FR3131229A1

FR3131229A1 - Dispositif de régulation du dosage d’un matériau pulvérisé dans un flux gazeux

Info

Publication number: FR3131229A1
Application number: FR2114519A
Authority: FR
Inventors: Pascal Aubry; Nicolas Aychet
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2021-12-24
Filing date: 2021-12-24
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2041-12-24
Also published as: FR3131229B1

Abstract

Dispositif de régulation (6) du dosage de matériau pulvérisé d’un flux chargé, ce flux chargé comportant un tel matériau pulvérisé porté par un flux gazeux, comportant : – un conduit d’entrée (11) pour le flux chargé ; – un diviseur de flux adapté à séparer le flux chargé en une pluralité de flux secondaires ; – une pluralité de conduits secondaires adaptés à canaliser les flux secondaires, chaque conduit secondaire débouchant sur une fenêtre de sortie, les fenêtres de sortie étant alignées suivant une ligne de distribution ; – un collecteur (8) comportant une chambre de collecte adaptée à être positionnée en vis-à-vis d’une pluralité de fenêtres de sortie, et délimité par un élément séparateur mobile le long de la ligne de distribution ; – une sortie de flux chargé (9) reliée à la chambre de collecte. Figure pour l’abrégé : Fig.2

Description

Dispositif de régulation du dosage d’un matériau pulvérisé dans un flux gazeux

L’invention concerne le domaine du dosage des matériaux pulvérisés et la distribution d’un matériau pulvérisé dans un flux gazeux, notamment dans le domaine de la fabrication additive.

Certains procédés de fabrication additive parmi les plus récents sont adaptés à employer, comme matériau d’apport pour la réalisation d’une pièce, un matériau pulvérisé qui est porté par un flux gazeux et qui est traité par un dispositif d’impression capable de mettre ce matériau pulvérisé en fusion et de former une pièce par fabrication additive. L’ensemble du flux gazeux et du matériau pulvérisé porté par ce dernier est dénommé « flux chargé ». Le dosage du matériau pulvérisé au sein du flux chargé est un paramètre essentiel à maîtriser dans ce type de procédé de fabrication additive.

Ces procédés de fabrication additive, mettant en œuvre un matériau pulvérisé comme matériau d’apport, incluent les traitements de surface par dépôt de matière (« laser cladding », en anglais) qui concernent le rechargement, la réparation ou la transformation de surface par dépôt d’un revêtement métallique fonctionnel (par exemple anti-corrosion ou pour améliorer les propriétés en usure et frottement).

Les domaines du médical, de la métallurgie, ou encore d’autres domaines techniques, peuvent également mettre en œuvre des procédés où le dosage d’un matériau pulvérisé au sein d’un flux chargé doit être maitrisé.

ART ANTÉRIEUR

Pour ce qui est des procédés de fabrication additive, ils se regroupent généralement en trois familles : les procédés par dépôt de matière ; les procédés par consolidation sélective ; et les procédés par projection de liant sur poudre. Les procédés par dépôt de matière et les procédés par consolidation sélective peuvent mettre en œuvre des matériaux pulvérisés telles que des poudres grâce à un flux chargé.

Dans les procédés par dépôt de matière, le matériau imprimé est un matériau d’apport, qui peut être fourni sous forme de poudre, qui est projeté ou déposé couche par couche. Il s’agit par exemple des procédés par modelage à jets multiples (MJP pour « Multi Jet Printing », en anglais), ou des procédés de dépôt sous énergie concentrée (DED pour « Directed Energy Deposition », en anglais).

Dans les procédés par consolidation sélective, le matériau imprimé est placé dans un réservoir, notamment sous forme de poudre, et un moyen d’apport d’énergie tel qu’un laser balaye ce matériau, couche par couche, successivement. Le matériau imprimé est lui-même éventuellement distribué par couches successives dans le réservoir avant le passage du moyen d’apport d’énergie. Le matériau imprimé contenu dans le réservoir se solidifie uniquement aux endroits précis où le moyen d’apport d’énergie est passé. Au terme des opérations, une portion sélective du matériau contenu initialement dans le réservoir constituera la pièce finie. Des exemples de procédés par consolidation sélective pouvant mettre en œuvre des poudres sont donnés par la fusion sélective par laser (SLM, « Selective Laser Melting » en anglais), le frittage sélectif par laser (SLS, « Selective Laser Sintering », en anglais), ou encore la fusion par faisceau d'électrons (EBM, « Electron Beam Melting »). Ces procédés sont applicables à différentes familles de matériaux telles que les métaux, les céramiques ou les polymères, notamment sous forme de poudres solides.

Dans le cadre de ces procédés, il est courant d’employer un distributeur de poudre adapté à régler le débit massique d’une poudre dans un flux gazeux selon une plage de débit déterminée par la construction et la configuration du distributeur de poudre. Ainsi, les distributeurs de poudres sont généralement adaptés :
– soit à une large plage de fonctionnement (par exemple une plage de débit massique de poudre dans le flux gazeux allant de quelques grammes par minute à quelques dizaines de grammes par minute), et ils ne permettent alors pas un réglage fin du débit de poudre, et ne permettent pas d’obtenir un débit de poudre très faible ;
– soit à un réglage fin du débit de poudre, ou un débit de poudre très faible, et ces distributeurs souffrent alors d’une plage d’utilisation restreinte.

L’invention a pour but d’améliorer les dispositifs de régulation du dosage de matériau pulvérisé d’un flux chargé de l’art antérieur.

À cet effet, l’invention vise un dispositif de régulation du dosage de matériau pulvérisé d’un flux chargé, ce flux chargé comportant un tel matériau pulvérisé porté par un flux gazeux. Ce dispositif comporte :
– un conduit d’entrée pour le flux chargé ;
– un diviseur de flux relié au conduit d’entrée, ce diviseur de flux étant adapté à séparer le flux chargé en une pluralité de flux secondaires ;
– une pluralité de conduits secondaires adaptés à canaliser les flux secondaires, chaque conduit secondaire débouchant sur une fenêtre de sortie, les fenêtres de sortie étant alignées suivant une ligne de distribution ;
– un collecteur comportant une chambre de collecte qui est adaptée à être positionnée en vis-à-vis d’une pluralité de fenêtres de sortie, et qui est délimitée par un élément séparateur mobile le long de la ligne de distribution ;
– une sortie de flux chargé reliée à la chambre de collecte.

Selon un autre objet, l’invention vise une source de flux chargé comportant un distributeur adapté à produire un flux chargé et un régulateur de flux chargé tel que décrit ci-dessus.

Selon un autre objet, l’invention vise une machine de production comportant une pluralité de sources de flux chargé telles que décrites ci-dessus.

Le dispositif selon l’invention combine les avantages d’une possibilité de réglage extrêmement fin du débit de matériau pulvérisé au sein d’un flux gazeux (ou la possibilité de fournir un débit de matériau pulvérisé extrêmement faible) avec la possibilité de présenter une large plage de régulation du dosage de matériau pulvérisé.

Le réglage fin est possible grâce : à la mise en forme de la distribution du flux de poudre de manière homogène sur un cadre de sortie étalé (et formé des multiples fenêtres de sortie), selon un premier étage de réglage ; et à la mobilité relative entre ce cadre et le collecteur permettant un partitionnement continu du flux de poudre d’entrée par l’élément séparateur, selon un deuxième étage de réglage. L’étalement du flux de poudre suivant une distribution homogène le long d’un cadre étalé est assuré par une séparation en fenêtres. La plage de dosage qui est permise au dispositif dans son ensemble est déterminée par le nombre de fenêtres de sortie prévues. Ainsi, les caractéristiques de finesse du dosage et de plage de travail du dosage sont structurellement indépendantes et peuvent être maximisées chacune de leur côté.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de régulation selon l’invention peut compléter l’action d’un dispositif de dosage préexistant, en étant monté en aval de ce dispositif préexistant. Il est ainsi possible de faire évoluer une machine existante avec peu de modifications structurelles et en lui apportant les avantages de l’invention (large plage de dosage et possibilité de réglage très fin ou de dosage très faible) sans autre modification que l’ajout d’un dispositif selon l’invention, mis en série à la sortie du dispositif de dosage préexistant.

L’invention est particulièrement avantageuse dans le cas des équipements industriels (de fabrication additive ou autre) qui associent différents matériaux pulvérisés selon des proportions variables. Ces équipements mettent en œuvre une pluralité de dispositifs de dosage délivrant chacun un flux chargé de l’un des matériaux pulvérisés, les différents flux chargés étant ensuite mélangés selon des proportions données, pour aboutir à un matériau final (un alliage métallique, par exemple) formé d’un mélange des matériaux pulvérisés initiaux. Pour ces équipements, l’invention permet une régulation fine du dosage de matériau pulvérisé pour tous les dispositifs de dosage, qu’ils concernent un matériau pulvérisé présent en forte proportion du matériau final, ou en faible proportion du matériau final.

L’invention permet de plus une meilleure homogénéisation du matériau pulvérisé au sein du flux chargé, en mettant en œuvres des étapes de division et de recomposition du flux chargé.

Le dispositif selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison :

– le dispositif comporte : un corps principal qui comprend le conduit d’entrée, les conduits secondaires, et les fenêtres de sortie ; et un collecteur qui comprend la chambre de collecte ; le corps principal et le collecteur étant mobiles l’un par rapport à l’autre de sorte que l’élément séparateur est mobile le long de la ligne de distribution des fenêtres de sortie ;

– le corps principal comporte une face de sortie plane sur laquelle sont formées les fenêtres de sortie ;

– le collecteur est en contact plan sur plan avec la face de sortie du corps principal ;

– le corps principal et le collecteur sont mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre, la ligne de distribution étant semi-circulaire ;

– les conduits secondaires sont pratiqués dans le corps principal ;

– les fenêtres de sortie sont juxtaposées le long de la ligne de distribution ;

– le dispositif comporte de plus une chambre de déviation également délimitée par l’élément séparateur, la chambres de collecte et la chambre de déviation étant disposées de part et d’autre de l’élément séparateur, la chambre de déviation étant reliée à une sortie de déviation ;

– la chambre de collecte et la chambre de déviation sont formées d’une rainure dans laquelle est inséré l’élément séparateur ;

– ladite rainure est refermée sur elle-même, un élément de compartimentage prenant place dans cette rainure, la chambre de collecte et la chambre de déviation étant toute deux délimitées par l’élément séparateur et par l’élément de compartimentage ;

– le dispositif comporte en outre un filtre connecté à la sortie de déviation, le filtre étant adapté à retenir le matériau pulvérisé et à délivrer le flux gazeux par une sortie, cette sortie rejoignant la sortie de flux chargé ;

– le diviseur de flux est un élément de cloisonnement inséré dans le conduit d’entrée et définissant des secteurs qui sont reliés chacun à l’un des conduits secondaires ;

– le diviseur de flux forme une pointe tournée vers l’entrée du conduit d’entrée ;

– les conduits secondaires ont tous la même longueur.

PRÉSENTATION DES FIGURES

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

– la illustre de manière schématique une machine de production par fabrication additive associée à des dispositifs de régulation selon l’invention ;

– la illustre un dispositif de régulation selon l’invention en vue éclatée ;

– la représente en perspective le collecteur d’un dispositif de régulation selon l’invention ;

– la représente le collecteur vu de dessous ;

– la représente le collecteur vu en coupe ;

– la représente le collecteur en vue de dessus ;

– la et la représentent le corps principal du dispositif de régulation, vu en perspective ;

– la illustre le diviseur de flux du corps principal ;

– la illustre le corps principal, en vue de dessous ;

– la est une vue superposant schématiquement le corps principal et le collecteur du dispositif selon l’invention, selon une première position angulaire mutuelle extrême ;

– la est une vue similaire à la pour une deuxième position angulaire mutuelle extrême du corps principal et du collecteur ;

– la est une vue similaire à la pour une première position angulaire mutuelle intermédiaire du corps principal et du collecteur ;

– la est une vue similaire à la pour une deuxième position angulaire mutuelle intermédiaire du corps principal et du collecteur ;

– la est une vue schématique illustrant l’architecture du dispositif de régulation selon l’invention.

Les éléments similaires et communs aux divers modes de réalisation portent les mêmes numéros de renvoi aux figures.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

La est relative à un exemple d’application de l’invention. La illustre schématiquement une machine 1 de fabrication additive adaptée à la production de pièces en trois dimensions. Dans cet exemple, la machine 1 permet la production par fabrication additive de pièces métalliques d’un alliage métallique choisi.

La machine 1 comporte typiquement une tête 2 de dépôt de matière alimentée par un flux chargé. Le flux chargé est ici le moyen d’apport du matériau qui va constituer la pièce. Il s’agit d’un flux gazeux portant un matériau pulvérisé, qui est donc dans cet exemple un métal pulvérisé.

La machine 1 comporte une pluralité de moyens de distribution 3 assurant l’alimentation en flux chargé de la tête d’impression. Dans le présent exemple, ces moyens de distribution 3 comportent quatre sources 4 de flux chargé, adaptées chacune à fournir un flux chargé de l’un des métaux pulvérisés. Chaque source de flux chargé 4 est alimentée ici en air comprimé et en métal pulvérisé correspondant.

La machine 1 de cet exemple est donc adaptée à produire par fabrication additive des pièces constituées d’un alliage métallique associant jusqu’à quatre métaux différents.

Le mélange et la mise en fusion des quatre flux chargés issus des quatre sources 4 sont ensuite réalisés par la machine 1 pour constituer l’alliage métallique qui a été programmé comme matériau de constitution de la pièce.

Chacune des sources de flux chargé 4 est ici constituée d’un distributeur 5 de flux chargé mis en série avec un dispositif de régulation 6 du dosage de matériau pulvérisé du flux chargé.

Chaque distributeur 5 est adapté à produire un flux chargé en distribuant le métal pulvérisé correspondant dans un flux gazeux. Les distributeurs 5 sont connus de l’art antérieur et ne seront pas décrits plus en détail ici. Il s’agit par exemple d’un dispositif adapté à doser une quantité prédéfinie de matériau pulvérisé dans un flux gazeux, par exemple par effet venturi ou par tout autre moyen connu.

Les distributeurs 5 sont de préférence adaptés à travailler dans une large plage de dosage, c’est-à-dire qu’ils sont adaptés à fournir un flux chargé comportant une concentration de matériau pulvérisé qui peut varier entre une concentration relativement faible et une concentration relativement forte.

Les dispositifs de régulation 6 sont montés en série à la sortie de chaque distributeur 5. En variante, seuls certains distributeurs 5 peuvent être équipés d’un dispositif de régulation 6. Les dispositifs de régulation 6 sont adaptés à réguler le dosage de matériau pulvérisé du flux chargé fourni par le distributeur 5 auquel il est raccordé.

Chaque dispositif de régulation 6 comporte une sortie raccordée à des conduites 7 fournissant à la machine 1 les différents flux chargés.

Les dispositifs de régulation 6 de la sont décrits plus en détail en référence aux figures suivantes.

La est une vue en perspective éclatée de l’un des dispositifs de régulation 6. Ce dispositif de régulation 6 comporte :
– un collecteur 8 comportant une sortie 9 de flux chargé destinée à alimenter la machine 1 ;
– un corps principal 10 comportant un conduit d’entrée 11 destiné à recevoir le flux chargé issu du distributeur 5 auquel ce dispositif de régulation 6 est connecté ;
– un élément de réglage 12 permettant de piloter le dosage de matériau pulvérisé du flux chargé.

Le collecteur 8 et le corps principal 10 sont représentés en transparences sur la , laissant apparaître des évidements internes de canalisation et de gestion du flux chargé.

Le collecteur 8 est illustré seul à la selon une vue en perspective, à la qui est une vue de dessous du collecteur, à la selon une vue de côté en coupe, et à la selon une vue de dessus (la est une vue selon la coupe A-A de la ). Les figures 3 et 4 d’une part, et la d’autre part sont cependant relatives à deux variantes pour ce qui est de la cloison de séparation 23 (voir ci-après).

Le collecteur 8 comporte dans cet exemple un alésage 13 adapté à recevoir le corps principal 10, et un pion de centrage 14 définissant un axe de rotation 27 pour le corps principal 10. La paroi de fond 20 de l’alésage 13 comporte deux chambres pratiquées dans la masse du collecteur 8 : une chambre de collecte 15 et une chambre de déviation 16. Ces deux chambres 15, 16 ont chacune, dans cet exemple, la forme d’une rainure semi-circulaire.

La chambre de collecte 15 est reliée à la sortie de flux chargé 9 par un canal interne pratiqué dans la masse du collecteur 8, définissant un conduit de collecte 18. La chambre de déviation 16 est reliée à une sortie de déviation 17 par un autre canal interne définissant un conduit de déviation 19. Le conduit de collecte 18 débouche par une ouverture 21 dans la chambre de collecte 15 et le conduit de déviation 19 débouche par une ouverture 22 dans la chambre de déviation 16.

La rainure formant la chambre de collecte 15 est délimitée d’une part par un élément de compartimentage 23 et d’autre part, par un élément séparateur 24. Dans le présent exemple, l’élément séparateur 24 présente de préférence une section triangulaire lui conférant une arête 25 fine adaptée à une séparation franche du flux gazeux chargé de matériau pulvérisé, comme exposé plus loin. L’élément séparateur 24 peut être formé par une interruption d’une rainure formant la chambre de collecte 15 et la la chambre de déviation 16.

Dans l’exemple de la , l’élément de compartimentage 23 est une cloison fixée dans une rainure circulaire formant la chambre de collecte 15 et la chambre de déviation 16. Dans l’exemple des figures 3 et 4, l’élément de compartimentage 23 est porté par le corps principal 10, et vient prendre place dans la rainure.

Quelle que soit la variante, la chambre de collecte 15 et la chambre de déviation 16 sont, dans le présent exemple, avantageusement réalisées de manière simple à partir d’une rainure refermée sur elle-même, et plus précisément ici une rainure circulaire, pratiquée dans la paroi de fond 20 du collecteur 8. L’élément de compartimentage 23 et l’élément séparateur 24 sont disposés à l’intérieur de cette rainure circulaire, dans des positions diamétralement opposées, de sorte que ces deux éléments délimitent à la fois la chambre de déviation 15 et la chambre de collecte 16.

Les figures 7 et 8 représentent en perspective le corps principal 10 seul.

Dans cet exemple, le corps principal 10 présente une forme cylindrique dont le diamètre est ajusté au diamètre de l’alésage 13 du collecteur 8. Le corps principal 10 est ainsi inséré dans le collecteur 8 selon un ajustement glissant permettant à ces deux pièces d’être liées par une liaison pivot d’axe 27. Le corps principal 10 comporte également sur sa partie inférieure (selon l’orientation des figures 7 et 8) un alésage central 26 dont le diamètre est également ajusté au pion de centrage 14 du collecteur 8.

Sur sa partie supérieure (selon l’orientation des figures 7 et 8), le corps principal 10 comporte un manchon 28 donnant accès au conduit d’entrée 11 pour le flux chargé. Le manchon 28 est relié par une canalisation souple ou rigide à la sortie du distributeur 5 correspondant. Le flux chargé sort du distributeur 5 et est fourni au conduit d’entrée 11.

Le corps principal 10 comporte de plus un diviseur de flux 30 relié au conduit d’entrée 11 et permettant de séparer le flux chargé passant dans le conduit d’entrée 11 en une pluralité de flux secondaires. Dans le présent exemple, le conduit d’entrée 11 est réalisé par un alésage pratiqué dans la masse du corps principal 10 et le diviseur de flux 30 est constitué d’un élément de cloisonnement directement disposé dans cet alésage.

La illustre l’élément de cloisonnement qui forme le diviseur de flux 30 du présent exemple. Le diviseur de flux 30 est ici réalisé par six cloisons 31 angulairement réparties de manière régulière autour de l’axe longitudinal du conduit d’entrée 11. Chacune de ces cloisons 31 présente un profil triangulaire s’affinant en direction du conduit d’entrée 11 de sorte que le diviseur de flux 30 forme une pointe 32 tournée vers l’entrée du conduit d’entrée 11.

Le flux chargé transitant dans le conduit d’entrée 11 est ainsi divisé, dans cet exemple, en six flux secondaires lors de sa rencontre avec le diviseur de flux 30.

À la sortie du diviseur de flux 30, le corps principal 10 comporte une pluralité de conduits secondaires 34 permettant chacun de canaliser un flux secondaire de la sortie du diviseur de flux 30 jusqu’à une face de sortie 33 plane du corps principal 10.

Sur les figures 7 et 8, le corps principal 10 est vu en transparence, de sorte à faire apparaître la géométrie des conduits secondaires 34. Dans cet exemple, chaque conduit secondaire 34 est pratiqué dans la masse du corps principal 10. De préférence, les conduits secondaires 34 sont tous de même longueur et de même section, bien que leur trajectoire soit différente dans la mesure où leur point de départ est différent (chaque conduit secondaire 34 partant de l’un des secteurs du diviseur de flux 30), et leur point d’arrivée sur la face de sortie 33 du corps principal 10 est différent.

Les conduits secondaires 34 débouchent chacun sur une fenêtre de sortie 35 formée sur la face de sortie 33 du corps principal 10. Le point d’arrivée de chacun des conduits secondaires 34 est choisi pour que l’ensemble des fenêtres de sortie 35 soit aligné selon une ligne dite « ligne de distribution ».

Pour ce qui est de l’élément de compartimentage 23, les figures 7 et 8 sont relatives à la variante correspondant aux figures 3 et 4, selon laquelle l’élément séparateur 23 est une nervure saillante de la face inférieure 33 et s’étendant selon un arc de cercle partiel. Cette nervure est adaptée à prendre place dans la rainure constituant la chambre de collecte 15 et la chambre de déviation 16, en remplissant cette rainure de sorte à assurer la fonction de cloisonnement entre ces deux chambres 15, 16.

La illustre le corps principal 10 en vue de dessous et illustre la disposition des fenêtres de sortie 35 débouchant sur la face de sortie 33, le long de la ligne de distribution 36. Dans cet exemple, les fenêtres de sortie 35 sont juxtaposées le long de la ligne de distribution 36.

Dans le présent exemple, la ligne de distribution 36 est une ligne courbe, et plus spécifiquement un arc de cercle centré sur l’axe 27.

La ligne de distribution 36 est agencée de sorte que les fenêtres de sortie 35 viennent en vis-à-vis de la rainure circulaire constituant la chambre de collecte 15 et la chambre de déviation 16. Ainsi, lorsque le corps principal 10 et le collecteur 8 sont assemblés, les fenêtres de sortie 35 sont toujours disposées en vis-à-vis soit de la chambre de collecte 15, soit de la chambre de déviation 16, en fonction de la position angulaire mutuelle de ces deux pièces.

L’élément de réglage 12 est monté sur le corps principal 10, et est solidaire en rotation avec ce dernier. L’élément de réglage 12 comporte une fenêtre 37 permettant le passage du manchon 28 pour son raccordement au distributeur 5 correspondant via une canalisation (non représentée). L’élément 12 peut comporter des éléments gradués 38 (ou autres indicateurs) permettant de rendre compte de la position angulaire relative du corps principal 10 et du collecteur 8.

Dans cet exemple, le collecteur 8 est fixé sur un bâti tandis que l’élément de réglage 12 peut être actionné en rotation, manuellement ou de manière motorisée, pour ajuster la position angulaire mutuelle du collecteur 8 et du corps principal 10.

Les figures 11 à 14 sont des figures schématiques illustrant le collecteur 8 vu de dessus, sur lequel est superposé le profil des fenêtres de sortie 35 (le reste du corps principal 10 n’ayant pas été représenté pour garder la figure lisible), permettant de rendre compte de la position mutuelle des fenêtres de sortie 35 et des chambres 15, 16. La face de sortie 33 du corps 10 est en contact plan sur plan glissant avec la paroi de fond 20 du collecteur 8, de manière étanche au flux chargé, de sorte que tout le flux chargé sortant d’une fenêtre de sortie 35 passe dans la chambre 15, 16 en-vis-à vis de laquelle cette fenêtre de sorte 35 est disposée.

La illustre une première position angulaire extrême dans laquelle toutes les fenêtres de sortie 35 sont disposées en vis-à-vis de la chambre de collecte 15. Dans cette position angulaire, la totalité du flux chargé entrant dans le dispositif de régulation 6 par le conduit d’entrée 11 passe dans la chambre de collecte 15 puis par l’ouverture 21, puis dans le conduit de collecte 18, pour rejoindre la sortie de flux chargé 9. Cette position angulaire correspond à une configuration où le dispositif de régulation 6 n’intervient pas sur le dosage de matériau pulvérisé, qui reste identique à celui fourni par le distributeur 5.

La illustre une deuxième position angulaire extrême suite à une rotation du corps principal 10 par rapport au collecteur 8, de sorte que toutes les fenêtres de sortie 35 sont disposées de l’autre côté de l’élément séparateur 24, en vis-à-vis de la chambre de déviation 16. Dans cette position angulaire, la totalité du flux chargé entrant dans le dispositif de régulation 6 par le conduit d’entrée 11 passe dans la chambre de déviation 1 puis par l’ouverture 22, puis dans le conduit de déviation 19, pour rejoindre la sortie de déviation 17. Cette position angulaire correspond à une configuration où le dispositif de régulation 6 réduit le dosage du matériau pulvérisé à zéro.

Entre les deux positions angulaires extrêmes des figures 10 et 11, il existe des positions intermédiaires grâce auxquelles la régulation du dosage en matériau pulvérisé est réalisée.

Ces positions intermédiaires sont de deux types, et sont combinables : des positions intermédiaires discrètes, et des positions de régulation en continu qui sont possibles entre ces positions angulaires discrètes.

Dans les positions angulaires intermédiaires discrètes, un nombre entier de fenêtres de sortie 35 est disposé en vis-à-vis de la chambre de collecte 15, tandis qu’un nombre entier de fenêtres de sortie 35 est disposé en vis-à-vis de la chambre de déviation 16, l’élément séparateur 24 se plaçant juste entre deux fenêtres de sortie 35. La illustre un exemple d’une de ces positions angulaires intermédiaires discrètes (deux fenêtres de sortie 35 étant entièrement en vis-à-vis de la chambre de collecte 15, tandis que quatre fenêtres de sortie 35 sont entièrement en vis-à-vis de la chambre de déviation 16).

Les positions angulaires intermédiaires continues se situent quant à elles entre chacune de ces positions angulaires intermédiaires discrètes. Il existe potentiellement une infinité de positions possibles pour une fenêtre de sortie 35 qui se positionnerait vis-à-vis de l’élément séparateur 24 de sorte qu’une partie de sa section soit dirigée sur la chambre de collecte 15 et l’autre partie de sa section soit dirigée sur la chambre de déviation 16. Dans les positions angulaires intermédiaires continues, une pluralité de fenêtres de sortie 35 est disposée en vis-à-vis de la chambre de collecte 15, une pluralité de fenêtres de sortie 35 est disposée en vis-à-vis de la chambre de déviation 16, et une fenêtre de sortie 35 est divisée par l’élément séparateur 24. La illustre un exemple d’une de ces positions angulaires intermédiaires continue (deux fenêtres de sortie 35 sont entièrement en vis-à-vis de la chambre de collecte 15, trois fenêtres de sortie 35 sont entièrement en vis-à-vis de la chambre de déviation 16, et, entre ces deux groupes de fenêtres de sortie, une fenêtre de sortie est divisée par l’élément séparateur 24).

Les positions angulaires intermédiaires continues permettent une régulation très fine, de type analogique, du dosage de matériau pulvérisé dans le flux chargé. Le dosage de matériau pulvérisé est ainsi dosé en autorisant son passage par un certain nombre de fenêtres de sortie 35 (celles qui sont entièrement en vis-à-vis de la chambre de collecte 15) et en affinant le dosage par l’ajout d’une section de passage supplémentaire correspondant à une fraction de la section de passage d’une fenêtre de sortie 35 qui est divisée par l’élément séparateur 24 positionné sur une plage continue entre 0 % et 100 % de la section de passage de cette fenêtre de sortie 35.

La est une vue schématique illustrant le fonctionnement du dispositif de régulation 6.

Le flux chargé d’entrée 39, issu du distributeur 5, entre dans le dispositif de régulation 6 par son conduit d’entrée 11. Ce flux chargé est divisé en plusieurs flux secondaires pour ensuite être distribué par les fenêtres de sortie 35 au collecteur 8 comme décrit précédemment.

Le dispositif de régulation 6 a été au préalable réglé en entrainant en rotation le corps principal 10 jusqu’à une position angulaire donnée correspondant à la régulation souhaitée pour le dosage de matériau pulvérisé. En fonction de ce réglage, un flux chargé de sortie 40 va être fourni par la sortie de flux chargé 9, avec seulement une portion du débit de matériau pulvérisé, par rapport au flux chargé d’entrée 39.

Seules les fenêtres de sortie 35, ou portion de fenêtre, qui sont en vis-à-vis de la chambre de collecte 15 seront canalisées vers la sortie de flux chargé 9. Cette portion du flux chargé correspond donc au débit des flux secondaires d’un nombre entier de fenêtres de sortie 35 (qui seraient entièrement disposées en vis-à-vis de la chambre de collecte 15) additionné du débit d’une portion réglable de manière très fine, par la position de l’élément séparateur 24 divisant la section de passage de l’une des fenêtres de sortie 35.

Dans le présent exemple, le dispositif de régulation 6 comporte des éléments optionnels permettant le maintien du débit de flux gazeux dans le flux chargé, de sorte que le dispositif de régulation 6 permette la régulation du débit du matériau pulvérisé, tout en conservant constant le débit du flux gazeux par rapport au flux chargé d’entrée 39. À cet effet, le dispositif de régulation 6 comporte un filtre 41 sur lequel est connectée la sortie de déviation 17 du collecteur 8. Le filtre 41 retient le matériau pulvérisé tout en laissant passer le flux gazeux vers une canalisation 42 qui vient rejoindre le flux chargé de sortie 40.

La machine 1 est ainsi adaptée à produire des pièces à partir d’un alliage métallique parmi un grand nombre possibilités de combinaison des quatre métaux fournis, dans cet exemple, sous forme pulvérisée.

Les alliages métalliques comportent souvent en effet une part significative d’un métal de base, ou d’un faible nombre de métaux de base, dont la proportion dans l’alliage est élevée. D’autres métaux sont des éléments d’alliage apportant certaines caractéristiques mécaniques ou chimiques recherchées, ces éléments d’alliage étant en proportion plus faible, voire beaucoup plus faible que le ou les métaux de base. La fourniture du ou des métaux de base nécessite des sources de flux chargé 4 fournissant un débit important, tandis que les métaux d’alliage nécessitent un débit faible et une précision de dosage importante.

La machine 1 est donc adaptée à produire un alliage selon ces critères, et est de plus adaptées à le faire quelles que soient les proportions demandées pour chaque source de flux chargé 4. La machine 1 peut notamment produire par la suite un alliage où les métaux qui étaient précédemment des métaux d’alliage peuvent devenir les métaux principaux, et les métaux qui étaient précédemment des métaux principaux peuvent devenir des métaux d’alliage, en modifiant simplement les réglages des sources de flux chargé 4, sans aucune modification structurelle de la machine 1.

Des variantes de réalisation peuvent être mises en œuvre. Par exemple, la ligne de distribution 36 peut être de toute autre forme que la forme semi-circulaire donnée ici en exemple, en adéquation avec d’autres mouvements relatifs du corps principal 10 et du collecteur 8. Par exemple, la ligne de distribution 36 peut être rectiligne, le corps principal 10 et le collecteur 8 étant alors mobiles l’un par rapport à l’autre selon une liaison glissière, la chambre de déviation 16 et la chambre de collecte 15 étant alignées sur une ligne droite, avec entre elles deux, l’élément séparateur 24.

De même, la mobilité de l’élément séparateur 24 par rapport à la ligne de distribution 36 des fenêtres de sortie 35 peut être réalisée de manière alternative, par exemple en prévoyant que seul l’élément séparateur 24 est mobile dans une gorge (circulaire, rectiligne ou de toute autre forme) en vis-à-vis des fenêtres de sortie 35.

Claims

Dispositif de régulation (6) du dosage de matériau pulvérisé d’un flux chargé, ce flux chargé comportant un tel matériau pulvérisé porté par un flux gazeux ;
ce dispositif étant caractérisé en ce qu’il comporte :
– un conduit d’entrée (11) pour le flux chargé ;
– un diviseur de flux (30) relié au conduit d’entrée (11), ce diviseur de flux (30) étant adapté à séparer le flux chargé en une pluralité de flux secondaires ;
– une pluralité de conduits secondaires (34) adaptés à canaliser les flux secondaires, chaque conduit secondaire (34) débouchant sur une fenêtre de sortie (35), les fenêtres de sortie (35) étant alignées suivant une ligne de distribution (36) ;
– un collecteur (8) comportant une chambre de collecte (15) qui est adaptée à être positionnée en vis-à-vis d’une pluralité de fenêtres de sortie (35), et qui est délimitée par un élément séparateur (24) mobile le long de la ligne de distribution (36) ;
– une sortie de flux chargé (9) reliée à la chambre de collecte (15).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte : un corps principal (10) qui comprend le conduit d’entrée (11), les conduits secondaires (34), et les fenêtres de sortie (35) ; et un collecteur (8) qui comprend la chambre de collecte (15) ; le corps principal (10) et le collecteur (8) étant mobiles l’un par rapport à l’autre de sorte que l’élément séparateur (24) est mobile le long de la ligne de distribution (36) des fenêtres de sortie (35).
Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps principal (10) comporte une face de sortie (33) plane sur laquelle sont formées les fenêtres de sortie (35).
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le collecteur (8) est en contact plan sur plan avec la face de sortie (33) du corps principal (10).
Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le corps principal (10) et le collecteur (8) sont mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre, la ligne de distribution (36) étant semi-circulaire.
Dispositif selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les conduits secondaires (34) sont pratiqués dans le corps principal (10).
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fenêtres de sortie (35) sont juxtaposées le long de la ligne de distribution (36).
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte de plus une chambre de déviation (16) également délimitée par l’élément séparateur (24), la chambres de collecte (15) et la chambre de déviation (16) étant disposées de part et d’autre de l’élément séparateur (24), la chambre de déviation (16) étant reliée à une sortie de déviation (17).
Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la chambre de collecte (15) et la chambre de déviation (16) sont formées d’une rainure dans laquelle est inséré l’élément séparateur (24).
Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite rainure est refermée sur elle-même, un élément de compartimentage (23) prenant place dans cette rainure, la chambre de collecte (15) et la chambre de déviation (16) étant toute deux délimitées par l’élément séparateur (24) et par l’élément de compartimentage (23).
Dispositif selon l’une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un filtre (41) connecté à la sortie de déviation (17), le filtre (41) étant adapté à retenir le matériau pulvérisé et à délivrer le flux gazeux par une sortie, cette sortie rejoignant la sortie de flux chargé (9).
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diviseur de flux (30) est un élément de cloisonnement inséré dans le conduit d’entrée (11) et définissant des secteurs qui sont reliés chacun à l’un des conduits secondaires (34).
Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le diviseur de flux (30) forme une pointe (32) tournée vers l’entrée du conduit d’entrée (11).
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits secondaires (34) ont tous la même longueur.
Source de flux chargé (4) comportant un distributeur (5) adapté à produire un flux chargé et un régulateur de flux chargé (6) conforme aux revendications 1 à 14.
Machine de production comportant une pluralité de sources de flux chargé (4) conformes à la revendication 15.