ORGANE DE PULVERISATION, DISPOSITIF DE PROJECTION

COMPORTANT UN TEL ORGANE, INSTALLATION DE PROJECTION

ET METHODE DE NETTOYAGE D'UN TEL ORGANE

La présente invention concerne un organe de pulvérisation pour un projecteur rotatif de produit de revêtement, ainsi qu'un dispositif de projection équipé d'un tel organe de pulvérisation et une installation de projection de produit de revêtement incorporant un tel dispositif. L'invention concerne également une méthode de nettoyage d'un tel organe de pulvérisation. La pulvérisation conventionnelle par bols tournants est utilisée pour l'application sur des objets à revêtir, tels que des carrosseries de véhicules automobiles, des apprêts, de la première couche de base et des vernis, avec des débits de peinture compris entre 100 et 500cc/min. Afin de diminuer les investissements liés à l'installation et au fonctionnement des lignes de peinturage, le marché automobile tend à réduire leur longueur ainsi que le nombre de robots de pulvérisation installés sur ces lignes. Ainsi, les pulvérisateurs destinés à être montés sur ces robots doivent être capables de pulvériser des produits de revêtement avec des débits élevés.

Il est connu de l'art antérieur des empilements de bols en vue d'augmenter le débit de pulvérisation de produits liquides. Par exemple, FR-A- 1363681 décrit une installation de pulvérisation de produit liquide constituée d'un organe de pulvérisation de liquide sous forme de jet, d'au moins un organe rotatif de pulvérisation à arête disposé à sa suite, et de moyens permettant de faire varier la quantité de produit à pulvérisée distribuée à l'organe rotatif de pulvérisation, en faisant varier la distance entre la buse et le ou les disques. Pour pallier le fait que la capacité de l'installation est généralement limitée par la capacité maximum de l'organe de pulvérisation à arête, alors que la buse de pulvérisation permettrait une bien plus grande capacité de travail, F R-A- 1363681 propose d'utiliser deux ou plusieurs organes de pulvérisation à arête. Un problème technique posé par les organes de pulvérisation « multi- bols » est le nettoyage de la surface externe du ou des bols internes, salie pendant la pulvérisation où la rotation de l'organe crée une dépression entre les

bols qui entraîne le dépôt de gouttelettes sur une surface externe. Cette surface est difficilement atteignable par le solvant lors du rinçage.

FR-A-2 170 940 décrit un organe de pulvérisation destiné à pulvériser deux produits distincts avec deux moyens d'alimentation distincts. De tels moyens d'alimentation ne permettent cependant pas d'alimenter simultanément les deux surfaces de répartition de l'organe de pulvérisation. En outre, la construction d'un tel organe de pulvérisation est relativement complexe et préjudiciable à l'équilibre et à la compacité de cet organe.

US-A-5 894 993 décrit un organe de pulvérisation comprenant une seule surface interne de répartition de produit de revêtement et un guide annulaire destiné à guider du solvant pour nettoyer la surface externe de l'organe de pulvérisation. Cependant, le débit de produit de revêtement pulvérisé par un tel organe de pulvérisation est relativement limité, car il n'y a qu'une arête de pulvérisation. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un organe de pulvérisation multi-bols équilibré et compact dont la géométrie est telle que le nettoyage de la surface externe de son bol interne est facilité.

A cet effet, l'invention a pour objet un organe de pulvérisation pour un projecteur rotatif de produit de revêtement, ledit organe de pulvérisation comprenant au moins un bol externe et un bol interne, chaque bol définissant une arête de pulvérisation, une surface interne de répartition et une surface externe le bol interne est étant disposé radialement à l'intérieur du bol externe, alors et en ce qu'un volume défini entre la surface interne du bol externe et la surface externe du bol interne a une épaisseur décroissante entre une première valeur, prise au niveau d'une zone d'entrée de produit de nettoyage dans le volume, et une deuxième valeur, prise au niveau de l'arête de pulvérisation du bol externe, l'organe de pulvérisation étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'alimentation centrale des surfaces internes de répartition des bols. Grâce à l'invention, le volume défini entre la surface interne du bol externe et la surface externe du bol interne a une section de passage qui se rétrécit dans le sens de progression du produit de nettoyage en direction de l'arête de pulvérisation du bol externe. En effet, son épaisseur, qui correspond à

la distance, prise perpendiculairement à une médiane de ce volume _, entre la surface interne du bol externe et la surface externe du bol interne, permet de contrôler la répartition du produit de nettoyage dans ce volume. Sous l'effet de la force centrifuge, la vitesse du produit augmente entre les bols en même temps que le diamètre des bols. De ce fait, la pression du produit entre les bols a tendance à diminuer, alors que le diamètre des bols augmente, c'est-à-dire dans le sens d'écoulement du produit. Pour maintenir un niveau suffisant de pression du produit jusqu'à la sortie du volume, la section de passage est à diminuer, ce que prévoit l'invention. Ainsi, il est possible de gaver ce volume en produit de nettoyage ou avec un mélange de produit de nettoyage et d'air, ce qui permet au produit de nettoyage de lécher à la fois la surface interne du bol externe et la surface externe du bol interne. Le nettoyage de ces surfaces internes et externes est ainsi optimisé. De plus, les moyens d'alimentation centrale permettent d'alimenter simultanément les deux surfaces internes de répartition avec une construction compacte et équilibrée de l'organe de pulvérisation

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel organe de pulvérisation peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- Ces moyens d'alimentation centrale comprennent un répartiteur pourvu d'un orifice aligné sur un axe de symétrie des surfaces internes et externes des bols, cet orifice étant destiné à l'alimentation en produit de revêtement de la surface interne de répartition du bol interne

- Les moyens d'alimentation comprennent un déflecteur monté dans le bol interne en regard d'une partie centrale de la surface interne de la répartition - Le rapport de la deuxième valeur de l'épaisseur du volume sur la première valeur de cette épaisseur est inférieur à 0,9, de préférence à 0,5, de préférence encore de l'ordre 0,4,

- L'arête de pulvérisation du bol externe est axialement en retrait par rapport à l'arête de pulvérisation du bol interne, d'une distance supérieure à 1 % du diamètre de l'arête de pulvérisation du bol interne.

- Des orifices d'entrée d'air vers le volume précité peuvent être prévus sur le bol externe.

L'invention concerne également un dispositif de projection de produit de revêtement qui comprend un organe de pulvérisation tel que mentionné ci- dessus ainsi que des moyens d'entraînement de cet organe en rotation et des moyens d'alimentation de cet organe en produit de revêtement. Dans le cas où l'organe de pulvérisation comprend un répartiteur pourvu d'un orifice, comme mentionné ci-dessus, le diamètre de cet orifice est avantageusement inférieur ou égal au diamètre interne de l'extrémité aval des moyens d'alimentation en produit de revêtement.

L'invention concerne également une installation de projection de produit de revêtement qui comprend, entre autres, au moins un dispositif de projection tel que mentionné ci-dessus.

Enfin, l'invention concerne une méthode de nettoyage d'un organe de pulvérisation tel que mentionné ci-dessus, cette méthode comprenant une étape consistant à gaver le volume défini entre la surface interne du bol externe et la surface externe du bol interne en produit de nettoyage et/ou en air.

Avantageusement, on utilise pour ce gavage un produit de nettoyage ou un mélange de produits de nettoyage et d'air moussant.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une coupe longitudinale de principe d'un projecteur de produit de revêtement conforme à l'invention utilisé dans une installation conforme à l'invention et incorporant un organe de pulvérisation conforme à l'invention ;

- la figure 2 est une coupe axiale de l'organe de pulvérisation de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, de l'organe de la figure 2 - la figure 4 est une section selon la ligne IV-IV à la figure 2

- la figure 5 est une vue à plus grande échelle du détail V à la figure 2 et

- la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 pour un second mode de réalisation de l'invention.

Le projecteur P représenté à la figure 1 est alimenté en produit de revêtement à partir d'une ou plusieurs sources non représentées et déplacé, par exemple avec un mouvement essentiellement vertical représenté par la double flèche F ₁ , en regard d'objets O à revêtir au sein d'une installation I de revêtement de ces objets. Le projecteur comprend une turbine à air dont seul le rotor 1 est visible sur la figure 1 , ce rotor étant entraîné en rotation autour d'un axe XrXV

Un corps 2, fixe par rapport à l'axe entoure le rotor 1 et est lui- même isolé de l'extérieur par un capot 3. Un support annulaire 4 en matériau magnétique, par exemple en acier inox magnétique, est monté sur la face avant 21 du corps 2, ce support étant pourvu d'une gorge annulaire centrée sur l'axe XrX'i et dans laquelle est disposé un aimant annulaire 41. Un injecteur 5 de produit de revêtement est aligné sur l'axe Xi-X'i. Un organe de pulvérisation 10 est monté sur projecteur P et forme une surface tronconique 10A destinée à coopérer avec une surface tronconique 1A du rotor 1 pour solidariser en rotation l'organe de pulvérisation 10 et le rotor 1. Pour garantir un appui efficace des surfaces 10A et 1A l'une contre l'autre et une immobilisation relative à la façon d'un cône Morse, une bague 13 en matériau ferromagnétique est montée sur l'organe de pulvérisation 10, de telle sorte qu'un effort d'attraction F ₂ dû à l'aimant 41 s'exerce sur la bague 13, ce qui plaque fermement les surfaces 10A et 1A l'une contre l'autre, alors qu'un entrefer E est ménagé entre la bague 13 et le support 4. On fait ici application de l'enseignement technique de FR-A-2887472. L'organe de pulvérisation 10 comprend deux bols 100 et 200, de diamètres et de géométries différents.

Le bol externe 100 est pourvu d'une arête de pulvérisation 101 , d'une surface de répartition du produit 102 et d'une surface externe 103. L'injecteur 5 amène le produit liquide à pulvériser au bol 100. Dans le bol 100 est fixé un bol interne 200, par vissage, grâce à un moyeu 6. Le bol interne 200 est immobilisé sur le moyeu 6 par tout moyen approprié, par exemple par collage. Ensuite, le moyeu 6 est vissé, grâce à un filetage 64, dans une partie taraudée 104 du bol 10. Les deux bols 100 et 200

sont donc assemblés en étant démontables l'un par rapport à l'autre. Un cône de centrage mâle est prévu sur le bol 200, alors qu'un cône de centrage femelle correspondant est prévu sur le bol 100. Ceci permet d'assurer un centrage relatif permanent de ces bols. Le bol 200 peut être fixé sur le bol 100 par d'autres moyens mécaniques, par exemple en force.

Le moyeu 6 est pourvu de plots 61 entre lesquels sont ménagées des ouvertures 62 ici en forme de haricots, pour le passage du produit de revêtement de l'injecteur 5 vers la surface interne 102 du bol 100. Le bol 200 est pourvu d'une arête de pulvérisation 201 , d'une surface de répartition du produit 202 et d'une surface externe 203.

On note respectivement D1 ₀ 1 et D ₂ oi les diamètres des arêtes 101 et 201. La valeur de D ₁₀₁ est légèrement supérieure à celle de D ₂ oi- Plus précisément D _1O i est supérieur de X à Y % par rapport à D201. Par exemple D _1O i peut valoir 63,5 mm, alors que D ₂₀ i vaut 65 mm.

Sur le bol 200 est fixé par vissage un distributeur/déflecteur 7. Ce distributeur 7 pourrait être fixé par d'autres moyens mécaniques. Le distributeur

7 est pourvu de plots 71 entre lesquels sont ménagées des ouvertures 72, ici en forme de haricots, pour le passage du produit de revêtement vers la surface interne 202 du bol 200.

Un insert 8 monté dans le bol 200 définit un orifice 81 aligné sur l'axe central X-io-X'io de l'organe 10 qui forme un axe de symétrie des surfaces 102, 103, 202 et 203.

L'insert 8 fait saillie par rapport à la face arrière 206 du bol 200 destinée à être tournée vers l'injecteur 5. La partie 82 de l'insert 8, qui fait saillie par rapport à la surface 206 a une surface interne convergente en direction de l'arête 201 et peut être considérée comme un entonnoir.

En variante, comme représenté à la figure 6, la partie 82 de l'insert 8 en saillie par rapport à la surface 206 peut être en forme « d'entonnoir inversé », avec une surface externe divergente en direction de l'arête 201 et une surface interne cylindrique à base circulaire.

Selon une autre variante qui n'est pas représentée, l'insert 8 peut ne pas dépasser de la surface 206.

Les trois formes de l'insert 8 envisagées ci-dessus permettent d'influer sur la répartition du produit entre les trajets d'écoulement formés par les surfaces 102 et 202 des deux bols. Différents types de bols peuvent donc être prévus, avec des inserts 8 de géométrie différentes. Les arêtes 101 et 201 ne sont pas dans le même plan, elles sont décalées axialement l'une par rapport à l'autre, l'arête 101 étant en retrait par rapport à l'arête 201 , afin d'éviter au maximum que les jets de produit pulvérisé se recombinent, c'est-à-dire se mêlent l'un à l'autre. Par « en retrait », on entend que l'arête 101 est plus éloignée des objets O que l'arête 201. Il convient de séparer autant que possible les jets de produit de revêtement issus des arêtes 101 et 201. En effet, si les jets se recombinent, alors la taille des gouttelettes augmente, alors qu'une pulvérisation homogène demande des gouttelettes aussi fines que possible.

Pour exemple, la distance di de retrait de l'arête 101 par rapport à l'arête 201 peut être de 10 millimètres pour un bol dont l'arête 201 a un diamètre de l'ordre de 65 mm. En pratique, la distance di représente plus de 1 % du diamètre D ₂₀₁ de l'arête 201 , ce qui assure une bonne séparation des jets de produit sans allonger axialement le bol de façon trop importante. Plus ce retrait est important, moins les jets de produit pulvérisé se recombinent. La surface interne 102 du bol 100 et la surface externe 203 du bol 200 définissent entre elles un volume VL

On note e l'écart mesuré entre les deux bols 100 et 200 perpendiculairement à une médiane M entre les génératrices des surfaces 102 et 203, c'est-à-dire l'épaisseur du volume \λ. L'épaisseur e est égale à la distance, entre la surface interne 102 et la surface externe 203. Compte tenu de la géométrie des surfaces 102 et 203 qui sont symétriques par rapport à l'axe

Xio-X'10, l'épaisseur e a, pour une position donnée le long de l'axe Xio-X' ₁ 0, la même valeur quel que soit le secteur angulaire autour de l'axe Xio-X'io dans lequel elle est mesurée, ce qui est visible à la figure 4 où l'épaisseur e est uniforme. L'épaisseur e détermine la section S de passage du volume V ₁ qui a une aire égale à :

S = π x e x (rio2 + ^03)

où r-102 et r ₁₀₃ sont respectivement les rayons des surfaces 102 et 203 qui sont circulaires.

On note ei la valeur de l'épaisseur e mesurée au niveau de la zone d'entrée du produit dans le volume V ₁ , à hauteur de la face arrière 63 de l'ensemble constitué du bol 200, de la partie supérieure du moyeu 6 et du répartiteur 8. On note e ₂ la valeur de l'épaisseur e mesurée au niveau de l'arête 101 du bol 100. L'épaisseur e diminue de manière continue de ei à e ₂ , e ₂ étant inférieure à ei. A titre d'exemple βi peut valoir 2 mm alors que e ₂ vaut quelques dixièmes de millimètre. La décroissance de la valeur de e entre les valeurs ei et e ₂ a pour effet que la section S de passage de produit dans le volume V ₁ , qui est annulaire comme le montre la figure 4, a une aire qui décroît entre la zone d'entrée et la zone de sortie de ce volume.

En variante, la décroissance de la valeur de l'épaisseur e entre les valeurs ei et e ₂ peut avoir lieu de façon non continue, cette épaisseur pouvant, par exemple, être constante sur une partie du volume Vi.

En pratique, les valeurs e-i et e ₂ sont choisies de telle sorte que leur rapport R = ei/θ ₂ est inférieur à 0,9, de préférence à 0,5. Des résultats tout à fait satisfaisants ont été obtenus avec R de l'ordre de 0,4. Pendant la pulvérisation, l'organe de pulvérisation 10 tourne autour de l'axe X ₁ -XV Les deux bols 100 et 200 sont solidaires et tournent en même temps, à la même vitesse. Le produit de revêtement est amené par l'injecteur 5, tape contre la face arrière 63 de l'ensemble constitué du bol 200, de la partie supérieure du moyeu 6 et éventuellement de la partie en saillie 82 du répartiteur 8, et s'étale sur la surface interne du bol 100, jusqu'à l'arête de pulvérisation 101 où le liquide se divise en fines gouttelettes. Au passage, les turbulences dans le volume V ₁ et la dépression, créée dans ce volume par l'accélération du produit entre les deux bols sous l'effet de la force centrifuge, entraînent des gouttelettes de produit de revêtement qui viennent se déposer sur et salir sensiblement toute la surface 203 jusqu'à l'arête 201.

Une fraction du produit de revêtement amenée par l'injecteur 5 continue son chemin directement dans le répartiteur 8 à travers l'orifice 81. Cette fraction est définie à la fois par la géométrie du répartiteur 8, notamment le diamètre

intérieur de l'orifice 81 , et par le débit de produit de revêtement. Cette fraction tape contre la face arrière 73 du distributeur 7 et s'étale sur la surface interne du bol 200, jusqu'à l'arête de pulvérisation 201 où le liquide se divise en fines gouttelettes. Le diamètre D ₈ i de l'orifice 81 est inférieur ou égal au diamètre intérieur

D ₅₁ de la partie terminale aval 51 de l'injecteur 5. Ceci a pour effet d'assurer qu'une partie au moins du produit sortant de l'injecteur est dirigée vers le volume Vi. Il est possible d'ajuster la proportion de produit de revêtement dirigée vers le volume \λ en faisant varier le rapport R' = D ₅₁ /D _81. Pour le rinçage de l'organe de pulvérisation, on amène par l'injecteur 5 des trains d'air-solvant, dimensionnés avec un débit permettant de gaver le volume Vi. Les trains d'air et de solvant suivent les mêmes trajets que le produit de revêtement, de l'injecteur 5 vers les arêtes 101 et 201.

La diminution de l'écart entre les bols 100 et 200 de ei à e ₂ , a pour effet de compenser une diminution de pression due à la force centrifuge et de comprimer légèrement le liquide de rinçage pour permettre le gavage du volume

Vi lors du rinçage de l'organe de pulvérisation, ce qui permet de rincer en même temps la surface 102 et la surface 203.

Ainsi, l'injection de produit de nettoyage permet de nettoyer correctement non seulement les surfaces internes 102 et 202, mais également la surface 203. En outre, les trains d'air-solvant peuvent créer une mousse, par dispersion d'air dans un liquide, qui augmente l'efficacité du nettoyage. On peut également prévoir que le produit de nettoyage soit lui-même un produit moussant. Dans ce cas, l'effet de compression obtenu du fait de la diminution de l'épaisseur e s'exerce sur les bulles d'air présentes dans la dispersion ou dans le produit moussant, ce qui engendre un effet « racleur » des bulles d'air sur les surfaces 102 et 203.

Le bol 100 est percé d'une série d'orifices 150 qui s'étende chacun entre une entrée 150A située sur la surface 103 du bol 100 et une sortie 150B située sur la surface 102. Les orifices 150 sont cylindriques centrés chacun sur un axe X150 oblique par rapport à l'axe Xio-X'io- Les orifices 150 permettent de générer une entrée d'air par l'extérieur vers le volume Vi. Ces orifices sont aisés à réaliser car ils peuvent être percés dans le bol 100 avant le montage du bol 200.

L'invention a été représentée avec un organe de pulvérisation 10 comportant deux bols. Elle est également applicable avec un empilement de trois ou plus de trois bols successifs montés en série terminée par le montage d'un distributeur sur le bol le plus interne. Dans ce cas, des volumes \λ,... , V _n-I peuvent être définis par analogie au mode de réalisation représenté, avec des géométries différentes, chaque volume ayant une épaisseur radiale décroissante, de sa zone d'entrée vers sa zone de sortie.

L'invention a été représentée avec un organe de pulvérisation 10 fixé au rotor 1 par effet magnétique. Elle est également applicable avec un organe de pulvérisation fixé par tout autre moyen, notamment vissé.

L'invention a été représentée avec des bols 100 et 200 démontables. Elle est également applicable avec un organe dont les bols ne sont pas démontables, par exemple monoblocs.

L'invention a été représentée avec un bol 100 dont l'arête 101 a un diamètre D ₁₀₁ supérieur au diamètre D ₂ oi de l'arête 201 du bol 200. L'invention est toutefois applicable au cas où le diamètre D _1O i est égal ou légèrement inférieur au diamètre D ₂₀₁ , ce qui est possible du fait du retrait di de l'arête 101 par rapport a l'arête 201.