Brevet FR2677991A1 — publié le 19921224

PROCEDE DE PREPARATION D'ABRASIFS SOLIDES A PARTIR DE SUBSTANCES LIQUIDES L'invention concerne un procédé pour la préparation d'abrasifs solides à partir de substances liquides dans le- quel on fait traverser à la substance liquide des orifices de sortie pour la diviser en gouttes, ces gouttes étant ensuite congelées. Les abrasifs connus fabriqués à partir de substances liquides sont, par exemple, des pastilles de neige carbonique ou des gouttes d'eau congelées Ces abrasifs sont utilisés pour le nettoyage de surface, par exemple pour l'enlèvement de vernis ou pour l'ébavurage de pièces de caoutchouc ou de matière plastique. Lors de la préparation d'abrasifs à partir de dioxyde de carbone liquide (DE-A-2 543 019), celui-ci est amené à l'état solide par détente et la neige carbonique est pressée à travers une matrice à partir de laquelle les pastilles individuelles sont découpées Ces pastilles présentent, d'une manière générale, la forme de polyèdres et comportent des arêtes et des pointes aiguës Elles présentent en outre, dans une grande mesure, des variations de densité et de taille. Les gouttes d'eau congelées, au contraire, ont une configura- tion sphérique et présentent cependant aussi des variations de dimension Ces variations de densité et de dimension sont des inconvénients importants pour les abrasifs car elles peuvent influencer de manière négative le résultat des pro- cessus d'ébavurage et de nettoyage Des particules d'abrasif trop petites ou trop légères ne contribuent pas au traitement des surfaces et ne font qu'augmenter simplement la consomma- tion-et les coûts lors de la préparation des abrasifs Des particules trop lourdes ou trop grosses peuvent elles-mêmes donner lieu à des détériorations des outils de support ou des pièces. Plus particulièrement lors de l'ébavurage, il se pro- duit des détériorations sur des pièces délicates ou minces en raison des arêtes et des coins aigus et des dimensions sou- vent trop importantes des pastilles de CO 2 ou en raison des gouttes d'eau congelées trop et, en conséquence, trop lour- des La pulvérisation d'eau et son refroidissement subséquent en- dessous du point de congélation a donné jusqu'à présent des gouttes d'eau congelées employées comme abrasifs à large spectre du diamètre des gouttes. La séparation des particules d'abrasif en taille et en poids est, en conséquence, une mesure additionnelle coûteuse mais elle est cependant généralement nécessaire pour éviter absolument les inconvénients mentionnés. L'un des buts de la présente invention est, en consé- quence, de proposer un procédé au moyen duquel on peut pré- parer un abrasif solide à partir d'une substance liquide, les particules d'abrasif devant toutes être uniformes en densité et en dimension, ce qui diminue le danger de détérioration des pièces à traiter autant que faire se peut La substance liquide doit en outre traverser des orifices de sortie pour la dispersion en gouttes et ces gouttes étant ensuite gelées. Cet objet est réalisé selon l'invention en ce que la dimension des gouttes est commandée par un champ électrique produit au voisinage des orifices de sortie. En ce qui concerne les dimensions des gouttes de liqui- de qui sont dispersées à partir de l'orifice de sortie, inter- viennent essentiellement le diamètre de l'orifice de sortie ainsi que la densité et la tension superficielle du liquide. On a montré que l'on pouvait faire varier la dimension des gouttes de liquide dans une grande mesure par modifica- tion de la tension superficielle lorsque le diamètre de l'o- rifice et la densité du liquide demeuraient constants. Selon l'invention, pour préparer des abrasifs à partir de substances liquides, on fait passer ce liquide pour la formation de gouttes par des orifices de sortie, ceux-ci pouvant avoir par exemple la conformation de buses Dans le voisinage de ces orifices, on produit un champ électrique, de préférence réalisé de façon telle que les orifices de sortie consistant en un matériau électriquement conducteur soient reliés à un pôle d'une source de tension électrique Le pôle opposé est relié à une électrode qui se trouve à une distance déterminée de l'orifice de sortie et ménage avantageusement des intervalles tels que les gouttes dispersées puissent tomber en traversant librement ces intervalles. Le liquide est forcé à travers les orifices par sa propre pression hydrostatique sans qu'intervienne aucune dispersion sous l'effet d'une surpression Par variation des orifices de sortie et de la tension appliquée à l'électrode opposée, on peut commander la tension superficielle des gout- tes de liquide et également, de ce fait, la dimension de ces gouttes dans une large mesure Pour une tension maintenue permanente, les gouttes se dispersent à la dimension désirée et sont ensuite solidifiées Grâce au procédé selon l'inven- tion, on peut réaliser des gouttes ayant un diamètre de moins d'un millimètre jusqu'à plusieurs millimètres De petites gouttes sont particulièrement appropriées à l'ébavurage de pièces minces ou fines. D'une manière générale, les gouttes de liquide sont congelées etsolidifiées par refroidissement au point de congélation du liquide ou endessous de celui-ci Il est en outre avantageux que les gouttes soient gelées par leur course selon un parcours dans un fluide froid Comme fluide froid, conviennent des liquides froids, des gaz liquéfiés ou des gaz sur-refroidis dont la densité est inférieure à la densité des gouttes de liquide La longueur du parcours de chute doit être déterminée de telle sorte que les gouttes de liquide puissent céder suffisamment de chaleur pour se re- froidir jusqu'à leur point de congélation. L'utilisation d'azote liquéfié comme fluide froid est approprié L'azote peut être obtenu en grande quantité à des coûts favorables et est un agent de refroidissement de bonne qualité et ne nuisant pas à l'environnement Les gouttes de liquide dispersées de dimension uniforme tombent sous l'effet de leur poids, par exemple dans un récipient contenant de l'azote gazeux sur-refroidi La hauteur du récipient doit être au moins telle que toutes les gouttes qui parviennent au fond du récipient soient congelées. On applique avantageusement le procédé selon l'inven- tion à la préparation d'abrasifs solides à partir de liquides polaires Dans ce cas notamment, la tension superficielle peut être le plus fortement modifiée L'eau constitue notam- ment un liquide polaire disponible en grande quantité et favorable à l'environnement; ce liquide est particulièrement bien approprié à l'obtention de particules d'abrasif selon le procédé de l'invention sous l'angle physico-technique. Pour l'obtention d'abrasifs selon l'invention, on uti- lise avantageusement un dispositif consistant en un ou plu- sieurs orifices de sortie électriquement conducteur pour une substance liquide, lesquels sont liés à un pôle d'une source de tension, cette ou ces orifice(s) de sortie étant disposé(s) en regard d'une électrode qui est liée au deuxième pôle de la source de tension et comportant un intervalle pour la libre traversée de la substance liquide. Dans ce qui suit, un exemple de réalisation du procédé selon l'invention sera plus précisément expliqué. Sur la figure unique du dessin, est représentée schéma- tiquement une installation pour l'obtention d'abrasifs selon le procédé revendiqué. Les orifices de sortie 1 pour la substance liquide sont,, dans ce cas, réalisés sous la forme de buses et fabri- qués en un matériau électriquement conducteur L'espace inté- rieur supérieur 13 de l'installation est, au moyen de la canalisation 4, alimenté en eau à partir de laquelle sera fabriqué l'abrasif En regard des orifices de sortie 1, se trouve, en tant qu'électrode 3, une grille métallique dont les mailles se trouvent en-dessous des gouttes d'eau se dis- persant à partir des orifices de sortie 1 selon la direction de sortie marquée par la flèche, de manière que celles-ci puissent tomber librement dans l'espace intérieur 5, en bas. Des orifices de sortie 1 sont reliés électriquement entre eux et raccordés au pôle d'une source de haute tension 2 dont le deuxième pôle est électriquement relié à l'élec- trode 3 Grâce à cette disposition, un champ électrique élevé peut être réalisé selon l'invention dans le voisinage des orifices de sortie 1 La canalisation 6 sert à l'alimentation en azote liquide par la vanne 7 dans l'espace intérieur infé- rieur 5 de l'installation. La canalisation 9 sert au transport, à travers la vanne 10, de l'azote se trouvant vaporisé sous pression hors de cet espace intérieur inférieur 5 Ce gaz s'écoule par la buse de venturi 11 qui est reliée à la partie la plus basse de l'es- pace intérieur 5 et quitte la canalisation 9 à travers l'aju- tage de sortie 12. Pour l'obtention de l'abrasif, l'eau est amené par la canalisation 4 dans l'espace intérieur supérieur 13 d'o elle s'égoutte par les orifices de sortie 1 La dimension des gouttes est, selon l'invention, contrôlée grâce à la haute tension existant entre les orifices de sortie 1 et l'élec- trode 3 Cette tension peut être ajustée juste en-dessous de la tension de claquage Sans application de tension, on ob- tient des dimensions de gouttes d'un peu plus de 4 mm de diamètre et, avec une tension croissante, jusqu'à environ k V par cm de distance entre l'orifice de sortie 1 et l'é- lectrode 3, on peut réduire la dimension des gouttes jusqu'à moins de 1 mm de diamètre. Les gouttes dispersées chutent à travers l'espace inté- rieur inférieur 5 qui est alimenté en azote liquide vaporisé par la canalisation 6 Les gouttes sont refroidies par l'azote sur-refroidi en-dessous de leur point de congélation et tom- bent:sous la forme de gouttes d'eau congelées 8 sur la partie la plus basse de l'espace intérieur 5. Par ouverture de la vanne 10, on peut évacuer, par la canalisation 9, l'azote gazeux froid se trouvant sous pres- sion d'environ 10 bars dans cet espace intérieur 5, qui s'écoule ensuite par l'ajutage de venturi 11 Les gouttes d'eau gelées 8 sont aspirées dans cet ajustage de venturi et sont transportées par le gaz froid en direction de l'ajutage de sortie 12 Par la pression de ce gaz et la forme de l'aju- tage de sortie 12, on peut ajuster la vitesse de sortie de l'abrasif qui peut être ainsi amené à ce moment au traitement de surface. Avec de petites gouttes d'eau congelée de diamètre constant, on peut, en particulier lors de l'ébavurage de pièces de caoutchouc minces, obtenir des résultats surpre- nants. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'abrasifs solides à partir de substances liquides dans lequel on fait traverser à la substance liquide des orifices de sortie pour la diviser en gouttes, ces gouttes étant ensuite congelées, caractérisé en ce que la dimension des gouttes est commandée par un champ électrique produit au voisinage des orifices de sortie ( 1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gouttes dispersées à partir des orifices de sortie ( 1) sont gelées lors de leur course suivant un parcours dans un fluide froid. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, comme fluide froid, on utilise de l'azote vaporisé. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que, comme substance liquide, on utilise des liquides polaires, de préférence de l'eau. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs orifices de sortie électriquement conducteurs ( 1) pour une substance liquide sont reliés à un pôle d'une source de tension ( 2) et en ce que celle-ci ou ces orifices de sor- tie ( 1) sont disposés en regard d'une électrode ( 3) qui est connectée au deuxième pôle de la source de tension ( 2) et qui comporte des espaces intermédiaires pour le libre parcours de la substance liquide.