EP2424677A1 - Dispositif et procede de pulverisation - Google Patents

Dispositif et procede de pulverisation

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Publication number
EP2424677A1
EP2424677A1 EP10723724A EP10723724A EP2424677A1 EP 2424677 A1 EP2424677 A1 EP 2424677A1 EP 10723724 A EP10723724 A EP 10723724A EP 10723724 A EP10723724 A EP 10723724A EP 2424677 A1 EP2424677 A1 EP 2424677A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
tube
powder
tunnels
deflector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10723724A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Denis Huze
Grégory FILOU
Aline Thomas
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.)
Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0218—Pretreatment, e.g. heating the substrate

Definitions

  • the present invention relates to the field of high-speed spraying of pulverulent products, in order to produce coatings for objects, in particular metal objects.
  • the present invention relates to a spray nozzle, to a spray device comprising such a nozzle, and to a spraying process involving such a device.
  • Spraying techniques are also known. They advantageously make it possible to independently treat each wall of a tube. For example, it is possible to cover only the inner wall of said tube.
  • electrostatic powdering the powder is charged with static electricity by passing it through a gun made of a suitable material.
  • This is particularly the phenomenon of triboelectrification, which corresponds to an electron transfer between two surfaces contacted, said surfaces being formed of different types of materials.
  • the powder thus charged is then projected onto the object to be covered, this object being connected to a zero potential.
  • a layer of powder is formed on the object, said layer being maintained by the triboelectric charges.
  • the coated object is then placed in an oven at a temperature above the melting temperature of the powder. The filming of said powder then forms a homogeneous coating.
  • hot dusting Another technique, known as hot dusting, consists of heating the object to be coated at a temperature above the melting temperature of the powder. The powder is then sprayed on the object, melts immediately on contact and films.
  • the spraying devices described in these documents comprise a spray nozzle.
  • This nozzle has the function of forming a jet of powder mixed with a fluid, said fluid being most often compressed air.
  • the configuration of the spray nozzle is a determining factor for the shape of the powder jet. Said form of the powder jet influences the characteristics of the coating layer, in particular the homogeneity and the thickness of said layer.
  • FR2185938 describes for example a nozzle for obtaining a fan-shaped flat stream.
  • This form of jet has particular interest for the recovery of parts with elongated recesses.
  • This form of jet in two dimensions, is however not suitable for spraying the inside of a cylindrical tube.
  • This type of surface requires a projection in three dimensions.
  • US5173327 discloses a nozzle for obtaining a conical shaped jet, adapted to the coating of the inside of a tube.
  • This nozzle comprises a feed channel connected to a plurality of outlet pipes arranged in a cone.
  • This type of configuration induces pressure differences along the path of the powder, these differences may cause an irregularity of the jet.
  • the powder flow rate is limited by the diameter of the single feed channel.
  • An object of the invention is indeed a spray nozzle for powdery solid products intended for coating objects, said nozzle comprising a body of substantially cylindrical shape, characterized in that the body is traversed from one side to the other by at least two tunnels isolated from each other, each tunnel developing helically around a main axis of the nozzle.
  • the expression “from side to side” means that the ends of the tunnels open on walls oriented substantially perpendicular to the main axis of the nozzle. More specifically, for a substantially cylindrical body, the ends of the tunnels are located on bases of the cylinder and not on a lateral surface of said cylinder.
  • the terms “inlet” or “inlet end” of the nozzle, and the terms “outlet” or “outlet end” of the nozzle designate said walls substantially perpendicular to the main axis of the nozzle.
  • the helicoidal shape of the powder projection tunnels makes it possible, at the outlet of the nozzle, to give said powder a direction with a lateral component.
  • the powder is projected towards the inner wall of said tube, obliquely to the axis of the tube.
  • Another object of the invention is indeed a device for spraying powdery solid products intended for coating objects, comprising a projection nozzle as described above, characterized in that each of the tunnels is connected, as input to the nozzle, to an individual supply fluid mixture / solid (s) powder (s).
  • the fluid is compressed air.
  • each power supply being autonomous and each tunnel being independent until the exit of the nozzle, it is possible to feed each tunnel with a different powder.
  • a different color powder For example, it is possible to feed each tunnel with a different color powder.
  • This aspect of the invention makes it possible to carry out coin recovery studies by visualizing, thanks to the different colors, the amplitude of said overlap. It is therefore easier to optimize the device and the projection method for a tube of given diameter.
  • the body of the nozzle is traversed right through by a central orifice, substantially coaxial with said body. This orifice is particularly intended to be supplied with fluid.
  • the central orifice is connected, at the inlet of the nozzle, to an individual supply of fluid, for example compressed air.
  • a preferred form of the invention provides a baffle at the nozzle outlet.
  • a portion of said deflector is substantially cone-shaped coaxial with the body, the cone truncated flaring away from the body along the main axis of the nozzle.
  • Such a deflector is preferably fitted into the central orifice.
  • the body of the nozzle is traversed by at least one tube, a first end of said tube opening inside the central orifice, a second end of said tube opening out of the body , an average section area of said tube being at most equal to 25% of a mean cross-sectional area of a tunnel.
  • This or these tubes can lead out of the nozzle. They can be fed by fluid flows from the central orifice.
  • a portion of these tubes has a helical shape, similar to the shape of the tunnels.
  • a nozzle according to the invention can be adapted to hot powdering as to electrostatic powdering.
  • the body of the nozzle in a material that can generate a triboelectric charge exchange with the powder material or materials.
  • the polytetrafluoroethylene (PTFE) nozzle can be produced.
  • the nozzle In the case of hot powdering, the nozzle is in particular placed inside a tube heated to a temperature above the temperature melting of the powder. The nozzle itself must therefore be able to withstand such a high temperature.
  • the nozzle is made of a material of high melting point, such as a metal.
  • the nozzle is made of polyamide type polymer material. This type of material is likely to melt at the temperature inside the tube.
  • the body of the nozzle is provided with a cooling cage.
  • a cooling cage consists of an envelope covering an external lateral surface of the body of the nozzle.
  • said envelope is perforated with at least one hole; said hole is located opposite a space between the outer lateral surface of the body of the nozzle and an inner lateral surface of the casing, said space being facing a second end of a tube.
  • a tube may be powered by a flow of air from the central orifice. This air flow, circulating in the space between the two surfaces, convectively cools the casing and the body of the nozzle.
  • the casing keeps the body of the nozzle at a lower temperature than that of the interior of the object to be sprayed.
  • the nozzle is provided with a tubular nozzle at its inlet end, said nozzle being fitted into a portion of the central orifice, a side wall of the nozzle being perforated with at least one channel, an end of said channel being coplanar at a first end of a tube in a plane perpendicular to the main axis of the nozzle.
  • a nozzle has the function of distributing the air flows between the various tubes opening into the central orifice, in particular between the tubes modulating the paths of the powder and those feeding the cooling cage.
  • the various elements of the nozzle can be made of different materials and according to different methods.
  • a laser sintering method or laser sintering, is particularly advantageous for producing the body of the nozzle.
  • the presence of helical tunnels makes it difficult to machine such a part.
  • Laser sintering makes it possible to produce a one-piece body.
  • the tip and the deflector can also be made by laser sintering.
  • a laser sintering method is described in particular in FR2828422. This method involves a computer controlled device for making three-dimensional objects layer by layer from a laser fusible powder. A laser irradiates selected locations of each layer to melt the powder.
  • Various materials can be used for laser sintering, in particular PTFE, polyetherketone, polyetheretherketone or PEEK, polyetherketoneketone or PEKK, polyetheretherketoneketone, fluoropolymers such as polyvinylidene fluoride or PVDF and polyamides such as polyamide 11 or polyamide 12.
  • Certain metals such as aluminum, or metal alloys such as steel or copper alloys, can also be used.
  • Materials used for the manufacture of the nozzle according to the invention may further comprise fillers such as inorganic or organic fillers, fibers, balls or particles of glass, carbon, boron, ceramic, powder aluminum, nano-fillers, nano-clays or carbon nano-tubes. These fillers make it possible to improve mechanical properties, such as the breaking stress and elongation at break, of a nozzle made by melting powder. Powdered materials used for the manufacture of the nozzle according to the invention may further comprise additives.
  • fluidization agents such as silica powder; anti-UV agents; antioxidants; dyes; pigments; bactericides; flameproofing agents, in particular those based on phosphorus, such as an organic phosphinate of a metal and / or ammonium polyphosphate.
  • the body of the nozzle is made of a material chosen from a polyamide, PTFE, PEEK, PEKK and PVDF. These materials have a relatively low density. As will be developed later, a low weight nozzle has advantages during the implementation of the spray.
  • the body of the nozzle is made of metal.
  • Metal is particularly preferred for nozzles for the internal coating of small diameter tubes by hot powdering. Indeed, the temperatures prevailing inside the tubes to be coated may be too high for a polyamide nozzle, despite the presence of a cooling system. This is particularly the case when the diameter of the tube is close to that of the nozzle used.
  • the invention also relates to a method of coating the interior of a tubular object, comprising a step in which a powdery solid is sprayed inside said tubular object by a device as described above, the projection nozzle being moved axially inside the tubular object, or the tubular object being moved axially around the nozzle.
  • it is indeed unnecessary to print a rotational movement to the tube or the nozzle to ensure a homogeneous recovery of the inside of the tube. Axial displacement is sufficient.
  • the relative speed of movement of the nozzle relative to the tube, the diameter of the tube and the fluid pressure condition the thickness of the deposited powder layer.
  • Figure 1 is a perspective view of an axial section of the body of a nozzle according to one embodiment of the invention
  • Figure 2 a view of the outlet end of said nozzle body
  • Figure 3 is an axial sectional view of a nozzle according to one embodiment of the invention.
  • Figure 4 a diagram of a spraying device according to one embodiment of the invention
  • Figure 5 a graph showing the speed of displacement of a tube relative to said device as a function of the internal diameter of said tube, to obtain a coating of given thickness, by a method according to one embodiment of the invention.
  • Figure 1 is a perspective view of an axial section of a body 2 of a nozzle 1 according to one embodiment of the invention.
  • the external shape of the body 2 is substantially cylindrical in revolution along an axis 3.
  • the body 2 of the nozzle has an inlet end 4 and an outlet end 5.
  • the body 2 is traversed right through by tunnels 6, whose The ends open respectively to the inlet end 4 and the outlet end 5.
  • the tunnels 6 are of identical shape and size. They are arranged in a symmetry of rotation with respect to the axis 3.
  • the tunnels 6 develop by forming circular helices, of identical pitch, about the axis 3.
  • the tunnels 6 have a substantially elliptical section.
  • the number of tunnels 6 depends in particular on the internal diameter of the tubular pieces that the nozzle 1 is intended to coat. For tubular pieces of small diameter, two tunnels 6 may be sufficient.
  • the number of tunnels 6 is between three and sixteen.
  • each of the tunnels 6 is extended by a nozzle 7, which makes it possible to connect said tunnel 6 to a supply of fluid / solid powder mixture.
  • Each endpiece 7 is oriented parallel to the axis 3 of the body 2. Upon entering the nozzle 1, a flow of fluid mixture / solid (s) powder (s) moves in the direction of the axis
  • an angle formed by the axis 3 and by a tangent of a tunneling curve of a tunnel 6 helical is between
  • the body 2 is furthermore traversed right through by a central orifice 8, substantially coaxial with said body 2.
  • the orifice 8 may have a shape and a diameter that vary along its length, said length being included between the inlet 4 and the outlet 5 of the nozzle.
  • the orifice 8 has a substantially cylindrical portion 9, located near the outlet 5 of the nozzle.
  • the orifice 8 further comprises a substantially cylindrical portion 10 located near the inlet 4 of the nozzle. Parts 9 and 10 have different average diameters.
  • the internal surfaces of the parts 9 and 10 have a complementary shape of parts that can fit into said parts 9 and 10. These parts will be described later.
  • an internal diameter of said orifice remains between 20% and 60% of an external diameter of the body 2.
  • the helical tunnels 6 develop in a space between the orifice 8 and an outer side surface 11 1 of the body 2.
  • the body 2 is further traversed by tubes (12, 13).
  • a first end 14 of said tubes opens into the central orifice 8, more particularly at the portion 10.
  • a portion 15 of the tubes (12, 13) is substantially rectilinear, oriented perpendicular to the axis 3. Said part 15 ends with a bend 16, from which the tube 12 or 13 develops forming a circular helix around the axis 3, towards the outlet 5 of the body 2.
  • the helix formed by a tube 12 or 13 has a pitch substantially equal to the pitch of the helix formed by a tunnel 6.
  • An outer tube 12 develops in a space between the tunnels 6 and the surface 1 1 external side of the body.
  • An inner tube 13 develops in a space between the tunnels 6 and the central orifice 8.
  • FIG. 2 is a view of the outlet end of the body 2.
  • the output ends 17 of the tunnels 6, the outlet ends 18 of the outer tubes 12 and the outlet ends 19 of the inner tubes 13 are distinguished.
  • the ends 19, 17 and 18 are respectively arranged in three concentric circles of increasing radius.
  • Tubes (12, 13) are intended to be supplied with fluid, via the central orifice 8. Fluid flows, in particular compressed air, coming out of the tubes (12, 13) serve to modulate the trajectory of the fluid / powder mixture flows leaving the tunnels 6.
  • the nozzle may comprise a part, described below, whose function is to manage the fluid supply of the tubes (12, 13).
  • the number of outer tubes 12 and the number of inner tubes 13 are equal to the number of tunnels 6.
  • the ends (18, 19) of said tubes are arranged staggered with respect to the exit ends 17 of the tunnels 6. Such an arrangement is shown in FIG. 2.
  • An average cross-sectional area of a tube 12 or 13 is significantly smaller than an average section surface 21 of a tunnel 6.
  • An average surface area 20 is in particular less than or equal to 25% of an average surface area.
  • an average surface area 20 is less than or equal to 15% of an average area 21.
  • Figure 3 is an axial sectional view of a nozzle 1 according to one embodiment of the invention.
  • the nozzle 1 comprises in particular a body 2 as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the external lateral surface 11 of the body 2 is surrounded by an envelope 24, which conforms to a portion of said surface 11.
  • a space here a groove 23, is between another part of the surface 11 and an inner surface of the 24.
  • the groove 23 traverses the surface 1 1 in a direction parallel to the axis 3. It is however possible to give a different shape to said groove.
  • the surface 11 may also comprise a plurality of grooves 23.
  • the space between the surface 11 and the envelope 24 may also be around the body 2, for example symmetrically about the axis 3.
  • space can be formed by a hollow in the surface 1 1, such as the groove 23.
  • Said space can also be formed by a recess in the inner surface of the casing 24.
  • the body 2 is traversed by a tube 22, said tube being substantially perpendicular to the axis 3.
  • a first end of the tube 22 opens into the central orifice 8, at the portion 10.
  • the tube 22 opens on the space between the surface 1 1 and the envelope 24.
  • the tube 22 opens in particular on the groove 23 formed in the surface January 1.
  • the casing 24 has a hole 25, located opposite the groove 23.
  • a fluid such as compressed air, coming from the central orifice 8, can pass through the tube 22.
  • the fluid then flows into the groove 23, contact of an inner surface of the envelope 24.
  • a heat transfer can therefore take place between the fluid and the envelope 24, and between the fluid and the surface 11 of the body 2.
  • the fluid then leaves the nozzle 1 through the hole 25 in the envelope 24.
  • the envelope 24 and the body 2 can be cooled by convection.
  • the cooled envelope 24 then contributes to cooling the body 2.
  • the envelope 24 fulfills the function of cooling cage of the nozzle 1.
  • Various materials can be used to make the envelope 24.
  • said envelope is made of metal.
  • the nozzle 1 is provided with a tubular endpiece 26, fitted into the portion 10 of the central orifice 8.
  • the tip 26 is traversed by a main channel 27, coaxial with the body 2.
  • the tip 26 is also traversed by secondary channels 28, perpendicular to the axis 3.
  • One end of the channels 28 opens into the main channel 27, l other end opens into the portion 10 of the orifice 8.
  • the secondary channels 28 are coplanar to the ends of tubes 12, 13 or 22.
  • the central orifice 8 can be fed with fluid or not.
  • the tubes 12, 13 or 22 are supplied with fluid or not, depending on the presence or absence of a channel 28 facing one end of said tubes.
  • the tip 26 thus makes it possible to manage the distribution of fluid between the tubes (12, 13, 22).
  • first tube ends 12 and / or 13 and / or 22 are coplanar in a plane perpendicular to the axis 3. Said ends open into a circular groove 29 formed in a surface of the part 10 of the orifice 8. Said groove may be coplanar with a channel 28. This groove 29 allows a same channel 28 to supply fluid to all the tubes 12 and / or 13 and / or 22 opening into said groove.
  • Said tip may in particular be made by laser sintering, as well as the body 2.
  • the materials suitable for laser sintering, previously mentioned, may be used.
  • the nozzle 1 comprises a first deflector 30 at its outlet end.
  • a deflector 30 is intended to orient the trajectory of the powder jet in the lateral direction.
  • a deflector 30 comprises in particular a portion 31, substantially cylindrical, coaxial with the body 2, nested in the part 9 of the central orifice 8.
  • the deflector also comprises a portion 32 in the form of a truncated cone coaxial with the body 2, said portion 32 extending the portion 31.
  • the frustum of the portion 32 flares away as one moves away from the body 2 along the axis 3. It is possible to push more or less the cylindrical portion 31 in the orifice 8 of the body 2, in order to modulate the distance between the frustoconical portion 32 and the outlet end 5 of the nozzle.
  • the frustoconical portion 32 is extended at its widest end by a substantially annular substantially plane portion 33, perpendicular to the axis 3. It is also possible to extend the portion 32 frustoconical by a cylindrical portion coaxial with the body 2, or by a curved portion outwardly of the truncated cone.
  • the nozzle 1 with a second deflector.
  • Part of such a second baffle has substantially the shape of a cone frustum coaxial with the body 2.
  • Said body 2 is inside said truncated cone.
  • Said truncated cone flares away from the flare of the portion 32 of the first deflector 30.
  • the deflector 30 may in particular be made by machining, or by laser sintering.
  • the deflector can be made of metal.
  • the deflector 30 is made of a polymer such as a polyamide or PTFE. These materials are indeed lighter and more flexible than metal.
  • FIG 4 shows a diagram of a spray device according to one embodiment of the invention.
  • a spray device is particularly intended for coat the inside with tubular objects by hot powdering.
  • This device 35 comprises in particular a nozzle 1 as described above.
  • the device 35 further comprises a support rod 36, at one end of which is fixed the nozzle 1.
  • the rod 36 is coaxial with the axis 3 of the nozzle 1.
  • Various solutions can be adopted to secure the rod 36 and the nozzle 1.
  • the nozzle 1 is fixed to the rod 36 via the nozzle 26.
  • Said nozzle is fitted into a conduit 37 which passes through the rod 36.
  • the duct 37, coaxial to the rod 36 and the nozzle 1, is intended to supply the central orifice 8 with compressed air.
  • Pipes 41 intended to feed the tunnels 6 in a fluid / powder mixture, can also be integrated into the rod 36. This solution makes it possible to optimize a thermal protection of said ducts 41.
  • the ducts 41 are external to the rod 36 and fixed to said rod over part of their length.
  • the rod 36 has a length 38 greater than or equal to the length of a tube 39, whose interior is intended to be coated with powder by the device 35.
  • the rod 36 and the tube 39 are arranged coaxial, along axis 3.
  • the rod 36 is fixed to a support 40.
  • the rod 36 is self-supporting, that is to say that it is cantilevered. It is also possible to provide the rod 36, close to the nozzle 1, legs that support the weight of said rod and the nozzle 1. Devices with such legs are known from the prior art. These legs usually rest on wheels. When the tube 39 moves during the coating, the rollers pass inside said tube and can damage the preparation of the surface to be coated.
  • elements of the nozzle 1 are made of polymer, in particular polyamide.
  • the body 2, the deflector 30 and the tip 26 may be made of polyamide 1 1. This material is relatively light.
  • a nozzle as described above, made of polyamide 1 1 can weigh about 200 g. It is possible to the cane 36 of support such a weight while remaining coaxial with the tube 39, even when said rod has a length 38 important.
  • the tunnels 6 of the nozzle 1 are supplied with a compressed air / powder mixture via the nozzles 7.
  • Each tunnel 6 is individually powered by a conduit 41.
  • Each conduit 41 is connected to a reserve 42 of powder.
  • the powder is for example sampled by a vacuum suction system 43, traversed by a flow of compressed air and connected to the duct 41. It is possible to connect the different ducts 41 to the same store.
  • each duct 41 has its own powder supply system 43.
  • each tunnel 6 is supplied independently with a compressed air / powder mixture.
  • the reserve 42 can consist of a bag of powder or a fluidized bed. Inside a fluidized bed is powder in a fluidized state, in the presence of a gas such as air.
  • the powder used by the device 35 is of small particle size, for example 0.01 to 1 mm.
  • the powder may in particular be a thermoplastic polymer such as polyamide 11.
  • the tube 39 In order to coat the inside of a tube 39 with a thermoplastic film, the following method is used, for example: the tube 39, previously heated, is displaced along the axis 3 in the direction of the support 40 of the rod 36.
  • tube 39 is for example displaced by means of a carriage 44 which rolls on rails 45.
  • Said rails 45 are parallel to the axis 3 of the device 35.
  • Compressed air is sent into the powder collection systems 43, as well as into the duct 37.
  • a powder / compressed air mixture passes into the ducts 41, then into the end pieces 7, then into the helical tunnels 6 of the nozzle 1.
  • the different streams of the tunnels 6 form, at the outlet of the nozzle, a conical jet which projects the powder on the inner wall 46 of the tube 39.
  • Figure 5 shows a graph showing the speeds of displacement of the tube 39 as a function of the internal diameter of said tube, in order to obtain a coating of 150 ⁇ m of polyamide film 1 1.
  • the device used is that represented in FIG. 4.
  • the measurements are made at several pressures, the indicated pressure being the overall air pressure for the eight powder feeds of the nozzle 1.
  • FIG. 5 shows that the larger the diameter of the tube 39, the slower the tube travel must be to obtain the desired film thickness.
  • a nozzle according to the invention makes it possible to obtain a powerful and homogeneous jet of powder. It is therefore possible to move the tubes faster than in known devices, for the same thickness of coating desired.
  • the device according to the invention offers a better productivity than spraying devices of the state of the art.

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Abstract

La présente invention se rapporte à une buse de pulvérisation, à un dispositif de pulvérisation comprenant une telle buse, ainsi qu'à un procédé de pulvérisation mettant en jeu un tel dispositif. Plus précisément, la présente invention se rapporte à une buse (1) de projection de produits solides pulvérulents destinés au revêtement d'objets, ladite buse comportant un corps (2) de forme sensiblement cylindrique, caractérisée en ce que le corps est traversé de part en part par au moins deux tunnels (6) isolés l'un de l'autre, chaque tunnel (6) se développant de manière hélicoïdale autour d'un axe (3) principal de la buse. Les tunnels sont alimentés de manière indépendante en un mélange fluide / solide(s) pulvérulent(s). La forme hélicoïdale des tunnels permet d'obtenir un jet puissant, de forme conique, apte au recouvrement de surfaces internes d'objets tubulaires.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE PULVERISATION
La présente invention se rapporte au domaine de la pulvérisation à grande vitesse de produits pulvérulents, afin de réaliser des revêtements d'objets, notamment d'objets métalliques.
Plus précisément, la présente invention se rapporte à une buse de pulvérisation, à un dispositif de pulvérisation comprenant une telle buse, ainsi qu'à un procédé de pulvérisation mettant en jeu un tel dispositif.
Plusieurs techniques sont connues pour la formation d'un revêtement sur un objet, à base d'un matériau pulvérulent. Par exemple, le trempage en lit fluidisé est couramment employé pour le revêtement de tubes. Cependant, cette technique impose de recouvrir à la fois la paroi interne et la paroi externe des tubes.
Des techniques de pulvérisation sont également connues. Elles permettent avantageusement de traiter indépendamment chaque paroi d'un tube. On peut par exemple recouvrir uniquement la paroi interne dudit tube.
Est notamment connu le poudrage électrostatique : la poudre est chargée en électricité statique par son passage dans un pistolet réalisé en un matériau approprié. Il s'agit notamment du phénomène de triboélectrification, qui correspond à un transfert d'électrons entre deux surfaces mises en contact, lesdites surfaces étant formées de matériaux de nature différente. La poudre ainsi chargée est ensuite projetée sur l'objet à recouvrir, cet objet étant relié à un potentiel nul. Une couche de poudre se forme sur l'objet, ladite couche étant maintenue par les charges triboélectriques. L'objet recouvert est ensuite placé dans un four, à une température supérieure à la température de fusion de la poudre. La filmification de ladite poudre forme alors un revêtement homogène.
Une autre technique, dite de poudrage à chaud, consiste en le chauffage de l'objet à recouvrir à une température supérieure à la température de fusion de la poudre. La poudre est ensuite pulvérisée sur l'objet, fond immédiatement à son contact et filmifie.
Ces techniques sont décrites, par exemple dans les documents US5173327, FR2583310 et FR2185938 pour le poudrage électrostatique et JP56062577 pour le poudrage à chaud. Les dispositifs de pulvérisation décrits dans ces documents comprennent une buse de pulvérisation. Cette buse a pour fonction de former un jet de poudre mélangée à un fluide, ledit fluide étant le plus souvent de l'air comprimé. La configuration de la buse de pulvérisation est un élément déterminant pour la forme du jet de poudre. Ladite forme du jet de poudre influence les caractéristiques de la couche de revêtement, notamment l'homogénéité et l'épaisseur de ladite couche.
La forme la plus efficace du jet de poudre à utiliser dépend notamment de la pièce à recouvrir. Le document FR2185938 décrit par exemple une buse permettant d'obtenir un jet plat en forme d'éventail. Cette forme de jet présente notamment un intérêt pour le recouvrement de pièces comportant des renfoncements allongés. Cette forme de jet, en deux dimensions, n'est toutefois pas adaptée à la pulvérisation de l'intérieur d'un tube cylindrique. Ce type de surface nécessite en effet une projection en trois dimensions. Le document US5173327 décrit une buse permettant d'obtenir un jet de forme conique, adapté au revêtement de l'intérieur d'un tube. Cette buse comporte un canal d'alimentation relié à plusieurs tubulures de sortie disposées en cône. Ce type de configuration induit des différences de pression le long de la trajectoire de la poudre, ces différences pouvant générer une irrégularité du jet. De plus, le débit de poudre est limité par le diamètre du canal unique d'alimentation.
La présente invention permet de résoudre ces problèmes. Elle permet en outre d'obtenir un jet régulier, avec un débit de poudre important, un bon rendement par rapport au débit de fluide et un recouvrement homogène de l'intérieur de pièces tubulaires. Un objet de l'invention est en effet une buse de projection de produits solides pulvérulents destinés au revêtement d'objets, ladite buse comportant un corps de forme sensiblement cylindrique, caractérisée en ce que le corps est traversé de part en part par au moins deux tunnels isolés l'un de l'autre, chaque tunnel se développant de manière hélicoïdale autour d'un axe principal de la buse.
L'expression « de part en part » signifie que les extrémités des tunnels débouchent sur des parois orientées sensiblement perpendiculairement à l'axe principal de la buse. Plus précisément, pour un corps sensiblement cylindrique, les extrémités des tunnels sont situées sur des bases du cylindre et non sur une surface latérale dudit cylindre. Dans la description ci-dessous, les termes « entrée » ou « extrémité d'entrée » de la buse, ainsi que les termes « sortie » ou « extrémité de sortie » de la buse, désignent lesdites parois sensiblement perpendiculaires à l'axe principal de la buse.
La forme hélicoïdale des tunnels de projection de poudre permet, en sortie de la buse, de donner à ladite poudre une direction à composante latérale. Par exemple, lorsque la buse est placée à l'intérieur d'un tube cylindrique, coaxiale avec ledit tube, la poudre est projetée vers la paroi interne dudit tube, de manière oblique par rapport à l'axe du tube.
Il est connu de l'état de la technique de donner aux tunnels une forme d'arc de cercle en sortie, ladite sortie des tunnels débouchant sur une paroi latérale de la buse. Ainsi, le jet est orienté en direction de la paroi interne du tube. Or, cette forme d'arc implique un changement brutal de direction de la poudre en sortie de buse et donc une perte d'énergie. Au contraire, dans le cas d'un déplacement hélicoïdal, une force centrifuge est communiquée au jet. L'invention permet donc d'obtenir un jet plus puissant pour une même pression de fluide.
Les tunnels de projections de poudre étant isolés l'un de l'autre, il est possible de les alimenter de manière indépendante. Un autre objet de l'invention est en effet un dispositif de projection de produits solides pulvérulents destinés au revêtement d'objets, comportant une buse de projection telle que décrite ci-dessus, caractérisé en ce que chacun des tunnels est relié, en entrée de la buse, à une alimentation individuelle en mélange fluide / solide(s) pulvérulent(s). Préférentiellement, le fluide est de l'air comprimé. Ces alimentations individuelles permettent d'assurer une pression régulière le long de la trajectoire de la poudre, ce qui améliore l'homogénéité du jet.
Chaque alimentation étant autonome et chaque tunnel étant indépendant jusqu'à la sortie de la buse, il est possible d'alimenter chaque tunnel avec une poudre différente. Par exemple, il est possible d'alimenter chaque tunnel avec une poudre de couleur différente. Cet aspect de l'invention permet de réaliser des études de recouvrement de pièces en visualisant, grâce aux différentes couleurs, l'amplitude dudit recouvrement. Il est donc plus facile d'optimiser le dispositif et le procédé de projection pour un tube de diamètre donné. Selon une forme préférentielle de l'invention, le corps de la buse est traversé de part en part par un orifice central, sensiblement coaxial audit corps. Cet orifice est particulièrement destiné à être alimenté en fluide.
Préférentiellement, l'orifice central est relié, en entrée de la buse, à une alimentation individuelle en fluide, par exemple en air comprimé.
Le flux d'air en sortie de buse par l'orifice central tend à orienter latéralement le flux de poudre, afin d'éviter à ladite poudre de se diriger en direction de l'axe de la buse. Pour la même raison, une forme préférentielle de l'invention prévoit un déflecteur en sortie de buse. Une partie dudit déflecteur a sensiblement la forme d'un tronc de cône coaxial au corps, le tronc de cône s'évasant à mesure qu'on s'éloigne du corps le long de l'axe principal de la buse. Un tel déflecteur est préférentiellement emboîté dans l'orifice central.
Selon une forme préférentielle de l'invention, le corps de la buse est traversé par au moins un tube, une première extrémité dudit tube débouchant à l'intérieur de l'orifice central, une seconde extrémité dudit tube débouchant à l'extérieur du corps, une surface moyenne de section dudit tube étant au plus égale à 25% d'une surface moyenne de section d'un tunnel. Ce ou ces tubes peuvent déboucher en sortie de la buse. Ils peuvent être alimentés par des flux de fluide provenant de l'orifice central. Préférentiellement, une partie de ces tubes présente une forme hélicoïdale, similaire à la forme des tunnels.
Ces flux de fluide permettent de moduler les trajectoires de la poudre sortant des tunnels de pulvérisation. Ils permettent également d'éviter que de la poudre ne s'agglomère ou ne colmate sur une paroi externe du déflecteur.
Une buse selon l'invention peut être adaptée au poudrage à chaud comme au poudrage électrostatique.
Dans le cas d'une utilisation en poudrage électrostatique, il est possible de réaliser le corps de la buse dans un matériau pouvant générer un échange de charge triboélectrique avec le ou les matériaux pulvérulents. On peut notamment réaliser la buse en polytétrafluoroéthylène (PTFE).
Dans le cas du poudrage à chaud, la buse est notamment placée à l'intérieur d'un tube chauffé à une température supérieure à la température de fusion de la poudre. La buse elle-même doit donc être capable de résister à une température aussi élevée.
Il est possible de réaliser les différents éléments de la buse en un matériau de point de fusion élevé, comme un métal. Toutefois, selon une forme préférentielle de l'invention, la buse est réalisée en matériau polymère de type polyamide. Ce type de matériau est susceptible de fondre à la température de l'intérieur du tube.
Selon une forme préférentielle de l'invention, le corps de la buse est muni d'une cage de refroidissement. Une telle cage se compose d'une enveloppe recouvrant une surface latérale externe du corps de la buse. Préférentiellement, ladite enveloppe est perforée d'au moins un trou ; ledit trou est situé face à un espace compris entre la surface latérale externe du corps de la buse et une surface latérale interne de l'enveloppe, ledit espace étant face à une seconde extrémité d'un tube. Un tel tube peut être alimenté par un flux d'air provenant de l'orifice central. Ce flux d'air, circulant dans l'espace compris entre les deux surfaces, refroidit par convection l'enveloppe et le corps de la buse. L'enveloppe maintient le corps de la buse à une température plus basse que celle de l'intérieur de l'objet à pulvériser. Selon une forme préférentielle de l'invention, la buse est munie d'un embout tubulaire à son extrémité d'entrée, ledit embout étant emboîté dans une partie de l'orifice central, une paroi latérale de l'embout étant perforée d'au moins un canal, une extrémité dudit canal étant coplanaire à une première extrémité d'un tube selon un plan perpendiculaire à l'axe principal de la buse. Un tel embout a pour fonction de répartir les flux d'air entre les différents tubes débouchant dans l'orifice central, notamment entre les tubes modulant les trajectoires de la poudre et ceux alimentant la cage de refroidissement.
Les différents éléments de la buse, tels que le corps, l'embout ou le déflecteur, peuvent être réalisés en différents matériaux et selon différents procédés. Toutefois, un procédé de frittage laser, ou laser sintering, est particulièrement avantageux pour réaliser le corps de la buse. La présence des tunnels hélicoïdaux rend en effet difficile l'usinage d'une telle pièce. Le frittage laser permet de réaliser un corps monobloc. L'embout et le déflecteur peuvent également être réalisés par frittage laser. Un procédé de frittage laser est notamment décrit dans le document FR2828422. Ce procédé met en jeu un dispositif commandé par ordinateur pour fabriquer des objets tridimensionnels couche par couche, à partir d'une poudre fusible par laser. Un laser irradie des emplacements sélectionnés de chaque couche pour faire fondre la poudre. Différents matériaux peuvent être utilisés pour le frittage laser, notamment le PTFE, le polyéthercétone, le poly(étheréthercétone) ou PEEK, le poly(éthercétonecétone) ou PEKK, le poly(étheréthercétonecétone), des polymères fluorés comme le polyfluorure de vinylidène ou PVDF et des polyamides comme le polyamide 1 1 ou le polyamide 12. Certains métaux comme l'aluminium, ou des alliages métalliques tels que l'acier ou des alliages de cuivre, peuvent également être utilisés.
Des matériaux utilisés pour la fabrication de la buse selon l'invention peuvent en outre comprendre des charges telles que des charges minérales ou organiques, des fibres, des billes ou des particules de verre, de carbone, de bore, de céramique, de la poudre d'aluminium, des nano-charges, des nano-argiles ou des nano-tubes de carbone. Ces charges permettent d'améliorer des propriétés mécaniques, comme la contrainte à la rupture et l'allongement à la rupture, d'une buse fabriquée par fusion de poudre. Des matériaux pulvérulents utilisés pour la fabrication de la buse selon l'invention peuvent en outre comprendre des additifs. Ils peuvent notamment comprendre des agents de fluidisation, tels que de la poudre de silice ; des agents anti-UV ; des antioxydants ; des colorants ; des pigments ; des bactéricides ; des agents ignifuges, notamment ceux à base de phosphore, tels qu'un phosphinate organique d'un métal et/ou le polyphosphate d'ammonium.
Selon une forme préférentielle de l'invention, le corps de la buse est réalisé en un matériau choisi parmi un polyamide, le PTFE, le PEEK, le PEKK et le PVDF. Ces matériaux ont en effet une masse volumique relativement faible. Comme il sera développé par la suite, une buse de faible poids présente des avantages lors de la mise en œuvre de la pulvérisation.
Selon une autre forme préférentielle de l'invention, le corps de la buse est réalisé en métal. Le métal est notamment préféré pour les buses destinées au revêtement interne de tubes de petit diamètre par poudrage à chaud. En effet, les températures régnant à l'intérieur des tubes à revêtir peuvent être trop élevées pour une buse en polyamide, malgré la présence d'un système de refroidissement. C'est notamment le cas lorsque le diamètre du tube est proche de celui de la buse utilisée.
L'invention a également pour objet un procédé de revêtement de l'intérieur d'un objet tubulaire, comportant une étape dans laquelle un solide pulvérulent est pulvérisé à l'intérieur dudit objet tubulaire par un dispositif tel que décrit précédemment, la buse de projection étant déplacée axialement à l'intérieur de l'objet tubulaire, ou l'objet tubulaire étant déplacé axialement autour de la buse. Selon l'invention, il est en effet inutile d'imprimer un mouvement de rotation au tube ou à la buse pour assurer un recouvrement homogène de l'intérieur du tube. Un déplacement axial est suffisant. La vitesse de déplacement relatif de la buse par rapport au tube, le diamètre du tube et la pression de fluide conditionnent l'épaisseur de la couche de poudre déposée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont données à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :
Figure 1 : une vue en perspective d'une coupe axiale du corps d'une buse selon un mode de réalisation de l'invention ; - Figure 2 : une vue de l'extrémité de sortie dudit corps de buse ;
Figure 3 : une vue en coupe axiale d'une buse selon un mode de réalisation de l'invention ;
Figure 4 : un schéma d'un dispositif de pulvérisation selon un mode de réalisation de l'invention ; - Figure 5 : un graphique représentant les vitesses de déplacement d'un tube par rapport audit dispositif en fonction du diamètre interne dudit tube, pour obtenir un revêtement d'épaisseur donnée, par un procédé selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'une coupe axiale d'un corps 2 d'une buse 1 selon un mode de réalisation de l'invention. La forme externe du corps 2 est sensiblement cylindrique de révolution, selon un axe 3. Le corps 2 de la buse possède une extrémité 4 d'entrée et une extrémité 5 de sortie. Le corps 2 est traversé de part en part par des tunnels 6, dont les extrémités débouchent respectivement à l'extrémité 4 d'entrée et à l'extrémité 5 de sortie.
Les tunnels 6 sont de forme et de dimension identiques. Ils sont disposés selon une symétrie de rotation par rapport à l'axe 3. Les tunnels 6 se développent en formant des hélices circulaires, de pas identique, autour de l'axe 3. Les tunnels 6 présentent une section de forme sensiblement elliptique.
Le nombre de tunnels 6 dépend notamment du diamètre interne des pièces tubulaires que la buse 1 est destinée à revêtir. Pour des pièces tubulaires de faible diamètre, deux tunnels 6 peuvent être suffisants.
Préférentiellement, le nombre de tunnels 6 est compris entre trois et seize.
Dans l'exemple représenté à la figure 1 , les tunnels sont au nombre de huit. En entrée 4 du corps 2, chacun des tunnels 6 est prolongé par un embout 7, qui permet de raccorder ledit tunnel 6 à une alimentation en mélange fluide / solide pulvérulent. Chaque embout 7 est orienté parallèlement à l'axe 3 du corps 2. En entrant dans la buse 1 , un flux de mélange fluide / solide(s) pulvérulent(s) se déplace selon la direction de l'axe
3. Son entrée dans un tunnel 6 le conduit à un déplacement hélicoïdal. En sortie 5 de la buse 1 , le flux a donc une direction oblique par rapport à l'axe 3. De plus, une force centrifuge est communiquée aux particules de poudre lors de leur déplacement hélicoïdal. L'ensemble des flux sortant des tunnels
6 en sortie 5 de la buse forme donc un jet conique. Cette forme de jet permet un recouvrement homogène de l'intérieur d'un tube dans lequel peut être placée la buse 1. De manière préférentielle, un angle formé par l'axe 3 et par une tangente d'une courbe directrice d'un tunnel 6 hélicoïdal est compris entre
30° et 60°. Ledit angle est plus préférentiellement compris entre 40° et 50°. Le corps 2 est en outre traversé de part en part par un orifice 8 central, sensiblement coaxial audit corps 2. Comme représenté sur la figure 1 , l'orifice 8 peut présenter une forme et un diamètre variables sur sa longueur, ladite longueur étant comprise entre l'entrée 4 et la sortie 5 de la buse.
Dans l'exemple représenté à la figure 1 , l'orifice 8 comporte une partie 9 sensiblement cylindrique, située proche de la sortie 5 de la buse. L'orifice 8 comporte en outre une partie 10 sensiblement cylindrique, située proche de l'entrée 4 de la buse. Les parties 9 et 10 présentent des diamètres moyens différents.
Les surfaces internes des parties 9 et 10 ont une forme complémentaire de pièces pouvant s'emboîter dans lesdites parties 9 et 10. Ces pièces seront décrites par la suite.
De manière préférentielle, sur la longueur de l'orifice 8 central, un diamètre interne dudit orifice reste compris entre 20% et 60% d'un diamètre externe du corps 2. Les tunnels 6 hélicoïdaux se développent dans un espace compris entre l'orifice 8 et une surface 1 1 latérale externe du corps 2. Le corps 2 est en outre traversé par des tubes (12, 13). Une première extrémité 14 desdits tubes débouche à l'intérieur de l'orifice 8 central, plus particulièrement au niveau de la partie 10. Une partie 15 des tubes (12, 13) est sensiblement rectiligne, orientée perpendiculairement à l'axe 3. Ladite partie 15 se termine par un coude 16, à partir duquel le tube 12 ou 13 se développe en formant une hélice circulaire autour de l'axe 3, en direction de la sortie 5 du corps 2. De manière préférentielle, l'hélice formée par un tube 12 ou 13 a un pas sensiblement égal au pas de l'hélice formée par un tunnel 6. Un tube 12 extérieur se développe dans un espace compris entre les tunnels 6 et la surface 1 1 latérale externe du corps. Un tube 13 intérieur se développe dans un espace compris entre les tunnels 6 et l'orifice 8 central.
La figure 2 est une vue de l'extrémité 5 de sortie du corps 2. On distingue les extrémités 17 de sortie des tunnels 6, les extrémités 18 de sortie des tubes 12 extérieurs et les extrémités 19 de sortie des tubes 13 intérieurs. Les extrémités 19, 17 et 18 sont respectivement disposées selon trois cercles concentriques, de rayon croissant.
Des tubes (12, 13) sont destinés à être alimentés en fluide, par l'intermédiaire de l'orifice 8 central. Des flux de fluide, notamment d'air comprimé, sortant des tubes (12, 13) ont pour fonction de moduler la trajectoire des flux de mélange fluide / poudre sortant des tunnels 6. La buse peut comporter une pièce, décrite par la suite, qui a pour fonction de gérer l'alimentation en fluide des tubes (12, 13).
De manière préférentielle, le nombre de tubes 12 extérieurs et le nombre de tubes 13 intérieurs sont égaux au nombre de tunnels 6. De manière préférentielle, les extrémités (18, 19) desdits tubes sont disposées en quinconce par rapport aux extrémités 17 de sortie des tunnels 6. Une telle disposition est représentée à la figure 2.
Une surface 20 moyenne de section d'un tube 12 ou 13 est significativement inférieure à une surface 21 moyenne de section d'un tunnel 6. Une surface moyenne 20 est notamment inférieure ou égale à 25% d'une surface moyenne 21. Préférentiellement, une surface moyenne 20 est inférieure ou égale à 15% d'une surface moyenne 21.
La figure 3 est une vue en coupe axiale d'une buse 1 selon un mode de réalisation de l'invention. La buse 1 comporte notamment un corps 2 tel que représenté aux figures 1 et 2.
La surface 11 latérale externe du corps 2 est entourée par une enveloppe 24, qui épouse une partie de ladite surface 1 1. Un espace, ici une rainure 23, est compris entre une autre partie de la surface 1 1 et une surface interne de l'enveloppe 24. Dans l'exemple représenté à la figure 3, la rainure 23 parcourt la surface 1 1 dans une direction parallèle à l'axe 3. Il est cependant possible de donner une forme différente à ladite rainure. La surface 1 1 peut également comporter plusieurs rainures 23. L'espace compris entre la surface 1 1 et l'enveloppe 24 peut également faire le tour du corps 2, par exemple de manière symétrique de révolution autour de l'axe 3. L'espace peut être ménagé par un creux dans la surface 1 1 , comme par exemple la rainure 23. Ledit espace peut également être ménagé par un creux dans la surface interne de l'enveloppe 24.
Le corps 2 est traversé par un tube 22, ledit tube étant sensiblement perpendiculaire à l'axe 3. Une première extrémité du tube 22 débouche dans l'orifice 8 central, au niveau de la partie 10. Une seconde extrémité du tube
22 débouche sur l'espace compris entre la surface 1 1 et l'enveloppe 24. Le tube 22 débouche notamment sur la rainure 23 ménagée dans la surface 1 1.
L'enveloppe 24 comporte un trou 25, situé face à la rainure 23. Un fluide tel que de l'air comprimé, provenant de l'orifice 8 central, peut traverser le tube 22. Le fluide circule ensuite dans la rainure 23, au contact d'une surface interne de l'enveloppe 24. Un transfert de chaleur peut donc avoir lieu entre le fluide et l'enveloppe 24, ainsi qu'entre le fluide et la surface 11 du corps 2. Le fluide sort ensuite de la buse 1 par le trou 25 ménagé dans l'enveloppe 24. Lorsque la buse 1 est placée dans un environnement à haute température, l'enveloppe 24 et le corps 2 peuvent être refroidis par convection. L'enveloppe 24 refroidie contribue alors à refroidir le corps 2. L'enveloppe 24 remplit la fonction de cage de refroidissement de la buse 1. Divers matériaux peuvent être utilisés pour réaliser l'enveloppe 24. De manière préférentielle, ladite enveloppe est réalisée en métal.
A son extrémité 4 d'entrée, la buse 1 est munie d'un embout 26 tubulaire, emboîté dans la partie 10 de l'orifice 8 central. L'embout 26 est traversé par un canal 27 principal, coaxial au corps 2. L'embout 26 est également traversé par des canaux 28 secondaires, perpendiculaires à l'axe 3. Une extrémité des canaux 28 débouche dans le canal 27 principal, l'autre extrémité débouche dans la partie 10 de l'orifice 8. Les canaux 28 secondaires sont coplanaires à des extrémités de tubes 12, 13 ou 22. Par rotation de l'embout 26 autour de l'axe 3, une extrémité d'un canal 28 peut être placée face à une extrémité d'un tube 12, 13 ou 22.
L'orifice 8 central peut être alimenté ou non en fluide. Lorsque ledit orifice 8 est alimenté, les tubes 12, 13 ou 22 sont alimentés ou non en fluide, selon la présence ou l'absence d'un canal 28 face à une extrémité desdits tubes. L'embout 26 permet donc de gérer la répartition en fluide entre les tubes (12, 13, 22).
Selon une forme de l'invention, des premières extrémités de tubes 12 et/ou 13 et/ou 22 sont coplanaires selon un plan perpendiculaire à l'axe 3. Lesdites extrémités débouchent dans une gorge 29 circulaire, ménagée dans une surface de la partie 10 de l'orifice 8. Ladite gorge peut être coplanaire à un canal 28. Cette gorge 29 permet à un même canal 28 d'alimenter en fluide la totalité des tubes 12 et/ou 13 et/ou 22 débouchant dans ladite gorge.
Divers matériaux et méthodes peuvent être utilisés pour fabriquer l'embout 26. Ledit embout peut notamment être réalisé par frittage laser, de même que le corps 2. Les matériaux adaptés au frittage laser, précédemment évoqués, peuvent être employés.
Selon une forme préférentielle de l'invention, telle que représentée sur la figure 3, la buse 1 comporte un premier déflecteur 30 à son extrémité 5 de sortie. Un tel déflecteur 30 vise à orienter la trajectoire du jet de poudre en direction latérale. Un déflecteur 30 comporte notamment une partie 31 , sensiblement cylindrique, coaxiale au corps 2, emboîtée dans la partie 9 de l'orifice 8 central. Le déflecteur comporte également une partie 32 ayant la forme d'un tronc de cône coaxial au corps 2, ladite partie 32 prolongeant la partie 31. Le tronc de cône de la partie 32 s'évase à mesure que l'on s'éloigne du corps 2 le long de l'axe 3. II est possible d'enfoncer plus ou moins la partie 31 cylindrique dans l'orifice 8 du corps 2, afin de moduler la distance entre la partie 32 tronconique et l'extrémité 5 de sortie de la buse.
Dans l'exemple représenté à la figure 3, la partie 32 tronconique est prolongée, en son extrémité la plus évasée, par une partie 33 sensiblement annulaire, sensiblement plane, perpendiculaire à l'axe 3. Il est également possible de prolonger la partie 32 tronconique par une partie cylindrique coaxiale au corps 2, ou encore par une partie recourbée vers l'extérieur du tronc de cône.
Selon une forme de l'invention non représentée, il est possible de munir la buse 1 d'un second déflecteur. Une partie d'un tel second déflecteur a sensiblement la forme d'un tronc de cône coaxial au corps 2. Ledit corps 2 se trouve à l'intérieur dudit tronc de cône. Ledit tronc de cône s'évase en direction opposée à l'évasement de la partie 32 du premier déflecteur 30.
L'utilisation de deux tels déflecteurs permet de confiner la poudre entre les deux troncs de cône, ce qui accélère la formation d'une couche de poudre sur la surface intérieure du tube à revêtir.
Divers matériaux et méthodes peuvent être utilisés pour fabriquer le déflecteur 30. Ledit déflecteur peut notamment être réalisé par usinage, ou encore par frittage laser. Le déflecteur peut être fabriqué en métal. Avantageusement, le déflecteur 30 est fabriqué en un polymère comme un polyamide ou le PTFE. Ces matériaux sont en effet plus légers et plus souples que le métal.
Afin d'éviter un retour de poudre à l'intérieur de la partie tronconique 32 du premier déflecteur 30, il est possible de couvrir l'extrémité 34 la plus évasée du déflecteur 30 avec un matériau poreux, dont la taille des pores est inférieure à la taille des particules du solide pulvérulent destiné à être projeté par la buse 1. Une alimentation en fluide de l'orifice 8 central permet alors de décolmater la poudre pouvant couvrir le matériau poreux.
La figure 4 montre un schéma d'un dispositif de pulvérisation selon un mode de réalisation de l'invention. Un tel dispositif est notamment destiné à revêtir l'intérieur d'objets tubulaires par poudrage à chaud. Ce dispositif 35 comporte notamment une buse 1 telle que décrite précédemment.
Le dispositif 35 comporte en outre une canne support 36, à une extrémité de laquelle est fixée la buse 1. La canne 36 est coaxiale à l'axe 3 de la buse 1. Différentes solutions peuvent être adoptées pour solidariser la canne 36 et la buse 1. Dans l'exemple représenté à la figure 4, la buse 1 est fixée à la canne 36 par l'intermédiaire de l'embout 26. Ledit embout est emboîté dans un conduit 37 qui traverse la canne 36. Le conduit 37, coaxial à la canne 36 et à la buse 1 , est destiné à alimenter l'orifice 8 central en air comprimé.
Des conduits 41 , destinés à alimenter les tunnels 6 en mélange fluide / poudre, peuvent également être intégrés à la canne 36. Cette solution permet d'optimiser une protection thermique desdits conduits 41.
Cependant, dans l'exemple représenté à la figure 4, les conduits 41 sont externes à la canne 36 et fixés à ladite canne sur une partie de leur longueur.
De manière préférentielle, la canne 36 a une longueur 38 supérieure ou égale à la longueur d'un tube 39, dont l'intérieur est destiné à être revêtu de poudre par le dispositif 35. La canne 36 et le tube 39 sont disposés de manière coaxiale, selon l'axe 3.
A son extrémité opposée à la buse 1 , la canne 36 est fixée à un support 40. De préférence, la canne 36 est autoportante, c'est-à-dire qu'elle est en porte-à-faux. Il est également possible de munir la canne 36, à proximité de la buse 1 , de pattes qui supportent le poids de ladite canne et de la buse 1. Des dispositifs munis de telles pattes sont connus de l'art antérieur. Ces pattes reposent généralement sur des roulettes. Lorsque le tube 39 se déplace durant le revêtement, les roulettes passent à l'intérieur dudit tube et peuvent abîmer la préparation de la surface à revêtir.
Il est donc préférable d'utiliser une canne 38 autoportante, ce que permet la présente invention. En effet, selon une forme préférentielle de l'invention, des éléments de la buse 1 sont réalisés en polymère, notamment en polyamide. Par exemple, le corps 2, le déflecteur 30 et l'embout 26 peuvent être réalisés en polyamide 1 1. Ce matériau est relativement léger. Par exemple, une buse telle que décrite précédemment, réalisée en polyamide 1 1 , peut peser environ 200 g. Il est possible à la canne 36 de supporter un tel poids tout en restant coaxiale au tube 39, même lorsque ladite canne possède une longueur 38 importante.
Les tunnels 6 de la buse 1 sont alimentés en mélange air comprimé / poudre par l'intermédiaire des embouts 7. Sur la figure 4, seuls deux embouts 7 et deux alimentations sont représentées. Chaque tunnel 6 est alimenté individuellement par un conduit 41. Chaque conduit 41 est relié à une réserve 42 de poudre. La poudre est par exemple prélevée par un système 43 d'aspiration par venturi, traversé par un flux d'air comprimé et raccordé au conduit 41. II est possible de relier les différents conduits 41 à une même réserve
42 de poudre. Cependant, selon une forme préférentielle de l'invention, chaque conduit 41 possède son propre système 43 d'alimentation en poudre.
Ainsi, chaque tunnel 6 est alimenté de manière indépendante en mélange air comprimé / poudre. La réserve 42 peut consister en un sac de poudre, ou encore en un lit fluidisé. A l'intérieur d'un lit fluidisé se trouve de la poudre en état de fluidisation, en présence d'un gaz tel que l'air.
De manière préférentielle, la poudre mise en œuvre par le dispositif 35 est de faible granulométrie, par exemple de 0,01 à 1 mm. Pour le revêtement de l'intérieur de tubes métalliques, la poudre peut notamment être un polymère thermoplastique comme du polyamide 1 1.
Afin de revêtir l'intérieur d'un tube 39 d'un film thermoplastique, on utilise par exemple le procédé suivant : le tube 39, préalablement chauffé, est déplacé selon l'axe 3 en direction du support 40 de la canne 36. Le tube 39 est par exemple déplacé à l'aide d'un chariot 44 qui roule sur des rails 45.
Lesdits rails 45 sont parallèles à l'axe 3 du dispositif 35.
De l'air comprimé est envoyé dans les systèmes 43 de prélèvement de poudre, ainsi que dans le conduit 37. Un mélange poudre / air comprimé passe dans les conduits 41 , puis dans les embouts 7, puis dans les tunnels 6 hélicoïdaux de la buse 1. Les différents flux des tunnels 6 forment, en sortie de buse, un jet conique qui projette la poudre sur la paroi 46 intérieure du tube 39.
La vitesse de déplacement du tube 39, le diamètre dudit tube et la pression d'air comprimé conditionnent l'épaisseur de la couche de poudre déposée. La figure 5 montre un graphique représentant les vitesses de déplacement du tube 39 en fonction du diamètre interne dudit tube, pour obtenir un revêtement de 150 μm de film de polyamide 1 1. Le dispositif utilisé est celui représenté à la figure 4. Les mesures sont effectuées à plusieurs pressions, la pression indiquée étant la pression d'air globale pour les huit alimentations en poudre de la buse 1.
En utilisant une même buse de pulvérisation, la figure 5 montre que plus le tube 39 possède un diamètre important, plus le déplacement du tube doit être lent pour obtenir l'épaisseur de film désirée. Une buse selon l'invention permet d'obtenir un jet puissant et homogène de poudre. Il est donc possible de déplacer les tubes plus rapidement que dans des dispositifs connus, pour une même épaisseur de revêtement souhaitée. Le dispositif selon l'invention offre une meilleure productivité que des dispositifs de pulvérisation de l'état de la technique.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Dispositif de projection de produits solides pulvérulents destinés au revêtement d'objets, comportant une buse (1 ) de projection, ladite buse comportant un corps (2) de forme sensiblement cylindrique, traversé de part en part par au moins deux tunnels (6) isolés l'un de l'autre, chaque tunnel (6) se développant de manière hélicoïdale autour d'un axe (3) principal de la buse, ledit dispositif étant caractérisé en ce que chacun des tunnels (6) est relié, en entrée (4) de la buse, à une alimentation (41 , 43) individuelle en mélange fluide / solide pulvérulent.
2.- Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le corps (2) de la buse est en outre traversé de part en part par un orifice (8) central, sensiblement coaxial audit corps, ledit orifice étant relié à une alimentation individuelle (37) en fluide.
3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps (2) est en outre traversé par au moins un tube (12, 13, 22), une première extrémité (14) dudit tube débouchant à l'intérieur de l'orifice (8) central, une seconde extrémité (18, 19) dudit tube débouchant à l'extérieur du corps, une surface (20) moyenne de section dudit tube étant au plus égale à 25% d'une surface (21 ) moyenne de section d'un tunnel (6).
4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde extrémité (18, 19) d'un tube (12, 13) débouche à une extrémité (5) de sortie de la buse.
5.- Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde extrémité d'un tube (22) débouche sur une surface (1 1 ) latérale du corps de la buse.
6.- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la buse est munie d'un embout (26) tubulaire à son extrémité (4) d'entrée, ledit embout étant emboîté dans une partie (10) de l'orifice (8) central, une paroi latérale de l'embout étant perforée d'au moins un canal (28), une extrémité dudit canal étant coplanaire à une première extrémité (14) d'un tube selon un plan perpendiculaire à l'axe (3) principal de la buse.
7.- Dispositif selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce qu'une surface (1 1 ) latérale externe du corps de la buse est recouverte d'une enveloppe (24), ladite enveloppe étant perforée d'au moins un trou (25), ledit trou étant situé face à un espace (23) compris entre la surface latérale externe du corps de la buse et une surface latérale interne de l'enveloppe, ledit espace étant face à une seconde extrémité d'un tube (22).
8.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant un premier déflecteur (30) à l'extrémité (5) de sortie de la buse, ledit premier déflecteur étant emboîté dans une partie (9) de l'orifice (3) central, une partie
(32) du premier déflecteur ayant sensiblement la forme d'un tronc de cône coaxial au corps (2), le tronc de cône s'évasant à mesure qu'on s'éloigne du corps (2) le long de l'axe (3) principal de la buse.
9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie
(32) tronconique du déflecteur (30) est prolongée, en son extrémité la plus évasée, par une partie cylindrique coaxiale au corps (2), ou par une partie
(33) sensiblement annulaire, sensiblement plane, perpendiculaire à l'axe (3) principal de la buse, ou par une partie recourbée vers l'extérieur du tronc de cône.
10.- Dispositif selon l'une des revendications 8 à 9, comportant un second déflecteur, une partie du second déflecteur ayant sensiblement la forme d'un tronc de cône coaxial au corps (2), ledit corps se trouvant à l'intérieur du tronc de cône, le tronc de cône s'évasant en direction opposée à l'évasement du premier déflecteur (30).
1 1.- Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité (34) la plus évasée du premier déflecteur (30) est couverte d'un matériau poreux, dont la taille des pores est inférieure à la taille des particules du solide pulvérulent.
12.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps (2) de la buse est réalisé en un matériau choisi parmi un métal, un polyamide, le polytétrafluoroéthylène, le poly(étheréthercétone), le poly(éthercétonecétone) et le polyfluorure de vinylidène.
13.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps (2) de la buse est réalisé par frittage laser.
14.- Procédé de revêtement de l'intérieur d'un objet (39) tubulaire, comportant une étape dans laquelle un solide pulvérulent est pulvérisé à l'intérieur dudit objet tubulaire par un dispositif selon l'une des revendications précédentes, la buse (1 ) étant déplacée axialement à l'intérieur de l'objet tubulaire, ou l'objet tubulaire étant déplacé axialement autour de la buse.
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