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WO 2005/005056 PCT/FR2004/001770
Buse de diffusion de poudre cour un dispositif de poudrage
électrostatigue à iet orienté
La présente invention concerne une buse de diffusion de poudre
pour un dispositif de poudrage électrostatique.
Le poudrage électrostatique de pièces mécaniques est réalisé de
façon connue par des installations automatiques comportant par exemple une
cabine d'application que les pièces traversent ainsi que des pistolets
d'application projetant la poudre sensiblement perpendiculairement à l'axe de
déplacement des pièces dans la cabine.
La géométrie des pièces à poudrer peut nécessiter l'orientation du
jet de poudre des pistolets d'application d'un angle donné par rapport à l'axe
du
bras support du pistolet, de façon à atteindre des zones occultées par rapport
à
l'axe du bras support.
Des dispositifs sont utilisés permettant d'orienter le jet de poudre,
reposant sur une articulation du pistolet ou d'une partie du pistolet par
rapport
au bras supportant le pistolet.
Ces dispositifs posent toutefois deux problèmes techniques
- l'articulation se trouvant située à distance de l'extrémité du pistolet
constituée par la buse, la partie devant pivoter est de dimension importante,
ce
qui occasionne un problème d'encombrement ne permettant pas d'atteindre
facilement les zones occultées.
- l'articulation occasionne la formation d'un coude dans le conduit
de poudre du pistolet. Le frottement de la poudre pouvant être abrasive
entraïne alors une usure accentuée du conduit à l'endroit du coude. Le
remplacement du conduit dans le pistolet, opëration complexe, doit être
effectué plus fréquemment.
D'autre part, les pistolets utilisés sont soumis à des contraintes
réglementaires particulières de sécurité.
Chaque pistolet comporte un conduit intérieur permettant
d'alimenter un jet de poudre, une buse terminale permettant de conformer le
jet, et un dispositif d'ionisation de la poudre.
Ce dernier dispositif comporte notamment une source de haute
tension et une pointe située à proximité de l'extrémité du pistolet et
destinée à
ioniser la poudre.
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La pointe d'ionisation peut couramment présenter un potentiel
électrique de 80 kV par rapport à la terre. Un arc électrique peut donc se
former si l'extrémité du pistolet est approchée d'un autre objet relié à la
terre.
La formation d'arcs électriques pouvant endommager l'installation
et provoquer des explosions dans des milieux saturés en poudre, une
réglementation limite la capacité de l'ensemble de l'installation à 5 milli
joules.
Cette contrainte de limitation de capacité doit être respectée par
tous les dispositifs utilisés.
La présente invention apporte une solution aux problèmes
techniques évoqués en respectant les contraintes décrites ci-dessus.
A cet effet la présente invention porte sur une buse de diffusion de
poudre pour un dispositif de poudrage électrostatique destinée à étre
positionnée à l'extrémité d'un pistolet d'application, la buse comprenant une
paroi latérale délimitant un passage prolongeant le conduit de poudre du
pistolet, et un fond fermant le conduit à son extrémité, caractérisée en ce
qu'au
moins un orifice est ménagé dans la paroi latérale à proximité du fond reliant
le
conduit de poudre à l'extérieur de la buse, l'axe de l'orifice formant un
angle
déterminé avec l'axe du conduit de poudre et en ce qu'au moins un déflecteur
est ménagé sur le fond de la buse ou sur la paroi latérale à proximité du fond
de la buse permettant de dévier le jet de poudre du conduit dans l'axe de
l'orifice.
Cet agencement de la buse permet de réaliser l'orientation
souhaitée du jet en conservant un encombrement minimal, l'ensemble du
pistolet restant dans le méme axe. De plus, la pièce sur laquelle porte
l'usure
due à l'orientation du jet est le déflecteur et non la paroi du conduit. Cette
disposition est avantageuse car le déflecteur est facilement accessible et
remplaçable.
Selon une possibilité, au moins un déflecteur présente, vu en
section selon un plan parallèle au plan comprenant l'axe du conduit et l'axe
de
l'orifice, un profil constitué d'un segment droit formant avec l'axe du
conduit un
angle sensiblement égal à l'angle entre l'axe de l'orifice et l'axe du
conduit.
Selon une autre possibilité, au moins un déflecteur présente, vu en
section selon un plan parallèle au plan comprenant l'axe du conduit et l'axe
de
l'orifice, un profil constitué de deux segments droits, l'angle du premier
segment étant compris en une valeur nulle et la valeur de l'angle entre l'axe
de
l'orifice et l'axe du conduit et l'angle du second segment, le plus proche de
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l'orifice, par rapport à l'axe du conduit étant sensiblement égal à l'angle
entre
l'axe de l'orifice et l'axe du conduit.
Selon une troisième possibilité, au moins un déflecteur présente, vu
en section selon un plan parallèle au plan comprenant l'axe du conduit et
l'axe
de l'orifice, un profil constituant une courbe de pente croissante, l'angle de
la
tangente à la courbe par rapport à l'axe du conduit à proximité de l'orifice
étant
sensiblement égal à l'angle entre l'axe de l'orifice et l'axe du conduit.
Le déflecteur peut présenter des formes diverses, suivant le type
de poudre utilisé ou l'inclinaison recherchée. Par exemple, l'agencement
comportant deux segments est adapté à un angle de l'axe de l'orifice par
rapport à l'axe du conduit de l'ordre de 90°.
Selon un mode de réalisation, au moins un déflecteur présente, vu
en section selon un plan perpendiculaire à l'axe du conduit, un profil
concave.
Selon un autre mode de réalisation, au moins un déflecteur
présente, vu en section selon un plan perpendiculaire à l'axe du conduit, un
profil droit.
La modification du profil d'un déflecteur en section selon un plan
perpendiculaire à l'axe du conduit, permet de modifier la répartition
spontanée
de la poudre. Par exemple, un profil concave permet de compenser une
répartition spontanée se concentrant sur les deux bords latéraux de l'orifice.
Ce
type de profil permet de conserver l'homogénéité du jet en sortie de la buse.
Avantageusement, au moins la partie terminale de la buse
comportant l'orifice, le fond et le déflecteur est montée orientable suivant
l'axe
du conduit sur l'extrémité d'un pistolet d'application.
La partie terminale montée pivotante permet d'orienter le jet selon
un deuxième axe, en conservant toujours un encombrement minimal.
Avantageusement, au moins la partie terminale de la buse
comportant l'orifice, le fond et le déflecteur est fixée de façon démontable
sur
l'extrémité d'un pistolet d'application.
La buse fixée de façon démontable permet d'une part de changer
une buse pour une autre présentant un angle d'orientation du jet différent,
mais
également de remplacer tout ou partie de la buse si le déflecteur ou l'orifice
est
usé par le frottement de la poudre. Cette disposition est avantageuse car la
pièce sur laquelle porte l'usure due à l'orientation du jet est facilement
accessible et remplaçable.
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Selon une possibilité, la buse comprend une pointe d'ionisation du
jet de poudre, disposée dans l'axe du conduit et orientée dans le sens du jet
de
poudre, dont l'extrémité libre est située dans le conduit, en amont du fond
dans
le sens du jet.
Selon une autre possibilité, la buse comprend une pointe
d'ionisation du jet de poudre, dont l'extrémité libre est située à proximité
du
fond de la buse à l'extérieur de celle-ci.
Avantageusement, la pointe d'ionisation du jet de poudre, disposée
dans l'axe du conduit et orientée dans le sens du jet de poudre, traverse le
fond de la buse par un passage ménagé dans le fond de la buse.
Selon une autre possibilité, la buse comprend une pointe
d'ionisation du jet~de poudre dont l'extrémité libre est située à proximité de
l'orifice et de la paroi latérale, à l'extérieur de la buse.
Avantageusement, la pointe d'ionisation du jet de poudre, dont la
base est disposée dans l'axe du conduit et orientée dans le sens du jet de
poudre, traverse le fond de la buse en formant un coude pour ressortir par la
paroi latérale de la buse à proximité de l'orifice par un passage ménagé dans
le
fond et la paroi latérale de la buse.
Les différents agencements décrits pour la pointe permettent à la
fois de garantir une capacité de l'installation inférieure à 5 milli joules,
et d'a~afire
part une ionisation efficace du jet de poudre.
Avantageusement, l'angle entre l'axe de l'orifice et l'axe du conduit
de poudre est compris entre 10° et 90°.
Selon un mode de réalisation, l'angle entre l'axe de l'orifice et l'axe
du conduit de poudre est compris entre 45° et 90°.
Avantageusement, l'orifice présente la forme d'une fente orientée
transversalement par rapport à l'axe du conduit de poudre.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit,
en référence au dessin schématique annexé représentant des formes
d'exécution d'une buse selon l'invention.
La figure 1 en est une vue en coupe longitudinale dans un premier
mode de réalisation, la buse étant fixée sur un pistolet d'application.
La figure 2 en est une vue en perspective dans un premier mode
de réalisation.
La figure 3 en est une vue en coupe longitudinale dans un premier
mode de réalisation.
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La figure 4 en est une vue en coupe longitudinale dans un second
mode de réalisation.
La figure 5 en est une vue en coupe longitudinale dans un
troisième mode de réalisation.
5 La figure 1 représente une buse 2 de diffusion de poudre selon
l'invention fixée sur l'extrémité d'un pistolet 3 d'application.
Le pistolet 3 comprend un canon 4 à l'extrémité avant duquel est
ménagé un épaulement 5 puis une paroi cylindrique 6 comportant un filetage
externe 7 sur une partie de sa longueur.
Le pistolet 3 comprend également un conduit de poudre 8 rectiligne
qui se prolonge dans la buse 2. Un jet de poudre est alimenté dans le conduit
dans le sens de la flèche J.
La paroi cylindrique 6 délimite une paroi d'appui 9 perpendiculaire à
l'axe du conduit 8, un passage étant ménagé pour le conduit 8 dans cette
paroi d'appui 9, une encoche 10 étant ménagée dans la portion de la paroi du
conduit 8 la plus proche de la paroi d'appui 9.
D'autre part, Le pistolet 3 comprend un dispositif dit cascade 12
fournissant par une vis 13 une source de haute tension. Le dispositif
cascade 12 est un multiplicateur de tension permettant de générer par exemple
une haute tension de 80 kV à partir d'une tension d'alimentation de 300 V.
La vis 13 est logée dans un renfoncement 14 ménagé dans la paroi
d'appui 9. Un détrompeur 15 est ménagé sur la paroi d'appui 9 permettant le
positionnement par rapport au renfoncement 14 comme décrit plus bas.
La buse 2 comporte une embase 16 comportant une portion
cylindrique 17 dans laquelle est ménagé un . passage pour le conduit de
poudre 8.
La partie arrière 18 de la portion cylindrique 17 est de diamètre
extérieur sensiblement identique au diamètre interne de la paroi cylindrique 6
du canon 4. Cette partie arrière 18 peut ainsi se loger sur la partie avant du
canon 4 dans l'espace délimité par la paroi cylindrique 6 et la paroi d'appui
9
du canon 4.
Comme représenté sur la figure 3, l'embase 16 comprend de plus
un support 19 de forme en fuseau situé dans l'axe du conduit 8 et relié à la
portion cylindrique 17 par une patte 20. Le support 19 comporte sur sa partie
avant un épaulement 22 et une portion tubulaire 23 de section inférieure à
l'épaulement 22, permettant la fixation d'un tube de résistance 24. Ce tube de
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résistance 24 est destiné à étre fixé par une extrémité sur la portion
tubulaire 23, et présente à son autre extrémité une ouverture 25 de diamètre
correspondant au diamètre d'une pointe d'ionisation 26. Ce tube 24 et le
support 19, destinés à étre emboîtés, constituent un logement pour une
résistance d'amortissement 27 et une pointe d'ionisation 26 traversant
l'ouverture 25 du tube de résistance 24.
La résistance d'amortissement 27 montée en série avec la pointe
d'ionisation 26 permet de diminuer l'intensité électrique échangée en cas de
formation d'un arc électrique.
Une connexion électrique est assurée entre la résistance
d'amortissement 27 et la vis 13 source de haute tension par un insert
conducteur 28 traversant le support 19, la patte 20 et la portion cylindrique
17
et étant relié à une borne 29 située sur la paroi arrière 30 de l'embase 16.
Lorsque la partie arrière 18 est logée sur la partie avant du canon 4 comme
décrit précédemment, la borne 29 se trouve en regard du renfoncement 14 de
la paroi d'appui 9 contenant la vis 13. Un ressort 32 logé dans le
renfoncement 14 établit alors le contact entre la vis 13 et la borne 29. Une
encoche 33 est ménagée sur la paroi arrière 30 de l'embase 16,
complémentaire du détrompeur 15 ménagé sur la paroi d'appui 9 du canon 4,
destinée à loger celui-ci lorsque l'embase 16 est au contact de la paroi
d'appui 9, de façon à garantir le positionnement en regard de la borne 30 et
du
renfoncement 14.
L'embase 16 comporte d'autre part une courte paroi cylindrique 34
ménagée sur sa paroi arrière 30, faisant saillie et entourant le passage du
conduit de poudre 8, cette paroi 34 étant destinée à prendre appui dans
l'encoche 10 ménagée dans la portion de la paroi du conduit 8 proche de la
paroi d'appui 9 du canon 4.
Une butée circulaire 35 est ménagée sur la paroi extérieure 36 de
la portion cylindrique 17.
L'embase 16 comporte de plus une portion tubulaire 37
comprenant un passage pour le conduit de poudre 8 et ménagée à l'extrémité
avant de la portion cylindrique 17, l'épaisseur de cette portion tubulaire 37
diminuant en s'éloignant de la portion cylindrique 17.
La buse 2 comprend également un écrou de buse 38 destiné à fixer
l'embase 16 sur le canon 4 du pistolet 3. Cet écrou 38 présente une forme
tubulaire de diamètre variable, et comporte, d'arrière en avant
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- une section 39 dans laquelle la paroi interne 40 de l'écrou
comporte un taraudage 42 destiné à coopérer avec le filetage externe 7 de
l'extrémité du canon 4 du pistolet 3,
- une section 43 de diamètre intérieur constant sensiblement égal
au diamètre de la butée circulaire 35 de l'embase 16,
- une section 44 de diamètre intérieur inférieur au diamètre de la
butée circulaire 35 de l'embase 16, dont l'épaulement 45 est destiné à prendre
appui sur la butée circulaire 35, de façon à maintenir l'embase 16 en position
entre la paroi d'appui 9 du canon 4 et l'écrou 38,
- une section 46 tronconique dont le diamètre diminue à partir de la
section 43 précédente, une ouverture 47 étant ménagée à l'extrémité de cette
section tronconique 46, dont le diamètre interne est égal au diamètre externe
maximum de la portion tubulaire 37 de l'embase 16, cette portion tubulaire 37
étant destiné à traverser l'ouverture 47 lorsque l'embase 16 est fixée.
La buse 2 comprend de plus un embout 48 comportant une paroi
latérale 49.
Cette paroi latérale 49 de forme tubulaire comprend
une section arrière 50 de diamètre variant entre une valeur
maximale au niveau du bord arrière 52 de l'embout 48 et une valeur minimale
en avant du bord arrière. Le profil de la paroi intérieure de cette section 50
correspond au profil de la paroi externe de la portion tubulaire 37 de
l'embase 16. Cette section 50 peut donc étre fixée par serrage sur la portion
tubulaire 37 de l'embase. Un logement 53 pour un joint d'étanchéité 54 est
ménagé sur la paroi interne de cette section 50. Le joint 54 se trouvant dans
ce
logement 53 renforce le maintien mécanique de l'embout 48 sur l'embase 16,
et
- une section avant 55 de diamètre constant, la paroi latérale 49
délimitant un passage pour le conduit de poudre 8.
Ce mode de fixation de l'embout 48 sur l'embase 16 permet de
faire pivoter l'embout 48 autour de l'axe du conduit 8 et ainsi d'obtenir des
orientations variables du jet de poudre. D'autre part, ce mode de fixation
permet d'enlever manuellement et facilement l'embout 48 pour le remplacer
lorsqu'une partie de celui-ci est usée.
L'embout 48 comporte également un fond 56 fermant le conduit 8 à
son extrémité avant.
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Un orifice 57 est ménagé dans la paroi latérale 49 de l'embout 48 à
proximité du fond 56, l'orifice 57 reliant le conduit de poudre 8 à
l'extérieur de la
buse 2, l'axe A1 de l'orifice 57 formant un angle A avec l'axe A2 du conduit 8
de poudre. Dans ce mode de réalisation, l'angle A est égal à 60° et
l'orifice 57
présente la forme d'une fente allongée formant un angle au centre de
90° dans
le plan de la fente. Le plan de la fente coupe l'axe A2 du conduit en formant
l'angle A, la fente étant donc orientée transversalement par rapport à l'axe
A2
du conduit.
Un déflecteur 58 est ménagé sur le fond 56 de la buse 2 permettant
de dévier le jet de poudre du conduit 8 dans l'axe A1 de l'orifice 57. Dans le
mode de réalisation représenté sur la figure 1, le déflecteur 58 présente en
section par un plan parallèle au plan comprenant l'axe A2 du conduit et
l'axe A1 de l'orifice un profil droit incliné à 60°, correspondant à
l'angle A de
l'axe A1 de l'orifice 57 par rapport à l'axe A2 du conduit 8. Le déflecteur 58
et
l'orifice 57 sont situés à proximité l'un de l'autre, le bord avant 59 de
l'orifice 57
se trouvant dans le prolongement du déflecteur 58.
Cet embout 48 comportant un orifice 57 et un déflecteur 58 orientés
permettent d'orienter le jet de poudre, sans causer de problème
d'encombrement. D'autre part, l'embout, grâce à son mode de fixation peut ëtre
remplacé et positionné facilement. Le conduit 8 ne subit pas d'usure excessive
sur ses parois car il est rectiligne.
Pour se conformer à la réglementation limitant la capacité de
l'installation, il est préférable que la pointe 26 soit apparente et constitue
un
point proche d'un l'objet approché de l'extrémité du pistolet. En effet, la
forme
de pointe permet la création de courant de fuite avant la formation de l'arc,
permettant soit d'éviter la formation de l'arc, soit de diminuer de façon
significative l'intensité électrique échangée lors de la formation de l'arc.
Les modes de réalisations présentés sont conformes à la
réglementation.
Dans le premier mode de réalisation représenté sur les figures 1, 2
et 3, l'extrémité libre 60 de la pointe d'ionisation 26 est disposée dans
l'axe du
conduit 8 et son extrémité est située en amont du fond 56 dans le sens du jet
dans le conduit 8.
Selon un second mode de réalisation représenté sur la figure 4, le
tube de résistance 24 et la pointe d'ionisation 26 du jet de poudre traversent
le
fond 56 de la buse 2. La pointe d'ionisation forme ensuite un coude pour
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ressortir par la paroi latérale 49 de l'embout 48 de la buse 2 à proximité de
l'orifice 57.
Un passage 62 est ménagé dans le fond 56 et la paroi latérale 49
au contact du fond 56 de la buse 2, pour permettre le passage de la pointe.
L'extrémité libre 60 de la pointe 26 étant situé à proximité du bord avant 59
de
l'orifice 57 à l'extérieur de la buse 2. Un joint d'étanchéité 64 est contenu
dans
un logement 63 ménagé dans la paroi du passage 62.
Pour former un coude, la pointe d'ionisation est composée de deux
portions droites 65 et 66, l'une 65 se situant dans l'axe du conduit, l'autre
66
dans la direction de l'extrémité libre, ainsi que d'un contact électrique
frottant 67, logé dans le coude du conduit, et maintenant une connexion
électrique entre les deux portions droites. Ce contact 67 permet de faciliter
le
montage de la buse 2, ainsi que l'orientation de celle-ci, la portion droite
65 de
la pointe 26 restant en position, alors que la portion droite 66 pivote avec
l'embout 48.
Selon un troisième mode de réalisation, représenté sur la figure 5,
le tube de résistance 24 et la pointe d'ionisation 26 du jet de poudre
traversent
le fond 56 de la buse 2 par un passage 62 ménagé axialement dans le fond 56
de la buse 2, l'extrémité libre 60 de la pointe 26 étant située à proximité du
fond 56 de la buse 2 à l'extérieur de celle-ci. Un joint d'étanchéité 64 est
contenu dans un logement 63 ménagé dans la paroi du passage 62.
Le profil du déflecteur 58 en section selon un plan perpendiculaire
à l'axe A2 du conduit 8 peut présenter différentes formes, en fonction de
l'effet
recherché. A titre d'exemple, pour un orifice 57 en forme de fente allongée,
le
déflecteur 58 peut présenter un profil concave, de façon à compenser une
répartition spontanée de la poudre se concentrant sur les deux bords latéraux
de l'orifice 57. Ce type de profil permet de conserver l'homogénéité du jet en
sortie de la buse 2.
L'orifice 57 présente dans ce cas une forme légèrement incurvée
adaptée à la concavité du déflecteur 58.
Dans un mode de réalisation non représenté, un déflecteur
présente, en section selon un plan parallèle au plan comprenant l'axe du
conduit et l'axe de l'orifice, un profil constitué de deux segments droit,
l'angle
du second segment par rapport à l'axe du conduit 8 étant égal à l'angle entre
l'axe de l'orifice et l'axe du conduit, l'angle du premier segment étant égal
par
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exemple à la moitié de la valeur de l'angle entre l'axe de l'orifice et l'axe
du
conduit.
Cet agencement comportant deux segments est particulièrement
avantageux dans le cas où l'angle de l'axe de l'orifice par rapport à l'axe du
5 conduit de l'ordre de 90°.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, un déflecteur
présente, en section selon un plan parallèle au plan comprenant l'axe du
conduit et l'axe de l'orifice, un profil constituant une courbe de pente
croissante, l'angle de la tangente à la courbe à proximité de l'orifice étant
égal
10 à l'angle entre l'axe de l'orifice et l'axe du conduit.
Selon les différentes variantes, le déflecteur présente une forme et
une surface permettant de dévier le jet de poudre dans, son ensemble, ou au
moins une partie substantielle du jet, supérieure à 50%.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, l'embout de la
buse et l'embase sont formés par une seule pièce orientable. Cette pièce ne
comprend pas de détrompeur et peut donc être orienté en rotation autour de
l'axe du conduit, lorsque l'écrou est desserré. La connexion électrique entre
la
pointe d'ionisation et la source de haute tension peut étre réalisé par un
contact
prévu axialement ou par un contact présentant une forme annulaire centrée sur
l'axe du conduit. Lorsque l'écrou est serré, la buse est maintenue en
position,
conservant l'orientation donnée.
L'angle A entre l'axe A1 de l'orifice 57 et l'axe A2 du conduit 8 peut
prendre des valeurs variées, notamment comprises entre 10 et 90°.
L'invention ne se limite pas aux formes d'exécution décrites, elle en
embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que les
déflecteurs 58 peuvent présenter des profils différents.
