Brevet FR2671292A1 — publié le 19920710

La présente invention concerne les pistolets de projection thermique de matériaux plastiques et, plus particulièrement, une buse pour de tels pistolets, du type comprenant un passage central pour les particules de matériau plastique et un gaz vecteur, débouchant par un orifice central dans une face d'extrémité de la buse comportant, autour de l'orifice central, une première série d'orifices angulairement répartis communiquant avec un passage d'amenée d'un gaz de gainage et, autour de la première série d'orifices, une seconde série d'orifices angulairement répartis communiquant avec des passages d'amenée d'un mélange gazeux oxycombustible. Les buses connues de ce type sont constituées d'un ensemble indémontable de pièces tubulaires en cuivre, enmanchées à force, les orifices de la seconde série pour l'éjection du mélange gazeux oxycombustible, étant forés dans une collerette avant d'une virole extérieure de la buse Ces buses présentent l'inconvénient de s'user rapidement, notamment au niveau des orifices d'éjection du mélange oxycombustible de la seconde série et du passage central, ce qui impose un changement fréquent de l'ensemble de la buse. La présente invention a pour objet de proposer une buse modulaire, de coûts de fabrication et d'assemblage réduits, offrant une qualité et une sécurité de fonctionnement accrues et n'imposant pas de changement complet après quelques heures d'utilisation. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, la seconde série d'orifices est formée dans une pièce d'extrémité annulaire, par exemple en cuivre ou en alliage de cuivre, montée de façon amovible sur une structure de corps de buse comportant un noyau central définissant intérieurement le passage central et, extérieurement, avec la pièce d'extrémité annulaire, la première série d'orifices d'éjection du gaz de gainage. Selon une caractéristique plus particulière, le noyau central est réalisé en un matériau résistant à l'usure et présentant une faible conductibilité thermique, notamment en acier inoxydable ou en céramique. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la pièce d'extrémité annulaire est montée sur une pièce tubulaire intermédiaire montée sur le noyau central et définissant, avec ce dernier, une portion aval du passage d'amenée de gaz de gainage, et comportant une pluralité de conduits longitudinaux angulairement répartis, formant les portions aval des passages d'amenée du mélange gazeux oxycombustible, la pièce d'extrémité annulaire étant maintenue sur la pièce tubulaire intermédiaire par un écrou définissant, autour de la pièce d'extrémité annulaire, une portion du passage d'amenée du gaz de gainage. Avec un tel agencement, la pièce d'extrémité annulaire, faisant office de pièce d'usure, peut être facilement interchangée sans nécessiter de rebutage de l'ensemble de la buse Le matériau constitutif du noyau central confère à ce dernier une meilleure tenue mécanique et crée une barrière thermique autour du passage central, ce qui diminue les risques d'agglomération de particules chauffées dans ce dernier Cette architecture de buse permet par ailleurs un gainage plus efficace du jet de particules plastiques assurant ainsi une meilleure protection contre l'oxydation de ces particules et le chemisage interne assuré par le circuit d'amenée du gaz de gainage permet un refroidissement efficace de toutes les pièces de la buse jusqu'à l'extrémité de cette dernière, ainsi qu'un léger préchauffage de ce gaz de gainage, grâce à son passage sur les contours chauds de la buse avant évacuation, ce qui s'avère intéressant car c'est ce gaz de gainage qui transmet la chaleur de la flamme du mélange oxycombustible aux particules de plastique en sortie de buse. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un pistolet de projection thermique de matériaux plastiques selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une buse pour un pistolet selon la figure 1; et la figure 3 est une vue schématique, analogue à la figure 2, illustrant le trajet d'acheminement du gaz de gainage dans la buse. On reconnaît sur la figure 1 un pistolet de projection thermique de particules de matériaux plastiques comprenant un corps 1, une poignée de manutention 2, un réservoir de particules de matériau plastique 3 et une buse de projection 4 Le pistolet comporte des conduits internes reliant les passages de la buse 4 au réservoir 3 et à des canalisations 5 et 6 d'amenée des constituants d'un mélange oxycombustible, et 7 et 7 ' d'amenée d'un gaz vecteur et d'un gaz de gainage, les conduites de distribution de ces différents gaz étant raccordées à la base du manche 2 Le pistolet comporte également, sur le côté, des molettes 8 et 9 de valves de réglage de débit des composants du mélange oxycombustible et, à l'arrière, une molette 10 de vanne de réglage du débit du gaz vecteur. On reconnaît sur la figure 2 l'extrémité avant du corps du pistolet 1 avec ses conduits internes Il et 12 d'amenée des constituants du mélange oxycombustible et 13 d'amenée du gaz vecteur. La buse 4 comporte un bloc d'embase tubulaire 14 monté dans le pistolet 1 par l'intermédiaire d'un anneau adaptateur 15 Le passage traversant intérieurement le bloc d'embase 14 comporte une partie avant évasée définissant des portées coniques 16 et 17 recevant, respectivement, un noyau central 18 comportant un passage interne traversant 19 terminé par un orifice d'éjection 20, et une pièce tubulaire intermédiaire 21 emmanchée sur le noyau central 18. L'ensemble coaxial constitué par le noyau central 18 et la pièce intermédiaire 21 est bloqué en position dans le bloc d'embase 14 par un écrou 22 ayant un épaulement interne 23 venant porter contre un épaulement externe de la pièce intermédiaire 21 et vissé sur l'extrémité avant du bloc d'embase 14 La buse 4 comporte une pièce d'extrémité annulaire 24 entourant l'extrémité avant du noyau central 18 et engagée en butée sur l'extrémité avant de la pièce intermédiaire 21 et bloquée en position par un écrou 25 vissé sur un prolongement tubulaire avant 26 de l'écrou 22 La buse est fermée périphériquement par un capot tubulaire 27 comportant une collerette intérieure avant 28 venant porter contre un épaulement externe de l'écrou 25 et vissé par son extrémité arrière sur l'adaptateur 15, un joint d'étanchéité 29 étant prévu entre ces deux éléments En position assemblée, les faces avant annulaires du noyau central 18 et de la pièce d'extrémité 24 sont coplanaires et forment la face d'extrémité de la buse. Le bloc d'embase 14 comporte intérieurement un passage 30 communiquant avec le conduit d'amenée 11 et débouchant, à l'interface avec le noyau central 18, dans une chambre annulaire 31, et, de façon similaire, un passage 32 communiquant avec le conduit 12 et débouchant, à l'interface avec la pièce intermédiaire 21, dans une chambre annulaire 33 Le bloc d'embase 14 comporte en outre un passage (non représenté) communiquant avec le conduit d'amenée de gaz de gainage du pistolet et débouchant radialement, à la périphérie du bloc d'embase 14, par un canal 34 dans une chambre annulaire périphérique définie entre le capot 27 et l'ensemble coaxial, de même diamètre extérieur sensiblement constant, constitué par le bloc d'embase 14, l'écrou intermédiaire 22 et l'écrou d'extrémité 25 Ce dernier comporte des passages radiaux 36 établissant une communication entre la chambre annulaire 35 et un espace annulaire 37 ménagé entre l'écrou et la pièce d'extrémité 24 et communiquant, vers l'arrière, avec un espace annulaire 38 ménagé entre la partie d'extrémité avant 26 de l'écrou intermédiaire 22 et l'extrémité avant de la pièce annulaire intermédiaire 21, cette dernière comportant des passages radiaux 39 établissant une communication avec des passages longitudinaux 50 angulairement répartis entre l'extrémité avant du noyau central 18 et, successivement, l'extrémité avant de la partie tubulaire intermédiaire 21 et la pièce d'extrémité 24, et débouchant par des orifices d'éjection angulairement répartis 40 autour de l'extrémité avant du noyau central 18 Les passages 50 et les orifices d'éjection 40 peuvent être constitués par des lamages longitudinaux formés dans l'extrémité du noyau central 18 ou, plus simplement, sous la forme d'une chambre annulaire, les orifices 40 étant alors regroupés pour constituer une fente annulaire d'éjection. La pièce tubulaire intermédiaire 21 comporte une série de passages intérieurs comportant chacun une partie aval de section élargie 41, formant chambre d'homogénéisation, une partie intermédiaire de section plus réduite 42 formant chambre de mélange, et deux conduits de petite section 43 et 44 communiquant respectivement avec la chambre 33 et, via une chicane ménagée au niveau de l'interface entre la pièce intermédiaire 21 et l'épaulement du noyau central 18, et entre le noyau central 18 et la portée conique 17, avec la chambre 31 Les parties aval 41 de ces passages débouchent dans une chambre annulaire 45 formée dans la pièce d'extrémité 24 et communiquant avec l'extérieur par des passages angulairement répartis débouchant par des orifices d'éjection 46 également angulairement répartis autour des orifices ou de la fente 40 La chambre 45 est avantageusement pourvue d'une cloison radiale 47 formant chicane de répartition du mélange oxycombustible provenant des parties aval des passages 41. Typiquement, de l'oxygène (en provenance de la canalisation ) est acheminé à une pression de 1,5 x 105 Pa par le conduit 11, le passage 30, la chambre 31, le passage 44 jusqu'à la partie de passage de mélange 42 o parvient également, par le conduit 12, le passage 32, la chambre 33 et le passage amont 43 un gaz comburant, provenant de la canalisation 6 tel que l'acétylène ou, de préférence, un mélange d'éthylène et d'acétylène commercialisé sous l'appellation "CRYLENE", sous une pression de l'ordre de 50 k Pa Le flux de gaz vecteur et de particules de matériau plastique est acheminé dans le passage central 19 par le conduit d'amenée 13 pour être éjecté par l'orifice central Le gaz de gainage et le gaz vecteur peuvent être de même nature, typiquement de l'azote, ou de nature différente selon les matériaux plastiques à projeter Dans le cas o le gaz vecteur et le gaz de gainage sont l'azote, la pression d'alimentation est de l'ordre de 1 à 1,5 x 105 Pa, le débit du gaz vecteur, dans le passage 19, étant de l'ordre de 30 à 300 litres/heure alors que le débit du gaz de gainage dans le passage 40 est de l'ordre de 2500 à 3500 litres/heure. De préférence, le passage 19 comporte une extrémité avant de diamètre réduit 190, débouchant par l'orifice 20, ce qui provoque une augmentation de vitesse d'éjection de la poudre avec son gaz de propulsion et entraîne une amélioration des caractéristiques du revêtement plastique. Comme on le voit mieux sur la figure 3, la partie du débit d'azote assurant la fonction de gainage du jet de particules plastique à la sortie de la buse parvient, par le canal 34, dans la chambre annulaire 35, o il réalise un gainage périphérique des éléments internes de la buse, puis de là, par les conduits 36, parvient dans la chambre annulaire 37, assurant ainsi un refroidissement de la pièce d'extrémité 24, puis de là, par la chambre annulaire 38, o il réalise également un refroidissement périphérique de la partie d'extrémité de la pièce intermédiaire 21, puis par les passages 39 dans les passages ou la chambre annulaire 50 autour de la partie d'extrémité du noyau central 18, contribuant ainsi à refroidir également cette partie d'extrémité du noyau central 18, pour s'échapper par les orifices ou la fente annulaire 40 en ayant été préalablement préchauffé par son circuit autour des contours chauds des éléments de la buse, favorisant ainsi un transfert thermique amélioré entre la flamme à la sortie des orifices 46 et la poudre éjectée par l'orifice 20. Selon un aspect de l'invention, comme sus-mentionné, le noyau central 18, définissant le passage central d'éjection de la poudre 19, est réalisé en un matériau résistant à l'usure et présentant une faible conductibilité thermique, typiquement en acier inoxydable ou en une céramique La pièce d'extrémité annulaire 24, conçue sous la forme d'une pièce d'usure interchangeable, est réalisée en cuivre ou en alliage de cuivre, le capot 27, l'écrou 25 et l'écrou intermédiaire 22 étant réalisés en laiton ou en acier inoxydable, la pièce annulaire intermédiaire 21 en laiton ou en cuivre et le bloc d'embase 14 en laiton. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 Buse pour pistolet ( 1) de projection thermique de matériau plastique, comprenant un passage central ( 19) pour les particules de matériau plastique et un gaz vecteur, débouchant par un orifice central ( 20) dans une face d'extrémité comportant, autour de l'orifice central, une première série d'orifices ( 40) angulairement répartis communiquant avec un passage d'amenée ( 34, 35, 36, 37, 38, 39) d'un gaz de gainage, et, autour de la première série d'orifices ( 40), une seconde série d'orifices ( 46) angulairement répartis communiquant avec des passages d'amenée ( 30, 32) d'un mélange gazeux oxycombustible, caractérisée en ce que la seconde série d'orifices ( 46) est formée dans une pièce d'extrémité annulaire ( 24) montée de façon amovible sur une structure de corps comportant un noyau central ( 18) définissant intérieurement le passage central ( 19) et, extérieurement, avec la pièce d'extrémité annulaire ( 24), la première série d'orifices ( 40) pour le gaz de gainage. 2 Buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce d'extrémité annulaire ( 24) est montée sur une pièce tubulaire intermédiaire ( 21) montée sur le noyau central ( 18) et définissant, avec ce dernier, une portion aval ( 50) du passage d'amenée de gaz de gainage et comportant une pluralité de conduits longitudinaux angulairement répartis ( 42, 41) formant les portions aval des passages d'amenée du mélange gazeux oxycombustible. 3 Buse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le noyau central ( 18) est réalisé en un matériau résistant à l'usure et présentant une faible conductibilité thermique. 4 Buse selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que la pièce d'extrémité annulaire ( 24) est maintenue sur la pièce tubulaire intermédiaire ( 21) par un écrou ( 25) définissant, autour de la pièce d'extrémité annulaire ( 24), une portion ( 37) du passage d'amenée du gaz de gainage. Buse selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un capot tubulaire externe ( 27) définissant une portion tubulaire ( 35) du passage d'amenée du gaz de gainage. 6 Buse selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le noyau central ( 18) et la pièce tubulaire intermédiaire ( 21) sont montés dans un bloc d'embase ( 14) dans lequel sont formés des passages ( 30, 32) d'amenée des constituants individuels du mélange oxycombustible. 7 Buse selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque conduit longitudinal ( 42, 41) comporte une portion amont ( 42) communiquant avec les passages d'amenée ( 30, 32) du bloc d'embase ( 14), et une portion aval de plus grande section ( 41) communiquant avec les orifices de la seconde série d'orifices ( 46) de la pièce d'extrémité annulaire ( 24) via une chambre de répartition ( 45) formée dans cette dernière. 8 Pistolet de projection thermique de matériau plastique, comportant des moyens ( 5, 6, 7, 7 ') de raccordement à au moins deux sources de gaz sous pression et un réservoir ( 3) de particules de matériau plastique, caractérisé en ce qu'il comporte une buse ( 4) selon l'une des revendications précédentes. 9 Pistolet selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un robinet ( 10) de réglage du débit dans le circuit entre la source de gaz vecteur ( 7) et le passage central ( 19) de la buse ( 4). Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le gaz vecteur et le gaz de gainage sont identiques.