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PUL uFR!SATEUR TR!SOÉLECTRIQUE
La présente invention concerne un pulvérisateur triboélectique,
pour la projection de peinture en poudre électrostatique.
Le principe d'un pulvérisateur triboélectrique, pour la projection de
peinture en poudre électrostatique, et le suivant :
La peinture, sous forme de poudre isolante, véhiculée par de l'air
dit de transport, se charge électrostatiquement par frottement sur un matériau
isolant, apte à lui retirer des électrons, de manière à ce que la poudre se
charge positivement.
De façon généralement connue, un pulvérisateur triboélectrique,
fonctionnant selon ce principe, comprend :
- une arrivée de poudre,
- une arrivée d'air,
- un conduit de charge véhiculant l'air et la poudre, en assurant la
charge électrique de la poudre,
- à l'avant dudit conduit de charge, des moyens d'émission d'au
moins un jet de mélange air-poudre.
Le matériau isolant, assurant par frottement la charge
électrostatique de la poudre, forme la paroi du conduit précité, qui véhicule
l'air
et la poudre. Ce matériau isolant est relié électriquement à la terre par des
jonctions entre composants du pulvérisateur, de manière à ce qu'il reste
globalement neutre électriquement, sa charge s'écoulant en permanence, par
"rampage" (écoulement en surface), vers la prise de terre. Bien entendu, plus
la force de frottement de la poudre sur les parois du conduit de charge est
grande, meilleure est la charge électrique de la poudre.
De nombreux documents décrivent déjà ce genre de pulvérisateur
triboélectrique. A titre d'exemples, peuvent être ici citées les demande de
brevets européens EP 0163118, EP 0199054, EP 0314049, EP 0592137 et EP
0818245, ou encore les demandes de brevets internationales WO 88108332,
WO 92/11950 et WO 98/25707.
La plupart des pulvérisateurs triboélectriques, décrits dans ces
documents, comportent en tant que conduit de charge un espace annulaire,
relativement allongé, délimité par des pièces contre lesquelles la poudre,
véhiculée par l'air, va venir frotter et se charger. Le conduit de charge
annulaire
est délimité intérieurement par un noyau central qui, avantageusement,
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possède en profil une forme ondulée (voir en particulier les documents
précités
EP 0314049 (figure 3), EP 0592127 et
WO 92111950), afin d'augmenter l'agitation de la poudre, et donc de faciliter
son contact avec le matériau isolant prévu pour assurer sa charge. Le noyau
central est maintenu à l'intérieur d'un corps externe, délimitant
extérieurement
le conduit de charge, par des éléments de centrage montés à chaque extrémité
dudit conduit. Ce noyau central peut comporter une extrémité conique du côté
de l'entrée du conduit de charge, de manière à répartir la poudre dans
l'espace
annulaire formant ce conduit ; l'autre extrémité du noyau central, située du
côté
de la sortie du conduit de charge, peut également être de forme conique, afin
de collecter la poudre chargée, avant de l'envoyer dans des petits canaux de
sortie, appartenant ou associés aux moyens d'émission de jets de mélange air-
poudre, ces moyens étant en pratique constitués par une buse.
De façon habituelle, dans la partie arrière du pulvérisateur
triboélectrique, une arrivée d'air est réalisée suivant l'axe central de ce
pulvérisateur. Par contre, dans la plupart des réalisations connues, une
arrivée
d'air additionnel, et le cas échéant de poudre, est disposée de façon
orthogonale à l'axe central du pulvérisateur, en amont du cône d'entrée du
conduit de charge - voir par exemple les documents précités EP 0592137 et
EP 0818245. La présence d'un moyen d'injection "orthogonal", formant
obstacle, crée des perturbations ; en particulier, elle est la cause d'usures
prématurées, et/ou d'accumulations de poudre au point d'arrêt.
Par ailleurs, dans les pulvérisateurs triboélectriques actuels, la
mise à la terre, notamment du noyau central du conduit de charge, nécessite
l'adjonction de pièces qui compliquent le montage ; cette mise à la terre est
en
général faite en périphérie externe et vers l'arrière du corps du
pulvérisateur.
Compte tenu des forces et des champs électriques mis en oeuvre par les
charges créées, il est fréquent de constater des amorçages entre la partie
intérieure du pulvérisateur, et sa zone de mise à la terre, qui conduisent à
remplacer plus ou moins fréquemment des pièces qui ne sont pas, en soi, des
pièces d'usure.
La présente invention vise à éviter tous ces inconvénients des
pulvérisateurs triboélectriques actuels, en fournissant un système d'arrivée
d'air
et de poudre qui évite usures et accumulation de poudre, tout en simplifiant
la
mise à la terre.
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A cet effet, dans le puivérisateur triboéiectr ique objet de l'invention,
du genre indiqué en introduction, il est prévu que :
- l'arrivée d'air est située dans l'axe du conduit de charge,
- l'arrivée de poudre est disposée latéralement par rapport à
l'arrivée d'air, et converge selon un angle aigu avec l'arrivée d'air,
en un point situé en amont du conduit de charge.
Ainsi, tout organe d'injection, formant obstacle à l'écoulement, est
supprimé, les arrivées d'air et de poudre convergeant, selon un angle aigu,
avant que le mélange air-poudre ne parvienne dans la zone de mise en
turbulence et de charge.
Avantageusement, l'arrivée de poudre, convergeant avec l'arrivée
d'air, est constituée par un conduit de poudre qui débouche sur la face
arrière
du pulvérisateur, ce qui réduit l'encombrement et facilite les connexions.
Selon une forme de réalisation du pulvérisateur triboélectrique objet
de l'invention, le conduit de charge est un conduit de section circulaire non
constante, avec restrictions successives, le point de convergence des arrivées
de poudre et d'air étant situé en amont de la première restriction du conduit
de
charge. Le choix d'un tel conduit de charge peut présenter des avantages, en
comparaison avec un conduit de charge de section annulaire, notamment au
sens d'une certaine simplification constructive (suppression du noyau central)
et d'une amélioration du fonctionnement (suppression du risque de bouchage
de l'espace annulaire par la poudre).
Toutefois, l'invention reste compatible avec un pulvérisateur
triboélectrique dans lequel le conduit de charge est un conduit de section
annulaire, comportant un noyau central avec cône arrière, auquel cas le point
de convergence des arrivées de poudre et d'air est situé en amont de la pointe
dudit cône.
Dans tous les cas, des restrictions de section, prévues le long du
conduit de charge, permettent de créer des zones d'impact de la poudre sur le
matériau isolant assurant la charge. Plus particulièrement, dans le cas où le
conduit de charge possède une section annulaire, cette section annulaire est
non constante, avec des restrictions successives.
De plus, en aval du conduit de charge, il est avantageusement
prévu une zone d'étranglement, aboutissant dans une chambre
d'homogénéisation à partir de laquelle sont alimentés les moyens d'émission
d'au moins un jet de mélange air-poudre. Cette dernière restriction permet
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d'accélérer le mélange d'air et de poudre, afin de remettre la poudre en
suspension de manière homogène, avant sa répartition dans les canaux de
sortie.
Selon un autre aspect de l'invention, l'arrivée d'air axiale est
constituée par un injecteur en matière électriquement conductrice, constituant
aussi un organe de mise à la terre. Cette disposition permet de simplifier la
réalisation de la fonction de mise à la terre, les charges électriques
prélevées à
la poudre s'écoulant au travers de l'injecteur d'air.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit,
en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples,
quelques formes d'exécution de ce pulvérisateur triboélectrique :
Figure 1 est une vue de côté, extérieure, d'un pulvérisateur
triboélectrique conforme à la présente invention ;
Figure 2 est une vue en bout, par l'arrière, du pulvérisateur
triboélectrique de figure 1;
Figure 3 est une vue en coupe longitudinale de ce pulvérisateur,
suivant III-III de figure 2;
Figure 4 en est une autre vue en coupe longitudinale, suivant IV-IV
de figure 2 ;
Figure 5 est un vue en coupe longitudinale, analogue à figure 3,
d'une variante de ce pulvérisateur triboélectrique.
Le pulvérisateur triboélectrique, représenté sur les figures 1 à 4 et
désigné globalement par le repère 1, comprend un corps principal 2, de
conformation générale tubulaire avec un axe central indiqué en 3, dans lequel
est placé un bloc allongé 4 en matériau isolant, délimitant un conduit de
charge
5 centré sur l'axe 3. Dans l'exemple considéré, le conduit de charge 5 est de
section circulaire.
A l'arrière du corps principal 2, est prévue une embase d'injection
6, raccordée mécaniquement audit corps 2 par l'intermédiaire d'un manchon de
liaison 7 vissable, et avec interposition de pions de centrage 8. L'embase
d'injection 6 est elle-même raccordée mécaniquement, par l'intermédiaire d'un
pion de fixation 9, à l'extrémité d'un bras mobile 10 (représenté
partiellement)
appartenant à un robot de peinture, le pulvérisateur 1 étant porté et déplacé
par le bras de robot 10.
Dans la zone de jonction entre le conduit de charge 4, 5 et
l'embase 6, et suivant l'axe central 3, est disposé un injecteur d'air 11. Cet
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injecteur 11 est en matière électriquement conductrice, et aussi à bon
coefficient de frottement, tel que du polytétrafluoréthylène (PTFE) graphité,
et il
est mis à la terre. A cet effet, il est prévu, dans l'embase 6, une vis 12 de
mise
à la terre, dont la tête vient en contact avec une collerette de l'injecteur
d'air 11
5 (voir figure 4).
Un raccord 13 d'arrivée de mélange air-poudre est aussi monté
dans l'embase d'injection 6, parallèlement à l'axe central 3 donc en position
latérale, par rapport à l'injecteur d'air 11. Le raccord 13 débouche ainsi sur
la
face arrière 14 de l'embase 6.
Le raccord 13 est prolongé, à l'avant, par un court canal oblique 15,
qui converge selon un angle aigu A, en un point P, avec l'entrée du conduit de
charge 4, 5, juste en aval de l'injecteur d'air 11.
Ainsi, en cours de fonctionnement, l'injecteur d'air 11 permet
d'agiter le mélange air-poudre qui débouche dans l'entrée du conduit de charge
4, 5 par le canal oblique 15. L'ensemble permet de créer, dans le conduit de
charge 4, 5, un écoulement turbulent et rapide, en évitant tout écoulement
laminaire qui aurait comme effet de réduire les frottements nécessaires à la
charge électrostatique de la poudre.
De plus, des restrictions 16 placées successivement le long du
conduit de charge 4, 5, c'est-à-dire des réductions du diamètre donc de la
section circulaire de ce conduit, créent des zones d'impact de la poudre qui
améliorent le frottement de celle-ci sur le matériau du bloc 4 délimitant le
conduit de charge 5 proprement dit.
A l'extrémité aval du conduit de charge 4, 5 se trouve un cône de
sortie 17, qui permet de répartir le mélange air-poudre (chargé) dans des
canaux de sortie 18, ménagés dans une buse d'éjection 19 fixée à l'avant du
pulvérisateur 1. La buse 19 reçoit elle-même un bouchon de sortie 20, dont la
configuration est fonction du type de jet désiré à la sortie du pulvérisateur,
par
exemple un jet plat.
La figure 5, sur laquelle les composants correspondant à ceux
précédemment décrits sont désignés par les mêmes repères, représente une
variante du pulvérisateur triboélectrique 1 objet de l'invention.
En particulier, dans cette variante, il est toujours prévu un injecteur
d'air 11 situé dans l'axe central 3 du pulvérisateur 1, et un raccord 13
d'arrivée
du mélange air-poudre, disposé latéralement et prolongé par un canal oblique
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15, qui converge en un point P avec la sortie de l'injecteur d'air 11, en
formant
un angle aigu A avec l'axe 3.
Contrairement au mode de réalisation des figures 1 à 4, la variante
de la figure 5 comporte un conduit de charge 5 de section annulaire (et non
circulaire), qui est délimité extérieurement par un tube 21, et intérieurement
par
un noyau central 22, le tube 21 et la noyau central 22 étant coaxiaux et
centrés
sur l'axe 3.
Le noyau central 22 présente un cône arrière 22a, situé en aval du
point P de convergence du canal oblique 15 avec la sortie de l'injecteur d'air
11.
Le conduit de charge 5 présente, ici également, des restrictions
successives (non détaillées sur la figure 5) qui lui confèrent une section
annulaire décroissante, d'amont en aval.
Le noyau central 22 comporte aussi un cône avant 22b, entouré
par une zone d'étranglement 23 qui prolonge le conduit de charge 5, avec une
section décroissante, et qui débouche dans une chambre centrale
d'homogénéisation 24. En aval de cette chambre d'homogénéisation 24, on
retrouve un cône de sortie 17 qui répartit le mélange air-poudre (chargé) dans
des canaux de sortie 18 d'une buse d'éjection 19, elle-même pourvue d'un
bouchon de sortie 20 par exemple agencé pour émettre un jet plat.
On notera que, dans cette variante, la mise à la terre du tube 21,
qui délimite extérieurement le conduit de charge 5 de section annulaire, est
assurée par l'intermédiaire d'une lame de contact 25.
Dans tous les cas, le dévissage du manchon de liaison 7 permet
une séparation rapide de l'embase 6, notamment pour procéder au nettoyage,
le montage de ce manchon 7 étant réalisé avec interposition de joints toriques
d'étanchéité (non détaillés).
Le nombre et la disposition des pions 8 et 9, ou la configuration du
bouchon de sortie 20, sont modifiables sans que l'on sorte du cadre de
l'invention, telle que définie dans les revendications annexées.
