Brevet FR2548556A1 — publié le 19850111

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION DE PRODUITS PULVERULE Nr S EN SUSPENSION DANS UN GAZ La présente invention se rapporte à la distribution de produits pulvérulents et elle concerne plus précisément la subdivision 10 d'une veine principale unique de produits pulvérulents en suspension dans un gaz en une pluralité de veines secondaires en vue notamment d'alimenter en différents endroits de sa longueur une buse à fente pour revêtir un substrat tel que des plaques ou un ruban de verre. Le brevet EP 000 6064 décrit une installation de revêtement 15 de verre dans laquelle une buse à fente distribue aussi régulièrement que possible une poudre d'un conposé métallique sur un ruban de verre chaud qui défile sous elle, en vue d'obtenir après pyrolyse de la poudre au contact du verre chaud, une couche de revêtement à propriétés optiques ou électriques particulières Cette buse est alimentée sur 20 toute sa longueur par une pluralité de conduits d'alimentation qui résultent de la division par exemple par bifurcations en série d'une canalisation unique d'amenée de la poudre en suspension dans un gaz, en provenance d'un réservoir à poudre. Les moyens classiques de subdivision de la canalisation uni25 que en une pluralité de conduits secondaires donnent généralement satisfaction, cependant quand le nombre de conduits secondaires devient trop important, par exemple lorsqu'il s'agit d'alimenter une buse à fente couvrant les trois ou quatre mètres de largeur d'un ruban de verre fabriqué industriellement et, que l'on requiert en plus une très 30 grande uniformité de distribution, ces moyens classiques peuvent s'avérer insuffisants, en particulier ils introduisent des pertes de charge trop importantes et ont tendance à s'encrasser et à se destabiliser. L'invention a pour objectif d'améliorer la distribution de produits pulvérulents en fournissant le moyen de diviser une veine 35 unique desdits produits pulvérulents en suspension dans un gaz en un nombre éventuellement très important de veines secondaires identiques, en vue notamment d'alimenter des buses à fente de grandes dimensions pour revêtir de façon uniforme des substrats de grande largeur. Pour cela, elle propose d'intercaler entre la canalisation principale unique véhiculant la veine unique et les multiples conduits secondaires conduisant les veines secondaires, un répartiteur qui divise la section d'entrée égale à la section de la canalisation principale sur laquelle il est branché, en autant de sections secondaires identi5 ques qu'il y a de conduits secondaires à alimenter. Ce répartiteur est formé d'un volune ayant en son sein un faisceau de canaux identiques, répartis sur la surface latérale d'un cône à section circulaire contenu dans le volume, lesdits canaux convergeant à proximité de la pointe du cône pour constituer une entrée 10 unique dirigée suivant l'axe du cône et branchée sur la canalisation principale, lesdits canaux étant orientés suivant les génératrices du cône et aboutissant du côté de sa base à une pluralité d'orifices reliés chacun à un conduit secondaire. Pour éviter l'encrassement et permettre la conservation de la 15 concentration de la suspension, l'angle au saommet du cône est faible et de préférence inférieur à 25 O et même 22 Toujours pour éviter l'encrassement à l'intérieur du répartiteur, la section de passage est au maximum conservée, dans la canalisation principale, au moment de se subdiviser en une pluralité de canaux identiques et tout le long de ces 20 canaux et avantageusement, notamment pour des questions de commodité de réalisation, cette section de passage est strictement conservée. Dans un premier mode de réalisation, les canaux sont de section circulaire et sont obtenus par perçage au travers du volume. Dans un second mode de réalisation préféré, le répartiteur 25 est constitué d'un boitier ayant un évidement globalement en forme de tronc de cône dont 1 ' entrée au travers de sa petite base comunique avec la canalisation principale unique et également d'un noyau en forme de cône engagé dans l'évidement en forme de tronc de cône du boitier, avec la pointe du cône affleurant le niveau de la petite base du 30 tronc de cône, la paroi latérale du noyau conique comportant une pluralité de cannelures identiques orientées suivant les génératrices du cône, lesdits cannelures formant avec la surface interne du boitier, le faisceau de canaux identiques. Avantageusement ces répartiteurs sont montés verticalement 35 pour éviter l'action inégalement répartie de la pesanteur. Ces répartiteurs sont utilisés pour diviser une veine unique d'un fluide gazeux ou liquide, d'une suspension solide ou liquide, en une pluralité de veines secondaires identiques, notamment pour traiter des feuilles ou un ruban continu de verre. En particulier, une suspension d'une poudre, par exemple d'un ccmposé métallique dans un gaz, ainsi subdivisée, peut servir à alimenter en différents endroits de sa longueur une buase à fente destinée à revêtir un substrat, notamment un ruban de verre, d'une couche dudit coaposé ou d'un produit résultant de la décomposition dudit composé. Grâce au répartiteur objet de l'invention, on évite d'une part les modifications de direction trop brusques de la suspension à véhiculer, pouvant entrainer des ségrégations, des encrassements, des modifications de la concentration de la suspension, d'autre part les 10 pertes de charge importantes conduisant à des pertes de vitesse et a des encrassements. Il en résulte une amélioration de l'uniformité de distribution de la suspension dans le temps et dans l'espace qui conduit à une meilleure qualité des substrats revêtus par cette suspension distribuée 15 par exemple par une buse à fente. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en référence aux figures jointes qui représentent: FIG 1: une vue schématique générale d'une installation de revêtement d'un substrat à l'aide d'une poudre, ayant une buse à fente 20 alimentée par une pluralité de conduits issus d'un répartiteur. FIG 2: une vue en perspective, partiellement en coupe, du mélangeur destiné à la réalisation de la suspension de poudre dans un gaz. FIG 3: une première variante de répartiteur pour la subdi25 vision d'une canalisation unique d'admission en une pluralité de conduits. FIG 3 A: une vue en coupe FIG 3 B: une vue de dessous FIG 4: une seconde variante de répartiteur pour la subdivi30 sion d'une canalisation unique d'admission en une pluralité de conduits. FIG 5: une vue de côté du noyau contenu à 1 ' intérieur du répartiteur de la FIG 4. FIG 6: une vue de dessus du noyau de la FIG 5. L'installation décrite ci-dessous et montrée dans son ensemble FIG 1, permet de distribuer des poudres diverses (coposés organométalliques, encres, pigments,) de façon régulière sur des substrats divers tels que verre, métal, bois, papier, etc Elle peut en particulier être utilisée pour distribuer un ccmposé métallique pulvérulent sur un substrat en verre défilant à vitesse uniforme sous elle, en vue de le revêtir d'une couche à propriétés optiques, électriques, décoratives particulières, résultant de la décomposition thermique du composé métallique au contact du verre, porté à haute température dans ce but. Les couches généralement déposées sur le verre sont des couches à base d'étain, d'indium, de titane, de cbr&me, de fer, de cobalt et elles peuvent être dopées, par exemple au fluor, ou non dopées. A titre d'exemple, on peut citer comme coxposés métalliques, 10 du difluorure de dibutyl étain décrit dans la publication européenne de brevet 0039256, de l'oxyde de dibutyl étain, des acétyl acétonates métalliques, du titanate de méthyle, etc Cette installation corporte une trémie 1 de stockage de la poudre 2 à distribuer, un mélangeur 10 dans lequel est réalisé le mé15 lange de poudre 2 avec un gaz, en général l'air, en vue de constituer la suspension aussi homogène que possible de poudre dans le gaz, une canalisation principale d'admission il acheminant la suspension à la sortie du mélangeur 10, un répartiteur 30 subdivisant la veine unique de suspension amenée par la canalisation 11 en une pluralité de veines 20 secondaires, une pluralité de conduits secondaires 31 véhiculant les veines secondaires de suspension de poudre dans le gaz, une buse de distribution 50, alimentée en suspension de poudre dans le gaz en différents points de sa longueur par les différents conduits secondaires 31, qui projette sur toute la largeur d'un substrat 52, tel une plaque 25 de verre ou un ruban continu de verre en translation, une lame 51 de poudre en suspension dans le gaz, continue d'un bout à l'autre de la buse 50 et ininterrompue dans le temps, de manière à revêtir ledit substrat 52 d'une couche 53 à propriétés électriques, optiques et/ou décoratives particulières Le mélangeur 10 associé à la trémie 1 est montré plus en détail sur la FIG 2 La poudre 2 se trouve dans la trémie 1 en forme d'entonnoir et elle est extraite par le bas de ladite trémie au moyen d'une vis sans fin 3 pour être introduite dans le mélangeur 10 La poudre est reçue à l'extrémité de la vis sans fin 3 dans un récipient 4 35 prolongé vers le bas par un tuyau cylindrique 5 Une entrée de gaz destiné à être mélangé avec la poudre 2 est prévue au travers de la paroi supérieure du récipient 4 Généralement ce gaz est de l'air et il suffit alors que le récipient 4 ait comme montré par la FIG 2, une forme d'entonnoir ouvert à sa partie supérieure, laissant ainsi pénré- trer l'air ambiant, pour réaliser un prmnélange de la poudre avec l'air Ce prémélange de poudre dans le gaz et généralement dans l'air, est conduit par le tuyau 5 jusqu'à l'entrée du mélangeur 10 proprement dit o s'effectue la préparation définitive de la suspension homogène. Le mélangeur 10 cocporte une zone tubulaire 12 de mélange, un injecteur 13 de gaz sous pression surmontant la zone de mélange 12, débouchant par une fente annulaire 14 à l'extrémité supérieure de ladite zone de mélange 12 et un segment conique 15 de stabilisation disposé sous la zone de mélange 12 et lui faisant suite La fente annulaire 14 10 est limitée par deux lèvres annulaires, une lèvre supérieure 16 et une lèvre inférieure 17 La lèvre inférieure 17 est formée par le bord supérieur arrondi de la zone tubulaire de mélange 12, tandis que la lèvre supérieure 16 est un élément de la partie supérieure 18 de l'injecteur 13, qui s'avance au- dessus de la lèvre inférieure 17, la recouvre, 15 s'incline légèrement vers le bas et qui est conforme de façon que le passage le plus étroit entre les deux lèvres 16 et 17 se situe un peu en retrait de leur extrémité. La partie supérieure 18 de l'injecteur 13 est recourb&e vers le bas et forme une partie latérale cylindrique 19 qui possède à 20 l'intérieur de son bord inférieur un filetage 20, ce qui permet de la visser sur un filetage complémentaire 21 en bordure d'une plateforme annulaire 22 disposée à l'extérieur de la partie supérieure de li zone tubulaire de mélange 12, solidarisant ainsi l'injecteur 13 et le reste du mélangeur 10 Un joint torique 23 d'épaisseur ajustable est inter25 calé entre la base de la partie latérale cylindrique 19 et le bord de la plateforme 22 En modifiant l'épaisseur de ce joint, on fait varier la largeur de la fente annulaire 14 La partie supérieure 18 de 1 ' injecteur 13 et la plateforme annulaire 22 réservent entre elles une cavité torique 24, alirmentée en gaz sous pression, air comprimé en 30 général, par des tuyaux radiaux 25, branches sur une source de gaz sous pression non représentée, de préférence régulièrement répartis sur sa périphérie et éventuellement reliés entre eux par une canalisation torique non représentée également Cette cavité 24 débouche à l'extrémité supérieure de la zone de mélange 12 par la fente annulaire 14 et émet 35 un jet annulaire de gaz La zone de mélange 12 se prolonge vers le bas par le segment 15 qui va en s'élargissant jusqu'à sa liaison avec la canalisation primaire d'admission I 11 Le tuyau 5 issu du récipient 4 o s'effectue un premelange de poudre avec le gaz pénètre dans 1 ' injecteur 13 jusqu'à affleurer le niveau de l'injection du gaz sous pression par la fente annulaire 14 La lèvre supérieure 16 a un diamètre supérieur au diamètre du tuyau 5, si bien qu'un espace 26 est réservé autour du tuyau 5 pour l'entrée d'un gaz par aspiration Dans la mesure o le gaz de la suspension est de l'air, cet espace 26 est en communication avec 5 l'atmosphère; dans les autres cas, cet espace est surmonté par une chambre non représentée remplie du gaz désiré. Grâce au soufflage au travers de la fente annulaire 14, des turbulences sont crées, un brassage intensif de la poudre et du gaz se produit dans la zone de mélange 12, du gaz extérieur est aspiré au tra10 vers de l'espace 26, la suspension est accelérée vers le bas en direction du segment conique 15 puis de la canalisation principale 11. Cette canalisation 11 a de préférence une longueur relativement inmportante, au moins de l'ordre de 30 fois son diamétre pour amliorer encore l'homogénéité de la suspension. Un mélange relativement homogène arrive donc avec une vitesse élevée à l'entrée du répartiteur 30. Différentes variantes d'un répartiteur 30 sont illustrées en détail sur les FIG 3 à 6. Les FIG 3 montrent une première variante de répartiteur 30, 20 constituée d'un volume 32,par exemple un cône, mais différents autres volumes sont possibles, dans lesquels sont percés une pluralité de canaux cylindriques identiques tels que 33 répartis en faisceau sur la surface latérale d'un cône 34 droit à section circulaire et qui convergent à la pointe ou à proximité de la pointe 35 dudit cône 34 Ces ca25 naux 33 se rassemblent près de la pointe du cône pour former une entrée unique 36 ayant même section que la totalité des canaux 33, percée dans le volume 32, et qui chapeaute la pointe 35 du cône 34, dans l'axe dudit cône 34 Cette entrée 36 est de section circulaire pour être reliée à la canalisation principale d'admission 11 issue du mélangeur 10, 30 dans le prolongement de ladite canalisation Pour éviter tout brusque changement de direction, qui entrainerait notamment un encrassement, l'angle au sommet du cône 34 est avantageusement inférieur à 25 et de préférence inférieur à 22 et l'entrée 36 à sa jonction avec les canaux 33 à la pointe du cône s'évase légèrement suivant un hyperboloide 35 37 L'extrémité de chaque canal 33 qui débouche du côté de la base du cône 34 comme montré FIG 3 B est branchée sur un des conduits secondaires 31 Pour des commodités de réalisation, les canaux 33 sont cylindriques, donc de section constante, mais ils pourraient également avoir une section légèrement et régulièrement rétrécie en allant du haut vers le bas. La réalisation d'un tel répartiteur 30 est délicate d'autant plus délicate que le nombre de canaux 33 est plus iportant et que la longueur des canaux percée au travers du volume 32 est plus grande; 5 toute imperfection dans le perçage, dans la convergence du faisceau de canaux 33 risquant d'altérer l'équirépartition de la suspension. En conséquence, l'invention propose une autre variante de répartiteur 30 plus facile à fabriquer, acceptant n'inporte quel rombre de canaux 33, n'importe quelles dimensions, réalisable non plus par 10 perçage mais par fraisage Cette autre variante est rmontrée sur les fig 4 à 6. Ce répartiteur 30 ccmprend un boitier 40 muni d'une entrée 41 à section circulaire branclhe directement sur la can lisa-ion p- maire d'admission 11 de mnme section circulaire et d'un évidemen 42 globale15 ment en forme de tronc de c 5 ne droit à blses circulaires, reliée l'entrée 41 par sa base la plus petite, et i coerend 1 galeaent ar noyau 43 conique droit à base circulaire, introduit axialement dans le boitier 40, dont la pointe 44 affleure le niveau de la petite base de 1 'évidement 42 en tronc de cone, dont la paroi latrale possède une 20 pluralité de cannelures 45 identiques, délimites par ds nervures 46 et orientées suivant les génératrices du noyau 43 conique, lesdites cannelures 45 formant avec la surface intense du boitier 40 Qu faisc:;au de canaux 47 identiques. Le boitier 40 comporte trois zones A, B et C superposées La 25 zone supérieure A est perçée de 1 ' entrée 41 Elle se prolonge dans la direction axiale du boitier 40 et du noyau conique 43, par la zone n Ediane B dans laquelle la section circulaire de 1 'évidement 42 ' évase continuement du haut vers le bas pour finir par épouser la forme conique du central 43 La partie supérieure de la paroi latérale du noyau 30 43 coeprise dans cette zone B est avantageusement lisse. Dans cette zone B, entre le noyau conique 43 et la paroi de l'évidement 42, est ainsi réservé un espace annulaire dont la section doit être en tout point égale à la section de la canalisation principale d'admission 11 L'é videment 42 dans cette zone peut être en fïLï de 35 tronc de cône, mais avantageusement, pour strictement conserver la section de passage, pour supprimer tout angle sur le parcours de la suspension, pour éviter tout changement brusque de direction, il s'élargit progressivement du haut vers le bas en ayant la forme d'un hyperboloîde de révolution Cette zone B représente environ le 1/5 de la hauteur to- tale du répartiteur 30. Dans la zone C, située sous la zone B, l'évidement 42 est conique, de même conicité que le noyau central 43 et ce noyau 43 possède des cannelures 45 délimitées par des nervures 46 qui s'appuient sur la 5 paroi latérale de l'évidement 42, formant ainsi les canaux 47 Les nervures 46 et les cannelures 45 à profil en créneau se développent le long des génératrices du noyau conique 43 A leur extrémit 6 supérieure les nervures 46 s'achèvent en pointe et forment des biseaux 48 de façon a éviter des arêtes perturbatrices sur le trajet de la suspension Ces 10 canaux 47 ont avantageusement une section carrée constante, d'une part facilement réalisable par fraisage, d'autre part facilement transformable en une section circulaire capable d'être reliée aux conduits secondaires 31 eux-mnmes circulaires Toutefois, bien que coapliquant la fabrication du répartiteur, une section des canaux 47 régulièrement et 15 légèrement décroissante en allant vers le bas est aussi possible. A l'extrémité de chaque canal 47 est prévue une pièce de raccordement 49 établissant la liaison entre le répartiteur 30 et le ccnduit secondaire 31 Ce répartiteur 30 darns sa seconde variante est également destins à être disposé verticalement, avec l'axe vertical du 20 boitier et du noyau conique 43 dans le prolongement de 1 ' entrée 41 et de la canalisation d'admission 11 Cone pour le répartiteur 30 selon la première variante, des déflexions trop importantes de la veine de produit à véhiculer sont à éviter Ainsi une déviation supérieure à 25 et avantageusnement 220 ne devra pas exister sur l'installation et en 25 particulier sur le répartiteur 30. Ainsi toute déflexion trop importante, toute rencontre avec une arête sont évitées, garantissant un écoulement optimal, tout en subdivisant la veine unique arrivant par la canalisation principale en une pluralité de veines secondaires aptes à alimenter de façon équiva30 lente plusieurs points de la longueur d'un mnime dispositif de distribution par exemple une buse 50 de distribution de poudre, ou plusieurs dispositifs. A l'intérieur de la buse 50, les flux partiels de suspension amenés par les conduits secondaires 31 se rejoignent dans la direction 35 longitudinale de la buse si bien qu'à sa sortie il émerge un flux 51 très uniforme La poudre, par exemple de composé mértallique, se dépose sur le substrat 52, par exemple un ruban de verre chaud en déplacement uniforme continu par rapport à 1 ' installation décrite, et sous l'effet de la chaleur se pyrolyse pour former une couche 53, par exaemple d'oxyde métallique très uniforme. Ces répartiteurs 30 peuvent être utilisés pour diviser des veines de poudres en suspension dans des gaz, de gaz seuls à fortiori, mais également de liquides chargés ou non. Le nombre de conduits secondaires 31 équivalents peut être très important; ainsi il est tout à fait courant d'utiliser des répartiteurs 30 subdivisant une veine principale unique en environ 75 veines secondaires. De tels répartiteurs peuvent également être associés en sé10 rie, une veine secondaire constituant alors la veine principale destinée à alimenter un autre répartiteur. REVENDICATIONS 1 Répartiteur par lequel une canalisation principale d'admission ( 11) est subdivisée en une pluralité de conduits secondaires ( 31) caractérisé en ce qu'il est fornmé d'un volume ayant en son sein un 5 faisceau de canaux ( 33, 47) identiques répartis sur la surface latérale d'un cône ( 34, 43) à section circulaire, contenu dans le volume, lesdits canaux convergeant à proximité de la pointe ( 35, 44) du cône ( 34, 43) pour constituer une entrée unique ( 36, 41) dirigée suivant l'axe du cône ( 34, 43) et brancbhée sur la canalisation principale d'ad10 mission ( 11), lesdits canaux ( 33, 47) étant orientés suivant les géneratrices du cône ( 34, 43) et aboutissant du côté de sa base à une pluralité d'orifices reliés chacun à un conduit secondaire 31. 2 Répartiteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que au cours de sa traversée la section de passage déterminée par la 15 section de la canalisation principale ( 11) d'admission est au maximum conservée. 3 Répartiteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que la section de passage est strictement conservée. 4 Répartiteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 3 caractérisé en ce que la direction de canalisation principale d'admission ( 11) forme avec l'un quelconque des canaux ( 33, 47) répartis sur la surface latérale du cône ( 33, 43) un angle au plus égal à 25 et de préférence au plus égal à 22 . Répartiteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 25 4 caractérisé en ce qu'il est disposé en position verticale. 6 Répartiteur selon l'une quelconque des revendications 1 à caractérisé en ce que ses canaux ( 33) sont cylindriques. 7 Répartiteur selon l'une quelconque des revendications 1 à précédentes caractérisé en ce qu'il est constitué par un boitier 30 ( 40) ayant un évidement ( 42) globalement en forme de tronc de cône dont l'entrée ( 41) au travers de sa petite base commuunique avec la canalisation principale d'admission ( 11), et également par un noyau ( 43) en forme de cône engage dans l'évidement ( 42) du boitier ( 40), avec la pointe du cône ( 43) affleurant le niveau de la petite base de 35 1 ' évidement ( 42) du boitier ( 40), la paroi latérale du noyau conique ( 43) caportant une pluralité de cannelures ( 45) identiques orientées suivant les génératrices du cône ( 43), lesdites cannelures ( 45) formant avec la surface interne du boitier ( 40), le faisceau de canaux identiques ( 47). 8 Rpartiteur selon la revendication 7 caractérisé en ce que les cannelures ( 45) ont un profil en créneau formant ainsi des canaux ( 47) à section carrée. 9 Répartiteur selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que les cannelures ( 45) n'apparaissent que sur une partie du noyau conique ( 43), laissant la pointe dudit noyau conique ( 43) exempte de cannelures et avantageusement lisse. Répartiteur selon la revendication 9 caractérisé en ce que la portion exempte de cannelures ( 45) représente environ le 1/5 de 10 la hauteur totale du noyau conique ( 43). 11 Répartiteur selon l'une des revendications 9 ou 10 caractérisé en ce que la partie de l'évidement ( 42) du boitier ( 40) recouvrant la pointe du noyau conique ( 43) a une forme d'hyperboloide qui S 'évase continunent vers le bas et qui se raccorde 15 d'un côté à la carelisation princi-ale d'admission ( 11), de l'autre à la partie basse conique de l'ividerent ( 42) 12 Répartiteur selon 1 i-ne des rverndications 9 à Il caractérisé en ce que les cannelures; 45) sont séparêes par des nervures ( 46) qui se raccordent par des biseaux ( 48) a la pa Srtie supérielure du 20 noyau conique ( 43). 13 Application du répartiteur selon line auelccr ue des revendications préc&dentes à la réalisation d'une installation de distribution de poudre en suspension dans un gaz, genéralement de l'air caractérisée en ce qu'elle comporte en amont du répartiteur ( 30) un mé25 langeur ( 10) de la poudre dansr lei gaz constitué d'un injecteur 13 de gaz sous pression à jet annulaire de gaz prolonge ver; le bas Lpar une zone tubulaire ( 12) et alimenté à sa partie sup rieure par un tuyau ( 5) d'alimentation en poudre ( 2). 14 Application selon la revendication 13 caractérisée en ce 30 qu'un espace est réservé autour du tuyau ( 5) d'alimentation en poudre ( 2) pour l'entrée d'un gaz extkrieur, en g-néral l'air af'iant, dans le mrlange. Application selon l'une des revendications 13 ou 14 caractérisée en ce que la sortie du répartiteur ( 30) est reliée à des 35 conduits ( 31) qui amenent la poudre ( 2) en suspension à une b'Duse ( 50) de distribution à fente. 16 Application selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que le _nlangeur ( 10) est relié au répartiteur ( 30) par une canalisation d'admission ( 11) dirigée suivant l'axe dudit ré- partiteur ( 30). 17 Application selon la revendication 16, caractérisée en ce que la canalisation ( 11) a une longueur qui est au toins de l'ordre de 30 fois son diamètre. 15 20 25 30