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Procédé et ajutage pulvérisateur pour l'application de liquides, notamment de peintures et de vernis.
La présente invention se rapporte tout d'abord à un procédé pour appliquer des liquides, notamment des couleurs et des vernis, sur des surfaces, procédé conformément auquel le liquide est pulvérisé à l'aide d'un gaz, notamment de l'air, pour être ensuite projeté sur la surface d'application.
Les gouttelettes produites lors de la pulvérisation d'un liquide dans un courant de gaz, notamment dans un courant d'air, sont d'autant plus fines que la vitesse relative entre le liquide et l'air est plus grande. L'uniformité de la pulvé- risation dépend, dans la zone de pulvérisation, de l'uniformité de la vitesse de l'air. Pour l'acheminement du liquide pulvé- risé vers la surface d'application, il faut disposer d'une
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énergie cinétique qui peut être obtenue uniquement à l'aide d'une vitesse d'écoulement assez élevée.
Lorsque les goutte- lettes se séparent du jet d'air au voisinage de la surface exposée à la pulvérisation, les gouttelettes les plus fines sont, en raison de leur faible masse, fortement déviées par l'air qui s'écoule latéralement et symétriquement au cours d'un mouvement de rotation et la plus grande partie de ces gouttelettes se perd au cours de l'opération de pulvérisation de peinture sous la forme d'un brouillard de peinture.
Dans les procédés connus spécifiés ci-dessus, la pulvérisation et l'entrafnement du liquide pulvérisé sur la surface d'application se produisent à l'aide d'un seul et même courant d'air. Etant donné que l'entrafnement du liquide pulvérisé vers la surface d'application nécessite une plus grande vitesse d'écoulement de l'air d'entraînement, on ne peut pas empêcher, avec une telle vitesse élevée, la forma- tion de gouttelettes de liquide trop fines. Ces gouttelettes fines ne se laissent toutefois pas appliquer sur la surface à enduire. Elles sont au contraire déviées par le jet d'air et s'échappent sous la forme d'un brouillard. Ceci donne lieu à des pertes considérables de liquide, c'est-à-dire de pein- ture, de vernis etc.. et porte préjudice à la santé.
Conformément à la présente invention, le nouveau procédé présente un avantage appréciable grâce au fait que le jet d'aspersion est formé de la réunion, d'une part, d'un jet de pulvérisation traversant un ou plusieurs ajutages à gaz (ajutages pulvérisateurs) et, d'autre part, d'un jet d'en- trainement traversant un ou plusieurs autres ajutages à gaz (ajutages d'entraînement), la vitesse de sortie du jet d'en- traînement étant sensiblement supérieure à la vitesse du jet de pulvérisation vers l'orifice de l'ajutage prévu pour le liquide.
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L'avantage essentiel qui en résulte est que les con- ditions pour la pulvérisation et pour l'entraînement du li- quide pulvérisé vers la surface à enduire peuvent être déter- minées indépendamment l'une de l'autre de manière que l'on obtienne les conditions optimum dans chaque cas d'espèce. La vitesse d'écoulement de l'air de pulvérisation peut notam- ment être choisie de manière que l'on n'obtienne plus de gouttelettes fines ;ayant tendance à former un brouillard.
Indépendamment de ce qui précède, l'énergie de l'air d'en- traînement peut être telle que l'on obtienne dans tous les cas l'application des particules de liquide sur la surface à enduire. La formation de brouillard lors de la mise en oeuvre du nouveau procédé se trouve en conséquence pratiquement exclue. Les pertes considérables de peinture et les actions nuisibles à la santé ne peuvent par conséquent plus se pro- duire.
On obtient des résultats particulièrement avantageux lorsque, pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, on 'établit un système d'ajutage dans lequel la pulvérisation du liquide est obtenue et complétée dans un ,ajutage de pulvé- risation dans lequel la vitesse de l'air est faible et uni- formément répartie. Il s'ensuit que les gouttelettes produites sont sensiblement uniformes et de dimensions appropriées. Le jet sortant formé d'air et de liquide e'st accéléré, en dehors de l'ajutage de pulvérisation, par un courant d'air d'entrai- nement dont la vitesse est, dans le but recherché, plus gran- de que celle du premier jet, à l'endroit où les deux courants viennent en contact l'un avec l'autre.
Le choix de la vitesse de l'air de pulvérisation à l'endroit où commence la pulvérisation dépend évidemment de la nature del'agent à pulvériser, notamment de sa tension super- ficielle. Pour les peintures, une vitesse comprise entre 60
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et 140 mètres par seconde s'est révélée comme particulièrement favorable.
L'invention se rapporte également à un ajutage pul- vérisateur pour la mise en oeuvre du nouveau procédé.
On connaît déjà des ajutages de pulvérisation qui sont constitués par un ajutage pulvérisateur interne destiné à engendrer le mélange de liquide et d'air et par un ajutage externe entourant 1'-ajutage interne en question. L'ajutage interne débouche alors à l'intérieur de l'ajutage externe.
Ces ajutages connus sont mis en service à l'aide d'un courant d'air qui sort de l'ajutage interne et qui sert aussi bien à la pulvérisation qu'à l'entraînement du liquide pulvérisé.
L'ajutage externe produit dans ces dispositifs uniquement un courant d'air destiné à donner une forme déterminée au jet sortant avec une grande vitesse de l'ajutage interne et con- tenant une grande quantité de gouttelettes fines ayant ten- dance à former un brouillard.
Conformément à la présente invention, l'embouchure de l'ajutage de pulvérisation se trouve déportée, dans le sens du courant, en avant de l'embouchure de l'ajutage extérieur servant d'ajutage d'entrarnement. La position de l'embouchure de l'ajutage externe, la vitesse de sortie de l'air d'entrai- nement, et la quantité de cet air sont déterminées de manière que l'accélération supplémentaire communiquée aux gouttelettes de liquide déjà formées reste dans des limites telles qu'au- cune pulvérisation secondaire ne puisse avoir lieu. Un re- dresseur est avantageusement disposé dans l'ajutage pulvéri- sateur, redresseur qui diminue la turbulence de l'air de pul- vérisation pénétrant dans l'ajutage de pulvérisation et qui exclut toute rotation de l'air de pulvérisation dans l'ajutage.
Un redresseur analogue peut également être disposé dans l'a-
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jutage d'entraînement. Le redresseur peut être organisé d'une manière particulièrement simple sous la forme d'un tamis annulaire.
Un.autre perfectionnement est, conformément à l'in- vention, obtenu grâce au fait que l'aiguille ou pointeau qui sert à l'obturation et -au réglage de l'amenée de la peinture s'ouvre en direction de l'embouchure de l'ajutage. Le pointeau précité peut par conséquent être facilement retiré par l'avant de l'ajutage, ce qui présente des avantages particuliers pour le nettoyage. L'air .amené aux deux ajutages, c'est-à-dire à l'ajutage de pulvérisation et à l'ajutage d'entrafnement, peut provenir soit d'une source d'air comprimé commune, soit de deux sources d'air comprimé distinctes.
Lorsque cet air provient de la même source d'air comprimé, on interpose avan- tageusement entre l'ajutage d'entraînement et l'ajutage de pul- vérisation une liaison étranglée à travers laquelle une partie de l'air comprimé de l'ajutage d'entraînement se trouve ache- minée avec une diminution de pression vers l'ajutage de pul- vérisation.
Afin qu'on puisse modifier la vitesse relative entre l'air de pulvérisation et la peinture liquide, la liaison étranglée entre l'ajutage de pulvérisation et l'ajutage d'en- traînement est organisée, conformément à l'invention, de ma- nière à être réglable.
Sur le dessin annexé, on a représenté à titre d'exem- ples deux formes de réalisation du dispositif objet de l'in- vention:
La figure 1 est une coupe schématique d'un ajutage d'aspersion pour la mise en oeuvre du nouveau procédé;
La figure '2 est une coupe.analogue d'une autre forme de réalisation de l'ajutage.
Dans le mode de réalisation que montre la figure 1, @
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la canalisation 8 prévue pour la peinture débouche axialement à travers une fente annulaire 4 dans l'ajutage interne 1. Le pointeau 3 prévu pour le réglage de la peinture s'ouvre en direction de l'embouchure de l'ajutage et délimite simultané- ment l'orifice ou fente de sortie 4 dont la largeur et la di- rection peuvent être adaptées diversement suivant chaque cas d'espèce. Le pointeau 3 peut être facilement extrait par l'avant de l'ajutage 1. L'air de pulvérisation est amené par la canalisation 9. L'ajutage externe 2 entoure l'ajutage interne.
L'embouchure de l'ajutage interne se trouve, dans le sens d'écoulement, en avant de l'embouchure de l'ajutage externe. L'arrivée d'air se fait par la canalisation 7. Une ou plusieurs canalisations 7 et 9 régulièrement réparties sur la périphérie de chacun des ajutages peuvent servir de points d'amenée d'air. On peut également utiliser pour l'amenée de l'air des canaux annulaires.
Les redresseurs 5 et 6 sont organisés sous la forme d'un tamis annulaire simple ou multiple qui occupe toute la section transversale des ajutages.
Dans le cas où l'on ne dispose pas de sources d'air comprimé distinctes pour l'ajutage de pulvérisation, d'une part, et pour l'ajutage d'entraînement, d'autre part, l'air de pulvérisation est prélevé dans l'ajutage externe (ajutage pour l'air d'entraînement). Ce résultat est obtenu à l'aide d'orifices d'admission 10 (figure 2) uniformément répartis sur la périphérie. Le réglage de la pression de l'air servant à la pulvérisation est obtenu à l'aide d'un tiroir d'étran- glement annulaire 11.
Le liquide sortant vient uniformément en contact, sur la périphérie de la fente de sortie, avec l'air passant en ce point et ce liquide est pulvérisé en raison de la vi- @
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tesse relative qui est réglable au point considéra. La pulvé- risation a lieu à l'intérieur de l'ajutage de pulvérisation, là où il existe une vitesse bien déterminée de l'air. Grce à un réglage approprié de la vitesse de l'air, la finesse des gouttelettes de liquide est influencée de manière que des gouttelettes ayant des dimensions inférieures à un certain minimum ne puissent presque pas se produire, gouttelettes qui ont tendance à former un brouillard par suite d'une force de projection insuffisante.
La turbulence de l'air servant à la pulvérisation est diminuée à l'aide du redresseur, disposition grâce à laquelle on obtient une pulvérisation plus uniforme.
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Process and spray nozzle for the application of liquids, in particular paints and varnishes.
The present invention relates first of all to a method for applying liquids, in particular colors and varnishes, to surfaces, a method in which the liquid is sprayed using a gas, in particular air, to then be projected onto the application surface.
The droplets produced during the spraying of a liquid into a stream of gas, in particular in a stream of air, are all the finer as the relative velocity between the liquid and the air is greater. The uniformity of the spray depends on the uniformity of the air velocity in the spray zone. For the conveyance of the sprayed liquid towards the application surface, it is necessary to have a
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kinetic energy that can only be achieved with a fairly high flow velocity.
When the droplets separate from the air stream in the vicinity of the surface exposed to the spray, the finer droplets are, due to their low mass, strongly deflected by the air flowing laterally and symmetrically to the during a rotational movement and most of these droplets are lost during the paint spraying operation in the form of a paint mist.
In the known methods specified above, the spraying and entrapment of the sprayed liquid on the application surface take place using one and the same air stream. Since the entrainment of the sprayed liquid to the application surface requires a higher flow velocity of the entraining air, it is not possible with such a high velocity to prevent the formation of spray droplets. liquid too fine. However, these fine droplets cannot be applied to the surface to be coated. On the contrary, they are deflected by the air jet and escape in the form of a mist. This gives rise to considerable losses of liquid, ie paint, varnish, etc., and is injurious to health.
According to the present invention, the new process has an appreciable advantage thanks to the fact that the spray jet is formed by the union, on the one hand, of a spray jet passing through one or more gas nozzles (spray nozzles) and, on the other hand, of a driving jet passing through one or more other gas nozzles (driving nozzles), the output speed of the driving jet being appreciably greater than the speed of the jet. spray towards the orifice of the nozzle intended for the liquid.
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The essential advantage which results from this is that the conditions for spraying and for driving the sprayed liquid towards the surface to be coated can be determined independently of each other so that obtain the optimum conditions in each specific case. The flow rate of the atomizing air can in particular be chosen so that no more fine droplets are obtained, which tend to form a mist.
Independently of the foregoing, the energy of the entraining air can be such that in all cases the application of the particles of liquid to the surface to be coated is obtained. The formation of fog during the implementation of the new process is therefore practically excluded. The considerable losses of paint and harmful actions to health can therefore no longer occur.
Particularly advantageous results are obtained when, for carrying out the process described above, a nozzle system is established in which the spraying of the liquid is obtained and completed in a spray nozzle in which the speed air is weak and evenly distributed. It follows that the droplets produced are substantially uniform and of suitable size. The outgoing jet formed of air and liquid is accelerated, outside the spray nozzle, by a driving air current, the speed of which is, for the desired purpose, greater than that of the first jet, where the two currents come into contact with each other.
The choice of the speed of the spraying air at the point where spraying begins obviously depends on the nature of the agent to be sprayed, in particular on its surface tension. For paints, a speed between 60
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and 140 meters per second proved to be particularly favorable.
The invention also relates to a spray nozzle for implementing the new process.
Spray nozzles are already known which are constituted by an internal spray nozzle intended to generate the mixture of liquid and air and by an external nozzle surrounding the internal nozzle in question. The internal nozzle then opens inside the external nozzle.
These known nozzles are put into service with the aid of an air stream which leaves the internal nozzle and which serves both for spraying and for driving the sprayed liquid.
The external nozzle produces in these devices only a stream of air intended to give a specific shape to the jet exiting with a high speed from the internal nozzle and containing a large quantity of fine droplets which tend to form a mist. .
In accordance with the present invention, the mouth of the spray nozzle is offset, in the direction of the flow, in front of the mouth of the outer nozzle serving as a starting nozzle. The position of the mouth of the outer nozzle, the outlet velocity of the entraining air, and the quantity of this air are determined so that the additional acceleration imparted to the liquid droplets already formed remains within. limits such that no secondary spraying can take place. A straightener is advantageously disposed in the spray nozzle, a straightener which decreases the turbulence of the spray air entering the spray nozzle and which excludes any rotation of the spray air in the nozzle. .
A similar rectifier can also be arranged in the a-
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training juicing. The rectifier can be organized in a particularly simple manner in the form of an annular screen.
Another improvement is, in accordance with the invention, obtained by virtue of the fact that the needle or needle which serves for the obturation and for the adjustment of the supply of the paint opens in the direction of the mouth. of the nozzle. The aforementioned needle can therefore be easily removed from the front of the nozzle, which has particular advantages for cleaning. The air supplied to the two nozzles, that is to say to the spray nozzle and to the entrainment nozzle, can come either from a common compressed air source or from two sources of air. separate compressed air.
When this air comes from the same source of compressed air, there is advantageously interposed between the drive nozzle and the spray nozzle a throttled connection through which part of the compressed air from the nozzle drive is con- ducted with a decrease in pressure to the spray nozzle.
In order to be able to modify the relative speed between the atomizing air and the liquid paint, the constricted connection between the atomizing nozzle and the driving nozzle is organized, in accordance with the invention, in this way. to be adjustable.
In the accompanying drawing, two embodiments of the device that is the subject of the invention have been shown by way of example:
Figure 1 is a schematic sectional view of a spray nozzle for implementing the new process;
Figure 2 is a sectional view of another embodiment of the nozzle.
In the embodiment shown in Figure 1, @
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the pipe 8 provided for the paint opens axially through an annular slot 4 in the internal nozzle 1. The needle 3 provided for the paint adjustment opens towards the mouth of the nozzle and simultaneously delimits the outlet orifice or slit 4, the width and direction of which can be adapted variously according to each individual case. The needle 3 can be easily extracted from the front of the nozzle 1. The atomizing air is supplied through the pipe 9. The outer nozzle 2 surrounds the inner nozzle.
The mouth of the inner nozzle is in the direction of flow forward of the mouth of the outer nozzle. The air inlet is via the pipe 7. One or more pipes 7 and 9 regularly distributed on the periphery of each of the nozzles can serve as air supply points. It is also possible to use annular channels for the supply of air.
The straighteners 5 and 6 are organized in the form of a single or multiple annular screen which occupies the entire cross section of the nozzles.
If separate compressed air sources are not available for the spray nozzle, on the one hand, and for the drive nozzle, on the other hand, the spray air is taken off. in the external nozzle (nozzle for drive air). This result is obtained with the aid of inlet openings 10 (FIG. 2) uniformly distributed over the periphery. The air pressure used for spraying is regulated by means of an annular throttle slide 11.
The exiting liquid comes into contact uniformly, on the periphery of the exit slit, with the air passing at this point and this liquid is sprayed due to the vi- @
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relative weight which is adjustable at the point considered. Spraying takes place inside the spray nozzle where there is a specific air velocity. By proper adjustment of the air speed, the fineness of the liquid droplets is influenced so that droplets with dimensions smaller than a certain minimum can hardly occur, which droplets tend to form mist. due to insufficient force of projection.
The turbulence of the air used for spraying is reduced with the aid of the rectifier, which means that a more uniform spray is obtained.