Brevet FR3134524A1 — publié le 20231020

Pistolet de pulvérisation d’un produit pulvérulent à appliquer à chaud sur une surface à traiter, comprenant : - un corps (1) principal ; - une entrée d’air ambiant (4) ; - une entrée d’alimentation (6) en produit pulvérulent positionné entre le dispositif d’entraînement aéraulique (5) et le canon de pulvérisation (3) ; - un canal de pulvérisation (31) du produit pulvérulent ; - un isolant thermique (32) disposé autour du canal de pulvérisation (31) ; - au moins un élément chauffant électrique (321) agencé dans le canal thermique (320) ; caractérisée en ce que le pistolet comprend en outre : - un espacement (33) entre le canal de pulvérisation (31) et l’isolant thermique (32), l’espacement (33) présentant une forme sensiblement conique convergent en direction de l’extrémité libre du canon (3) ; et - des moyens d’injection dans ledit espacement (33), d’un flux d’air sous la forme d’un écoulement hélicoïdal (70) autour du canal de pulvérisation (31) en direction de l’extrémité libre du canon (3). Figure à publier pour l’abrégé : Figure 1 PISTOLET PULVERISATEUR CHAUFFANT Domaine technique de l’invention La présente invention se rapporte à un pistolet pulvérisateur chauffant prévu pour l’application par projection à chaud sous pression, d’un produit pulvérulent, en particulier thermodurcissable, ledit produit pulvérulent étant appliqué sur une surface elle-même préchauffée. Dans la suite de la description, l’invention est décrite en relation avec l’application de peinture thermodurcissable. Néanmoins, toute matière pulvérulente applicable à chaud est concernée. Il est connu de pulvériser des peintures qui polymérisent à chaud. Cette pulvérisation est habituellement effectuée par un dispositif qui comprend une source d’air sous pression, un boîtier de commande, une réserve de peinture poudre, une alimentation en peinture poudre et un pistolet pulvérisateur. Un tel dispositif est par exemple décrit dans les documents WO 2008/073110 A1 et US 4,065,057, le produit pulvérulent étant pulvérisé au sein d’un flux d’air chaud sur une surface à traiter qui est à température ambiante. Pour améliorer l’application du produit pulvérulent sur la surface à peindre, il est d’usage de préchauffer la surface au moyen d’un dispositif de chauffage annexe ou au moyen d’un flux d’air chaud généré par le pistolet de pulvérisation comme proposé dans le document FR3065655. Cependant, malgré une praticité non négligeable du dispositif proposé dans le document FR3065655, on constate parfois une irrégularité de la peinture appliquée sur la surface à traiter. En effet, la surface peinte présente à certains endroits un effet « peau d’orange », c’est-à-dire que la surface présente des aspérités bosselées sous forme d’îlots. Ces irrégularités s’expliquent notamment par la présence, dans le flux projeté, de paquets constitués par un mélange de produit sous forme liquide et sous forme de poudre, et qui n’ont donc pas été liquéfiés en totalité avant d’atteindre la surface. La présence de ces paquets trouve notamment son origine dans l’irrégularité de l’approvisionnement en poudre dans le canon du pistolet. En effet, l’entrainement de la poudre par l’air en sortie de la vis d’entrainement est, par nature, non pas continu mais discret. Des paquets de poudre se détachent au rythme de l’alimentation en poudre suivant la vitesse de rotation de la vis d’alimentation hélicoïdale. Ces paquets, s’ils ne sont pas désagglomérés par la pression de l’air dans le canon, se retrouvent ainsi projetés tels quels dans le courant d’air chaud. Or, on comprend aisément que des grains individualisés dans un écoulement chaud fondent rapidement, grâce à un transfert thermique rapide entre le gaz vecteur, ici l’air chaud, et le grain, tandis que des paquets de grains agglomérés soumis aux mêmes conditions mettent plus de temps, du fait d’un contact faible avec le gaz vecteur et d’une conduction lente interne à l’agrégat. De ce fait, ces paquets constitués par un mélange de produits agglomérés liquide-solide arrivent sur la surface à peindre, et adhèrent à la surface sans étalement comme ce serait le cas pour un liquide, et prennent ainsi la forme d’irrégularités de type « peau d’orange » comme mentionné. La présente invention est ainsi une amélioration du dispositif de pulvérisation décrit dans le document FR 30 65 655, tout en restant compact, fiable, léger et facile d’emploi. La présente invention a ainsi pour objet un pistolet de pulvérisation d’un produit pulvérulent à appliquer à chaud sur une surface à traiter. Le pistolet comprend un corps principal prolongé vers le bas par une poignée et vers l’avant par un canon de pulvérisation sensiblement cylindrique d’axe central longitudinal, une entrée d’air ambiant associée à un dispositif d’entraînement aéraulique, et une entrée d’alimentation en produit pulvérulent positionné entre le dispositif d’entraînement aéraulique et le canon de pulvérisation. Le pistolet comprend en outre un canal de pulvérisation du produit pulvérulent, débouchant au niveau de l’extrémité libre du canon de pulvérisation en position sensiblement centrale. Le canal de pulvérisation est alimenté en air par le dispositif d’entraînement aéraulique, et le produit pulvérulent est injecté ou entraîné dans le canal de pulvérisation au moyen de l’alimentation en air par le dispositif d’entraînement. Un isolant thermique disposé autour du canal de pulvérisation est percé longitudinalement de part en part d’au moins un canal thermique alimenté en flux d’air par le dispositif d’entraînement aéraulique, et au moins un élément chauffant électrique agencé dans le canal thermique est configuré pour permettre la circulation du flux d’air dans le canal thermique et pour chauffer ledit flux d’air à au moins une température prédéfinie. Selon l’invention, le pistolet comprend en outre : - un espacement entre le canal de pulvérisation et l’isolant thermique, cet espacement présentant une forme sensiblement conique convergent en direction de l’extrémité libre du canon ; et - des moyens d’injection dans ledit espacement, d’un flux d’air circulant dans l’espacement sous la forme d’un écoulement hélicoïdal autour du canal de pulvérisation en direction de l’extrémité libre du canon. En d’autres termes, la présente invention propose de modifier le dispositif de l’art antérieur en intégrant les éléments suivants : - un espacement vide entre le canal de pulvérisation et l’isolant thermique, de manière à créer un isolant thermique supplémentaire via la circulation d’un air ambiant dans cet espacement ; - des moyens pour injecter de l’air ambiant dans l’espacement et pour faire circuler cet air dans l’espacement non pas longitudinalement mais suivant une trajectoire hélicoïdale autour du canal de pulvérisation ; et - des moyens pour augmenter la vitesse d’écoulement de l’air, et notamment de l’air circulant dans l’espacement, via notamment une réduction progressive du diamètre offert à l’écoulement de l’air, induisant un accroissement de la vitesse d’écoulement de l’air via l’effet venturi qui s’additionne à l’accroissement de vitesse naturel lié à la dilatation de l’air. L’écoulement hélicoïdal de l’air exacerbé par un accroissement de la vitesse a pour effet d’ajouter une composante radiale à la vitesse d’éjection de l’air portant le produit pulvérulent en sortie du canon. Ainsi, contrairement au dispositif de l’art antérieur dans lequel la trajectoire des paquets de produit éjectés en sortie du canon suit une direction exclusivement longitudinale, dans la solution de l’invention, du fait de la composante radiale de la vitesse, tout ou partie des paquets de produit éjectés en sortie du canon dévient ou s’écartent sensiblement de cette direction longitudinale, heurtant alors l’air chaud s’échappant du canal thermique. Les paquets de produit pulvérulent subissent de ce fait un brusque cisaillement qui provoque leur désagglomération suivie de la fusion immédiate des fines particules de poudres libérées. Par ailleurs, toujours du fait de l’éjection radiale des particules, le temps de séjour des particules de poudre dans la zone chaude comprise entre l’extrémité du pistolet et la surface à traiter est augmenté, ce qui améliore de fait le temps nécessaire à la fusion complète des particules désagglomérées. De préférence, le canal de pulvérisation présente un diamètre sensiblement constant. Ainsi, la forme conique de l’espacement ou canal d’espacement peut être obtenue par une augmentation progressive dans la direction de l’extrémité libre du canon, de l’épaisseur (suivant la direction radiale) de l’isolant thermique. En d’autres termes, l’espacement délimité par le canal de pulvérisation et l’isolant thermique, présente un diamètre interne constant (celui du canal de pulvérisation) et un diamètre externe qui se réduit progressivement en direction de l’extrémité libre du canon. Selon un mode de réalisation, les moyens d’injection comprennent deux évents alimentés en air à l’une de leurs extrémités par le dispositif d’entraînement aéraulique, l’autre de leurs extrémités débouchant dans l’espacement de manière diamétralement opposée dans la direction radiale. Chaque évent est de forme conique et converge en direction de l’espacement, l’axe de révolution de chaque évent formant un angle prédéfini par rapport à l’axe central longitudinal du canon. En d’autres termes, les deux évents coniques positionnés diamétralement opposés sont configurés pour permettre l’injection de l’air ambiant dans l’espacement avec un angle d’incidence non nul par rapport à l’axe central longitudinal, afin d’induire l’écoulement hélicoïdal de l’air dans l’espacement et donc du produit pulvérulent en sortie du canal de pulvérisation. De préférence, les évents sont au moins symétriques par rapport à un plan longitudinal, ce plan longitudinal s’étendant dans la direction longitudinale du canon et contenant l’axe central longitudinal du canal de pulvérisation. Par ailleurs, pour chaque évent conique, l’angle d’incidence défini par l’angle formé entre l’axe central longitudinal du canal d’injection (ou l’axe central de l’espacement) et l’axe de révolution de l’évent conique est de préférence comprise entre 20 et 80 degrés, et est usuellement sensiblement égal à 45 degrés. Afin d’optimiser d’une part le préchauffage de la surface à traiter et d’autre part la fusion du produit pulvérulent en sortie du canon, l’isolant thermique peut comprendre un ensemble de canaux thermiques distincts les uns des autres, positionnés parallèlement à l’axe du cylindre formé par l’isolant thermique et répartis uniformément suivant des rayons dudit cylindre. Chaque canal thermique débouche au niveau de l’extrémité libre du canon et est alimenté en air pulsé par le dispositif d’entrainement aéraulique. En outre, au moins un élément chauffant électrique est agencé dans chacun de ces canaux thermiques. Selon une variante, l’isolant thermique peut être formé d’une couche isolante unique, en matériau choisi pour ses propriétés d’isolation thermique, et avantageusement également pour ses propriétés d’isolation électrique. Dans cette variante, les canaux thermiques sont positionnés dans l’isolant thermique en s’assurant d’une épaisseur d’isolation thermique et/ou électrique suffisante entre les canaux thermiques et le canal de pulvérisation. En pratique, l’isolant thermique est en matériau résistant aux hautes températures, par exemple en céramique réfractaire. Selon une autre variante, l’isolant thermique peut être formé de deux couches isolantes, à savoir une première couche isolante pour former l’espacement avec le canal de pulvérisation, et une deuxième couche isolante entourant la première couche isolante et dans laquelle sont positionnés les canaux thermiques. Les épaisseurs et les matériaux des couches isolantes sont choisis pour résister aux hautes températures et pour assurer une isolation électrique et également une isolation thermique afin d’éviter que l’air circulant dans le canal de pulvérisation ne soit chauffé au point que la poudre durcisse à l’intérieur du canon. Avantageusement, pour la première couche isolante, on privilégiera un matériau ayant des propriétés d’isolation thermique adaptées aux hautes températures générées dans le pistolet, et pour la deuxième couche, on privilégiera un matériau ayant des propriétés d’isolation électrique adaptées aux tensions et courants circulant dans le pistolet. Par exemple, le premier matériau peut être en céramique réfractaire, par exemple en silicate de silicium, et la deuxième couche isolante peut être en mica. Le pistolet comprend avantageusement des modules configurés pour mettre en œuvre un procédé de pulvérisation d’un produit pulvérulent comprenant une phase de préchauffage préalablement à une phase d’application. En pratique, les éléments chauffants présents dans les canaux thermiques sont usuellement couplés à une alimentation électrique régulée et asservie par rapport à une température de la surface mesurée par un module de mesure de température, tel qu’un pyromètre. L’ensemble est avantageusement dimensionné et configuré pour générer un flux d’air chaud suivant une température de consigne réglable et prédéfinie, et ce de façon répétable d’un essai à l’autre. Ainsi conçu, le dispositif peut autoriser une sélection de température de l’air comprise entre 500 et 1000 °C, pour des températures mesurées, par exemple pour des températures de spot dynamiques mesurées par le pyromètre, comprises entre 50 et 500 °C, selon la nature des matériaux substrats concernés par l’application. Le pistolet peut également intégrer une interface utilisateur, un module d’actionnement de l’alimentation en poudre dans le canon par l’opérateur, tel qu’une gâchette, et un module de contrôle configuré pour contrôler l’ensemble des modules du pistolet en fonction des conditions nominales de préchauffage et d’application qui sont prédéfinies. La phase de préchauffage, durant laquelle toute injection de poudre pulvérulent dans le canon est bloquée, peut notamment comprendre : - une mesure, en continue ou par cycle, de la température d’une zone de la surface à traiter ; - une régulation de l’alimentation électrique en fonction de ladite température mesurée pour atteindre une température de consigne prédéfinie correspondant à une température nominale requise pour l’application du produit pulvérulent ; - lorsque la température de consigne est atteinte, une indication à l’opérateur que le pistolet peut passer en phase d’application. La phase d’application, qui ne peut commencer que si la condition nominale de préchauffage est obtenue et pendant laquelle le pistolet entre dans un mode semi-automatique piloté par la température du substrat mesurée, comprend : - une mesure, en continue ou par cycle, de la température d’une zone de la surface à traiter ; - une régulation de l’alimentation électrique en fonction de ladite température mesurée et de conditions d’application prédéfinies ; - un contrôle suivant le scénario suivant : i) lorsque la vitesse d’application est évaluée comme insuffisante, ce qui peut se traduire par une température mesurée qui reste supérieure à une température de consigne d’application pendant un temps prédéfini, par exemple quelques secondes, une indication est donnée à l’opérateur d’accélérer l’avance du pistolet, et si après un temps prédéfini suivant cette indication, par exemple encore quelques secondes, aucune réaction est détectée de la part de l’opérateur, la puissance thermique est réduite ; ii). lorsque la vitesse d’application est évaluée comme trop importante, ce qui peut se traduire par une température du substrat inférieure à la température de consigne d’application, une indication est donnée à l’opérateur qu’il doit réduire la vitesse d’application, et si après un temps prédéfini, par exemple quelques secondes, les conditions d’application ne sont pas respectées, l’alimentation en poudre s’interrompt, et l’opérateur doit effectuer une manipulation, par exemple relâcher la gâchette pour relancer l’application. Le rétablissement automatique de l’application n’est pas préférable pour éviter une application intempestive sur une zone non contrôlée. Selon une variante, le pistolet de pulvérisation intègre une base de données, par exemple sous la forme d’un tableau de concordance, indiquant au système la valeur des températures de chauffage en fonction du type de produit pulvérulent à projeter et du type de surface à traiter. Ainsi, le module de réglage peut définir automatiquement les températures de consigne pour les phases de préchauffage et de chauffage après avoir recueilli les données matières. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels : La est une vue en perspective écorchée d’une représentation schématique du pistolet pulvérulent selon un mode de réalisation de l’invention, montrant l’agencement des différentes pièces ; La est une vue en perspective d’une représentation schématique simplifiée du bloc d’injection couplé au canon du pistolet pulvérulent, selon un mode de réalisation ; La est une représentation schématique du bloc d’injection, selon un mode de réalisation ; La est une vue de la face avant du bloc d’injection de la et de la dans lequel sont réalisés les évents coniques, selon un mode de réalisation ; La est une vue en coupe selon l’axe C-C du bloc d’injection de la ; La est une vue agrandie de la portion du pistolet pulvérulent de la , intégrant les évents selon un mode de réalisation. Pistolet de pulvérisation d’un produit pulvérulent à appliquer à chaud sur une surface à traiter, le pistolet comprenant : - un corps (1) principal prolongé vers le bas par une poignée (2) et vers l’avant par un canon de pulvérisation (3) sensiblement cylindrique d’axe central longitudinal (30) ; - une entrée d’air ambiant (4) associée à un dispositif d’entraînement aéraulique (5) ; - une entrée d’alimentation (6) en produit pulvérulent positionné entre le dispositif d’entraînement aéraulique (5) et le canon de pulvérisation (3) ; - un canal de pulvérisation (31) du produit pulvérulent, débouchant au niveau de l’extrémité libre du canon (3) en position sensiblement centrale, le canal de pulvérisation (31) étant alimenté en air par le dispositif d’entraînement aéraulique (5) et le produit pulvérulent étant entraîné dans le canal de pulvérisation au moyen de l’alimentation en air par le dispositif d’entraînement aéraulique (5) ; - un isolant thermique (32) disposé autour du canal de pulvérisation (31) et percé longitudinalement de part en part d’au moins un canal thermique (320) alimenté en flux d’air par le dispositif d’entraînement aéraulique (5) ; - au moins un élément chauffant électrique (321) agencé dans le canal thermique (320) et configuré pour permettre la circulation du flux d’air dans le canal thermique (320) et pour chauffer ledit flux d’air à au moins une température prédéfinie ; caractérisé en ce que le pistolet comprend en outre : - un espacement (33) entre le canal de pulvérisation (31) et l’isolant thermique (32), l’espacement (33) présentant une forme sensiblement conique convergent en direction de l’extrémité libre du canon (3) ; et - des moyens d’injection dans ledit espacement (33), d’un flux d’air circulant dans l’espacement (33) sous la forme d’un écoulement hélicoïdal (70) autour du canal de pulvérisation (31) en direction de l’extrémité libre du canon (3). Pistolet de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal de pulvérisation (31) présente un diamètre sensiblement constant, et l’épaisseur de l’isolant thermique (32) augmente progressivement dans la direction de l’extrémité libre du canon. Pistolet de pulvérisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d’injection comprennent deux évents (7a, 7b) alimentés en air à l’une de leurs extrémités par le dispositif d’entraînement aéraulique (5), l’autre de leurs extrémités débouchant dans l’espacement (33) de manière diamétralement opposée dans la direction radiale, chaque évent étant de forme conique et convergeant en direction de l’espacement (33), l’axe de révolution (70) de chaque évent (7a, 7b) formant un angle d’incidence (α) prédéfini par rapport à l’axe central longitudinal (30). Pistolet de pulvérisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les évents (7a, 7b) sont au moins symétriques par rapport à un plan longitudinal s’étendant dans la direction longitudinale du canon et contenant l’axe central longitudinal (30). Pistolet de pulvérisation selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que pour chaque évent (7a, 7b) conique, l’angle d’incidence (α) défini par l’angle formé entre l’axe central longitudinal (30) et l’axe de révolution (71) de l’évent (7a, 7b) est comprise entre 20 et 80 degrés. Pistolet de pulvérisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’angle d’incidence (α) est de 45 degrés. Pistolet de pulvérisation selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’isolent thermique (32) comporte une pluralité de canaux thermiques (320) distincts les uns des autres et positionnés parallèlement à l’axe du cylindre formé par l’isolant thermique et répartis uniformément suivant des rayons dudit cylindre, chaque canal thermique débouchant au niveau de l’extrémité libre du canon et étant alimenté en flux d’air par le dispositif d’entraînement aéraulique (5), au moins un élément chauffant électrique étant agencé dans chaque canal thermique (320). Pistolet de pulvérisation selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’isolant thermique (32) est formé d’une première couche isolante formant ledit espacement (33) avec le canal de pulvérisation (31) et une deuxième couche isolante entourant la première couche isolante et dans laquelle sont positionnés les canaux thermiques (320), la première couche isolante présentant au moins des propriétés d’isolation thermique adaptées aux hautes températures générées dans le pistolet, et la deuxième couche isolante présentant au moins des propriétés d’isolation électrique adaptées aux tensions et courants circulant dans le pistolet. Pistolet de pulvérisation selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre : - un module de mesure de température de la surface à traiter ; - une alimentation électrique régulée couplée aux éléments chauffants et asservie par rapport à une température de la surface mesurée par un module de mesure de température ; - une gâchette actionnable par l’opérateur pour déclencher l’alimentation en poudre dans le canon ; - une interface utilisateur ; - un module de contrôle configuré pour contrôler l’ensemble des composants du pistolet en fonction des conditions nominales de préchauffage et d’application prédéfinies. Procédé de pulvérisation d’un produit pulvérulent comprenant une phase de préchauffage préalablement à une phase d’application, - la phase de préchauffage, durant laquelle toute injection de poudre pulvérulent dans le canon est bloquée, comprenant : . une mesure, en continue ou par cycle, de la température d’une zone de la surface à traiter ; . une régulation de l’alimentation électrique en fonction de ladite température mesurée pour atteindre une température de consigne prédéfinie correspondant à une température nominale requise pour l’application du produit pulvérulent ; . lorsque la température de consigne est atteinte, une indication à l’opérateur que le pistolet peut passer en phase d’application. - la phase d’application, qui ne peut commencer que si la condition nominale de préchauffage est obtenue et pendant laquelle le pistolet entre dans un mode semi-automatique piloté par la température du substrat mesurée, comprenant : . une mesure, en continue ou par cycle, de la température d’une zone de la surface à traiter ; . une régulation de l’alimentation électrique en fonction de ladite température mesurée et de conditions d’application prédéfinies ; . un contrôle suivant le scénario suivant : i) lorsque la vitesse d’application est évaluée comme insuffisante, une indication est donnée à l’opérateur d’accélérer l’avance du pistolet, et si après un temps prédéfini suivant cette indication, aucune réaction est détectée de la part de l’opérateur, la puissance thermique est réduite ; ii) lorsque la vitesse d’application est évaluée comme trop importante, une indication est donnée à l’opérateur qu’il doit réduire la vitesse d’application, et si après un temps prédéfini, les conditions d’application ne sont pas respectées, l’alimentation en poudre s’interrompt, et l’opérateur doit effectuer une manipulation pour relancer l’application.