Appareil de projection électrostatique
La présente invention concerne un appareil de projection électrostatique, du type à générateur électrique de haute tension incorporé au corps d'un pistolet.
On a plusieurs fois proposé d'incorporer dans un pistolet de projection électrostatique le générateur haute tension qui fournit la charge électrique à potentiel élevé pour le produit à projeter. Jusqu'à maintenant, les propositions qui ont été faites n'ont pas reçu d'application pratique, notamment parce que les générateurs utilisés sont relativement lourds et encombrants. Cependant, I'in- corporation du générateur au pistolet présente de grands avantages: suppression du câble de liaison haute tension qui est de maniement lourd et qui présente un grand danger par l'énergie capacitive qu'il retient et qu'il libère en cas de mise à la masse accidentelle de l'électrode de charge ou du produit à projeter à l'endroit de sa sortie de la buse de projection.
L'invention a pour objet un appareil de projection électrostatique d'un produit finement divisé, comportant des moyens pour charger électriquement ledit produit à un potentiel élevé, caractérisé en ce qu'il comprend un pistolet de projection comportant un corps muni d'une buse de projection, et en ce que lesdits moyens comprennent un générateur de haute tension disposé dans ce corps et comportant, d'une part, un conduit de véhiculage de charges électriques à tuyère convergente-divergente, apte à conférer à un fluide gazeux véhiculant lesdites charges électriques une vitesse supersonique, d'autre part, un moyen émetteur de charges électriques disposé au niveau du col de ladite tuyère convergentedivergente.
De nombreuses formes de réalisation sont possibles et l'on va maintenant en décrire quelques-unes à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
la fig. 1 est une vue en coupe d'une première forme de réalisation;
la fig. 2 est une vue schématique d'une installation de projection;
les fig. 3 à 5 sont des coupes de variantes;
la fig. 6 est une vue selon la ligne VI-VI de la fig. 7;
les fig. 8 et 9 sont des vues en coupe de deux autres variantes;
la fig. 10 est une vue agrandie de la cartouche-générateur montée dans le pistolet de la fig. 9;
les fig. 1 1 à 18 sont des coupes d'autres réalisations.
En se référant à la fig. 1, un pistolet de peinture électrostatique comporte un corps isolant 1 entre une buse de pulvérisation 2 et une partie arrière 3 formant poi gnée; dans le corps isolant 1 est ménagé un conduit de peinture 4 connecté par un raccord 5 à un tuyau souple 6 lui-même raccordé, à son autre extrémité, à une source de peinture sous pression ou à une pompe volumétrique délivrant la peinture. Ainsi qu'on le remarque au dessin, ce conduit de peinture 4 communique en 4' dans une chambre 7 à l'amont d'un conduit de buse 8 pouvant être fermé par une soupape 9 déplacée par une tige de soupape 10 commandée par une queue de détente 11.
Dans le corps isolant 1 est pratiqué en outre un autre conduit 12 communiquant, côté amont, avec une chambre d'humidification 13 et un conduit d'admission d'air sous pression 14, dans lequel est ménagé un robinet 15 commandé par la queue de détente 11.
Dans le conduit 12 est placé, côté amont dans le sens de circulation de l'air, un moyen d'émission de charges électriques constituées par une aiguille 16 axialement disposée au centre d'une couronne 17 formant tuyère convergente-divergente. L'aiguille 16 est connectée par un plot conducteur 18 à une fiche 19 en bout d'un câble 20 raccordé à une source d'excitation de l'ordre de 2 à 5 kilovolts. La couronne 17 formant contre-électrode est elle-même connectée par un ressort 21 à un revêtement conducteur 22 s'étendant vers toute la partie arrière, y compris la poignée du pistolet 3 et maintenue au potentiel de la masse par un tressage métallique 23 d'une enveloppe de câble enveloppant à la foir le conduit d'admission de peinture 6 et le câble d'excitation 20.
Le débouché du conduit 12 est obturé par un clapet à bille 24 soumis à l'action d'un ressort de compression 25, le tout placé dans une chambre 26 communiquant par un conduit 27 avec une chambre annulaire de répartition 28 délimitée entre le corps de buse 29 et un chapeau de buse 30, cette chambre 28 communiquant de façon usuelle, par exemple par tout moyen donnant à l'air un effet tourbillonnaire, avec un conduit annulaire 31 disposé concentriquement et à l'extérieur du débouché de peinture.
Dans la chambre d'humidification 13 pénètre l'extrémité d'une mèche poreuse 32 plongeant dans un réservoir 33 formant le corps de poignée et empli d'eau.
En fonctionnement, la pression sur la queue de détente 11 permet, grâce à l'ouverture de la soupape 9, l'éjection de la peinture, grâce à l'ouverture de la soupape 15, la circulation de l'air dans les conduits 14, 12 et jusqu'à 31 (au-delà duquel il pulvérise la peinture), éventuellement la mise sous tension du câble d'excitation 20 dans la mesure où, par tout moyen approprié, l'excitation est asservie à la circulation de l'air, de sorte que l'aiguille 16 émet des charges électriques dans un courant d'air circulant à grande vitesse au moins partiellement supersonique, dans le conduit 12, le clapet 24 s'étant déplacé vers la position d'ouverture sous l'effet de répulsion de l'air sortant du conduit 12.
Les charges électriques émises par l'aiguille 16 sont, du fait de la circulation rapide de l'air dans le conduit 12, portées à un potentiel élevé et ces charges sont collectées par la bille 24, le ressort 25, et de là sont transmises au corps de buse conducteur 29. Ceci permet une charge correcte de la peinture traversant le passage 8 et cette peinture est en outre pulvérisée par l'air qui a servi au transport des charges électriques. La chambre d'humidification 13 est particulièrement utile, parce qu'elle permet à l'air sous pression qui arrive du conduit 14 d'acquérir un taux hygrométrique plus élevé, qui est favorable à la formation, par condensation et/ou sublimation, de particules liquides et/ou solides constituant les transporteurs de charges électriques.
Dans la forme de réalisation décrite et représentée, l'humidificateur est constitué en un réservoir d'eau 33 fermé par un bouchon 34, que l'on remplit de temps en temps, mais il est bien évident que l'on peut disposer un conduit d'amenée d'eau à l'endroit de la chambre d'humidification 13.
En se référant à la fig. 2, on utilise alors un pistolet 41 du type décrit en référence à la fig. 1, mais ne comportant pas la chambre d'humidification incorporée, l'humidification se faisant à poste fixe en faisant passer l'air sous pression dans une atmosphère saturée d'un réservoir d'eau 42 à parois poreuses 47, l'air étant ainsi dans le conduit 43 suffisamment chargé en vapeur-d'eau pour convenir au transport de charges électriques. Les conduits de peinture 44 et d'excitation 45 passent ainsi par le corps de poignée 46.
A titre d'exemple, on a fait passer de l'air admis avant la tuyère 17 à une pression amont de 2 à 4 bars et à un débit de 6 à 12m3/h dans un conduit 12 ayant un diamètre de 3 mm et une longueur de 5 cm.
En se référant à la fig. 3, un corps de pistolet en matériau isolant 50 comporte un conduit 51 entre une buse de projection 52 et une partie arrière formant poignée 53. Le conduit 51 est connecté à son extrémité amont à un émetteur de charge du type précédemment décrit à aiguille 55 au milieu d'une couronne formant contreélectrode 56, et, à son extrémité aval, à la buse de projection 52; le conduit 51 est raccordé par un conduit 57 à une source d'air véhiculant de la poudre non représentée, tandis que l'aiguille 55 est reliée par un câble 58 à une source d'excitation et que la contre-électrode 56 est reliée électriquement à la masse, c'est-à-dire au potentiel de la poignée 53.
En fonctionnement, la poudre véhiculée par de l'air dans le conduit 57, puis au travers de perforations du dispositif de centrage 59 de l'aiguille 55, passe à grande vitesse au voisinage de cette aiguille d'ionisation 55 où les particules reçoivent des charges électriques et dont le potentiel est considérablement augmenté par la circulation à grande vitesse dans le conduit 51, de sorte que les particules émises par la buse 52 sont chargées à un potentiel élevé suffisant pour assurer leur attraction électrostatique sur l'objet à recouvrir généralement au potentiel de la masse.
En se référant à la fig. 4, un pistolet de projection de poudre se distingue de celui précédemment décrit en ce que l'arrivée de l'air véhiculant la poudre s'effectue au moyen d'une canalisation 54 débouchant entre la tuyère 56 et le support 59 de l'aiguille 55, de sorte qu'il n'est plus nécessaire de perforer le support 59.
En se référant à la fig. 5, une buse de pulvérisation 60 est constituée d'une pluralité de canaux 61 issus d'une chambre de pulvérisation 62. Dans cette chambre de pulvérisation 62 débouchent d'une part un conduit d'admission liquide 63 raccordé par un raccord 64 à une tubulure 65 à une source de peinture non représentée, et, en regard du débouché du conduit 63, d'autre part, un conduit 66 percé dans un support isolant 67, ce conduit 66 servant à véhiculer des charges électriques depuis une zone amont où est localisé l'émetteur de charges électriques 68 jusqu'à la chambre de pulvérisation 62, ce conduit 66 étant raccordé, en amont de l'émetteur de charges 68, à une source d'air sous pression.
Ainsi qu'on l'a expliqué précédemment, de l'air à grande vitesse circule dans le conduit 66 et les charges que cet air a acquises à l'endroit de l'émetteur de charges 68 sont alors portées à un potentiel très élevé au niveau de la chambre de pulvérisation 62. On comprend que le jet de liquide issu du conduit 63 et le jet de gaz issu du conduit 66 se rencontrent dans la chambre 62, ce qui assure ainsi qu'il est connu une pulvérisation pneumatique dans ladite chambre. Mais en outre, les charges électriques véhiculées par l'air dans le conduit 66 sont transmises aux particules de liquide pulvérisées, de sorte que ces particules de liquide, éjectées des conduits 61 de la buse 60 qui peut être réalisée aussi en matériau isolant, sont chargées électriquement à un potentiel suffisant pour assurer leur attraction sur l'objet à peindre au potentiel de la masse.
En se référant aux fig. 6 et 7, un appareil de projection de poudre comporte une buse de projection 70 montée en bout et transversalement sur un support isolant 71, comportant un conduit 72 avec un ioniseur 73; le conduit 72 communique avec un conduit 74 raccordé par l'intermédiaire d'un robinet 75 à une source de gaz sous pression non représentée.
La buse de projection 70 comporte un dégagement en forme de cavité cylindrique 76, dans laquelle débouche axialement un conduit 77 raccordé à une tubulure 78 servant de conduit pour de l'air véhiculant les parti cules à projeter. En regard du débouché du conduit 77 est ménagé un déflecteur 79. Ainsi qu'on le remarque à la fig. 6, le conduit 72 débouche tangentiellement dans la cavité 76, de sorte que l'air issu du conduit 72 met en mouvement tourbillonnaire les particules issues du conduit 77, et leur communique une charge électrique; ces particules créent, à leur débouché de la buse 70, un champ électrique qui s'étend jusqu'à l'objet à recouvrir.
L'effet tourbillonnaire produit par l'arrivée tangentielle de l'air issu du conduit 72 produit non seulement la charge électrique des particules, mais encore dans la chambre délimitée par le fond du dégagement 76 et le déflecteur 79 un effet centrifuge sur les particules, effet qui assure l'ouverture du jet à la sortie de buse 70 et un balayage permanent de la buse, évitant ainsi les risques d'encrassement par les particules solides.
En se référant à la fig. 8, un pistolet de poudre 80 comporte ici un corps isolant 81 dans lequel est logé un manchon isolant 82 portant en butée une pièce métallique 84 formant la contre-électrode 83, tandis que l'aiguille 85 est raccordée par une résistance 86, un bouchon 95 et un contact 96, à un câble d'excitation 87, la pièce 84 étant raccordée à un fil de masse 88. Le débouché du manchon 82 communique avec une chambre annulaire 89 d'une buse de pulvérisation 90 entièrement réalisée en matériau isolant, à laquelle la poudre est amenée par un conduit 91. De l'air sous pression élevée est admis dans un conduit 92 qui débouche par des perforations 93 dans la pièce 84, et de là dans le conduit 82 à l'endroit de l'ioniseur 85.
Dans cette forme de réalisation, l'air admis par le conduit 92 transporte dans le conduit 82 des charges électriques qui sont, comme décrit précédemment, portées à un potentiel élevé à la sortie du conduit 82. Cet air est utilisé pour projeter la poudre issue de la buse 90. En même temps que s'effectue la projection, les charges électriques sont transmises aux particules de poudre à projeter qui sont attirées par l'objet à recouvrir.
On constate que, dans cette forme de réalisation, le manchon 82 véhiculant les charges électriques est facilement amovible et l'ensemble peut être démonté et remis en place par simple dégagement de la buse 90 et d'un écrou arrière de blocage 94.
En se référant aux fig. 9 et 10, un pistolet de peinture électrostatique 100 comporte un canon en matériau isolant 101 avec une buse de pulvérisation 102, le tout entièrement réalisé en matériau isolant.
La buse de pulvérisation est alimentée en peinture par un canal 103, tandis qu'une chambre annulaire 104 communique avec la sortie d'une cartouche amovible 106 constituant l'élévateur de tension et représentée à la fig.
10. Cette cartouche 106 est engagée dans un passage 107 du canon 101, elle vient en butée contre un joint 108 et elle est maintenue en position par un bouchon 110.
La cartouche proprement dite 106 (fig. 10) est constituée d'un corps de cartouche dans lequel est inséré un manchon tubulaire 111 avec des moyens d'ionisation montés à poste fixe, à savoir une aiguille 112 supportée par un bloc cruciforme 113, l'aiguille étant engagée axialement à l'intérieur d'une couronne métallique annulaire 114 formant convergent-divergent. L'aiguille 112 est raccordée à l'intérieur de la cartouche à une résistance 115, dont l'autre borne est connectée par un ressort 116 à un embout conducteur 117 bloqué par un bouchon isolant 118. L'embout 117 et la contre-électrode 114 sont en contact chacun avec une douille 127, 119 respectivement.
Dans la position montée (fig. 9), un contact 120, (121) à ressort 123, (122) monté dans le corps de pistolet, relie électriquement l'aiguille 112 et la contre-électrode 114 au câble d'excitation 124 et à la masse (revêtement conducteur 125 sur le corps de pistolet constituant ainsi la poignée 126).
Dans cette forme de réalisation, l'air issu du conduit de manchon 111 sert à la fois à la pulvérisation et à la transmission directe de la charge aux particules, étant donné que la buse, dans sa totalité, est constituée en matériau isolant. On notera que le générateur est monté dans une cartouche facilement amovible et qu'il peut être ainsi remplacé par une nouvelle cartouche en cas de panne.
En se référant à la fig. 11, on voit un pistolet de peinture à poste fixe 130 comportant une alimentation en peinture 131 jusqu'à une buse de pulvérisation 132 cons tituée d'un ajutage axial conducteur 133 et d'un chapeau de buse en matériau isolant 134.
L'ajutage axial 133 peut être obturé par un pointeau isolant 135 commandé en position par un piston 136 se déplaçant dans un corps cylindrique 137 contre l'action d'un ressort 138, avec admission d'air comprimé en 139 vers l'autre face du piston 136, de façon à provoquer l'ouverture du pointeau 135.
Cet air comprimé d'admission 139 peut s'échapper par un conduit 140 débouchant dans le générateur 141 constitué comme précédemment d'un conduit isolant 142 et d'un moyen d'ionisation 143. L'extrémité aval du conduit 142 débouche dans une chambre annulaire 144, puis par des passages 145, vers un orifice de sortie de pulvérisation. Ici, on a disposé dans la chambre 144 une électrode collectrice 146 qui est reliée à l'ajutage métallique 133 au travers du corps de buse isolant.
Dans cette forme de réalisation, les charges électriques sont donc captées par l'électrode 146 et ensuite transférées à l'ajutage 133. On voit que, dans cette forme de réalisation, une résistance de stabilisation d'effluve 147 est fixée dans la fiche axiale 148 d'un bouchon de raccordement 149, cette fiche axiale 148 étant raccordée à la masse et connectée à la contre-électrode 150 du dispositif d'ionisation par un fil 151.
En se référant à la fig. 12, on retrouve les mêmes dispositions générales que celles que l'on a rencontrées à la fig. 11, à cette différence que l'ajutage 152 est aussi réalisé en matériau isolant comme le chapeau 134, et qu'une connexion 153 s'établir depuis la sortie du conduit 142 jusqu'à pénétrer dans la cavité interne de l'ajutage 152 de façon à établir une liaison électrique captant les charges à la sortie du conduit 142 et les amenant à l'intérieur du liquide destiné à être pulvérisé, à l'endroit de l'ajutage 152, légèrement en amont du débouché de cet ajutage. Ici, la résistance de stabilisation 154 d'effluve n'est plus en série avec l'aiguille 143, mais avec la contre-électrode d'ionisation 150 dans le corps isolant 155 du pistolet.
Dans cette forme de réalisation, le pointeau 156 est commandé par un piston 157 par de l'air admis par un raccord 158, tandis que l'air admis dans le conduit de génération de courant haute tension est admis par un raccord 159.
En se référant à la fig. 13, un pistolet de peinture comporte un corps isolant avec un conduit de génération de charges électriques à potentiel élevé 151 débouchant dans une chambre annulaire 152 et s'échappant par des passages 153 entre un corps de buse métallique 154 et un chapeau isolant 155, la peinture arrivant par un canal axial 156. Dans cette forme de réalisation, l'air chargé de particules à potentiel élevé communique ces charges à la buse conductrice 154, qui ensuite met sous tension la Naine de peinture qui ciscale à V\nte'i de ce corps de buse 154.
En se référant à la fig. 14, un pistolet de projection de poudre comporte un corps de pistolet isolant 160 avec un canal d'amenée de poudre fluidisée 161 et un conduit de génération de particules à haut potentiel 162. Ce dernier conduit 162 débouche dans une chambre annulaire
163 qui communique avec l'intérieur d'une buse métallique 164 par des conduits tangents 165. Un déflecteur
166 est placé en bout du conduit 161 à quelque distance de son débouché. La buse 164 est supportée par un moyeu conducteur 167 qui sert de collecteur de charges électriques transmises par conductibilité jusqu'à l'arête effluveuse 168 de la buse 164.
En se référant à la fig. 15, un pistolet de peinture électrostatique 170 du type à pulvérisation hydrostatique comporte une enveloppe de pistolet isolante 171 avec un ajutage métallique 172 de section très fine, géné
ralement en forme de fente, placé sur un support isolant
173 bloqué contre un bouchon 174. Le support 173 est bloqué par une pièce 175 formant siège pour un pointeau isolant 176. Un canal de peinture 177 sous haute pression communique par des joints d'étanchéité appropriés avec une chambre 178. Un tube de génération de particules à potentiel élevé 179 est ménagé dans l'enveloppe du pistolet 171, et son extrémité débouche dans une chambre annulaire 180 avec des ouvertures orientées vers l'avant 181.
Un fil rigide 182 est monté dans le chapeau 174 et s'étend de l'intérieur de la chambre 180 jusqu'à faible distance du jet de peinture projetée et pulvé
risée par l'effet hydrostatique.
Dans cette forme de réalisation, l'air sortant du conduit de génération de particules à potentiel élevé 179 s'échappe par les conduits 181 de façon à former une série de jets d'air protégeant le peintre contre tout retour vers l'arrière des particules pulvérisées. L'air, avant de quitter la chambre 180, se libère des particules électriques qui sont captées par l'électrode 182, dont l'autre extrémité sert à charger par effluve les particules du jet de peinture pulvérisée.
En se référant à la fig. 16, un pistolet de pression hydrostatique 190 comporte ici une conduite d'amenée de peinture 191 débouchant dans une chambre 192 à pointeau 193 et communiquant avec un ajutage 194 par un conduit 195. Le conduit de génération de particules à potentiel élevé 196 débouche dans une chambre 197.
Tous les éléments de cette buse sont en matériau isolant, sauf une tige filetée 198 qui pénètre dans la chambre
197 et qui, à son autre extrémité, maintient en position une aiguille effluveuse axiale 199 faisant saillie à l'extérieur de la buse au milieu du jet de peinture pulvérisée.
Dans cette forme de réalisation, on voit que la peinture est pulvérisée par le jet d'air provenant du conduit 196 et de la chambre annulaire 200, qui communique avec la chambre d'échange de charges électriques 197, dans laquelle les charges sont collectées par la tige 198.
En se référant à la fig. 17, un pistolet portatif de projection de peinture comporte une crosse métallique 201,
reliée à la masse, sur laquelle est fixé un canon isolant
202 en bout duquel est placée une buse de projection pneumatique 203.
A l'intérieur du canon isolant 202 est ménagé un con
duit formant tuyère 204 alimentée par une chambre 205,
elle-même raccordée par un tube 206 à une source d'air comprimé non représentée. La tuyère 204 comporte, dans le sens longitudinal, d'abord une partie 204a de forme convergente-divergente ìmmédìatement adjacente
à la chambre 205 suivie d'une partie divergente 204b, tandis que le reste de la tuyère 204c est de forme cylindrique.
On réalise ainsi une tuyère de type Lavai, c'est
à-dire convergente-divergente créant dans la partie cylindrique un écoulement à vitesse supersonique présentant le caractère de régularité et de parallélisme des filets
d'air propre à ce type d'écoulement;
Comme on le remarque, cette partie cylindrique est
suivie d'une partie principale 204d en arc de cercle débouchant à l'air libre en une position latérale du pistolet, tandis qu'un tuyau de projection 204e alimente la buse de projection qui peut être du type créant un mou
vement tourbillonnaire d'air.
A l'extrémité amont de la
tuyère 204, à l'endroit de la partie convergente-divergente 204a, 204b, est placé un moyen d'ionisation con
sistant en une électrode pointue 207 raccordée par un
câble 208 à une source continue de tension moyenne non
représentée, ladite électrode 207 étant située axialement
au centre d'une contre-électrode 209, connectée à la masse par un conducteur 210, de forme annulaire cons
tituant la délimitation de la partie convergente-diver
gente 204a, 204b, de la tuyère 204. Dans une partie éloi
gnée du moyen d'ionisation 207, 209, et le plus près pos
sible de la buse 203, est placé, dans la tuyère 204, un
organe collecteur de charges, par exemple sous forme
d'un fil tendu 211 au travers de la partie de la tuyère
204d et connecté directement à un ajutage métallique
212 de la buse 203, tandis que le restant du corps de
buse est isolant.
Lorsque le diamètre de la partie 204a est petit (infé
rieur à 3 ou 4 mm), une résistance de 10 à 50 mégohms
est insérée dans le circuit d'ionisation en vue de stabili
ser l'effluve de charge et éviter la décharge du câble de
jonction, en série avec la pointe 207 ou la contre-élec
trode 204a. On peut également réaliser la pièce 204a en
matériau semi-conducteur.
L'arrivée de peinture à l'ajutage 212 s'effectue ainsi par un conduit représenté schématiquement en 213, ce
conduit aboutissant bien entendu à un réservoir sous
pression ou à une pompe.
D'une façon habituelle, le pistolet est pourvu d'un dis
positif de commande 214 commandant l'ouverture ou la fermeture d'air comprimé 206, éventuellement l'admis
sion de peinture et l'amenée de la basse tension sur l'io
niseur 207, 209. Mais ces moyens de commande peuvent
être également asservis à l'écoulement de l'air dans le
conduit 206.
Dans la forme de réalisation décrite et représentée, la tuyère 204 entre l'effluveur 207, 209 et le collecteur
211 a une longueur de cinq à huit centimètres, tandis
que le diamètre dans la partie cylindrique 204c est
de 6mm.
L'expérience a montré qu'en utilisant une source d'air comprimé de 4 bars, on obtenait un écoulement super
sonique d'une vitesse de 450 mètreslseconde, avec une
tension continue d'excitation sur l'ioniseur 207, 209 de
5 kilovolts et une résistance série avec la pointe de
20 mégohms, on assurait à l'ajutage 212 une tension con
tinue de 40 kilovolts avec un débit de 30 microampères.
Comme on le constate aisément, ces résultats mon
trent que le pistolet en question est tout à fait adapté à
être utilisé en tant que pistolet électrostatique portatif
puisqu'il ne comporte en fait aucun élément de poids supplémentaire par rapport aux pistolets utilisés actuellement à source haute tension séparée.
Dans la forme de réalisation décrite et représentée, on profite de la présence d'air sous pression pour prélever par la tuyère 204e la quantité d'air suffisante pour alimenter la buse de projection pneumatique 203. Dans certains cas, il n'y a pas surabondance d'air et l'on peut supprimer la dérivation à l'air libre 204d.
En se référant à la fig. 18, on dispose d'un pistolet dont la partie arrière (poignée 221 et corps 222) est similaire à celle décrite à la fig. 17, mais la tête de pulvérisation est ici représentée sous forme d'une coupelle 223 montée à rotation continue, d'un pivot 224 constitué d'une tête d'admission 225 comportant le canal d'amenée de peinture 226 communiquant dans des canaux radiaux 227 débouchant en regard d'une face de la coupelle 223. La coupelle 223 est pourvue vers l'arrière d'un dispositif moteur du genre à aubes 228, en regard desquelles débouche le conduit d'air comprimé 229 formant la partie terminale du générateur électrostatique décrit à la figure précédente.
Dans cette forme de réalisation, lorsque la coupelle 223 est métallique ou semi-conductrice, il n'est pas nécessaire de prévoir un collecteur de charges dans le conduit 229, le rôle de celui-ci étant joué par les aubes 228 de l'organe moteur. Toutefois, il est évident que si l'on devait utiliser une coupelle isolante avec une électrode métallique ou résistive, à l'intérieur ou au voisinage du bord de cette coupelle, on serait alors amené, comme dans la réalisation précédente, à aménager dans le conduit 229 un collecteur de charges relié électriquement à ladite électrode.
Electrostatic projection device
The present invention relates to an electrostatic projection apparatus, of the type with a high voltage electric generator incorporated in the body of a gun.
It has been proposed several times to incorporate in an electrostatic spray gun the high voltage generator which supplies the electric charge at high potential for the product to be sprayed. Until now, the proposals which have been made have not received practical application, in particular because the generators used are relatively heavy and bulky. However, the incorporation of the generator with the gun has great advantages: elimination of the high voltage connection cable which is heavy to handle and which presents a great danger by the capacitive energy which it retains and which it releases in case accidental grounding of the charging electrode or the product to be sprayed where it exits the spray nozzle.
The subject of the invention is an apparatus for electrostatic spraying of a finely divided product, comprising means for electrically charging said product at a high potential, characterized in that it comprises a spray gun comprising a body provided with a nozzle projection, and in that said means comprise a high voltage generator arranged in this body and comprising, on the one hand, a conduit for conveying electrical charges with a converging-divergent nozzle, capable of imparting to a gaseous fluid conveying said charges electric supersonic speed, on the other hand, a means of emitting electric charges disposed at the neck of said convergent-divergent nozzle.
Numerous embodiments are possible and some of them will now be described by way of examples, with reference to the accompanying drawings in which:
fig. 1 is a sectional view of a first embodiment;
fig. 2 is a schematic view of a projection installation;
figs. 3 to 5 are variant cuts;
fig. 6 is a view along the line VI-VI of FIG. 7;
figs. 8 and 9 are sectional views of two other variants;
fig. 10 is an enlarged view of the cartridge-generator mounted in the gun of FIG. 9;
figs. 1 1 to 18 are sections of other embodiments.
Referring to fig. 1, an electrostatic paint gun comprises an insulating body 1 between a spray nozzle 2 and a rear part 3 forming a handle; in the insulating body 1 is formed a paint duct 4 connected by a connector 5 to a flexible pipe 6 which is itself connected, at its other end, to a source of pressurized paint or to a positive displacement pump delivering the paint. As can be seen in the drawing, this paint duct 4 communicates at 4 'in a chamber 7 upstream of a nozzle duct 8 which can be closed by a valve 9 moved by a valve rod 10 controlled by a valve. trigger tail 11.
In the insulating body 1 is further formed another duct 12 communicating, on the upstream side, with a humidification chamber 13 and a pressurized air inlet duct 14, in which is formed a valve 15 controlled by the tail of relaxation 11.
In the duct 12 is placed, on the upstream side in the direction of air flow, a means for emitting electric charges constituted by a needle 16 axially disposed in the center of a crown 17 forming a convergent-divergent nozzle. The needle 16 is connected by a conductive pad 18 to a plug 19 at the end of a cable 20 connected to an excitation source of the order of 2 to 5 kilovolts. The crown 17 forming the counter-electrode is itself connected by a spring 21 to a conductive coating 22 extending towards the entire rear part, including the pistol grip 3 and maintained at ground potential by a metal braiding 23 d 'a cable casing enveloping the paint inlet duct 6 and the excitation cable 20.
The outlet of the conduit 12 is closed by a ball valve 24 subjected to the action of a compression spring 25, the whole placed in a chamber 26 communicating by a conduit 27 with an annular distribution chamber 28 delimited between the body of nozzle 29 and a nozzle cap 30, this chamber 28 communicating in the usual way, for example by any means giving the air a swirling effect, with an annular duct 31 arranged concentrically and outside the paint outlet.
Into the humidification chamber 13 penetrates the end of a porous wick 32 immersed in a reservoir 33 forming the handle body and filled with water.
In operation, the pressure on the trigger 11 allows, thanks to the opening of the valve 9, the ejection of the paint, thanks to the opening of the valve 15, the air circulation in the ducts 14 , 12 and up to 31 (beyond which it sprays the paint), possibly the energization of the excitation cable 20 insofar as, by any suitable means, the excitation is slaved to the circulation of the air, so that the needle 16 emits electrical charges in an air current flowing at least partially supersonic high speed, in the duct 12, the valve 24 having moved to the open position under the effect for repelling the air leaving the duct 12.
The electrical charges emitted by the needle 16 are, due to the rapid circulation of air in the duct 12, brought to a high potential and these charges are collected by the ball 24, the spring 25, and from there are transmitted to the conductive nozzle body 29. This allows a correct charge of the paint passing through the passage 8 and this paint is further sprayed by the air which has served to transport the electric charges. The humidification chamber 13 is particularly useful, because it allows the pressurized air which arrives from the duct 14 to acquire a higher hygrometric rate, which is favorable to the formation, by condensation and / or sublimation, of liquid and / or solid particles constituting the carriers of electric charges.
In the embodiment described and shown, the humidifier consists of a water tank 33 closed by a plug 34, which is filled from time to time, but it is obvious that a duct can be arranged. water supply to the humidification chamber 13.
Referring to fig. 2, a gun 41 of the type described with reference to FIG. 1, but not including the incorporated humidification chamber, the humidification being carried out at a fixed station by passing the pressurized air in a saturated atmosphere of a water tank 42 with porous walls 47, the air being thus in the conduit 43 sufficiently charged with water vapor to be suitable for the transport of electric charges. The paint 44 and excitation 45 conduits thus pass through the handle body 46.
By way of example, the air admitted before the nozzle 17 was passed at an upstream pressure of 2 to 4 bars and at a flow rate of 6 to 12m3 / h in a duct 12 having a diameter of 3 mm and a length of 5 cm.
Referring to fig. 3, a gun body made of insulating material 50 comprises a duct 51 between a projection nozzle 52 and a rear part forming a handle 53. The duct 51 is connected at its upstream end to a charge transmitter of the type previously described with a needle 55 at the end. middle of a crown forming a counterelectrode 56, and, at its downstream end, to the projection nozzle 52; the conduit 51 is connected by a conduit 57 to a source of air conveying powder, not shown, while the needle 55 is connected by a cable 58 to an excitation source and the counter-electrode 56 is electrically connected to ground, that is to say to the potential of handle 53.
In operation, the powder conveyed by air in the duct 57, then through perforations of the centering device 59 of the needle 55, passes at high speed in the vicinity of this ionization needle 55 where the particles receive electric charges and whose potential is considerably increased by the circulation at high speed in the duct 51, so that the particles emitted by the nozzle 52 are charged to a high potential sufficient to ensure their electrostatic attraction on the object to be covered generally at ground potential.
Referring to fig. 4, a powder spray gun differs from that previously described in that the arrival of the air conveying the powder is effected by means of a pipe 54 opening between the nozzle 56 and the support 59 of the needle 55, so that it is no longer necessary to perforate the support 59.
Referring to fig. 5, a spray nozzle 60 consists of a plurality of channels 61 issuing from a spray chamber 62. In this spray chamber 62 open on the one hand a liquid inlet duct 63 connected by a connector 64 to a tubing 65 to a source of paint not shown, and, facing the outlet of the conduit 63, on the other hand, a conduit 66 pierced in an insulating support 67, this conduit 66 serving to convey electric charges from an upstream zone where is localized the electric charge transmitter 68 up to the spray chamber 62, this duct 66 being connected, upstream of the charge transmitter 68, to a source of pressurized air.
As explained above, air at high speed circulates in the duct 66 and the charges which this air has acquired at the location of the charge transmitter 68 are then brought to a very high potential at level of the spray chamber 62. It is understood that the liquid jet issuing from the pipe 63 and the gas jet issuing from the pipe 66 meet in the chamber 62, which thus ensures that pneumatic spraying is known in said chamber. . But in addition, the electrical charges carried by the air in the duct 66 are transmitted to the sprayed liquid particles, so that these liquid particles, ejected from the ducts 61 of the nozzle 60 which can also be made of an insulating material, are electrically charged to a potential sufficient to ensure their attraction on the object to be painted at ground potential.
Referring to Figs. 6 and 7, a powder projection apparatus comprises a projection nozzle 70 mounted at the end and transversely on an insulating support 71, comprising a duct 72 with an ionizer 73; the conduit 72 communicates with a conduit 74 connected by means of a valve 75 to a source of pressurized gas, not shown.
The projection nozzle 70 comprises a recess in the form of a cylindrical cavity 76, into which axially opens a duct 77 connected to a pipe 78 serving as a duct for the air conveying the particles to be projected. Opposite the outlet of duct 77 is a deflector 79. As can be seen in FIG. 6, the duct 72 opens tangentially into the cavity 76, so that the air coming from the duct 72 sets the particles coming from the duct 77 in swirling motion, and imparts an electrical charge to them; these particles create, at their outlet from the nozzle 70, an electric field which extends to the object to be covered.
The swirling effect produced by the tangential arrival of the air coming from the duct 72 produces not only the electric charge of the particles, but also in the chamber delimited by the bottom of the recess 76 and the deflector 79 a centrifugal effect on the particles, effect which ensures the opening of the jet at the nozzle outlet 70 and permanent sweeping of the nozzle, thus avoiding the risk of clogging by solid particles.
Referring to fig. 8, a powder gun 80 here comprises an insulating body 81 in which is housed an insulating sleeve 82 bearing in abutment a metal part 84 forming the counter-electrode 83, while the needle 85 is connected by a resistor 86, a plug 95 and a contact 96, to an excitation cable 87, the part 84 being connected to a ground wire 88. The outlet of the sleeve 82 communicates with an annular chamber 89 of a spray nozzle 90 entirely made of insulating material, to which the powder is supplied via a duct 91. High pressure air is admitted into a duct 92 which opens out through perforations 93 into the part 84, and from there into the duct 82 at the location of the ionizer 85.
In this embodiment, the air admitted through the conduit 92 transports into the conduit 82 electrical charges which are, as described above, brought to a high potential at the outlet of the conduit 82. This air is used to project the resulting powder. of the nozzle 90. At the same time as the spraying takes place, the electric charges are transmitted to the particles of powder to be sprayed which are attracted by the object to be covered.
It can be seen that, in this embodiment, the sleeve 82 conveying the electric charges is easily removable and the assembly can be dismantled and put back in place by simply releasing the nozzle 90 and a rear locking nut 94.
Referring to Figs. 9 and 10, an electrostatic paint gun 100 comprises a barrel made of insulating material 101 with a spray nozzle 102, the whole made entirely of insulating material.
The spray nozzle is supplied with paint through a channel 103, while an annular chamber 104 communicates with the outlet of a removable cartridge 106 constituting the voltage booster and shown in FIG.
10. This cartridge 106 is engaged in a passage 107 of the barrel 101, it abuts against a seal 108 and it is held in position by a plug 110.
The actual cartridge 106 (fig. 10) consists of a cartridge body in which is inserted a tubular sleeve 111 with ionization means mounted at a fixed position, namely a needle 112 supported by a cruciform block 113, l 'needle being engaged axially inside an annular metal ring 114 forming convergent-divergent. The needle 112 is connected inside the cartridge to a resistor 115, the other terminal of which is connected by a spring 116 to a conductive end piece 117 blocked by an insulating plug 118. The end piece 117 and the counter electrode 114 are each in contact with a socket 127, 119 respectively.
In the mounted position (fig. 9), a contact 120, (121) with spring 123, (122) mounted in the gun body, electrically connects the needle 112 and the counter-electrode 114 to the excitation cable 124 and to ground (conductive coating 125 on the gun body thus constituting the handle 126).
In this embodiment, the air from the sleeve duct 111 serves both for the spraying and for the direct transmission of charge to the particles, since the nozzle, as a whole, is made of an insulating material. It will be noted that the generator is mounted in an easily removable cartridge and that it can thus be replaced by a new cartridge in the event of failure.
Referring to fig. 11 shows a stationary paint gun 130 comprising a paint supply 131 to a spray nozzle 132 consisting of a conductive axial nozzle 133 and a nozzle cap made of insulating material 134.
The axial nozzle 133 can be closed by an insulating needle 135 controlled in position by a piston 136 moving in a cylindrical body 137 against the action of a spring 138, with compressed air intake at 139 towards the other face. of the piston 136, so as to cause the opening of the needle 135.
This compressed intake air 139 can escape through a duct 140 opening into the generator 141, as previously constituted by an insulating duct 142 and an ionization means 143. The downstream end of the duct 142 opens into a chamber annular 144, then through passages 145, to a spray outlet orifice. Here, a collecting electrode 146 has been disposed in the chamber 144 which is connected to the metal nozzle 133 through the insulating nozzle body.
In this embodiment, the electric charges are therefore captured by the electrode 146 and then transferred to the nozzle 133. It can be seen that, in this embodiment, a corona stabilization resistor 147 is fixed in the axial plug. 148 of a connection plug 149, this axial plug 148 being connected to ground and connected to the counter-electrode 150 of the ionization device by a wire 151.
Referring to fig. 12, we find the same general arrangements as those encountered in FIG. 11, with the difference that the nozzle 152 is also made of an insulating material such as the cap 134, and that a connection 153 is established from the outlet of the duct 142 until entering the internal cavity of the nozzle 152 of so as to establish an electrical connection capturing the charges at the outlet of the conduit 142 and bringing them inside the liquid intended to be sprayed, at the location of the nozzle 152, slightly upstream of the outlet of this nozzle. Here, the corona stabilization resistor 154 is no longer in series with the needle 143, but with the ionization counter-electrode 150 in the insulating body 155 of the gun.
In this embodiment, the needle 156 is controlled by a piston 157 by the air admitted by a connector 158, while the air admitted into the high voltage current generation duct is admitted by a connector 159.
Referring to fig. 13, a paint gun comprises an insulating body with a conduit for generating high potential electric charges 151 opening into an annular chamber 152 and escaping through passages 153 between a metal nozzle body 154 and an insulating cap 155, the paint arriving through an axial channel 156. In this embodiment, the air charged with high potential particles communicates these charges to the conductive nozzle 154, which then energizes the Paint Dwarf which ciscale to V \ nte'i. this nozzle body 154.
Referring to fig. 14, a powder spray gun comprises an insulating gun body 160 with a fluidized powder supply channel 161 and a high potential particle generation conduit 162. The latter conduit 162 opens into an annular chamber.
163 which communicates with the interior of a metal nozzle 164 by tangent conduits 165. A deflector
166 is placed at the end of conduit 161 at some distance from its outlet. The nozzle 164 is supported by a conductive hub 167 which serves as a collector of electrical charges transmitted by conductivity to the effluvial ridge 168 of the nozzle 164.
Referring to fig. 15, a hydrostatic spray type electrostatic paint gun 170 has an insulating gun jacket 171 with a metal nozzle 172 of very fine section, generally.
generally slot-shaped, placed on an insulating support
173 blocked against a plug 174. The support 173 is blocked by a part 175 forming a seat for an insulating needle 176. A paint channel 177 under high pressure communicates through suitable seals with a chamber 178. A generation tube of high potential particles 179 is provided in the casing of the gun 171, and its end opens into an annular chamber 180 with openings facing forward 181.
A rigid wire 182 is mounted in the cap 174 and extends from the interior of the chamber 180 to a short distance from the jet of sprayed and sprayed paint.
ridged by the hydrostatic effect.
In this embodiment, the air exiting the high potential particle generation duct 179 escapes through the ducts 181 so as to form a series of air jets protecting the painter against any backward return of the particles. sprayed. The air, before leaving the chamber 180, is released from the electrical particles which are picked up by the electrode 182, the other end of which serves to charge by corona the particles of the sprayed paint jet.
Referring to fig. 16, a hydrostatic pressure gun 190 here comprises a paint supply pipe 191 opening into a needle chamber 192 193 and communicating with a nozzle 194 through a pipe 195. The high potential particle generation pipe 196 opens into a room 197.
All the elements of this nozzle are of insulating material, except a threaded rod 198 which penetrates into the chamber.
197 and which, at its other end, maintains in position an axial effluvant needle 199 protruding outside the nozzle in the middle of the jet of sprayed paint.
In this embodiment, it is seen that the paint is sprayed by the air jet coming from the duct 196 and the annular chamber 200, which communicates with the electric charge exchange chamber 197, in which the charges are collected by rod 198.
Referring to fig. 17, a portable paint spray gun has a metal butt 201,
connected to the ground, on which is fixed an insulating barrel
202 at the end of which is placed a pneumatic projection nozzle 203.
Inside the insulating gun 202 is provided a con
nozzle forming nozzle 204 supplied by a chamber 205,
itself connected by a tube 206 to a source of compressed air, not shown. The nozzle 204 comprises, in the longitudinal direction, first a portion 204a of convergent-divergent shape immediately adjacent.
to the chamber 205 followed by a divergent part 204b, while the rest of the nozzle 204c is cylindrical in shape.
This produces a Lavai type nozzle, it is
that is to say convergent-divergent creating in the cylindrical part a flow at supersonic speed having the character of regularity and parallelism of the threads
clean air for this type of flow;
As can be seen, this cylindrical part is
followed by a main part 204d in an arc of a circle opening to the open air in a lateral position of the gun, while a projection pipe 204e supplies the projection nozzle which may be of the type creating a slack
vortex of air.
At the upstream end of the
nozzle 204, at the location of the convergent-divergent part 204a, 204b, is placed an ionization means con
sistant in a pointed electrode 207 connected by a
cable 208 to a DC source of medium voltage no
shown, said electrode 207 being located axially
at the center of a counter-electrode 209, connected to ground by a conductor 210, of annular shape cons
defining the delimitation of the convergent-diver part
gente 204a, 204b, of the nozzle 204. In an eloi part
the ionization means 207, 209, and the closest pos
sible of the nozzle 203, is placed in the nozzle 204, a
charge collecting device, for example in the form
a wire stretched 211 through the part of the nozzle
204d and connected directly to a metal nozzle
212 of the nozzle 203, while the remainder of the
nozzle is insulating.
When the diameter of part 204a is small (less than
laughing at 3 or 4 mm), a resistance of 10 to 50 megohms
is inserted into the ionization circuit in order to stabilize
ser the charging outlet and prevent the discharge of the
junction, in series with the tip 207 or the counter-elec
trode 204a. The part 204a can also be produced by
semiconductor material.
The arrival of paint at the nozzle 212 is thus effected by a duct shown schematically at 213, this
conduit leading of course to a tank under
pressure or a pump.
In the usual way, the pistol is provided with a dis
control positive 214 controlling the opening or closing of compressed air 206, possibly admitted
painting and supplying low voltage to the io
nizer 207, 209. But these control means can
also be subject to the flow of air in the
led 206.
In the embodiment described and shown, the nozzle 204 between the effluveur 207, 209 and the collector
211 is five to eight centimeters long, while
that the diameter in the cylindrical part 204c is
of 6mm.
Experience has shown that by using a compressed air source of 4 bars, a super flow is obtained.
sonic speed of 450 meters lsecond, with
DC excitation voltage on the ionizer 207, 209 of
5 kilovolts and a series resistor with the tip of
20 megohms, the nozzle 212 was provided with a con
tinue of 40 kilovolts with a flow of 30 microamperes.
As can easily be seen, these results my
trent that the gun in question is quite suitable for
be used as a handheld electrostatic gun
since it does not in fact include any additional weight element compared to the guns currently used with a separate high voltage source.
In the embodiment described and shown, advantage is taken of the presence of pressurized air to take through the nozzle 204e the quantity of air sufficient to supply the pneumatic projection nozzle 203. In some cases, there is no overabundance of air and the free-air bypass 204d can be eliminated.
Referring to fig. 18, there is a pistol, the rear part (handle 221 and body 222) of which is similar to that described in FIG. 17, but the spray head is shown here in the form of a cup 223 mounted in continuous rotation, of a pivot 224 consisting of an inlet head 225 comprising the paint supply channel 226 communicating in radial channels 227 opening opposite a face of the cup 223. The cup 223 is provided towards the rear with a motor device of the type with vanes 228, opposite which the compressed air duct 229 forms the terminal part of the generator. electrostatic described in the previous figure.
In this embodiment, when the cup 223 is metallic or semiconducting, it is not necessary to provide a charge collector in the duct 229, the role of the latter being played by the vanes 228 of the member. engine. However, it is obvious that if one were to use an insulating cup with a metal or resistive electrode, inside or near the edge of this cup, one would then have to, as in the previous embodiment, to fit into the conducts 229 a charge collector electrically connected to said electrode.