Brevet FR2666752A1 — publié le 19920320

La présente invention concerne un dispositif d'éclatement et de projection de produits pâteux. Les produits susceptibles d'être éclatés et projectés par le dispositif, objet de la présente invention, sont notamment des produits de revêtement de surface tels que du ciment ou d'autres produits de synthèse, lesquels une fois projetés et après séchage éventuel, présentent l'aspect du ciment. Toutefois la présente invention n'est pas limitée à de tels produits car le dispositif est susceptible de pouvoir éclater et projeter de façon efficace différents types de produits pâteux. Des lances d'éclatement et de projection de produits de revêtement de type ciment sont connues. Ces lances sont destinées à projeter un tel matériau sur une surface à recouvrir, de façon à pouvoir obtenir diverses apparences ou finitions de la surface revêtue, par exemple - finition avec effet "structuré" : l'éclatement et la projection du matériau sur une surface doit avoir pour résultat de former des agrégats de formes diverses sur la surface, - finition lisse : un éclatement particulièrement fin doit avoir pour effet de former une surface finie quasiment lisse, - toutes sortes de finition entre ces deux extrêmes doivent pouvoir être obtenues. D'une manière générale, l'éclatement et la projection sont obtenus par la rencontre d'un débit de produit à éclater sous pression avec un débit d'air sous pression. La qualité de l'éclatement dépend ainsi d'une part, d'une série de critères parmi lesquels on peut citer - débit et pression du produit (critères paramétrables), - débit et pression d'air (critères paramétrables), - viscosité du produit, - d'une manière générale, ses propriétés rhéologiques, - dimension et forme de la buse d'éclatement et de projection, - conditions paramétrables de projection (angle, distance, etc ..). D'autre part, la qualité de la projection, particulièrement dans le cas où on désire une finition fine, ainsi que son coût, en termes d'installations en amont du dispositif d'éclatement et de projection (par exemple installation de mise sous pression de l'air et du produit ...) dépendent des conditions de pénétration de l'air dans le produit et de son expansion : plus le mélange air produit est intime au moment de l'éclatement, meilleure est la finition de la surface revêtue par le produit et meilleur est le rendement du dispositif. Dans la présente description, la notion de "mélange" inclut, notamment, l'idée de finesse du contact entre l'air et le produit : cette finesse sera plus élevée et d'autant meilleure que le produit sera divisé et que, par conséquent, l'air occupera tous les interstices laissés libres de ce fait : plus ladite finesse est élevée, plus le mélange est "intime". Aux figures 1 à 3, on a représenté en coupe axiale, de façon très schématique, la structure de trois dispositifs d'éclatement et de projection existants. Dans le dispositif de la figure 1, le produit à éclater et projeter est amené sous pression dans un conduit cylindrique 10 se terminant par une partie conique 11. L'air est amené par un conduit annulaire 12 entourant le conduit 10. Au niveau de la partie conique 11, le conduit annulaire 12 est obturé par une plaque annulaire 13 comportant des passages 14. Les passages 14 permettent à l'air d'être admis dans un volume annulaire - conique 15 et sont agencés de telle sorte que l'air y tourbillonne. L'éclatement du produit se fait à l'extrémité avant 16 du volume 15, dans lequel débouche la partie conique 11 du conduit d'amenée de produit. Dans le dispositif de la figure 2, commercialisé par GRACO INC, le produit est amené dans un espace annulaire 20, tandis que l'air est injecté par un conduit central 21. Le conduit annulaire 20 se termine également par une section conique 22 dans laquelle le mélange air - produit se fait. Dans le dispositif de la figure 3, le produit est amené par un conduit cylindrique 30, tandis que l'air est admis dans un espace annulaire 31 concentrique. Le conduit 30 est raccordé à une partie conique 32. L'air est admis dans le conduit central par des trous périphériques 33 donnant a l'air une orientation sensiblement inclinée par rapport à l'axe longitudinal de l'ensemble. L'éclatement se produit dans la partie conique 32, au niveau de l'étranglement 34 d'extrémité de celle-ci. Bien que ces trois lances donnent satisfaction, la demanderesse a constaté que leurs performances, sur le plan de la qualité de la finition pouvaient être améliorées. En particulier, il s'avère que dans ces trois dispositifs de l'art antérieur, le mélange air - produit, dans la zone de pulvérisation n'est pas aussi intime qu'il devrait l'être, ce qui se traduit dans certaines hypothèses par une finition de moins bonne qualité et, souvent par un mauvais rendement du dispositif en terme de consommation d'air et de produit, et de surface recouverte. En effet, dans la buse de la figure 1, l'air est admis à la périphérie du produit et se mélange mal au produit situé dans une zone proche de l'axe de la buse ; il en va de même dans la buse de la figure 3 ; dans le cas de la figure 2, c'est le contraire qui se produit : le produit proche de l'axe de la buse est bien mélangé à l'air tandis que le produit dans la zone annulaire distante de l'axe de la buse, au voisinage de la paroi conique 22, se trouve moins bien mélangé à l'air. Dans un de ses aspects, la présente invention vise à proposer un dispositif d'éclatement et de projection permettant, dans des conditions de débit et de pressions désirées, de réaliser une meilleure pénétration de l'air et par suite un mélange air - produit plus intime dans la zone d'éclatement. Le dispositif d'éclatement et de projection conforme à l'invention, qui est du genre, comportant un conduit cylindrique de section annulaire d'amenée du produit, raccordé à un conduit conique dont la section transversale diminue de taille entre sa première extrémité adjacente au conduit cylindrique d'amenée du produit et sa seconde extrémité, et un conduit cylindrique interne d'arrivée d'air coaxial au conduit cylindrique et au conduit conique, est caractérisé en ce que l'extrémité aval du conduit d'arrivée d'air est obturée par une paroi s'étendant sur l'ensemble de la section de ce conduit, et des orifices sont agencés, au moins au voisinage de l'extrémité aval, sur la paroi cylindrique du conduit d'arrivée d'air, tandis que l'extrémité aval du conduit d'arrivée d'air est agencée de telle sorte qu'une restriction du passage du mélange air produit est ménagée entre ladite extrémité aval du conduit d'arrivée d' air et la paroi interne du conduit conique d'amenée du produit. Grâce à ces dispositions, on obtient, dans la zone d'éclatement et de projection, pour des conditions de pression et de débit donnees, un mélange air - produit plus intime que dans les trois buses de l'état de la technique analysé plus haut. En effet, la demanderesse a constaté que la restriction du passage du mélange, qui, de préférence est annulaire, réalise un étranglement de forme favorable à l'expansion de l'air, injecté en amont, ce qui est particulièrement important lorsque la finition désirée est fine. En effet, l'air est injecté en amont de la restriction à une pression au moins égale à celle du produit, et qui dépend du débit de la viscosité du produit. Il passe au niveau de la restriction annulaire, finement mélangée au produit. Au moment de ce passage, la pression diminue fortement pour se retrouver voisine de zézo en aval de la restriction : l'air s'expanse alors violemment, provoquant un éclatement fin des particules du produit. En outre, cette structure a permis à l'inventeur de résoudre un second problème technique. Avec les dispositifs d'éclatement et de projection illustrés aux figures 1 à 3, il est très difficile d'obtenir plusieurs types de finition avec une même buse. En effet, comme il a été rappelé plus haut, les différents types de finition s'échelonnant entre la finition à effet structuré et la finition lisse, dépendent de plusieurs critères paramétrables, ce qui rend le réglage du dispositif d'éclatement et de projection particulièrement délicat. De plus, comme la forme de la buse intervient, il s'ensuit qu'en pratique, à chaque type de finition souhaité correspond une géométrie d'extrémité du dispositif, c'est-à-dire une buse différente, quand bien même, en théorie, en agissant sur les différents autres paramètres, on peut facilement obtenir plusieurs types de finition avec une même buse. L'inventeur s'est donné pour but de pouvoir obtenir en pratique plusieurs types de finition avec une seule et même buse ou corriger des variations de paramètres pour une même finition. Cet objectif est atteint avec un dispositif conforme à la présente invention, caractérisé d'une part, par une structure telle que celle ci-avant rappelée et, d'autre part, par des moyens de réglage permettant de faire varier la taille de ladite restriction du passage du mélange air - produit. Dans un mode préféré de réalisation, ces moyens de réglage permettent d'écarter ou de rapprocher l'extrémité du conduit d'air de la paroi interne du conduit conique d'amenée de produit. Grâce à ces dispositions, en faisant varier la section de la restriction annulaire, on fait varier la perte de charge que subit le mélange air - produit au niveau de celle-ci, ce qui change les caractéristiques de l'éclatement et de la projection. De plus, on observera que cette disposition introduit un degré de liberté de plus dans le réglage de l'ensemble de l'installation d'éclatement et de projection par rapport aux installations de l'état de la technique comportant des dispositifs d'éclatement et de projection tels que ceux décrits à l'appui des figures 1 à 3. Selon une forme préférée de réalisation, pour contrôler la perte de charge de la veine de produit en liaison avec lesdits moyens de réglage, le conduit conique comporte une première partie à forte pente et une seconde partie, en aval de la première, à faible pente. Selon une autre caractéristique de ce mode préféré de réalisation, pour parfaire le mélange de produit, une portion cylindrique est agencée en aval de la portion conique du conduit d'amenée de produit. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés sur lesquels - les figures 1 à 3 ont déjà été décrites, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'éclatement et de projection conforme à l'invention, - la figure 5 est une vue semblable à plus grande échelle de l'extrémité d'éclatement et de projection du dispositif illustré en figure 4. Selon la forme de réalisation choisie et représentée aux figures 4 et 5, le dispositif d'éclatement et de projection, qui se présente ici sous forme d'une lance, comporte un corps 41 sur lequel une lance 40 proprement dite est raccordée. Le corps 41, réalisé ici en acier zingué comporte d'une part, un conduit d'arrivée de produit 42, et d'autre part, un conduit d'arrivée d'air 43. Ces conduits, qui sont de forme cylindrique, comportent l'un et l'autre un taraudage susceptible de permettre le raccordement de conduits tubulaires extérieurs d'amenée de produit et d'air sous pression (non représentés). Le conduit d'arrivée de produit se prolonge et traverse le corps 41. A son extrémité opposée, il présente un taraudage 44 pour le raccord de la lance 40. La lance 40 comporte, ici, d'une part, un manchon 43, de forme cylindrique, et dont une extrémité 45 comporte un filetage complémentaire du taraudage 44, et d'autre part, un second manchon 46 que l'on appellera, par commodité, "porte buse", recouvrant le manchon 43. Le premier manchon 43 comporte un filetage 47 qui s'étend globalement sur la moitié de sa longueur, tandis que le manchon porte buse 46 présente un taraudage complémentaire 48. Dans le mode de réalisation représente ici, il est également prévu un contre écrou 49 présentant un taraudage complémentaire du filetage 47. La lance 40 comporte, à son extrémité distante du corps 41, une buse 50 présentant une forme globalement tronconique. Pour son raccord sur le manchon porte buse 46, la buse 50 comporte un manchon de raccord 51 présentant un taraudage interne 52, complémentaire d'un filetage 53 que présente le manchon porte buse 46. Dans le mode de réalisation choisi et représenté, figure 5, la buse 50 comporte une première partie tronconique 54 à forte pente agencée en aval de la section cylindrique 51. En aval de la première partie conique, est agencée une seconde partie conique 55 à faible pente, et en aval de cette dernière, est agencée une partie cylindrique de projection 56. On observe que les diverses sections de la buse 50 sont agencées de telle sorte que la section du volume interne de la buse diminue de taille entre son manchon cylindrique de raccord 51 et sa partie cylindrique de projection 56. Les pièces 43, 46 et 50 sont ici réalisées en acier zingué. L'arrivée d'air 43 du corps 41 est raccordée à un conduit métallique se présentant sous forme d'un tube coudé 57. Ce tube est engagé à force dans un alésage 58 agencé dans le corps 41 dans le prolongement de l'arrivée d'air 43. Le tube 57 est coudé de telle sorte qu'il s'étend ensuite à l'intérieur du manchon 43 et de la buse 50, selon l'axe de révolution 58 des manchons cylindriques 43, 46 et de la buse 50. Conformément a une caractéristique de 1' invention, l'extrémité aval 67 du conduit 57 (c'est-à-dire l'extrémité distante de l'arrivée d'air 43, en l'espèce l'arête d'extrémité 67) est obturée par une paroi 59 s'étendant sur l'ensemble de la section de ce conduit (dans le mode de réalisation représenté sur les figures, il s'agit d'une paroi s'étendant sur l'ensemble d'une section transversale du conduit 57). Selon une autre caractéristique de l'invention, des orifices 60 sont agencés au voisinage de l'extrémité aval, sur la paroi cylindrique du conduit. Dans le mode de réalisation représenté, les orifices 60 sont concentrés au voisinage de l'extrémité aval du conduit 57 et sont disposés sur plusieurs génératrices de la pièce cylindrique 57. Les caractéristiques dimensionnelles de la lance 42 illustrée sur les figures 4 et 5 sont - longueur : 200 mm, - diamètre interne du manchon 43 : 18 mm, - longueur et pente de la première partie tronconique 54 : 15 mm à 300, - longueur et pente de la seconde partie tronconique 55 : 17 mm à 300, - diamètre de la partie cylindrique 56 d'éclatement et de projection : 7 mm, - longueur de la partie cylindrique 56 d'éclatement et de projection : 10 mm. On observera que la lance présentement décrite est un mode particulier de réalisation d'un dispositif d'éclatement et de projection conforme à l'invention. En effet, conformément à celle-ci, au voisinage de l'extrémité d'éclatement et de projection, le conduit de produit à éclater et à projeter est de forme cylindrique de section annulaire. Dans le mode de réalisation représenté aux figures, le conduit de produit est constitué dans la lance 40 par l'espace annulaire 62 existant entre la surface extérieure du conduit 57 et la surface intérieure du manchon 43. Le conduit annulaire est raccordé à un conduit conique dont la section transversale diminue de taille entre sa première extrémité, adjacente au conduit cylindrique annulaire d'amenée de produit, et sa seconde extrémité. Dans le mode de réalisation représenté, le conduit conique est constitué par le volume interne 63 de la buse 50. Compte tenu de la perte de charge souhaitée dans le mode de réalisation présentement décrit, le conduit conique comporte une première partie à forte pente (volume interne de la partie 54), et une seconde partie, en aval de la première, à faible pente (volume interne de la partie 55). Dans le mode de réalisation représenté aux figures, un volume cylindrique d'éclatement et de projection est agencé en aval de la portion conique du conduit d'amenée de produit : c'est le volume interne de la partie cylindrique de projection. Cette disposition permet d'augmenter la finesse du mélange air - produit. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif. Le produit de recouvrement, par exemple du CILD PATE BLANC conforme à la norme AFNOR T 30600, fabriqué par COFAC PEINTURE, 17, quai Joseph Gillet, 69316 LYON CEDEX 04, est amené sous pression et admis dans le conduit annulaire 62 sous une pression de l'ordre de 5 bars. Cette pression résulte de la pression à la pompe (environ 50 bars) diminuée de la perte de charge en tuyauterie. Parallèlement de l'air est injecté sous une pression de 5 bars environ dans le conduit 57. L'air est injecté dans le produit par les orifices 60 dans le produit, à l'intérieur de la buse 50. Conformément à l'invention, le produit, mélangé à l'air, doit passer au travers d'une restriction ménagée au voisinage de l'extrémitré aval du conduit d'amenée d'air. Dans le mode de réalisation représenté, la restriction, qui porte la référence 70, est constituée par l'espace annulaire laissé libre entre l'arête annulaire d'extrémité aval 67 du conduit 57 et la paroi interne 72 de la seconde partie 55 du conduit conique 63. Cette restriction du passage réalise une perte de charge contrôlable, de l'ordre de 2 à 6 bars. Dans le mode de réalisation représenté, la largeur disponible pour le passage du produit mélangé à l'air est en effet de l'ordre de 1 à 5 mm selon le réglage. L'air, présent dans le produit, s'expand violamment au passage de la restriction annulaire 70, en passant de la pression interne de la buse à la pression règnant au niveau de la partie cylindrique 56 de projection, très proche de la pression atmosphérique. Par ailleurs, en raison de la multiplicité des orifices d'injection d'air 60, une grande partie du produit est en contact de l'air. Comme de surcroît l'air est véhiculé par le produit vers la restriction annulaire 70, on conçoit qu'au niveau de cette restriction, l'air se mélange intimement au produit, à l'occasion de l'expansion violente qu'il subit. A l'occasion de cette expansion de l'air au passage de la restriction annulaire, l'ensemble air - produit se trouve mélangé intimement et le produit est, de ce fait, éclaté en particules plus ou moins fines, compte tenu des divers réglages, après passage dans le tube de projection. On peut ainsi projeter le produit sur une surface à recouvrir. On notera que l'agencement d'orifices d'injection sur la paroi cylindrique du conduit d'arrivée d'air en amont d'une restriction du passage du mélange est notablement plus favorable que celle des buses de l'art antérieur décrites à l'appui des figures 1 à 3 car, en effet, avec une injection d'air à partir de la paroi latérale de la buse, comme dans le cas des figures 1 et 3, le centre du produit (proche de l'axe de la lance) n'est pas impacté directement par l'air, tandis que dans le cas d'injection centrale d'air (figure 2), la périphérie du produit n'est pas impactée directement par l'air. Cette meilleure intimité du mélange air - produit permet d'obtenir des finitions de meilleure qualité qu'avec les dispositif de l'art antérieur. L'agencement d'une restriction de forme annulaire confère à la restriction une forme régulière favorable à l'intimité du mélange et permet en plus de prévoir une section de passage du mélange relativement importante. De plus, la demanderesse a constaté que son dispositif présentait plusieurs avantages supplémentaires. En effet, la "division" de l'air qui se produit au moment de son expansion brutale à l'occasion du passage du mélange par la restriction 70, permet d'utiliser une pression et un débit d'air et de produit moins importants que dans la plupart des cas classiques (de l'ordre de 15 à 20%). De plus, ce dispositif permet souvent une consommation d'air plus faible pour un résultat donné, ce qui entraîne une diminution de l'importance des équipements de chantier (compresseur, circuit haute pression etc ...). Enfin, cette géométrie a permis à l'inventeur de résoudre le problème de l'emploi d'une même buse pour obtenir diverses finitions. En effet, l'agencement du manchon porte buse 46 sur un manchon interne 43, avec les filetages et taraudages associés, constituent des moyens de réglage de la taille de la restriction 70 : en vissant plus ou moins le manchon porte buse 46 sur le manchon interne 43, on peut faire varier la taille de la restriction annulaire, et par conséquent la perte de charge au niveau de celle-ci et donc les conditions de détente de l'air injecté. De ce fait, la pression du produit en amont de la restriction est facilement réglable sans qu'on en change le débit, ce qui permet d'obtenir facilement diverses finitions. Par ailleurs, en cas de besoin, la variation de perte de charge, peut elle-même être compensée par un accroissement de la pression à la pompe du produit, ce qui est un réglage facile à faire. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limité au mode de réalisation choisi et représenté mais englobe bien au contraire, toutes variantes à la portée de l'homme de l'art. En particulier dans le mode de réalisation choisi et représenté, le dispositif d'éclatement et de projection se présente sous forme d'une lance. il peut bien évidemment prendre toute autre forme souhaitée par l'homme de l'art. De même, les tailles relatives des divers composants et d'autres indications chiffrées ont ici été données qu'à titre purement indicatif. Par ailleurs, dans le mode de réalisation choisi et représenté, il a été illustré une paroi 59 montée de façon fixe sur le conduit 57 pour en obturer l'extrémité. Dans d'autres modes de réalisation, on pourra prévoir que la paroi 59 est solidaire d'une pièce distincte du conduit 57 et montée de façon amovible sur ce dernier pour en permettre le nettoyage de façon aisée. REVENDICATIONS f. Dispositif d'éclatement et de projection de produits pâteux du genre comportant un conduit cylindrique (62) de section annulaire d'amenée du produit, raccordé à un conduit conique (63) dont la section transversale diminue de taille entre sa première extrémité (51) adjacente au conduit cylindrique (62) d'amenée de produit et sa seconde extrémité, et un conduit cylindrique interne d'arrivée d'air (57) coaxial au conduit cylindrique (62) et au conduit conique (63), caractérisé en ce que l'extrémité aval (67) du conduit d'arrivée d'air (57) est obturée par une paroi (59) s'étendant sur l'ensemble de la section de ce conduit, et des orifices (60) sont agencés, au moins au voisinage de l'extrémité aval, sur la paroi cylindrique du conduit d'arrivée d'air, tandis que l'extrémité aval (67) du conduit d'arrivée d'air (57) est agencée de telle sorte qu'une restriction du passage (70) du mélange air - produit est ménagée entre ladite extrémité aval (67) du conduit d'arrivée d'air et la paroi interne (72) du conduit conique (63) d'amenée du produit. 2. Dispositif d'éclatement et de projection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite restriction (70) est annulaire. 3. Dispositif d'éclatement et de projection selon l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que le conduit conique (63) comporte une première partie (54) à forte pente et une seconde partie (55), en aval de la première. 4. Dispositif d'éclatement et de projection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une portion cylindrique (56) est agencée en aval du conduit conique (63) du conduit d'amenée de produit. 5. Dispositif d'éclatement et de projection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par des moyens de réglage permettant de faire varier la taille de ladite restriction du passage (70). 6. Dispositif d'éclatement et de projection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par des moyens de réglage permettant d'écarter ou de rapprocher l'extrémité (67) du conduit d'air (57) de la paroi interne (72) du conduit conique (63).