FR2714852A1 - Coating product projection device comprising a spray bowl. - Google Patents

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Abstract

Dispositif de projection de produit de revêtement comprenant un bol (1) de pulvérisation entraîné en rotation par le rotor (4) d'une turbine à air, caractérisé en ce que des moyens (12, 112, 212) sont prévus pour que la résultante centripète (F) des forces aérodynamiques induites par les jets d'air d'entraînement en rotation sur ledit rotor (4) soit non nulle.Device for spraying coating product comprising a spray bowl (1) driven in rotation by the rotor (4) of an air turbine, characterized in that means (12, 112, 212) are provided so that the resultant centripetal (F) of the aerodynamic forces induced by the jets of driving air rotating on said rotor (4) is non-zero.

Description

i "Dispositif de projection de produit de revêtement comprenant un bol dei "Device for spraying coating product comprising a bowl of

pulvérisation" L'invention concerne un dispositif de projection de produit de revêtement, liquide ou sous forme pulvérulente, comprenant un bol de pulvérisation. Elle concerne plus particulièrement le système d'entraînement en rotation du bol de pulvérisation par le rotor d'une turbine à air. Dans les dispositifs de l'Art antérieur, une des préoccupations essentielles de l'homme du métier est  spraying "The invention relates to a device for spraying coating product, liquid or in powder form, comprising a spray bowl. It relates more particularly to the system for driving the spray bowl in rotation by the rotor of a turbine. In the devices of the prior art, one of the essential concerns of those skilled in the art is

d'équilibrer le mieux possible le système tournant, c'est-  to balance the rotating system as best as possible,

à-dire le rotor et le bol de pulvérisation. On s'efforce de plus d'équilibrer les forces appliquées sur ce système, en particulier au niveau des forces aérodynamiques induites  ie the rotor and the spray bowl. In addition, an effort is made to balance the forces applied to this system, in particular at the level of the aerodynamic forces induced.

sur le rotor.on the rotor.

Or, aucun système n'étant parfait, le bol de pulvérisation et/ou le rotor ont nécessairement un balourd, si léger soit-il, ce qui implique un moment d'inertie non  However, no system being perfect, the spray bowl and / or the rotor necessarily have an unbalance, however light it may be, which implies a moment of inertia not

nul par rapport à l'axe de rotation de la turbine.  zero with respect to the axis of rotation of the turbine.

Ce moment d'inertie a tendance à créer des mouvements parasites d'oscillation perpendiculaires à l'axe de rotation de la turbine. Comme on a tenté de minimiser la résultante des forces appliquées au rotor, ces oscillations sont très faiblement amorties, et des vibrations parasites  This moment of inertia tends to create parasitic oscillation movements perpendicular to the axis of rotation of the turbine. As we tried to minimize the result of the forces applied to the rotor, these oscillations are very weakly damped, and parasitic vibrations

subsistent quasi en permanence.remain almost permanently.

De plus, les dispositifs de projection de produit de revêtement sont souvent montés sur un robot, du type réciprocateur, machine latérale, machine de toit ou robot multi-axe. Les mouvements générés par ces robots entraînent des accélérations de la turbine perpendiculairement à son axe de rotation, ce qui crée des oscillations parasites qui  In addition, the coating product projection devices are often mounted on a robot, of the reciprocating type, lateral machine, roof machine or multi-axis robot. The movements generated by these robots cause accelerations of the turbine perpendicular to its axis of rotation, which creates parasitic oscillations which

ne sont pas amorties et perdurent.are not amortized and continue.

Ces oscillations ou vibrations peuvent être assez fortes pour perturber la répartition de produit de revêtement à la sortie du bol de pulvérisation. Elles diminuent sensiblement le rendement de la turbine. Dans le cas d'une turbine à air, elles peuvent, en outre, déséquilibrer suffisamment le rotor pour que celui-ci comprime le palier à air et heurte le stator, ce qui peut  These oscillations or vibrations can be strong enough to disturb the distribution of coating product at the outlet of the spray bowl. They significantly reduce the efficiency of the turbine. In the case of an air turbine, they can also unbalance the rotor enough for it to compress the air bearing and strike the stator, which can

détruire la turbine.destroy the turbine.

L'invention résout l'ensemble de ces problèmes.  The invention solves all of these problems.

Elle concerne un dispositif de projection de produit de revêtement comprenant un bol de pulvérisation entralné en rotation par le rotor d'une turbine à air caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour que la résultante centripète des forces aérodynamiques induites par les jets d'air d'entralnement en rotation sur le rotor soit non nulle. Les moyens permettant de réaliser l'invention sont, par exemple, des injecteurs d'air d'entralnement en rotation du rotor répartis de façon non régulière à la périphérie du stator de la turbine. On peut aussi prévoir des injecteurs ayant des angles d'incidence sur le rotor différents les uns par rapport aux autres. Il peut aussi  It relates to a device for projecting a coating product comprising a spray bowl entrained in rotation by the rotor of an air turbine, characterized in that means are provided so that the resulting centripetal aerodynamic forces induced by the air jets of rotational entrainment on the rotor is not zero. The means making it possible to carry out the invention are, for example, air injectors for rotating the rotor internally, distributed irregularly at the periphery of the stator of the turbine. One can also provide injectors having angles of incidence on the rotor different from each other. He can too

s'agir d'injecteurs ayant des débits différents.  be injectors with different flow rates.

La résultante radiale des forces aérodynamiques induites par les jets d'air d'entraînement en rotation sur  The radial result of the aerodynamic forces induced by the rotating drive air jets on

ledit rotor entralne le rotor en rotation.  said rotor drives the rotating rotor.

Dans tous les cas, ce déséquilibre artificiel crée une force non nulle dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la turbine. Etant donné son orientation, cette force ne contrarie en rien le fonctionnement du palier de la turbine, qu'il soit à air ou à billes. Par contre, le palier crée une force de réaction de module égal & celui de la résultante centripète, ce qui garantit la stabilité de  In all cases, this artificial imbalance creates a non-zero force in a plane perpendicular to the axis of rotation of the turbine. Given its orientation, this force does not hinder the operation of the turbine bearing, whether air or ball. On the other hand, the bearing creates a reaction force of modulus equal to that of the centripetal resultant, which guarantees the stability of

l'ensemble de la turbine.the entire turbine.

La combinaison de la résultante centripète et de la force de réaction est un facteur d'amortissement suffisant pour empêcher les oscillations parasites de se manifester  The combination of the centripetal resultant and the reaction force is a sufficient damping factor to prevent parasitic oscillations from occurring

assez longtemps pour être perturbatrices.  long enough to be disruptive.

Grâce à l'invention, on a créé un système mécanique stable qui, même s'il est perturbé, retrouve de lui-même sa  Thanks to the invention, a stable mechanical system has been created which, even if disturbed, recovers by itself

position d'équilibre.equilibrium position.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la  The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the

description qui va suivre de trois modes de réalisation de  description which follows of three embodiments of

dispositifs de projection de produit de revêtement conformes à son principe et de deux modèles mécaniques de dispositifs de projection, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe dans la direction AA de la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe, similaire à la figure 2 d'un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe, similaire à la figure 2 d'un troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une modélisation mécanique d'un dispositif selon l'Art antérieur; et - la figure 6 est une modélisation mécanique d'un  coating product projection devices in accordance with its principle and of two mechanical models of projection devices, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings in which: - Figure 1 is a partial schematic sectional view of 'A device according to the invention; - Figure 2 is a partial schematic sectional view in the direction AA of Figure 1; - Figure 3 is a partial schematic sectional view, similar to Figure 2 of a second embodiment of the invention; - Figure 4 is a partial schematic sectional view, similar to Figure 2 of a third embodiment of the invention; - Figure 5 is a mechanical modeling of a device according to the prior art; and - Figure 6 is a mechanical modeling of a

dispositif selon l'invention.device according to the invention.

Le dispositif de la figure 1 comprend un bol 1 de pulvérisation alimenté en produit de revêtement par un injecteur 2 et en solvant par un second injecteur 3. Il est entraîné en rotation par un rotor 4 qui repose sur un palier à air 5 créé entre le rotor et un stator 6. Le palier à air 5 est alimenté par un conduit 7 relié à une source d'air non représentée. Plusieurs aimants 8, 8' et 9,  The device of FIG. 1 comprises a spray bowl 1 supplied with coating product by an injector 2 and with solvent by a second injector 3. It is rotated by a rotor 4 which rests on an air bearing 5 created between the rotor and a stator 6. The air bearing 5 is supplied by a duct 7 connected to an air source, not shown. Several magnets 8, 8 'and 9,

9' assurent le centrage du rotor par rapport au stator.  9 'ensure the centering of the rotor relative to the stator.

Le rotor est entraîné en rotation par les forces aérodynamiques induites sur ses pales 11 par de l'air sortant de plusieurs injecteurs 12 alimentés par une chambre de répartition annulaire 13. Un conduit 14 relie la chambre de répartition 13 à une source d'air non représentée, à travers des moyens de régulation non représentés. Comme il est apparent sur la figure 2, les injecteurs d'air 12a, 12b, 12c et 12d ne sont pas équi-répartis dans le stator 6 autour du rotor 4. De ce fait, la résultante centripète des forces aérodynamiques est non nulle. Les injecteurs 12 pourraient aussi être fixés dans une partie du corps de la turbine différente du stator, telle qu'un  The rotor is driven in rotation by the aerodynamic forces induced on its blades 11 by air exiting from several injectors 12 supplied by an annular distribution chamber 13. A duct 14 connects the distribution chamber 13 to a non-air source shown, through regulation means not shown. As it is apparent in FIG. 2, the air injectors 12a, 12b, 12c and 12d are not evenly distributed in the stator 6 around the rotor 4. Therefore, the centripetal result of the aerodynamic forces is not zero. The injectors 12 could also be fixed in a part of the body of the turbine different from the stator, such as a

boltier externe.external boltier.

Les angles entre les injecteurs 12b et 12c d'une part et entre les injecteurs 12c et 12d d'autre part sont inférieurs à ceux entre les injecteurs 12a et 12b d'une part et 12a et 12d d'autre part. Les injecteurs ont un même débit car ils sont alimentés à partir d'une chambre de répartition commune 13 et car ils ont un même angle d'incidence 9 par rapport au rotor. L'angle d'incidence d'un injecteur peut être défini comme étant l'angle entre le jet d'air sortant de l'injecteur et la droite passant par le centre de rotation O du rotor et par l'injecteur. De ceci, il ressort que la force aérodynamique F induite est située sur la droite reliant les centres des injecteurs 12a et 12c, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe XX' de rotation de la turbine. Dans ce cas, elle s'applique au  The angles between the injectors 12b and 12c on the one hand and between the injectors 12c and 12d on the other hand are smaller than those between the injectors 12a and 12b on the one hand and 12a and 12d on the other hand. The injectors have the same flow rate because they are supplied from a common distribution chamber 13 and because they have the same angle of incidence 9 relative to the rotor. The angle of incidence of an injector can be defined as being the angle between the jet of air leaving the injector and the straight line passing through the center of rotation O of the rotor and by the injector. From this, it appears that the aerodynamic force F induced is located on the right connecting the centers of the injectors 12a and 12c, that is to say perpendicular to the axis XX 'of rotation of the turbine. In this case, it applies to

centre O et est orientée de 12c vers 12a.  center O and is oriented from 12c to 12a.

Cette orientation est particulièrement avantageuse dans le cas d'un dispositif de pulvérisation gardant une orientation sensiblement constante, tel que par exemple un dispositif de pulvérisation rotatif monté sur un réciprocateur ou une machine latérale. En effet, la résultante centripète F compense alors en partie le poids  This orientation is particularly advantageous in the case of a spraying device keeping a substantially constant orientation, such as for example a rotary spraying device mounted on a reciprocator or a lateral machine. Indeed, the resulting centripetal F then partially compensates for the weight

du système tournant.of the rotating system.

La résultante centripète F a tendance à déplacer le rotor 4 du côté de l'injecteur 12a, c'est-à-dire à le décaler par rapport à l'axe XX' dans une position o il est stable. Une force de réaction de module égale s'oppose à la résultante F à cause du centrage effectué par les aimants 8, 8', 9 et 9'. Le système est mécaniquement stable. En d'autres termes, grâce à l'existence de F, toute  The resulting centripetal F tends to move the rotor 4 on the side of the injector 12a, that is to say to offset it relative to the axis XX 'in a position where it is stable. An equal modulus reaction force opposes the resultant F because of the centering effect performed by the magnets 8, 8 ', 9 and 9'. The system is mechanically stable. In other words, thanks to the existence of F, any

oscillation sera amortie.oscillation will be damped.

Un aspect important de l'invention est qu'elle permet une augmentation du rendement de la turbine. Cette augmentation de rendement permet de faire tourner le rotor à des vitesses de plusieurs dizaines de milliers de tours & la minute, voire de plus de 100 000 tr/mn, tout en gardant  An important aspect of the invention is that it allows an increase in the efficiency of the turbine. This increase in efficiency makes it possible to rotate the rotor at speeds of several tens of thousands of revolutions per minute, or even more than 100,000 rpm, while keeping

une consommation d'air industriellement acceptable.  industrially acceptable air consumption.

Le dispositif de la figure 3 résout le même problème d'une autre manière. Les éléments similaires à ceux des figures 1 et 2 portent les mêmes références numériques. Les trois injecteurs 112a, 112b et 112d ont le même angle d'incidence 8 par rapport au rotor 4. L'injecteur 112c est normal à la surface externe du rotor 4. La force induite par le jet d'air sortant de 112c est dirigée vers le centre de rotation O du rotor. La résultante centripète F des forces aérodynamiques est elle aussi dirigée dans la même direction. Le dispositif de la figure 4 diffère des deux précédentes en ce que chaque injecteur 212a, 212k, 212c et 212d est alimenté indépendamment en air par des conduits 214a, 214b, 214c et 214d. Les éléments similaires à ceux  The device of Figure 3 solves the same problem in another way. Elements similar to those of Figures 1 and 2 have the same reference numerals. The three injectors 112a, 112b and 112d have the same angle of incidence 8 relative to the rotor 4. The injector 112c is normal to the external surface of the rotor 4. The force induced by the jet of air leaving 112c is directed towards the center of rotation O of the rotor. The centripetal resultant F of the aerodynamic forces is also directed in the same direction. The device of FIG. 4 differs from the previous two in that each injector 212a, 212k, 212c and 212d is supplied independently with air by conduits 214a, 214b, 214c and 214d. Items similar to those

des figures 1 et 2 portent les mêmes références numériques.  Figures 1 and 2 have the same reference numerals.

Les débits d'air délivrés par les conduits 214 sont réglables indépendamment les uns des autres par des systèmes de régulation non représentés. Si on les maintient différents, la résultante centripète F des forces aérodynamiques est non nulle. Ce dispositif présente l'avantage d'être réglable. En modifiant les débits d'air fournis par les conduits 214, on peut modifier  The air flows delivered by the conduits 214 are adjustable independently of each other by regulation systems not shown. If they are kept different, the centripetal result F of the aerodynamic forces is not zero. This device has the advantage of being adjustable. By modifying the air flow rates supplied by the ducts 214, it is possible to modify

l'orientation de la résultante centripète F dans son plan.  the orientation of the centripetal resultant F in its plane.

Par exemple, si les débits sont supérieurs pour les injecteurs 212b et 212c à ceux des injecteurs 212a et 212d, la résultante est orientée dans le quart nord-ouest du  For example, if the flow rates are higher for injectors 212b and 212c than those for injectors 212a and 212d, the resultant is oriented in the northwest quarter of the

rotor 4.rotor 4.

Le caractère réglable de l'orientation de la résultante centripète F est particulièrement avantageux dans le cas d'un dispositif monté sur un robot multi-axe ou sur une machine de toit. Il permet de compenser en permanence le poids du système tournant selon ce qui a été  The adjustable character of the orientation of the centripetal resultant F is particularly advantageous in the case of a device mounted on a multi-axis robot or on a roof machine. It allows permanent compensation of the weight of the rotating system according to what has been

décrit pour le dispositif de la figure 2.  described for the device of figure 2.

L'invention peut résulter de la combinaison des systèmes présentés aux figures 2 & 4. Elle a été représentée dans les figures 2 à 4 avec quatre injecteurs mais elle est applicable avec n'importe quel nombre d'injecteurs. La figure 5 est une modélisation mécanique d'un dispositif selon l'Art antérieur. L'arbre du système tournant est représenté par une masse M qui est supportée  The invention can result from the combination of the systems presented in Figures 2 & 4. It has been shown in Figures 2 to 4 with four injectors but it is applicable with any number of injectors. FIG. 5 is a mechanical modeling of a device according to the prior art. The shaft of the rotating system is represented by a mass M which is supported

par quatre ressorts identiques 311, 312, 313 et 314.  by four identical springs 311, 312, 313 and 314.

N'importe quelle force excitatrice dans le plan des ressorts génère un mouvement non amorti. Au contraire, dans le modèle de la figure 6, la masse M est rapidement stabilisée car les forces de rappel des ressorts identiques 411, 412, 413 et 414 se combinent pour déplacer M vers le  Any excitation force in the plane of the springs generates an undamped movement. On the contrary, in the model of FIG. 6, the mass M is quickly stabilized because the restoring forces of the identical springs 411, 412, 413 and 414 combine to move M towards the

point d'attache du ressort 413.spring attachment point 413.

Une autre modélisation de l'invention pourrait consister en une figure identique à la figure 5 dans laquelle les ressorts n'auraient pas tous la même constante  Another modeling of the invention could consist of a figure identical to FIG. 5 in which the springs do not all have the same constant

de raideur.stiffness.

L'invention s'applique indifféremment à des dispositifs de projection de produit de revêtement liquide ou sous forme pulvérulente. Elle concerne à la fois les  The invention applies equally to devices for spraying liquid coating product or in powder form. It concerns both

dispositifs à turbine à palier à air ou à palier à billes.  air bearing or ball bearing turbine devices.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1- Dispositif de projection de produit de revêtement comprenant un bol (1) de pulvérisation entraîné en rotation par le rotor (4) d'une turbine à air munie d'injecteurs d'air d'entraînement dudit rotor, caractérisé en ce que des moyens (12, 112, 212) sont prévus pour que la résultante centripète (F) des forces aérodynamiques induites par les jets d'air d'entraînement en rotation sur ledit rotor (4)  1- Device for spraying a coating product comprising a spray bowl (1) driven in rotation by the rotor (4) of an air turbine fitted with air injectors for driving said rotor, characterized in that means (12, 112, 212) are provided so that the centripetal resultant (F) of the aerodynamic forces induced by the jets of drive air in rotation on said rotor (4) soit non nulle.is not zero. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les injecteurs (12) d'air d'entraînement en rotation du rotor (4) de ladite turbine sont répartis de manière non  2- Device according to claim 1, characterized in that the injectors (12) of rotational air for driving the rotor (4) of said turbine are distributed in a non- régulière autour dudit rotor.regular around said rotor. 3- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un injecteur (112c) d'air d'entraînement en rotation du rotor (4) de ladite turbine a un angle (0) d'incidence sur le rotor différent de celui  3- Device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one injector (112c) of air for driving the rotor (4) in rotation of said turbine has an angle (0) of incidence on the rotor different from that des autres.others. 4- Dispositif selon l'une des revendications  4- Device according to one of claims précédentes, caractérisé en ce que les débits d'air des injecteurs (212) d'air d'entraînement en rotation du rotor  previous, characterized in that the air flows of the rotational drive air injectors (212) de ladite turbine ne sont pas tous égaux.  of said turbine are not all equal. - Dispositif selon l'une des revendications  - Device according to one of claims précédentes, caractérisé en ce que l'orientation de la résultante centripète (F) des forces aérodynamiques induites par les jets d'air (12, 112, 212) d'entraînement en rotation sur ledit rotor dans le plan perpendiculaire à  above, characterized in that the orientation of the centripetal resultant (F) of the aerodynamic forces induced by the air jets (12, 112, 212) driving in rotation on said rotor in the plane perpendicular to l'axe (XX') de rotation de la turbine est réglable.  the axis (XX ') of rotation of the turbine is adjustable. 6- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que des injecteurs (212) sont alimentés par des conduits spécifiques d'alimentation en air, les débits d'air dans  6- Device according to claim 5, characterized in that the injectors (212) are supplied by specific air supply ducts, the air flows in ces conduits étant réglables indépendamment.  these conduits being independently adjustable. 7- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en  7- Device according to claim 1, characterized in ce que ladite résultante (F) est dirigée vers le haut.  that said resultant (F) is directed upwards. 8- Dispositif selon l'une des revendications  8- Device according to one of claims précédentes, caractérisé en ce que la turbine est à palier  previous, characterized in that the turbine is bearing à air (5).air (5). 9- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en  9- Device according to claim 8, characterized in ce que la turbine est à centrage magnétique.  what the turbine is magnetic centering.
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