Brevet FR2548051A1 — publié le 19850104

L'invention concerne d'une manière générale les pistolets de pulvérisation électrostatique de peinture, et plus particulièrement des pistolets de pulvérisation électrostatique du type produisant une tension interne 5 élevée dans un circuit qui élève une tension relativement basse produite par un générateur tournant entraîné par une turbine à air L'invention concerne en particulier un perfectionnement résidant dans l'application d'air comprimé régulé au pistolet de pulvérisation à des fins 10 d'entraînement de la turbine à air, de refroidissement des organes internes du pistolet et d'évacuation de l'air comprimé avec un bruit minimal. Le processus consistant à convertir -une arrivée d'air comprimé en cette énergie à haute tension a pour 15 résultat certaines pertes d'énergie qui produisent de la chaleur à l'intérieur du pistolet de pulvérisation. Le corps du pistolet de pulvérisation est généralement réalisé en une matière plastique isolante qui constitue également un bon isolant thermique, et la chaleur interne 20 dégagée par les organes mécaniques et électriques n'est pas aisément dissipée par rayonnement du pistolet. Une accumulation de chaleur excessive peut provoquer une détérioration ou une destruction des organes mécaniques et électriques internes et il faut donc prendre soin, 25 lors de la conception de tels pistolets de pulvérisation, de prévoir des moyens destinés à dissiper la chaleur. Le problème de l'accumulation interne de chaleur est en outre compliqué par la nécessité de réduire les dimensions physiques globales du pistolet de pulvérisation 30 afin qu'il puisse être fabriqué sous la forme d'un bloc peu volumineux pouvant être aisément manipulé par un opérateur Il est également souhaitable de réaliser le pistolet de façon qu'il soit aussi léger que possible, tous ces critères rendant difficile d'incorporer dans le pistolet les conducteurs thermiques métalliques appropriés qui pourraient autrement évacuer la chaleur des organes électriques Le problème posé par l'élimination de la chaleur excessive de tels pistolets de pulvérisation fait l'objet de la présente invention, de même que le réglage du débit d'écoulement d'air et la minimisation des bruits audibles dus à l'échappement de l'air comprimé alimentant le pistolet. L'invention concerne un pistolet de pulvérisation électrostatique à turbine à air présentant des canaux internes d'écoulement d'air conçus pour être raccordés à une source extérieure d'air comprimé, pistolet dans lequel de l'air est amené, par l'intermédiaire d'un régula10 teur de débit d'écoulement, en contact avec force contre des aubes d'une turbine tournante disposée dans une chambre d'entraînement à turbine, et s'échappe de la chambre d'entraînement à turbine de façon à passer sur- les organes du pistolet dégageant de la chaleur, l'air étant renvoyé 15 dans la poignée du pistolet de pulvérisation pour s'échapper à l'atmosphère Le trajet parcouru par l'air comprimé dans les canaux internes du pistolet de pulvérisation établit à la fois une source d'air de refroidissement pour les organes du pistolet de pulvérisation dégageant 20 de la chaleur et une trajectoire pour l'air comprimé, conçue pour minimiser les bruits audibles dus à l'échappement de l'air du pistolet de pulvérisation. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limi25 tatif et sur lequel: la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, du pistolet de pulvérisation selon l'invention la figure 2 est une coupe longitudinale partielle du régulateur de débit d'écoulement d'air; et la figure 3 est une autre coupe longitudinale partielle du régulateur de débit d'écoulement d'air. La figure 1 représente en élévation, et avec coupe partielle, un pistolet 10 de pulvérisation selon l'invention Le pistolet 10 comporte classiquement une 35 poignée 12 qui est fixée à un corps 14, et un fût 16 qui est également fixé au corps 14 Le fût 16 comporte, fixé à proximité de son extrémité avant, une buse 18 de pulvérisation qui est conçue pour émettre des particules de liquide pulvérisées Le liquide arrive dans le pistolet 10 de pulvérisation par un raccord 20 et passe dans un tube 22 qui est relié au fit 16 Des canaux internes (non représentés) amènent le liquide à proximité de la 5 buse 18 o se trouve une soupape de pulvérisation permettant de libérer le liquide pour qu'il passe dans l'atmosphère La soupape de pulvérisation est commandée par l'actionnement d'une détente 24 qui est montée de façon à pouvoir pivoter sur le corps 14 Un potentiel à haute 10 tension est développé dans le pistolet 10 de pulvérisation et est transmis par des conducteurs à une électrode 26 qui fait saillie en avant de la buse 18 La source d'air comprimé est reliée à un raccord 28 et l'air comprimé est transporté par des canaux à l'intérieur du pistolet, 15 comme décrit ci-après. Un canal 30 traverse la poignée 12 du pistolet de pulvérisation, communique par l'une de ses extrémités avec le raccord 28 et aboutit par son autre extrémité dans une chambre 32 Cette dernière renferme une soupape 20 à air 34 qui est en appui sur un siège pour empêcher l'écoulement d'air comprimé de la chambre 32 vers d'autres canaux situés à l'intérieur du pistolet de pulvérisation. La soupape à air 34 est rappelée en appui contre son siège par un ressort 36 de compression logé dans la chambre 25 32 La soupape 34 est actionnée par la détente 24, au moyen d'une queue 35 de soupape qui permet à cette soupape 34 d'être soulevée de son siège contre la force résistante du ressort 36 Lorsque la détente 24 est pressée, la soupape 34 se soulève de son siège et s'éloigne de sa 30 position de fermeture des canaux d'écoulement d'air dans le pistolet de pulvérisation, et de l'air comprimé pénètre dans un canal 38. Le canal 38 est relié à une chambre intermédiaire qui dirige l'air comprimé dans deux directions, à 35 savoir vers un canal 41 et également vers un canal 42. L'écoulement d'air dans le canal 41 est utilisé pour fournir de l'air comprimé aidant à l'atomisation de la peinture pulvérisée émise par la buse 18, et il n'est que d'un intérêt secondaire pour la présente invention. L'air passant dans le canal 42 traverse un régulateur 44 d'écoulement d'air qui sera décrit plus en détail ci-après L'air sortant du régulateur 44 est dirigé par 5 un canal 46 vers l'intérieur d'une chambre 45 à turbine. Cette chambre 45 loge un élément tournant 48 à aubes de turbine et l'air sort du canal 46 de façon à s'appliquer directement avec force sur l'élément 48 à aubes L'élément 48 de turbine est un élément tournant comportant plusieurs 10 aubes disposées à sa circonférence afin de faire tourner un arbre qui lui est relié, sous l'effet de l'application de l'air comprimé L'arbre relié à l'élément à aubes 48 de turbine fait tourner un générateur électrique 50 qui produit une basse tension appliquée à un transformateur15 élévateur 52 et ainsi transformée en une tension élevée intermédiaire Cette haute tension est appliquée à un multiplicateur de tension en cascade du type CockroftWalton, lequel multiplicateur est logé dans le fût 16 (non représenté) et est connecté électriquement à l'élec20 trode 26 par un conducteur de sortie En variante, la sortie du générateur 50 peut être connectée à un autre circuit oscillateur de tension destiné à produire un signal de fréquence plus élevé qui est ensuite transformé, au moyen d'un transformateur, et introduit dans un circuit 25 multiplicateur de tension en cascade Dans tous les cas, la liaison mécanique avec l'élément à aubes de turbine 48 est réalisée de façon à entraîner des organes électriques convenables afin de produire la haute tension nécessaire pour le pistolet de pulvérisation Les organes rotatifs 30 associés à ce type d'entraînement produisent de la chaleur d'origine mécanique et les organes électriques associés aux circuits de génération et de transformation de tension produisent une chaleur électrique considérable Les principaux éléments produisant de la chaleur sont tous logés 35 à l'intérieur du corps 14 du pistolet et il est souhaitable de prévoir un dispositif dissipant la chaleur, à l'intérieur du pistolet de pulvérisation, afin de protéger et de refroidir ces organes. L'air comprimé qui est utilisé pour faire tourner les aubes 48 de turbine s'échappe de la chambre 45 de turbine dans une chambre d'échappement 54 qui est dimensionnée de façon à permettre un écoulement d'air non 5 limité autour de tous les organes mécaniques et électriques se trouvant dans le corps 14 Un canal 58 communique avec la chambre 54 d'échappement et est relié à un canal 60 d'échappement Ce dernier débouche à l'atmosphère par une ouverture 61 afin de libérer l'air d'échappement 10 vers le bas, dans une direction s'éloignant des particules de peinture émises par la buse 18. La figure 2 représente en coupe à échelle agrandie, le régulateur 44 d'écoulement d'air L'air s'écoule dans le sens de la flèche, passant du canal 42 dans le 15 régulateur 44 d'écoulement d'air qu'il traverse La figure 3 montre ie régulateur 44 dans des conditions de fonctionniemerlt correspondant à une pression excessives alors que la figure 2 représente le régulateur 44 dans des conditions correspondant à une pression normale Le régula20 teur 44 est une bague torique élastique conçue de façon à présenter des caractéristiques particulières Le régulateur d'écoulement 44 peut dtre choisi parmi des produits fabriqués à cet effet par la firme Vernay Laboratories, Inc, Yellow Springs, Ohio, par exemple le produit de 25 la firme Vernay désigné "Modèle VA-3636 ", qui est apparu être adapté et utile au but recherché conformément à l'invention Dans des conditions de pression normale, le régulateur 44 présente une ouverture régulière par laquelle l'air comprimé peut s'écouler Si la pression 30 s'élève au- delà d'une limite prédéterminée, elle provoque une déformation de la matière élastique constituant le régulateur 44, comme montré sur la figure 3 Cette déformation a pour résultat une diminution globale de l'aire de la section d'écoulement à travers le régulateur 44 35 et donc une diminution du débit d'écoulement de l'air à travers ce régulateur On peut choisir des matières qui assurent un debit d'écoulement d'air relativement constant sur une large plage de variations de pression, par exemple des variations de débit d'écoulement de plus ou moins 10 % sur des pressions comprises entre 140 et 700 k Pa La maîtrise de ce débit d'écoulement de l'air est extrêmement importante dans la présente invention, car c'est le débit d'écoulement de l'air qui détermine la vitesse de rotation de l'élément à aubes 48 de la turbine Un écoulement d'air libre vers l'intérieur de la chambre 45 de turbine entraîne de fortes variations de la vitesse de rotation de l'élément à aubes 48 et, 10 par conséquent, de larges fluctuations de la quantité de chaleur dégagée par les organes mécaniques et électriques qui sont reliés à l'élément à turbine 48. En cours de fonctionnement, une source d'air comprimé est reliée au raccord 28 et une source de peinture 15 sous pression ou de tout autre liquide est reliée au raccord 20 Lorsque l'on presse sur la détente 24, celleci provoque l'introduction de l'air comprimé dans les divers canaux internes du pistolet de pulvérisation, une certaine partie de cet air pouvant être dirigée vers 20 lavant du pistolet pour aider à l'atomisation des particules émises Une partie de l'air interne passe à travers le régulateur d'écoulement d'air dans des conditions contrôlées de débit d'écoulement, afin de faire tourner les aubes 48 de la turbine à une vitesse relativement 25 constante Ceci a pour effet, sur les éléments générateurs d'énergie électrique, de leur faire produire une tension relativement constante qui est multipliée par le multiplicateur en cascade afin d'appliquer une haute tension relativement constante à l'électrode 26 Après 30 que l'air a été utilisé dans la chambre de turbine pour faire tourner l'élément à turbine, il s'échappe par l'intermédiaire d'une chambre d'échappement qui entoure les organes électriques et mécaniques situés dans le corps du pistolet L'air passant sur ces organes dissipe 35 la chaleur dégagée dans ces derniers et il entraîne cet excédent de chaleur vers l'intérieur du canal d'échappement situé dans la poignée du pistolet de pulvérisation. Enfin, l'air s'échappe de l'extrémité inférieure de la poignée -du pistolet de pulvérisation, vers le bas et vers l'arrière, l'émission de l'air étant dirigée de façon à s'éloigner de l'opérateur, ce qui a pour résultat une diminution des bruits audibles En outre, le circuit 5 sinueux de l'écoulement d'air parcourant les canaux internes du pistolet de pulvérisation tend à amortir le son produit par l'écoulement d'air et à réduire le son global émis par l'ouverture 61 De plus, étant donné que l'air d'échappement est dirigé vers le bas et vers l'arrière, 10 il ne perturbe pas la configuration des particules émises par la buse 18 du pistolet de pulvérisation Tous ces facteurs servent à accroître notablement la fiabilité et la commodité de manoeuvre du pistolet de pulvérisation et à établir des conditions de travail permettant à la 15 buse du pistolet de pulvérisation de développer et d'émettre une pulvérisation de fine qualité. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au pistolet de pulvérisation décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Pistolet de pulvérisation électrostatique comportant une turbine à air interne reliée mécaniquement à un générateur électrique rotatif et un circuit électrique 5 raccordé à ce générateur pour développer une haute tension en réponse à l'application d'air comprimé audit pistolet, ce dernier étant caractérisé en ce qu'il comporte un raccord ( 28) à air relié au pistolet pour lui permettre de recevoir l'air comprimé, un canal interne ( 30, 42) situé dans le pistolet et s'étendant entre le raccord à air et la turbine à air, une soupape à air ( 34) manoeuvrable de l'extérieur, disposée dans le canal afin de l'ouvrir et de le fermer, un régulateur ( 44) d'écoulement d'air dans le canal, une chambre d'échappement ( 54) située 15 dans le pistolet, entourant au moins partiellement le générateur et le circuit et raccordée, en communication par écoulement d'air, à ladite turbine, et un canal ( 60) d'échappement situé dans le pistolet, raccordé à la chambre d'échappement et s'ouvrant à l'extérieur du pistolet. 2 Pistolet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pistolet comprend en outre un corps ( 14) comportant une poignée ( 12) et un fft ( 16) fixés à ce corps, le raccord à air étant fixé à la poignée. 3 Pistolet selon la revendication 2, caracté25 risé en ce que le canal interne comprend en outre un canal ( 30) traversant la poignée et dans leauel la soupape à air est disposée. 4 Pistolet selon la revendication 2, caractérisé en ce que la turbine à air et le générateur sont 30 logés à l'intérieur du corps et en ce que la chambre d'échappement comprend en outre une cavité ( 54) située dans le corps et entourant sensiblement la turbine et le générateur. Pistolet selon la revendication 4, caracté35 risé en ce que le canal d'échappement comprend en outre un canal ( 60) traversant la poignée, relié par l'une de ses extrémités à la chambre d'échappement et débouchant, par son autre extrémité, à travers la poignée. 6 Pistolet selon la revendication 5, caractérisé en ce que le régulateur d'écoulement d'air comprend en outre une bague torique élastique logée dans le canal et pouvant être déformée pour resserrer une ouverture 5 traversant cette bague, sous l'effet d'une pression d'air excessive prédéterminée. 7 Pistolet de pulvérisation électrostatique comportant un fût destiné à émettre des particules et une électrode en dépassant, une poignée de maintien et 10 un corps fixé au fût et à la poignée, une détente pivotante étant reliée au corps et ce dernier renfermant une turbine à air et des organes de génération d'une tension électrique, le pistolet étant caractérisé en ce qu'il comporte un raccord ( 28) à air relié à la poignée et des premiers 15 canaux ( 30) situes dans la poignée, reliés au raccord à air et pénétrant dans le corps, un deuxième canal ( 42) situé dans le corps et établissant une communication par écoulement d'air entre le premier canal et la turbine à air, ainsi qu'un régulateur ( 44) d'écoulement d'air 20 dispose dans ce deuxième canal, une cavité ( 54) située à l'intérieur du corps et entourant la turbine à air et les organes de génération d'une tension électrique, cette cavité étant en communication par écoulement d'air avec la turbine à air, et un troisième canal ( 60) établis25 sant une communication entre la cavité et la poignée, ce troisième canal traversant la poignée et débouchant à l'extérieur de cette dernière. 8 Pistolet selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une soupape ( 34) située dans le premier canal et comportant une queue ( 35) d'actionnement passant à travers la poignée pour aboutir à une position d'actionnement proche de la détente. 9 Pistolet selon la revendication 8, caractérise en ce que le régulateur d'écoulement d'air comprend 35 en outre une bague élastique déformable logée dans le deuxième canal. Pistolet selon la revendication 9, caractérisé en ce que les premier et troisième canaux sont sensiblement parallèles sur au moins une partie de leurs longueurs respectives dans la poignée.