Brevet FR2586206A1 — publié le 19870220

i L'invention concerne les atomiseurs centri- fuges, de préférence ceux utilisés dans le domaine de la pulvérisation de liquides de revêtement, et elle a trait à des atomiseurs centrifuges utilisant des techniques électrostatiques dans leur fonctionnement. - Les atomiseurs centrifuges sont particuliè- rement aptes à l'application de certaines matières liqui- des de revêtement, car ils peuvent être conçus pour produire de très petites particules ou gouttelettes liquides qui forment un revêtement de fini très lisse. Les atomiseurs centrifuges utilisant des techniques électrostatiques offrent d'autres avantages en ce qui concerne la maîtrise de la dimension des particules et les plus grandes efficacités d'application de la matière de revêtement qui est atomisée sous l'effet de forces centrifuges et électrostatiques. Les atomiseurs centrifuges sont classique- ment conçus de façon à présenter l'une de deux configura- tions de tête d'atomisation. Dans une première configura- tion, la tête d'atomisation prend la forme d'un disque ou d'un dispositif en forme de cuvette, et dans l'autre cas, la tête d'atomisation prend la forme d'une coupelle ou d'une cloche. Dans les deux cas, la tête d'atomisation est fixée à un arbre qui est mis en rotation à des vites- ses relativement élevées par un mécanisme rotatif d'en- trainement. Dans les deux cas, la matière de revêtement ou autre liquide est dosé sur la surface rotative de la tête d'atomisation o il est propulsé par centrifuga- tion, et dans certains cas électrostatiquement, de la surface vers un article à revêtir. Un tube ou passage d'alimentation en matière de revêtement est raccordé à une source de matière de revêtement et aboutit à une ouverture proche de la tête d'atomisation, afin que la matière de revêtement, qui est dosée en passant dans le tube ou passage, soit captée par la surface en rota- tion sur laquelle les forces centrifuges peuvent lui être appliquées. La tête d'atomisation de l'atomiseur cen- trifuge peut être mise en rotation à des vitesses allant de quelques milliers de tours par minute à plus de 000 tr/min. La matière ou le liquide de revêtement qui est appliqué sur la surface en rotation se répartit uniformément sur toute cette surface et les forces cen- trifuges provoquent un écoulement globalement radial de l'extérieur en direction d'un bord extérieur de la tête d'atomisation. Au bord extérieur de la tête d'atomi- sation, la matière de revêtement passe d'un état en film liquide mince à un état en nuage de fines gouttelet- tes et ce nuage de gouttelettes est dirigé vers l'article à revêtir. Des forces électrostiques peuvent être utili- sées pour aider le mouvement directionnel des particules, ou bien des jets d'air extérieurs peuvent être utilisés pour le même but. En raison des grandes vitesses de rotation de la tête d'atomisation, un mouvement d'air est engendré dans la zone proche de la face avant de la tête d'atomi- sation. Cet air se déplace autour de l'axe de la tête d'atomisation à la manière d'un cyclone, engendrant ainsi, dans la zone centrale de la tête d'atomisation, au moins un vide partiel, ou une région de pression réduite. Ce vide partiel tend à attirer certaines parti- cules d'atomisation dans la zone centrale de la tête d'atomisation, et les particules viennent se déposer sur la face avant centrale de la tête d'atomisation. Si on laisse ces particules s'accumuler et sécher, elles finissent par se détacher de la zone centrale et passer dans la pulvériation d'atomisation dirigée vers l'article à finir. Si ces particules séchées se déposent sur l'ar- ticle, elles créentdes défauts dans le revêtement de fini- tion. Il est donc souhaitable que la tête d'atomisation d'un atomiseur centrifuge soit conçuepour empêcher l'ac- cumulation de particules séchées sur la face centrale de cette tête d'atomisation, afin que ces particules ne risquent pas de se déposer finalement sur l'article à finir. L'invention concerne une tête d'atomisation destinée à être fixée à un atomiseur centrifuge pour un pulvérisateur de liquide, avantageusement un pulvéri- sateur destiné à atomiser et appliquer des matières O10 liquides de revêtement. La tête d'atomisation comprend avantageusement un élément rotatif en forme de cuvette ou de coupelle présentant une circonférence en saillie vers l'avant et une surface intérieure lisse conduisant à un orifice annulaire d'alimentation en liquide qui est situé concentriquement autour de l'axe de rotation de la tête d'atomisation. Cette dernière comprend en outre un disque central qui présente un évidement axial dont le fond est traversé de plusieurs ouvertures afin que des trajets d'écoulement de liquide vers l'arrière de l'atomiseur soient formés. Une chambre d'atomisation de liquide est établie à l'arrière de ia tête d'atomisa- tion, un orifice d'alimentation en liquide étant situé à proximité des ouvertures de l'évidement afin d'amener au moins une partie du liquide dosé par cet orifice à passer dans les ouvertures de l'évidement. Une autre partie de l'alimentation en liquide s'effectue par le passage annulaire décrit ci-dessus, de façon à former une première pellicule de liquide s'écoulant par l'orifi- ce annulaire sur la surface avant de la tête d'atomisa- tion, et une seconde pellicule de liquide s'écoulant par les ouvertures de l'évidement sur la surface avant du disque concentrique, de manière mouiller en continu la zone centrale de la tête d'atomisation et empêcher l'accumulation de particules séchées. Un autre aspect de l'invention porte sur un écran diffuseur qui est fixé au-dessus de l'évidement central de la tête d'atomi- sation afin de le recouvrir et de provoquer une diffusion supplémentaire du liquide passant dans les ouvertures de l'évidement et sur la surface avant extérieure du disque concentrique. L'invention a pour objet principal une tête d'atomisation pour pulvérisateurs centrifuges, dans laquelle un mince film de liquide est dosé sur la surface avant de la tête d'atomisation afin de mouiller en conti- nu la totalité de la surface avant. Un autre objet de l'invention est de proposer une tête d'atomisation présentant un orifice annulaire principal de dosage vers la surface avant de cette tête et un orifice central secondaire de dosage pour établir un écoulement de liquide vers la partie centrale de la tête d'atomisation. Un autre objet de l'invention est de proposer un écran diffuseur s'étendant au-dessus de l'évidement central d'une tête d'atomisation et à travers lequel le liquide est à la fois dosé et diffusé. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: - la figure 1 est une coupe axiale d'un pulvérisateur présentant les caractéristiques de l'inven- tion; - - la figure 2 est une élévation éclatée de plusieurs éléments de l'invention; - la figure 3 est une vue suivant la ligne 3-3 de la figure 2; et - la figure 4 est une vue suivant la ligne 4-4 de la figure 2. En référence d'abord à la figure 1, celle- ci représente, en coupe axiale, un atomiseur centrifuge présentant les caractéristiques de l'invention. Un corps de pulvérisateur renferme les moyens rotatifs d'en- traînement et d'autres éléments fonctionnels de l'atomi- seur centrifuge. Un élément rotatif 11 est relié aux moyens d'entraînement afin d'être mis en rotation autour d'un axe qui est orienté à peu près verticalement sur la figure 1. Un disque central 16 est relié par vissage à l'élément rotatif 11 afin de tourner avec lui, et un disque rotatif extérieur 14 est fixé au disque central 16 par un organe 17 de fixation. L'assemblage 12 de la tête d'atomisation, comprenant le disque extérieur 14 et le disque central 16, tourne donc d'un seul bloc avec l'élément rotatif 11. L'élément rotatif 11 passe dans une ouverture axiale 13 du corps 10 du pulvérisateur. Un joint d'étan- chéité 15 est comprimé dans l'ouverture axiale 13 afin d'assurer l'étanchéité au liquide autour de la tige inférieure 19 du disque central 16. La tige 19 est dimen- sionnée de façon à pouvoir tourner librement à l'inté- rieur du joint 15 avec lequel elle établit un petit jeu circonférentiel. Un canal 21 d'alimentation en liqui- de passe à travers le corps 10 du pulvérisateur, débou- chant par un orifice 22 d'alimentation dans une chambre d'alimentation. Cette dernière est formée à l'inté- rieur du disque rotatif 14, à des fins décrites ci- après. A des fins de comparaison, la coupe de la figure 1 est réalisée suivant la ligne 1-1 de la figure 4. Il apparaît qu'un canal annulaire, comprenant les tronçons de canaux 24a, 24b et 24c, est formé à travers le disque rotatif 14. Les segments 24a, 24b et 24c du canal annulaire sont séparés par des parties de pontage nécessaires pour maintenir l'intégrité structurelle du disque rotatif 14. Des canaux secondaires 34a, 34b et 34c constituent des segments annulaires formés suivant un rayon intérieur plus petit que le rayon des canaux annulaires 24a-24c, et les canaux secondaires 34a, 34b et 34c balayent respectivement un angle de rotation au moins aussi grand que celui des parties de pontage précitées. De cette manière, on obtient un canal annulai- re sur 360 , à deux rayons, à travers le disque rotatif 14. Le disque central 16, montré sur les figures 1, 2 et 3, présente plusieurs caractéristiques de réali- sation importantes. La tige inférieure 19 est reliée par vissage à l'élément rotatif 11 et présente une surfa- ce extérieure lisse pouvant tourner librement à l'inté- rieur du joint d'étanchéité 15. Une aile 33 s'étendant vers l'arrière est formée de façon à recouvrir un épaule- ment correspondant, orienté vers le haut, du joint 15, à distance de cet épaulement. La combinaison de l'aile 33 et du joint 15 apporte une autre protection d'étan- chéité au liquide en empêchant le liquide de la chambre d'alimentation 20 de fuir vers l'arrière et de pénétrer dans l'ouverture axiale 13 du corps 10 du pulvérisateur. Une gorge rétrécie 35 est formée immédiatement au-dessus de l'aile 33 afin de constituer une zone de diamètre réduit dans laquelle on peut réaliser des ouvertures 32a, 32b, 32c et 32d. Chacune de ces ouvertures 32a- 32d est réalisée par un processus de perçage en deux étapes qui a pour objet de ramener à zéro la longueur du canal traversant le disque central 16. Un perçage vers l'intérieur est réalisé à la gorge 35, globalement vers le haut, et un perçage vers le bas est réalisé dans le fond de l'évidement 18 afin de couper le perçage vers l'intérieur. L'association de ces deux perçages forme chacune des ouvertures 32a-32d, donnant ainsi une longueur de canal nulle aux intersections correspon- dantes des deux perçages. Cette longueur de canal nulle est illustrée sur la figure 1 par la discontinuité 29 formée par l'arête vive présente au point d'intersection des deux perçages respectifs. La figure 3 illustre en outre, en vue de dessus, les lignes d'intersection des deux perçages respectifs, formant ainsi les ouvertures 32a, 32b, 32c et 32d. Une crépine 30 de diffusion peut être emman- chée à force dans l'évidement axial 18, de façon à provo- quer une diffusion du liquide passant dans cet évidement axial 18 par l'intermédiaire des ouvertures 32a-32d. En fonctionnement, l'élément rotatif 11 est mis en rota- tion à de très grandes vitesses, de l'ordre de 20 000 à 70 000 tr/min, faisant tourner de façon correspondante le disque extérieur 14 et le disque central 16. Un liquide, avantageusement de la peinture, est dosé par le canal 21 d'alimentation en liquide et est émis par l'orifice 22 d'alimentation. Une certaine partie du liquide provenant de l'orifice 22 d'alimentation est éjectée par les ouvertures 32a-32d de façon à former un film remontant le long de la surface intérieure de l'évidement axial 18. Ce liquide s'écoule vers le haut et vers l'extérieur sur la surface avant 28 afin de mouiller constamment cette dernière. Après s'être écoulé sur la surface avant 28, le liquide est projeté vers l'extérieur par la force centrifuge sur la surface avant 26 du disque, o il finit par quitter le bord extérieur en formant un nuage de fines gouttelettes. Une autre partie du liquide provenant de l'orifice 22 s'accumule dans la chambre 20, o elle est éjectée par centrifugation dans les canaux annulaires 24a, 24b et 24c, ainsi que dans les segments de canaux annulaires 34a, 34b et 34c. Tout ce liquide forme un film sur la surface avant 26 et est finalement atomisé par centrifu- gation à partir du bord extérieur du disque 14. Il apparaît donc que le liquide provenant de l'orifice unique 22 d'alimentation est dosé de façon à s'écouler dans plusieurs directions. Une partie du liquide s'écoule par l'évidement axial 18 et sur la surface 28 du disque central de façon à mouiller en continu cette surface. Une autre partie du liquide s'é- coule vers l'extérieur et vers l'avant en passant dans les canaux annulaires 24a, 24b et 24c pour former un film de liquide sur la surface 26. Une autre partie du liquide s'écoule par les segments de canal annulaires 34a, 34b et 34c de façon à couler sur la surface 26 de la manière décrite ci-dessus. Les accumulations excédentaires de liquide dans la chambre 20 s'échappent de cette dernière en passant dans l'intervalle 25 formé entre le bord infé- rieur du disque 14 et le corps 10 du pulvérisateur. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'atomiseur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Tête d'atomiseur centrifuge conçue pour être reliée axialement à l'extrémité avant de l'élément rotatif 11 d'un atomiseur centrifuge tournant à grande vitesse afin d'atomiser un liquide vers l'avant de cet élément rotatif, caractérisée en ce qu'elle comporte: a) un disque intérieur central (16) compor- tant une tige (19) conçue pour être reliée axialement à l'élément rotatif et comportant un tronçon de gorge (35) de diamètre réduit, le disque intérieur central présentant une surface (28) tournée vers l'avant et un évidement axial (18) s'étendant vers l'arrière jusqu'à la zone de la gorge, cette dernière étant traversée de plusieurs ouvertures (32a-32d) qui débouchent dans ledit évidement; b) un disque extérieur (14) fixé au disque intérieur central et présentant une surface (26) tournée vers l'avant, espacée et s'étendant vers l'avant de la surface avant du disque intérieur central, le disque extérieur présentant en outre plusieurs.segments annulai- res (24a-24c) de canal situés en arrière de la surface avant du disque intérieur central, et le disque extérieur comportant également une partie arrière fermée au moins partiellement autour du disque central pour former avec lui une chambre 20; et c) des moyens (22) décalés axialement, pour l'alimentation du liquide dans la chambre formée entre le disque extérieur et le disque central, ces moyens étant destinés à provoquer un écoulement du liquide dans lesdites ouvertures traversant la gorge et dans les segments annulaires de canal. 2. Tête d'atomiseur centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ouvertures (32a-32d) situées entre l'évidement axial et la gorge présentent chacune une discontinuité (29) formée par 1O une arête vive entre l'extérieur du tronçon de gorge et l'intérieur de l'évidement axial. 3. Atomiseur centrifuge du type comportant un élément rotatif (11) destiné à faire tourner une tête d'atomiseur orientée vers l'avant, autour de l'axe de l'élément rotatif, et comportant un tube (22) d'alimentation en liquide, décalé axialement, l'atomiseur centrifuge étant caractérisé en ce qu'il comporte: a) une tige intérieure centrale (19) fixée à l'élément rotatif et comprenant un tronçon de gorge réduit (35) et une surface (28) de disque intérieur tournée vers l'avant, dans laquelle est ménagé un évide- ment axial (18) s'étendant vers l'arrière, à proximité du tronçon de gorge réduit, ce dernier étant traversé de plusieurs ouvertures (32a-32d) qui débouchent dans ledit évidement axial et qui présentent chacune une discontinuité (29) formée par une arête vive entre l'ex- térieur du tronçon de gorge et l'intérieur de l'évidement axial; b) un disque extérieur (14) fixé à la tige et présentant une surface (26) tournée vers l'avant, espacée de la surface de la tige tournée vers l'avant mais s'étendant en avant de cette surface, et comprenant une partie arrière s'étendant vers l'arrière du tronçon de gorge réduit, plusieurs ouvertures incurvées (24a- 24c) étant formées entre la surface tournée vers l'avant et la partie arrière; et c) un corps (10) d'atomiseur ajusté étroite- ment et adjacent à la partie arrière du disque extérieur pour former une chambre (20) délimitée par le corps, ladite partie arrière et la tige, un tube (21) d'alimen- tation en liquide étant fixé au corps et présentant un orifice (22) d'alimentation en liquide situé dans ladite chambre, à distance de l'axe. 4. Atomiseur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les segments de canal annulaires com- prennent en outre un premier groupe de canaux incurvés (24a-24c) formés à un premier rayon de ladite liaison axiale et un second groupe de canaux incurvés (34a- 34c) formés à un second rayon de la liaison axiale. 5. Atomiseur centrifuge selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une crépine de diffusion (30) située dans ledit évidement axial. 6. Atomiseur centrifuge selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que le disque central présente en outre une surface (28) tournée vers l'avant, occupant une position avancée au maximum et délimitant un contour lisse à l'intérieur de l'évidement axial. 7. Appareil selon la revendication 6, carac- térisé en ce que l'évidement axial (18) comporte en outre une paroi intérieure inclinée vers la liaison axiale dans sa position située vers l'arrière. 8. Atomiseur centrifuge du type comportant un élément rotatif tourné vers l'avant, destiné à faire tourner une tête d'atomisation autour d'un axe, et com- portant un tube d'alimentation en liquide décalé axiale- ment, l'atomiseur centrifuge étant caractérisé en ce qu'il comporte: a) une tige centrale (19) fixée à l'élément rotatif et comprenant un tronçon de gorge réduit (35) et une surface (28) tournée vers l'avant, dans laquelle un évidement axial (18) est ménagé et s'étend vers l'ar- rière, à proximité du tronçon de gorge réduit, plusieurs ouvertures (32a32d) s'étendant du tronçon de gorge jusque dans l'évidement axial et ayant une longueur sensiblement négligeable; b) un disque extérieur (14) fixé à ladite tige et présentant une surface (26) tournée vers l'avant, espacée de la surface avant de la tige, mais s'étendant en avant de cette dernière surface, et une partie arrière s'étendant vers l'arrière du tronçon de gorge réduit, plusieurs ouvertures incurvées (24a-24c, 34a-34c) s'étendant entre la surfa- ce avant du disque extérieur et sa partie arrière; et c) un corps (10) d'atomiseur ajusté étroi- tement sur la partie arrière du disque exté- rieur pour former une chambre (20) délimitée par le corps, la partie arrière et la tige, et un tube (21) d'alimentation en liquide fixé au corps et présentant un orifice (22) d'alimentation en liquide situé dans ladite chambre. 9. Atomiseur centrifuge selon la revendica- tion 8, caractérisé en ce que les ouvertures incurvées s'étendent sur 360 autour de l'axe. 10. Atomiseur centrifuge selon la revendica- tion 9, caractérisé en ce que le disque central présente en outre une surface (28) tournée vers l'avant, occupant une position avancée au maximum et formant un contour lisse à l'intérieur de l'évidement axial. 11. Atomiseur centrifuge selon la revendi- cation 10, caractérisé en ce que l'évidement axial pré- sente un premier diamètre à proximité des ouvertures de la gorge et un second diamètre, plus grand que le premier, à proximité de son extrémité avant. 12. Atcr.iseur centrifuge selon la revendica- tion 11, caractérisé en ce que les ouvertures incurvées comprennent en outre un premier groupe de segments incur- vés (24a-24c) à un premier rayon de l'axe et un second groupe de segments incurvés (34a-34c) à un second rayon de l'axe. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une crépine de diffusion (30) située dans ledit évidement axial.