Brevet FR2525927A1 — publié le 19831104

1. L'invention concerne un procédé et un appareil d'application d'une poudre de revêtement, et elle a trait plus particulièrement à un procédé et à un appareil d'appli- cation électrostatique de peinture en poudre. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 228 961 décrit une tête d'application électrostatique de peinture en poudre dans laquelle un gaz de nettoyage provenant d'une chambre extérieure est dirigé vers la surface d'une électro- de à ruban Un courant monopolaire de décharge= d'effluves s'écoule entre l'électrode à ruban et l'électrode à aiguille. Le courant charge le mélange d'air et de poudre circulant par l'orifice central d'éjection de poudre Le gaz de nettoyage situé à la périphérie est utilisé pour maintenir l'électrode à ruban dans un état propre ou exempt de poudre, assurant ainsi un courant convenable de décharge d'effluves. L'air de nettoyage n'est pas utilisé pour réguler ou façonner le mélange d'air et de poudre. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 235 381 décrit un pistolet électrostatique à poudre comportant une alimentation auxiliaire en gaz comprimé Le gaz est dirigé vers la buse et ionisé de manière que, lorsqu'il est dé- chargé à rlextrémité de l'appareil, il aide à l'application de la charge finale à la poudre. Il est préférable, dans l'application d'une peinture en poudre, de prévoir des moyens destinés à réguler 2. la section du flux de particules de peinture, ce qui, par suite, régule la dimension finale du faisceau atteignant la pièce ou la cible Divers appareils et procédés de l'art antérieur ont été utilisés pour l'application de peinture en poudre Des appareils à poudre de l'art antérieur, compor- tant des moyens destinés à façonner le faisceau formé par la poudre éjectée, comprennent des dispositifs à la fois des types mécaniques et des types à tourbillonsd'air Un dispo- sitif antérieur de façonnage du type mécanique comprend un manchon extérieur de réglage qui est normalement cylindrique et qui peut être animé d'un mouvement alternatif vers l'in- térieur et l'extérieur du faisceau de poudre Le manchon dévie les particules de poudre vers l'avant Souvent, l'éro- sion du manchon et la fusion de la poudre sur la surface intérieure du manchon posent un problème grave. Un autre type de dispositif mécanique antérieur de façonnage comprend un déflecteur de poudre placé au centre du mélange de poudre et d'air et une tige reliée au déflec- teur La tige sort normalement à l'arrière du pistolet à poudre Le réglage du faisceau s'effectue par déplacement du déflecteur afin que ce dernier soit rapproché ou éloigné davantage de l'ouverture de la buse. La figure 5 des dessins annexés et décrits ci- après représente un dispositif antérieur de façonnage par tourbillons d'air Une structure à tourbillons d'air de type similaire est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 940 061 Comme représenté sur la figure 5, le pistolet A de pulvérisation de l'art antérieur présente un canal central B destiné au passage du mélange d'air et de poudre, un diffuseur C disposé centralement et une buse D Cette dernière présente plusieurs canaux E pour tourbil- lons d'air qui communiquent avec une chambre F à air de nettoyage Lorsque le mélange d'air et de poudre se déplace autour du diffuseur C du pistolet de la figure 5, il reçoit l'air tourbillonnant comprimé provenant des canaux E L'air 3. tourbillonnant frappe tangentiellement le mélange d'air et de poudre et donne au courant de ce mélange un mouvement tourbillonnant Dans ce type de structure antérieur, lorsque la force de l'air tourbillonnant tangentiel augmente, la section du courant augmente en aval Lorsque la force de l'air tourbillonnant diminue, la section du courant de mélange d'air et de poudre diminue en aval. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 964 683 décrit un autre appareil de pulvérisation électrostatique de l'art antérieur, destiné à l'application d'une poudre de revêtement Ce brevet a trait à un dispositif pneumatique de verrouillage de sécurité. L'invention concerne un appareil à pistolet de pulvérisation de poudre se présentant normalement sous la forme d'un pistolet de pulvérisation de poudre du type électrostatique à haute tension Le pistolet de pulvérisation comporte un dispositif de mise en forme commandé à distance, permettant de régler ou de réguler la dimension du faisceau du mélange d'air et de poudre sortant de la partie centrale de la buse du pistolet. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, un diffuseur évasé est placé dans l'ensemble à buse d'un pistolet à poudre Ce dernier, conformément à l'invention, peut être un pistolet à commande manuelle ou un pistolet automatique Le diffuseur évasé dévie brusque- ment vers l'extérieur le mélange d'air et de poudre. L'ensemble à buse présente un anneau d'air de mise en forme qui communique avec une alimentation en air comprimé de nettoyage L'anneau de mise en forme se présente sous la forme d'un cylindre dont le grand axe est parallèle et coïncide normalement avec l'axe longitudinal du canal. central de passage du mélange d'air et de poudre du pisto- let. De l'air comprimé, déchargé de l'anneau d'air de mioeen forme, frappe contre le mélange d'air et de poudre 4. avec une force suffisante pour mettre en forme le faisceau se trouvant en aval Conformément à l'invention, un accrois- sement de la pression de l'air déchargé de l'anneau d'air de mise en forme accroît la force de frappe et réduit l'aiie en section et l'aire correspondante du faisceau du mélange d'air et de poudre Une diminution de la pression de l'air et de la force de frappe augmente la section correspondante du faisceau Il est apparu que ce nouveau procédé a, pour résultat, de plus grands rendements de transfert, en par- ticulier lorsque de larges faisceaux sont demandés. L'invention a donc pour objet un procédé et un appareil d'application de peinture en poudre, permettant de plus grands rendements de transfert L'invention a pour autre objet un appareil d'application électrostatique d'une poudre de revêtement, comportant un dispositif de mise en forme du mélange d'air et de poudre, commandé à distance. L'invention a pour autre objet un appareil à poudre élec- trostatique qui n'utilise pas d'éléments mécaniques mobiles pour faire varier la dimension du faisceau de poudre. L'invention a, également, pour objet un appareil perfectionné à poudre électrostatique dans lequel de l'air de mise en forme est utilisé pendant les périodes relativement peu fréquentes au cours desquelles il est demandé, dans le fonc- tionnement de l'appareil, un faisceau de dimension réduite. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation d'un pistolet à poudre électrostatique destiné à l'application d'une matiè- rere poudre sur une pièce, correspondant à une forme préférée de réalisation de l'invention; la figure 2 est une élévation éclatée, montrant les éléments principaux séparés de l'appareil de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale par- tielle de l'appareil de la figure 1, à échelle agrandie; 5. la figure 4 est une coupe transversale sui- vant la ligne 4-4 de la figure 3; et la figure 5 est une coupe longitudinale par- tielle, analogue à celle de la figure 3, montrant un pisto- let manuel électrostatique de l'art antérieur comportant un dispositif de mise en forme à tourbillons d'air. Les figures 1 et 2 représentent un pistolet manuel 10 d'application électrostatique d'une poudre de re- vêtement, telle qu'une peinture Il convient de noter que le pistolet 10 représenté ne constitue qu'une forme possible de réalisation de l'invention Cette dernière peut être utilisée dans un appareil d'application automatique de pein- ture plutôt que dans le pistolet manuel représenté. Le pistolet 10 comporte un corps 11 et un canon 12 ayant un tronçon avant 13 Comme représenté sur les figures 2 et 3, un porte-électrode 15, supportant une élec- trode 16, est logé dans le tronçon avant 13 Un ensemble 18 à buse comprend un élément intérieur 19 et un élément exté- rieur 20 de buse qui sont emmanchés à force. L'ensemble 18 présente un évidement cylindrique 22, qui reçoit un diffuseur 23 Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 4, le diffuseur 23 comporte des branches 24 qui portent contre la paroi de l'évidement cylindrique 22 en position d'emboltement Pendant le fonctionnement normal, le diffuseur 23 ne se déplace pas longitudinalement sur l'axe longitudinal 27 du canon 12 Le diffuseur 23 pré- sente une extrémité évasée 28 Comme représenté sur la figu- re 3, le pistolet 10 comporte un tube cylindrique 29 à pou- dre qui s'ajuste sur un évidement cylindrique 30 défini par le porteélectrode 15 L'évidement 30 aboutit dans un canal 31 à poudre, présenté par la buse 18 Pendant le fonc- tionnement, un mélange d'air et de poudre est mis en circu- lation parpompage dans les canaux alignés, formés par le tube 29, l'évidement cylindrique 30 et le canal 31 Lorsque le mélange d'air et de poudre se déplace le long de l'axe 6. longitudinal 27, le diffuseur 23 et son extrémité évasée 28 le dévient brusquement et angulairenent vers l'extérieur pour lui donner une forme tronconique. Le pistolet 10 comprend un circuit d'alimen- tation électrique, indiqué globalement en 33 et comportant une résistance chutrice 34 Le circuit 33 d'alimentation comporte des ressorts 35 et 36 de rappel qui sont en contact électrique avec l'électrode 16. Le pistolet 10 selon l'invention comporte une soupape de sécurité indiquée globalement par la référence numérique 40 La soupape 40 de sécurité détecte la pression de l'air sur la face 41 Elle coupe à la fois l'alimentation en poudre et l'alimentation en énergie électrique dès que la buse 18 se desserre ou se sépare du pistolet 10. Comme représenté sur la figure 3, une chambre 42 à air comprimé est définie par le tronçon avant 13 du pisto- let L'air de nettoyage fourni à cette chambre présente une pression manométrique normalement comprise entre O et 280 k Pa La buse 18 présente une cavité annulaire 43 de mise en forme ou de façonnage qui aboutit dans un espace annulaire 44 contenant de l'air de façonnage ou de mise en forme. L'espace annulaire ou l'anneau d'air 44 présente une largeur avantageusoeent comprise entre 0,125 et 0,65 mm, la largeur pré- férable,dans la forme de réalisation décrite, étant de 0,38 mm L'anneau d'air 44 de mise en forme s'étend paral- lèlement à l'axe longitudinal 27 Lorsque de l'air de mise en forme est déchargé par l'intermédiaire de l'anneau 44, il s'écoule suivant un trajet cylindrique dont le grand axe coïncide avec l'axe longitudinal 27 Comme montré sur la figure 3, le trajet P d'air de mise en forme coupe le trajet-tronconique S, suivi par le mélange d'air et de poudre Un plan T, qui est perpendiculaire à la fois à l'axe longitudinal 27 et au trajet P, coupe le trajet tron- conique S du mélange d'air et de poudre, et forme un angle aigu R qui, dans la forme de réalisation décrite, est de 23 Cependant, l'angle R peut varier et être normalement compris entre 150 et 300, une plage préférée étant comprise entre 20 et 25 . Plusieurs trous 46, espacés circonférentielle- ment, sont définis par l'élément intérieur 19 de la buse 18 et communiquent avec la cavité 43 d'air de mise en forme. Les autres extrémités des trous 46 communiquent avec une cham- bre à air annulaire 47 qui, elle-nmoe, communique avec la chambre à air comprimé 42, par des canaux dont l'un est indiqué par des traits pointillés en 48 Par conséquent, la cavité d'air 43 communique totalement avec la chambre à air comprimé 42 par les trous 46, la chambre annulaire 47 et les canaux 48. Lorsqu'on utilise un appareil automatique, la pression de l'air dans la chambre à air comprimé 42 et donc dans la ca- vité 43 à air de mise en forme est régulée à distance. Il n'est pas nécessaire de régler manuellement une tige ou de régler manuellement la position longitudinale d'un méca- nisme déflecteur pour mettre en forme le mélange d'air et de poudre sortant du pistolet. Dans la forme de réalisation décrite, la pres-. sion de l'air dans la chambre 42 et dans la cavité 43 est réglée à une valeur manométrique comprise entre O et 280 k Pa. Lorsque le mélange d'air et de poudre passe dans le tube 29 à poudre et est dévié vers l'extérieur, en une forme tronco- nique, suivant le trajet S, l'air de mise en forme est déchargé de l'espace annulairè 44 sur le trajet cylindrique P L'air de mise en forn coupe le trajet tronconique S et frappe contre le mélange d'air et de poudre La force de frappe entraîne le mélange d'air et de poudre en lui donnant la forme de faisceaux dont la section diminue lorsque la pression de l'air augmente. Si la pression de l'air diminue, la dimension des faisceaux en aval augmente, la dimension maximale étant obtenue lorsque la pression manométrique de l'air devient nulle. Il est apparu que les efficacités ou rendements de transfert, en particulier dans le cas de faisceaux de grande dimension, 8 2525927 sont notablement augmentés par le procédé et l'appareil selon l'invention. Le rendement de transfert est le rapport de la quantité de poudre arrivant sur la pièce à la quantité de poudre passant dans l'appareil de pulvérisation Les résul- tats d'essais suivants, bien que ne couvrant pas tous les appareils de l'art antérieur ni tous les paramètres de fonc- tionnement, indiquent qu'à la section de faisceaux la plus grande, à laquelle de nombreuses opérations industrielles d'application de peinture en poudre sont effectuées, l'appa- reil selon l'invention (montré sur la figure 3 et identifié par l'appellation "De Vilbiss FL") présente un rendement de transfert notablement supérieur. L'appareil du type De Vilbiss Standard EHP-504 est un appareil de l'art antérieur qui utilise un tourbil- lon d'air pour la mise en forme du faisceau Cet appareil est montré sur la figure 5. L'appareil "N" utilise des diffuseurs rempla Qa- bles ayant des diamètres différents pour régler la dimension du faisceau. L'appareil "G' utilise un diffuseur qui peut dtre déplacé le long de l'axe longitudinal de la buse pour faire varier la dimension du faisceau. Pendant le fonctionnement, l'électrode 16 Rendement Faisceau Débit Pistolet essayé de efficace di transfert maximal écoulement De Vilbiss FL 91 % 48,26 cm 200 g /min De Vilbiss Standard 81 % 39,37 cm 200 g /min ERP-504 N 84 % 48,26 cm 200 g /min G 78 % 40,64 cm 200 g /min 9. de l'appareil selon l'invention charge électrostatiquement les particules déchargées du pistolet 10. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 10. REVENDICATIONS 1 Procédé d'application d'une peinture consti- tuée de particules de poudre, caractérisé en ce qu'il consis- te à déplacer un mélange d'air et de poudre le long d'un axe longitudinal ( 27), en déviant angulairement vers l'extérieur le mélange d'air et de poudre pour lui donner une forme sensiblement tronconique, et à provoquer l'intersection du mélange tronconique d'air et de poudre par un courant d'air de mise en forme suivant un trajet cylindrique (P), ce tra- jet cylindrique ayant son grand axe qui coïncide avec l'axe longitudinal, le courant d'air de mise en forme ayant une force suffisante pour frapper contre le mélange d'air et de poudre et en mettre en forme la partie périphérique exté- rieure, afin que le faisceau produit en aval soit régulé à une dimension prédéterminée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à régler la force du courant d'air de mise en forme-lorsqu'il coupe le mélange d'air et de poudre pour faire varier le faisceau formé en aval du mélange d'air et de poudre. 3 Procédé selon la revendication-2, caractérisé en ce qu'il consiste également à charger électrostatiquement les particules de poudre. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un plan (T), qui est perpendiculaire à l'axe longi- tudinal et au trajet cylindrique, coupe le mélange d'air et de poudre, mis en une forme tronconique, afin de former avec lui un angle aigu (R). Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pression manométrique du courant d'air de mise en forme peut varier entre O et 280 k Pa. 6 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle aigu est compris entre 200 et 250. 7 Appareil d'application électrostatique de peinture en poudre, caractérisé en ce qu'il comporte un corps 11. ( 11) qui présente un canal longitudinal de circulation d'air et de poudre ayant un axe central longitudinal ( 27), un diffuseur ( 23) placé sur cet axe central, à proximité immédiate de l'ctrémité de décharge du canal de circulation d'air et de poudre, le diffuseur formant un trajet angulaire (S) qui communique avec le canal d'air et de poudre, le corps présentant également un canal cylindrique de circu- lation d'air de nettoyage qui décharge de l'air, suivant un trajet (P) parallèle à l'axe central, ce trajet suivi par l'air coupant ledit trajet angulaire, afin que l'air de net- toyage puisse frapper contre le mélange d'air et de poudre, suivant ledit trajet angulaire, afin de mettre en forme ce mélange à une dimension prédéterminée, des moyens ( 16) étant destinés à charger électrostatiquement la poudre.