Brevet FR2485401A1 — publié le 19811231

La présente invention concerne un procédé et un appareil permettant de projeter à l'état pulvérisé une poudre. Lors de divers traitements de finition de l'acier o l'acier est conformé ou formé à l'état chaud, il est souvent souhaitable de marquer l'acier chaud par exemple pour l'identification ou le repérage de défauts. Puisque l'acier est chaud, les matériaux de marquage tels que la peinture ne peuvent être utilisés car ils seraient rapidement détruits par la chaleur. Jusqu'ici, la pratique a consisté à appliquer des pigments en poudre sèche ou des poudres métalliques à la surface de l'acier chaud, de préférence en projetant pneumatiquement ces poudres. Bien qu'il existe tout un choix d'équipements sur le marché pour projeter des poudres sèches, ces équipements de la technique antérieure ne sont pas complètement adaptés à la projection des types de poudres utilisés pour marquer l'acier chaud. Ainsi, les poudres qui sont le plus couramment préférées pour marquer l'acier chaud, par exemple le dioxyde de titane ou l'oxyde de zinc, tendent à s'agglomérer lorsqu'elles sont pompées pneumatiquement, ce qui a fréquemment pour effet de boucher et d'obturer l'équipement de projection de poudre. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 899 131 décrit un procédé et un appareil permettant de projeter des poudres telles que le dioxyde de titane à l'état aggloméré selon lesquels les pro- blèmes liés à l'agglomération sont quelque peu réduits. Bien que ce procédé et cet appareil soient couramment utilisés avec succès dans un certain nombre d'opérations commerciales, ils présentent certaines limitations qui les rendent peu pratiques à mettre en oeuvre dallé certaines conditions, par exemple le marquage de produits chauds tels que barres, billettes ou brames se déplaçant à de grandes vitesses linéaires, c'est-à-dire des vitesses supérieures à 300 m/min. Plus précisément, l'impact de la poudre de marquage sur des produits en déplacement rapide ne s'est pas révélé suffisant pour assurer une adhésion permanente au produit et, ou bien, le volume de la poudre de marquage atteignant le produit n'assure pas un marquage d'un contraste approprié pour donner une visibilité à distance. En réalité, un tel système demande que l'appareil de marquage se trouve à proximité immédiate d'un produit fixe ou à déplacement lent pour assurer un contraste voulu, mais ceci n'est pas toujours possible sur certaines chaînes de production, car l'appareil de projection serait rapide- ment endommagé ou bien puisqu'il n'est pas possible d'arrêter ou de ralentir la chaîne de production. Selon l'invention, il est proposé un procédé permet- tant de projeter pneumatiquement à l'état pulvérisé une poudre à travers un appareil comprenant un réservoir de poudre en lit fluidisé, un corps de pompe monté à l'intérieur du réservoir et comportant une chambre qui communique avec un ensemble formant un corps cylindrique et une ouverture ménagée dans sa paroi qui communique avec l'inté- rieur dudit réservoir, une soupape qui ouvre et ferme sélectivement ladite ouverture, un joint étanche aux gaz disposé entre ladite sou- pape et ledit corps de pompe afin de fermer hermétiquement ladite chambre relativement à l'intérieur dudit réservoir lorsque'la sou- pape est fermée, et un moyen permettant d'insuffler un gaz dans ledit corps de pompe et ledit ensemble formant un corps cylindrique; le procédé consistant à activer ledit réservoir de poudre en lit fluidisé de manière à fluidiser la poudre qu'il contient, à ouvrir ladite soupape afin d'admettre une quantité de poudre fluidisée dans la chambre, à fermer ladite soupape afin de retenir ladite quantité de poudre fluidisée à l'intérieur de ladite chambre, et à mettre en service ledit moyen d'insufflation afin de faire sortir par insuf- flation ladite quantité de poudre fluidisée via.ledit ensemble for- mant un corps cylindrique. L'invention propose également un appareil de mise en oeuvre du procédé. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une élévation en coupe partielle montrant un appareil permettant de projeter à l'état pulvérisé une poudre sèche selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan en coupe partielle de l'appareil de la figure 1 suivant les lignes II-II de la figure 1; - la figure 3 est un schéma simplifié du circuit de commande pneumatique permettant d'actionner l'appareil des figures 1 et 2; - la figure 4 est une vue en coupe d'un modèle d'injec- teur perfectionné adapté à un mode de réalisation de l'invention; et - la figure 5 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation du modèle d'injecteur perfectionné. Comme on peut le voir sur les dessins, l'appareil com- prend un réservoir 10 de poudre en lit fluidisé, un ensemble de pompe 12, un cylindre pneumatique à air 14 et un ensemble 16 formant un corps cylindrique. La pompe 12 est soutenue d'une seule pièce par un bâti constitué de deux barres latérales 20, d'une plaque anté- rieure 22 et d'une plaque postérieure 24. Le bâti est monté à l'inté- rieur du réservoir 10 par des boulons 26 et 28. Un tel agencement isole le corps de pompe vis-à-vis de l'atmosphère extérieure. La pompe elle- même consiste en un corps tubulaire 30 soudé à la plaque antérieure 22 et est dotée d'un couple d'ouverturesallongées opposées 34 et 36. Un cylindre de pompe 38, constitué d'un corps cylindrique métallique creux revêtu de polytétrafluoroéthylène est monté coulis- sant à l'intérieur d'un manchon 40 en polytétrafluoroéthylène qui est retenu à l'intérieur du corps 30 par une plaque de fixation 42. Le cylindre 38 fait fonction d'élément obturateur de soupape permet- tant d'ouvrir et de fermer sélectivement les ouvertures 34 et 36. L'extrémité avant du cylindre 38 est dotée d'un injecteur 44 pouvant être remplacé. Dans la position fermée qui est représentée sur les dessins, l'injecteur 44 est en appui contre une buse cylindrique creuse 46 qui est ajustée dans l'extrémité avant du corps 30. La buse 46 est également faite en polytétrafluoroéthylène. A l'extrémité avant du corps 30, est fixé par le moyen d'un écrou fileté 48 l'ensemble formant un corps cylindrique 16, lequel est du type pouvant être remplacé et consiste en un tube métallique 50 à l'extrémité interne duquel est soudée une bague de raccordement 52. Le tube 50 contient un manchon 54 en polytétra- fluoroéthylène qui est retenu par un capuchon métallique 56 soudé à l'extrémité avant du tube 50. L'extrémité arrière du cylindre 38 est dotée d'un rac- cord coudé 60 qui reçoit un tuyau 62 d'entrée d'air et auquel est fixée une tige poussoir 64. La tige poussoir 64 traverse la paroi postérieure du réservoir 10 et son extrémité extérieure est reliée à une tige 66 du cylindre pneumatique 14 par un couplage 68. Un soufflet 70 est monté sur la tige 64 et est fixé à la plaque posté- rieure 24. Par conséquent, le mouvement de va-et-vient du cylindre pneumatique 14 entraîne un mouvement de va-et-vient du cylindre 38 entre la position de fermeture, qui est représentée sur les dessins, et une position d'ouverture dans laquelle l'intérieur du corps de pompe 30 est exposé à l'atmosphère régnant à l'intérieur du réser- voir 10 via les ouvertures 34 et 36. En ce qui concerne le fonctionnement, on actionne le cylindre 14 jusqu'à la position de fermeture et on place dans le réservoir 10 la poudre qui doit être projetée via l'ensemble 16 formant un corps cylindrique, la poudre étant fluidisée par de l'air qui passe à travers une membrane poreuse 72. Ensuite, on fait entrer via le tuyau 62 de l'air ou un autre gaz de purge à faible vitesse. Ce gaz de purge à faible vitesse passe dans le cylindre 38, la buse 46 et l'ensemble 16- formant un corps cylindrique. L'appareil est alors armé et prêt à projeter des poudres à la demande. Pour projeter des poudres selon les pratiques de la technique antérieure, il fau- drait accroître la vitesse de l'air ou du gaz admis par le tuyau 62 alors que le cylindre 38 a été ouvert par le cylindre pneumatique 14 pour admettre la poudre fluidisée à l'intérieur du corps de pompe 30. Une fois admise, la poudre serait pneumatiquement éjectée à travers la buse 46 et l'ensemble 16 formant un corps cylindrique. Pour inter- rompre la projection de poudre, on activerait le cylindre pneuma- tique 14 de manière à fermer le cylindre 38 tout en réduisant l'air admis dans celui-ci à un jet de purge de faible vitesse permettant de maintenir le passage dégagé de toute poudre accumulée. Ainsi, selon la technique antérieure, le cylindre 38 serait dans la position ouverte pendant toute la durée de la pulvé- risation. Par opposition avec la technique antérieure, l'invention demande que le cylindre 38 soit fermé pendant la pulvérisation. Ainsi, le cylindre 38 s'ouvre juste avant le jet-de manière à admettre la quantité voulue de poudre fluidisée à l'intérieur du corps de pompe 30. Ensuite, le cylindre 38 se ferme et retient une faible quantité de poudre fluidisée. Lorsque le cylindre 38 est complètement fermé, la faible quantité de poudre se trouvant à l'intérieur du cylindre 38 est projetée à travers l'ensemble 16 formant un corps cylindrique au moyen d'une pression relativement faible, par exemple une pres- sion de 2,8 kg/cm de manière à réaliser une vitesse sensiblement plus élevée que cela n'est possible avec un cylindre 38 ouvert. Bien qu'un volume de poudre notablement plus petit soit ainsi pro- jeté, sa plus grande vitesse lui donne une force d'impact plus élevée sur une aire de contact plus concentrée. La poudre ainsi projetée possède un pouvoir d'adhésion plus fort sur l'aire cible et sa nature plus concentrée produit une aire plus visible. De plus, la poudre peut être projetée sur une plus grande distance tout en laissant une marque facilement visible, même sur des produits qui se déplacent à des vitesses linéaires dépassant 300 m/min. - Pour obtenir un déplacement à haute vitesse de la poudre à travers l'ensemble 16 formant un corps cylindrique, il est néces- saire que le joint qui se trouve entre l'injecteur 44 et la buse 46 soit très efficace. Toute fuite à ce niveau provoque des turbulences dans la buse 46 et réduit la vitesse. Sur la figure 4, on voit que la face d'étanchéité de l'injecteur 44 est inclinée de manière à produire un angle de contact a compris entre 40 et 50 . Selon une autre possibilité, on peut prévoir une surface de contact sphérique, représentée sur la figure 5, o la tangente au rayon R au niveau du point de contact avec l'injecteur fait un angle compris entre 40 et . Les surfaces intérieures de la buse 46 et de l'ensemble 16 formant un corps cylindrique doivent être carénées pour minimiser la turbulence, c'est-à-dire que tout coin aigu au niveau d'un orifice quelconque doit être éliminé pour éviter la turbulence qui tendrait à réduire la vitesse de l'air. La vitesse idéale doit approcher sans la dépasser la vitesse du son. Le circuit de commande pneumatique de l'appareil est présenté sur la figure 3. Une conduite principale 76 d'alimentation en air venant d'une tubulure 74 se raccorde à une soupape 78 à quatre voies qui délivre de l'air au cylindre pneumatique 14 soit à son extrémité antérieure 80, soit à son extrémité postérieure 82, selon la position de la soupape 78. Un solénoïde 84, qui actionne la sou- pape 78, est excité par une source d'alimentation appropriée quel- conque 86 par l'intermédiaire d'un commutateur 88 rappelé par res- sort. Une deuxième soupape à solénoïde 90 est placée sur la conduite d'air 76 qui fournit de l'air au tuyau 62 d'alimentation de la pompe. Le solénoïde 90 est excité par une source d'alimentation appropriée quelconque 92 par l'intermédiaire d'un commutateur 94 rappelé par ressort. De l'air est fourni continûment au réservoir 10 à lit flui- disé par une conduite 96 via un régulateur 98. En fonctionnement, lorsque le réservoir 10 est fluidisé, l'opérateur peut enfoncer le commutateur 88 de façon à fournir de l'air à l'entrée 80 du cylindre pneumatique 14. Ceci amène le retrait du cylindre 38 et autorise donc l'admission d'une poudre fluidisée dans le corps de pompe 30. Le relâchement du commutateur 88 provoque un renversement de sens du déplacement du cylindre pneumatique, ce qui a pour effet de fermer le cylindre 38 en enfermant une certaine quan- tité de poudre dans le corps de pompe 30. On enfonce alors le com- mutateur 14 pour ouvrir la soupape à solénoïde 90 et permettre que toute la pression d'alimentation en air s'accroisse soudainement dans le tuyau 62 et le cylindre 38 en projetant la quantité fixe de poudre via l'ensemble 16 formant un corps cylindrique. Dans une application sur chalne de production réelle, les commutateurs 88 et 94 fonction- nent ordinairement de manière automatique en réponse à un signal en vue de la projection de la poudre. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé et de l'appareil dont la description vient d'8tre donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé permettant de projeter pneumatiquement à l'état pulvérisé de la poudre à travers un appareil qui comprend un réser- voir (10) de poudre en lit fluidisé, un corps de pompe (12) monté à l'intérieur dudit réservoir et possédant une chambre qui communique avec un ensemble (16) formant un corps cylindrique et une ouverture ménagée dans sa paroi qui communique avec l'intérieur dudit réser- voir, une soupape (38) destinée à ouvrir et fermer sélectivement ladite ouverture, et un moyen (62, 90) d'insufflation d'un gaz dans ledit corps de pompe et ledit ensemble formant un corps cylindrique, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à activer ledit réservoir (10) de poudre en lit fluidisé de manière à fluidiser la poudre qu'il contient, à ouvrir ladite soupape (38) afin d'admettre une certaine quantité de poudre fluidisée dans ledit corps de pompe (12), à fermer ladite soupape (38) afin de fermer de façon étanche l'intérieur du corps de pompe (12) par rapport au réser- voir (10) et de retenir à l'intérieur dudit corps de pompe (12) ladite quantité de poudre fluidisée, et & actionner ledit moyen d'insufflation (62, 90) afin de faire sortir par insufflation ladite quantité de poudre fluidisée à travers ledit ensemble (16) formant un corps cylindrique. 2. Appareil permettant de projeter pneumatiquement à l'état pulvérisé une poudre sèche, comprenant un réservoir (10) de poudre en lit fluidisé, un corps de pompe (12) monté à l'intérieur dudit réservoir et possédant une chambre qui communique avec un ensemble (16) formant un corps cylindrique et une ouverture ménagée dans sa paroi qui communique avec l'intérieur dudit réservoir, une soupape (38) destinée à sélectivement ouvrir et fermer ladite ouverture, et un moyen (62, 90) d'insufflation d'un gaz à travers ledit corps de pompe et ledit ensemble formant un corps cylindrique, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte un joint (44, 46) étanche aux gaz disposé entre ladite soupape (38) et ledit corps de pompe (12) de manière à fermer hermétiquement ladite chambre relativement à l'intérieur dudit réservoir lorsque la soupape est fermée. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite soupape est un injecteur (38) monté coulissant dans ledit corps de pompe (12), et ledit joint étanche au gaz comprend une buse (46) en polytétrafluoroéthylène fixée à l'intérieur de l'extré- mité antérieure de ladite chambre et en contact avec l'injecteur (38) suivant une surface concordante inclinée d'un angle compris entre 40 et 50 par rapport à la direction de coulissement de l'injec- teur (38). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit injecteur (38) et ladite buse (46) sont en contact suivant des surfaces partiellement sphériques concordantes, la tangente aux parties partiellement sphériques au niveau de l'aire de contact étant inclinée d'un angle compris entre 40 et 50' par rapport à la direction de coulissement de l'injecteur (38).