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CA 02565771 2006-10-26
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Procédé et appareil de pulvérisation et application à un système
de pulvérisation de poudre, notamment pour installation de
détection de défauts de surface par ressuage.
Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne la pulvérisation de poudre, notamment
pour un système de pulvérisation de poudre, et plus particulièrement un
procédé et un appareil permettant de former un film puivéruient continu
et sensiblement homogène à la surface d'une pièce.
Un exemple d'application de l'invention est la formation de
dépôt d'un produit révélateur en poudre sur la surface de pièces dans une
installation de détection de défauts débouchants éventuellement présents
à la surface de pièces à contrôler, notamment des pièces métalliques
susceptibles de présenter des défauts superficiels en forme de fissures ou
criques. Dans une telle installation, une composition pénétrante
comportant un produit indicateur est appliquée à la surface de pièces à
contrôler. Après lavage et séchage des surfaces, un produit révélateur en
poudre, tel que du taic, est déposé sur la surface des pièces pour faire
ressortir, par capillarité, le produit indicateur qui a pénétré dans les
défauts et n'a pu de ce fait être éliminé lors du lavage. Le produit
indicateur est typiquement un composé coloré ou fluorescent qui s'illumine
sous un éclairage UV et fournit ainsi une indication aisément visible de la
présence de défaut.
La continuité, la régularité et l'homogénéité du dépôt de produit
révélateur sont des paramètres influents pour la qualité de détection.
Le document FR 2 163 182 décrit un distributeur doseur de
produit pulvérulent avec un tube percé qui est alimenté en air sous
pression et qui traverse un lit fluidisé de produit puivéruient contenu dans
un réservoir. Le tube s'ouvre dans la partie supérieure du réservoir, au-
dessus du lit de produit pulvérulent et un méiange air-poudre éjecté par le
tube est prélevé immédiatement à la sortie du tube par une canalisation
de sortie. Des amas de grains de poudre entraînés avec l'air parcourant le
tube peuvent alors être prélevés.
Objet et résumé de l'invention
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Selon un premier aspect de l'invention, celle-ci a pour but de
fournir un procédé de pulvérisation de produit en poudre permettant de
former un dépôt continu et sensiblement homogène à la surface de
pièces, en particulier un dépôt d'épaisseur régulière et exempt d'amas.
Ce but est atteint grâce à un procédé du type comprenant
l'admission de gaz sous pression à travers un orifice formé à la partie
inférieure d'un réservoir de produit en poudre ; le guidage du gaz admis
dans un tube interne raccordé à l'orifice d'admission de gaz, traversant le
produit en poudre stocké dans le réservoir ; l'entraînement de poudre par
le gaz parcourant le tube interne, à travers des ouvertures formées dans
la paroi de celui-ci ; et l'extraction hors du réservoir d'un flux gaz-poudre
à
travers une sortie à la partie supérieure du réservoir,
procédé dans lequel, conformément à l'invention, le mélange de
gaz et de poudre parcourant le tube interne est guidé par celui-ci jusqu'à
la partie supérieure du réservoir et est dirigé en sortie du tube interne
sensiblement vers une paroi latérale du réservoir de manière à établir un
courant de flux gaz-poudre parcourant le volume situé dans le réservoir
au-dessus du matériau en poudre stocké dans le réservoir, avant
extraction du flux gaz-poudre à travers la sortie.
La direction du mélange gaz-poudre vers une paroi du réservoir
permet de briser au moins partiellement d'éventuels amas de grains de
poudre prélevés par le gaz circulant dans le conduit interne et d'établir un
courant dans le volume supérieur du réservoir, ce qui favorise le redépôt
de grains ou ensembles de grains plus lourds à la surface du produit
stocké et une homogénéisation du flux, avant extraction. On parvient ainsi
à extraire un flux de poudre sensiblement homogène hors du réservoir.
Selon une particularité du procédé, le courant du flux gaz-
poudre parcourt le volume situé dans le réservoir au-dessus du matériau
en poudre stocké suivant un trajet allant de la partie supérieure de ce
volume, en sortie du tube interne, vers la partie inférieure de ce volume
puis vers la partie supérieure de ce volume en direction de la sortie.
Selon une autre particularité du procédé, le mélange de gaz et
de poudre parcourant le tube interne est dirigé, en sortie de ce tube, dans
une direction sensiblement opposée à celle dans laquelle la sortie du
réservoir s'ouvre à l'intérieur de celui-ci.
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Conformément à un deuxième aspect de l'invention, celle-ci vise
à fournir un appareil de pulvérisation de produit en poudre, du type
comportant un réservoir de produit en poudre, un orifice d'admission de
gaz sous pression formé dans la partie inférieure du réservoir, un tube
interne raccordé à l'orifice d'admission de gaz et muni de perforations au
moins sur une partie de sa longueur traversant le produit en poudre
stocké dans le réservoir, et une sortie de flux gaz-poudre à la partie
supérieure du réservoir, appareil dans lequel, conformément à l'invention,
le tube interne s'étend dans le volume supérieur du réservoir au-dessus du
produit en poudre stocké dans le réservoir et s'ouvre à son extrémité dans
la partie supérieure du réservoir en direction d'une paroi latérale de celui-
ci afin de permettre l'établissement d'un courant de flux gaz-poudre issu
du tube interne parcourant ledit volume supérieur du réservoir avant
extraction à travers la sortie.
De préférence, l'extrémité du tube interne s'ouvre dans une
direction sensiblement opposée à la direction dans laquelle la sortie de
flux gaz-poudre s'ouvre dans le réservoir.
Selon un troisième aspect de l'invention, celle-ci vise un
système de pulvérisation de produit en poudre comportant un appareil de
pulvérisation tel que défini ci-avant et au moins une buse de pulvérisation
ayant une première entrée de flux gaz-poudre reliée à la sortie de
l'appareil de pulvérisation par une première conduite et une deuxième
entrée de gaz sous pression pour liaison à une source de gaz sous
pression par une deuxième conduite.
Avantageusement, plusieurs buses de pulvérisation peuvent
être prévues ayant des premières et deuxièmes entrées branchées en
parallèle sur la première et la deuxième conduite, respectivement.
Selon un quatrième aspect de l'invention, celle-ci vise une
installation de détection par ressuage de défauts débouchants à la surface
de pièces comportant un système de pulvérisation tel que défini ci-avant
pour la pulvérisation de produit révélateur en poudre.
Avantageusement, les première et deuxième conduites du
système de pulvérisation sont équipées de capteurs de mesure de
pression respectifs pour fournir des informations représentatives des
pressions du flux gaz-poudre et du gaz admis dans le réservoir et
l'installation comporte une unité de contrôle recevant des signaux produits
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par les capteurs de pression et émettant une alarme lorsque les valeurs de
pression mesurées sont à l'extérieur de plages prédéterminées
respectives.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description
faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins
annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue très schématique d'un système de
pulvérisation de produit en poudre selon un mode de réalisation de
l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe détaillée d'un
appareil de pulvérisation faisant partie du système de la figure 1; et
- la figure 3 est une vue très schématique d'une installation de
détection par ressuage de défauts débouchants à la surface de pièces
utilisant un système de pulvérisation de produit révélateur en poudre
conforme au système de la figure 1.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
La figure 1 montre un système 10 de pulvérisation de produit
en poudre comprenant un appareil 20 de pulvérisation produisant un flux
gaz-poudre, deux pistolets 40a, 40b équipés de buses de pulvérisation
respectives 42a, 42b, une ligne 50 d'alimentation en gaz sous pression,
une conduite 52 munie d'un détendeur 52a et reliant la ligne 50 à une
entrée de l'appareil de pulvérisation 20, une conduite 54 reliant une sortie
de l'appareil 20 en parallèle à deux premières entrées 44a, 44b des
pistolets 40a, 40b et une conduite 56 munie d'un détendeur 56a et reliant
la ligne 50 en parallèle à deux deuxièmes entrées 46a, 46b des pistolets
40a, 40b. Le système de pulvérisation 10 peut être du type électrostatique
avec des moyens de charge électrostatique de la poudre (non
représentés).
Comme le montre plus en détail la figure 2, l'appareil de
pulvérisation 20 comporte un réservoir 22 dans la partie inférieure duquel
est stocké un produit en poudre 24. La conduite 52 est raccordée à un
orifice d'admission 26 formé dans la partie inférieure du réservoir 22, par
exemple dans la partie centrale du fond 22a du réservoir. Un vibreur 28
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(figure 1) est associé au réservoir 22 et est actionné par du gaz sous
pression provenant de la ligne 50 par une conduite 58 munie d'un
détendeur 58a.
Le gaz sous pression, typiquement de l'air comprimé, admis par
5 l'orifice 26 entraîne du produit en poudre contenu dans le réservoir pour
former un flux gaz-poudre qui est repris par la conduite 54 raccordée à
une sortie 30 formée dans la partie supérieure du réservoir, par exemple
dans son couvercle 22b.
Un conduit tubuiaire ou tube 32 interne au réservoir est
raccordé à l'orifice d'admission 26 et s'étend dans le réservoir jusqu'à la
partie supérieure de celui-ci. Sur une partie de sa longueur à partir de
l'orifice 26, le tube 32 a sa paroi perforée de sorte que l'air pénétrant dans
le tube 32 préiève du produit en poudre stocké dans le réservoir à travers
les perforations 32b de la paroi du tube. Le prélèvement peut s'effectuer
seulement au voisinage du fond du réservoir, le tube 32 étant ensuite non
perforé jusqu'à son extrémité 32a qui s'ouvre dans la partie supérieure du
volume 34 du réservoir situé au-dessus du produit en poudre stocké. A
son extrémité 32a, le tube 32 est muni d'une grille 33 à travers iaquelle le
mélange air-poudre pénètre dans le volume 34, ie tube 32 s'ouvrant
sensiblement en direction d'une paroi latérale 22c du réservoir, de
préférence au voisinage de celle-ci et du couvercle 22b.
La sortie 30 est équipée d'un élément tubulaire 36 qui pénètre
légèrement dans le réservoir 22 et est muni à son extrémité ou fond d'un
obturateur 36a. L'élément tubutaire 36 présente dans sa paroi latérale une
ou plusieurs ouvertures 36b à travers laquelle ou lesquelles de flux air-
poudre est extrait du réservoir.
La ou les ouvertures 36b s'ouvrent dans le réservoir 22 dans
une direction sensiblement opposée à celle dans laquelle le tube 32
s'ouvre dans le réservoir à son extrémité 32a. Il s'établit ainsi dans le
volume 34 un courant 38 du mélange air-poudre issu du tube 32. Ce
courant parcourt le volume 34 depuis sa partie supérieure au niveau de
l'ouverture 32a puis vers la partie inférieure du volume 34 au voisinage de
la surface du produit en poudre stocké dans le réservoir et vers la partie
supérieure du volume 34 en direction de la ou des ouvertures 36b. La
présence de la grille 33, l'éjection du mélange air-poudre hors du tube 32
en direction de la paroi latérale 22b du réservoir, et le courant 38
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sensiblement tourbillonnaire établi favorisent le fractionnement
d'éventuels amas de poudre prélevé par l'air entrant dans le conduit 32, le
redépôt à la surface du produit stocké d'amas ou particules de poudre plus
lourds et une homogénéisation du flux air-poudre admis dans la conduite
54. Ainsi, on dispose d'un flux air-poudre apte à la formation de dépôts de
films de poudre réguliers et homogènes en termes de granulométrie et
d'épaisseur. En outre, le montage des pistolets 40a, 40b en parallèle sur la
conduite 54 leur permet de recevoir un même flux air-poudre sous une
même pression et de présenter la même efficacité.
Dans l'exemple illustré, la sortie 30 est située dans la partie
centrale du couvercle 22b. Elle pourrait être excentrée en étant
rapprochée de la paroi latérale du réservoir à l'opposé de l'emplacement
de cette paroi vers lequel s'ouvre le tube 32.
La figure 3 montre très schématiquement une installation de
détection par ressuage de défauts débouchants éventuellement présents à
la surface de pièces. Une telle installation comprend, de façon en soi
connue, un poste 60 d'application à la surface de pièces à contrôler d'une
composition pénétrante contenant un produit indicateur, un poste 62 de
pré-rinçage des surfaces des pièces, un poste 64 d'application d'un
émulsifiant à la surface des pièces, un poste 66 de rinçage des surfaces
des pièces, un poste de séchage 67 et un poste 68 d'application à la
surface des pièces d'un produit révélateur.
Le fonctionnement de l'installation est piloté par une unité de
contrôle 70 qui commande les postes 60, 62, 64, 66, 67 et 68 et le
transfert des pièces entre ceux-ci (flèches 72), les pièces étant supportées
par un dispositif de chargement qui est transféré de façon automatique
d'un poste à l'autre au moyen d'un portique (non représenté).
Le produit indicateur est un composé coloré ou fluorescent qui
s'illumine sous un éclairage approprié et permet donc de révéler
l'existence et la nature de défauts débouchants par examen visuel ou
analyse d'image. L'application du produit indicateur est réalisée par
pulvérisation dans une cuve au poste 60, le chargement de pièces étant
entraîné en rotation dans la cuve.
Un nettoyage des surfaces des pièces est effectué pour ne
laisser subsister de la composition pénétrante qu'au sein de criques ou
fissures éventuellement présentes à la surface des pièces. Dans l'exemple
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illustré, le nettoyage comprend successivement un pré-rinçage,
l'application d'un émulsifiant, un rinçage et un séchage.
Le pré-rinçage est réalisé dans le poste 62 qui comprend une
cuve équipée de buses de pulvérisation d'eau sous pression, celles-ci étant
orientables pour adapter la pulvérisation au chargement particulier de
pièces à contrôler.
Le poste 64 comprend une cuve contenant un bain d'émulsifiant
favorisant le lavage et muni d'un dispositif d'agitation du bain.
Le rinçage est réalisé dans le poste 66 qui, de la même manière
que le poste de pré-rinçage 62, comprend une cuve équipée de buses
orientables de pulvérisation d'eau sous pression. Après rinçage, un
séchage est effectué sous air chaud dans le poste 67.
Le produit révélateur est un produit pulvérulent qui, par
capillarité, fait ressortir de la composition pénétrante ayant pénétré dans
des défauts (criques ou fissures) éventuellement présents à la surface des
pièces. L'application du produit révélateur est réalisée au poste 68 dans
une cuve équipée de pistolets de pulvérisation alimentés par un flux air-
poudre, le chargement de pièces étant entraîné en rotation dans la cuve.
On utilise avantageusement un système de pulvérisation tel que celui de la
figure 1 équipé d'un appareil de pulvérisation tel que celui de la figure 2
pour assurer la formation d'un film régulier et homogène de produit
révélateur et garantir ainsi une bonne qualité de détection de défauts.
Outre les produits indicateur et révélateur utilisés, différents
paramètres influencent la qualité ou fiabilité du processus de contrôle. Ces
paramètres sont notamment la durée et la pression de pulvérisation du
produit indicateur, la pression d'eau et la durée pour le pré-rinçage et
pour le rinçage, la durée d'immersion dans l'émulsifiant, la durée et la
température de séchage, la durée de pulvérisation du produit révélateur et
la pression du flux air-poudre alimentant les buses de pulvérisation de ce
mélange, les pressions d'air alimentant le réservoir et le vibreur de
l'appareil de pulvérisation de produit révélateur et les vitesses de rotation
des chargements dans les cuves des postes 60 et 68.
Des valeurs optimales d'au moins certains de ces paramètres
peuvent être prédéterminées, qui offrent la meilleure restitution possible
des images des défauts de surface. Un processus permettant d'optimiser
une installation de contrôle de pièces, par ressuage est décrit dans le
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document EP 0 650 045. Ce processus utilise des cales étalons, c'est-à-
dire des échantillons de pièces qui présentent des défauts de surface
caractéristiques connus.
Les valeurs réelles de plusieurs paramètres sont
avantageusement mesurées pendant le processus de contrôle d'un
chargement de pièces au moyen de capteurs ou appareils de mesure.
Ainsi, pour l'installation de pulvérisation de la figure 1, des capteurs de
mesure de pression respectifs 54b, 52b et 58b sont montés sur les
conduites 54, 52 et 58, respectivement, pour fournir des informations
représentatives de la pression de flux air-poudre alimentant les pistolets
40a, 40b et buses 42a, 42b de la pression d'air dans la conduite 52
alimentant le réservoir 22 et de la pression d'air dans la conduite 58
alimentant le vibreur 28. Les informations des capteurs ou appareils de
mesure sont transmises à l'unité de contrôle 70 pour être enregistrées et
éventuellement produire une alarme lorsqu'une valeur de paramètre
mesuré se situe à l'extérieur d'une plage de valeurs optimale respective
prédéterminée. Un relevé des valeurs de paramètres mesurées et des
alarmes éventuelles peut être archivé en relation avec l'identification du
chargement de pièces contrôlées, autorisant une maîtrise statistique du
processus de contrôle.
