CA2370462A1 - Cartouche pour torche a plasma et torche a plasma equipee - Google Patents

Cartouche pour torche a plasma et torche a plasma equipee Download PDF

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Abstract

Une torche à plasma comprend une cartouche (100) interchangeable composée de six pièces seulement: d'une tuyère anode en cuivre électrolytique (1) d'un support cathode en cuivre électrolytique (2) d'une cathode en tungstène dopé (3) d'un diffuseur centreur cathode en matière plastique (4) d'un assembleur en matière plastique 5 -d'un insert céramique (6). Ces pièces sont assemblée s à la presse et l'assemblage des pièces constitue des volumes (71), (72), (73 ) constituant le circuit de refroidissement de l'anode (1) et d'autres organes de la torche, ainsi que des conduits et raccords d'arrivée de gaz plasmagène . Les arrivées et départs de fluide sont assurés par une structure de raccordement et de maintien prévue pour un montage simple de la cartouche (100).

Claims (20)

1. Cartouche (100) génératrice de plasma pour une torche à plasma, ayant centrés sur un axe AA', une anode (1) annulaire comportant une cavité centrale (10) formée à l'intérieur d une couronne centrale (123) de l'anode (1), cette cavité centrale (10) recevant une cathode (3) centrée sur AA', des moyens (2, 23, 4) pour positionner la cathode (3), l'anode (1) et la cathode (3) ménageant entre elles un espacé annulaire pour la production d'un arc, des moyens de distribution d'un gaz plasmagène, le gaz distribué circulant dans l'espace annulaire entre la cathode (3) et l'anode (1), des moyens de refroidissement de l'anode (1), comportant notamment des conduits pour un fluide de refroidissement de l'anode (1), ces conduits ayant une entrée et une sortie, des moyens d'assemblage, comportant notamment un support (2) de cathode (3) cartouche caractérisée en ce que le support (2) de cathode a une partie conductrice pour amener les courants électriques nécessaires au fonctionnement de la torche d'une entrée de courant à la cathode (3), et en ce que les moyens d'assemblage comportent en outre un assembleur (5) le support (2) de cathode (3), l'assembleur (5) et l'anode (1) annulaire comportant des parties creuses (24, 122) et des parties saillantes (51, 56) toutes axées parallèlement à l'axe AA', les parties saillantes (51, 56) étant emmanchées serrées dans les parties creuses (24, 122).
2. Cartouche (100) selon la revendication 1 caractérisée en ce que une ou des parties creuses (24, 122)sont constituées par des gorges annulaires (24, 122) et en ce que, une ou des parties saillantes (51, 56) sont constituées par des couronnes annulaires (51, 56), le diamètre extérieure des couronnes (51, 56) étant supérieur au diamètre extérieur des gorges (24, 122) en sorte que une ou des couronnes annulaires (51, 56) sont emmanchées serrées dans une ou des gorges annulaires (24, 122).
3. Cartouche (100) selon la des revendication 2 caractérisée en ce que une partie saillante (51) de l'assembleur (5) est constituée par une couronne annulaire (51) inférieure d'axe AA' ayant un diamètre extérieur, un diamètre intérieur et une surface inférieure, en ce que une partie creuse (24) du support (2) de cathode (3) est constituée par une gorge annulaire (24) centrée sur l'axe AA', la gorge (24) ayant un diamètre extérieur, un diamètre intérieur et une surface (27) de fond de gorge (24), et en ce que le diamètre extérieur de la couronne annulaire (51) inférieure de l'assembleur (5) est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la gorge annulaire (24) du support (2) de cathode (3) en sorte que la couronne annulaire (51) inférieure de l'assembleur (5) est emmanchée serrée dans la gorge annulaire (24) du support (2) de cathode (3).
4. Cartouche (200) selon la revendication 3 caractérisée en ce que une partie saillante (56) de l'assembleur (5) est constituée par une couronne annulaire (56) supérieure d'axe AA ayant un diamètre extérieur, un diamètre intérieure et une surface supérieure, en ce que une partie creuse (122) de l'anode (1) annulaire est constituée par une gorge annulaire (122) centrée sur l'axe AA', la gorge (122) ayant un diamètre extérieur, un diamètre intérieur et une surface de fond de gorge (124), et en ce que le diamètre extérieur de la couronne annulaire (56) supérieure de l'assembleur (5) est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la gorge annulaire (122) de l'anode (1) en sorte que la couronne annulaire (56) supérieure de l'assembleur (5) est emmanchée serrée dans la gorge annulaire (122) de l'anode (1).
5. Cartouche (100) selon la revendication 2 caractérisée en ce que une première partie saillante (51) de l'assembleur (5) est constituée par une couronne annulaire (51) inférieure d'axe AA' ayant un diamètre extérieur, un diamètre intérieur et une surface inférieure (59), en ce que une partie creuse (24) du support (2) de cathode (3) est constituée par une gorge annulaire (24) centrée sur l'axe AA', la gorge (24) ayant un diamètre extérieur, un diamètre intérieur et une surface (27) de fond de gorge, et en ce que le diamètre extérieur de la première couronne annulaire (51) de l'assembleur (5) est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la gorge annulaire (24) du support (2) de cathode (3) en sorte que la couronne annulaire (51) inférieure de l'assembleur (5) est emmanchée serrée dans la gorge annulaire (24) du support (2) de cathode (3) et en ce que une seconde partie saillante (56) de l'assembleur (5) est constituée par une couronne annulaire (56) supérieure d'axe AA' ayant un diamètre extérieur, un diamètre intérieure et une surface supérieure (60), en ce que une partie creuse (122) de l'anode (1) annulaire est constituée par une gorge annulaire (122) centrée sur l'axe AA', la gorge ayant un diamètre extérieur, un diamètre intérieur et une surface de fond de gorge (124), et en ce que le diamètre extérieur de la seconde couronne annulaire (56) de l'assembleur (5) est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la gorge annulaire (122) de l'anode (1) en sorte que la couronne annulaire (56) supérieure de l'assembleur (5) est emmanchée serrée dans la gorge annulaire (122) de l'anode (1).
6. Cartouche (100) selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'assembleur (5) comporte une partie centrale creuse (69) joignant les couronnes (51, 56) inférieures et supérieures, cette partie centrale (69) ayant un diamètre intérieure, en ce que la gorge (122) de l'anode (1) recevant la couronne (56) supérieure de l'assembleur (5) est périphérique de la couronne centrale (123) de l'anode (1) formant la cavité centrale (10) de l'anode (1), le diamètre intérieur d'une partie au moins de l'assembleur (5) étant supérieur au diamètre extérieur de la couronne centrale (123) de l'anode (I) en sorte qu'un premier volume annulaire (72) se trouve ménagé entre l'assembleur (5) et la couronne centrale (123) de l'anode (1), ce volume (72) étant en communication avec l'extérieur de la cartouche (100) au travers d'au moins deux conduits (130, 28), un conduit (130) d'amené d'un fluide de refroidissement et un conduit (28) d'évacuation d'un fluide de refroidissement.
7. Cartouche (100) selon la revendication 6 caractérisée en ce que en position assemblé la surface (60) supérieure de la couronne supérieure de l'assembleur (5) n'abute pas le fond de la gorge (124) de l'anode (1), en sorte qu'un second volume annulaire (71) se trouve ménagé entre cette surface supérieure (60) et le fond de gorge (124), l'un (130) des conduits de communication avec l'extérieur débouchant dans ce volume (71).
8. Cartouche (100) selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisée en ce que en position assemblé la surface (59) inférieure de la couronne inférieure (51) de l'assembleur (5) n'abute pas le fond (27) de la gorge (24) du support (2) , en sorte qu'un troisième volume annulaire (73) se trouve ménagées entre cette surface inférieure (59) et le fond (27) de gorge (24) l'un des conduits (28) de communication avec l'extérieur débouchant dans ce volume (73).
9. Cartouche (100) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un centreur (4) ayant une cavité axiale centrée sur la cathode (3), une surface inférieure (46), une surface (38, 50) extérieure latérale, une surface (39) latérale intérieure, une surface supérieure (48, 49) au moins une partie (42) supérieure du centreur (4) étant ajustée à l'intérieur de la cavité centrale (10) de l'anode (1), un ou plusieurs passage(s) (44, 144, 95, 45, 64, 68, 74) mettant en communication la surface (50, 46) extérieure latérale ou inférieure avec la surface supérieure (48, 49) de la partie (42) supérieure du centreur (4).
10. Cartouche (100) selon la revendication 9 caractérisée en ce que des passages (44, 144) sont constitués par des conduits (44, 144) joignant la surface extérieure latérale (50) du centreur (4) soit à
une gorge (45) annulaire axiale du centreur (4) formée entre le centreur (4) et la cathode (3) par un décrochement de la surface (39) latérale intérieure du centreur (4), soit à des lumières 95 formées à la surface supérieure (49) du centreur (4).
11. Cartouche (100) selon la revendication 10, caractérisée en ce que des conduits (44, 144 ) ont une ligne axiale non contenue dans un plan axial du centreur (4).
12. Cartouche (100) selon l'une des revendication 10 ou 11 caractérisée en ce que des conduits (44, 144) ont une extrémité débouchant dans une gorge (148) radiale formée sur la surface (50) latérale extérieure du centreur (4).
13. Cartouche (100) selon l'une des revendication 10 ou 11 caractérisée en ce que les conduits (44, 144) ont une extrémité débouchant dans une gorge (135) intérieure radiale de la cavité
intérieure (10) de l'anode (1).
14. Cartouche (100) selon l'une des revendications 9 à 13 caractérisée en ce que l'anode (1) est muni de un ou plusieurs conduits (127) passant axialement au travers d'une couronne centrale (123) de l'anode (1) entourant la cavité centrale (10) de l'anode (1) et débouchant face à une extrémité des passages (44, 144) du centreur (4).
15. Cartouche (100) selon l'une des revendications 9 à 13 caractérisée en ce que le support (2) est muni de un ou plusieurs conduits (75) passant au travers du support (2) et communiquant avec des passages (64,68, 74) du centreur (4).
16. Cartouche (100) selon l'une des revendications 9 à 13 caractérisée en ce que le support (2) est muni d'un alésage (23) central, cet alésage (23) logeant une partie inférieure de la cathode (3).
17. Cartouche (100) selon la revendication 16 caractérisée en ce que le support (2) est muni d'une couronne (29) centrale formée autour de l'alésage (23) logeant la partie inférieure de la cathode (3), une surface (30) supérieure de cette couronne (29) étant au contact de la surface inférieure (46) du centreur (4).
18. Cartouche (100) selon la revendication 17 caractérisée en ce que le centreur (4) est muni d'un épaulement (41) inférieur ayant une surface (46) inférieure et une surface (47) supérieure, la surface inférieure de cet épaulement constituant la surface (46) inférieure du centreur (4), et la surface (47) supérieure de cet épaulement (41) étant au contact d'une surface (134) inférieure de la couronne centrale (123) de l'anode (1).
19. Torche à plasma caractérisée en ce qu'elle comporte une structure (80) de raccordement et de maintien d'une cartouche (100) selon l'une des revendications 1 à 18, cette structure logeant ladite cartouche (100) et ayant à cet effet une partie supérieure (82) comportant un alésage (85) de réception de l'anode (1) de la cartouche, un trou (91) axial central dont le diamètre est au moins égal ou supérieur au diamètre de la partie (13) supérieure de la cavité
(10) centrale de l'anode (1), et une partie inférieure (81) comportant un alésage (83) de réception du support (2) de la cartouche, la structure ayant des moyens (89, 90, 92, 96, 97) de fixation à la cartouche (100) et portant des arrivées (86, 87) d'un fluide de refroidissement, de gaz plasmagène, et des moyens (84) d'évacuation du fluide de refroidissement ces moyens venant, au montage de la cartouche (100) dans la structure (80), se positionner face aux conduits (127, 130,75) correspondants de la cartouche (100).
20. Torche à plasma selon la revendication 19 caractérisée en ce que les moyens de fixation à la cartouche (100) de la structure de fixation et de maintien (80) comporte un étrier (92) rotativement fixé
à la partie supérieure (82) de la structure (80) comportant l'alésage (85) de réception de l'anode (1) de la cartouche, une vis (94) montée dans l'étrier (92) venant en appui sur la partie inférieure (81) de la structure (80) comportant l'alésage (83) de réception du support (2) de la cartouche (100).
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