Brevet FR2569580A1 — publié le 19860307

L'utilisation de pistolets rotatifs de pulvé- risation électrostatique est connue dans le domaine industriel de l'application de peintures par pulvéri- sation. Des sources d'alimentation en énergie à haute tension sont nécessaires pour fournir les forces électro- statiques dans ce type d'appareil d'application de peintureo Des configurations communes de ces appareils d'application électrostatique de peinture comprennent les types à axe tournant et les types à axe fixeo Des exemples de pistolets de pulvérisation à axe fixe sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 043 521, N 3 000 574 et N 4 222 523. Le risque d'incendie ou d'électrocution pose des problèmes lors de l'utilisation d'alimentation en énergie à haute tension dans les configurations si bien à axe tournant qu'à axe fixe. L'invention a pour objet de réduire ces dangers en offrant un atomiseur rotatif à grande vitesse, inin- flammable, qui utilise un nombre minimal de pièces conduc- trices de façon à réduire le risque d'électrocution ou d'incendie. L'invention a également pour objet un atomiseur rotatif à grande vitesse ininflammable tel qu'indiqué, pouvant prendre les deux configurations à axe fixe et à axe rotatif. L'invention a pour autre objet un dispositif ininflammable perfectionné permettant une mise à jour des équipements de pistolets de pulvérisation automatiques et à main, en étant monté à la place de l'embout à air classique. La présente invention concerne un atomiseur centrifuge ou rotatif ininflammable, à grande vitesse. Par ininflammable, on entend que le dispositif électrosta- tique à grande vitesse peut être utilisé à pleine tension dans un mélange méthane-air avec un très faible risque de combustion. L'atomiseur est réalisé de façon à être ininflammable par l'utilisation de résines synthétiques et/ou de céramiques pour la plus grande partie des pièces comprenant la tête de l'atomiseur, l'axe, le corps et la turbine. Certaines pièces intérieures contiennent un métal, mais elles sont protégées de la masse extérieure par les autres matières non conductrices qui forment un écran. Une fois assemblé, le dispositif réduit notablement le risque d'électrocution ou d'incendie. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs sur lesquels: - la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, d'un atomiseur rotatif ininflammable à grande vitesse et axe tournant conforme à l'invention; - la figure 2 est une élévation, avec coupe partielle, d'un atomiseur rotatif ininflammable à grande vitesse et axe non tournant conforme à l'invention; et - la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure 2, montrant des détails des ailettes de la turbine à air et de l'entrée de cette turbine. La figure 1 représente un atomiseur rotatif ininflammable 10 à grande vitesse et axe tournant. L'ato- miseur rotatif 10 comprend un corps 11 qui n'est pas conducteur. De même que toutes les parties non conductrices de l'invention, le corps 11 peut être réalisé en un certain nombre de matières non conductrices comprenant, -à titre non limitatif, des céramiques et des résines synthétiques. Ainsi, toutes les pièces conductrices sont protégées par les pièces non conductrices qui l'entourent et qui forment un écran. Le corps 11 comporte une partie arrière filetée 12 destinée au montage du corps 11 sur un appareil ou distributeur de charge existant 13 qui contient les sources d'alimentation en air, en peinture et en énergie à haute tension. Un axe tournant non conducteur 14 est disposé à l'intérieur du corps 11. Une coupelle rotative non conduc- trice 16 est reliée à l'extrémité avant 15 de l'axe 14. Une turbine rotative non conductrice 17 a air est montée sur l'extrémité arrière de l'axe 14 et entraîne la coupelle 16. Un régulateur 18 de turbine est placé entre la turbine 17 et la coupelle 16. La turbine à air 17 présente une extrémité creuse 19 qui est reliée, par l'intermédiaire d'un joint d'étan- chéité tournant convenable 20 et d'un canal à air 21, à une source d'alimentation en air (non représentée) logée dans le distributeur 13 de charge. L'extrémité creuse 19 définit une chambre intérieure 22 qui communique par des ouvertures latérales 23 avec l'intérieur 24 de la roue 25 de la turbine. De l'air comprimé circule normalement à partir du distributeur 13 de charge en passant par le canal à air 21, l'extrémité creuse 19, la chambre intérieure 22, les ouver- tures latérales 23 et intérieure 24 pour arriver à des ouvertures 26, orientées tangentiellement, sur la roue 25 de la turbine. L'air est ensuite ventilé par une ouverture arrière 27 ménagée dans la partie arrière du corps 11. L'air s'écoulant à travers la roue 25 de la turbine fait tourner cette dernière qui entraîne l'axe 14 qui, lui-même, fait tourner la coupelle 16 à une grande vitesse. La vitesse de rotation de la coupelle 16 dépend de la charge imposée à l'arbre 14, du débit d'écou- lement d'air et de la pression de l'air. Des atomiseurs à grande vitesse conformes à la présente invention travaillent à des vitesses supérieures à 10 000 tours par minute et pouvant s'élever au 60 000 tours par minute. La charge électrique appliquée à cet appareil est dans la gamme de haute tension et est généralement comprise entre 40 kV et kV. La vitesse de la turbine à air 17 est contrôlée par le régulateur 18 qui règle l'écoulement d'air du canal à air 21 vers la chambre 24 de la roue de la turbine. Le régulateur comprend un piston 28 qui coulisse à l'intérieur de la chambre 22 et vient en contact avec un siège 29 de soupape et s'en éloigne. Le piston 28 présente une surface de soupape qui, lorsqu'elle est en butée contre le siège 29, empêche l'air de s'écouler du canal à air 21 15.vers la chambre 24 de- la roue de la turbine. Un ressort 31 rappelle le piston 28 contre le siège 29 afin d'empêcher l'écoulement de l'air à l'intérieur de la chambre 24 de la roue de la turbine. Dans le même temps, l'air comprimé se trouvant à l'intérieur de la chambre 22 agit sur une face 32 du piston 28 afin d'éloigner ce dernier du siège 29 contre la force du ressort 31. Un trou 33 s'étend 4 travers le piston 28 afin de permettre un écoule- ment réduit de l'air comprimé à l'intérieur de la chambre 22, à travers le piston 28 et vers une chambre arrière 34 située entre le piston 28 et un tronçon 35 de l'axe 14. La chambre 34 peut être ventilée à l'atmosphère ou peut être obturée, suivant l'action du régulateur, demandée pour maintenir l'axe à une vitesse constante. Lorsque la chambre 34 est ventilée à l'atmosphère, l'air comprimé se trouvant dans la chambre 22 exerce sur la face 32 du piston une force nota- blement supérieure à celle appliquée à la face 36 située à l'extrémité opposée du piston 28. La différence de force est suffisante pour comprimer le ressort 31 et éloigner ainsi le piston du siège 29. Par ailleurs, si la chambre 34 n'est pas ventilée à l'atmosphère, l'air comprimé s'écoule par le trou 33 du piston afin de placer la chambre 34 à la même pression que la chambre 22. Etant donné que les forces appliquées par l'air comprimé sur les faces 32 et 36 du piston 28 sont égales, le ressort 31 intervient de façon à venir faire porter le piston 28 contre le siège 29 de soupape pour arrêter l'écoulement de l'air de la chambre 22 vers l'intérieur 24 de la roue de la turbine et arrêter ainsi la turbine. En modulant la position du piston 28, on module l'écoulement de l'air de la chambre 22 vers l'inté- rieur 24 de la roue de la turbine de façon à régler la vitesse à laquelle l'arbre 14 est mis en rotation. Un clapet à bille 37 à commande centrifuge limite la pression de l'air à l'intérieur de la chambre 34. Un siège 38 de clapet est formé entre un canal 39 et le tron- çon 35. Le canal 39 communique avec la chambre 34 et un canal 40 qui est ventilé à l'atmosphère par l'intermédiaire d'une zone annulaire par l'intermédiaire d'une zone annu- laire comprise entre l'axe 14 et le prolongement tubulaire 41. Un obturateur tubulaire 42 retient une bille 43 à proximité immédiate du siège 38 tout en laissant un jeu pour que la bille 43 se déplace afin d'entrer en contact avec le circuit 38 et de s'en éloigner. La bille 43 est disposée de façon que son centre soit constamment situé sur le côté de la ligne centrale de l'axe 14 tourné vers le siège 38. En consequence, lorsque l'axe est mis en rotation à une vitesse croissante, la force centrifuge repousse la bille 43 contre le siège 38 sous une force croissante. En fonctionnement, l'air comprimé provenant du canal à air 21 peut s'écouler par le trou 33 du piston, la chambre 34, le canal 39 et le canal 40, d'o il est ventilé vers l'atmosphère. En conséquence7 la chambre 34 est à une pression proche de ou égale a celle de l'atmosphère et la pression exercée sur la face 32 du piston déplace ce piston 28 pour permettre un écoulement d'air non limité de la chambre 22 vers l'intérieur 24 de la roue de la turbine. Lorsque la vitesse de l'axe 14 augmente, la bille 43 est forcée plus étroitement contre le siège 38 et la pression régnant à l'intérieur de la chambre 34 monte. La pression de l'air à l'intérieur de la chambre 34 agit contre la face 36 du piston de façon à compenser la pression de l'air agissant sur la face 32 du piston. A une certaine vitesse accrue de la turbine, la pression croissante régnant à l'intérieur de la chambre 34, associée à la pression du ressort 31, déplace le piston 28 pour fermer progressivement les canaux d'écoulement d'air de la chambre 22 vers l'intérieur 24 de la roue de la turbine. A ce stade, la vitesse de l'axe 14 est réglée à une valeur constante. Par conséquent, lorsque la charge est retirée de la coupelle 16 d'atomisation, l'axe 14 tend à accélérer. Le piston 28 se déplace de façon à fermer davantage le canal d'écoulement d'air et il r.égule la vitesse de l'axe 14. La vitesse ainsi régulée dépend donc de la pression d'alimentation en air de la turbine. La coupelle tournante 16 est reliée à l'extrémité avant 15 de l'axe au moyen d'un écrou non conducteur 48. La peinture provenant du distributeur 13 de charge est - délivrée à la coupelle 16 par l'intermédiaire d'un canal 44 puis d'ouvertures 45 aboutissant à une surface conique 46 située à l'intérieur de la coupelle 16. Dans cette forme de réalisation, une aiguille 51 de charge faisant partie du distributeur 13 charge la peinture passant dans le canal 44. La charge électrique appliquée est comprise entre 40 kV et kV. Etant donné que la coupelle 16 tourne à une grande vitesse, la peinture s'écoule radialement vers l'extérieur le long de la surface 46 jusqu'à ce qu'elle soit projetée d'un bord extérieur 47 de la coupelle 16 sous la forme de petites particules chargées. Un joint d'étanchéité 49 en résine synthétique, qui est en contact linéaire avec une pièce rapportée filetée 50 placée autour de l'axe 14, empêche la peinture de revenir en s'écoulant le long de l'axe 14. Un canal 52 à air de façonnage, qui est en communication avec un canal 53 d'écoulement d'air, fournit de l'air de façonnage ou de mise en forme à plusieurs trous 54 adjacents à la coupelle 16. Ainsi qu'il ressort de manière évidente de la description précédente, les parties principales de la forme de réalisation sont réalisées en matières non conductrices. Elles comprennent le corps 11, l'axe 14, la coupelle 16 et la turbine 17. Les autres pièces conductrices sont protégées par des éléments non conducteurs qui forment un écran. En conséquence, cette forme de réalisation est apte à présenter sa caractéristique de non-inflammabilité. La figure 2 représente une seconde forme de réalisation de l'invention. Il s'agit d'une forme de réali- sation à axe fixe alors que celle montrée sur le figure 1 comporte un axe rotatif. Dans la forme de réalisation de la figure 2, la coupelle est reliée directement C la turbine avec laquelle elle tourne autour de la ligne centrale géométrique de l'axe fixe. Plus particulièrement, l'appareil 70 de la figure 2 comprend un corps non conducteur 71 comportant un axe creux fixe 72. Ce dernier est maintenu en position par une vis 73 de blocage qui s'engage dans une encoche 74 ménagée dans le côté de l'axe 72. En variante, l'axe peut être collé au corps. Dans une autre forme de réalisation (non représentée), l'axe est emmanché à force dans le corps. Un dispositif ou distributeur 75 de charge, de conception analogue à celle décrite en regard de la figure 1, est relié à l'extrémité arrière du corps 71 dans lequel il pénètre. Le dispositif 75 à tête de charge est fileté et il est donc vissé dans la partie filetée 76 d'un anneau 77 de montage. Une turbine à air non conductrice 78 est placée autour du tronçon arrière de laxe fixe 72. Une coupelle rotative 79 d'atomisation est reliée à la partie avant de la turbine à air 78. La coupelle rotative 79 et la partie avant de la turbine à air 78 peuvent également être réalisées d'un seul bloc (non représenté). La turbine 78 et la coupelle 79 tournent librement sur l'axe fixe 72. Des paliers 80, positionnés à proximité immédiate de l'axe 72, supportent la turbine 78 et la coupelle 79 pour per- mettre leur rotation. De l'air est fourni à la turbine 78 par le distributeur de charge 75. Comme montré sur la figure 3, l'air s'écoule par un canal à air 81, puis à l'intérieur par un canal à air 82. L'air entrant dans le canal 82 frappe sur les ailettes 83 du rotor 84, faisant tourner la turbine 78 et donc la coupelle 79. L'air utilisé sort ensuite de la chambre 85 de la turbine par une sortie 86 et se dirige vers l'extérieur le long du côté extérieur de la coupelle 79. De plus, des moyens de façonnage de l'air sont constitués par des orifices 87 qui communiquent avec la chambre à air 81. Le distributeur 75 de charge alimente en pein- ture la coupelle 79. Lorsque l'aiguille 88 du distributeur de charge est rétractée, la peinture s'écoule vers l'extérieur et autour de l'aiguille 88 et elle reçoit une charge électrostatique d'une alimentation à haute tension (non représentée) qui est connectée à l'aiguille 88 et qui la charge. Des pistolets à main et des têtesde pulvérisation automatiques conviennent pour les distributeurs 13 et 75 de charge. Il est possible d'utiliser avec l'appareil selon l'invention un certain nombre de configurations de structuresde distributeur, y compris les distributeurs 13 et 15. En général, comme mentionné précédemment, les distributeurs 13 et 15 doivent comprendre une alimentation à haute tension (40 kV à 100 kV) , une alimentation en peinture et une alimentation en air. Des distributeurs pour pistolets à main qui peuvent être utilisés dans l'appareil selon l'invention sont décrits, entre autres, dans les 2 5 6 958-0 brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 471 089 et N 3 591 080. La peinture parcourt ensuite l'intérieur creux 89 de l'axe 72 jusqu'à un chapeau vissé 90 qui est fixé à l'extrémité de l'axe 72 adjacente à la coupelle 79. Le chapeau 90 présente un orifice 91 qui communique avec l'intérieur 89 de l'axe 72, permettant ainsi à la peinture de s'écouler vers l'intérieur 92 de la coupelle 79. Lorsque la coupelle 79 tourne, la peinture émise dans l'orifice 91 du chapeau 90 s'écoule radialement vers l'extérieur le long de la surface intérieure 92 de la coupelle 79 jusqu'à ce qu'elle soit projetée d'un bord extérieur 93 de la coupelle 79 en formant de petites gouttelettes chargées. Un joint d'étanchéité 94, qui est en contact de frottement avec la partie arrière 95 de la coupelle 79, tend à empêcher la peinture de revenir en s'écoulant dans les parties intérieures travaillantes de l'appareil 70. Un canal 96 communique avec le canal d'air d'échappement conduisant à la sortie 86 afin d'appliquer une pression de fluide à l'arrière du joint d'étanchéité 94. Bien que les formes particulières de réalisation de l'invention montrées sur les figures 1 et 2 soient des dispositifs de remise à jour d'équipements antérieurs, il convient de noter que le mêmes caractéristiques ininflam- mables peuvent être appliquées à un équipement autonome, non destiné à une remise à jour. Dans ces cas, le disposi- tif 13de charge, ainsi que la source d'alimentation en haute tension et les sources d'alimentation en peinture et en air, sont incorporés dans un appareil intégral, confor- mément à l'invention. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux atomiseurs rotatifs ininflam- mables, à grande vitesse, décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, au lieu de charger la peinture à l'aide de l'aiguille de la tête de charge, on peut charger la peinture en appliquant un revêtement semi-conducteur sur la surface intérieure de la coupelle, puis en appliquant une tension à cette coupelle. De plus, des matières non conductrices autres que des céramiques et des résines synthétiques peuvent être utilisées dans la réalisation de l'appareil. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'application de peinture tournant à grande vitesse, comprenant une source d'alimentation à haute tension, une source d'alimentation en air et une source d'alimentation en peinture, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un corps non conducteur (11), un axe non conducteur (14) s'étendant longitudinalement et monté à l'intérieur du corps, une turbine à air rotative non conductrice (17) montée à proximité immédiate de l'axe et tournant à des vitesses supérieures à 10 000 tours par minute, une coupelle non conductrice (16) d'atomisation tournant à grande vitesse, accouplée à la turbine à air et montée à proximité immédiate d'une extrémité du corps non conducteur, des moyens (44) destinés à diriger la peinture vers la coupelle rotative non conductrice d'ato- misation, des moyens (51) reliés à la source d'alimentation à haute tension afin de charger la peinture s 'écoulant Vers la coupelle d'atomisation, et des moyens (52, 53, 54) destinés à façonner par un écoulement d'air la peinture émise par le dispositif d'application de peinture. 2. Dispositif d'application de peinture tournant à grande vitesse, comprenant une source d'alimentation à haute tension, une source d'alimentation en air et une source d'alimentation en peinture, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un corps non conducteur (11), un axe rotatif non conducteur (14) monté à l'intérieur du corps, une turbine non conductrice (17) destinée à entraîner l'axe et pouvant tourner à des vitesses supérieures à 10 000 tours par minute, un élément rotatif non conducteur (16) de distribution de peinture reliéà l'axe, des moyens - (51) qui sont reliés à la source d'alimentation à haute tension afin de charger la peinture s'écoulant vers l'élément de distribution de peinture, et des moyens (52, 53, 54) destinés à façonner, par un écoulement d'air, les particules de peinture émises par l'élément de distribution de peinture. 3. Dispositif d'application de peinture tournant à grande vitesse, comprenant une source d'alimentation à haute tension, une source d'alimentation en air et une source d'alimentation en peinture, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un corps non conducteur (11), un axe rotatif non conducteur (14) s'étendant longitudi- nalement à l'intérieur du corps, une turbine rotative non conductrice (17) à air reliée à l'axe et pouvant faire tourner ce dernier à plus de 10 000 tours par minute, une coupelle rotative non conductrice (16) d'atomisation accouplée à une extrémité de l'axe, des moyens (51) en liaison avec la source d'alimentation à haute tension afin de charger la peinture s'écoulant vers la coupelle d'ato- misation, et des moyens (52, 53, 54) destinés à façonner, par un écoulement d'air, la peinture émise par la coupelle d'atomisation. 4. Dispositif d'application de peinture tournant à grande vitesse, comprenant une source d'alimentation à haute tension, une source d'alimentation en air et une source d'alimentation en peinture, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un corps non conducteur (70), un axe fixe non conducteur (72) monté à l'intérieur du corps, une turbine non conductrice (78) montée de façon à tourner sur l'axe fixe non conducteur, cette turbine étant capable de tourner à des vitesses supérieures à 000 tours par minute, un élément rotatif non conducteur (79) de distribution de peinture relié à la turbine, des moyens (89) destinés à diriger de la peinture vers l'élément de distribution, des moyens (88) qui sont reliés à la source d'alimentation à haute tension afin de charger la peinture s'écoulant vers l'élément de distribution, et des moyens (87) destinés à façonner, par un écoulement d'air, la peinture émise par le dispositif d'application. 5. Dispositif d'application de peinture tournant à grande vitesse, comprenant une source d'alimentation à haute tension, une source d'alimentation en air et une source d'alimentation en peinture, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un corps non conducteur (70), un axe fixe non conducteur (72) s'étendant longitu- dinalement et monté à l'intérieur du corps, une turbine rotative non conductrice (78) à air montée de façon à tourner sur l'axe fixe, cette turbine pouvant tourner à des vitesses supérieures à 10 000 tours par minute, une coupelle non conductrice (79) d'atomisation tournant à grande vitesse et reliée à la turbine, des moyens (89) destines à diriger la peinture vers la coupelle, des moyens (88) reliés à la source d'alimentation à haute tension afin de charger la peinture s'écoulant vers la coupelle d'atomisation, et des moyens (87) destinés à façonner, par un écoulement d'air, la peinture émise par le dispo- sitif d'application.