Brevet FR2277371A1 — publié le 19760130

La présente invention concerne les dispositifs pour l'application de revêtements protecteurs aussi bien à l'air libre qu'en usine, et notamment les appareils pour 1'application de matériaux en poudres dans un champ électrostatique. Des appareils pour usages similaires sont utilisés pour déposer des revêtements, par exemple, sur les tubes de gazoducs et d'oléoducs. On connatt une installation pour l'application d'un revêtement protecteur dans un champ électrostatique, comprenant une cuve dans laquelle on verse la poudre et dans laquelle tournent des roues (électrodes). Les roues sont mises sous une haute tension et en tournant elles font foisonner la poudre qui est en même temps chargée dans le champ électrostatique. La poudre chargée est pro Jetée sur la pièce à revêtir. L'inconvénient de l'installation décrite pour l'application d'un revêtement protecteur dans un champ électrostatique consiste en ce qu'elle a une grande capacité électrique propre et présente donc des risques d'explosion. Une étincelle de décharge dans l'espace inter-électrodes provoque l'inflammation du mélange de poudre et d'air, et l'énergie W de la décharge est déterminée par la formule : U étant la tension aux électrodes à effluve, C étant la capacité du système électro-pièce. Un inconvénient notable de cette installation réside dans 1' effet dit de séparation de la poudre dans le champ électrostatique, ce qui rend difficile l'utilisation de produits composites tels que, par exemple, les compounds époxydes en poudre. I1 en résulte aes prescriptions plus sévères pour la composition granulométrique de la poudre utilisée. On connais aussi une installation pour l'application de reveA tements, comprenant une cuve et un pulvérisateur mécanique constitré par une ou plusieurs roues mises sous haute tension. Les roues électrodes réduisent mécaniquement les dimensions des particules de poudre et chargent ces particules après quoi la poudre se dépose sur la surface à revêtir. Les inconvénients d'une installation ainsi conçue sont analogues à ceux de l'installation décrite auparavant. En outre, dans cette installation, il faut périodiquement nettoyer la cuve pour obtenir un revêtement de qualité. L'effet de séparation s'y manifeste aussi. Les particules les plus lourdes restent dans la cuve et gênent ensuite le fonctionnement de l'installation. On connaît bien une installation américaine pour le revêtement de tubes de grand diamètre. L'agent véhiculant la poudre et assurant sa pulvérisation mécanique est l'air. Sous l'action de l'air, la poudre arrive sur une électrode à effluve réalisée sous la forme de buses qui sont montées dans une chambre suivant le périmètre d'un tube. Les buses sont mises sous haute tension. La poudre est transférée par l'air, d'une trémie à l'éleotrode-buse à effluve, s'y charge et va se déposer sur le tube. La poudre non déposée est emportée par l'air et retourne à la trémie. L'inconvénient de cette installation réside dans sa conception complexe, la grande consommation d'air et l'emploi d'un équipement complexe pour l'épuration de l'air. Quand on utilise une telle installation, par suite de la quantité de chaleur entrainée par le grand débit d'air il faut chauffer le tube jusqu'à une température bien plus haute que celle nécessaire à la formation du revêtement. On connaît aussi un dispositif pour la réalisation de revête ment s dans un champ électrostatique par pulvérisation de matériaux liquides et visqueux, comprenant un corps dans lequel est placé un bac avec un couvercle pour le chargement du matériau et dans lequel sont montés une vis d'Archimède, un agitateur et une électrode-coupelle entraÎnés par un moteur électrique commun. Après remplissage du bac, le matériau à pulvériser est amené par la vis d'Archimède à ltélectrode-coupelle de pulvérisation mise sous haute tension. La poudre pulvérisée se charge. Un jet d' air forme un panache qui dirige la poudre sur la pièce à revêtir. L'inconvénient d'un tel dispositif est la nécessité de l'alimenter en air comprimé qui emporte ensuite une partie de la poudre projetée. En outre, tout le dispositif est réalisé en matériau conducteur, ce qui fait apparaître des courants de fuite supplémentaires distordant le champ électrique dans l'intervalle de décharge et, par conséquent, altérant le fonctionnement de tout le dispositif. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients énumérés plus haut. On s'est proposé de créer un appareil pour l'application de matériaux en poudre dans un champ électrostatique, dans lequel les électrodes à effluve auraient une faible capacité électrique propre, diminueraient au maximum les courants de fuite et engendreraient un champ électrique non uniforme de grande intensité, grâce à la modification de leur conception. La solution consiste en ce que, dans l'appareil pour l'application de matériaux en poudre sur une pièce dans un champ électrostatique, comprenant un corps mis en communication avec une trémie et une vis d'Archimède tournant dans ce corps avec lequel elle forme un canal par lequel les matériaux en poudre sont amenés à une électrode pulvérisatrice située à l'extrémité de sortie du corps et de la vis d'Archimède, l;;lectrode étant raccordée à une source de haute tension pour la création du champ électrostatique, suivant l'invention, l'électrode pulvérisatrice est réalisée sots la forme de deux douilles cylindriques disposées coaxialement 1' une par rapport à 1'autre et par rapport à la vis d'Archimède, une des douilles étant rigidement fixée au corps qui est isolant et portant sur sa surface intérieure des tiges pointues disposées radialement, pointe du côté de la pièce, la seconde douille étant fixée sur l'extrémité de sortie de la vis d'Archimède, étant elle aussi en matériau isolant, et portant également des tiges pointues disposées pointe du côté de la pièce, suivant le périmètre de sa tranche parallèlement à ltaxe de la vis, les deux douilles cylin- driques étant mises au même potentiel électrique. Il est avantageux que la douille cylindrique rigidement fixée au corps ait deux rangées de tiges pointues entre lesquelles sont disposées les tiges pointues de la douille cylindrique fixée sur l'extrémité de sortie de la vis d'Archimède. Cet appareil pour l'application de matériaux en poudre dans un champ électrostatique est fiable et d'utilisation commode. Sans arrêt de la channe de fabrication dotée d'un tel appareil on peut passer d'un matériau de revêtement à un autre. Après fusion et formation du revêtement, on obtient sur les tubes une couche isolante uniforme et lisse ayant l'épaisseur voulue. L'appareil ainsi conçu a été essayé avec des polymères thermoplastiques et thermodurcissables. De bons résultats ont été obtenus dans l'application de rev8- tements en émaux vitrifiés sur un tube froid, suivie de la fusion de la couche déposée. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: la Fig. 1 représente le schéma de principe d'un appareil pour l'application de matériaux en poudre dans un champ électrostatique; la Fig. 2 représente le schéma de principe d'une réalisation des-électrodes pulvérisatrices suivant l'invention; la Fig. 3 est une vue de face schématique des électrodes de la Fig. 2. L'appareil pour l'application de matériaux en poudre dans un champ électrostatique (Fig. 1) comprend un corps 1 en matériau isolant, sur lequel est fixée une trémie 2 destinée à l'alimenter en matériau en poudre. Dans le corps 1 est montée coaxialement une vis d'Archimède 3, qui est entraînée en rotation par une commande 4 et sert à doser le matériau en poudre et à le transférer de la trémie 2 à une électrode pulvérisatrice 5. Le débit de ma tériau en poudre vers l'électrode pulvérisatrice 5 est fonction de la vitesse de rotation, du diamètre et du pas de la vis d'Archimède 3. Pour réduire les courants de fuite indésirables, la vis d'Archimède 3, de même que le corps 1, est réalisée en matériau isolant. Coaxialement avec la vis d'Archimède 3 et le corps 1, sur leurs extrémités de sortie est fixée une électrode pulvérisatrice 5, mise sous haute tension, par exemple par raccordement à un générateur électrostatique (non représenté). L'électrode pulvérisatrice 5 (Fig. 2,3) est constituée par deux douilles cylindriques disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre et par rapport à la vis d'Ârchimède 3. L'une de ces douilles cylindriques, la douille 6, est rigidement fixée dans le corps 1, dans sa partie de sortie, t comporte à sa surface intérieure des tiges pointues 7 disposées radialement et orientées vers la pièce à revêtir. Les tiges pointues 7 doivent être noyées dans la poudre amenée par la vis d'brchimède 3. La seconde douille cylindrique 8 est fixée sur l'extrémité de sortie de la vis d'Archimède 3 et tourne en commun avec elle. Suivant le périmètre de la tranche de la douille cylindrique 8, parallèlement à l'axe de la vis d'Archimède 3 sont disposées des tiges pointues 9, orientées vers la pièce à revêtir. Les tiges pointues 9 de la douille cylindrique 8 sont parallèles à l'axe de la vis d'Archimède 3, et les tiges pointues 7 de la douille cylindrique 6 sont orientées vers l'axe de la vis 3 sous un certain angle. A la surface intérieure de la douille cylindrique 6 sont disposées deux rangées de tiges pointues 7, entre lesquelles est placée la douille cylindrique 8 portant les tiges pointues 9. L'appareil pour l'application de matériaux en poudre fonetion- ne de la façon suivante. On charge dans la trémie 2 (Fig. 1) un matériau en poudre (le chargement peut être continu ou périodique) et on met en marche la commande 4 faisant tourner la vis d'Archimède 3. Cette vis fait cheminer le matériau de la trémie 2 dans le canal formé par la vis 3 et le corps 1, jusqu'à l'électrode pulvérisatrice 5. L'électrode pulvérisatrice est mise sous une haute tension fournie par un générateur électrostatique ou tout autre dispositif à haute tension (non représenté). Le matériau en poudre arrive dans la zone de 11 électrode pulvérisatrice 5 oà les tiges pointues 7 et 9 (Fig. 2 et 3) des douilles cylindriques 6 et 8 le divisent et le chargent. Les tiges pointues 7 et 9 de l'électrode pulvérisatrice 5 assurent une grande surface de contact avec le matériau en poudre, ce qui permet d'obtenir une charge maximale sur chaque particule du matériau en poudre par contact. Le matériau en poudre chargé, en interagissant avec le champ électrostatique, engendré par 1' électrode pulvérisatrice 5 et la pièce à revêtir, par exemple un tube 10 mis à la terre, est projeté sur cette pièce sur laquelle il forme un revêtement dense. Outre la charge que les particules du matériau reçoivent par contact, la conception de l'électrode pulvérisatrice 5 leur assure une charge supplémentaire par adsorption ionique. Les tiges pointues 7 et 9, grâce à leurs pointes, rendent plus intense l'écoulement des charges et leur transfert aux particules du matériau en poudre, en augmentant ainsi la charge de ces particules et en intensifiant par cela-même le processus de transfert du matériau en poudre à la pièce. L'appareil suivant l'invention permet de déposer des revêtements aussi bien sur des pièces chauffées que sur des pièces froides avec fusion ultérieure. La conception proposée pour l'appareil a permis en outre de diminuer la capacité propre du système de projection jusqu'à quelques picofarads, ce qui, à son tour, a permis d'augmenter la tension de service jusqu'à 120 kv sans augmentation des risques d' explosion du système. Pour augmenter le rendement du processus d'application du matériau en poudre sur la pièce, il est souhaitable de monter plusieurs corps 1 avec des vis d'Archimède 3, alimentés à partir d'une ou de plusieurs trémies, ce qui permet d'obtenir des revêtements multicouches de propriétés prédéterminées. Revendications 1 - Appareil pour l'application de matériaux en poudre sur une pièce dans un champ électrostatique, comprenant un corps mis en communication avec une trémie et une vis dtArchimède tournant dans ce corps conjointement avec lequel elle forme un canal par lequel les matériaux en poudre sont amenés à une électrode pulvérisatrice située à 11 extrémité de sortie du corps et de la vis d1 Archimède, l'électrode étant raccordée à une source de haute tension pour la création du champ électrostatique, caractérisé en ce que l'électrode pulvérisatrice est réalisée sous la forme de deux douilles cylindriques disposées coaxialement 1 'une par rapport à l'autre et par rapport à la vis d'Archimède, une des douilles étant rigidement fixée au corps qui est isolant et portant sur sa surface intérieure des tiges pointues disposées radialement, pointe du côté de la pièce, la seconde douille étant fixée sur 1' extrémité de sortie de la vis d'Archimède, elle aussi en matériau isolant, et portant également des tiges pointues disposées pointe du côté de la pièce suivant le périmètre de sa tranche, parallèlement à Itaxe de la vis; les deux douilles cylindriques étant mises au même potentiel électrique. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille cylindrique rigidement fixée au corps présente deux rangées de tiges pointues entre lesquelles sont disposées les ti ges pointues de la douille cylindrique fixée sur l'extrémité de sortie de la vis d'Archimède.