape, for example having a convexity between its center and its edge of 0.01mm, ideally 0.005mm.
Selon une réalisation de l'invention, la face d'extrémité de contact a un état de surface de rugosité Ra contrôlée: Ra inférieure à 1.6µm, de préférence une rugosité Ra inférieure à 0.8µm, idéalement comprise entre Ra=0.4µm et Ra=0.2µm.According to one embodiment of the invention, the contact end face has a surface state of controlled roughness Ra: Ra less than 1.6µm, preferably a roughness Ra less than 0.8µm, ideally between Ra=0.4µm and Ra =0.2µm.
Selon une réalisation de l'invention, la deuxième portion de forme tronconique a un état de surface de rugosité Ra contrôlée: Ra inférieure à 1.6µm, de préférence une rugosité Ra inférieure à 0.8µm, idéalement comprise entre Ra=0.4µm et Ra=0.2µm.According to one embodiment of the invention, the second portion of frustoconical shape has a surface state of controlled roughness Ra: Ra less than 1.6µm, preferably a roughness Ra less than 0.8µm, ideally between Ra=0.4µm and Ra= 0.2µm.
Selon une réalisation de l'invention, ladite électrode comporte un manchon tubulaire muni d'un taraudage ménagé sur une face interne dudit manchon tubulaire.According to one embodiment of the invention, said electrode comprises a tubular sleeve provided with a thread provided on an internal face of said tubular sleeve.
Selon une réalisation de l'invention, ladite électrode comporte un dispositif de préhension pour permettre un entraînement en rotation de ladite électrode.According to one embodiment of the invention, said electrode comprises a gripping device to enable rotation of said electrode.
Selon une réalisation de l'invention, le dispositif de préhension comporte des trous de préhension réalisés sur une face externe de la deuxième portion.According to one embodiment of the invention, the gripping device comprises gripping holes made on an external face of the second portion.
Selon une réalisation de l'invention, le dispositif de préhension comporte une pluralité de pans de vissage constitués par des méplats réalisés dans la face externe de la première portion.According to one embodiment of the invention, the gripping device comprises a plurality of screwing sections constituted by flats made in the external face of the first portion.
Selon une réalisation de l'invention, l'électrode est réalisée dans un matériau conducteur de chaleur.According to one embodiment of the invention, the electrode is made of a heat-conducting material.
Selon une réalisation de l'invention, l'électrode est réalisée en cuivre ou dans un alliage à base de cuivre.According to one embodiment of the invention, the electrode is made of copper or a copper-based alloy.
Selon une réalisation de l'invention, la face d'extrémité de contact est recouverte d'une couche réalisée dans un matériau en argent.According to one embodiment of the invention, the contact end face is covered with a layer made of a silver material.
Selon une réalisation de l'invention, l'insert émissif est emmanché, brasé, soudé, ou serti à l'intérieur du logement de réception dudit insert émissif.According to one embodiment of the invention, the emissive insert is fitted, brazed, welded, or crimped inside the receiving housing of said emissive insert.
Selon une réalisation de l'invention, l'insert émissif est réalisé dans un matériau thermo-émissif, comme par exemple le tungstène ou ses alliages, ou le hafnium, le zirconium ou leurs alliages éventuellement dopés aux oxydes de terres rares et de lanthanides comme le thorium, le lanthane, le cérium.According to one embodiment of the invention, the emissive insert is made of a thermo-emissive material, such as for example tungsten or its alloys, or hafnium, zirconium or their alloys optionally doped with rare earth oxides and lanthanides such as thorium, lanthanum, cerium.
La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentées à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles:The present invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear further on reading the detailed description which follows including embodiments given by way of illustration with reference to the appended figures, presented by way of non-limiting examples, which may be used to complete the understanding of the present invention and the presentation of its realization and, where appropriate, contribute to its definition, on which:
Il est à noter que les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation présentent les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.It should be noted that the structural and/or functional elements common to the different embodiments have the same references. Thus, unless otherwise stated, such elements have identical structural, dimensional and material properties.
Dans la suite de la description les termes relatifs du type amont et aval sont entendus par référence au sens de circulation d'un gaz de coupe à l'intérieur de la torche plasma. Par ailleurs, une face dite "interne" d'une pièce est tournée vers l'intérieur de la pièce tandis qu'une face dite "externe" est tournée vers l'extérieur de la pièce.In the remainder of the description, the relative terms of the upstream and downstream type are understood by reference to the direction of circulation of a cutting gas inside the plasma torch. Furthermore, a so-called "internal" face of a part is turned towards the inside of the part while a so-called "external" face is turned towards the outside of the part.
La
La torche 10 est destinée à être fixée de façon amovible avec l'embase 11. Il est ainsi possible de désolidariser la torche de coupage plasma 10 pour pouvoir aisément remplacer les pièces d'usure de la torche 10, tel que cela est expliqué plus en détails ci-après.The torch 10 is intended to be removably fixed with the base 11. It is thus possible to detach the plasma cutting torch 10 to be able to easily replace the wearing parts of the torch 10, as explained in more detail. details below.
Plus précisément, comme on peut le voir sur la
L'embase 11 comporte également un deuxième conduit d'alimentation en gaz 18 destiné à être en communication avec un circuit d’alimentation de gaz aval pour alimenter la tuyère aval 13. Le gaz aval peut être un gaz inerte tel de l’azote mais il peut aussi s’agir par exemple d’air. Le gaz aval pourra être le même gaz que le gaz plasmagène ou un gaz différent.The base 11 also includes a second gas supply conduit 18 intended to be in communication with a downstream gas supply circuit to supply the downstream nozzle 13. The downstream gas can be an inert gas such as nitrogen but it can also be, for example, air. The downstream gas may be the same gas as the plasma gas or a different gas.
Afin d'assurer le refroidissement de la torche de coupage plasma 10, l'embase 11 comporte en outre un conduit d'entrée 20 du liquide de refroidissement dans la torche 10 et un conduit de sortie 21 du liquide de refroidissement de la torche 10. Chaque conduit 20, 21 peut être muni d'un dispositif d’obturation automatique 24 visible sur les figures 9a, 9b, 10a, et 10b évitant une fuite de liquide de refroidissement lorsque la torche 10 est déconnectée de l'embase 11. Chaque dispositif d’obturation automatique 24 comporte une bille 25 et un ressort 26 sollicitant la bille 25 vers son siège 27 lorsque la torche 10 est déconnectée de l'embase 11.In order to ensure the cooling of the plasma cutting torch 10, the base 11 further comprises an inlet conduit 20 for the cooling liquid in the torch 10 and an outlet conduit 21 for the cooling liquid from the torch 10. Each conduit 20, 21 can be provided with an automatic shutter device 24 visible in Figures 9a, 9b, 10a, and 10b preventing a leak of coolant when the torch 10 is disconnected from the base 11. Each device automatic shutter 24 comprises a ball 25 and a spring 26 urging the ball 25 towards its seat 27 when the torch 10 is disconnected from the base 11.
Le conduit d'entrée 20 de liquide de refroidissement remplit également une fonction de transmetteur de courant électrique vers la torche de coupage plasma 10. A cette fin, le conduit d'entrée 20 de liquide de refroidissement est réalisé dans un matériau électriquement conducteur.The coolant inlet conduit 20 also fulfills the function of transmitting electric current to the plasma cutting torch 10. To this end, the coolant inlet conduit 20 is made of an electrically conductive material.
Par ailleurs, la torche de coupage plasma 10 comporte un corps 30 réalisé en plusieurs parties, à savoir un carter tubulaire 31 réalisé dans un matériau métallique contenant les différents composants de la torche 10 et des éléments isolants internes 32, 33, 34 imbriqués les uns dans les autres. Les éléments isolants 32, 33, 34 sont réalisés dans un matériau électriquement isolant, notamment un matériau plastique ou en céramique. En variante, les différents éléments isolants 32, 33, 34 pourraient être monoblocs les uns avec les autres de façon à former un seul et même élément isolant.Furthermore, the plasma cutting torch 10 comprises a body 30 made in several parts, namely a tubular casing 31 made of a metallic material containing the different components of the torch 10 and internal insulating elements 32, 33, 34 nested together. in the others. The insulating elements 32, 33, 34 are made of an electrically insulating material, in particular a plastic or ceramic material. Alternatively, the different insulating elements 32, 33, 34 could be integral with each other so as to form a single insulating element.
L'électrode 15 est plaquée contre un porte-électrode 36 disposé à l'intérieur d'un logement 37 ménagé dans un barreau central 40. L'électrode 15 et le porte-électrode 36 sont disposées de façon coaxiale par rapport à l’axe X1 de la torche 10.The electrode 15 is pressed against an electrode holder 36 arranged inside a housing 37 provided in a central bar 40. The electrode 15 and the electrode holder 36 are arranged coaxially with respect to the axis X1 of torch 10.
La tuyère amont 12 est disposée de façon coaxiale autour de cette électrode 15. La tuyère amont 12 est reliée mécaniquement de façon amovible à un dissipateur thermique, dit dissipateur thermique amont 43. A cet effet, la tuyère amont 12 est vissée sur le dissipateur thermique amont 43. Le dissipateur thermique amont 43 s'étend circonférentiellement autour du barreau central 40.The upstream nozzle 12 is arranged coaxially around this electrode 15. The upstream nozzle 12 is mechanically removably connected to a heat sink, called upstream heat sink 43. For this purpose, the upstream nozzle 12 is screwed onto the heat sink upstream 43. The upstream heat sink 43 extends circumferentially around the central bar 40.
A l’extérieur de la tuyère amont 12, la tuyère aval 13 est disposée de façon coaxiale par rapport à l’axe X1 de la torche 10. La tuyère aval 13 est associé à un dissipateur thermique aval 44. Le dissipateur thermique aval 44 est disposé circonférentiellement autour du dissipateur thermique amont 43.Outside the upstream nozzle 12, the downstream nozzle 13 is arranged coaxially with respect to the axis X1 of the torch 10. The downstream nozzle 13 is associated with a downstream heat sink 44. The downstream heat sink 44 is arranged circumferentially around the upstream heat sink 43.
Un premier passage de gaz 46 ménagé dans la torche 10 permet d'alimenter en gaz plasmagène la tuyère amont 12 par l'intermédiaire d'un diffuseur de gaz amont 47. Le diffuseur de gaz amont 47 est disposé de façon coaxiale par rapport à l'axe X2. Le diffuseur de gaz amont 47 est intercalé axialement entre l'électrode 15 et la tuyère amont 12.A first gas passage 46 provided in the torch 10 makes it possible to supply plasma gas to the upstream nozzle 12 via an upstream gas diffuser 47. The upstream gas diffuser 47 is arranged coaxially with respect to the axis X2. The upstream gas diffuser 47 is inserted axially between the electrode 15 and the upstream nozzle 12.
Un deuxième passage de gaz 50 ménagé dans la torche 10 permet d'alimenter en gaz aval la tuyère aval 13 par l'intermédiaire d'un diffuseur de gaz aval 51. Le diffuseur de gaz aval 51 est disposé de façon coaxiale par rapport à l'axe X2. Le diffuseur de gaz aval 51 est intercalé axialement entre la tuyère amont 12 et la tuyère aval 13. La tuyère aval 13 est portée par une coiffe 52 destinée à être fixée sur le corps 30 de la torche 10 par l'intermédiaire d'une liaison hélicoïdale 53 de type vis-écrou.A second gas passage 50 provided in the torch 10 makes it possible to supply downstream gas to the downstream nozzle 13 via a downstream gas diffuser 51. The downstream gas diffuser 51 is arranged coaxially with respect to the axis X2. The downstream gas diffuser 51 is inserted axially between the upstream nozzle 12 and the downstream nozzle 13. The downstream nozzle 13 is carried by a cap 52 intended to be fixed on the body 30 of the torch 10 via a connection helical 53 screw-nut type.
La torche de coupage plasma 10 comporte ainsi un empilement axial de pièces d'usure "électrode 15-diffuseur de gaz amont 47-tuyère amont 12-diffuseur de gaz aval 51-tuyère aval 13" dont la configuration est décrite plus en détails ci-après.The plasma cutting torch 10 thus comprises an axial stack of wearing parts "electrode 15-upstream gas diffuser 47-upstream nozzle 12-downstream gas diffuser 51-downstream nozzle 13" whose configuration is described in more detail below After.
Plus précisément, l'électrode 15 est plaquée contre une face d'extrémité du porte-électrode 36 disposé à l'intérieur du logement 37 du barreau central 40 creux. Le barreau central 40 présente globalement une forme tubulaire de section ronde. Le barreau central 40 est réalisé dans un matériau électriquement conducteur.More precisely, the electrode 15 is pressed against an end face of the electrode holder 36 disposed inside the housing 37 of the hollow central bar 40. The central bar 40 generally has a tubular shape of round section. The central bar 40 is made of an electrically conductive material.
Le barreau central 40 est apte à acheminer un courant électrique vers le porte-électrode 36. A cet effet, le barreau central 40 est apte à établir un contact électrique avec le conduit d'entrée 20 de liquide de refroidissement de l'embase 11 ayant également une fonction de transmetteur de courant. Le contact entre le barreau central 40 et le conduit d'entrée 20 est de préférence un contact de forme tronconique.The central bar 40 is capable of routing an electric current to the electrode holder 36. For this purpose, the central bar 40 is capable of establishing electrical contact with the coolant inlet conduit 20 of the base 11 having also a current transmitter function. The contact between the central bar 40 and the inlet conduit 20 is preferably a contact of frustoconical shape.
En outre, le barreau central 40 comporte un canal central 55 de passage de liquide de refroidissement. Le canal central 55 de passage de liquide de refroidissement est destiné à être en regard du conduit d'entrée 20 de liquide de refroidissement, dit également barreau central de l'embase 11. Le barreau central 40 est muni à son extrémité d'une broche tubulaire 57 ayant une ouverture traversante 58 d'orientation transversale débouchant à l'intérieur du canal central 55.In addition, the central bar 40 includes a central channel 55 for passing coolant. The central coolant passage channel 55 is intended to be opposite the coolant inlet conduit 20, also called the central bar of the base 11. The central bar 40 is provided at its end with a pin tubular 57 having a through opening 58 of transverse orientation opening inside the central channel 55.
Lorsque la torche de coupage plasma 10 est connecté sur l'embase 11, la broche 57 qui pénètre au moins en partie à l'intérieur du conduit d'entrée 20 de liquide de refroidissement pousse la bille 25 de façon à l'écarter de son siège 27. Cela permet une circulation de liquide de refroidissement entre le conduit de circulation de liquide de refroidissement de l'embase 11 et le barreau central 40 de la torche 10. Un conduit 59 de sortie de liquide de refroidissement de la torche 10 est muni d'une broche 57 analogue.When the plasma cutting torch 10 is connected to the base 11, the pin 57 which penetrates at least partially inside the coolant inlet conduit 20 pushes the ball 25 so as to move it away from its seat 27. This allows circulation of coolant between the coolant circulation conduit of the base 11 and the central bar 40 of the torch 10. A coolant outlet conduit 59 of the torch 10 is provided of a similar pin 57.
Par ailleurs, le porte-électrode 36 est disposé à l'intérieur du logement de réception 37 du barreau central 40 situé dans un prolongement du canal central 55. Le porte-électrode 36 est fixé au barreau central 40 par vissage interne. A cet effet, le porte-électrode 36 présente une extrémité vissée 36.1 sur un filetage ménagé dans une face interne du logement 37. L'électrode 15 est plaquée contre une face d'extrémité 62 pleine du porte-électrode 36 de façon à être refroidie par conduction par le porte-électrode 36. Par "face d'extrémité pleine", on entend une face dépourvue d'ouverture mettant en communication fluidique le porte-électrode 36 et l'électrode 15. Afin d'optimiser le refroidissement par conduction de l'électrode 15, cette dernière décrite plus en détails ci-après est une électrode "pleine" par opposition aux électrodes "creuses" classiques munies d'une ouverture destinée à recevoir la circulation du liquide de refroidissement.Furthermore, the electrode holder 36 is arranged inside the receiving housing 37 of the central bar 40 located in an extension of the central channel 55. The electrode holder 36 is fixed to the central bar 40 by internal screwing. For this purpose, the electrode holder 36 has a screwed end 36.1 on a thread provided in an internal face of the housing 37. The electrode 15 is pressed against a solid end face 62 of the electrode holder 36 so as to be cooled by conduction by the electrode holder 36. By "full end face", we mean a face devoid of opening putting the electrode holder 36 and the electrode 15 in fluid communication. In order to optimize the cooling by conduction of the electrode 15, the latter described in more detail below is a "solid" electrode as opposed to conventional "hollow" electrodes provided with an opening intended to receive the circulation of the cooling liquid.
Le porte-électrode 36 comporte un conduit d’alimentation central 60 d'orientation axiale amenant le liquide de refroidissement à proximité de la face d'extrémité du porte-électrode 36 contre laquelle est plaquée l'électrode 15. Le conduit d'alimentation 60 débouche par un côté en regard du canal central 55 du barreau central 40 de façon à recevoir du liquide de refroidissement provenant du barreau central 40. Le conduit 60 alimente à son autre extrémité des trous de passage 75 de liquide de refroidissement réalisés dans le porte-électrode 36 et débouchant dans un espace annulaire 65 s'étendant radialement entre le porte-électrode 36 et le barreau central 40, plus précisément entre la face externe du porte-électrode 36 et une face interne du logement 37 du barreau central 40 creux. Ces trous de passage 75 de liquide de refroidissement présentent de préférence une orientation radiale mais pourrait présenter toute autre orientation permettant d'acheminer le liquide depuis le conduit d'alimentation central 60 vers l'espace annulaire 65.The electrode holder 36 comprises a central supply conduit 60 of axial orientation bringing the cooling liquid close to the end face of the electrode holder 36 against which the electrode 15 is pressed. The supply conduit 60 opens from one side facing the central channel 55 of the central bar 40 so as to receive cooling liquid coming from the central bar 40. The conduit 60 supplies at its other end the cooling liquid passage holes 75 made in the carrier. electrode 36 and opening into an annular space 65 extending radially between the electrode holder 36 and the central bar 40, more precisely between the external face of the electrode holder 36 and an internal face of the housing 37 of the hollow central bar 40. These cooling liquid passage holes 75 preferably have a radial orientation but could have any other orientation allowing the liquid to be routed from the central supply conduit 60 to the annular space 65.
Le porte-électrode 36 comporte des ailettes de refroidissement 66 sur sa face externe. Les ailettes de refroidissement 66 s'étendent radialement en saillie entre la face externe du porte-électrode 36 et la face interne du logement 37 du barreau central 40 creux. Les ailettes de refroidissement 66 présentent de préférence une forme hélicoïdale. A l'intérieur de l’espace annulaire 65, les ailettes 66 forment au moins un canal de refroidissement hélicoïdal 74, dans lequel le fluide de refroidissement circule depuis les trous de passage 75 vers un conduit 71 de collecte de liquide de refroidissement. En variante, les ailettes de refroidissement 66 pourront présenter une forme rectiligne d'orientation axiale par rapport à l'axe X1, et le fluide s’écoule axialement entre les ailettes 66.The electrode holder 36 has cooling fins 66 on its external face. The cooling fins 66 extend radially projecting between the external face of the electrode holder 36 and the internal face of the housing 37 of the hollow central bar 40. The cooling fins 66 preferably have a helical shape. Inside the annular space 65, the fins 66 form at least one helical cooling channel 74, in which the cooling fluid circulates from the passage holes 75 towards a coolant collection conduit 71. Alternatively, the cooling fins 66 may have a rectilinear shape of axial orientation relative to the axis X1, and the fluid flows axially between the fins 66.
Le porte-électrode 36 est assemblé de façon étanche avec le barreau central 40 par l'intermédiaire d'une portée cône-cône et le vissage interne. Plus précisément, le porte-électrode 36 présente une extrémité évasée 61 munie d'une face d'extrémité 62 d'orientation généralement perpendiculaire à l’axe du porte-électrode 36. Cette face d'extrémité 62 est en contact avec l'électrode 15 afin d'augmenter la surface de contact entre l'électrode 15 et le porte-électrode 36.The electrode holder 36 is assembled in a sealed manner with the central bar 40 via a cone-cone seat and internal screwing. More precisely, the electrode holder 36 has a flared end 61 provided with an end face 62 of orientation generally perpendicular to the axis of the electrode holder 36. This end face 62 is in contact with the electrode 15 in order to increase the contact surface between the electrode 15 and the electrode holder 36.
La portée cône-cône est constituée par une face interne 63 de l'extrémité évasée 61 en appui étanche contre une face 64 de forme complémentaire du barreau central 40. Les faces 63, 64 en contact pourront présenter une forme tronconique. Les faces en contact sont de préférence collées entre elles au moyen d'une colle étanche, ou brasées.The cone-cone surface is constituted by an internal face 63 of the flared end 61 in tight support against a face 64 of complementary shape of the central bar 40. The faces 63, 64 in contact may have a frustoconical shape. The faces in contact are preferably glued together using a waterproof glue, or brazed.
Le porte-électrode 36 est réalisé dans un matériau conducteur de courant et conducteur de chaleur, notamment un matériau métallique, tel que de l’aluminium, du cuivre, de l’argent, de l’or, ou tout alliage ou composite, incluant les revêtements de surface, à base de l’un de ces métaux.The electrode holder 36 is made of a current-conducting and heat-conducting material, in particular a metallic material, such as aluminum, copper, silver, gold, or any alloy or composite, including surface coatings, based on one of these metals.
Afin d'assurer un refroidissement optimal de la torche de coupage plasma 10, on utilise un circuit de refroidissement 70 dans lequel circule un fluide de refroidissement, de préférence sous forme liquide tel que de l'eau, ou de l’eau contenant de l'antigel, ainsi éventuellement que des additifs d’entretien comme des produits anti-corrosion, anticalcaire, ou biocides. En variante, le liquide de refroidissement pourra être de l'huile ou tout autre liquide à fort pouvoir caloporteur.In order to ensure optimal cooling of the plasma cutting torch 10, a cooling circuit 70 is used in which a cooling fluid circulates, preferably in liquid form such as water, or water containing antifreeze, as well as possibly maintenance additives such as anti-corrosion, anti-limescale products, or biocides. Alternatively, the coolant could be oil or any other liquid with a high heat transfer power.
Comme on peut le voir sur les figures 6 et 7, le circuit de refroidissement 70 comporte une première chambre de refroidissement du porte-électrode 36. La première chambre de refroidissement comprend le conduit 60 refroidissant la surface intérieure du porte-électrode 36, les trous de passage 75, et le ou les canaux hélicoïdaux 74.As can be seen in Figures 6 and 7, the cooling circuit 70 comprises a first chamber for cooling the electrode holder 36. The first cooling chamber comprises the conduit 60 cooling the interior surface of the electrode holder 36, the holes passage 75, and the helical channel(s) 74.
L'électrode 15 est ainsi apte à être refroidie par conduction par le porte-électrode 36 formant un radiateur thermique, lequel étant apte à être refroidi intérieurement par une circulation de fluide à l'intérieur du conduit 60, à la surface des trous de passage 75, et extérieurement par une circulation de fluide à l'intérieur du ou des canaux hélicoïdaux 74.The electrode 15 is thus able to be cooled by conduction by the electrode holder 36 forming a thermal radiator, which is able to be cooled internally by a circulation of fluid inside the conduit 60, on the surface of the passage holes 75, and externally by a circulation of fluid inside the helical channel(s) 74.
Par ailleurs, la tuyère amont 12 est reliée mécaniquement de façon amovible au dissipateur thermique amont 43. La tuyère amont 12 est refroidie par contact par le dissipateur thermique amont 43.Furthermore, the upstream nozzle 12 is mechanically removably connected to the upstream heat sink 43. The upstream nozzle 12 is cooled by contact by the upstream heat sink 43.
Une deuxième chambre de refroidissement 76 est en communication fluidique avec la sortie 71 de la première chambre de refroidissement. La deuxième chambre de refroidissement 76 s'étend radialement entre une face externe annulaire externe du dissipateur thermique amont 43 et une face annulaire interne de l'élément isolant 33 du corps 30 de ladite torche 10.A second cooling chamber 76 is in fluid communication with the outlet 71 of the first cooling chamber. The second cooling chamber 76 extends radially between an outer annular outer face of the upstream heat sink 43 and an inner annular face of the insulating element 33 of the body 30 of said torch 10.
Le dissipateur thermique amont 43 comporte sur sa face externe des ailettes de refroidissement 78 s'étendant radialement en saillie à l'intérieur de la deuxième chambre de refroidissement 76. Les ailettes de refroidissement 78 présentent de préférence une forme hélicoïdale. A l'intérieur de la chambre de refroidissement 76, les ailettes de refroidissement 78 délimitent au moins un canal de refroidissement hélicoïdal. En variante, les ailettes de refroidissement 78 pourront présenter une forme rectiligne d'orientation axiale par rapport à l'axe X1.The upstream heat sink 43 has on its external face cooling fins 78 extending radially projecting inside the second cooling chamber 76. The cooling fins 78 preferably have a helical shape. Inside the cooling chamber 76, the cooling fins 78 delimit at least one helical cooling channel. Alternatively, the cooling fins 78 may have a rectilinear shape of axial orientation relative to the axis X1.
La tuyère aval 13 est refroidie par contact par le dissipateur thermique aval 44. Une troisième chambre de refroidissement 80 est en communication fluidique d'une part avec la deuxième chambre de refroidissement 76 et d'autre part avec le conduit de sortie 21 de liquide de refroidissement. La troisième chambre de refroidissement 80 s'étend entre une face annulaire interne du dissipateur thermique aval 44 et une face annulaire externe de l'élément isolant 33 du corps de ladite torche 10.The downstream nozzle 13 is cooled by contact by the downstream heat sink 44. A third cooling chamber 80 is in fluid communication on the one hand with the second cooling chamber 76 and on the other hand with the outlet conduit 21 of liquid from cooling. The third cooling chamber 80 extends between an internal annular face of the downstream heat sink 44 and an external annular face of the insulating element 33 of the body of said torch 10.
Le dissipateur thermique aval 44 comporte sur sa face externe des ailettes de refroidissement 81 s'étendant radialement en saillie à l'intérieur de la troisième chambre de refroidissement 80. Les ailettes de refroidissement 81 présentent de préférence une forme hélicoïdale. A l'intérieur de la chambre de refroidissement 80, les ailettes de refroidissement 81 délimitent au moins un canal de refroidissement hélicoïdal. En variante, les ailettes de refroidissement 81 pourront présenter une forme rectiligne d'orientation axiale par rapport à l'axe X1.The downstream heat sink 44 has on its external face cooling fins 81 extending radially projecting inside the third cooling chamber 80. The cooling fins 81 preferably have a helical shape. Inside the cooling chamber 80, the cooling fins 81 delimit at least one helical cooling channel. Alternatively, the cooling fins 81 may have a rectilinear shape of axial orientation relative to the axis X1.
Ainsi le liquide de refroidissement pénétrant à l'intérieur du porte-électrode 36 via le conduit d'entrée 20 de liquide de refroidissement et le canal central 55 passe ensuite à l'intérieur de la première chambre de refroidissement formée des conduits 60, 202 et 74 pour extraire les calories du porte-électrode 36 via sa face interne et sa face externe. Le liquide de refroidissement passe ensuite dans le collecteur 71, communiquant avec l'intérieur de la deuxième chambre de refroidissement 76 pour extraire, via le ou les canaux de refroidissement hélicoïdaux, les calories du dissipateur thermique amont 43 puis à l'intérieur de la troisième chambre de refroidissement 80 pour extraire, via le ou les canaux de refroidissement hélicoïdaux, les calories du dissipateur thermique aval 44. Le liquide de refroidissement est ensuite évacué par le conduit de sortie 21 de liquide de refroidissement.Thus the coolant penetrating inside the electrode holder 36 via the coolant inlet conduit 20 and the central channel 55 then passes inside the first cooling chamber formed of conduits 60, 202 and 74 to extract the calories from the electrode holder 36 via its internal face and its external face. The cooling liquid then passes into the collector 71, communicating with the interior of the second cooling chamber 76 to extract, via the helical cooling channel(s), the calories from the upstream heat sink 43 then inside the third cooling chamber 80 to extract, via the helical cooling channel(s), the calories from the downstream heat sink 44. The coolant is then evacuated through the coolant outlet conduit 21.
La première chambre de refroidissement est ainsi consacrée au refroidissement indirect de l’électrode 15, par contact via le porte-électrode 36, la deuxième chambre de refroidissement 76 au refroidissement de la tuyère amont 12, par contact avec le dissipateur thermique amont 43, la troisième chambre de refroidissement 80 au refroidissement de la tuyère aval 13, par contact avec le dissipateur thermique aval 44, sans qu’aucune des trois pièces d’usure précitées (électrode 15, tuyère amont 12, tuyère aval 13) ne soit en contact direct avec le fluide de refroidissement, et puisse ainsi être changée sans ouverture du circuit de refroidissement, et sans engendrer de pertes ou de salissures.The first cooling chamber is thus dedicated to the indirect cooling of the electrode 15, by contact via the electrode holder 36, the second cooling chamber 76 to the cooling of the upstream nozzle 12, by contact with the upstream heat sink 43, the third cooling chamber 80 for cooling the downstream nozzle 13, by contact with the downstream heat sink 44, without any of the three aforementioned wearing parts (electrode 15, upstream nozzle 12, downstream nozzle 13) being in direct contact with the cooling fluid, and can thus be changed without opening the cooling circuit, and without causing loss or dirt.
Par ailleurs, comme cela est bien visible sur la
La coiffe 52 comporte une portion de forme tronconique 84 ayant une face interne 85 et une portion en forme de manchon annulaire 88 munie d'une portion filetée 89 sur sa périphérie interne. La coiffe 52 présente une ouverture central pour le passage d'une extrémité aval de la tuyère aval 13, l'extrémité amont de la tuyère aval 13 étant en appui contre une face interne de la coiffe 52.The cap 52 comprises a portion of frustoconical shape 84 having an internal face 85 and a portion in the form of an annular sleeve 88 provided with a threaded portion 89 on its internal periphery. The cap 52 has a central opening for the passage of a downstream end of the downstream nozzle 13, the upstream end of the downstream nozzle 13 bearing against an internal face of the cap 52.
Plus précisément, suivant cet empilement, la tuyère aval 13 a une face externe 94 de forme généralement tronconique en appui contre la face interne de forme généralement tronconique de la coiffe 52. Le diffuseur de gaz aval 51 a une face externe 98 en appui contre une face interne 95 de forme généralement tronconique de la tuyère aval 13. La tuyère amont 12 a une face externe 102 de forme généralement tronconique en appui contre une face interne 99 de forme tronconique du diffuseur de gaz aval 51. Le diffuseur de gaz amont 47 a une face externe 106 en appui contre une face interne 103 de la tuyère amont 12. L'électrode 15 a une face externe 110 de forme généralement tronconique en appui contre une face interne 107 de forme généralement tronconique du diffuseur de gaz amont 47.More precisely, according to this stack, the downstream nozzle 13 has an external face 94 of generally frustoconical shape resting against the internal face of generally frustoconical shape of the cap 52. The downstream gas diffuser 51 has an external face 98 resting against a internal face 95 of generally frustoconical shape of the downstream nozzle 13. The upstream nozzle 12 has an external face 102 of generally frustoconical shape resting against an internal face 99 of frustoconical shape of the downstream gas diffuser 51. The upstream gas diffuser 47 has an external face 106 resting against an internal face 103 of the upstream nozzle 12. The electrode 15 has an external face 110 of generally frustoconical shape resting against an internal face 107 of generally frustoconical shape of the upstream gas diffuser 47.
Ainsi, un vissage de la portion filetée 89 de la coiffe 52 sur une portion filetée 113 du corps 30 de la torche 10 engendre la création d'un effort de compression sur l'empilement enserré entre la coiffe 52 et le porte-électrode 36, lui-même en appui sur le corps 30, qui applique une force en réaction à la force de serrage appliquée par la coiffe 52 sur l'empilement des pièces d'usure 13-51-12-47-15. Cela permet d'assurer un centrage des différents composants de l'empilement des pièces d'usure 13-51-12-47-15 ayant chacun au moins une face de forme généralement conique en appui contre une face conique d'un élément adjacent correspondant de l'empilement.Thus, screwing the threaded portion 89 of the cap 52 onto a threaded portion 113 of the body 30 of the torch 10 generates the creation of a compressive force on the stack enclosed between the cap 52 and the electrode holder 36, itself resting on the body 30, which applies a force in reaction to the clamping force applied by the cap 52 on the stack of wearing parts 13-51-12-47-15. This ensures centering of the different components of the stack of wear parts 13-51-12-47-15 each having at least one face of generally conical shape resting against a conical face of a corresponding adjacent element of stacking.
Le dissipateur thermique amont 43 présente un degré de liberté en translation axiale par rapport au corps de la torche 10, de façon à permettre le centrage des différents composants lors d'un vissage de la portion filetée 89 de la coiffe 52.The upstream heat sink 43 has a degree of freedom in axial translation relative to the body of the torch 10, so as to allow the centering of the different components when screwing in the threaded portion 89 of the cap 52.
Avantageusement, on prévoit un dispositif de détrompage 114 pour s'assurer d'un vissage complet de la coiffe 52 sur le corps de la torche 10. Le dispositif de détrompage 114 comporte un bandeau annulaire coloré disposé sur le corps 30 de la torche 10 qui devient invisible uniquement si le vissage de la coiffe 52 sur la torche 10 est complet.Advantageously, a keying device 114 is provided to ensure complete screwing of the cap 52 onto the body of the torch 10. The keying device 114 comprises a colored annular strip placed on the body 30 of the torch 10 which becomes invisible only if the screwing of the cap 52 on the torch 10 is complete.
Avantageusement, la forme généralement tronconique 94 de la face externe de la tuyère aval 13 externe peut avoir une légère sphéricité, de sorte que la ligne de contact entre la sphère 94 et le tronc de cône de la coiffe 52 assure l’étanchéité entre la tuyère 13 et la coiffe lors du serrage de celle-ci.Advantageously, the generally frustoconical shape 94 of the external face of the external downstream nozzle 13 can have a slight sphericity, so that the line of contact between the sphere 94 and the truncated cone of the cap 52 ensures sealing between the nozzle 13 and the cap when tightening it.
Avantageusement, les surface d’appui cône sur cône des diffuseurs amont 47 et aval 51 assurent lors du serrage une étanchéité relative permettant un passage du gaz amont et aval très majoritairement par les canaux des diffuseurs 47, 51, sans avoir à recourir à des joints élastomère entre les diffuseurs et les autres pièces d’usure, ce qui simplifie leur usinage, économise un joint élastomère fragile et peu résistant à la température.Advantageously, the cone-on-cone bearing surface of the upstream 47 and downstream 51 diffusers ensures a relative seal during tightening allowing the upstream and downstream gas to pass mainly through the channels of the diffusers 47, 51, without having to resort to seals. elastomer between the diffusers and other wearing parts, which simplifies their machining and saves a fragile elastomer seal with little resistance to temperature.
L'ensemble torche-embase est configuré de telle façon qu'un effort axial soit exercé sur le barreau central 40, par exemple au moyen de la compression d’un organe élastique comme un ressort ondulé, lors du montage de la torche 10 sur l’embase 11, de sorte qu’un effort de compression de l’empilement des pièces d'usure soit garanti même si la coiffe 52 n’est pas suffisamment serrée par l’opérateur au montage.The torch-base assembly is configured in such a way that an axial force is exerted on the central bar 40, for example by means of the compression of an elastic member such as a corrugated spring, when mounting the torch 10 on the base 11, so that a compressive force of the stack of wearing parts is guaranteed even if the cap 52 is not sufficiently tightened by the operator during assembly.
Dans le mode de réalisation des figures 8b et 8c, l'électrode 15 comporte un manchon 157 muni d'un taraudage interne destiné à coopérer avec un filetage réalisé en périphérie externe du porte-électrode 36. Le vissage de l'électrode 15 sur le porte-électrode 36 permet ainsi de garantir que la face d'extrémité de l'électrode 15 soit correctement plaquée contre la face d'extrémité correspondante du porte-électrode 36 afin de garantir une bonne transmission du courant entre le porte-électrode 36 et l'électrode 15. Cette électrode 15 est décrite plus en détails ci-après en référence aux figures 12e à 12j.In the embodiment of Figures 8b and 8c, the electrode 15 comprises a sleeve 157 provided with an internal thread intended to cooperate with a thread made on the external periphery of the electrode holder 36. Screwing the electrode 15 onto the electrode holder 36 thus makes it possible to guarantee that the end face of the electrode 15 is correctly pressed against the corresponding end face of the electrode holder 36 in order to guarantee good transmission of the current between the electrode holder 36 and the electrode 15. This electrode 15 is described in more detail below with reference to Figures 12e to 12j.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur les figures 10a et 10b, un dispositif de verrouillage 120 est apte à assurer une liaison mécanique amovible entre la torche 10 et l'embase 11. Plus précisément, l'embase 11 comporte un corps d'embase 121 venant recevoir la torche 10 et un tube d'embase 122 destiné à être fixé sur l’axe embarquant la torche de la machine de découpe. Le corps d'embase 121 est mobile axialement à l'intérieur du tube d'embase 122.Furthermore, as can be seen in Figures 10a and 10b, a locking device 120 is capable of ensuring a removable mechanical connection between the torch 10 and the base 11. More precisely, the base 11 comprises a body of base 121 coming to receive the torch 10 and a base tube 122 intended to be fixed on the axis carrying the torch of the cutting machine. The base body 121 is movable axially inside the base tube 122.
Un organe élastique 123, tel qu'un ressort notamment de type ondulé, est en appui sur le corps d'embase 121 exerçant un effort axial lorsque ledit organe élastique 123 est comprimé par la mise en place de la torche 10. L’appui axial de la torche 10 sur le corps d’embase 121 se fait au niveau de l'appui cône sur cône entre le barreau central 40 de la torche 10 et le barreau central 20 de l'embase 11. L’effort d’appui permet d’assurer un bon contact électrique (résistance de contact faible), et la géométrie cône-cône centre la torche 11 sur le corps d’embase 121, ce qui assure que toutes les connexions fluides et électriques soient disposées précisément face-à-face.An elastic member 123, such as a spring in particular of the wavy type, is supported on the base body 121 exerting an axial force when said elastic member 123 is compressed by the installation of the torch 10. The axial support of the torch 10 on the base body 121 is done at the cone-on-cone support between the central bar 40 of the torch 10 and the central bar 20 of the base 11. The support force makes it possible to ensure good electrical contact (low contact resistance), and the cone-cone geometry centers the torch 11 on the base body 121, which ensures that all fluid and electrical connections are arranged precisely face-to-face.
Le dispositif de verrouillage 120 comporte une bague de verrouillage 127 fixe axialement mais mobile en rotation par rapport au tube d'embase 122. La bague de verrouillage 127 comportant au moins un lobe d'embase 128 ayant sur sa face supérieure une pente de guidage 130 et une pente de verrouillage 131. La pente de verrouillage 131 forme un angle non nul par rapport à la pente de guidage 130.The locking device 120 comprises a locking ring 127 fixed axially but movable in rotation relative to the base tube 122. The locking ring 127 comprising at least one base lobe 128 having on its upper face a guide slope 130 and a locking slope 131. The locking slope 131 forms a non-zero angle with respect to the guide slope 130.
La torche 10 comporte au moins un lobe de torche 133 issu du corps 30 de la torche 10. Le lobe de torche 133 comporte sur sa face inférieure une pente de guidage 134 et une pente de verrouillage 135. La pente de verrouillage 135 forme un angle non nul par rapport à la pente de guidage 134.The torch 10 comprises at least one torch lobe 133 coming from the body 30 of the torch 10. The torch lobe 133 has on its lower face a guide slope 134 and a locking slope 135. The locking slope 135 forms an angle not zero relative to the guide slope 134.
Les pentes de verrouillage 131, 135 et les pentes de guidage 130, 134 sont inclinées suivant des directions opposées de telle façon que les pentes de guidage 130, 134 agissent en compression de l'organe élastique 123 et les pentes de verrouillage 131, 135 agissent en décompression de l'organe élastique 123 lors du serrage de la bague de verrouillage 127.The locking slopes 131, 135 and the guide slopes 130, 134 are inclined in opposite directions such that the guide slopes 130, 134 act in compression of the elastic member 123 and the locking slopes 131, 135 act in decompression of the elastic member 123 when tightening the locking ring 127.
Comme cela est illustré par les figures 11a à 11h, lors d'une rotation de la bague de verrouillage 127 suivant une fraction de tour, notamment un quart ou un tiers de tour, la pente de guidage 130 du lobe d'embase 128 coopère avec la pente de guidage 134 du lobe de torche 133 de façon à faire remonter le corps d'embase 121 en comprimant l'organe élastique 123 via l’appui sur la portée d'appui du corps d'embase 121 jusqu'à ce que la pente de verrouillage 131 du lobe d'embase 128 coopère avec la pente de verrouillage 135 du lobe de torche 133 pour assurer, dans une position de verrouillage, un verrouillage de la torche 10 par rapport à l'embase 11 lorsque la torche 10 est connectée sur l'embase 11. La position de verrouillage est maintenue par l’effort de l'organe élastique 123.As illustrated by Figures 11a to 11h, during rotation of the locking ring 127 following a fraction of a turn, in particular a quarter or a third of a turn, the guide slope 130 of the base lobe 128 cooperates with the guide slope 134 of the torch lobe 133 so as to raise the base body 121 by compressing the elastic member 123 via the support on the support surface of the base body 121 until the locking slope 131 of the base lobe 128 cooperates with the locking slope 135 of the torch lobe 133 to ensure, in a locking position, locking of the torch 10 relative to the base 11 when the torch 10 is connected on the base 11. The locking position is maintained by the force of the elastic member 123.
En l'occurrence, pour un verrouillage par une rotation d'un tiers de tour (120 degrés) de la bague de verrouillage 127, ladite bague de verrouillage 127 comporte trois lobes d'embase 128 espacés angulairement entre eux de façon régulière et la torche 10 comporte trois lobes de torche 133 correspondant espacés angulairement entre eux de façon régulière. Bien entendu, le nombre de lobes d'embase 128 et de lobes de torche 133 pourra varier d'une application à une autre.In this case, for locking by a rotation of a third of a turn (120 degrees) of the locking ring 127, said locking ring 127 comprises three base lobes 128 angularly spaced between them regularly and the torch 10 has three corresponding torch lobes 133 spaced angularly apart from each other in a regular manner. Of course, the number of base lobes 128 and torch lobes 133 may vary from one application to another.
Avantageusement, l'embase 11 comporte un dispositif de détrompage 139 permettant d'identifier une position de verrouillage et une position de déverrouillage de la torche 10 par rapport à l'embase 11. Le dispositif de détrompage 139 comporte un repère 141 réalisé sur la bague de verrouillage 127 destiné à venir par rotation sélectivement en regard d'un symbole 142 correspondant à une position verrouillée ou à une position déverrouillée de la torche 10 par rapport à l'embase 11.Advantageously, the base 11 includes a keying device 139 making it possible to identify a locking position and an unlocking position of the torch 10 relative to the base 11. The keying device 139 includes a mark 141 made on the ring locking device 127 intended to come by rotation selectively opposite a symbol 142 corresponding to a locked position or an unlocked position of the torch 10 relative to the base 11.
L'organe élastique 123 est également apte à appliquer un effort de contact entre une extrémité du conduit d'entrée 20 de liquide de refroidissement ayant une également une fonction d'arrivée de courant de l'embase 11 et une extrémité du barreau central 40 de transmission de courant de la torche 10. Ainsi, la résistance de contact entre l’embase 11 et la torche 10 est minimisée, et contrôlée de manière répétable par l’effort d’appui de l’organe élastique 123.The elastic member 123 is also capable of applying a contact force between one end of the coolant inlet conduit 20 also having a current inlet function of the base 11 and one end of the central bar 40 of current transmission of the torch 10. Thus, the contact resistance between the base 11 and the torch 10 is minimized, and controlled in a repeatable manner by the support force of the elastic member 123.
L'extrémité du conduit d'entrée 20 de liquide de refroidissement de l'embase 11 et l'extrémité du barreau central 40 de la torche 10 présentent de préférence des formes tronconiques complémentaires pour assurer un bon centrage de la torche 10 sur le corps d’embase.The end of the coolant inlet conduit 20 of the base 11 and the end of the central bar 40 of the torch 10 preferably have complementary frustoconical shapes to ensure good centering of the torch 10 on the body of the torch 10. base.
L'électrode 15 alimentée électriquement par le porte-électrode 36 est réalisée dans un matériau conducteur de l’électricité et de la chaleur, par exemple en cuivre, en argent ou dans un alliage ou un composite à base de cuivre et d’argent, par exemple du cuivre revêtu d’argent.The electrode 15 electrically supplied by the electrode holder 36 is made of a material that conducts electricity and heat, for example copper, silver or an alloy or composite based on copper and silver, for example copper coated with silver.
Comme on peut le voir sur les figures 12a, 12b, et 12c, l'électrode 15 d'axe général de révolution X3 comporte une première portion 150 et une deuxième portion 151. La première portion 150 a une première face d'extrémité libre 152 munie d'un logement 153 de réception d'un insert émissif 155, tel que cela est visible sur les figures 12a et 12c.As can be seen in Figures 12a, 12b, and 12c, the electrode 15 of general axis of revolution X3 comprises a first portion 150 and a second portion 151. The first portion 150 has a first free end face 152 provided with a housing 153 for receiving an emissive insert 155, as can be seen in Figures 12a and 12c.
La première portion 150 pourra présenter une forme cylindrique simple comme cela est illustré par les figures 12a, 12b, et 12c. Alternativement, la première portion 150 pourra présenter une forme plus complexe constituée par un tronçon cylindrique, et pourra comporter un ou plusieurs tronçons tronconiques, et le cas échéant un ou plusieurs congés, un ou plusieurs chanfreins ou des étagements, comme cela est représenté sur la
L'insert émissif 155 est emmanché, brasé, serti, soudé, ou tout autre moyen d’assemblage assurant la continuité thermique et électrique entre les matériaux, à l'intérieur du logement 153 de réception dudit insert émissif 155. L'insert émissif 155 est réalisé de préférence dans un matériau réfractaire et thermo-émissif, comme par exemple le tungstène ou ses alliages, qui présente une température de fusion très élevée, ou bien le hafnium, le zirconium ou leurs alliages (ou autre), éventuellement dopés aux oxydes de terres rares et de lanthanides comme les oxydes de thorium, de lanthane, de cérium, etc… Selon les matériaux à découper et la nature du gaz plasmagène, un matériau sera préféré à un autre, notamment des alliages à base de tungstène pour les gaz neutres comme l’azote, l’argon , l’hydrogène ou leurs mélanges, et les alliages à base de hafnium ou de zirconium pour les gaz oxydants comme l’air ou l’oxygène.The emissive insert 155 is fitted, brazed, crimped, welded, or any other means of assembly ensuring thermal and electrical continuity between the materials, inside the housing 153 for receiving said emissive insert 155. The emissive insert 155 is preferably made of a refractory and thermo-emissive material, such as for example tungsten or its alloys, which has a very high melting temperature, or hafnium, zirconium or their alloys (or other), possibly doped with oxides rare earths and lanthanides such as thorium, lanthanum, cerium oxides, etc. Depending on the materials to be cut and the nature of the plasma gas, one material will be preferred to another, in particular tungsten-based alloys for the gases. neutrals such as nitrogen, argon, hydrogen or their mixtures, and alloys based on hafnium or zirconium for oxidizing gases such as air or oxygen.
La deuxième portion 151 de forme tronconique a une section transversale dont un diamètre augmente lorsqu'on se déplace d'un centre de l'électrode 15 vers une deuxième face d'extrémité libre 156 opposée axialement par rapport à la première face d'extrémité libre 152. La deuxième face d'extrémité libre 156, dite face d'extrémité de contact est destinée à venir en contact avec le porte-électrode 36. La deuxième portion 151 a son diamètre terminal, c’est-à-dire son plus grand diamètre, supérieur à une dimension maximale de la première portion 150 mesurée radialement par rapport à l'axe X, notamment un diamètre maximal de la première portion 150 dans le cas où cette dernière présente une forme cylindrique.The second portion 151 of frustoconical shape has a cross section whose diameter increases when moving from a center of the electrode 15 towards a second free end face 156 opposite axially relative to the first free end face 152. The second free end face 156, called the contact end face, is intended to come into contact with the electrode holder 36. The second portion 151 has its terminal diameter, that is to say its largest diameter, greater than a maximum dimension of the first portion 150 measured radially relative to the axis X, in particular a maximum diameter of the first portion 150 in the case where the latter has a cylindrical shape.
La deuxième portion tronconique 151 pourra se terminer par ladite face d'extrémité de contact 156, comme cela est représenté sur les figures 12a, 12b,12c. En variante, la deuxième portion tronconique 151 et la face d'extrémité de contact pourront être séparés par une portion ayant une forme cylindrique ou autre.The second frustoconical portion 151 may end with said contact end face 156, as shown in Figures 12a, 12b, 12c. Alternatively, the second frustoconical portion 151 and the contact end face may be separated by a portion having a cylindrical or other shape.
La face d'extrémité de contact 156 est une face pleine sur au moins 90% de sa surface, c’est-à-dire qu'elle est dépourvue de protubérance ou de cavité sur au moins 90% de sa surface. La face d'extrémité de contact 156 pourra toutefois comporter une cavité en son centre, de préférence de diamètre inférieur à 0.5mm. Une telle cavité permet de faciliter l'usinage de l'électrode 15. La face d'extrémité de contact 156 pourra présenter une forme plane ou une forme légèrement bombée, c’est-à-dire convexe. La face d'extrémité de contact 156 pourra par exemple présenter un bombé entre son centre et son bord de 0.01mm, idéalement de 0.005mm.The contact end face 156 is a solid face over at least 90% of its surface, that is to say it is free of protuberance or cavity over at least 90% of its surface. The contact end face 156 may, however, include a cavity in its center, preferably with a diameter of less than 0.5mm. Such a cavity facilitates the machining of the electrode 15. The contact end face 156 may have a planar shape or a slightly convex shape, that is to say convex. The contact end face 156 may for example have a convexity between its center and its edge of 0.01mm, ideally 0.005mm.
La face d'extrémité de contact 156 a de préférence un état de surface de rugosité Ra contrôlée: Ra < 1.6 µm, de préférence Ra < 0.8 µm, idéalement entre Ra 0.4 µm et Ra 0.2 µm, réalisé brut de tournage, rectification, ou polissage. La face d'extrémité de contact 156 pourra être recouverte d'une couche réalisée dans un matériau en argent.The contact end face 156 preferably has a surface condition of controlled roughness Ra: Ra < 1.6 µm, preferably Ra < 0.8 µm, ideally between Ra 0.4 µm and Ra 0.2 µm, produced raw from turning, grinding, or polishing. The contact end face 156 may be covered with a layer made of a silver material.
La deuxième portion de forme tronconique 151 a un état de surface de rugosité Ra contrôlée : Ra < 1.6 µm, de préférence Ra < 0.8 µm, idéalement entre Ra 0.4 µm et Ra 0.2 µm , réalisé brut de tournage, rectification, ou polissage.The second portion of frustoconical shape 151 has a surface condition of controlled roughness Ra: Ra < 1.6 µm, preferably Ra < 0.8 µm, ideally between Ra 0.4 µm and Ra 0.2 µm, produced raw from turning, grinding, or polishing.
Au moins la portion de forme tronconique 151 est réalisée de préférence dans un matériau plein. De préférence, l'ensemble de l'électrode 15 est réalisée dans un matériau plein.At least the frustoconical shaped portion 151 is preferably made of a solid material. Preferably, the entire electrode 15 is made of a solid material.
Dans l'exemple représenté non limitatif, l'électrode 15 comporte uniquement le logement 153 de réception de l'insert émissif 155, c’est-à-dire qu'elle est dépourvue d'autre logement afin d'améliorer son refroidissement par conduction. En variante, le l'électrode 15 pourra comporter d'autre formes.In the non-limiting example shown, the electrode 15 only comprises the housing 153 for receiving the emissive insert 155, that is to say it has no other housing in order to improve its cooling by conduction . Alternatively, the electrode 15 may have other shapes.
L'électrode 15 présente une longueur comprise de préférence entre 5mm et 20 mm et de préférence de l'ordre de 10 mm. Un diamètre maximal de la portion de forme tronconique 151 est de l'ordre de 13mm. Par "de l'ordre de", on entend une variation possible de l'ordre de 30% autour de la valeur indiquée.The electrode 15 has a length preferably between 5 mm and 20 mm and preferably of the order of 10 mm. A maximum diameter of the frustoconical portion 151 is of the order of 13mm. By "of the order of", we mean a possible variation of around 30% around the indicated value.
La forme extérieure de l’électrode entre la portion conique 151 et la face 152, représentée dans les figures par un cylindre 150, peut être adaptée à la configuration de la tuyère amont, par exemple en comportant des sections tronconiques , des congés, des chanfreins ou des arêtes vives entre le cône 151 et la face 152.The external shape of the electrode between the conical portion 151 and the face 152, represented in the figures by a cylinder 150, can be adapted to the configuration of the upstream nozzle, for example by comprising frustoconical sections, fillets, chamfers or sharp edges between cone 151 and face 152.
Comme cela est illustré par les figures 12e à 12j, l'électrode 15 pourra comporter un manchon tubulaire 157 d'axe X3 muni d'un taraudage ménagé sur sa face interne. Le manchon tubulaire 157 est situé dans un prolongement de la deuxième portion 151. D'une extrémité à l'autre de l'électrode 15, on trouve donc successivement la première portion 150, la deuxième portion 151, et le manchon tubulaire 157.As illustrated by Figures 12e to 12j, the electrode 15 may include a tubular sleeve 157 of axis X3 provided with a thread provided on its internal face. The tubular sleeve 157 is located in an extension of the second portion 151. From one end to the other of the electrode 15, we therefore successively find the first portion 150, the second portion 151, and the tubular sleeve 157.
L'électrode 15 comporte un dispositif de préhension 205 pour permettre un entraînement en rotation de ladite électrode 15 lors de son vissage sur le porte-électrode 36 au moyen d’un outil (non représenté) manipulé par un opérateur.The electrode 15 comprises a gripping device 205 to allow rotation of said electrode 15 when it is screwed onto the electrode holder 36 by means of a tool (not shown) manipulated by an operator.
Dans le mode de réalisation des figures 12e et 12f, le dispositif de préhension 205 comporte des cavités de préhension 206 destinées à coopérer avec des plots de préhension de forme correspondante ménagés sur l’outil. Les cavités de préhension 206 pourront être réalisées sur une face externe de la deuxième portion 151. Les cavités de préhension 206 sont de préférence espacées angulairement entre elles de façon régulière.In the embodiment of Figures 12e and 12f, the gripping device 205 comprises gripping cavities 206 intended to cooperate with gripping pads of corresponding shape provided on the tool. The gripping cavities 206 may be made on an external face of the second portion 151. The gripping cavities 206 are preferably spaced angularly apart from each other in a regular manner.
Dans les modes de réalisation des figures 12g à 12i, le dispositif de préhension 205 comporte une pluralité de pans de vissage 207 constitués par des méplats réalisés dans la face externe de la première portion 150. Ainsi, le dispositif de préhension 205 pourra notamment comporter 2 pans 207 diamétralement opposés (cf.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur les figures 13a, 13b, 13c, et 13d, la tuyère amont 12 d’axe général de révolution X4 comporte une portion annulaire tronconique 159 ayant la face interne 103 de forme tronconique et la face externe 102 de forme tronconique. La portion annulaire tronconique 159 comporte un canal central traversant 160. Le canal central 160 présente au moins un col de forme circulaire définissant une section minimale. En variante, le canal central 160 pourrait également présenter une portion cylindrique, une portion convergente, une portion divergente, des étagements, etc… afin de mettre en forme le jet plasma formé par la tuyère.Furthermore, as can be seen in Figures 13a, 13b, 13c, and 13d, the upstream nozzle 12 of general axis of revolution X4 comprises a frustoconical annular portion 159 having the internal face 103 of frustoconical shape and the external face 102 frustoconical in shape. The frustoconical annular portion 159 comprises a central through channel 160. The central channel 160 has at least one neck of circular shape defining a minimum section. Alternatively, the central channel 160 could also have a cylindrical portion, a converging portion, a divergent portion, stages, etc. in order to shape the plasma jet formed by the nozzle.
La tuyère amont 12 comporte en outre une portion de montage 163 ayant une forme annulaire d'orientation axiale. La portion de montage 163 est située dans un prolongement de la portion tronconique 159. La portion de montage 163 est munie d'au moins un filetage 164 coopérant avec au moins un filetage de forme correspondante du dissipateur thermique amont 43, tel que cela est visible sur la
Le dissipateur thermique 43 est monté libre axialement par rapport au corps 30 de la torche 10 pour ne pas contraindre un positionnement géométrique de la tuyère 12 lors d'une mise en appui sur ses faces tronconiques 102, 103.The heat sink 43 is mounted free axially relative to the body 30 of the torch 10 so as not to constrain the geometric positioning of the nozzle 12 when it is placed on its frustoconical faces 102, 103.
La face externe 102 de la portion annulaire tronconique 159 comporte un dispositif de préhension 168 pour permettre un entraînement en rotation de la tuyère 12 au moyen d’un outil (non représenté) manipulé par un opérateur. En l’occurrence, le dispositif de préhension 168 comporte des trous de préhension 170 destinés à coopérer avec des plots de préhension de forme correspondante ménagés sur l’outil.The external face 102 of the frustoconical annular portion 159 comprises a gripping device 168 to allow rotation of the nozzle 12 by means of a tool (not shown) manipulated by an operator. In this case, the gripping device 168 comprises gripping holes 170 intended to cooperate with gripping pads of corresponding shape provided on the tool.
Les trous de préhension 170 sont des trous borgnes. Ces trous de préhension pourront être espacés angulairement de façon régulière suivant une circonférence de la tuyère amont 12.The gripping holes 170 are blind holes. These gripping holes can be angularly spaced regularly along a circumference of the upstream nozzle 12.
Dans l’exemple représenté, la tuyère amont 12 comporte quatre trous de préhension 170. Bien entendu, le nombre de trous de préhension 170 pourra être adapté en fonction de l’application.In the example shown, the upstream nozzle 12 has four gripping holes 170. Of course, the number of gripping holes 170 can be adapted depending on the application.
Alternativement, la configuration pourra être inversée, c’est-à-dire que la tuyère amont 12 pourra comporter des plots de préhension 171 ménagés dans la face externe 102. Ces plots de préhension 171 s’étendent en saillie depuis la face externe 102. Ces plots de préhension 171 sont destinés à coopérer avec des trous de forme correspondante réalisés dans un outil manipulé par l'opérateur.Alternatively, the configuration could be reversed, that is to say that the upstream nozzle 12 could include gripping studs 171 provided in the external face 102. These gripping studs 171 extend projecting from the external face 102. These gripping pads 171 are intended to cooperate with holes of corresponding shape made in a tool handled by the operator.
Le matériau pour réaliser la tuyère amont 12 est de préférence un matériau bon conducteur de la chaleur. Il peut s’agir d’un alliage de cuivre (par exemple de type Cu ou CuTe ou CuCrZr),d’un alliage d’aluminium, d’argent ou d’or (ou autre).The material for making the upstream nozzle 12 is preferably a material that is a good conductor of heat. It may be a copper alloy (for example of the Cu or CuTe or CuCrZr type), an aluminum, silver or gold alloy (or other).
Comme on peut le voir sur les figures 14a, 14b, 14c, et 14d, la tuyère aval 13 d'axe X5 comporte une première portion annulaire tronconique 175 et une deuxième portion annulaire tronconique 176 munie d'un canal central traversant 178. Le canal central 178 présente au moins un col de forme circulaire définissant une section de passage minimale. En variante, le trou central 178 pourrait également présenter une portion cylindrique, divergente, convergente, des étagements, ou autre afin de mettre en forme l’écoulement de plasma dans la tuyère aval.As can be seen in Figures 14a, 14b, 14c, and 14d, the downstream nozzle 13 of axis central 178 has at least one neck of circular shape defining a minimum passage section. Alternatively, the central hole 178 could also have a cylindrical, divergent, convergent portion, stages, or other in order to shape the plasma flow in the downstream nozzle.
La première portion annulaire tronconique 175 présente la face interne 95 et la face externe 94. La première portion annulaire tronconique 175 a une première épaisseur E1 s'étendant entre la face interne 95 et la face externe 94, tel que cela est montré sur la
La deuxième portion annulaire tronconique 176 présente une face interne 180 et une face externe 181. La deuxième portion annulaire tronconique 176 a une deuxième épaisseur E2 s'étendant entre la face interne 180 et la face externe 181, tel que cela est montré sur la
La première épaisseur E1 de la première portion annulaire tronconique 175 est inférieure à la deuxième épaisseur E2 de la deuxième portion annulaire tronconique 176.The first thickness E1 of the first frustoconical annular portion 175 is less than the second thickness E2 of the second frustoconical annular portion 176.
Comme on peut le voir sur la
La face externe 94 de la première portion annulaire généralement tronconique 175 présente de préférence une forme tronconique légèrement bombée, c’est-à-dire convexe. Suivant cette configuration, la face externe 94 de la première portion 175 de la tuyère 13 est en appui contre une face interne 85 de la portion annulaire tronconique 175 de la coiffe 52 de façon à assurer une étanchéité relative sans joint.The external face 94 of the first generally frustoconical annular portion 175 preferably has a slightly convex frustoconical shape, that is to say convex. According to this configuration, the external face 94 of the first portion 175 of the nozzle 13 bears against an internal face 85 of the frustoconical annular portion 175 of the cap 52 so as to ensure relative sealing without a joint.
La face externe 94 de la première portion annulaire tronconique 175 et la face externe de la deuxième portion annulaire tronconique 176 sont reliées entre elles par une portion de liaison incurvée 184 définie par un rayon de raccordement. La portion de liaison 184 permet de créer la différence d'épaisseur entre les deux portions 175 et 176.The external face 94 of the first frustoconical annular portion 175 and the external face of the second frustoconical annular portion 176 are connected together by a curved connecting portion 184 defined by a connecting radius. The connecting portion 184 makes it possible to create the difference in thickness between the two portions 175 and 176.
Une extrémité libre 186 de la première portion annulaire tronconique 175 pourra être biseautée.A free end 186 of the first frustoconical annular portion 175 may be beveled.
Par ailleurs, une extrémité libre 187 de la deuxième portion annulaire tronconique 176 s'étend perpendiculairement à l'axe X5 de la tuyère 13, définissant la face de la tuyère aval.Furthermore, a free end 187 of the second frustoconical annular portion 176 extends perpendicular to the axis X5 of the nozzle 13, defining the face of the downstream nozzle.
Le matériau pour réaliser la tuyère aval 13 est de préférence un matériau bon conducteur de la chaleur. Il peut s’agir d’un alliage de cuivre (par exemple de type Cu ou CuTe ou CuCrZr), d’un alliage d’aluminium, d’argent ou de tout autre matériau adapté à l'application.The material for making the downstream nozzle 13 is preferably a material that is a good conductor of heat. It may be a copper alloy (for example Cu or CuTe or CuCrZr type), an aluminum alloy, silver or any other material suitable for the application.
Les figures 15a, 15b, 15c, 15d, et 15e montrent le diffuseur de gaz amont 47 d'axe X6 comportant au moins une portion de diffusion de gaz 190 comprenant une face externe 191 de forme tronconique, une face interne 192 de forme tronconique, ainsi que plusieurs canaux de passage de gaz 193.Figures 15a, 15b, 15c, 15d, and 15e show the upstream gas diffuser 47 of axis X6 comprising at least one gas diffusion portion 190 comprising an external face 191 of frustoconical shape, an internal face 192 of frustoconical shape, as well as several gas passage channels 193.
Un canal de passage de gaz 193 est constitué par une rainure ouverte 195 réalisée dans la face externe 191. La rainure ouverte 195 débouche à chaque extrémité de la face externe 191. La rainure ouverte 195 comporte un fond 198, deux faces latérales 199 et une ouverture 200 opposée au fond 198. L'ouverture 200 opposée au fond 198 débouche vers l'extérieur du diffuseur de gaz 47. La rainure ouverte 195 présente ainsi une section transversale ayant une forme choisie parmi: une forme rectangulaire, une forme en U, ou une forme de demi-O comme présenté en
La rainure ouverte 195 pourra présenter une section transversale variable de l’amont vers l’aval d’un écoulement de gaz sur au moins une partie de la rainure, de préférence de section décroissante de l’amont vers l’aval de l'écoulement de gaz.The open groove 195 may have a variable cross section from upstream to downstream of a gas flow on at least part of the groove, preferably of decreasing section from upstream to downstream of the flow gas.
Dans le mode de réalisation des figures 15a, 15b, et 15c, une rainure ouverte 195 présente une forme rectiligne.In the embodiment of Figures 15a, 15b, and 15c, an open groove 195 has a rectilinear shape.
Dans le mode de réalisation des figures 15d et 15e, une rainure ouverte 195 présente une forme incurvée de façon à créer un écoulement tourbillonnaire de gaz. Un niveau d'effet tourbillonnaire, déterminé par un angle de sortie d'une pluralité de canaux 193 par rapport à un axe X6 du diffuseur 47, pourra être variable en fonction d'une intensité de plasma et est appairé avec d'autres pièces d'usure. Par ailleurs, les canaux 193 formés par les rainures 195 se rejoignent avant une sortie du diffuseur, formant ainsi un bord de fuite en forme d’arête vive minimisant des recirculations de gaz et la génération de turbulences.In the embodiment of Figures 15d and 15e, an open groove 195 has a curved shape so as to create a swirling flow of gas. A level of swirling effect, determined by an exit angle of a plurality of channels 193 relative to an axis X6 of the diffuser 47, can be variable depending on a plasma intensity and is paired with other parts of 'wear. Furthermore, the channels 193 formed by the grooves 195 meet before an outlet of the diffuser, thus forming a trailing edge in the form of a sharp edge minimizing gas recirculation and the generation of turbulence.
De préférence, la portion de diffusion de gaz 190 est prolongée par une portion 202 constituant un écran d’isolation électrique entre l’électrode 13 et la tuyère amont 12, et une ailette de refroidissement thermique. La portion 202 présente une forme tubulaire d'orientation axiale par rapport à l'axe X6. La portion de diffusion de gaz 190 et la portion 202 constituant l'écran d'isolation électrique forment une pièce monobloc.Preferably, the gas diffusion portion 190 is extended by a portion 202 constituting an electrical insulation screen between the electrode 13 and the upstream nozzle 12, and a thermal cooling fin. Portion 202 has a tubular shape of axial orientation relative to axis X6. The gas diffusion portion 190 and the portion 202 constituting the electrical insulation screen form a single piece.
En variante, le diffuseur de gaz 47 est dépourvu de portion formant écran d’isolation électrique, comme cela est le cas pour le diffuseur de gaz aval 51.Alternatively, the gas diffuser 47 does not have a portion forming an electrical insulation screen, as is the case for the downstream gas diffuser 51.
Avantageusement, les diffuseurs de gaz 47, 51 sont réalisés dans un matériau isolant électriquement et résistant à la chaleur, comme par exemple un matériau céramique comme l’alumine, le nitrure d’aluminium, le nitrure de silicium, la zircone, le nitrure de bore, etc.., ou un plastique à haute tenue en température comme le polyéthylène téréphtalate (dit PETP), le polyetheretherketone (dit PEEK), ou un plastique à base de polyimide tel que le VESPEL (marque déposée), etc...Advantageously, the gas diffusers 47, 51 are made of an electrically insulating and heat-resistant material, such as for example a ceramic material such as alumina, aluminum nitride, silicon nitride, zirconia, carbon nitride. boron, etc., or a plastic with high temperature resistance such as polyethylene terephthalate (called PETP), polyetheretherketone (called PEEK), or a polyimide-based plastic such as VESPEL (registered trademark), etc.
En variante, une pluralité de rainures ouvertes 195 pourra être réalisée dans la face interne 192. Dans ce cas, chaque rainure ouverte 195 débouche à chaque extrémité de la face interne 192. En outre, la rainure ouverte 195 présente une ouverture débouchant vers l'intérieur du diffuseur de gaz 47.Alternatively, a plurality of open grooves 195 could be produced in the internal face 192. In this case, each open groove 195 opens out at each end of the internal face 192. In addition, the open groove 195 has an opening opening towards the interior of the gas diffuser 47.
Le diffuseur de gaz 47, 51 pourra être réalisé par usinage, notamment tournage et/ou fraisage, par moulage à chaud, par frittage de poudres, avec ou sans recuit, ou par impression tridimensionnelle.The gas diffuser 47, 51 may be produced by machining, in particular turning and/or milling, by hot molding, by powder sintering, with or without annealing, or by three-dimensional printing.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.Of course, the different features, variants and/or embodiments of the present invention can be associated with each other in various combinations as long as they are not incompatible or exclusive of each other.
En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.Furthermore, the invention is not limited to the embodiments described above and provided solely by way of example. It encompasses various modifications, alternative forms and other variants that those skilled in the art may consider in the context of the present invention and in particular all combinations of the different modes of operation described above, which can be taken separately or in combination.
Claims (15)
- une première portion (150) ayant une première face d'extrémité libre (152) munie d'un logement (153) de réception d'un insert émissif (155),
caractérisée en ce que ladite électrode comporte en outre :
- une deuxième portion (151) de forme tronconique ayant une section transversale dont un diamètre augmente lorsqu'on se déplace d'un centre de l'électrode (15) vers une deuxième face d'extrémité libre (156), dite face d'extrémité de contact, opposée axialement à ladite première face d'extrémité libre (152),
- ladite deuxième portion (151) de forme tronconique ayant son diamètre terminal le plus grand supérieur à un diamètre maximal de la première portion (150) de ladite électrode.Plasma cutting torch electrode (10) comprising:
- a first portion (150) having a first free end face (152) provided with a housing (153) for receiving an emissive insert (155),
characterized in that said electrode further comprises:
- a second portion (151) of frustoconical shape having a cross section whose diameter increases when moving from a center of the electrode (15) towards a second free end face (156), called the face of contact end, axially opposite said first free end face (152),
- said second portion (151) of frustoconical shape having its largest terminal diameter greater than a maximum diameter of the first portion (150) of said electrode.
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|---|---|---|---|
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- 2022-12-19 WO PCT/EP2022/086715 patent/WO2023143817A1/en unknown
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