EP1358015B1 - Pulvérisateur triboélectrique - Google Patents

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EP1358015B1
EP1358015B1 EP02702455A EP02702455A EP1358015B1 EP 1358015 B1 EP1358015 B1 EP 1358015B1 EP 02702455 A EP02702455 A EP 02702455A EP 02702455 A EP02702455 A EP 02702455A EP 1358015 B1 EP1358015 B1 EP 1358015B1
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EP
European Patent Office
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powder
air
duct
intake
tribo
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP02702455A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1358015A1 (fr
Inventor
Adrien Lacchia
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BB Plant Engineering SARL
Original Assignee
Eisenmann France SARL
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Publication date
Application filed by Eisenmann France SARL filed Critical Eisenmann France SARL
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/047—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns using tribo-charging

Definitions

  • the present invention relates to a triboelectic spray, for the projection of electrostatic powder paint.
  • the paint in the form of an insulating powder, conveyed by so-called transport air, electrostatically charges by friction on an insulating material, capable of removing electrons, so that the powder is positively charged.
  • the insulating material rubbing the electrostatic charge of the powder, forms the wall of the aforementioned pipe, which conveys the air and the powder.
  • This insulating material is electrically connected to the ground by junctions between components of the sprayer, so that it remains generally electrically neutral, its load flowing permanently, by "rampage" (surface flow) to the socket earthen.
  • rampage surface flow
  • triboelectric sprayers comprise as a charge conduit a relatively elongated annular space delimited by parts against which the powder, conveyed by air, will rub and load.
  • the annular charge duct is delimited internally by a central core which, advantageously, has in profile a corrugated shape (see in particular the aforementioned documents EP 0314049 ( Figure 3), EP 0592137 and WO 92/11950 ), in order to increase the agitation of the powder, and thus to facilitate its contact with the insulating material provided to ensure its charge.
  • the central core is held inside an outer body, externally defining the charge conduit, by centering elements mounted at each end of said conduit.
  • This central core may comprise a conical end on the inlet side of the charge conduit, so as to distribute the powder in the annular space forming this conduit; the other end of the central core, located on the output side of the charging duct, may also be conical in shape, in order to collect the charged powder, before sending it into small outlet channels belonging to or associated with the means emission of air-powder mixture jets, these means being in practice constituted by a nozzle.
  • an air inlet is produced along the central axis of this sprayer.
  • an additional air inlet, and optionally powder is disposed orthogonal to the central axis of the sprayer, upstream of the inlet cone of the charge conduit - see for example the documents mentioned above EP 0592137 and EP 0818245 .
  • the grounding in particular of the central core of the charging conduit, requires the addition of parts which complicate the assembly; this grounding is generally done at the outer periphery and towards the rear of the body of the sprayer. Given the forces and electric fields used by the charges created, it is common to see priming between the inner part of the sprayer and its grounding area, which lead to replace more or less frequently parts that are not, in themselves, wearing parts.
  • the present invention aims to avoid all these drawbacks of current triboelectric sprayers, providing an air and powder supply system that avoids wear and powder accumulation, while simplifying the grounding.
  • any injection member, forming an obstacle to flow is removed, the air and powder arriving converging at an acute angle, before the air-powder mixture reaches the turbulence zone and charge.
  • the arrival of powder, converging with the air inlet is constituted by a powder conduit which opens on the rear face of the sprayer, which reduces the bulk and facilitates connections.
  • the charge conduit is a conduit of non-constant circular section, with successive restrictions, the point of convergence of the arrivals of powder and air being located upstream of the first restriction of the charge conduit.
  • the choice of such a charge duct may have advantages, in comparison with an annular section charge duct, in particular in the sense of a certain constructive simplification (removal of the central core) and an improvement in operation (suppression of risk of clogging of the annular space by the powder).
  • the invention remains compatible with a triboelectric sprayer in which the charge duct is an annular section duct, comprising a central core with a rear cone, in which case the point of convergence of the powder and air inlets is located upstream. of the tip of said cone.
  • section restrictions provided along the load conduit, allow to create impact zones of the powder on the insulating material ensuring the load. More particularly, in the case where the charge conduit has an annular section, this annular section is non-constant, with successive restrictions.
  • a throttling zone is advantageously provided, terminating in a homogenization chamber from which the means for emitting at least one jet of air-powder mixture are fed. This last restriction allows to accelerate the mixing of air and powder, in order to resuspend the powder homogeneously, before its distribution in the outlet channels.
  • the axial air inlet is constituted by an injector electrically conductive material, also constituting an earthing member. This arrangement simplifies the realization of the grounding function, the electrical charges taken from the powder flowing through the air injector.
  • the triboelectric sprayer shown in FIGS. 1 to 4 and generally designated by the reference numeral 1, comprises a main body 2 of generally tubular conformation with a central axis indicated at 3, in which is placed an elongate block 4 made of insulating material, defining a charge duct 5 centered on the axis 3.
  • the charge duct 5 is of circular section.
  • an injection base 6 mechanically connected to said body 2 by means of a connecting sleeve 7 screwed, and with interposition of centering pins 8.
  • the base of injection 6 is itself mechanically connected, via a fixing pin 9, to the end of a movable arm 10 (shown partially) belonging to a paint robot, the sprayer 1 being carried and moved by the robot arm 10.
  • Injector 11 is electrically conductive material, and also has a good coefficient of friction, such as graphitized polytetrafluoroethylene (PTFE), and is grounded.
  • PTFE graphitized polytetrafluoroethylene
  • An air-powder mixture inlet connection 13 is also mounted in the injection base 6, parallel to the central axis 3 and thus in the lateral position, with respect to the air injector 11.
  • the connector 13 opens thus on the rear face 14 of the base 6.
  • the connector 13 is extended, at the front, by a short oblique channel 15, which converges at an acute angle A, at a point P, with the inlet of the charge duct 4, 5, just downstream of the injector of air 11.
  • the air injector 11 makes it possible to stir the air-powder mixture which opens into the inlet of the charge duct 4, 5 through the oblique channel 15.
  • the assembly makes it possible to create, in the charge duct 4, 5, a turbulent and fast flow, avoiding any laminar flow which would have the effect of reducing the friction necessary for the electrostatic charge of the powder.
  • outlet cone 17 At the downstream end of the charge duct 4, there is an outlet cone 17, which makes it possible to distribute the air-powder mixture (charged) in outlet channels 18 formed in an ejection nozzle 19 attached to the nozzle.
  • the nozzle 19 Before the sprayer 1.
  • the nozzle 19 itself receives an outlet plug 20, the configuration of which depends on the type of jet desired at the outlet of the sprayer, for example a flat jet.
  • Figure 5 in which the components corresponding to those previously described are designated by the same references, represents a variant of the triboelectric spray 1 object of the invention.
  • an air injector 11 is always provided located in the central axis 3 of the sprayer 1, and a connection 13 for the arrival of the air-powder mixture, arranged laterally and extended by an oblique channel. 15, which converges at a point P with the output of the air injector 11, forming an acute angle A with the axis 3.
  • the variant of FIG. 5 comprises a charge duct 5 of annular (and non-circular) section, which is delimited externally by a tube 21, and internally by a central core 22, the tube 21 and the central core 22 being coaxial and centered on the axis 3.
  • the central core 22 has a rear cone 22a, located downstream of the point of convergence of the oblique channel 15 with the outlet of the air injector 11.
  • the charging duct 5 has, here also, successive restrictions (not detailed in Figure 5) which give it a decreasing annular section, from upstream to downstream.
  • the central core 22 also comprises a front cone 22b, surrounded by a throttling zone 23 which extends the load duct 5, with a decreasing section, and which opens into a central homogenization chamber 24. Downstream of this chamber homogenization 24, there is an outlet cone 17 which distributes the air-powder mixture (charged) in outlet channels 18 of an ejection nozzle 19, itself provided with an outlet plug 20, for example arranged to emit a flat stream.
  • pins 8 and 9 or the configuration of the outlet plug 20, are modifiable without departing from the scope of the invention, as defined in the appended claims.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Bidet-Like Cleaning Device And Other Flush Toilet Accessories (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un pulvérisateur triboélectique, pour la projection de peinture en poudre électrostatique.
  • Le principe d'un pulvérisateur triboélectrique, pour la projection de peinture en poudre électrostatique, et le suivant :
  • La peinture, sous forme de poudre isolante, véhiculée par de l'air dit de transport, se charge électrostatiquement par frottement sur un matériau isolant, apte à lui retirer des électrons, de manière à ce que la poudre se charge positivement.
  • De façon connue du document EP 592 137 , un pulvérisateur triboélectrique, fonctionnant selon ce principe, comprend les caractéristiques du préambule de la revendication 1.
  • Le matériau isolant, assurant par frottement la charge électrostatique de la poudre, forme la paroi du conduit précité, qui véhicule l'air et la poudre. Ce matériau isolant est relié électriquement à la terre par des jonctions entre composants du pulvérisateur, de manière à ce qu'il reste globalement neutre électriquement, sa charge s'écoulant en permanence, par "rampage" (écoulement en surface), vers la prise de terre. Bien entendu, plus la force de frottement de la poudre sur les parois du conduit de charge est grande, meilleure est la charge électrique de la poudre.
  • De nombreux documents décrivent déjà ce genre de pulvérisateur triboélectrique. A titre d'exemples, peuvent être ici citées les demande de brevets européens EP 0163118 , EP 0199054 , EP 0314049 , EP 0592137 et EP 0818245 , ou encore les demandes de brevets internationales WO 88/08332 , WO 92/11950 et WO 98/25707 .
  • La plupart des pulvérisateurs triboélectriques, décrits dans ces documents, comportent en tant que conduit de charge un espace annulaire, relativement allongé, délimité par des pièces contre lesquelles la poudre, véhiculée par l'air, va venir frotter et se charger. Le conduit de charge annulaire est délimité intérieurement par un noyau central qui, avantageusement, possède en profil une forme ondulée (voir en particulier les documents précités EP 0314049 (figure 3), EP 0592137 et WO 92/11950 ), afin d'augmenter l'agitation de la poudre, et donc de faciliter son contact avec le matériau isolant prévu pour assurer sa charge. Le noyau central est maintenu à l'intérieur d'un corps externe, délimitant extérieurement le conduit de charge, par des éléments de centrage montés à chaque extrémité dudit conduit. Ce noyau central peut comporter une extrémité conique du côté de l'entrée du conduit de charge, de manière à répartir la poudre dans l'espace annulaire formant ce conduit ; l'autre extrémité du noyau central, située du côté de la sortie du conduit de charge, peut également être de forme conique, afin de collecter la poudre chargée, avant de l'envoyer dans des petits canaux de sortie, appartenant ou associés aux moyens d'émission de jets de mélange air-poudre, ces moyens étant en pratique constitués par une buse.
  • De façon habituelle, dans la partie arrière du pulvérisateur triboélectrique, une arrivée d'air est réalisée suivant l'axe central de ce pulvérisateur. Par contre, dans la plupart des réalisations connues, une arrivée d'air additionnel, et le cas échéant de poudre, est disposée de façon orthogonale à l'axe central du pulvérisateur, en amont du cône d'entrée du conduit de charge - voir par exemple les documents, précités EP 0592137 et EP 0818245 . La présence d'un moyen d'injection "orthogonal", formant obstacle, crée des perturbations ; en particulier, elle est la cause d'usures prématurées, et/ou d'accumulations de poudre au point d'arrêt.
  • Par ailleurs, dans les pulvérisateurs triboélectriques actuels, la mise à la terre, notamment du noyau central du conduit de charge, nécessite l'adjonction de pièces qui compliquent le montage ; cette mise à la terre est en général faite en périphérie externe et vers l'arrière du corps du pulvérisateur. Compte tenu des forces et des champs électriques mis en oeuvre par les charges créées, il est fréquent de constater des amorçages entre la partie intérieure du pulvérisateur, et sa zone de mise à la terre, qui conduisent à remplacer plus ou moins fréquemment des pièces qui ne sont pas, en soi, des pièces d'usure.
  • La présente invention vise à éviter tous ces inconvénients des pulvérisateurs triboélectriques actuels, en fournissant un système d'arrivée d'air et de poudre qui évite usures et accumulation de poudre, tout en simplifiant la mise à la terre.
  • A cet effet, dans le pulvérisateur triboélectrique objet de l'invention, du genre indiqué en introduction, il est prévu que :
    • l'arrivée de poudre converge selon un angle aigu avec l'arrivée d'air, en un point situé en amont du conduit de charge.
  • Ainsi, tout organe d'injection, formant obstacle à l'écoulement, est supprimé, les arrivées d'air et de poudre convergeant, selon un angle aigu, avant que le mélange air-poudre ne parvienne dans la zone de mise en turbulence et de charge.
  • Avantageusement, l'arrivée de poudre, convergeant avec l'arrivée d'air, est constituée par un conduit de poudre qui débouche sur la face arrière du pulvérisateur, ce qui réduit l'encombrement et facilite les connexions.
  • Selon une forme de réalisation du pulvérisateur triboélectrique objet de l'invention, le conduit de charge est un conduit de section circulaire non constante, avec restrictions successives, le point de convergence des arrivées de poudre et d'air étant situé en amont de la première restriction du conduit de charge. Le choix d'un tel conduit de charge peut présenter des avantages, en comparaison avec un conduit de charge de section annulaire, notamment au sens d'une certaine simplification constructive (suppression du noyau central) et d'une amélioration du fonctionnement (suppression du risque de bouchage de l'espace annulaire par la poudre).
  • Toutefois, l'invention reste compatible avec un pulvérisateur triboélectrique dans lequel le conduit de charge est un conduit de section annulaire, comportant un noyau central avec cône arrière, auquel cas le point de convergence des arrivées de poudre et d'air est situé en amont de la pointe dudit cône.
  • Dans tous les cas, des restrictions de section, prévues le long du conduit de charge, permettent de créer des zones d'impact de la poudre sur le matériau isolant assurant la charge. Plus particulièrement, dans le cas où le conduit de charge possède une section annulaire, cette section annulaire est non constante, avec des restrictions successives.
  • De plus, en aval du conduit de charge, il est avantageusement prévu une zone d'étranglement, aboutissant dans une chambre d'homogénéisation à partir de laquelle sont alimentés les moyens d'émission d'au moins un jet de mélange air-poudre. Cette dernière restriction permet d'accélérer le mélange d'air et de poudre, afin de remettre la poudre en suspension de manière homogène, avant sa répartition dans les canaux de sortie.
  • Selon un autre aspect de l'invention, l'arrivée d'air axiale est constituée par un injecteur en matière électriquement conductrice, constituant aussi un organe de mise à la terre. Cette disposition permet de simplifier la réalisation de la fonction de mise à la terre, les charges électriques prélevées à la poudre s'écoulant au travers de l'injecteur d'air.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de ce pulvérisateur triboélectrique :
    • Figure 1 est une vue de côté, extérieure, d'un pulvérisateur triboélectrique conforme à la présente invention ;
    • Figure 2 est une vue en bout, par l'arrière, du pulvérisateur triboélectrique de figure 1 ;
    • Figure 3 est une vue en coupe longitudinale de ce pulvérisateur, suivant III-III de figure 2 ;
    • Figure 4 en est une autre vue en coupe longitudinale, suivant IV-IV de figure 2 ;
    • Figure 5 est un vue en coupe longitudinale, analogue à figure 3, d'une variante de ce pulvérisateur triboélectrique.
  • Le pulvérisateur triboélectrique, représenté sur les figures 1 à 4 et désigné globalement par le repère 1, comprend un corps principal 2, de conformation générale tubulaire avec un axe central indiqué en 3, dans lequel est placé un bloc allongé 4 en matériau isolant, délimitant un conduit de charge 5 centré sur l'axe 3. Dans l'exemple considéré, le conduit de charge 5 est de section circulaire.
  • A l'arrière du corps principal 2, est prévue une embase d'injection 6, raccordée mécaniquement audit corps 2 par l'intermédiaire d'un manchon de liaison 7 vissable, et avec interposition de pions de centrage 8. L'embase d'injection 6 est elle-même raccordée mécaniquement, par l'intermédiaire d'un pion de fixation 9, à l'extrémité d'un bras mobile 10 (représenté partiellement) appartenant à un robot de peinture, le pulvérisateur 1 étant porté et déplacé par le bras de robot 10.
  • Dans la zone de jonction entre le conduit de charge 4, 5 et l'embase 6, et suivant l'axe central 3, est disposé un injecteur d'air 11. Cet injecteur 11 est en matière électriquement conductrice, et aussi à bon coefficient de frottement, tel que du polytétrafluoréthylène (PTFE) graphité, et il est mis à la terre. A cet effet, il est prévu, dans l'embase 6, une vis 12 de mise à la terre, dont la tête vient en contact avec une collerette de l'injecteur d'air 11 (voir figure 4).
  • Un raccord 13 d'arrivée de mélange air-poudre est aussi monté dans l'embase d'injection 6, parallèlement à l'axe central 3 donc en position latérale, par rapport à l'injecteur d'air 11. Le raccord 13 débouche ainsi sur la face arrière 14 de l'embase 6.
  • Le raccord 13 est prolongé, à l'avant, par un court canal oblique 15, qui converge selon un angle aigu A, en un point P, avec l'entrée du conduit de charge 4, 5, juste en aval de l'injecteur d'air 11.
  • Ainsi, en cours de fonctionnement, l'injecteur d'air 11 permet d'agiter le mélange air-poudre qui débouche dans l'entrée du conduit de charge 4, 5 par le canal oblique 15. L'ensemble permet de créer, dans le conduit de charge 4, 5, un écoulement turbulent et rapide, en évitant tout écoulement laminaire qui aurait comme effet de réduire les frottements nécessaires à la charge électrostatique de la poudre.
  • De plus, des restrictions 16 placées successivement le long du conduit de charge 4, 5, c'est-à-dire des réductions du diamètre donc de la section circulaire de ce conduit, créent des zones d'impact de la poudre qui améliorent le frottement de celle-ci sur le matériau du bloc 4 délimitant le conduit de charge 5 proprement dit.
  • A l'extrémité aval du conduit de charge 4, 5 se trouve un cône de sortie 17, qui permet de répartir le mélange air-poudre (chargé) dans des canaux de sortie 18, ménagés dans une buse d'éjection 19 fixée à l'avant du pulvérisateur 1. La buse 19 reçoit elle-même un bouchon de sortie 20, dont la configuration est fonction du type de jet désiré à la sortie du pulvérisateur, par exemple un jet plat.
  • La figure 5, sur laquelle les composants correspondant à ceux précédemment décrits sont désignés par les mêmes repères, représente une variante du pulvérisateur triboélectrique 1 objet de l'invention.
  • En particulier, dans cette variante, il est toujours prévu un injecteur d'air 11 situé dans l'axe central 3 du pulvérisateur 1, et un raccord 13 d'arrivée du mélange air-poudre, disposé latéralement et prolongé par un canal oblique 15, qui converge en un point P avec la sortie de l'injecteur d'air 11, en formant un angle aigu A avec l'axe 3.
  • Contrairement au mode de réalisation des figures 1 à 4, la variante de la figure 5 comporte un conduit de charge 5 de section annulaire (et non circulaire), qui est délimité extérieurement par un tube 21, et intérieurement par un noyau central 22, le tube 21 et la noyau central 22 étant coaxiaux et centrés sur l'axe 3.
  • Le noyau central 22 présente un cône arrière 22a, situé en aval du point P de convergence du canal oblique 15 avec la sortie de l'injecteur d'air 11.
  • Le conduit de charge 5 présente, ici également, des restrictions successives (non détaillées sur la figure 5) qui lui confèrent une section annulaire décroissante, d'amont en aval.
  • Le noyau central 22 comporte aussi un cône avant 22b, entouré par une zone d'étranglement 23 qui prolonge le conduit de charge 5, avec une section décroissante, et qui débouche dans une chambre centrale d'homogénéisation 24. En aval de cette chambre d'homogénéisation 24, on retrouve un cône de sortie 17 qui répartit le mélange air-poudre (chargé) dans des canaux de sortie 18 d'une buse d'éjection 19, elle-même pourvue d'un bouchon de sortie 20 par exemple agencé pour émettre un jet plat.
  • On notera que, dans cette variante, la mise à la terre du tube 21, qui délimite extérieurement le conduit de charge 5 de section annulaire, est assurée par l'intermédiaire d'une lame de contact 25.
  • Dans tous les cas, le dévissage du manchon de liaison 7 permet une séparation rapide de l'embase 6, notamment pour procéder au nettoyage, le montage de ce manchon 7 étant réalisé avec interposition de joints toriques d'étanchéité (non détaillés).
  • Le nombre et la disposition des pions 8 et 9, ou la configuration du bouchon de sortie 20, sont modifiables sans que l'on sorte du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications annexées.

Claims (7)

  1. Pulvérisateur triboélectrique, pour projection de peinture en poudre électrostatique, du genre comprenant :
    - une arrivée de poudre (13, 15),
    - une arrivée d'air (11),
    - un conduit (5) véhiculant l'air et la poudre, en assurant la charge électrique de la poudre,
    - à l'avant dudit conduit de charge (5), des moyens (18, 19, 20) d'émission d'au moins un jet de mélange air-poudre,
    - l'arrivée d'air (11) étant située dans l'axe (3) du conduit de charge (5), et
    - l'arrivée de poudre (13, 15) étant disposée latéralement caractérisé en ce que l'arrivée de poudre, converge selon un angle aigu (A) avec l'arrivée d'air (11), en un point (P) situé en amont du conduit de charge (5).
  2. Pulvérisateur triboélectrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arrivée de poudre, convergeant avec l'arrivée d'air, est constituée par un conduit de poudre (13, 15) qui débouche sur la face arrière (14) du pulvérisateur (1).
  3. Pulvérisateur triboélectrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le conduit de charge (5) est un conduit de section circulaire non constante, avec restrictions successives (16), le point de convergence (P) des arrivées de poudre (13, 15) et d'air (11) étant situé en amont de la première restriction (16) du conduit de charge (5).
  4. Pulvérisateur triboélectrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le conduit de charge (5) est un conduit de section annulaire, comportant un noyau central (22) avec cône arrière (22a), le point de convergence (P) des arrivées de poudre (13, 15) et d'air (11) étant situé en amont de la pointe dudit cône (22a).
  5. Pulvérisateur triboélectrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le conduit de charge (5) possède une section annulaire non constante, avec des restrictions successives.
  6. Pulvérisateur triboélectrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arrivée d'air axiale est constituée par un injecteur (11) en matière électriquement conductrice, constituant aussi un organe de mise à la terre.
  7. Pulvérisateur triboélectrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'en aval du conduit de charge (5), il est prévu une zone d'étranglement (23), aboutissant dans une chambre d'homogénéisation (24) à partir de laquelle sont alimentés les moyens (18, 19, 20) d'émission d'au moins un jet de mélange air-poudre.
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EP (1) EP1358015B1 (fr)
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KR (1) KR20030076622A (fr)
AT (1) ATE365587T1 (fr)
BR (1) BR0206675A (fr)
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