Brevet FR2291802A1 — publié le 19760618

La présente invention concerne un procédé de revêtement par bain fluidise, ainsi que l'appareil pour sa mise en oeuvre. Plus particulièrement, ce procédé est mis en oeuvre au moyen d'un fluidiseur rotatif présentant un certain nombre d'avantages, mis en évidence ci-après, par rapport aux autres dispositifs que l'on peut envisager pour mettre en oeuvre ce procédée La fluidisation de poudre est un procédé depuis longtemps connu et utilisé : nous citerons comme utilisation le revêtement au moyen de plastique en poudre, le four de préchauffage à bain de sable fluidité, et, dans le domaine médical, l'application de lits fluidisés de microbilles de verre pour les soins des grands brûlés. Dans les dispositifs connus, le lit fluidisé est obtenu au moyen d'une cuve spéciale, couramment appelée "fluidiseur'. Un fluidiseur, selon l'art antérieur, est constitué d'une cuve dont on a remplacé le fond par une plaque de matériau poreux ; on utilise couramment, à la constitution de fonds de fluidiseurs, certaines qualités de pierre, certains matériaux synthétiques poreux, de l'isorel mou, certaines textiles, ainsi que le bronze fritté. A travers ce fond poreux, on fait passer, de bas en haut, une certaine quantité d'air comprimé dont on pourra régler le débit et la pression à volonté.On dispose dans la cuve du fluidiseur le produit pulvérulent ; sous l'effet du courant d'air traversant ce produit, les particules le constituant deviennent mobiles les unes par rapport aux autres et le mélange produit/air ainsi constitué, que l'on dénomme habituellement sous le vocable "bain fluidisé",-présente des caractéristiques voisines de celles d'un liquide. Ainsi, dans un bain fluidise', toutes les particules étant mobiles les unes par rapport aux autres, il est possible d'immerger un objet quelconque sans effort notable, de la même manière que si la cuve était remplie d'eau. La densité d'un bain fluidisé est généralement inférieure à 1, tout au moins lorsqu'on emploie des poudres plastiques utilisées pour le revêtement des métaux ; dans ce cas, la densité du lit fluidise' est voisine de 0,6. Les procédés pour le revêtement plastique d'objets métalliques utilisent cette possibilité d'immerger la pièce à revêtir dans un bain fluidise pour ce faire, on chauffe la pièce à une température sensiblement supérieure au point de fusion de la poudre contenue dans le fluidiseur et on trempe l'objet dans le lit de poudre en maintenant celui-ci solidement au moyen de crochets pour éviter que l'objet, revêtu de poudre en fusion, ne chute sur le fond poreux, ce qui ne manquerait pas de se produire compte tenu de la densité du bain Lorsqu'il s'agit de revêtir des objets de taille assez importante, le fait d'utiliser une ou plusieurs at-taches, pour maintenir la pièce à traiter dans le lit fluidise', n'a que peu d'importance bien que la préhension des objets, à l'aide de pinces ou de crochets, soit une perte de temps et aussi entraîne une absence de revêtement aux points de contact entre pièces et pinces ou entre pièces et crochets. Ces inconvénients deviennent inacceptables lorsqu'il s'agit de revêtir au bain fluidisé des quantités importantes de petites pièces métalliques. En effet, la perte de temps occasionnée par l'accrochage des pièces unitairement représente une part très importante du coût du revêtement final le défaut de revêtement qui se produit aux points de contact entre pièces à traiter et support devient ici inacceptable compte tenu de la petite taille de la pièce. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, et se propose de créer un procédé permettant le revêtement de petits objets sans qu'il soit nécessaire de les supporter et sans que le film déposé ne présente de faiblesses ou ruptures. A cet effet, l'invention concerne un procédé de revêtement par bain fluidisé, caractérisé en ce qu'on utilise la phase transitoire d'extinction de fluidisation d'une poudre en laissant tomber l'objet à revêtir dans la zone où la poudre n'est plus fluidise'e mais encore aérée, l'objet étant à une température telle qu'il est revêtu par fusion de la poudre. Selon une autre caractéristique, on fait défiler le lit de poudre, on fluidise une partie de ce lit de poudre mobile, on laisse tomber l'objet à revêtir dans la zone d'extinction du bain fuidise', on laisse refroidir l'objet à l'intérieur du lit de poudre non fluidise avant d'assurer sa prise au moyen d'un organe d'extraction. Ainsi, l'objet tombant dans la zone d'ex tinction du bain fluidise' peut pénétrer intégralement à l'intérieur de la poudre sans toutefois atteindre le fond du fluidiseur. Ceci présente l'avantage d'assurer un revêtement complet de l'objet puisqu'il est immergé intégralement à l'intérieur du lit de poudre, sans toutefois présenter l'inconvénient des dispositifs connus dans lesquels l'objet était amené soit au contact de pinces, soit au contact du fond du fluidiseur. De plus, l'objet se refroidit au sein de la poudre et n'est extrait du lit de poudre que lorsque son revêtement est suffisamment refroidi pour autoriser sa préhension sans risque de détérioration. Selon une autre caractéristique, l'appa reil pour la mise en oeuvre du procédé comprend un lit de poudre annulaire, le bain fluidisé étant réalisé sur un secteur du lit de poudre. Le lit de poudre est disposé à l'intérieur 'une couronne présentant un fond poreux, la cuve étant animée d'un mouvement de rotation autour de son axe, et le fond de cette cuve passant sur un distributeur d'air sectoriel assurant la fluidisation du lit sur le secteur intéressé. Ainsi, l'appareil permet d'effectuer le revêtement des objets dans la zone d'extinction du bain fluidisé et après une rotation, de pouvoir assurer la prise de l'objet àu niveau du bain fluidisé, lorsqu'il s'est déposé sur le fond du fluidiseur. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide de l'exposé ci-après et du mode de réali sation représenté schématiquement sur les dessins, dans lesquels - la figure I est une coupe verticale montrant les diverses phases occupées par la poudre, - la figure 2 est une vue en plan d'un mode de réalisation de l'invention, dans lequel la cuve est rotative, - la figure 3 est une coupe diamétrale de ce même mode de réalisation. Sur ces figures, les mêmes repères correspondent aux mêmes objets. La fluidisation des poudres est assez souvent mise en oeuvre dans l'industrie, lorsqu'on désire utiliser les avantages qu'elle présente ; cependant, cette fluidisation s'effectue sur la totalité du volume, et les phases transitoires ne sont pas utilisées Le présent procédé utilise la fluidisation, d'une part, pour les caractéristiques du bain fluidiséproprement dit et, d'autre part, les phases transitoires (essentiellement la phase d'interruption de la fluidisation). La figure 1 représente une coupe verticale d'un lit de poudre et des diverses phases de sa fluidisation partielle ; selon le mode de réalisation préférentiel décrit aux figures 2 et 3, cette coupe correspondant à une élévation selon un diamètre de la cuve ; s'il s'agit d'autres modes de réalisation (par exemple le défilement du lit de poudre sur un tapis), la figure représente une coupe longitudinale du lit de poudre Dans le présent procédé, le lit de poudre 1 est animé d'une vitesse V sensiblement constante par rapport à un organe distributeur d'air 2, disposé sous ce lit lorsque le lit de poudre arrive à la verticale du distributeur 2, le bain fluidisé se forme (phase transitoire AB), puis se stabilise dans la zone BC, face au distributeur d'air cette fluidisation ne cesse pas immédiatement à la sortie du distributeur, la viscosité de l'air s'opposant à la chute brutale des particules de poudre ; elle subsiste pendant quelques instants (CD) avant que la poudre reprenne progressivement sa position en F. La phase transitoire DF est mise à profit dans le présent procédé pour assurer le revêtement d'objets métalliques On remarque donc que lorsque le lit de poudre est parfaitement fluidisé, c'est-à-dire que toutes les particules sont mobiles les unes par rapport aux autres, les particules sont maintenues par le courant d'air régulier dirigé de bas en haut, à travers le fond 3 poreux.Au moment de la coupure brusque d'alimentation en air (en C), on constate, comme dit ci-dessus, que, d'une part, le niveau de la poudre ne bouge pas pendant une fraction de seconde CD, et, d'autre part, le niveau de poudre baisse très lentement, puis s'accélère pour s'arrêter brutalement (zone DE). A ce moment, on constate que le bain de poudre est encore aéré, les particules ne sont pas encore tassées et se laissent facilement pénétrer (zone EF). Si, dans cette zone EF (voir figure 1), on laisse tomber un objet métallique quelconque, convenablement chauffé, il disparaît complètement dans la poudre, mais, en aucun cas, il n'atteint le fond 3 poreux, le lit de poudre n 'étant plus assimilable dans cette zone à un bain fluidisé. Cependant, lors de la traversée de la partie supérieure du lit de poudre, l'objet se recouvre d'une couche qui fond au contact de la pièce elle-même, puis d'une couche pulvérulente au contact du revêtement en fusion : l'objet métallique n 'étant en contact avec aucune pince ou paroi, son revêtement est total, sans faiblesses ni ruptures. Les figures 2 et 3 représentent le mode préférentiel de réalisation dans lequel la cuve est rotative, dénommé ultérieurement sous le vocable "fluidiseur rotatif R". Ce fluidiseur rotatif est un appareil de révolution présentant une section annulaire S dans laquelle on dispose le lit de poudre 1. La section annulaire S est constituée à partir de deux parois latérales S1 et S2 sensiblement verticales et un fond annulaire 3 en matière poreuse telle que du bronze fritté, la paroi S1 étant celle d'une cuve cylindrique équipée des organes nécessaires à sa rotation. Cette disposition annulaire présente des avantages en ce qui concerne le fonctionnement continu de l'appareil, d'une part, et, d'autre part, permet de mettre en oeuvre une quantité réduite de poudre synthétique. Les dimensionnements ci-après sont donnés à titre indicatif et non limitatif. La cuve cylindrique a un diamètre extérieur de 1300 mm, sa paroi latérale S1 une hauteur de 300 mm. La virole métallique S2, de même axe que la cuve, présente un diamètre de 1700 mm et forme avec la paroi de la cuve, la section annulaire So Elle a sensiblement la même hauteur. Entre cette virole S2 et la paroi extérieure SI de la cuve, au un tiers environ, on fixe une couronne poreuse 3, dont le plan est, bien entendu, orthogonal à l'axe de révolution du fluidiseur Le fond poreux sépare la section annulaire S en une cavité supérieure CS à l'intérieur de laquelle on dispose ensuite le lit de poudre 1, et une cavité inférieure CI, dans une portion de laquelle on dispose un distributeur d'air sectoriel 2, couvrant un angle de 900 par exemple. Ce distributeur d'air est solidaire du socle du fluidiseur. Lorsque le fluidiseur est en rotation, la présence de la distribution d'air entraîne la fluidisation du lit de poudre sur un quart de la couronne environ, les trois autres quarts restant inertes ; les phases transitoires sont repérées sur la figure 2 et correspondent au-x repères de la figure 1. La zone intermédiaire EF, entre le bain fluidisé et le bain mort, est celle-dans laquelle on laisse chuter les objets à traiter. De façon préférentielle, l'appareil permettant la chute des objets se situera sur un diamètre de 1500 mu, afin que ceux-ci tombent dans la partie médiane de la couronne. Les objets sont préchauffés dans un four 4 et expulsés automatiquement ; ils sont guidés dans la zone EF au moyen d'une goulotte 41. La commande d'expulsion est constituée de doigts disposés sur le pourtour du fluidiseur, leur espacement étant directement en rapport avec la taille des objets à traiter. Par exemple, dans le cas dimensionné ci-dessus, si l'on choisit un angle de 5 grades, on pourra distribuer 80 pièces par tour, avec un espacement de 59 mm environ. Si le fluidiseur tourne à 1 tour/minute, la production horaire sera donc de 4800 pièces. Lorsque l'objet tombe dans le lit de poudre, dans la zone EF, il disparaît dans cette poudre encore aérée sans pouvoir atteindre le fond poreux 3 du fluidiseur. Cet objet échange ses calories (chaleur de fusion) contre un revêtement de poudre dans un temps très bref, puis il se refroidit dans la poudre tout en décrivant l'arc de cercle XY, précédant à nouveau le bain fluidisé. Lorsque l'objet atteint à nouveau le bain fluidisé, la poudre, qui l'entoure et le soutient de tous côtés, se trouve fluidisée et il tombe doucement et verticalement sur le fond poreux du fluidiseur. Comme l'appareil et sa vitesse sont dimensionnés de telle sorte qu'en Y l'objet est refroidi, le revêtement n'est pas altéré par le contact avec le fond 3. Il ne reste plus qu'à extraire l'objet pour ce faire, on dispose, dans la zone fluidisée BL, un organe d'extraction 5, constitué d'un cylindre 51 en métal amagnétique, tel que de l'aluminium. Ce cylindre est convenablement profilé pour éviter d'entraîner des perturbations trop importantes au sein du bain fluidisé, et il est positionné en fonction du diamètre sur lequel on fait chuter les objets, (ceux-ci n'étant pas déplacés par la force centrifuge, compte tenu de la faible vitesse de rotation de la cuve) Le cylindre en aluminium, à parois minces, tourne autour d'un axe horizontal et effectue un tour par pièce distribuée. Il contient un aimant permanent qui, convenablement disposé, attire les pièces le long du cylindre et les rejette par-dessus la virole au moyen de la goulotte d'extraction 52. Les pièces ainsi recueillies présentent un aspect de surface pulvérulent que l'on élimine ensuite par un traitement à l'abrasif au tonneau ou en utilisant une installation de lissage par four à sole froide. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de revê.tement par bain fluidisé, caractérisé en ce qu'on utilise la phase transitoire d'extinction de fluidisation d'une poudre en laissant tomber l'objet à revêtir dans la zone où la poudre n'est plus fluidisée mais encore aérée, l'objet étant à une température telle qu'il est revêtu par fusion de la poudre. 20) Procédé de revêtement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait défiler le lit de poudre, on fluidise une partie de ce lit de poudre mobile, on laisse tomber l'objet à revêtir dans la zone d'extinction du bain fluidisé, on laisse refroidir l'objet à-l'intérieur du lit de poudre non fluidisée avant d'assurer sa prise au moyen d'un organe d'extraction. 30) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le lit-de poudre est annulaire, le bain fluidisé étant réalisé sur un-secteur du lit de poudre 4 ) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le lit de poudre est disposé a l'intérieur d'une couronne présentant un fond poreux, la cuve étant animée d'un mouvement de rotation autour de son axe, et le fond de cette cuve passant sur un distributeur d'air sectoriel assurant la fluidisation du lit sur le secteur intéressé. 50) Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les objets à revêtir sont expulsés automatiquement d'un four situé au-dessus de la cuve, une goulotte assurant la chute- de la pièce dans la zone d'extinction du bain fluidisé. 60) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'objet à revêtir tombe dans la poudre et s'enfonce à l'intérieur en assurant son revêtement, sans atteindre le fond poreux du fluidiseur, la pièce se refroidissant ensuite au contact du lit de poudre avant d'être extraite par 1 'organe d'extraction. 70) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe d'extraction se compose d'un cylindre en aluminium profilé tournant autour d'un axe horizontal et contenant un aimant permanent, c-et aimant permanent assurant la prise de la pièce métallique, le cylindre assurant son transport jusqu'au bord de la cuve où il coopère avec cette dernière pour entraîner la chute de l'objet revêtu. 80) Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe d'extraction est disposé dans le bain fluidisé. 9 ) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'objet revêtu est ensuite traité pour éliminer la surface pulvérulente le recouvrant