Brevet FR2796573A1 — publié le 20010126

"Tête de pulvérisation rotative et dispositif de projection de produit de revêtement équipé d'une telle tête" L'invention se rapporte à une tête de pulvérisation et à un dispositif de projection pulvérisateur rotatif électrostatique de produit de revêtement équipé d'une telle tête. L'invention s'applique notamment à la projection électrostatique d'un produit de revêtement hydrosoluble conducteur, en particulier pour revêtir les carrosseries des véhicules automobiles. Parmi les dispositifs de projection de produit de revêtement faisant appel à une tête rotative de pulvérisation en forme de bol, coupelle ou cloche, on connaît notamment ceux du type à charge externe. Classiquement, les têtes de pulvérisation de ce type de dispositif sont entièrement métalliques et présentent un bord de pulvérisation en avant d'une couronne d'électrodes externes portée à la haute tension (plusieurs dizaines de kilovolts) au moyen d'un générateur de haute tension externe, alors que la tête de pulvérisation est mise à la masse. Ainsi, lors de l'application de la haute tension aux électrodes externes, des champs électrostatiques sont formés par des lignes électriques de force entre chacune des électrodes et la tête de pulvérisation, d'une part, et entre chacune de ces électrodes et un objet à revêtir (carrosserie, ...), d'autre part. Par ailleurs, une zone d'ionisation est formée au voisinage de l'extrémité avant de chaque électrode externe. Dans cette situation, la tête de pulvérisation est mise en rotation à haute vitesse et le produit à projeter est amené par une conduite à une cavité d'écoulement du produit vers le bord de pulvérisation qui est formée dans la tête de pulvérisation. En raison de la force centrifuge résultant de la rotation, le produit s'étale dans la cavité en formant un mince film de matière. En arrivant au bord de pulvérisation, il est projeté radialement vers l'extérieur et forme des filets de liquide. Ces filets de liquide s'atomisent et les fines gouttelettes ou particules en résultant sont chargées dans les zones d'ionisation formées à l'avant des électrodes externes. Afin de faire converger les particules chargées vers l'objet à revêtir, un flux d'air de mise en forme du nuage de particules, dirigé vers l'objet à revêtir, est mis en circulation à partir d'orifices répartis autour de la tête et situés aux extrémités de canaux d'une jupe en matière électriquement isolante logée dans un capot en matière électriquement isolante du dispositif de projection. Cette jupe et ce capot entourent la tête de pulvérisation, en retrait par rapport au bord de pulvérisation. Une faible distance sépare la tête de pulvérisation et le nez de la jupe, alors que les électrodes externes sont placées à plus grande distance autour de cette dernière. Une telle réalisation présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, des charges électriques (ions négatifs) se fixent sur le capot isolant et se déchargent sur la tête de pulvérisation métallique reliée à la masse (potentiel positif). Il se produit donc une succession d'arcs électriques entre le nez de jupe isolant et la tête de pulvérisation métallique, en raison de la faible distance entre ces deux éléments (typiquement de l'ordre 1 à 2 mm). Le champ disruptif dans l'air (champ de claquage) est, quant à lui, de l'ordre de 5 kV/mm. Ces décharges à haute fréquence ont des effets néfastes. Plus précisément, elles provoquent la dégradation du nez de jupe en matière plastique. Par ailleurs, elles perturbent la distribution des champs électriques et le processus de charge des particules. C'est ainsi que des particules de peinture non chargées auront tendance à salir le nez de jupe et l'extérieur du capot. Afin d'éviter ces décharges, il a été envisagé d'augmenter la distance entre l'extérieur de la tête de pulvérisation et l'intérieur de la jupe. Ceci ramènerait le champ dans la zone d'entrefer tête / jupe en dessous de la valeur de claquage. Les charges ne s'écouleraient alors plus vers la tête via les arcs et le potentiel du capot resterait stable et à une valeur fixe (environ 10 W à 20 kV) répulsive vis-à-vis des particules ou gouttelettes de produit. Cependant, la configuration en résultant est défavorable d'un point de vue aéraulique. En effet, des zones de dépression, dans lesquelles se précipite une partie des particules ou gouttelettes de produit quittant le bord de pulvérisation, se forment entre la tête de pulvérisation et la jupe. Pour éviter les dépôts de peinture sur un anneau de sortie d'air de mise en forme entourant une tête de pulvérisation, il a également été envisagé dans le document US-A-5,775,598 de mettre en ceuvre une électrode annulaire de répulsion en matière électriquement conductrice et reliée directement à la masse, au voisinage de la tête de pulvérisation. Ce document n'aborde cependant pas le problème des phénomènes de décharges transitoires sous forme d'arcs pouvant se produire entre une jupe isolante et une tête de pulvérisation métallique d'un dispositif de projection. L'invention vise à supprimer, ou à tout le moins, réduire au minimum, ce type de décharges. A titre subsidiaire, elle vise également à proposer une solution ayant un prix de revient raisonnable et qui puisse être mise en #uvre de façon aisée sur du matériel déjà existant. Ainsi, l'invention propose une tête de pulvérisation pour un dispositif de projection rotatif électrostatique de produit de revêtement à charge externe, comportant un corps métallique ayant une cavité d'écoulement de produit de revêtement vers un bord de pulvérisation du produit, s'étendant entre la cavité formant l'intérieur du corps et l'extérieur de ce corps, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'extérieur du corps est couverte par une matière électriquement isolante. Grâce à ces dispositions, la tête de pulvérisation métallique peut être isolée efficacement d'un nez de jupe ou élément équivalent en matière isolante se trouvant au voisinage de cette tête. En outre, une telle solution présente l'avantage de pouvoir être aisément mise en #uvre sur un dispositif de projection déjà existant. Dans un mode de réalisation préféré, le corps comporte un voile métallique globalement annulaire formant la cavité d'écoulement de produit et se terminant par le bord de pulvérisation et une jupe réalisée à partir de la matière électriquement isolante est fixée à l'extérieur de ce voile. Afin d'isoler efficacement la partie métallique de la tête de pulvérisation du nez de jupe ou élément équivalent adjacent, la jupe de la tête de pulvérisation s'étend, de préférence, jusqu'au voisinage du bord de pulvérisation formant l'extrémité avant du voile et au-delà de l'extrémité arrière du voile opposée au bord de pulvérisation. De préférence, la jupe est collée sur l'extérieur du voile ou bien emboîtée et/ou clippée sur ce dernier. La matière électriquement isolante est une matière plastique du type DELRIN @, ERTALYTE #), ou PEEK (polyétheréthercétone). L'invention se rapporte également à un dispositif de projection électrostatique de produit de revêtement à charge externe, caractérisé en ce qu'il comprend une tête rotative de pulvérisation telle que décrite supra et une jupe en matière électriquement isolante entourant la tête de pulvérisation, cette dernière étant séparée de la jupe par la matière électriquement isolante qui couvre au moins une partie de l'extérieur du corps métallique de cette tête de pulvérisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un dispositif de projection de produit de revêtement conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une moitié avant d'un dispositif de projection conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, représentant une variante de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté en coupe longitudinale une moitié avant d'un dispositif de projection de produit de revêtement 11 à charge externe comprenant, à son extrémité frontale, un bol rotatif de pulvérisation 13 monté tournant autour d'un axe x'-x confondu avec l'axe principal de symétrie du bol. Il s'agit d'un dispositif connu dans ses grandes lignes, à l'exception de la structure particulière du bol. Il comprend un conduit 15 d'alimentation central, fixe, terminé par une buse d'éjection 17 et par lequel un produit de revêtement circule sous pression pour être éjecté par la buse, à l'arrière du bol rotatif 13. Le conduit est logé à l'intérieur d'un manchon support 19, fixe. Autour de ce manchon, on distingue des dents d'emboîtement élastique 21 plastique qui s'encastrent dans une nervure annulaire interne d'un rotor 23. Ces dents d'emboîtement 21 font partie d'un moyeu approximativement conique prolongeant une roue de turbine pneumatique. Le rotor 23 est stabilisé par rapport à un stator 25 au moyen d'un système de suspension magnétofluidique 27. On rappelle que ce système comporte deux paires d'aimants annulaires, respectivement 29a, 29b-30a, 30b solidaires du rotor 23 et du stator 25 et un palier fluidique 31 agencé extérieurement aux aimants. De l'air sous pression est injecté en permanence dans une cavité annulaire de distribution 33 alimentant par de petits trous l'espace laminaire constituant le palier fluidique 31. Un anneau élastique 35, en matière plastique semi-rigide est pourvu de deux séries de dents définissant chacune une bague annulaire d'emboîtement élastique pourvue d'une nervure extérieure. La bague arrière 36 est emboîtée dans une gorge annulaire d'une pièce annulaire intermédiaire 39 prolongeant le rotor 23 vers l'avant. De son côté, le bol 13 comporte, à l'arrière de celui-ci, une gorge annulaire 38 par laquelle il est emboîté à force sur la bague avant 37. Il est à noter que les termes "avant" ou "arrière" sont à considérer par rapport au sens de progression normale du produit de revêtement, c'est-à-dire de gauche à droite en considérant la figure 1. Ce type de montage facilite la mise en place ou l'enlèvement du bol 13 et assure un centrage parfait de celui-ci. Comme on peut le voir, les moyens d'entraînement du bol 13 ainsi que la plus grande partie de celui-ci se trouvent encastrés dans un carter ou capot extérieur 41 en matière électriquement isolante. De façon également connue en soi, une couronne d'électrodes externes portée à la haute tension, au moyen d'un générateur de haute tension externe, entoure ce carter 41. Ces éléments ne sont pas visibles sur la figure 1. Le bol 13 de pulvérisation est, quant à lui, relié à la masse. Une jupe interne 43 en matière électriquement isolante permet de souffler de l'air par des orifices aux extrémités de canaux 45, afin de faire converger les particules de produit chargées vers un objet à revêtir. Dans l'exemple représenté, le bol 13 comporte un voile 47 métallique et globalement annulaire. Plus précisément, le voile 47 comporte un tronçon faiblement divergent 49 constituant une sorte de conduit tubulaire central à l'intérieur duquel est fixé un élément de répartition 51 du flux de produit de revêtement. Le tronçon faiblement divergent 49 est raccordé par une surface courbe 53 à un tronçon fortement divergent 55 (presque continu dans un plan radial) dont la face extérieure constitue ainsi une surface d'étalement ou écoulement du produit de revêtement. Cette surface se prolonge par une partie courbe 57 jusqu'à un bord de pulvérisation 59. Conformément à l'invention, une jupe 61 en matière électriquement isolante est fixée à l'extérieur du voile 47. Plus précisément, cette jupe 61 est globalement annulaire et s'étend, d'une part, jusqu'au voisinage du bord de pulvérisation 59 et, d'autre part, au- delà de l'extrémité arrière du voile 47 formée par le tronçon faiblement divergent 49. Du côté intérieur de cette jupe 61 est formée une surface étagée 63 épousant la forme extérieure du voile 47 du voisinage du bord de pulvérisation 59 jusqu'à un anneau 65 s'étendant axialement à l'arrière de ce voile 47 et comprenant la gorge annulaire 38. Comme on peut le voir, la jupe 61 vient également au contact de cet anneau 65. Par ailleurs, la jupe 61 est fixée au voile 47, par collage, au niveau du plan de joint entre cette jupe 61 et ce voile 47, On évite ainsi de déformer la jupe 61 au moment de son montage sur le voile 47. Dans l'exemple représenté, la jupe 61 n'interfère pas avec le bord de pulvérisation 59, évitant toute perturbation dans la distribution des champs électriques. On appréciera également que le voile 47 forme, à l'arrière de ce bord de pulvérisation 59, un petit retour de matière 67 constituant une butée radiale pour la jupe 61 destinée à s'opposer à l'expansion radiale de cette jupe 61, lors de la rotation du bol 13. Mais surtout, cette jupe 61 en matière électriquement isolante se trouve disposée en regard du nez 69 de la jupe 43 fixe entourant le bol 13, évitant ainsi toute production de décharges transitoires sous forme d'arcs. On appréciera également que le bol 13 ainsi constitué a la configuration d'un bol classique et peut donc venir aisément remplacer un bol entièrement métallique d'un dispositif de projection existant. En tant que matière électriquement isolante constitutive de la jupe 61, il est préféré une matière plastique du type DELRIN @, ERTALYTE @ ou PEEK (polyétheréthercétone). Le voile 47 est, quant à lui, réalisé en aluminium, en titane ou en un alliage métallique, tel que de l'acier inoxydable. Dans le cas de la variante de la figure 2, la jupe 61' en matière électriquement isolante n'est plus collée sur le voile 47', mais emboîtée et clippée sur l'extérieur de ce dernier. En effet, l'extrémité avant de la jupe 61' vient pénétrer dans un crochet annulaire 71' formé à l'arrière du bord de pulvérisation 59', tandis que son extrémité arrière est réalisée sous la forme d'un crochet annulaire 73' recevant l'extrémité arrière d'un anneau 75' en saillie sur l'extérieur du voile 47' et dans lequel est ménagée la gorge 38où est logée la bague avant 37. Entre ces deux zones d'emboîtement est formée une troisième zone d'emboîtement au moyen de deux crochets annulaires 77' et 79' s'interpénétrant. L'un de ceux-ci, repéré 7T, est formé sur l'intérieur de la jupe 61', tandis que l'autre, repéré 79', s'étend sensiblement parallèlement à l'anneau 75'. Ces trois points d'emboîtement dans le sens axial par pénétration et interpénétration de formes complémentaires, permettent une retenue radiale de la jupe 61' sur le voile 4T, empêchant toute expansion radiale de la jupe 61' lors de la rotation du bol 13'. La solidarisation dans le sens axial est, quant à elle, obtenue par clippage (emboîtement élastique) d'une nervure annulaire interne 81' de la jupe 61' dans une gorge 83'formée sur l'anneau 75'du voile 47'. Pour le reste, le dispositif de projection 11 est en tous points identique à celui de la figure 1. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, mais englobe toute variante à la portée de l'homme du métier. En particulier, dans un autre mode de réalisation, on pourra visser la jupe 61 sur le voile 47, voire surmouler une couche de matière électriquement isolante sur l'extérieur de ce voile. Enfin, la jupe pourrait être simplement clippée sur le voile sans forme complémentaire de retenue radiale. REVENDICATIONS 1- Tête de pulvérisation pour un dispositif de projection électrostatique de produit de revêtement à charge externe, comportant un corps métallique (47 ; 47') ayant une cavité d'écoulement (55) de produit de revêtement vers un bord de pulvérisation (59 , 59') du produit, s'étendant entre la cavité d'écoulement (55) formant l'intérieur du corps (47 ; 4T) et l'extérieur de ce corps (47 ; 4T), caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'extérieur du corps est couverte par une matière électriquement isolante (61 ; 6V). 2- Tête de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps comporte un voile métallique (47 ; 4T) globalement annulaire formant la cavité d'écoulement (55) de produit et se terminant par le bord de pulvérisation (59 ; 59) et une jupe (61 ; 6V) réalisée à partir de la matière électriquement isolante est fixée à l'extérieur de ce voile (47 ; 4T). 3- Tête de pulvérisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la jupe (61 ; 6V) de la tête de pulvérisation s'étend jusqu'au voisinage du bord de pulvérisation (59 ; 59') formant l'extrémité avant du voile (47 ; 47') et au-delà de l'extrémité arrière du voile (47 ; 4T) opposée au bord de pulvérisation (59 ; 59'). 4- Tête de pulvérisation selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la jupe (61) de la tête de pulvérisation est collée sur l'extérieur du voile (47). 5- Tête de pulvérisation selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la jupe (6l) est emboîtée et/ou clippée sur l'extérieur du voile (47'). 6- Tête de pulvérisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la jupe (6l) et le voile (4T) comportent des formes complémentaires (71, 73', 77', 79') se pénétrant et/ou s'interpénétrant axialement. 7- Tête de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matière électriquement isolante est une matière plastique du type DELRIN ERTALYTE @ ou PEEK (polyétheréthercétone). 8- Dispositif de projection électrostatique de produit de revêtement à charge externe, caractérisé en ce qu'il comprend une tête de pulvérisation (13 ; 13') selon l'une quelconque des revendications précédentes et une jupe fixe (43) en matière électriquement isolante entourant la tête de pulvérisation (13 ; 13% cette dernière étant séparée de la jupe fixe (43) par la matière électriquement isolante qui couvre au moins une partie de l'extérieur du corps métallique (47 4T) de cette tête de pulvérisation (13 ; 13').