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ayant pour objet " Perfectionnements au recouvrement électrosta tique "
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La présente invention a pour objet des per- fectionnements au recouvrement électrostatique d'objets par une couche liquide.
Certains dispositifs actuellement utilisés comprennent une tête rotative à pulvérisation centrifuge avec établissement d'une tension électrique continue élevée entre ladite tête et les objets à recouvrir.
De la sorte, le liquide est amené dans la tête et jusqu'au bord de décharge sous forme d'un film qui est pulvérisé tandis que les particules chargées électriquement sont transportées vers l'objet à recouvrir essentiellement par le champ électrique développé par la tenais appliquée entre la tête et l'objet.
Dans ces dispositifs connus, le bord de décharge est toujours réalisé en forme de lame de couteau, c'est-à-dire qu'il est défini par deux surfaces se croi- sant à un angle faible et formant à l'endroit de leur croisement une arête très effilée.
On a préconisé uniquement cette disposition, parce qu'il est universellement admis que ce profil en lame de couteau favorise considérablement la charge électrique des particules par l'effet de fuites électriques assurées par ledit profil.
Il apparaît également que ce profil en lame de couteau est également généralement adopté même dans
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la technique de la pulvérisation purement centrifuge, sans la participation des forces électriques, ce qui s'explique par des considérations de mécanique des fluides :
en effet, lorsque les particules liquides quittent le bord de décharge sous l'effet de la force centrifuge, elles auraient tendance, dans le cas de bord de décharge arrondi eu ayant un angle d'ouverture important, à se diriger au moins partiellement sous l'effet des forces de capillarité sur la partie arrière de l'arrondi ou sur la face de l'angle disposée à l'extérieur de la tête, de sorte qu'il y aurait des inconvénients considérables en fonctionnement du fait notamment des salissures de la tête de pulvérisation par des projections vers l'arrière. @
Toutefois, ce bord de décharge à section en lame de couteau, s'il permet un bon fonctionnement de l'appareil utilisé avec l'aide du champ électrique, of- fre, au contraire, au moins deux inconvénients à l'uti- lisateur :
d'une part le profil en lame de couteau est très dangereux, étant donné que l'arête de pulvérisation ne peut pas être protégée de façon efficace par des caches quelconque sans occasionner de graves perturbations électriques, d'autre part, cette arête effilée est fragile et il se produit des ébréchures préjudiciables au bon fonctionnement, lors de chocs dus à l'inadvertance de l'opérateur par exemple.
La présente invention vise à remédier aux in- convénients sus-mentionnés par une réalisation appro priée du bord de décharge.
Selon l'invention, la tête de pulvérisation
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centrifuge comporte une partie terminale.de révolution constituée par une partie de surface au moins sensiblement torique, co-axiale à l'axe de rotation de ladite tête et croisant à angle sensiblement droit une autre surface également de révolution autour du même axe, de façon à constituer un bord de décharge d'épaisseur appréciable et présentant ainsi une seule arête vive.
L'expérience en effet a montré, de façon surprenante, qu'un.tel bord défini par deux surfaces se croisant à angle sensiblement droit est approprié pour la pulvérisation centrifuge combinée avec l'effet du champ électrique.
En outre, un tel bord Ae présente aucun danger de coupure pour l'opérateur, étant donné l'importance de l'angle qui le définit. D'autre part, et pour cette même raison, il possède également une robustesse qui fait totalement défaut au bord effilé en lame de couteau.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs dans la description qui suit, à titre d'exemple, en référence aux dessins anne- xés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif de recouvrement électrostatique conforme à l'invention.
- les figures 2 à 7 sont des vues partielles en coupe transversale de 6 modes de réalisation diffé- rents.
En se référant à la figure 1, une tête de pulvérisation 1 est mentée au bout d'un arbre rotatif 2
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entraîne par tout moyen approprié à une vitesse par ex- emple de l'ordre de 3000 tr/mn. Cet arbre est monté dans des paliers 3, eux-mêmes placés dans un logement central d'un support isolant allongé 4. L'arbre d'en- traînement 2 comporte une partie conductrice 2a supportant la tête/pulvérisation 1, accouplée à une partie isolante 2b aboutissant au moyen d'entraînement. Un conducteur haute tension 5 est noyé dans l'isolant 4 et aboutit à une plaquette 6 électriquement connectée à la partie conductrice 2a de l'arbre 2. Un conduit de peinture 7 aboutit à un ajutage 8 délivrant la peinture à la tête de pulvérisation 1.
La tête de pulvérisation 1 comporte un moyeu central 9 définissant une surface cylindrique 9a se déplaçant en regard de l'ajutage 8, ce moyeu 9 formant corps par des entretoises 10 avec une coupelle 11 ayant une face interne 12 constituée de trois parties succes- sives, une partie interne 12a légèrement tronconique destinée à recevoir la peinture projetée à partir du moyeu 9, une partie médiane 12b sensiblement radiale et une partie terminale 122.dont on étudiera plus en détail la forme et qui coupe à angle sensiblement droit la face extérieure 13 de la coupelle 11 de façon à former une arête 14.
En fonctionnement, la peinture, délivrée par l'ajutage 8, est répartie par la force centrifuge sous ferme d'un film 18 s'écoulant sur la'-face interne 12 de la coupelle 11, la charge électrique des particules étant assurée par la connexion haute tension 5, la pla- que 6, la partie conductrice 2a de l'arbre 2 et la ma-
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tière au moins légèrement conductrice constituant la tête de projection 1. Il s'établit ainsi à l'endroit du bord de pulvérisation un gradient de potentiel éle- vé qui provoque ainsi une amélioration de la pulvérisa. tion obtenue par l'effet de la force centrifuge et un transport des particules vers un objet 15 qui est bien entendu connecté à la terre.
En se référant aux figures 2 à 7, décrivant des formes de réalisation du bord de décharge conforme à l'invention, les éléments, qui ont été décrits dans la figure 1 et'qui se retrouvent dans ces figures, sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
En se référant à la figure 2,on voit que la face 12c de la coupelle 11 est ici cylindrique et est raccordée à la face cylindrique externe 16 par une partie torique 17 dont le rayon de courbure est de l'ordre d'au moins 2mm et avantageusement de 2,5mm, de sorte que l'épaisseur de la partie terminale (entre les faces 12± et 16) de la tête est également de 2,5mm, ces deux surfaces se croisant à l'endroit de l'arête 14 à un an- gle sensiblement droit.
Ce mode de réalisation est approprié pour la pulvérisation de produits qui ne se décantent pas.
En se référant à la figure 3, on retrouve le bord de décharge 14 toujours défini par la surface cylindrique externe 16 et une partie de surface torique
17 coupe la surface 16 à angle droit. Mais ici la partie de surface 12c qui est raccordée à la partie tori- que est ici tronconique d'un angle d'environ 15 Cet- te forme de réalisation est particulièrement appropriée
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pour la pulvérisation de produits de revêtement ayant une légère tendance à se décanter.
En se référant à la figure 4, on trouve la même disposition qu'aux figures 2 et 3, mais, ici, les surfaces 12a 12b et 12 sont dans une surface conique unique très inclinée, de l'ordre de 40 à 45 . Cette disposition est indispensable pour la pulvérisation de produits qui ont une forte tendance à la décantation.
Dans les figures 2 à 4, on a supposé que la tête de pulvérisation est en matériau au moins suffi- samment conducteur pour permettre l'électrisation des particules et l'établissement correct du champ électrique entre la tête de pulvérisation et l'objet à recou- vrir, mais on peut être amené à @ réalisation diffé- renciée entre les parties de la tête destinées d'une part à assurer la pulvérisation centrifuge et d'autre part à assurer la charge électrique des particules.
C'est le cas de la figure 5 où le bord de décharge 14 analogue à celui décrit à la figure 2 fait ici partie d'une pièce en matériau isolant, la charge des particu- les et l'établissement du champ électrique étant ici as- surés par une électrode en matériau semi-conducteur 19 dont le bord de décharge électrique est disposé à une distance de 1 à 2 mm de la face en regard 12c la distance dans le sens axial entre le bord de décharge élec- trique 20 et le bord de décharge centrifuge 14 étant ici de l'ordre de 5 à 7 mm par exemple.
En seréférant à la figure6,un disque 21 est monté sur un arbre rotatif 22 et présente en regard de l'objet une face 23 se terminant près du bord 24 du
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disque par une partie de surface torique 25 coupant à angle sensiblement droit la face arrière 26 du disque qui est plane et perpendiculaire à l'arbre rotatif. Une cuvette annulaire 27 est ménagée au voisinage du moyeu du disque et reçoit le liquide à pulvériser délivré par un ajutage 28. Une électrode d'ionisation 29 se présente en regard de la face plane du disque et charge la peinture en même temps qu'elle établit un champ électrique entre l'arête 25 du disque et les objets à recouvrir (non représentés). Dans ce cas, l'électrode est avantageusement en matériau semi-conducteur, tandis que le disque est en matériau levant.
Si on le désire, le disque peut être réalisé en matériau conducteur et semiconducteur, et dans ce cas, il est directement connecté à la source électrique, l'électrode d'ionisation étant alors supprimée.
En se référant à la figure 7, le disque de pulvérisation est ici constitué d'un moyeu central 30 supportant la partie disque proprement dite 31 par l'intermédiaire d'entretoises, de façon à laisser un passage libre pour le liquide délivré sur une face 32 du moyeu 31 et de là transporté par la force centrifuge sur une face interne en regard coopérante du disque 31, le liquide étant ensuite distribué sur toute la face plane 33 dirigée vers l'objet. La partie arrière du disque est définie par une surface annulaire 34 parallèle à la face avant 33 et raccordée à cette surface avant à l'endroit de l'arête 35 par une partie de surface torique 36, comme précédemment décrit.
Dans ce cas, on constate donc que La liquide ne s'écoule pas sur la
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face torique, contrairement à tous les autres modes de réalisation, qui ont été décrits précédemment. Au point de vue fonctionnement, l'effet de pulvérisation est sensiblement équivalent à celui décrit précédemment, mais le faisceau de particules est plus ressaré.
Revendications
Perfectionnements au recouvrement électrostatique d'objets par une couche liquide du genre mettant en oeuvre uen tête rotative à pulvérisation centrifuge avec établissement d'une tension électrique continue élevée entre ladite tête de pulvérisation et les objets à recouvrir, notamment remarquables par les points suivants pris séparément ou en combinaison :
a) La tête rotative pulvérisation centrifuge comporte une partie terminale de révolution délimitée d'une part par une partie de surface au moins sensiblement torique, coaxiale à l'axe de rotation, et croisant à angle au moins sensiblement droit une autre surface également de révolution, de f açon à constituer un bord de décharge à arête unique et d'épaisseur appréciable. b) Le rayon de courbure de la partie de surface au moins sensiblement torique est d'au moins 2 mm et ne dépasse pas 4 mm et de préférence d'environ 2,5 mm, l'angle d'ouverture de ladite partie de surface torique étant au maximum sensiblement de 90 . c) L'angle sensiblement droit définissant le bord de décharge est compris entre 80 et 110 et de préférence de l'ordre de 90 .
d) La partie de surface torique fait partie de la surface interne d'une coupelle, recevant le liquide
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à pulvériser. e) La partie de surface torique fait partie d'une surface d'un disque de pulvérisation, qui est exempte de tout contact avec le liquide. f) . Cette surface exempte de tout contact avec le liquide d'un disque est disposée soit en regard de l'objet, soit sur la face opposée à celle en regard de l'objet.
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having for subject "Improvements in electrostatic coating"
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The present invention relates to improvements in the electrostatic covering of objects with a liquid layer.
Certain devices currently in use comprise a rotary head with centrifugal spraying with establishment of a high continuous electrical voltage between said head and the objects to be covered.
In this way, the liquid is brought into the head and to the discharge edge in the form of a film which is sprayed while the electrically charged particles are transported to the object to be covered essentially by the electric field developed by the tenais. applied between the head and the object.
In these known devices, the discharge edge is always made in the form of a knife blade, that is to say that it is defined by two surfaces crossing at a small angle and forming at the place of their crossing a very sharp ridge.
This arrangement has only been recommended, because it is universally accepted that this knife-edge profile considerably favors the electric charge of the particles by the effect of electric leaks provided by said profile.
It also appears that this knife-edge profile is also generally adopted even in
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the technique of purely centrifugal spraying, without the participation of electrical forces, which is explained by considerations of fluid mechanics:
in fact, when the liquid particles leave the discharge edge under the effect of centrifugal force, they would tend, in the case of a rounded discharge edge having a large opening angle, to go at least partially under the 'effect of the capillary forces on the rear part of the rounding or on the face of the angle disposed outside the head, so that there would be considerable drawbacks in operation due in particular to the soiling of the spray head by projections towards the rear. @
However, this discharge edge with a knife-edge section, if it allows the correct operation of the apparatus used with the aid of the electric field, offers, on the contrary, at least two disadvantages to the user. :
on the one hand the knife-edge profile is very dangerous, since the spraying edge cannot be effectively protected by any cover without causing serious electrical disturbances, on the other hand, this sharp edge is fragile and there are chipping prejudicial to proper operation, during shocks due to the inadvertence of the operator for example.
The present invention aims to remedy the above-mentioned drawbacks by an appropriate embodiment of the discharge edge.
According to the invention, the spray head
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centrifuge comprises an end portion of revolution formed by a surface portion at least substantially toric, coaxial with the axis of rotation of said head and crossing at a substantially right angle another surface also of revolution about the same axis, so to form a discharge edge of appreciable thickness and thus having a single sharp edge.
Surprisingly, experience has shown that such an edge defined by two surfaces intersecting at substantially right angles is suitable for centrifugal spraying combined with the effect of the electric field.
In addition, such an edge Ae presents no danger of cutting for the operator, given the importance of the angle which defines it. On the other hand, and for this same reason, it also has a robustness which is totally lacking in the sharp edge in knife blade.
The characteristics and advantages of the invention will appear moreover in the description which follows, by way of example, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is an overall view of a covering device electrostatic according to the invention.
FIGS. 2 to 7 are partial cross-sectional views of 6 different embodiments.
Referring to Figure 1, a spray head 1 is located at the end of a rotating shaft 2
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drives by any suitable means at a speed for example of the order of 3000 rpm. This shaft is mounted in bearings 3, themselves placed in a central housing of an elongated insulating support 4. The drive shaft 2 comprises a conductive part 2a supporting the spray head 1, coupled to a part. insulator 2b leading to the drive means. A high voltage conductor 5 is embedded in the insulator 4 and ends in a plate 6 electrically connected to the conductive part 2a of the shaft 2. A paint duct 7 leads to a nozzle 8 delivering the paint to the spray head 1 .
The spray head 1 comprises a central hub 9 defining a cylindrical surface 9a moving opposite the nozzle 8, this hub 9 forming a body by spacers 10 with a cup 11 having an internal face 12 made up of three successive parts. , a slightly frustoconical internal part 12a intended to receive the paint projected from the hub 9, a substantially radial middle part 12b and an end part 122. the shape of which will be studied in more detail and which intersects the outer face 13 at a substantially right angle. of the cup 11 so as to form an edge 14.
In operation, the paint, delivered by the nozzle 8, is distributed by the centrifugal force under the firmness of a film 18 flowing over the internal face 12 of the cup 11, the electric charge of the particles being ensured by the film 18. high voltage connection 5, plate 6, conductive part 2a of shaft 2 and ma-
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At least slightly conductive material constituting the spray head 1. A high potential gradient is thus established at the location of the spraying edge, which thus causes an improvement in the spray. tion obtained by the effect of centrifugal force and transport of the particles to an object 15 which is of course connected to the earth.
Referring to Figures 2 to 7, describing embodiments of the discharge edge according to the invention, the elements, which have been described in Figure 1 and 'which are found in these figures, are designated by the same numbers reference.
Referring to Figure 2, it can be seen that the face 12c of the cup 11 is here cylindrical and is connected to the external cylindrical face 16 by a toric portion 17 whose radius of curvature is of the order of at least 2mm and advantageously 2.5mm, so that the thickness of the end part (between the faces 12 ± and 16) of the head is also 2.5mm, these two surfaces intersecting at the location of the edge 14 at a substantially straight angle.
This embodiment is suitable for spraying products which do not settle.
Referring to Figure 3, we find the discharge edge 14 still defined by the outer cylindrical surface 16 and a portion of toric surface
17 intersects the surface 16 at a right angle. But here the surface part 12c which is connected to the toroidal part is here frustoconical at an angle of about 15. This embodiment is particularly suitable.
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for spraying coating materials with a slight tendency to settle.
Referring to Figure 4, we find the same arrangement as in Figures 2 and 3, but, here, the surfaces 12a 12b and 12 are in a single conical surface very inclined, of the order of 40 to 45. This arrangement is essential for spraying products which have a strong tendency to settle.
In FIGS. 2 to 4, it is assumed that the spray head is made of a material at least sufficiently conductive to allow the electrification of the particles and the correct establishment of the electric field between the spray head and the object to be stitched. spinning, but it may be necessary to achieve a differentiated embodiment between the parts of the head intended on the one hand to ensure the centrifugal spraying and on the other hand to ensure the electric charge of the particles.
This is the case in FIG. 5 where the discharge edge 14 similar to that described in FIG. 2 is here part of a part made of insulating material, the charge of the particles and the establishment of the electric field being here as - secured by an electrode of semiconductor material 19, the electric discharge edge of which is arranged at a distance of 1 to 2 mm from the facing face 12c the distance in the axial direction between the electric discharge edge 20 and the centrifugal discharge edge 14 here being of the order of 5 to 7 mm for example.
Referring to FIG. 6, a disc 21 is mounted on a rotary shaft 22 and has, facing the object, a face 23 ending near the edge 24 of the
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disc by a toric surface portion 25 intersecting at a substantially right angle the rear face 26 of the disc which is planar and perpendicular to the rotating shaft. An annular bowl 27 is formed in the vicinity of the hub of the disc and receives the liquid to be sprayed delivered by a nozzle 28. An ionization electrode 29 is presented opposite the flat face of the disc and charges the paint at the same time as it. establishes an electric field between the edge 25 of the disc and the objects to be covered (not shown). In this case, the electrode is advantageously made of a semiconductor material, while the disc is made of a lifting material.
If desired, the disk can be made of a conductive and semiconductor material, and in this case, it is directly connected to the electrical source, the ionization electrode then being removed.
Referring to Figure 7, the spray disc here consists of a central hub 30 supporting the actual disc part 31 by means of spacers, so as to leave a free passage for the liquid delivered on one side. 32 of the hub 31 and from there transported by centrifugal force on an opposing inner face of the disc 31, the liquid then being distributed over the entire flat face 33 directed towards the object. The rear part of the disc is defined by an annular surface 34 parallel to the front face 33 and connected to this front surface at the location of the ridge 35 by a toric surface part 36, as previously described.
In this case, it can therefore be seen that the liquid does not flow over the
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toroidal face, unlike all the other embodiments, which have been described above. From an operating point of view, the spraying effect is substantially equivalent to that described above, but the particle beam is more narrow.
Claims
Improvements to the electrostatic covering of objects with a liquid layer of the type using a rotary head with centrifugal spraying with establishment of a high DC voltage between said spray head and the objects to be covered, in particular noteworthy by the following points taken separately or in combination:
a) The rotary centrifugal spray head comprises an end portion of revolution delimited on the one hand by a surface portion at least substantially toric, coaxial with the axis of rotation, and crossing at least substantially right angle another surface also of revolution , so as to constitute a discharge edge with a single ridge and of appreciable thickness. b) The radius of curvature of the at least substantially toric surface portion is at least 2 mm and does not exceed 4 mm and preferably about 2.5 mm, the opening angle of said surface portion toric being at most approximately 90. c) The substantially right angle defining the discharge edge is between 80 and 110 and preferably of the order of 90.
d) The toric surface part is part of the internal surface of a cup, receiving the liquid
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to spray. e) The toric surface portion is part of a surface of a spray disc, which is free from any contact with the liquid. f). This surface free of any contact with the liquid of a disk is placed either facing the object or on the face opposite to that facing the object.