APPARATUS FOR RECHARGING MACHINE PARTS BY THE PLASMA PROCESS

Abstract: 1. A machine for the recharging of mechanical components using the "plasma" method, of the type comprising a torch (4) and a powder distributor (2), with a rotary disc (22) having a vertical axis (23) and a scraper (27) for the supply of the torch (4), the powder being removed towards the periphery of the disc (22) and flowing from there via a conduit (5, 6) to the torch (4), characterised in that the powder distributor comprises at least one gas injector (31) comprising a receiver in the form of a funnel (33) disposed below the periphery of the rotary disc (22) and rising above a diffusor (32) with a lateral gas inlet (37) and gas intake apertures (38), the shape of the diffusor (32) and the arrangement of the intake apertures (38) being such that a gas eddy is created, into which the powder is sprayed, an outlet (40) disposed at the base of the injector (31) under the diffusor (32) being connected, via the conduit (5, 6), to the torch (4).

Description: La présente invention se rapporte à une machine pour le rechargement de pièces mécaniques par procédé Xt plasma", donc utilisant un arc formé par une colonne gazeuse ionisée. On connaît déjà des machines de ce genre,qui comprennent dans tous les cas une torche et un distributeur de poudre alimentant ladite torche.Cependant les machines actuelles de rechargement possèdent,en.exploitation, des performances limitées, que la présente invention se propose d'améliorer, en particulier sous les aspects suivants: économie de poudre, contrôle du taux de dilution, augmentation du taux de déDôt( en rechargement soudé),positionnement et mobilité de la torche,facilité de commande et de manoeuvre, à la fois pour le distributeur de poudre et pour la torche, de manière à réaliser une machine rationnelle et efficace. L'invention vise aussi à fournir une machine universelle, permettant le rechargement par projet pion, ainsi que le rechargement soudé, et programmable en pré-et post-souda0e. A cet effet,la#machine selon l'invention pour le rechargement de pièces mécaniques par procédé " plasma 1,,du genre#comprenant une torche et un distributeur de poudre, avec disque rotatif d'axe vertical et racleur, alimentant ladite torche, se caractérise essentiellement par le fait que le distributeur de poudre comporte au moins un injecteur à gaz, disposé au-dessous de la périphérie du disque rotatif, et ayant Sa sortie reliée,par un conduit direct, à la torche Cet injecteur permet à la poudre d'être aspirée et véhiculée sous pression,par un gaz " porteur ", iUsqu'à la torche,en évitant tout colmatage des conduits par la poudre très dense. De préférence, deux injecteurs à gaz sont disposés, diamétralement opposés, au-dessous de la périphérie du même disque rotatif, associé à deux racleurs et recevant la poudre par deux trous symétriques en forme d'entonnoir, chacun des deux injecteurs ayant sa sortie reliée, par un conduit correspondant, à la torche.Avanta- Creusement, on prévoit un tiroir, déplaçable horizontale ment de manière à pouvoir, dans une position, obturer l'un des deux trous en forme d'entonnoir,quand on veut utiliser une torche a' une seule alimentation de poudre. Selon une autre caractéristique,pour obtenir une distribution correcte de la poudre sur le disque rotatif, sans éparpillement, une douille de guidage,frottant sur la face supérieure du disques est montée librement dans la partie inférieure cylindrique de chaque trou en forme d'entonnoir. En ce qui concerne la structure de l'injecteur ou des injecteurs,chacun d'eux comprend notamment un récepteur, en forme d'entonnoir, surmontant un diffuseur, ainsi qu'une arrivée latérale de gaz, la conformation du diffuseur étant telle qu'un tourbillon de gaz soit créé, dans lequel la poudre est projetée. De préférence, dans un but d'équilibrage des pressions, chaque injecteur est en outre relié par un canal à la chambre renfermant le disque rotatif, L'appro7isionnement en poudre est assuré,suivant une autre caractéristique1 au moyen de deux bocaux disposés au-dessus d'un corps formant collecteur, qui surmonte la partie renfermant le disque rotatif, un tiroir dépla çable horizontalement dans ledit corps permettant de mettre en service l'un ou l'autre des deux bocaux de poudre. Ces dispositions permettent une utilisation et un remSSis- sage alternatifs des deux bocaux, ce qui peut être facili- té en prévoyant, a' la base de chaque bocal, un moyen de contrôle du niveau (détecteur magnétique ) , Le dispositif peut meme Entre encore perfectionné, en assefvis- sant le fonctionnement du tiroir au signal de détection de#niveau,et/ou en prévoyant l'arr & automatique de la machine si les moyens de contrôle détectent une absence de poudre simultanément dans les deux bocaux. Les diverses caractéristiques précédemment définies permettent un fonctionnement â grand débit avec par exea- pleten rechargement soudé,un taux de dépôt de l'ordre deiS ker/h(contre 3 à 5 k#/h pour les machines actuelles) Selon un autre aspect de l'invention, la torche, alimentée depuis le distributeur de poudre par des conduits flexibles, est supportée par un ensemble mobile, comprenant une commande dé translation houri. zontale et une commande de translation verticale. Cet ensemble mécanique,de préférence commandé à distance,donne une position exacte de la torche en position longitudinale et en hauteur, sans nécessité de réglages sur la machine elle-même. Avantageusement, la commande dé translation horizontale comprend elle-m8me, en plus des moyens permettant de positionner la torche longitudinalement, d'autres moyens qui permettent de commander, de façon réglable,une oscillation de la torche. Dans une forme de réalisation particulière,autorisant des déplacements de grande amplitude pour un encombrement ninimal, et offrant une grande rigidité ainsi que des guidages parfaits,l'ensemble mobile en question com prend -un premier sous-ensemble,avec des barres de guidage horizontales coulissant dans un support fixe sur lequel est monté le distributeur de poudre, une première -vis de commande entraXne par un moteur assurant le déplacement par rapport audit support fixe, et avec d'autres barres de guidage, parallèle aux premières, sur lesquelles coulisse horizontale-ent un chariot, déplaçable au moyen d'une seconde vis de commande entraînée par un moteur, - un second sous-ensemble avec des barres de guidage verticales coulissant dans le chariot, ce sous-ensemble portant la torche et étant déplaçable verticalement au moyen d'une troisième vis de commande entraînée par un moteur. Les moteurs utilisés seront,nota#nrnent,des moteurs électriques pas à pas,permettant une commande numérique centralisée des déplacements de la torche.tes vis de commande peuvent être, en totalité ou en partiesdes vis à billes. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de cette machine pour le rechargement de pièces mécaniques par procédé 1 plasmas Figure 1 est une vue d'ensemble montrant, de face, le distributeur de poudre, la torche et le dispositif de déplacement de ladite torche; Figure 2 est une vue de côté de cet ensemble; ligure 3 est une vue en coupe longitudinale, et à plus grande échelle, du distributeur de poudre; Figure 4 est une vue partielle en coupe transversale à traverstle même distributeur de poudre; Figure 5 représente, encore à plus grande échelle un détail de ce distributeur de poudre; ; Ligure 6 est une section suivant 6-6 de figure 5, montrant un détail de l'injecteur; Figure 7 est une vue en plan par- dessus du dispositif de déplacezena de la torche; Figure 8 est une vue de c8té de ce dispositif; Figure 9 en est une vue en coupe, suivant 9-9 de figure 8, montrant plus particulièrement les moyens- de positionnement longitudinal de la torche; Figure 10 est une vue en coupe,suivant 10-10 de figure 8, montrant plus particulièrement les moyens de commande d'oscilla' on de la torche; ; Figure Il est une vue en coupe, suivant 11 de figure 8, montrant plus particulièrement les moyens de positionnement vertcal¯de la torche. Comme le montrent les figures 1 et 2, la machine comprend de, manière générale un support fixe 1,au-dessus duquel est monté un distributeur de poudre fixe 2,le support 1 servant aussi de guide pour un ensemble mobile 3 supportant la torche 4, celle-ci étant alimentée,depuis le distributeur 2, par deux conduits flexibles 5 et 6. Le distributeur de poudre 2, fixé au-dessus du support I par l'intermédiaire d'une plaque verticale 3 est représenté de fanon détaillée sur les figures 3 à 6. Ce distributeur comprend un corps,formé d'un élément supérieur 8 et d'un élément inférieur 9,entre lesquels est monté coulissant, en direction horizontale, un premier tiroir 10. L'élément supérieur 8 ,présentant deux évidements symétriques il, sert de support à deux bocaux 12 en matière transparente,chaque bocal 12 surmontant l'un des évidements Il et étant ferme à son sommet par un cou vercto 13 amovible. L'élément inférieur 9 présente une ouverture centrale 14 en forme d'entonnoir.Le tiroir 10, guidé en coulissement et arrêté par un doigt 15 engagé dans une rainure,'possède un trou 16 permettant de faire communiquer l'un ou l'autre des deux évidements 11 avec l'ouvertu- re 14 située au-dessous. Au-dessous du corps formé des éléments 8 et 9, est disposé un sous-ensemble constitué par une platine supérieure 17 et une platine inférieure 18, entre lesquelles est intercalée une virole 19 en matière transparente. Dans la platine supérieure 17,au-dessous de ltou- verture 14, sont creusés deux trous symétriques 20 en forme d'entonnoir. Un second tiroir 21, déplaçable horizontalement, permet d'obturer l'un de ces trous 20. tes deux platines 17 et 18, et la virole 19,déli- mitent une chambre à l'inXérieur de. laquelle un disque 22 est monté tournant,autour d'un axe vertical 23. Un motoréducteur 24, monté sur un support 25 fixé lui-même au-dessous de la platine inférieure 18, est relié au disque 22 par l'intermédiaire d'un accouplement 26. Deux racleurs 27, positionnés sous la platine supérieure 17 au moyen d'axes 28 ( voir figure 4),s'appli auvent sur la face supérieure du disque rotatif 22. En outre, dans la partie inférieure cylindrique de chaque trou 20 de la platine 17, est montée une douille libre 29,front tant elle aussi sur la face supérieure du disque rotatif 22 La platine inférieure 18 comporte deux logements 30 diamétralement opposés, situés au-dessous de la périphé rie du disque 22, qui reçoivent deux injecteurs respectifs 31, dont le détail est bien visible aux figures 5 et 6. Chaque injecteur 31, d'axe vertical, comprend un diffuseur 32 surmonté d'un récepteur 33, ces deux pièces étant montées dans le logement correspondant 30,avec interposition de joints toriques respectifs 34 et 35., et se trouvant retenues dans ledit logement 30 par un circlips 36. Un embout 37, fixe sur le cSté de la platine 188 constitue une arrivée latérale de gaz porteur, qui. est réparti au moyen du diffuseur 32 dont la conformation particulièrejavec des ouvertures 38. décalées radialement, apparaît sur la figure 6. Un canal coudé 39, creusé dans la. platine 18, fait en outre communiquer la chambre ren- fermant le disque rotatif 22 avec l'espace annulaire qui, par les ouvertures précitées 38, communique avec l'inté rieur de l'injecteur. Enfin, à la base de chaque injecteur 31, sous le diffuseur 32, est monté un embout de sortie 40, auquel est raccordé l'un des conduits flexibles 5 et 6 menant à la torche 4. Le distributeur de poudre 2, décrit précédemment, fonctionne de la manière suivante : L'approvi#ionnemen# en poudre est assuré au moyen d'un seul bocal g ou au moyen des deux bocaux 12 -utilisés alternativement# Dans ce cas, un moyen de conr trôle de niveau 41, prévu sur l'élément 8 à la base de chaque bocal 12, émet un signal annonçant que ce bocal est presque vide. le premier tiroir 10 est alors déplacé de manière à mettre l'autre bocal 12 en service, et à procéder au remplissage du bocal qui vient de se vider et ainsi de suite..... Quel que soit le bocal 12 en service, la poudre parvient,par gravité ét glissement,dans l'ouverture centrale 14. De là, elle tombe soit simultanément dans les deux trous 20, soit dans un seul de ces trous. 20, selon la position du second tiroir 21. En fait, on obture l'ut des trous 20 au moyen de ce tiroir 21 uniquement quand on veut utiliser une torche 4 à une seule alimentation de poudre. A travers les trous 20 en forme d'entonnoir et les douilles de gui#age29quie'vitent un éparpillement de la poudre, celle-ci parvint sur le disque 22, entraî- né en rotation, de préférence à vitesse réglable, à partir du tiioto-réducteur 24. La poudre est ainsi entraînée en rotation avec le disque 22 et, en rencontrant les racleurs 27, elle est déglacée vers l'extérieur et tombe du disque 22 dans les rocepteurs 33, en forme d'entonnoirs,des injecteurs 31. La poudre se trouve ainsi projetée au centre de chaque injecteur, où elle est aspirée par le courant de gaz, lequel forme un tourbillon compte tenu de la conformation particulière du diffuseur 32 avec ses ouvertures 38 (voir figure 6), le canal 39 permettant d'équilibrer les pressions. Enfin, la poudre est véhiculée sous pression par le gaz, à travers les conduits 5 et 6, jusqu'à la torche 4, réalisée suivant un principe connu et ne faisant pas 11 objet de la présente invention. Cette torche 4 est montée, tenue par un support 42, sur ensemble mobile 3 déjà mentionné,lequel comprend de façon génarale une commande de translation hori- zontale 43 et une commande de translation verticale 44, permettant de déplacer la torche 4 horizontalenent(flè- che 45) et verticale-.#ent(flèche 46) - voir les figures 1 et 2. La structure de l'ensemble mobile 3 et des moyens qui commandent le déplacement de la torche 4 est illustrée ,plus précisément,par les figures7 à 10. Ce dispositif comprend un premier sous-ensemble mobile, formé de deux paires de barres de guidage paral lèles et horizontales, respectivement 47 et 48, dont les extrémités sont fixées à deux flasques 49 et 50, l'un de ces flasques 49 portant la commande de translation horizontale 43. Comme le montrent,plus particulièrement, les figures 7 et 9, les deux premières barres de guidage 47 de ce sous-ensemble mobile sont montées coulissantes,par l'intermédiaire de douilles à billes 51, sur le support fixe 1 qu'elles traversent horizontalement- Entre les deux barres de guidage 47 est monte tournante, dans des roulements 52 et 53 portés par les flasques 49 et 50, une vis de commande 54, entrarnée en rotatif par un moteur 55, faisant partie de la commande de translation horizontale 43. Cette vis 54 coopère avec un élément complémentaire 56. monté sur le support fixe 1, il peut s'agir d'une vis ordinaire ou d'une vis Åa billes. La vis 54 est protégée par deux souffflets 57 et 58, disposés entre les flasques 49 et 50, de part et d'autre du support fixe 1. Sur les deux autres barres de guidage 48 du sousensemble mobile considéré, est monté coulissant,par 1' termédiaire de douilles à billes 59 (voir figure 10),un chariot 60. Entre les deux barres de guidage 48 est montée tournontesdans des roulements 61 et 62 portés par les flasques 49 et 50, une vis de commande 63. Cette dernière est entraînée en rotation à partir d'un moteur 64,faisant partie de la commande de translation horizontale 43,ceci par l'intermédiaire de pignons 65 et 66 ( voir aussi figure 8). La vis 63 coopère avec un élément complémentaire 67 monté sur le chariot 60. De préférence, il s'agit d'une vis a' billes, et celle-ci est protégée par deux soufflets 68 et 69, disposés entre les flasques 49 et 50,de part et d'autre du chariot 60. Ce chariot 60 supporte un autre sous-ensemble mobile, formé de deùx barres de-guidage parallèles et verticales 70, dont les extrémités sont réunies par une platine supérieure 71 et une platine inférieure 72,la platine supérieure 71 portant la commande de translation verticale 44. Comme le montre plus particulièrement 7 a figure 11, les deux barres de guidage 70 de ce second sous-ensemble mobile sont montées coulissantes,par l'intermédiai- re de douilles à billes 73, sur le chariot 60 qu'elles traversent verticalement. Entre les deux barres de guida ge 70 est montée tournante,dans des roulements 74 et - portés per les platines 71 et 72, une vis de commande ?5, entraînée en rotation par un moteur 77, faisant partie de la commande de translation. verticale 44. Cette vis 76 coopère avec un élément complémentaire 78 monté sur le chariot 60; il peut s'agir d'une vis ordinaire ou d'une vis à billes, protégée par un soufflet 79 disposé entre le chariot 60 et la platine supérieure 71. A la platine inférieure 72 de l'ensemble mobile considéré est fixé, comme le montrent les figures 1,2,7 et 8, le support 42 en forme de collier, qui reçoit la torche 4. Cet ensemble mobile verticalement est en outre associé à un équilibreur de poids pneumatique, incluant un accumulateur 80 porté par le chariot 60 (voir figures 7 et 8). Le mécanisme précédemment décrit comprend ainsi trois moteurs 55, 64 et 77, procurant deux mouvements ho rizo3taus parallèles et un mouvement vertical,pour posi- Sitionner la torche 4. tl peut s'agir, notamment, de motours pas à pas, commandés à distance et permettant une commande numérique, à partir d'un pupitre centralspour obtenir un positionnement exact de la torche, horizontalement et verticalement. Plus exactement -le moteur 55 permet de déplacer horizontalement tout l'ensemble mobile 3 tour fixer la position horizontale du chariot 60. -Le moteur 77 permet, une fois la position horizontale du chariot 60 fixée, de déplacer verticalement la torche 4. -Le moteur 64 permetjen plus du positionnement horizontal, de commander une oscillation du chariot 60, donc de la torche 4, de part et d'autre d'une position moyenne. On peut prévoir un réglage de la course et de la vitesse de ce mouvement d'oscillation, ainsi qu'un réglage de temporisation des arrêts aux extrémités de la course (éventuellement : réglage indépendant pour chaque extrémité). Cette machine pour le rechargement de pièces par procédé " plasma " permet, en ce qui concerne ses appli- cations, aussi bien le rechargement par projection que le rechargement soudé, et elle est programmable en.pré- et post-soudage ( variation de la vitesse de rotation du disque 22 ). Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de cette machine qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes comportant des disposés tions équivalentes.

Claims: - REVENDICATI0NS I.- Machine pour le rechargement de pièces mécani- ques par procédé " plasma ", du genre comprenant une torche et un distributeur de poudre, avec disque rotatif d'axe vertical et racleur, alimentant ladite torche,carac- térisée en ce que le distributeur de poudre (2) comporte au moins un injecteur à gaz (31),. disposé au-dessous de la périphérie du disque rotatif (22), et ayant sa sortie (40) reliée, par un conduit direct ( 5;6), à la torche(4). 2,- Machine selon la revendication I,caractérisée ce que deux injecteurs à gaz (31) sont disposés,diamétra- lement opposés, au-dessous de la périphérie du larme disque rotatif (22), associé à deux racleurs (27) et rece armant la poudre par deux trous symétriques (20) en forme d'entonnoir, chacun des deux injecteurs (31) ayant sa sortie (40) reliée, par un conduit correspondant (5;6),à la torche (4). 3.- Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un tiroir (21), déplaçable horizontalement, est prévu de manière à pouvoir, dans une position, obturer l'un des deux trous précités (20) en forme d'entonnoir. 4.- tachine selon la revendication 2 ou 3,caractéri- sée en ce qu une douille de guidage (29), frottant sur la face supérieure du disque (22), est montée librement dans la partie inférieure cylindrique de chaque trou (20) en forte d'entonnoir. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisée en ce que chaque injecteur (31) comprend un récepteur (33), en forme d'entonnoir,surmon- tant un diffuseur (32), ainsi qu'une arrivée latérale de gaz (37), la conformation du diffuseur (32) étant telle qu'un tourbillon de gaz soit créé,dans lequel la poudre est projetée. 6.- Machine selon la revendication 5,caractérisée en ce que chaque injecteur (31) est en outre relié,par un canal (39) d'équilibrage des pressions, à la chambre renfermant le disque rotatif (22). 7.- Machine selon l'une quelconque des revendications i à 6,caractarisne en ce que deux bocaux (12) d'approvi- sionnement en poudre sont disposés au-dessus d'un corps (8,9) formant collecteur, qui surmonte la partie (18, 19,20) renfermant le disque rotatif (22), un tiroir (10) déplaçable horizontalement dans ledit corps permettant de mettre en service l'un ou l'autre des deux bocaux de pow- dre#(I2). 8.- Machine selon la revendication 7,caractériséeen ce qu'il est prévu,à la base de chaque bocal (12), un moyen de centrale du niveau (41),tel que détecteur magné- tique. 9#- Machine selon l'une quelconque des revendications I à 8,caractériséeen ce que la torche (4),alimen- tuée depuis le distributeur de poudre (2) par des conduits flexibles (5,6), est supportée par un ensemble mobile (3), comprenant une commande de translation horizontale(43) et une commande de translation verticale (44) 10.- Machine selon la revendication 9,caractérisée en ce que; la commande de translation horizontale précitée (43) se compose, d'une part, de moyens (54,55,56) permettant de positionner la torche (4) longitudinalement, et d'autre part, de moyens (63,64,67) permettant de commander, de façon réglable, ulpe oscillation de la tor- che (4). 11.- Machine selon la revendication 10,caractérisée en ce que l'ensemble mobile précité (3) comprend: - un premier sous-ensemble,avec des barres de guidage horizontales (47) coulissant dans un support fixe (1) sur lequel est monté le distributeur de poudre (2), une première vis de commande( 54) entraînée par un moteur (55) assurant le déplacement par rapport audit support fixe (1 ), et avec d'autres barres de guidage (48-)parallèles aux premières, sur lesquelles coulisse horizontalement un chariot (60),déplaçable au moyen d'une seconde vis de commande (63) entraînée par un moteur (64), un second sous-ensemble avec des barres de guidage ver ticales (70) coulissant dans le chariot (60),ce sous-en- semble portant la torche (4) et tant déplaçable vertical lement au moyen d'une troisième vis de commande (76) entraînée par un moteur (77).

Inventors: MOUCHET, CLAUDE LOUIS CHARLES
Applicants: SOCIETE DE FABRICATION D'ELEMENTS CATALYTIQUES S.F.E.C.
Application year: 1981
Main classification: B05B7
IPC codes: B05B13, B05B15, B05B7