Brevet FR2554377A1 — publié le 19850510

La présente invention est relative à un appa- reil pour le dosage continu régulé de poudre sèche destiné à l'usinage par jet abrasif et autres appli- cations. On peut définir l'usinage par jet abrasif comme l'enlèvement de matière par la réaction d'un flux con- centré à grande vitesse d'air chargé de grains fins ou de poudres. L'appareil de base pour effectuer un usinage par jet abrasif peut comporter une alimentation d'air ou de gaz, un réservoir de poudre sous pression avec un dispositif vibrant coopérant, une chambre de mélange et un conduit pour acheminer la poudre obtenue jusqu'à un embout tenu à la main comportant un injecteur approprié qui sert à diriger le mélange d'air et de poudre contre une pièce d'usinage pour enlever avec précision des parties de celle-ci. Une commande à pied ou une télécommande peut réguler la pression de l'air au niveau de l'injecteur. La pulsation du dispositif vibrant ou la pression positive à l'intérieur'du réser- voir de poudre pousse la poudre à travers un orifice ou un passage étroit au contact d'un flux ou jet d'air sous pres- sion. La quantité de poudre fournie dépend de l'am- plitude des vibrations, de la pression du système d'ali- mentation, des diamètres de l'injecteur de l'embout tenu à la main et de l'orifice ou passage d'alimentation en poudre et de la granulométrie de la poudre, entre autres facteurs. La poudre abrasive, constituée par exemple-d'oxyde d'aluminium et de carbure de silicium, doit être bien triée et exempte d'impuretés, et de dimensions comprises normalement entre 10 et 150 micromètres de diamètre environ. L'usinage par jet abrasif n'est pas un procédé par enlèvement massif de matière, mais un procédé de finis- sage. En raison de la faible quantité de poudre abrasive traversant à tout moment donné l'injecteur de l'embout manuel, il n'est pas difficile d'enlever des parties déterminées de la pièce d'usinage. Les mécanismes actuels d'alimentation en poudres ont tendance à produire des débits de poudre non fiables aboutissant à un nombre excessif ou insuffisant de grains ou de particules de poudre abrasive dans le mélange de poudre et d'air et ils ne règlent pas automa- tiquement le débit de poudre pour maintenir une propor- tion acceptable ou souhaitable de poudre dans le flux ou le mélange entratné d'air et de poudre. La présente invention réalise un appareil de dosage de poudres à mécanisme perfectionné d'alimentation en poudres servant à doser avec précision aes poudres utilisées en usinage par jet abrasif et elle règle auto- matiquement le débit de poudre pour réaliser des pro- portions correctes:de poudre entrainée dans le mélange air-poudre. Plus particulièrement, si les débits de poudres sont excessifs pour un diamètre donné d'injecteur, il s'ensuit fréquemment une-obstruction de l'injecteur. Inversement, un débit de poudre impropre amoindrit l'efficacité de la coupe ou de l'enlèvement. Comme le débit d'arrivée de poudre du mécanisme d'alimentation en poudre de la présente invention dépend dans une large mesure de la vitesse de l'air passant par l'ouverture, laquelle vitesse à une pression donnée dépend du dia- mètre de l'injecteur de l'embout manuel, la proportion de poudre entratnée dans le mélange air-poudre demeure à peu près constante, ce qui évite les excès ou manques précités. L'appareil est à peu près cylindrique, il mesure environ 150 millimètres de hauteur avec un diamètre de mm, ce qui le rend aisément transportable, et il est fiable, de fabrication et d'entretien peu onéreux, il ne nécessite aucune source d'électricité quelconque et son mécanisme de régulation de l'alimentation en poudre se règle facilement en fonction de tous les débits de poudre utilisés dans les opérations classiques d'usi- nage par jet abrasif. L'appareil nécessite une source d'énergie pneumatique pour faire circuler une bille autour d'une piste afin de produire des vibrations maîtrisées et pour produire un flux - continu d'air à diriger à l'ouverture, c'est-à-dire l'espace entre la sortie de l'orifice d'alimentation en poudre et "le pointeau" de régulation, lequel pointeau.. doit être à peu près plat au niveau de sa partie supérieure ou extrême. Si le pointeau de régulation est d'un type classique et pénètre dans l'orifice d'alimentation en poudre, l'accu- mulation de poudres dans l'espace annulaire ainsi créé est habituelle. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil de dosage perfectionné de la préSente invention; les figures 2 et 3 sont respectivement des vues en perspective de face et arrière de l'appareil de dosage de la Présente invention, la trémie n'étant pas représentée. la figure 4 est une vue en coupe partielle agran- die de l'ensemble du mécanisme de régulation de l'ali- mentation représenté à la figure 1; et la figure 5 est une vue en perspective inversée partiellement éclatée de l'ensemble du mécanisme de ré- gulation de l'alimentation de la présente invention. A la figure 1, le présent appareil de dosage comporte un conteneur ou trémie 10 de poudre pouvant être mis sous pression, réalisé dans une matière appro- priée, vissé sur un distributeur 12, avec une partie centrale 14 en forme d'entonnoir pour diriger la poudre depuis la trémie 10 dans une bouche 16 munie d'un orifice 18 d'alimentation en poudre, de faible diamètre et tra- versant axialement la bouche 16. L'orifice 18 est légè- rement évasé à son extrémité supérieure. La bouche 16 peut être montée par vissage, comme représenté, sur le distributeur 12 au niveau d'une partie inférieure de celui-ci, mais elle peut de manière pratique y être emmanchée à force. L'air sous pression pénètre dans le distributeur 12 au niveau de l'entrée d'air 20, de préférence vissée comme représenté. L'air sous pression pénètre dans la trémie 10 par l'alésage 22, communiquant entre l'entrée et la sortie 24. Un tuyau 26, introduit dans et monté sur la sortie 24, réalisé de manière pratique dans une paroi de l'entonnoir 14, fait passer l'air sous pression dans une partie supérieure à l'intérieur de la trémie pour poudre afin d'égaliser la pression dans la trémie 10 et la chambre 30. Quand on actionne l'embout manuel au moyen d'une soupape classique, la poudre pré- sente dans l'espace 28 est entraînée dans le flux d'air qui le traverse en venant de l'injecteur interne 78. On notera qu'il ne passe absolument pas de poudre par l'o- rifice 18 avant l'actionnement de la soupape de l'embout manuel classique, ce qui permet en même temps à l'air venant de l'injecteur interne 78 de passer dans l'espace 28, entraînant ainsi la poudre qui s'y trouve et passe par la sortie 80 située dans la plaque 44 de montage de la soupape à pointeau, et dans l'embout manuel classique (non représenté) relié à la sortie 80. En l'absence de flux d'air provenant de l'injecteur interne 78, la poudre déjà présente dans l'espace 28 empêche aue la poudre provenant de la trémie 10 ne continue à y pénétrer. Les embouts manuels sont classiques dans les opérations d'usinage par jet abrasif et sont représentés et décrits dans les brevets des E.U.A. n 3 516 204 et 3 534 503. L'espace 28 est situe axialement dans la chambre 30 (figure 4). En option, la bouche 16 peut être munie d'une partie rapportée 32 en carbure résistant à l'usure. Un vibreur, sous la forme d'une bille et d'une piste,est inclus dans le distributeur 12. Plus particu- lièrement, on fait circuler un palier à billes 34 autour d'un chemin circulaire situé au centre et tout en bas du distributeur 12. Le palier à billes 34 est poussé autour du chemin 36 par l'air qui pénètre dans l'entrée 38 vissée, fait le tour du chemin de roulement et sort à la sortie 40 (figure 3). La vibration résultante de la trémie 10 induite par le mécanisme à bille et piste empoche le prélèvement et le bombement indésirables de la poudre dans Ia trémie. Le prélèvement et le bombement sont des incidents caracté- ristiques des mécanismes non dynamiques de distribution du type à trémie. Le palier à billes 34 fait le tour du chemin 36 à la surface supérieure 42 de la plaque 44 de montage de la soupape à pointeau, maintenue directement contre le distributeur 12 par la vis 46 (figure 5). Un joint torique 48, placé dans un logement annulaire central 50 réalisé dans la surface supérieure 42 de la plaque 44 de montage, empêche l'air de s'échapper du chemin de roulement 36 ou d'y pénétrer. La plaque 44 de montage a une partie en forme gé- nérale de "part de tarte" (figure 5) supprimée pour cons- tituer une ouverture horizontale 52 à fente (fiqures 1 et 2) conguoe pour que s'y meuve une manette de commande 54. La ma- nette de commande 54 est fixée par vissage dans une bague 56 de réglage à filetage intérieur, en un point situé à la périphérie de cette bague. La bague 56 reçoit par vissage le pointeau 58 de régulation comportant un file- tage exérieur en une partie intermédiaire 60, lequel pointeau est muni d'une tête 62, normalement carrée, à loger dans un alésage carré 64 correspondant (figure 1) réalisé au centre de la platine 66. Ainsi la rotation ou le déplacement de la manette de commande 54 dans l'ou- verture horizontale 52 à fente permet au pointeau 58 de régulation de se déplacer librement verticalement puisque la tête 62 est uniquement immobilisée en rota- tion. Un ressort de forme ondulante 70 est logé dans un alésage segmentaire 72 (figure 5). Le ressort ondulant 70 appuie en permanence la bague de réglage 56 contre la platine 66 bien que la vis 46 maintienne le distribu- teur 12 et la plaque 44 de montage de la soupape à pointeau en contact direct. L'alésage segmentaire 72 ne pénètre pas complète- ment dans la plaque 44 de montage de la soupape à poin- teau, la profondeur de l'alésage 72 étant de même éten- due que l'épaisseur de la plaque 44 o le segment en forme de part de tarte a été enlevé pour constituer l'ouverture horizontale 52, lequel segment en "part de tarte' enlevé définit également les limites segmentaires de l'alésage 72. Un autre alésage 74 est réalisé au centre de la plaque 44 de montage de la soupape à pointeau pour permettre à l'extrémité 76 et à la partie filetée 60 du pointeau de régulation 58 de s'y déplacer verticale- ment. L'alésage 74 définit le diamètre de la chambre 30. 2554377', Le pointeau de régulation 58 n'est pas un pointeau classique car son extrémité 76 est aplatie en F, comme représenté à la figure 4. Les pointeaux de régulation classiques sont généralement valables pour doser des matières telles que du sable, par exemple, en quantités relativement grandes, mais ils sont totalement inaccep- tables pour les petites quantités, soit environ 0,2 à grammes par minute de poudre abrasive finement divi- sée, normalement d'un diamètre de 10 à 150 micromètres envisagées par la présente invention. La concentricité de la soupape à pointeau conique et de l'orifice est ab- solument essentielle pour les opérations d'usinage par jet abrasif, cette concentricité étant pratiquement im- possible à réaliser et/ou conserver et/ou reproduire dans les cas o l'on utilise les quantités et diamètres pré- cités de poudres abrasives. La partie aplatie F de l'ex- trémité 76 du pointeau 58 a un diamètre- suffisamment gros pour ne pas pouvoir pénétrer dans l'orifice 18. Le type et la granulométrie de la poudre abrasive en cours de dosage, la pression de l'air au niveau de la trémie et de l'injecteur interne, les dimensions de l'espace et de la chambre, les diamètres de l'orifice d'alimentation en poudre et de l'injecteur de l'embout manuel, et le diamètre intérieur de l'injecteur interne doivent être pris en considération parmi d'autres varia- bles si on vise une efficacité optimale du présent appa- reil. Normalement, si un injecteur d'embout manuel a un diamètre de 0,81 mm et si, par exemple, le dia- mètre de l'injecteur interne 78 n'est que de 0,63 min, la chute de pression dans l'injecteur 78 peut facilement aboutir à une pression incorrecte au niveau de l'embout manuel. Si, en revanche, le diamètre de l'in- jecteur interne atteint par exemple 2 mm, il risque fort d'en résulter une vitesse de l'air insuffi- sante au niveau de l'espace 28, pemettart ainsi à. cet endroit une accumulation indésirable de poudre. Les entrées 78 et 20 reçoivent de l'air provenant d'une source commune sous pression. Le diamètre de l'orifice 18 de la bouche envisagé par la présente invention est d'environ 1,5 mm. L'espace 28, c'est-à-dire la distance entre le bas de l'orifice 18 et l'extrémité F du pointeau de régulation 58, peut mesurer sans problème d'environ 0,025 mm à 0,3 mm. L'espace 28 détermine la vitesse d'entraînement de la poudre pour une vitesse d'air donnée. Même si l'espace entre l'orifice 18 et l'extrémité 76 est très faible, la chambre 30 a un diamètre suffisam- ment fort pour permettre à l'air venant de l'injecteur interne 78 de passer facilement autour de l'extrémité 76. Afin d'empêcher l'air de s'échapper de la chambre par le pointeau de régulation 58, un joint approprié tel qu'un joint torique 48' peut être installé autour de l'extrémité 76. Comme indiqué précédemment, le joint torique 48 empêche l'air de s'échapper et pénétrer dans ou sortir hors du chemin 36, et il sert en outre à évi- ter que de l'air ne s'échappe vers le haut depuis la chambre 30. Des vis 81 maintiennent la platine 66 contre la plaque de montage 44 de la soupape à pointeau, leur fi- letage pénétrant dans le distributeur 12 après avoir traversé les alésages 82 non filetés de la plaque de montage 44. En option, la tête 62 peut comporter des filetages intérieurs 84 servant à loger la manette 54 de commande filetée en vue d'un réglage initial ou approximatif de la soupape à pointeau. Bien entendu, l'alésage carré 64 de la platine 66 sera dégagé de la tête 62. Une fois ainsi dégagée, on peut aussi faire tourner la tête 62 à la main ou à l'aide d'un outil approprié. Le présent appareil est avantageusement supporté par un dispositif approprié (non représenté) qui permet de le renverser rapidement afin de retirer facilement la trémie et de la remplir, ou afin de nettoyer le méca- nisme de l'appareil. Le mouvement de la manette de commande 54 d'un côté de l'ouverture 52 horizontale à fente à l'autre fait monter ou descendre le pointeau de régulation d'en- viron 0,3 mm. Bien que la manette de commande 54 puisse tourner d'environ 90 dans l'ouverture 52 ho- rizontale à fente de la figure 4, l'invention envisage un arc plus petit avec ou sans pas plus larges sur la bague de réglage 56 et le pointeau 58 de régulation. En fonctionnement, après avoir rempli la trémie 10 de poudre abrasive du type et de la granulométrie désirés, on branche l'air d'alimentation sur l'entrée d'air 20 pour égaliser la pression dans la trémie.10 et la chambre 30, et on branche une seconde source d'air sur le mécanisme à bille et piste. L'air fourni dans la trémie et l'injecteur interne peut approcher en- viron 875 kPa, cependant que l'on maintiendra normalement au-dessous d'environ 350 kPa la pression de l'air four- ni au mécanisme à bille et piste. Le mouvement de la manette 54 réalise un réglage précis de l'espace pour réguler le dosage de la poudre passant dans l'espace. Une graduation 88 sur la plaque de montage 44 de la soupape à pointeau est prévue pour faciliter le r4glage de l'espace en permettant un posi- tionnement précis de la manette de commande 54. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil pour le dosage de poudres servant déterminer la quantité de poudre envoyée vers l'embout manuel classique d'un dispositif d'usinage par jet abra- sif et analogues, caractérisé en ce qu'il comprend: un conteneur de poudre(10)communiquant avec un ori- fice d'alimentation en poudre placé axialement sous le conteneur, un pointeau de régulation (58) réglable verticale- ment, aligné verticalement par rapport à l'orifice d'ali- mentation en poudres pour créer entre eux un espace commandé, un dispositif pour diriger horizontalement de l'air sous pression au niveau de l'espace afin d'entraîner la poudre présente au niveau de cet espace et réaliser un mélange air-poudre; un dispositif pour recevoir le mélange air-poudre en vue de le transmettre vers l'embout manuel, le pointeau de régulation (58) étant aplati à une extrémité supérieure pour posséder ainsi à ce niveau un diamètre supérieur à l'ouverture de l'orifice d'alimen- tation en poudre, et un dispositif pour commander les dimensions de l'espace par réglage du mouvement vertical du pointeau de régulation (58). 2. Appareil selon la Tevendication 1, caractérisé en ce que le conteneur de poudre (10) communiquant avec l'orifice d'alimentation en poudre comporte: une trémie (10) pour poudre montée sur un distri- buteur (12), ce distributeur (12) ayant une ouverture (14) en forme d'entonnoir pour recevoir la poudre venant de la trémie et diriger cette poudre vers le bas, à tra- vers l'orifice d'alimentation en poudre, dans l'espace. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le distributeur (12) est monté sur une plaque (44) de montage de soupape à pointeau traversée par un alésage axial (74), cet alésage axial recevant l'orifice d'alimentation en poudre à sa partie supérieure et le pointeau de régulation (58) à sa partie inférieure, l'o- rifice d'alimentation et le pointeau de régulation créant entre eux l'espace précité, l'alésage axial (74) consti- tuant une chambre (30) qui entoure l'espace, et caracté- risé en ce que l'air sous pression dirigé vers l'espace sort de la chambre (30) sous forme de mélange air-poudre envoyé dans le dispositif recevant ce mélange air-poudre pour le transmettre vers l'embout manuel. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif servant à diriger l'air sous pression vers l'espace et le dispositif servant à rece- voir le mélange air-poudre sont respectivement un injec- teur interne (78) relié à une entrée d'air (20), et une sortie d'air (80), communiquant tous deux avec la chambre (30) et disposes de manière à peu près diamétralement opposée dans la plaque (44) de montage de la soupape à pointeau. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pointeau de régulation (58) est mobile ver- ticalement dans l'alésage axial (74) grace à un ensemble de soupape à pointeau comprenant le pointeau de régula- tion (58) aplati qui comporte une partie à filetage ex- térieur sous la partie aplatie, une bague de réglage (56) à filetage intérieur servant à monter par vissage le pointeau de régulation (58), un dispositif pour faire tourner la bague de réglage (56) et un autre dispositif servant à empêcher la rotation du pointeau de régulation (58) tout en permettant son mouvement vertical. 6. Appareil selonla revendication 5, caractérisé en ce que le pointeau de régulation (53) comporte à son extrémité inférieure une tète (62) à faces polygonales, l'autre dispositif comporte une platine (66) montée sur une surface inférieure de la plaque (44) de montage de la soupape à pointeau, la platine (66) compor- tant en son centre un alésage (64) logeant exactement la tète (62) à faces polygonales, et le dispositif servant à faire tourner la bague de réglage (56) comporte une manette de commande {54)mcntêe sur la bague (56). 7. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un chemin de roulement (3 6) central est réalisé à l'extérieur de l'orifice d'alimentation et à l'inté- rieur du distributeur (12), une bille étant placéedans le chemin (36) pour circuler tout autour, cette bille se déplaçant sur une surface supérieure de la plaque (44) de montage de la soupape à pointeau, et un dispo- sitif servant à déplacer la bille dans le chemin. 8. Appareil de dosage de poudre pour envoyer une quantité déterminée de poudre vers un injecteur d'em- bout manuel classique utilisé dans un dispositif d'usi- nage par jet abrasif et autres, l'appareil de dosage étant à peu près cylindrique et comportant une trémie (10) pour contenir la poudre un distributeur (12) de poudre monté sur la trémie (10) et recevant la poudre de cette trémie (10), le distributeur (12) ayant à une extrémité inférieure un orifice d'alimentation en poudre monté axialement, une plaque (44) de montage de soupape à pointeau montée sous une face inférieure du distributeur (12), la plaque de montage (44) étant traversée par un alésage central (74), l'alésage central (74) recevant à son extrémité supérieure l'orifice d'alimentation en poudre et à son extrémité inférieure un pointeau de régulation (58) pour créer entre eux un espace, l'alésage central (74) constituant une chambre qui entoure l'espace, le pointeau de régulation (58) aplati à sa pointe ou son extrémité supérieure pour réaliser à ce niveau un dia- mètre supérieur à l'ouverture de l'orifice d'alimentation en poudre, le pointeau de régulation (58) comprenant une partie à filetage extérieur sous son extrémité aplatie et une tête (62) non circulaire à son extrémité inférieure, un dispositif situé dans la plaque (44) de montage de la soupape à pointeau pour diriger l'air sous pression vers l'espace précité afin d'entraîner la poudre présente au niveau de cet espace et réaliser un mélange air-poudre, l'orifice d'alimentation en poudre interrompant l'6cou- lement de la poudre par celui-ci en l'absence de flux d'air en provenance du dispositif situé dans la plaque (44) de montage de la soupape à pointeau, un autre dis- positif situé dans cette plaque de montage (44) pour recevoir le mélange air-poudre à transmettre vers l'in- jecteur, une bague de réglage (56) à filetage intérieur servant à recevoir en elle le pointeau de régulation (58) à filetage extérieur, une platine (66) fixée sur une surface inférieure de la plaque (44) de montage de soupape à pointeau, la platine (66) ayant une ouverture servant à loger exac- tement la tête (62) non circulaire du pointeau de régu- lation (58), un dispositif pour faire tourner la bague de ré- glage (56) tandis que le pointeau de régulation (58) est immobilisé en rotation par l'engagement de la tête (62) non circulaire dans l'ouverture, cette ouverture permet- tant un mouvement vertical de la tête non circulaire dans celle-ci et, donc, un mouvement vertical du poin- teau dans l'alésage central (74), ce mouvement vertical du pointeau de régulation modifiant les dimensions de l'espace pour commander en outre le dosage de la poudre venant de l'orifice d'alimentation en poudre. 9. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un. chemin de roulement central (36) est réali- sé à l'extérieur de l'orifice d'alimentation en poudre et à l'intérieur du distributeur de poudre (12), une bille étant placée dans le chemin (36) et circulant autour, cette bille se déplaçant sur une surface supérieure de la plaque (44) de montage de la soupape à pointeau, et un dispositif faisant circuler la bille dans le chemin de roulement (36). 10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un dispositif à ressort est placé axialement dans la plaque (44) de montage de la soupape à pointeau pour appuyer de façon continue la bague de réglage (56) contre la surface supérieure de la platine (66), préser- vant ainsi la précision dimensionnelle de l'espace et celle du débit de poudre qui en résulte.