FR2763263A1 - Pistolet de pulverisation de poudre par voie electrostatique - Google Patents

Pistolet de pulverisation de poudre par voie electrostatique Download PDF

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Kenzo Yanagida
Masahiro Yamamoto
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Nihon Parkerizing Co Ltd
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Abstract

Pulvérisation de poudre par voie électrostatique.Un rideau d'air cylindrique dirigé vers la face avant du corps principal d'un pistolet (1) est formé en amenant de l'air comprimé à une chambre d'air (22) formée entre la surface périphérique externe d'un élément de recouvrement (3) et un cylindre externe (21) de manière à éjecter de l'air à partir d'une ouverture de soufflage d'air (23). Du fait du rideau d'air, des particules de poudre se déplacent vers un objet à recouvrir sans risque de dispersion.

Description

La présente invention concerne un pistolet de pulvérisation de poudre par
voie électrostatique et se rapporte à un pistolet de pulvérisation appliquant une charge à des particules en poudre et soufflant celles-ci sur un objet à recouvrir, en utilisant l'énergie électrostatique. Du point de vue de la conservation de l'environnement, l'utilisation d'un pistolet de pulvérisation de poudre par voie électrostatique a attiré l'attention comme étant un procédé de revêtement respectueux de l'environnement, non polluant et ne nécessitant pas l'utilisation d'un solvant. Dans le revêtement de poudre par voie électrostatique, des particules de poudre sont amenées, à partir d'une trémie contenant de la poudre, à un pistolet de pulvérisation par l'intermédiaire d'un injecteur de telle manière que les particules de poudre sont pulvérisées dans un courant d'air de transport sur un objet à recouvrir, à partir de l'ouverture d'une buse formée à la partie d'extrémité du pistolet de pulvérisation. A ce moment, l'objet à recouvrir est mis à la masse, tandis qu'une tension élevée est appliquée à au moins une électrode de charge du type à pointe prévue à la partie d'extrémité du pistolet de pulvérisation de sorte qu'une décharge à effet corona est produite entre l'électrode de charge et l'objet à recouvrir. Par conséquent, les particules de poudre sortant de l'ouverture de la buse entrent en collision avec des ions produits par la décharge à effet corona de manière à être chargée au moment du passage au voisinage de l'électrode. Les particules de poudre ainsi chargées sont amenées à recouvrir la surface de l'objet du fait du courant d'air de transport et de la force électrique exercée le long de la ligne des forces électriques. Cependant, il est connu, qu'en général, dans le revêtement de poudre, les particules de poudre sortant de l'extrémité du pistolet de pulvérisation et qui sont chargées peuvent adhérer partiellement à la périphérie du pistolet de pulvérisation sans contribuer à la formation du film du revêtement. Si les particules de poudre continuent à adhérer partiellement au pistolet de pulvérisation, les particules de poudre qui ont adhéré s'agglomèrent de manière graduelle à la périphérie du pistolet de pulvérisation ce qui risque à créer ce que l'on appelle l'effet de projection o les particules agglomérée sont amenées à basculer sur l'objet à recouvrir et adhèrent à la surface. De plus, étant donné qu'une partie des particules de poudre ne contribuent pas à la formation du film de recouvrement, on est confronté à un problème en ce que le rendement de transfert des
particules de poudre est détérioré.
En outre, avec des particules de plus petit granulométrie, la particule de poudre devient plus légère de sorte que le rapport d'adhérence de la particule à la périphérie du pistolet de pulvérisation augmente et que
le rendement de transfert se détériore encore.
Supplémentairement, en prévoyant au moins une électrode de piégeage des ions mise électriquement à la masse à la face arrière par rapport à l'électrode de charge du pistolet de pulvérisation afin de piéger des ions libres créés par la décharge à effet corona, étant donné qu'un champ électrique est formé entre l'électrode de charge et l'électrode de piégeage des ions, une partie des particules de poudre est aspirée à la face arrière du pistolet de pulvérisation par la force d'attraction électrostatique provenant du champ électrique de manière à être facilement amenée à adhérer à la partie
périphérique externe du pistolet de pulvérisation.
De manière à résoudre les problèmes mentionnés ci-
dessus, un objet de la présente invention est de créer un pistolet de pulvérisation de poudre par voie électrostatique, qui soit capable d'éviter la formation de projection en limitant l'adhérence des particules de poudre au pistolet de pulvérisation et en augmentant le
rendement de transfert à l'objet à recouvrir.
Un pistolet de pulvérisation de poudre par voie électrostatique selon la présente invention permettant de recouvrir électrostatiquement, de particules de poudre chargées électriquement, la surface d'un objet mis électriquement à la masse comprend un corps principal de pistolet permettant de pulvériser vers l'avant des particules de poudre et de charger électriquement les particules de poudre et un moyen de formation d'un rideau d'air permettant de former un rideau d'air en éjectant de l'air vers la face avant du corps principal du pistolet le long de la surface externe du corps principal du pistolet afin d'empêcher les particules de poudre de se
disperser.
En tant que moyen de formation d'un rideau d'air, il est possible de prévoir un cylindre externe recouvrant le corps principal du pistolet de telle manière que soit formée une chambre d'air autour de la surface externe du corps principal du pistolet, une ouverture de soufflage d'air annulaire étant formée entre la surface externe du corps principal du pistolet et la partie d'extrémité avant du cylindre externe. Il est en outre possible de
prévoir un dispositif de piégeage des ions libres.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement dans la description
explicative qui va suivre, faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel: La figure unique du dessin annexé est une vue en coupe transversale montrant la configuration d'un pistolet de pulvérisation de poudre par voie électrostatique selon un mode de réalisation de la
présente invention.
Au dessin, un corps principal de pistolet cylindrique 1 comprend un cylindre interne 2 dans sa partie d'extrémité, et un élément de recouvrement 3 pour recouvrir la partie périphérique externe du cylindre interne 2. Une partie d'ouverture 4 de forme tubulaire est formée sur l'axe central du cylindre interne 2, un trajet de poudre 5 communiquant avec la partie d'ouverture 4. Une partie d'ouverture 6 de forme conique est ménagée à l'avant de la partie d'ouverture 4, en communiquant avec cette partie d'ouverture et en
s'élargissant graduellement vers l'avant.
Un diffuseur 7 est inséré dans les parties d'ouverture 4 et 6 du cylindre interne 2. Le diffuseur 7 présente un corps principal 10 comprenant une partie en forme de colonne 8 et une partie conique 9, communiquant avec la partie en forme de colonne 8 et s'élargissant graduellement vers l'avant. La partie en forme de colonne 8 du corps principal 10 du diffuseur 7 a un diamètre légèrement plus petit que le diamètre de la partie d'ouverture 4 du cylindre interne 2 de sorte qu'un canal cylindrique 11 communiquant avec le trajet de poudre 5 est formé entre la surface périphérique externe de la partie en forme de colonne 8 et la partie d'ouverture 4 du cylindre interne 2. Par ailleurs, la partie conique 9 du corps principal 10 du diffuseur 7 présente une forme légèrement plus petite de la partie d'ouverture conique 6 du cylindre interne 2 de sorte qu'un canal conique 12 communiquant avec le canal 11 est formé entre la surface périphérique externe de la partie conique 9 et la partie d'ouverture 6 du cylindre interne 2 de sorte qu'un canal conique 12 communiquant avec le canal 11 est formé entre la surface périphérique externe de la partie conique 9 et la partie d'ouverture 6 du cylindre interne 2 et qu'une ouverture formant buse annulaire 13 communiquant avec le canal 12 est formée à la partie d'extrémité de l'élément de recouvrement 3. En outre, un trajet d'air comprimé 14 qui débouche dans la surface d'extrémité avant de la partie conique 9 est formé dans le corps principal 10 du
diffuseur 7 le long de son axe central.
Le diffuseur 7 comprend en outre un couvercle avant réalisé en une matière poreuse et qui est fixé à la partie d'extrémité avant du corps principal 10 du diffuseur. En liaison avec le couvercle avant 15 du diffuseur 7, une chambre d'air 16 communiquant avec le trajet d'air comprimé 14 peut être formée à l'extrémité avant du corps principal 10 du diffuseur 7 à l'intérieur
de l'ouverture formant buse 13.
Une électrode à effet corona du type à pointe 17 est prévue à l'intérieur de l'ouverture formant buse 13 au niveau de la partie d'extrémité avant du corps principal 10 du diffuseur 7 de telle manière que la partie d'extrémité de l'électrode à effet corona 17 pénètre à travers le couvercle avant 15 du diffuseur 7 de manière à faire saillie vers la face avant du diffuseur 7. L'électrode à effet corona 17 est reliée électriquement à un générateur haute tension (non illustré) prévu dans le corps principal 1 du pistolet à travers le trajet d'air comprimé 14 du corps principal 10
du diffuseur 7.
Une chambre d'air cylindrique 18 est formée entre l'élément de recouvrement 3 et la surface périphérique externe du cylindre interne 2. Un couvercle annulaire 19 réalisé en une matière poreuse est prévu à la partie d'extrémité de l'élément de recouvrement 3 et à l'extérieur de l'ouverture formant buse 13. En liaison avec le couvercle annulaire 19, est prévue une chambre
d'air 20 communiquant avec la chambre d'air 18.
Un cylindre externe 21 de forme cylindrique est prévu au niveau de la partie périphérique externe de l'élément de recouvrement 3 de telle manière qu'une chambre d'air 22 est formée entre la surface périphérique externe de l'élément de recouvrement 3 et le cylindre externe 21. La moitié avant du cylindre externe 21 est réduite à un diamètre légèrement plus grand que le diamètre externe de l'élément de recouvrement 3 de telle manière que l'ouverture annulaire de soufflage d'air 23 est formée avec un intervalle d'une largeur d'environ 0,1 mm entre la partie d'extrémité avant du cylindre externe 21 et la surface périphérique externe de l'élément de
recouvrement 3.
Des éléments annulaires 24 sont prévus au niveau de
la périphérie externe du corps principal 1 du pistolet.
Les éléments annulaires 24 font saillie vers la face avant du pistolet et sont fixés à un élément de support 26 d'un piège d'ions en forme de tige 27 avec un trajet d'air comprimé 25 formé le long de son axe central. Un couvercle d'extrémité 29 du piège d'ions est prévu au niveau de la partie d'extrémité de chaque élément de support 26 du piège d'ions de telle manière qu'une chambre d'air 28 permettant le nettoyage du piège d'ions, communiquant avec le trajet d'air comprimé 25, est formé à la partie de base de l'électrode de piégeage d'ions 27 et qu'un trou formant buse 28a est formé pour éjecter l'air comprimé dans la chambre d'air 28 en direction de la partie d'extrémité de l'électrode de piégeage d'ions 27. Les électrodes de piégeage d'ions 27 sont reliés électriquement par un élément conducteur annulaire 30 l'une à l'autre et elles sont reliées électriquement à une borne de masse (non illustré), prévue à la partie arrière du corps principal 1 du pistolet. Un dispositif de piégeage des ions libres est formé avec les électrodes
de piégeage d'ions 27 et l'élément conducteur 30.
Une chambre d'air annulaire à vortex 31 est prévue dans le cylindre interne 2, en entourant le canal à surface conique 12. La chambre d'air à vortex 31 et le canal 12 communiquent l'un avec l'autre par un ensemble d'ouvertures d'introduction d'air à vortex (non illustré) formé dans la direction de la tangente du canal 12. La chambre d'air à vortex 31 communique avec un trajet d'air
à vortex 32 formé dans le cylindre interne 2.
Le couvercle avant 15 du diffuseur 7 et le couvercle annulaire 19 sont réalisés en une matière poreuse telle qu'un polyéthylène à frittage temporaire, un polytétrafluoroéthylène, ou une autre matière poreuse, et analogue, pour permettre le passage de l'air comprimé. Les autres éléments y compris le cylindre interne 2, l'élément de recouvrement 3, le corps principal 10 du diffuseur 7, le cylindre externe 21, l'élément de support de piégeage d'ions 26, et analogues, sont formés en une résine telle qu'un polytétrafluoroéthylène et un polyéthylène de haute densité de manière à éviter
l'adhérence des particules de poudre.
Le fonctionnement du pistolet de pulvérisation de poudre par voie électrostatique selon le présent mode de réalisation va maintenant être expliqué. La source d'énergie électrique est reliée à un générateur haute tension (non illustré) de manière à créer une tension élevée. La tension élevée est appliquée à l'électrode à effet corona 17 de manière à produire la décharge à effet corona à partir de l'électrode à effet corona 17 en direction de l'objet à recouvrir (non illustré). Etant donné que l'électrode de piégeage d'ions 27 qui se trouve à la masse est prévue à la face arrière de l'électrode à effet corona 17, la ligne des forces électriques se concentre vers l'électrode de piégeage d'ions 27. La plupart des ions libres produits au voisinage de l'électrode à effet corona 17 se déplace le long de la ligne des forces électriques de manière à être piégés par
l'électrode de piégeage d'ions 27.
Dans cet état, les particules de poudre sont amenées à partir du trajet de poudre 5 vers le canal cylindrique 11 en même temps que l'air de transport, et l'air comprimé est amené depuis le trajet d'air à vortex 32 vers la chambre d'air à vortex 31. Lorsque les particules de poudre atteignent le canal à surface conique 12 depuis le canal cylindrique 11, étant donné que l'air fourni à la chambre d'air à vortex 31 est éjecté dans la direction de la tangente du canal 12 par l'intermédiaire des ouvertures d'introduction d'air à vortex (non illustrées) l'air de transport s'écoule autour de l'axe central du canal 12 de telle manière que les particules de poudre sont pulvérisées à partir de l'ouverture formant buse annulaire 13 à travers le canal 12 tout en se déplaçant dans un vortex. Les particules de poudre sont chargées électriquement par les ions produits par la décharge à effet corona et pulvérisées sur l'objet à recouvrir (non illustré) de manière à obtenir un film
de revêtement homogène.
A ce moment, une partie des particules de poudre après avoir été chargées électriquement par les ions produits par la décharge à effet corona tend à se déplacer vers l'électrode de piégeage d'ions 27 le long de la ligne de forces électriques avec la plupart des ions libres. Par conséquent, l'air est pulvérisé depuis l'ouverture de soufflage d'air 23 en amenant l'air comprimé vers la chambre d'air 22 formée entre la surface périphérique externe de l'élément de recouvrement 3 et la surface externe 21. Etant donné que l'ouverture de soufflage d'air 23 présente une forme annulaire le long de la surface périphérique externe de l'élément de recouvrement 3, l'air pulvérisé depuis l'ouverture de soufflage d'air 23 forme un rideau d'air cylindrique en direction de la face avant du corps principal 1 du pistolet. Du fait du rideau d'air, les particules de poudre peuvent se déplacer vers l'objet à recouvrir (non illustré) sans se disperser dans la direction de l'électrode de piégeage d'air 27. Il est en conséquence, possible d'empêcher l'adhérence des particules de poudre à la surface périphérique externe de l'élément de
recouvrement 3 ou du cylindre externe 21.
Cependant, dans le rideau d'air, une partie des particules de poudre pulvérisée depuis l'ouverture formant buse 23 peut aisément être amenée à adhérer au voisinage du couvercle avant 15 du diffuseur 7 et du couvercle annulaire 19. Par conséquent, l'air comprimé est fourni depuis le trajet d'air comprimé 14 vers la chambre d'air 16 et l'air comprimé est fourni à l'intérieur de la chambre d'air 18 de telle manière que l'air comprimé passe à travers le couvercle avant 15 du diffuseur 7 et le couvercle annulaire 19 réalisé en matière poreuse, et qu'il est éjecté vers l'avant afin de souffler les particules de poudre pour les écarter et
éviter l'adhérence.
En outre, si les particules de poudre passent au voisinage du corps principal 1 du pistolet en formant un revêtement de poudre tel qu'il soit amené à adhérer au voisinage de l'électrode de piégeage d'ions 27, l'air comprimé est amené vers le trajet d'air comprimé 25 de chaque élément de support 26 du piège d'ions. L'air comprimé passe à travers le trajet d'air comprimé 25 et pénètre dans la chambre d'air 28 pour le nettoyage du piège d'ions de manière à être éjecté par le trou formant buse 28a à la partie d'extrémité de l'électrode de piégeage d'ions 27. Du fait de la décharge de l'air comprimé, il est possible d'écarter par soufflage les
particules de poudre.
Conformément au pistolet de pulvérisation par voie électrostatique de la présente invention, étant donné que le rideau d'air est formé en éjectant de l'air vers l'avant le long de la face externe du corps principal du pistolet, la dispersion des particules de poudre peut être limitée afin d'éviter l'adhérence sur le corps principal du pistolet, et il est possible d'améliorer le rendement du transfert. La présente invention est particulièrement efficace pour une poudre de fines particules, car une particule de poudre présentant une petite dimension est légère et peut facilement être dispersée. En outre, étant donné que les particules de poudre ne peuvent pas être attirées vers le dispositif de piégeage d'ions libres par la force d'attraction électrostatique provenant du champ électrique formé entre l'électrode de charge et le dispositif de piégeage d'ions libres en adoptant la présente invention à un pistolet de pulvérisation comprenant un dispositif de piégeage d'ions libres permettant de piéger les ions libres, il est possible d'obtenir un effet particulièrement remarquable en termes d'empêchement de l'adhérence de la poudre au corps principal du pistolet et d'améliorer l'efficacité
du transfert.
Les particules de poudre peuvent être pulvérisées sans appliquer une tension élevée à l'électrode de charge au moment d'une pulvérisation d'essai afin de régler les conditions du revêtement, mais les particules de poudre peuvent être facilement chargées électriquement par le frottement avec la surface de la paroi du trajet de transport tout en passant à travers le trajet de transport pour être déchargées par l'ouverture formant buse du pistolet de pulvérisation. Par conséquent, les particules de poudre chargées électriquement peuvent facilement adhérer au voisinage du pistolet de pulvérisation. Cependant, conformément au pistolet de pulvérisation de poudre par voie électrostatique de la présente invention, étant donné que le rideau d'air est formé le long de la partie latérale externe du corps principal du pistolet, il est possible d'empêcher l'adhérence des particules de poudre au pistolet de
pulvérisation au moment de la pulvérisation d'essai.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1.Pistolet de pulvérisation de poudre par voie électrostatique permettant, à des particules de poudre chargées électriquement, de recouvrir électrostatiquement la surface d'un objet mis électriquement à la masse, caractérisé en ce qu'il comprend: Un corps principal de pistolet (1) permettant de pulvériser vers l'avant des particules de poudre et de charger électriquement les particules de poudre et un moyen de formation d'un rideau d'air permettant de former un rideau d'air en éjectant de l'air vers la face avant du corps principal du pistolet le long de la surface externe du corps principal du pistolet afin d'empêcher
les particules de poudre de se disperser.
2. Pistolet de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de formation d'un rideau d'air comprend un cylindre externe recouvrant le corps principal du pistolet de telle manière que soit formée une chambre d'air autour de la surface externe du corps principal du pistolet, une ouverture de soufflage d'air annulaire étant formée entre la surface externe du corps principal du pistolet et la partie d'extrémité
avant du cylindre externe.
3. Pistolet de pulvérisation selon la revendication i caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif
de piégeage d'ions libres.
4. Pistolet de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps principal du pistolet comprend un cylindre interne à travers lequel est formé un trajet d'écoulement de poudre, un diffuseur placé à la face avant du trajet d'écoulement de poudre du cylindre interne et présentant une forme sensiblement conique avec une ouverture formant buse annulaire à sa partie périphérique externe, et un élément de recouvrement cylindrique recouvrant la partie périphérique externe du
cylindre interne.
5. Pistolet de pulvérisation selon la revendication 4 caractérisé en ce que le diffuseur comprend un couvercle avant réalisé en une matière poreuse pour former la surface d'extrémité avant du diffuseur et une première chambre d'air dans la face arrière du couvercle avant, l'air étant éjecté vers la face avant du corps principal du pistolet à travers le couvercle avant pour
amener l'air comprimé vers la première chambre d'air.
6. Pistolet de pulvérisation selon la revendication , caractérisé en ce que le corps principal du pistolet comprend un ensemble d'électrodes du type à pointe prévu
à la partie d'extrémité avant du diffuseur.
7. Pistolet de pulvérisation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un couvercle annulaire disposé au niveau de la face avant de l'élément de recouvrement et réalisé en une matière poreuse, une seconde chambre d'air cylindrique étant formé entre l'élément de recouvrement et la partie périphérique externe du cylindre interne, l'air étant éjecté vers la face avant du corps principal du pistolet à travers le couvercle annulaire en fournissant l'air comprimé à la
seconde chambre annulaire.
8. Pistolet de pulvérisation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de formation d'écoulement à vortex pour former un écoulement d'air à vortex avec un air de transport amené vers le
trajet d'écoulement de poudre du cylindre interne.
9. Pistolet de pulvérisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de piégeage d'ions libres comprend un élément annulaire prévu au niveau de la partie périphérique externe du corps principal du pistolet, un ensemble d'éléments de support du piège d'ions prévu sur l'élément annulaire de manière à faire saillie vers la face avant du corps principal du pistolet, et une électrode de piégeage d'ions mis électriquement à la masse et fixée à l'extrémité de
chaque élément de support du piège d'ions.
10. Pistolet de pulvérisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque élément de support du piège d'ions présente un trajet d'écoulement d'air formé à travers lui, de l'air comprimé étant éjecté vers l'avant à travers le trajet d'écoulement d'air depuis la périphérie de chaque électrode de piégeage d'ions.
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