EP1575342A2 - Plasma cutting torch with distinguished gas injection circuits - Google Patents
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- EP1575342A2 EP1575342A2 EP05300121A EP05300121A EP1575342A2 EP 1575342 A2 EP1575342 A2 EP 1575342A2 EP 05300121 A EP05300121 A EP 05300121A EP 05300121 A EP05300121 A EP 05300121A EP 1575342 A2 EP1575342 A2 EP 1575342A2
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- chamber
- plasma
- cutting
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
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- H05H1/3494—Means for controlling discharge parameters
Definitions
- the present invention relates to a plasma arc work torch circuit of differentiated gas injection, in particular a plasma cutting torch, an installation comprising such a torch and its use in a plasma cutting process.
- Figure 1 shows a general diagram of a plasma cutting plant conventional device generally comprising at least one connected electrical power source 101 by its poles, on the one hand, to the electrode of a torch 102 and, on the other hand, to the workpiece 103 forming the other electrode.
- a source of ignition gas 104 or pilot gas supplies the torch 102 via a control means 105 of the pilot gas pressure.
- a valve of sectioning 106 and a member 110, internal or external to the torch, allow the implementation relationship of the different power circuits to the torch.
- the sectioning valve 106 allows to open the pilot gas circuit to the torch 102 or to close it according to the steps of sequencing related to cutting work.
- a cutting gas source 107 feeds the torch 102 via a regulation means 108 of the cutting gas pressure, a valve of sectioning 9 and a member 110 for connecting the power supply circuits to the 2.
- the cutting gas circuit can thus be opened or closed according to the steps of sequencing related to cutting work.
- a device 111 for managing the operating sequences of the plasma cutting plant controls the opening / closing of sectioning 106 and 109, as well as the up / downs of the source electrical 101 as well for the phases of priming as for the cutting phases.
- the device 111 also controls, before, simultaneously or after, the opening control of shutoff valves 106 and 109, the commissioning of regulating bodies 105 and 108.
- the device 111 controls, from information indicating the transfer of the arc, for example via a current sensor (no shown) placed in the electrical circuit connecting the electric power source 101 to the piece 103, on the one hand, the substitution of the pilot gas by the cutting gas in causing the closing of the pilot gas shutoff valve 106 and the opening, quasi simultaneous operation of the cutting gas valve 109, and on the current of the electrical source 101, according to a predefined ramp to pass from the value of the pilot current to the value of the cutting current in order to establish a plasma arc 112 adapted to the cutting operation that must ensue.
- a current sensor no shown
- an opening ramp of said member 108 or pre-defined pressure rise is controlled before, simultaneously with or after the opening control of the shutoff valve 109.
- a cycle stop command is sent to the device 110 which controls then the electrical source 101 to stop the current and, after a predefined time, the closing the cutting gas valve 109.
- the pressure regulating member 108 is a controllable member to distance according to an operating instruction, it is controlled according to a ramp predefined closing, or lowering pressure by the device 111 before, simultaneously or after closing the sectioning gas cutting valve 9.
- Torch 102 So the design of the gas injection in the arc chamber or chamber
- the plasmagen of Torch 102 usually results from a compromise between injection to obtain a stable pilot arc, an efficient drilling phase, good cutting performance and arc-extinguishing without erosion of consumable parts, i.e. essentially nozzle and electrode.
- the gas flow thus obtained is generally designed to optimize the steady state cutting performance, to the detriment of the performance of the other stages of the cutting process.
- Figure 2 shows the lower parts of a nose or head of torch operating according to this principle, that is to say the torch 102 of Figure 1.
- the electrode 6 is connected to one of the terminals of the power generator while being isolated from the nozzle 2 and the nozzle support by an insulating intermediate 4.
- the supply circuits A and return B heat transfer liquid such as water distilled, for example, allow to evacuate the heat received by the nozzle 2 during the cutting, so as to avoid wear too fast thereof.
- the gas is injected into the arc chamber 8, also called plasmagene chamber 8, by calibrated orifices D fed by a single circuit C of gas and carried by a diffuser part 7.
- the dimensions and the distribution of said orifices D of the diffuser part 7 are depending on the chosen process and work intensity.
- a single and unique gas injection circuit is therefore provided whatever the phase of the process, ie the same circuit serves to the supply of ignition gas and then plasma gas.
- the same orifices D of the diffuser part 7 are used for the passage of the priming gas and that of the cutting gas.
- the pilot arc of initiation is established by arc blowing between electrode 6 and nozzle 2, whether in continuous or alternating polarization, high frequency or other.
- the characteristics of the pilot arc are related to the flow regime (arrows 11) of the pilot gas in the arc chamber 8, themselves determined by the characteristics of the injection: dimensions, number, orientation .... of the gas inlet ports D.
- the pilot arc is then poorly stabilized at the electrode 6, its length and its tension are highly variable, and its average length is sometimes too short, which is detrimental to the arc transfer performance to the sheet 14.
- the problem to be solved is therefore to improve the torches of the prior art by proposing a particular arrangement of plasma cutting torches to establish different gas flow regimes depending on the phase of operation, namely the priming phase and the cutting phase, so that the flow can be adjusted function of the specific characteristics of each phase.
- the solution of the invention is then a plasma torch having a main body having a plasmagene chamber and a first working gas supply circuit opening into said plasmagene chamber for feeding said plasmagenic chamber into working gas, characterized in that it comprises a second gas supply circuit priming opening in said plasmagene chamber for supplying said chamber plasmagene as priming gas, said second priming gas supply circuit being at least partly separate from the first working gas supply circuit.
- the invention also relates to a plasma arc work installation comprising a torch according to the invention, in particular an automatic plasma cutting installation.
- the installation of the invention may furthermore comprise means supply gas supply and priming gas supply means, a source electrical current and control means, in particular a digital control.
- the invention also relates to a method of cutting plasma of a metal part implementing such a torch or such an installation.
- Figure 3 is a schematic representation of the part downstream, also called nose or head, a plasma torch according to the invention.
- the torch described in FIG. 3 according to the invention is globally similar to that of the Figure 2, except that the gas supply circuits are differentiated at the level of of the injection of the cutting gas C and the ignition gas or pilot gas E. Thanks to such differentiation of the diet, we can better manage the feeding of the plasma chamber 8 in different gases and therefore improve their performance according to their own role in the sequencing of a section.
- the supply of the arc gas chamber 8 cut is made by a plurality of calibrated orifices D and the supply of the arc chamber 8 in pilot gas is completely independent by a plurality of calibrated orifices F separate from the D.
- Differentiation and optimization of the gas flow rely on an injection differentiated and staged, feeding a single diffuser 7 provided with sealing means 9, such joints or the like, necessary for the effective differentiation of the gas circuits.
- pilot gas and the cutting gas do not pass through the same gas circuits in the torch body and are not distributed in room 8 plasmagenic through the same dispensing orifices which pass through the diffuser part 7.
- the characteristics of the ignition arc or pilot arc are also clearly better because it has exceptional stability and a long arc length.
- the results are even more noticeable as regards the constancy of the height of transfer, that is to say the distance between the end of the nozzle and the workpiece.
- the height of transfer is defined as the height for which one is able to go from the scheme blown arc at the transferred arc regime. This height is detected simultaneously closed the two current return circuits, namely nozzle and sheet.
- a measuring device present of current is arranged on the sheet circuit.
- the pilot arc stage one Torch control to get closer to the sheet until current passes actually by the coin circuit.
- the transfer is semi active. We lock the scheme transfer by opening the electric circuit of the nozzle. The entire current then passes through the sheet. The transfer is complete. Then the drilling step can begin with change of gas type (cutting gas pilot gas) and progressive increase of the intensity.
- This technique of differentiation of the gas circuits can be applied by example to optimize the injection and flow properties for the phase of drilling of the sheet, after priming, but Page: 7 it could be generalized to the drilling phase, laser cutting or jet cutting of water.
- the lateral blowing of molten metal projections by the Plasma jet, during drilling can be better controlled, which contributes to greatly increase the service life of nozzles which, without this optimization, are subject to the impact a large amount of molten metal splashes.
- Figure 3 abstracts from the techniques of gas supply to the part lower part of the torch body where the gas diffuser or diffusers are located, these techniques being already well known from the state of the art.
- the arrangement of the invention is advantageously applicable to all torches manual or automatic plasma cutting, irrespective of the applications, namely cutting of structural steels, stainless steels, aluminum alloys or other metals which may be cut by a plasma cutting; whatever plasmagene fluid is used, namely liquid, pure gas or mixture of several gases, of oxidizing or non-oxidizing type, neutral or chemically active, by example reducer, and whatever the power of the jet plasma (or laser or water jet).
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Abstract
Torche à plasma (102) ayant un corps principal comportant une chambre plasmagène (8) et un premier circuit d'alimentation (C) en gaz de travail débouchant dans ladite chambre plasmagène (8) pour alimenter ladite chambre plasmagène (8) en gaz de travail. Un deuxième circuit d'alimentation (E) en gaz d'amorçage débouchant dans ladite chambre plasmagène (8) permet d'alimenter ladite chambre plasmagène (8) en gaz d'amorçage. Le deuxième circuit d'alimentation (E) en gaz d'amorçage est au moins en partie distinct du premier circuit (C) d'alimentation en gaz de travail. Installation de travail à l'arc plasma comprenant une telle torche et procédé de mise en oeuvre. <IMAGE>Plasma torch (102) having a main body having a plasmagene chamber (8) and a first supply circuit (C) of working gas opening into said plasma chamber (8) for supplying said plasma chamber (8) with job. A second feed circuit (E) for priming gas opening into said plasmagene chamber (8) supplies said plasmagene chamber (8) with starting gas. The second feed gas supply circuit (E) is at least partly distinct from the first working gas supply circuit (C). Plasma arc work installation comprising such a torch and method of implementation. <IMAGE>
Description
La présente invention concerne une torche de travail à l'arc plasma à circuits d'injection de gaz différencié, en particulier une torche de coupage plasma, une installation comportant une telle torche et son utilisation dans un procédé de coupage plasma.The present invention relates to a plasma arc work torch circuit of differentiated gas injection, in particular a plasma cutting torch, an installation comprising such a torch and its use in a plasma cutting process.
La Figure 1 représente un schéma général d'une installation de coupage plasma
classique comprenant généralement au moins une source de courant électrique 101 reliée
par ses pôles, d'une part, à l'électrode d'une torche 102 et, d'autre part, à la pièce à couper
103 formant l'autre électrode. Une source de gaz 104 d'amorçage ou gaz pilote alimente la
torche 102 via un moyen de régulation 105 de la pression de gaz pilote. Une vanne de
sectionnement 106 et un organe 110, interne ou externe à la torche, permettent la mise en
relation des différents circuits d'alimentation vers la torche. La vanne de sectionnement 106
permet d'ouvrir le circuit de gaz pilote vers la torche 102 ou de le fermer selon les étapes de
séquencement liées au travail de découpe. Une source de gaz 107 de coupe alimente la
torche 102 via un moyen de régulation 108 de la pression de gaz de coupe, une vanne de
sectionnement 9 et un organe 110 de mise en relation des circuits d'alimentation vers la
torche 10 2. Le circuit de gaz de coupe peut donc être ouvert ou fermé selon les étapes de
séquencement liées au travail de découpe.Figure 1 shows a general diagram of a plasma cutting plant
conventional device generally comprising at least one connected
Par ailleurs, un dispositif 111 de gestion des séquences de fonctionnement de
l'installation de coupage plasma commande l'ouverture/fermeture des vannes de
sectionnement 106 et 109, ainsi que les montées/descentes de courant de la source
électrique 101 aussi bien pour les phases d'amorçages que pour les phases de coupe.Moreover, a
Si les moyens de régulation de pression 105 et 108 ne sont pas des organes à
réglage manuel mais des organes pilotables à distance selon une consigne de
fonctionnement, le dispositif 111 commande également, avant, simultanément ou après, la
commande d'ouverture des vannes de sectionnement 106 et 109, la mise en service des
organes de régulation 105 et 108.If the pressure regulating means 105 and 108 are not
manual adjustment but remotely controllable organs according to a set of
operation, the
Lors d'une opération de coupage, les opérations préalables d'amorçage d'arc et de
transfert de celui-ci à la pièce à couper étant effectuées, le dispositif 111 commande, à partir
d'une information attestant du transfert de l'arc, par exemple via un capteur de courant (non
représenté) placé dans le circuit électrique reliant la source de courant électrique 101 à la
pièce à couper 103, d'une part, la substitution du gaz pilote par le gaz de coupe en
provoquant la fermeture de la vanne de sectionnement 106 de gaz pilote et l'ouverture, quasi
simultanée de la vanne de sectionnement 109 de gaz de coupe, et, d'autre part, la montée en
courant de la source électrique 101, selon une rampe prédéfinie pour passer de la valeur du
courant pilote à la valeur du courant de coupe afin d'établir un arc plasma 112 adapté à
l'opération de découpe qui doit s'ensuivre.During a cutting operation, the preliminary operations of arc ignition and
transfer from it to the piece being cut, the
Dans le cas où l'organe de régulation de pression 108 est un organe commandable à
distance selon une consigne de fonctionnement, une rampe d'ouverture dudit organe 108 ou
de montée en pression prédéfinie est commandée avant, simultanément ou après, la
commande d'ouverture de la vanne de sectionnement 109.In the case where the
A la fin de l'opération de découpe, par programme prédéfini ou sur ordre de
l'opérateur, une commande d'arrêt de cycle est envoyée au dispositif 110 qui commande
alors la source électrique 101 pour arrêter le courant ainsi que, après un délai prédéfini, la
fermeture de la vanne de sectionnement 109 de gaz de coupe.At the end of the cutting operation, by predefined program or by order of
the operator, a cycle stop command is sent to the
Dans le cas ou l'organe de régulation de pression 108 est un organe pilotable à
distance selon une consigne de fonctionnement, celui-ci est commandé selon une rampe
prédéfinie de fermeture, ou de descente de pression par le dispositif 111 avant,
simultanément ou après, fermeture de la vanne de sectionnement 9 de gaz de coupe.In the case where the
Cependant, ce type d'installation de l'art antérieur présente un certain nombre d'inconvénients.However, this type of installation of the prior art has a number disadvantages.
Ainsi, la conception de l'injection des gaz dans la chambre d'arc ou chambre
plasmagène de la torche 102 résulte habituellement d'un compromis entre injection
permettant d'obtenir un arc pilote stable, une phase de perçage efficace, de bonnes
performances de coupe et une extinction d'arc sans érosion des pièces consommables, c'est-à-dire
essentiellement tuyère et électrode.So the design of the gas injection in the arc chamber or chamber
The plasmagen of
Malgré la grande complexité des paramètres qui régissent ces différentes phases du procédé, l'injection de gaz dans la torche est réalisée par un circuit unique détaillé sur la Figure 2. Despite the great complexity of the parameters that govern these different phases of process, the injection of gas into the torch is performed by a single circuit detailed on the Figure 2
La circulation de gaz ainsi obtenue est généralement conçue pour optimiser les performances de coupe en régime établi, au détriment des performances des autres étapes du processus de coupe.The gas flow thus obtained is generally designed to optimize the steady state cutting performance, to the detriment of the performance of the other stages of the cutting process.
Plus précisément, la Figure 2 présente les parties inférieures d'un nez ou tête de
torche fonctionnant selon ce principe, c'est-à-dire de la torche 102 de la Figure 1.Specifically, Figure 2 shows the lower parts of a nose or head of
torch operating according to this principle, that is to say the
On y distingue le corps principal inférieur 1 de torche 102 muni d'une tuyère 2
maintenue en position par une coiffe 3 de protection, et une électrode 6 maintenue en position
par rapport à la tuyère 2 par un support d'électrode 5 conducteur qui sert également d'amené
de courant électrique.It distinguishes the lower
L'électrode 6 est connectée à l'une des bomes du générateur de puissance tout en
étant isolée de la tuyère 2 et du support tuyère par un intermédiaire isolant 4.The electrode 6 is connected to one of the terminals of the power generator while
being isolated from the
Est également représenté sur la Figure 2, une partie des circuits internes de fluides permettant de véhiculer les fluides (gaz et liquide) au sein de la torche de coupage.Also shown in Figure 2, part of the internal fluid circuits to convey the fluids (gas and liquid) within the cutting torch.
Ainsi, les circuits d'amenée A et de retour B de liquide caloporteur, telle de l'eau
distillée par exemple, permettent d'évacuer la chaleur reçue par la tuyère 2 pendant le
coupage, de manière à éviter une usure trop rapide de celle-ci.Thus, the supply circuits A and return B heat transfer liquid, such as water
distilled, for example, allow to evacuate the heat received by the
Le gaz est injecté dans la chambre d'arc 8, encore appelée chambre plasmagène 8,
par des orifices calibrés D alimentés par un circuit unique C de gaz et portés par une pièce-diffuseur
7. Les dimensions et la répartition desdits orifices D de la pièce-diffuseur 7sont
fonction du procédé et de l'intensité de travail choisis.The gas is injected into the
Il existe aussi d'autres modes d'injection de gaz dans la chambre d'arc 8, tels que des
laminages annulaires ou autres moyens similaires.There are also other modes of gas injection into the
Dans une telle torche de l'art antérieur, un seul et unique circuit d'injection de gaz est
donc prévu quelle que soit la phase du procédé, c'est-à-dire que le même circuit sert à
l'alimentation en gaz d'amorçage et ensuite en gaz plasmagène. De façon analogue, les
même orifices D de la pièce-diffuseur 7sont utilisés pour le passage du gaz d'amorçage et par
celui du gaz de coupage.In such a torch of the prior art, a single and unique gas injection circuit is
therefore provided whatever the phase of the process, ie the same circuit serves to
the supply of ignition gas and then plasma gas. Similarly, the
same orifices D of the
Or, avec un tel agencement, il a été constaté que les performances d'amorçage, c'est-à-dire d'allumage de l'arc, sont relativement médiocres et conduisent en particulier à des défauts de stabilité et à une faible longueur d'arc pilote. However, with such an arrangement, it has been found that the priming performance, that is to say, ignition of the arc, are relatively poor and lead in particular to stability defects and a short pilot arc length.
L'arc pilote d'amorçage est établi par soufflage d'arc entre électrode 6 et tuyère 2,
que ce soit en polarisation continue ou alternative, haute fréquence ou autre.The pilot arc of initiation is established by arc blowing between electrode 6 and
Les caractéristiques de l'arc pilote sont liées au régime d'écoulement (flèches 11) du
gaz pilote dans la chambre 8 d'arc, elles-même déterminées par les caractéristiques de
l'injection : dimensions, nombre, orientation .... des orifices D d'entrée de gaz.The characteristics of the pilot arc are related to the flow regime (arrows 11) of the
pilot gas in the
Dans ce cas, le régime d'écoulement, mal adapté à l'arc pilote, puisque conçu pour
optimiser la coupe en régime établi, ne permet pas de stabiliser correctement le pied d'arc sur
l'électrode et cela se traduit par des battements 12 latéraux de l'arc.In this case, the flow regime, poorly adapted to the pilot arc, since designed for
optimize the cutting in steady state, does not allow to stabilize properly the foot of arc on
the electrode and this results in
De même cet écoulement ne permet pas d'avoir des longueurs de chemin électrique
entre électrode 6 et tuyère 2 constantes, ce qui conduit aux fluctuations axiales (flèche 13).Similarly this flow does not allow to have electric path lengths
between electrode 6 and
De plus, l'arc pilote est alors mal stabilisé au niveau de l'électrode 6, sa longueur et sa tension sont grandement variables, et sa longueur moyenne est parfois trop courte, ce qui est préjudiciable aux performances de transfert d'arc vers la tôle 14.In addition, the pilot arc is then poorly stabilized at the electrode 6, its length and its tension are highly variable, and its average length is sometimes too short, which is detrimental to the arc transfer performance to the sheet 14.
Le problème à résoudre est dès lors d'améliorer les torches de l'art antérieur en proposant un aménagement particulier des torches de coupage plasma permettant d'établir différents régimes d'écoulement des gaz en fonction de la phase de fonctionnement, à savoir phase d'amorçage et phase de coupage, de manière à pouvoir adapter l'écoulement en fonction des caractéristiques propres de chacune des phases.The problem to be solved is therefore to improve the torches of the prior art by proposing a particular arrangement of plasma cutting torches to establish different gas flow regimes depending on the phase of operation, namely the priming phase and the cutting phase, so that the flow can be adjusted function of the specific characteristics of each phase.
La solution de l'invention est alors une torche à plasma ayant un corps principal comportant une chambre plasmagène et un premier circuit d'alimentation en gaz de travail débouchant dans ladite chambre plasmagène pour alimenter ladite chambre plasmagène en gaz de travail, caractérisée en ce qu'elle comporte un deuxième circuit d'alimentation en gaz d'amorçage débouchant dans ladite chambre plasmagène pour alimenter ladite chambre plasmagène en gaz d'amorçage, ledit deuxième circuit d'alimentation en gaz d'amorçage étant au moins en partie distinct du premier circuit d'alimentation en gaz de travail.The solution of the invention is then a plasma torch having a main body having a plasmagene chamber and a first working gas supply circuit opening into said plasmagene chamber for feeding said plasmagenic chamber into working gas, characterized in that it comprises a second gas supply circuit priming opening in said plasmagene chamber for supplying said chamber plasmagene as priming gas, said second priming gas supply circuit being at least partly separate from the first working gas supply circuit.
Selon le cas, la torche de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
- les premier et deuxième circuits d'alimentation en gaz sont différenciés au niveau des sites d'entrée du gaz de coupe et du gaz d'amorçage dans la chambre plasmagène.
- les sites d'entrée du gaz de coupe dans la chambre plasmagène sont un ou plusieurs premier orifices et les sites d'entrée du gaz d'amorçage dans la chambre plasmagène sont un ou plusieurs deuxième orifices, lesdits un ou plusieurs premier orifices étant distincts desdits un ou plusieurs deuxième orifices.
- elle comporte des moyens de contrôle du passage du gaz aux travers des sites d'entrée du gaz de coupe et du gaz d'amorçage dans la chambre plasmagène.
- l'alimentation de la chambre plasmagène en gaz de coupe est réalisée par une pluralité d'orifices calibrés et l'alimentation de la chambre plasmagène en gaz d'amorçage se fait de manière indépendante par une pluralité d'orifices calibrés distincts.
- lesdits un ou plusieurs premier et lesdits un ou plusieurs deuxième orifices sont aménagés au sein d'une ou plusieurs pièce-diffuseur.
- les premier et deuxième circuits d'alimentation en gaz et lesdits un ou plusieurs premier et un ou plusieurs deuxième orifices sont agencés et conçus de manière à permettre une alimentation de la chambre plasmagène en gaz de travail indépendante du deuxième circuit d'alimentation en gaz d'amorçage et une alimentation de la chambre plasmagène en gaz d'amorçage indépendante du premier circuit d'alimentation en gaz de travail.
- the first and second gas supply circuits are differentiated at the entry sites of the cutting gas and the starting gas into the plasma chamber.
- the sites of entry of the cutting gas into the plasma chamber are one or more first orifices and the sites of entry of the priming gas into the plasma chamber are one or more second orifices, said one or more first orifices being distinct from said one or more second orifices.
- it comprises means for controlling the passage of the gas through the entry sites of the cutting gas and the starting gas into the plasma chamber.
- supplying the plasma chamber with cutting gas is performed by a plurality of calibrated orifices and feeding the plasma chamber with ignition gas is independently by a plurality of separate calibrated orifices.
- said one or more first and said one or more second orifices are arranged within one or more diffuser part.
- the first and second gas supply circuits and said one or more first and one or more second orifices are arranged and designed so as to allow the plasma chamber to be fed with working gas independent of the second gas supply circuit. priming and supplying the plasmagene chamber with priming gas independent of the first working gas supply circuit.
L'invention porte aussi sur une installation de travail à l'arc plasma comprenant une torche selon l'invention, en particulier une installation automatique de coupage plasma.The invention also relates to a plasma arc work installation comprising a torch according to the invention, in particular an automatic plasma cutting installation.
Selon le cas, l'installation de l'invention peut comprendre, en outre, des moyens d'alimentation en gaz de travail et des moyens d'alimentation en gaz d'amorçage, une source de courant électrique et des moyens de pilotage, en particulier une commande numérique.Depending on the case, the installation of the invention may furthermore comprise means supply gas supply and priming gas supply means, a source electrical current and control means, in particular a digital control.
Selon un autre aspect, l'invention porte également sur un procédé de coupage plasma d'une pièce métallique mettant en oeuvre une telle torche ou une telle installation.According to another aspect, the invention also relates to a method of cutting plasma of a metal part implementing such a torch or such an installation.
L'invention va être maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante faite en relation avec la Figure 3 qui est une représentation schématique de la partie aval, encore appelée nez ou tête, d'une torche à plasma selon l'invention.The invention will now be better understood thanks to the detailed description next made in relation to Figure 3 which is a schematic representation of the part downstream, also called nose or head, a plasma torch according to the invention.
La torche décrite en Figure 3 selon l'invention est globalement similaire à celle de la
Figure 2, à l'exception du fait que les circuits d'alimentation en gaz sont différenciés au niveau
de l'injection du gaz de coupe C et du gaz d'amorçage ou gaz pilote E. Grâce à une telle
différentiation de l'alimentation, on peut mieux gérer l'alimentation de la chambre plasmagène
8 en les différents gaz et donc améliorer leurs performances en fonction de leur rôle propre
dans le séquençage d'une coupe.The torch described in FIG. 3 according to the invention is globally similar to that of the
Figure 2, except that the gas supply circuits are differentiated at the level of
of the injection of the cutting gas C and the ignition gas or pilot gas E. Thanks to such
differentiation of the diet, we can better manage the feeding of the
Comme on le voit sur la Figure 3, l'alimentation de la chambre 8 d'arc en gaz de
coupe est réalisée par une pluralité d'orifices calibrés D et l'alimentation de la chambre 8 d'arc
en gaz pilote se fait de manière totalement indépendante par une pluralité d'orifices calibrés F
distincts des orifices D.As seen in FIG. 3, the supply of the
La différenciation et l'optimisation de l'écoulement de gaz reposent sur une injection
différenciée et étagée, alimentant un diffuseur unique 7 pourvu de moyens d'étanchéité 9, tels
des joints ou analogues, nécessaires à la différenciation effective des circuits de gaz.Differentiation and optimization of the gas flow rely on an injection
differentiated and staged, feeding a
Autrement dit, le gaz pilote et le gaz de coupe ne transitent pas par les mêmes
circuits de gaz dans le corps de torche et ne sont pas distribués dans la chambre 8
plasmagène par les mêmes orifices de distribution qui traversent la pièce-diffuseur 7.In other words, the pilot gas and the cutting gas do not pass through the same
gas circuits in the torch body and are not distributed in
Il est à souligner qu'en lieu et place de la pièce-diffuseur 7 unique, il est possible
d'utiliser plusieurs diffuseurs étagés, par exemple un diffuseur pour le gaz pilote et un autre
diffuseur pour le gaz de coupe.It should be noted that in place of the
A l'inverse, on peut également envisager aussi l'utilisation d'un diffuseur 7 unique
dont le comportement fluidique varie selon le gaz à distribuer, par exemple conduisant à un
changement de régime d'écoulement en fonction de la pression d'alimentation en gaz
notamment.Conversely, one can also consider the use of a
Dans tous les cas, grâce à l'invention, il désormais possible d'optimiser le mode d'écoulement du gaz d'amorçage et du gaz de coupe, et les caractéristiques de la coupe s'en trouvent ainsi améliorées.In any case, thanks to the invention, it is now possible to optimize the mode flow of the starting gas and the cutting gas, and the characteristics of the cutting thus find improved.
De même les caractéristiques de l'arc d'amorçage ou arc pilote sont aussi nettement meilleures puisqu'il présente une stabilité exceptionnelle et une longueur d'arc importante. Les résultats sont encore plus notables en ce qui concerne la constance de la hauteur de transfert, c'est-à-dire la distance entre l'extrémité de la tuyère et la pièce à couper. La hauteur de transfert est définie comme la hauteur pour laquelle on est en mesure de passer du régime d'arc soufflé au régime d'arc transféré. On détecte cette hauteur conservant simultanément fermés les deux circuits de retour de courant, à savoir tuyère et tôle. Un dispositif de mesure de présence de courant est agencé sur le circuit tôle. Lors de l'étape d'arc pilote, on commande à la torche de se rapprocher de la tôle jusqu'à ce que du courant passe effectivement par le circuit pièce. Le transfert est semi actif. On verrouille alors le régime de transfert en ouvrant le circuit électrique de la tuyère. La totalité du courant passe alors par la tôle. Le transfert est terminé. Par la suite l'étape de perçage peut commencer avec changement de nature de gaz (gaz pilote à gaz de coupe) et augmentation progressive de l'intensité.Similarly, the characteristics of the ignition arc or pilot arc are also clearly better because it has exceptional stability and a long arc length. The results are even more noticeable as regards the constancy of the height of transfer, that is to say the distance between the end of the nozzle and the workpiece. The height of transfer is defined as the height for which one is able to go from the scheme blown arc at the transferred arc regime. This height is detected simultaneously closed the two current return circuits, namely nozzle and sheet. A measuring device present of current is arranged on the sheet circuit. During the pilot arc stage, one Torch control to get closer to the sheet until current passes actually by the coin circuit. The transfer is semi active. We lock the scheme transfer by opening the electric circuit of the nozzle. The entire current then passes through the sheet. The transfer is complete. Then the drilling step can begin with change of gas type (cutting gas pilot gas) and progressive increase of the intensity.
Cette technique de différenciation des circuits de gaz peut être appliquée par exemple à l'optimisation de l'injection et des propriétés de l'écoulement pour la phase de perçage de la tôle, après amorçage, mais Page : 7 on pourrait la généraliser à la phase de perçage, en coupage laser ou en coupage par jet d'eau.This technique of differentiation of the gas circuits can be applied by example to optimize the injection and flow properties for the phase of drilling of the sheet, after priming, but Page: 7 it could be generalized to the drilling phase, laser cutting or jet cutting of water.
En effet, grâce à l'invention, le soufflage latéral des projections de métal fondu par le jet de plasma, lors du perçage, peut ainsi être mieux contrôlé, ce qui contribue à grandement augmenter la durée de vie des tuyères qui, sans cette optimisation, sont soumise à l'impact d'une quantité importante de projections de métal en fusion.Indeed, thanks to the invention, the lateral blowing of molten metal projections by the Plasma jet, during drilling, can be better controlled, which contributes to greatly increase the service life of nozzles which, without this optimization, are subject to the impact a large amount of molten metal splashes.
La Figure 3 fait abstraction des techniques d'amenée de gaz jusqu'à la partie inférieure du corps de torche où se trouve le ou les diffuseur de gaz, ces technique étant déjà bien connues de l'état de la technique.Figure 3 abstracts from the techniques of gas supply to the part lower part of the torch body where the gas diffuser or diffusers are located, these techniques being already well known from the state of the art.
L'aménagement de l'invention est avantageusement applicable à toutes les torches de coupage plasma, de type manuel ou automatique, et ce, quelles qu'en soient les applications, à savoir coupage des aciers de construction, des aciers inoxydables, des alliages d'aluminium ou des autres métaux susceptibles d'être découpés par un procédé de coupage plasma ; quel que soit le fluide plasmagène utilisé, à savoir liquide, gaz pur ou mélange de plusieurs gaz, de type oxydant ou non oxydant, neutre ou chimiquement actif, par exemple réducteur, et quelle que soit la puissance du jet plasma (ou du laser ou du jet d'eau).The arrangement of the invention is advantageously applicable to all torches manual or automatic plasma cutting, irrespective of the applications, namely cutting of structural steels, stainless steels, aluminum alloys or other metals which may be cut by a plasma cutting; whatever plasmagene fluid is used, namely liquid, pure gas or mixture of several gases, of oxidizing or non-oxidizing type, neutral or chemically active, by example reducer, and whatever the power of the jet plasma (or laser or water jet).
Claims (10)
caractérisée en ce qu'elle comporte un deuxième circuit d'alimentation (E) en gaz d'amorçage débouchant dans ladite chambre plasmagène (8) pour alimenter ladite chambre plasmagène (8) en gaz d'amorçage, ledit deuxième circuit d'alimentation (E) en gaz d'amorçage étant au moins en partie distinct du premier circuit (C) d'alimentation en gaz de travail.Plasma torch (102) having a main body having a plasmagene chamber (8) and a first supply circuit (C) of working gas opening into said plasma chamber (8) for supplying said plasma chamber (8) with job,
characterized in that it comprises a second supply circuit (E) for priming gas opening into said plasmagene chamber (8) for supplying said plasmagene chamber (8) with priming gas, said second supply circuit ( E) in priming gas being at least partly distinct from the first circuit (C) for supplying working gas.
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