Brevet FR2816524A1 — publié le 20020517

L'invention concerne une installation manuelle de projection à la flamme notamment de poudres thermodurcissables et thermoplastiques ainsi que tout autre matériau se projetant manuellement à l'aide d'un procédé à la flamme, comme les poudres et fils métalliques ou alliages. La projection à la flamme consiste à fondre un matériau sous forme de fil ou de poudre à l'aide d'une flamme oxy-combustible et à le projeter sur un substrat à revêtir et ce, à l'aide d'un gaz porteur. Pratiquement tous les matériaux peuvent être projetés même si l'exemple présenté ci-après concerne l'utilisation d'un pistolet manuel dans le procédé de projection à la flamme notamment de poudres thermodurcissables ou thermoplastiques. En d'autres termes, ce concept peut être étendu aux autres procédés manuels de projection à la flamme. A titre d'exemple, il sera question ci-après de la projection de poudres plastiques ; toutefois l'invention n'est nullement limitée aux poudres plastiques et s'applique aussi aux poudres d'une autre nature et aux fils, notamment métalliques. De façon générale, un procédé de projection d'une poudre plastique consiste à projeter, à travers la buse d'un pistolet, de la poudre fondue sous atmosphère gazeuse. Lors de la projection, le gaz porteur neutre véhicule la poudre jusqu'à la pièce à revêtir dans une gaine de gaz protecteur également neutre, elle-même enveloppée par une flamme oxy-combustible, par exemple un mélange d'oxygène et de SPRAL 29. Un dispositif de pincement du jet de poudre par busettes à air permet d'accroître la largeur de projection sur le substrat. Le procédé de projection à la flamme peut être manuel ou automatisé. La présence d'une flamme dans ce procédé nécessite de mettre l'accent sur l'aspect sécurité surtout lorsque son utilisation est en fonctionnement manuel. Or jusqu'à présent, les systèmes de sécurité concernant les procédés de projection à la flamme sont réservés surtout aux versions automatisées de ces procédés, par exemple le procédé de projection HVOF (High Velocity Oxy Fuel = oxy-combustible à vitesse élevée). Le mode opératoire manuel d'un procédé connu de ce type est le suivant : - ouverture des gaz, - réglage du débit des différents gaz utilisés, - allumage manuel du pistolet, par l'opérateur avec briquet ou tout autre moyen analogue, - opération de projection, - coupure manuelle des gaz par l'opérateur dans un ordre préférentiel pour éviter des claquements à l'extinction, c'est-à-dire dans l'ordre suivant : combustible avant oxygène, puis azote ou air. Des précautions pour l'opérateur doivent pouvoir prévenir les risques possibles de brûlures au cas où l'opérateur lâcherait par inadvertance le pistolet ou exécuterait une erreur de manipulation, en cas de rentrée de flamme dans la buse du pistolet avec les conséquences que cela peut entraîner, etc.... et détecter les fuites occasionnelles de gaz. Le but de la présente invention est alors de résoudre ces problèmes en proposant un dispositif de mise en oeuvre d'un procédé manuel de projection à la flamme comportant un système de sécurité pour l'utilisateur avec coupure instantanée de la flamme du pistolet en cas de problème particulier. L'invention concerne alors une installation de projection à la flamme de matériau de revêtement comprenant : - un pistolet manuel comprenant une gâchette actionnable par un opérateur ; - au moins une source de matériau de revêtement ; - au moins une source de gaz combustible ; - au moins une source de gaz comburant ; - au moins une source de gaz de protection et/ou de gaz vecteur ; - des moyens de régulation de débit et/ou de pression de gaz pour réguler ou ajuster le débit et/ou la pression d'au moins un gaz issu d'au moins une desdites sources de gaz ; -des moyens de pilotage comprenant au moins un automate programmable commandant lesdits moyens de régulation de débit etiou de pression de gaz pour autoriser l'alimentation du pistolet en un ou plusieurs gaz, après actionnement manuel ou digital de la gâchette du pistolet par l'opérateur, et/ou pour arrêter l'alimentation du pistolet en au moins un gaz, après relâchement de la gâchette du pistolet par l'opérateur ou en l'absence d'actionnement de ladite gâchette par ledit opérateur. Selon le cas, l'installation comprend les caractéristiques suivantes : - les moyens de régulation de débit et/ou pression comportent plusieurs électrovannes commandées par la gâchette du pistolet, de préférence via au moins une liaison électrique et/ou un relais. - les moyens de régulation de débit et/ou pression comportent un coffret - les électrovannes sont aménagées sur les lignes de gaz reliant lesdites sources de gaz audit pistolet et sont commandées de manière à interrompre le passage du gaz dans au moins une ligne de gaz après relâchement de la gâchette par l'opérateur ou en l'absence d'actionnement de ladite gâchette par ledit opérateur. - l'automate programmable commande les électrovannes pour interrompre d'abord l'alimentation en gaz combustible délivré par la source de gaz combustible. - la gâchette du pistolet est asservie à l'automate programmable de manière à constituer et à agir comme un système"homme mort". - l'automate programmable assure ou commande, en outre : la détection de toute anomalie de fonctionnement d'au moins un circuit de gaz, . l'allumage de la flamme du pistolet, de préférence par commande d'une électrode d'allumage, et/ou à l'inverse l'extincteur de ladite flamme, . l'alimentation du pistolet ou l'arrêt d'alimentation dudit pistolet en matériau à projeter, eVou . la purge du circuit de gaz combustible L'invention porte aussi sur l'utilisation de l'installation de l'invention pour réaliser un revêtement plastique ou métallique sur une pièce. Selon un autre aspect, entre aussi dans le cadre de l'invention, un procédé de projection à la flamme de matériau de revêtement dans lequel on utiliser un pistolet de projection équipé d'une gâchette de sécurité actionnable par un opérateur et coopérant avec un automate programmable pour autoriser ou, à l'inverse, interdire l'envoi des gaz vers le pistolet. Un tel procédé est utilisable pour réaliser un revêtement qui peut être obtenu à partir d'une poudre thermodurcissable (polyester, époxy..), d'une poudre thermoplastique (polyamide 11 ou autres copolymères), de poudres ou de fils métalliques, y compris les alliages. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail en références aux figures annexées données à titre purement illustratif. La figure 1 schématise une installation de projection à la flamme selon la présente invention où l'on voit un opérateur 20 réalisant une opération de projection à la flamme 11 de matériaux thermodurcissables, par exemple une poudre constituée d'époxy, à l'aide d'un pistolet de projection 1 à la flamme pour revêtir une pièce 10. Le pistolet 1 de projection est relié, d'une part, à une source de poudre 5 de revêtement, c'est-à-dire à un distributeur de matériau thermodurcissable, et, d'autre part, à différentes sources de gaz 21 à 25, via un coffret débitmétrique 6 coopérant avec une armoire électrique 7, et ce, par l'intermédiaire de canalisations de gaz 21'à 25'et 31 à 35. Dans ce cas, les sources de gaz 21 à 25 alimentent le pistolet 1, respectivement, en oxygène 21, en gaz combustible 22 par exemple du propylène, en azote utilisé comme gaz de protection 23, en azote utilisé comme gaz vecteur de poudre 24 et en air comprimé 25 utilisé pour pincer le jet de poudre. Les sources de gaz 21 à 24 peuvent être des bouteilles de gaz équipées de détendeurs à manomètres, alors que la source 25 d'air comprimé peut être une capacité tampon et/ou un compresseur d'air. Le coffret débitmétrique 6 permet de régler les pressions (Pi à Ps) et/ou les débits (Q1 à Q5) des gaz qui y arrivent via les lignes 21'à 25'et des vannes 1/4 de tour (non montrées). L'armoire électrique 7 comprend un automate programmable permettant de commander les démarrages et arrêts des opérations ou cycles de projection en agissant sur les circuits de gaz ; de détecter les éventuelles anomalies de fonctionnement ; et de purger le circuit 22 de gaz combustible pour éviter tout accident. Durant une opération de projection, la poignée du pistolet 1 maintenue par l'opérateur 20 comporte une gâchette ou un bouton-poussoir permettant de démarrer et maintenir le cycle de fonctionnement tant qu'une pression manuelle est exercée sur elle. A l'inverse, le relâchement de la gâchette entraîne instantanément l'extinction de la flamme et l'arrêt de l'alimentation des différents gaz nécessaires au procédé dans l'ordre préférentiel suivant : combustible, oxygène, azote et air. La gâchette est asservie à l'automate programmable situé dans l'armoire électrique 7, de préférence à proximité de l'opérateur 20, et agit comme un système"homme mort". Plus précisément, l'automate programmable autorise les fonctions suivantes : - l'ouverture et le contrôle de débits-pressions des différents gaz - la coupure des différents circuits de gaz - la détection des anomalies de fonctionnement sur tous les circuits y compris une absence d'aspiration dans la cabine de projection (ventilation nécessaire) - un contrôle négatif sur au moins un des circuits entraîne instantanément la fermeture des circuits de gaz - l'allumage du pistolet grâce à la commande d'une électrode d'allumage située sur la buse du pistolet (étincelage) - l'extinction du pistolet avec les temporisations nécessaires - la commande à distance du distributeur à poudre (ouverture et arrêt de l'électrovanne gaz porteur) démarrage ou arrêt de la projection - une purge du circuit aval du combustible. Le schéma de fonctionnement de la gâchette 2 de commande du pistolet 1 est représenté sur la figure 2. La gâchette 2 est mobile et actionnable par l'opérateur 20 entre au moins deux positions, à savoir : - une position d'ouverture dans laquelle le cycle ou procédé de projection à la flamme peut être effectué, après actionnement de la gâchette 2 par l'opérateur 20, et - une position de fermeture dans laquelle la gâchette 2, une fois relâchée par l'opérateur 20, entraîne une action de coupure de la flamme et de diverses alimentations en fluide. Selon l'invention, l'actionnement de la gâchette 2 par l'opérateur 20 commande l'automate programmable de l'armoire électrique 7 qui agit en réponse à cet actionnement en autorisant le passage des gaz à travers le coffret débitmétrique 6 grâce à une commande d'électrovannes 41 à 44 reliées électriquement par 46 à la gâchette 2 du pistolet 1 via un relais 45. Le cycle de projection peut être réenclenché, après un arrêt par relâchement de la gâchette 2 par l'opérateur 20, par simple nouvelle pression ou nouvel actionnement de ladite gâchette 2 par ledit opérateur 20. De préférence, la fermeture des électrovannes 41 à 44 se fait dans l'ordre suivant pour éteindre la flamme du pistolet 1 : - électrovanne 41 commandant l'alimentation en gaz combustible ; - électrovanne 42 commandant l'alimentation en oxygène ; - électrovanne 43 commandant l'alimentation en azote ; - électrovanne 44 commandant l'alimentation en air. REVENDICATIONS 1. Installation de projection de matériau de revêtement comprenant : - un pistolet (1) manuel comprenant une gâchette (2) actionnable par un opérateur (20) ; - au moins une source (5) de matériau de revêtement ; - au moins une source (22) de gaz combustible ; - au moins une source (21) de gaz comburant ; - au moins une source (23,24) de gaz de protection (23) et/ou de gaz vecteur (24) ; - des moyens de régulation (6,41 à 44) de débit et/ou de pression de gaz pour réguler ou ajuster le débit et/ou la pression d'au moins un gaz issu d'au moins une desdites sources de gaz (21 à 24) ; - des moyens de pilotage (7) comprenant au moins un automate programmable commandant lesdits moyens de régulation de débit et/ou de pression de gaz (6,41 à 44) pour autoriser l'alimentation du pistolet (1) en un ou plusieurs gaz, après actionnement manuel ou digital de la gâchette (2) du pistolet (1) par l'opérateur, et/ou pour arrêter l'alimentation du pistolet (1) en au moins un gaz, après relâchement de la gâchette (2) du pistolet (1) par l'opérateur (20) ou en l'absence d'actionnement de ladite gâchette (2) par ledit opérateur (20). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de régulation de débit et/ou pression (6,41 à 44) comportent plusieurs électrovannes (41 à 44) commandées par la gâchette (2) du pistolet (1), de préférence via au moins une liaison électrique (46) et/ou un relais (45). 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de régulation de débit et/ou pression comportent un coffret débitmétrique (6). 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les électrovannes (41 à 44) sont aménagées sur les lignes de gaz (21'à 25', 31 à 35) reliant lesdites sources de gaz (21 à 25) audit pistolet (1) et sont commandées de manière à interrompre le passage du gaz dans au moins une ligne de gaz (21'à 25', 31 à 35) après relâchement de la gâchette (2) par l'opérateur ou en l'absence d'actionnement de ladite gâchette (2) par ledit opérateur (20). 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'automate programmable commande les électrovannes (41 à 44) pour interrompre d'abord l'alimentation en gaz combustible délivré par la source (22) de gaz combustible. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la gâchette (2) du pistolet (1) est asservie à l'automate programmable de manière à constituer et à agir comme un système"homme mort". 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'automate programmable assure ou commande, en outre : - la détection de toute anomalie de fonctionnement d'au moins un circuit de gaz, - l'allumage de la flamme du pistolet, de préférence par commande d'une électrode d'a !) umage, et/ou à l'inverse l'extinction de ladite flamme, - l'alimentation du pistolet (1) ou l'arrêt d'alimentation dudit pistolet (1) en matériau à projeter, et/ou - la purge du circuit de gaz combustible. 8. Utilisation d'une installation selon l'une des revendications 1 à 7 pour réaliser un revêtement plastique ou métallique sur une pièce. 9. Procédé de projection à la flamme de matériau de revêtement dans lequel on utilise un pistolet (1) de projection équipé d'une gâchette (2) de sécurité actionnable par un opérateur et coopérant avec un automate programmable pour autoriser ou, à l'inverse, interdire l'envoi des gaz vers le pistolet (1). 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le matériau de revêtement est une poudre plastique ou métallique, ou un fil métallique.