Brevet FR2610849A1 — publié le 19880819

"Dispositif de projection électrostatique de produit en poudre" L'invention se rapporte à un dispositif de projection électrostatique de produit en poudre -et plus particulièrement un produit de revêtement véhiculé par de l'air, invention vise plus particulièrement un p;erfectionnement permettant d'éviter qu'une contre-électrode (dont ie rôle est, notamment, de capter les ions libres du mélange air-poudre éjecté- vers un objet à recouvrir), ne perde progressivement son eff,icacité~en étant recouverte par le produit de revêtementfprmant une-Pellicule isolante. -l,e poudrage électrostatique est- couramment utilisé dans l'industrie, notamrent-pour reconvrir des objets d'une peinture thermofusible appliquée en.poudre. Lorsque de tels objets sont entièrement recouverts d'une couche suffisante de poudrer ils sont acheminés vers un four où le revêtement pulvérulent se transforme en une couche de peinture homogène et résistante, par fusion des grains de poudre entre eux suivie en général d'une polymérisation. Pour charger électriquement les particules de poudre du mélange air-poudre, on peut créer un champ électrique de charge entre une électrode de charge placée dans le mélange air-poudre et une contre-électrode séparée de l'électrode de charge par une distance de quelques centimètres. Il est nécessaire, aussi, de,. créer un champ de dépôt entre le dispositif de projection et l'objet à recouvrir. Ceci est généralement obtenu en portant l'électrode de charge à une haute tension électrique et en reliant l'objet à la terre. la contre-électrode peut elle-même être reliée à la terre ou portée à un potentiel intermédiaire, pour créer le champ voulu, compte tenu des dimensions du projecteur et notamment de la distance entre les deux électrodes. De-ce point de vue, on cherche à mettre au point des dispositifs mettant en oeuvre des tensions qui ne soient pas exagérément élevées. Il est souhaitable en particulier de créer un champ de charge sur une distance de 30 à 40mm avec une différence de potentiel de l'ordre de 30kV entre les électrodes. C)n a constaté que, si des ions libres se propageaient en même temps que le mélange air-poudre vers l'objet à recouvrir, en étant entraînés par le champ de dépôt, des différences de concentration de dépôt de poudre pouvaient se produire entre les reliefs et les enfractuosités de l'objet. Ces différences de concentration de poudre sont bien évidemment à l'origine de différences d'épaisseur dans la couche de peinture, après passage au four. Il est donc souhaitable que, sensiblement tous les ions libres qui n'ont pas pu charger la poudre soient récupérés par un piège à ions, en l'occurrence la contre-électrode. Plusieurs cwontitJuratinns de contre-électrode ont été proposées pour assurer au mieux la "récupération" des ions libres. Beaucoup de solutions proposées placent la contre-électrode à l'intérieur du conduit de circulation du mélange air-poudre ou en communication directe avec l'intérieur de ce conduit. Ces sc > luLions sont généralement peu satisfaisantes en raison du fait que la poudre vient plus ou moins rapidement recouvrir la contre-électrode aboutissant à la formation d'un revêtement. isolant l'empêchant de jouer son rôle de piège à ions. On suppose que l'un des phénomènes en cause est une fusion locale des grains de poudre résultant de leur énergie d'impact sur la contre-électrode. Pour éviter une telle agglomération de poudre sur la contre-électrode, on a proposé de la nettoyer en permanence par une circulation d'air propre et même de prévoir une contre-électrode poreuse l:raversée en permanence par de l'air.Une solution de ce type est. par exemple décrite dans le brevet français N 2 288 729. On a aussi proposé de placer l'électrode à l'extérieur du conduit de circulation du mélange air-poudre mais on n'a pas pu, jusqu'à présent, empêcher que des particules de poudre entrainées par des tourbillons ne viennent recouvrir la contre-électrode. Dans cet ordre d'idée, le brevet américain N 4 228 961 propose une structure à contre-électrode cylindrique axiale, nettoyée par un jet d'air entretenu dans un très faible espace annulaire autour de la contre-électrode.Le nettoyage permanent de la contre-électrode par ce jet d'air n'a pas donné de bons résultats et on peut attribuer cet échec au fait que le jet d'air peut favoriser lui-même la formation de tourbillons au voisinage de la contre-électrode. De plus, il semble que la forme de cette contre-électrode et la faible section du passage que doivent emprunter les ions libres pour venir rencontrer la contre-électrode, réduisent considérablement l'efficacité de cette dernière en tant que piège à ions. En outre, un passage d'aussi faible section peut s'obturer en utilisation. L'invention propose un nouvel agencement de dispositif de projection électrostatique de poudre, comportant une contre-électrode située à l'extérieur du conduit de circulation, de forme et dimensions propres à lui permettre de jouer efficacement son rôle de piège à ions, ladite contre-électrode étant associée à des moyens de soufflage assurant, entre autre, son nettoyage permanent. L'invention vise notamment un agencement permettant d'éviter que des tourbillons de mélange air-poudre ne se forment au voisinage immédiat de la contre-électrode, notamment en raison de l'écoulement même de l'air chargé de nettoyer cette contre-électrode. Dans cet esprit, l'invention concerne donc un dispositif de projection électrostatique de produit en poudre, notamment un produit de revêtement, du type comportant un conduit de circulation d'un mélange air-poudre muni d'un orifice d'éjection à une extrémité, une électrode de charge disposée au voisinage dudit orifice. d'éjection et une contre-électrode agencée coaxialement à ladite électrode de charge et en arrière de celle-ci par rapport au sens d'éjection dudit mélange air-poudre, une différence de potentiel étant appliquée entre les deux électrodes pour créer un champ électrique susceptible d'entraîner des ions libres vers ladite contre-électrode, des moyens de soufflage étant agencés au voisinage de la contre-électrode, caractérisé en ce que ladite contre-électrode est à l'extérieur du conduit de circulation et s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe de ce dernier et en ce qu'un espace annulaire s 'étendant en direction de ladite électrode de charge à partir de ladite contre-électrode est défini autour dudit conduit de circulation, lesdits moyens de soufflage débouchant dans cet espace annulaire. De façon simple, l'espace annulaire précité est défini entre la surface externe dudit conduit de circulation du mélange,air-poudre et un manchon extérieur et coaxial à ce conduit. Ainsi, la contre-électrode peut, sans inconvénient, présenter une surface annulaire (perpendiculaire à l'axe du dispositif) relativement importante et disposée de telle sortie que les ions libres subsistant dans l'espace où règne le champ de charge, soient en quasi-totalité attirés vers elle Du irait que l'air se trouve canalisé dans ledit espace annulaire, relativement long, les particules de poudre qui pourrai.ent être attirées vers la contre-électrode du fait de leur charge, sont repoussées par la force du jet d'air. Le rôle de ce dernier n' est donc plus seulement de nettoyer la cont:re-électrod'e, mais aussi, d'empêcher que des grains de poudre ne l'atteignent.De plus, des tourbillons susceptibles de transporter de la poudre vers la cir,nt.re-éledtrode ne sont plus à craindre puisqu'aucun appel d'air ambiant pollué n'est possible au voisinage de celle-ci.. l'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparai.tront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure unique est une vue schématique en coupe longitudinale d'un mode de réalisation possible d'un dispositif de projection électrostatique de poudre conforme à l'invention. Le dispositif de projection de poudre 11, tel que représenté, se compose principalement de l'assemblage d'un corps 12 métallique et relié à la terre dans l'exemple décrit renfermant un certain nombre de passages et cavités et d'un conduit de circulation 13 du mélange air-poudre tubulaire et cylindrique, raccordé de façon étanche au corps 12 par l'une de ses extrémités, avec interposition d'un joint annulaire 14. Le conduit 13 isolant, comporte à son autre extrémité, un orifice d'éjection 15 dudit mélange air-poudre. Le corps 12 et le conduit de circulation 13 sont traversés par une tige isolante 16, disposée coaxialement au conduit 13, à structure tubulaire abritant un câble haute-tension 17 dont l'rame 17a est en contact avec un ressort 18 établissant la liaison électrique avec une extrémité d'une résistance 19.L'autre extrémité de cette résistance est en contact avec une électrode de charge 20 comportant une collerette en forme de disque 21 coaxiale à la tige 16 et au conduit 13 et s'étendant sensiblement perpendiculairement à cet axe. Son contour circulaire émerge de ld surface latérale de la tige isolante 16. Cette dernière est maintenue dans sa position axiale en étant engagée dans un alésage 22 du corps 12 d'une part, et dans l'alésage central d'une pièce 24 munie d'ailettes radiales 26 en appui contre la paroi interne du conduit 13, d'autre part. L'électrode de charge 20 est située à l'extérieur de l'orifice d'éjection 15, dans le prolongement axial du conduit de circulation 13 du mélange air-poudre.De façon cc > nnue en soi, la tige isolante est prolongée dans la direction d'éjection du mélange air-poudre par une partie élargie 27 formant déflecteur. L'électrode de charge 20 est ici interposée entre la tige cylindrique 16 et la partie élargie 27 et constituez grâce à des portions filetées situées dans le prolongement l'une de l'autre, le moyen d'assemblage de ces deux éléments. Le corps 12 est muni d'un raccord 29 par lequel le mélange air-poudre est introduit dans un passage incliné 30. Ce dernier communique avec l'extrémité du conduit de circulation 13, assemblée audit corps 12. Un autre raccord (non visible sur le dessin) communique avec des perçages 31, 32 du corps 12. Il est prévu pour être connecté à une source d'air comprimé. Le perçage 32 débouche dans un logement annulaire 34 défini entre la surface externe du conduit 13 et un élément de conduit 35, globalement cylindrique, rapporté de façon étanche au corps 12, par l'une de ses extrémités, avec interposition d'un joint 36. L'agencement (31, 32, 34, 35) forme des moyens de soufflage pour le nettoyage d'une contre-électrode 38 placée à l'extérieur du conduit de circulation 13 de façon à obturer une extrémité du logement annulaire 34. Dans le dispositif décrit, la contre-électrode est poreuse, par exemple en bronze poreux. Cette particularité est connue en soi.Ainsi, de l'air sous pression injecté dans le logement annulaire 34 s'échappe au travers de ladite contre-électrode 38. Cette dernière forme une paroi annulaire plate prenant appui, intérieurement, contre un épaulement de la surface externe dudit conduit de circulation 13 et, extérieurement, contre une extrémité de l'élément de conduit 35. Le conduit 13 et i'élément de conduit 35 sont en matériau isolant et la contre-électrode est portée à 'un potentiel choisi,dans le cas présent le potentiel de la terre, par un ressort 39 légèrement'comprimé dans le logement annulaire et venant au contact du corps 12. Selon une caractéristique importante de l'invention, la contre-électrode, extérieure au conduit 13 et qui s'étend perpendiculairement à l'axe de ce dernier est protégée par un manchon extérieur 40 qui définit avec le conduit de circulation 13 et autour de celui-ci, un espace annulaire allongé 41. Ce dernier se situe donc dans le prolongement de la contre-électrode en direction de l'électrode de charge 20 et, du fait. ici que la contre-électrode est poreuse, les moyens de soufflage définis ci-dessus débouchent dans cet espace annulaire 41. La contre-électrode 38, en forme de paroi annulaire plate, s'étend donc entre la surface externe du conduit de circulation et une extrémité du manchon extérieur 40.Pour faciliter le montage, l'élément de conduit 35 et le manchon 40 sont situés coaxialement dans le prolongement l'un de l'autre et la contre-électrode 38 est serrée extérieurement entre les extrémités en regard dudit élément de conduit 35 et dudit manchon 40. Pour ce faire, une bague de montage 45, filetée intérieurement, est vissée sur une portion filetée externe de l'élément de conduit 35 et elle comporte un épaulement interne 46 à une extrémité, lequel prend appui contre un épaulement externe 47 du manchon 40. Avantageusement, la bague 40 et le manchon 45 peuvent être réalisés en une seule pièce. On a constaté qu'avec cet agencement, la force communiquée par l'air circulant dans le manchon 40 aux particules chargées (cette force dépend essentiellement de la vitesse de l'écoulement de l'air dans le manchon et de la surface des particules) était supérieure à la force d'origine électrique attirant ces mêmes particules chargées. Ces conditions ne sont réalisées qu'en présence du manchon en raison de la canalisation de l'air s'échappant de la contre-électrode. Par ailleurs, aucun tourbillon (susceptible d'entraîner de la poudre) ne peut se former au voisinage de la contre-électrode, les zones tourbillonnaires étant, au pire, reportées vers l'avant, au voisinage de l'extrémité du manchon 40. Une tige métallique 48, en contact électrique avec l'électrode de charge 20 (et pouvant avantageusement être un prolongement de celle-ci) émerge axialement de l'extrémité de ladite partie élargie 27. Cette particularité améliore la configuration du champ de dépôt. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Le manchon 40 n'est pas obligatoirement cylindrique, il peut être conique, en s'élargissant en direction de la contre-électrode 38, ce qui permet d'utiliser une contre-électrode plus grande. Si l'électrode de charge n'est pas portée à une haute-tension très élevée, la contre-électrode 38 peut être reliée à la terre. En revanche, si on veut augmenter la tension appliquée à l'électrode de charge, de façon à augmenter le champ de dépôt, on peut éviter de modifier les dimensions du dispositif, c'est-à-dire notamment la distance entre l'électrode de charge et la contre-électrode, en portant ladite contre-électrode à une tension intermédiaire. A titre d'exemple, on cherche à maintenir une différence de potentiel de 30kV entre les deux électrodes.Si on désire augmenter le champ de dépôt, on peut porter l'électrode de charge jusqu'à 90kV, la contre-électrode étant alors portée à 60kV. D'autres modifications sont possibles. En particulier, l'électrode de charge 20 n'est pas obligatoirement située à la jonction entre la partie cylindrique de la tige 16 et la partie élargie 27. L'électrode de charge peut notamment émerger en n'importe quel point de ladite partie élargie et même être constituée par un simple disque métallique recouvrant l'extrémité du déflecteur, la tige 48 étant alors supprimée. On peut encore envisager de réaliser l'électrode de charge sous forme de plusieurs pointes, par exemple trois, régulièrement réparties angulairement et faisant saillie de préférence à la périphérie du déflecteur.Enfin, la contre-électrode peut être formée dans un autre métal poreux (par exemple de l'acier inoxydable poreux) ou dans un matériau synthétique conducteur. Il n'est pas non plus indispensable qu'elle soit poreuse; on pourrait parfaitement concevoir une variante dans laquelle des passages d'air la contourneraient pour établir une circulation d'air entre le logement 34 et l'espace annulaire 41. REVENDICATIONS 1- Dispositif de projection électrostatique de produit en poudre, notamment un produit de revêtement, du type comportant un conduit de circulation (13) d'un mélange air-poudre muni d'un orifice d'éjection (15) à une extrémité, une électrode de charge (20) disposée au voisinage dudit orifice d'éjection et une contre-électrode (38) agencée coaxialement à ladite électrode de charge et en arrière de celle-ci par rapport au sens d'éjection dudit mélange air-poudre, une différence de potentiel étant appliquée entre les deux électrodes pour créer un champ électrique susceptible d'entraîner des ions libres vers ladite contre-électrode, des moyens de soufflage étant agencés au voisinage de la contre-électrode, cararactérisé en ce que ladite contre-électrode (38) est à l'extérieur du conduit de circulation et s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe de ce dernier et en ce qu'un espace annulaire (41) s'étendant en direction de ladite électrode de charge à partir de ladite contre-électrode est défini autour dudit conduit de circulation (13), lesdits moyens de soufflage débouchant dans cet espace annulaire. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite électrode de charge (20) est située à l'extérieur dudit orifice d'éjection (15), dans le prolongement axial dudit conduit de circulation (13). 3- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit espace annulaire (40) est défini entre la surface externe dudit conduit de circulation (13) et un manchon (40) extérieur à ce conduit. 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite contre-électrode (38) forme une paroi annulaire plate s'étendant au moins entre la surface externe dudit conduit de circulation et ledit manchon extérieur. 5- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite contre-électrode (38) est une paroi poreuse et que lesdits moyens de soufflage comportent un élément de conduit (35) fermé à une extrémité par cette paroi poreuse, cet élément de conduit étant adapté pour être connecté à des moyens d'alimentation en air. 6- Di.spositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément de conduit (35) entoure ledit conduit de circulation (13). 7- Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit élément de conduit (353 et ledit manchon extérieur (40) sont situés coaxialement dans le prolongement l'un de l'autre et en ce que ladite contre-électrode (38) est serrée extérieurement entre les extrémités en regard dudit élément de conduit et dudit manchon extérieur. 8- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé ce qu'une bague de montage (45) filetée intérieurement eeit. vissée sur une portion filetée externe dudit élément de conluit (35) et comporte un épaulement interne (46) à une extrémité, lequel prend appui contre un épaulement externe (47) correspondant dudit manchon extérieur (40). - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite électrode de charge est munie d'une partie (21) à contour circulaire, coaxiale audit conduit de circulation. 10- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite électrode de charge comporte un disque métallique (21) dont le bord circulaire émerge de la surface latérale d'une tige (16) isolante disposée coaxialement audit conduit de circulation. 11- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, ladite tige isolante (16) Lermine termine par une partie élargie (27) formant déflecteur. 12- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une tige métallique (48) en contact électrique avec ladite électrode de charge (20) émerge axialement de l'extrémité dc ladite partie élargie (27). 13- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite électrode de charge comporte un disque métallique monté à une extrémité élargie formant déflecteur, d'une tige isolante disposée coaxialement audit conduit de circulation. 14- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite électrode de charge comporte plusieurs pointes régulièrement réparties angulairement.