WO2020074590A1 - Injecteur d'alimentation de poudre - Google Patents

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WO2020074590A1
WO2020074590A1 PCT/EP2019/077378 EP2019077378W WO2020074590A1 WO 2020074590 A1 WO2020074590 A1 WO 2020074590A1 EP 2019077378 W EP2019077378 W EP 2019077378W WO 2020074590 A1 WO2020074590 A1 WO 2020074590A1
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WO
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nozzle
injector
powder
injector according
powders
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Application number
PCT/EP2019/077378
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English (en)
Inventor
Christian DE GRAEVE
Original Assignee
DETANDT, Nathalie
Cdg Coatings Scrl
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Publication date
Application filed by DETANDT, Nathalie, Cdg Coatings Scrl filed Critical DETANDT, Nathalie
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1481—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material
    • B05B7/1486—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material for spraying particulate material in dry state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/03—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by the use of gas, e.g. electrostatically assisted pneumatic spraying
    • B05B5/032—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by the use of gas, e.g. electrostatically assisted pneumatic spraying for spraying particulate materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/06—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane

Definitions

  • the present application relates to the field of pneumatic powder feed injectors.
  • Pneumatic powder injectors are commonly used to convey fairly fine powders from a reservoir to a device allowing the projection of the powder or its distribution on a surface.
  • body paints are applied in powder form by an electrostatic gun supplied from a container of powder paint by an injector.
  • the injector operates in the manner of a venturi, that is to say that a supply of compressed air into the injector induces a vacuum zone in a part of the injector connected to the fluidized powder reservoir.
  • the vacuum generates the suction of this powder and its movement in a conduit to the electrostatic gun.
  • the powder application device is supplied with powder in a homogeneous and continuous manner, that the various conduits traversed by the powder do not become blocked.
  • the components of the injector, and in particular the central part or central channel where the compressed air begins to entrain the powder are subjected to significant wear. Indeed, the channel deforms or even cracks or breaks, which leads to an inhomogeneous application of the powder and the need to replace this channel very often.
  • the Applicant has therefore deemed it necessary to improve the resistance of the powder injectors over time.
  • the present invention provides, for this purpose, a pneumatic powder feed injector comprising a primary channel, connectable to a source of compressed air, and a suction channel, connectable to a powder reservoir, the two channels opening into an internal cavity opening onto a transport nozzle of the powder, the injector being characterized in that the nozzle is a cylinder.
  • the nozzle is manufactured from one of the materials on the list consisting of borosilicate glass, quartz, aluminum oxide, ceramic and sintered metal, such as, for example, sintered bronze.
  • Sintered metal here designates a porous material obtained by heat treatment of sintering metal powders.
  • Examples of sintered metal which can be used in the invention are bronze, iron, steels or any other sintered metal well known to those skilled in the art depending on the field of application of the injector.
  • a sintered metal nozzle here designates a cylindrical nozzle manufactured by sintering or heat treatment of metal powder in order to obtain a cylinder which is porous to gases in general and to air in particular.
  • the nozzle is preferably completely and only cylindrical.
  • the connection between the cavity and the nozzle does not include a frustoconical or funnel-shaped section as is the case in existing pneumatic injectors.
  • the nozzle is preferably made only of borosilicate glass, quartz, aluminum oxide, ceramic or sintered metal.
  • a cylindrical nozzle allows the use of a shorter nozzle than when it is conical or has a conical section. This makes it possible to limit the rise in temperature during the passage of the powders and all the consequences that this may have on the wear of the nozzle on the one hand and above all, on the degradation of the powders on the other hand.
  • EP0962257 discloses a powder feed injector supplied with compressed air to create a vacuum in an area connected to a powder reservoir, the vacuum causing the suction of the powders.
  • the vacuum zone opens onto a glass nozzle for transporting the powder having a first section funnel-shaped.
  • the glass must be as hard and have a surface as smooth as possible, the blowing technique being for this purpose preferred, in order to avoid accumulations of powder particles in the channels.
  • the borosilicate glass nozzle of the invention remains operational after 2500 hours.
  • quartz cylinder an exclusively crystalline mineral, obtained by hydrothermal crystallization, makes it possible to obtain a nozzle with performances similar to borosilicate, or even superior. Quartz is in particular not “blowable” like glass and the smooth nature of its surface is therefore not controllable.
  • the injector of the invention is not limited to uses in the field of paint powders but also proves to be very advantageous for other applications where fine powders are handled, such as for example the food industry (flour , sugar, etc %) or construction (plaster, etc ).
  • the injector according to the invention comprises a secondary channel connectable to a second supply of compressed air, for diluting the air-powder mixture at the outlet of the nozzle.
  • this secondary channel runs, at least in part, the outer wall of the nozzle.
  • the air introduced through the secondary channel makes it possible to dilute the powders at the outlet of the nozzle. It also makes it possible to cool, or at least to temper, the part of the nozzle which it runs along. This is particularly advantageous for use with thermally unstable powders, such as certain paints containing sensitive pigments or dyes or food powders, in particular containing sugars.
  • the secondary channel runs, at least in part, the outer wall of the sintered bronze nozzle.
  • the compressed air circulating in the secondary channel passes through the porosities of the nozzle which creates a diffuse air flow on the inner wall of the nozzle, oriented substantially towards the interior of the nozzle. This air flow slows down the powders when approaching the internal surface of the nozzle and limits or even avoids any contact between the powder and the nozzle, thereby limiting wear.
  • Figure 1 is a diagram illustrating the hardness of different glasses as well as quartz;
  • Figure 2 is a sectional diagram of the injector according to the invention.
  • an injector 1 comprises a body 2 or mantle, inside which is hollowed a cavity 3.
  • a primary channel 4 and a suction channel 5 each connect respectively the outside of the mantle 2 with the cavity 3.
  • the internal cavity 3 extends, in a direction opposite to the arrival of the primary channel 4, towards a generally cylindrical zone 6 into which is introduced a nozzle 7, made of borosilicate, quartz or alumina (aluminum oxide ), cylindrical.
  • the interior of the nozzle 7 defines in the zone 6 a channel connecting the cavity 3 to the outlet 8 of the injector.
  • the outside of the nozzle 7 is, over part of its length close to the cavity 3, in contact with the material constituting the mantle 2.
  • the outside of the nozzle 7 defines the wall internal of an air cylinder 10, the external wall of which is a substantially cylindrical end piece inserted, at least partially into the mantle 2 and the part of which emerges from the mantle 2 constitutes the outlet 8 from the injector.
  • the cylinder 10 is in fact a cylindrical envelope around a portion of the nozzle.
  • a secondary channel 9 connects the outside of the mantle 2 to the air cylinder 10, at the end of the end piece it inserted into the mantle 2.
  • the end piece can be secured to the mantle 2 using '' a screwed ring (not shown here).
  • the nozzle can be shaped or include means, such as a stopper, for locking the nozzle in place when using the injector.
  • the nozzle can be detached so as to be able to extract the nozzle from the coat 2. Such a removable nozzle makes it easier to clean the interior of the coat.
  • the primary channel 4 of the pneumatic injector is connected to a compressed air supply which enters, via the channel 4, into the cavity 3 then into the zone 6 located on the other side of the cavity 3.
  • the compressed air induces a vacuum there which causes an aspiration of air from the suction channel 5 to the cavity 3, air which is then entrained with the air compressed towards zone 6 and in particular towards the interior of nozzle 7, up to outlet 8 of the injector.
  • the vacuum causes the suction not only of air but also of powder towards the interior of the injector.
  • the powder follows the same path: it first crosses the cavity 3 where it meets the flow of compressed air which drives it towards the interior of the nozzle until the outlet of the injector.
  • the powder makes a 90 ° turn at the level of the cavity and risks encountering the internal wall of the nozzle 7, then sliding along this wall.
  • the nozzle is here made of borosilicate or quartz, which allows friction between the air-powder mixture, which circulates there at high speed, that is to say at speeds reaching 500 to 700 km / h, and the inner wall of the nozzle do not alter the quality of the nozzle, as is the case with the materials usually used, such as a conventional glass or Teflon.
  • the wall is smooth enough that the powder particles are not slowed down on contact.
  • the nozzle Unlike known injectors where the inlet of the nozzle, that is to say its end close to the cavity, is shaped like a funnel, the nozzle here is cylindrical, that is to say of uniform diameter over its length. No additional part having the shape of a funnel is inserted at the inlet of the nozzle, the cavity 3 also does not include a curved, convex or concave wall, drawing a continuity with at least part of the periphery of the nozzle inlet. This type of curved wall is here, by extension, covered by the term "funnel shape".
  • the funnel-shaped configuration makes it possible to avoid or limit the pressure drop, that is to say the reduction in pressure, between the inlet of compressed air and the outlet of the injector.
  • the Applicant has nevertheless observed that the conformation in a funnel causes 10 to 15% loss of powder due to the degradation of the powder, in particular by inducing the formation of very fine particles during an impact between the powder entrained at high speed. and the inclined wall of the funnel formed by the entry of the nozzle, as well as the variation in flow. These losses represent a significant financial loss. Fine powder particles are more particularly toxic if they are breathed in by the operator.
  • the secondary channel 9 is intended to be connected to a second supply of compressed air and makes it possible to create an air flow in the cylinder 10 around the nozzle which merges with the flow of the air-powder mixture at the outlet of the nozzle and completes it.
  • the compressed air supplied by the secondary channel 9 circulates in the same direction as the air-powder mixture at the outlet of the nozzle. It also allows you to adjust this flow without having to play on the primary channel adjustment parameters.
  • the air supplied by the secondary channel 9 also makes it possible to “dilute” the powder, that is to say to adjust the concentration in the air flow which is sent to the powder application device. to which the outlet 8 of the injector is connected.
  • the air supplied by the secondary channel 9 circulates along the nozzle, over at least part of the length of the nozzle, makes it possible to cool the nozzle, or at least to moderate its heating. This has the consequence of limiting or even eliminating the phenomenon of powder agglomeration inside the nozzle, a phenomenon usually due to the heating of the nozzle. This effect is particularly advantageous when the powder contains organic pigments or other heat-sensitive compounds such as certain food components for example.
  • the nozzle of FIG. 2 can alternatively be made of sintered bronze.
  • the air passing through the secondary channel passes into the cylinder 10, as described above. Part of the air goes to the outlet 8, another part passes through the porous wall of the nozzle 7 in sintered bronze.
  • a diffuse air flow or "air cushion” forms on the inner wall of the nozzle, oriented substantially towards the interior of the nozzle. This air cushion slows down the powder as it approaches the internal surface of the nozzle and limits or even avoids any contact between the powder and the nozzle. This allows on the one hand to avoid wear of the nozzle linked to impacts of the particles against the wall of the nozzle.
  • the control of the heating of the nozzle is also amplified. This also makes it possible to avoid fouling of the nozzle, and in particular powder deposits on the internal surface of the nozzle, on imperfections or in porosities for example.
  • the mantle 2 is preferably made of metal, preferably of injected aluminum, for better resistance over time.
  • FIG. 2 is here illustrative and represents the elements of the injector on a relative scale. Similarly, the precise shape of the mantle 2 can be different as long as the main functionalities of the different elements are ensured.
  • the size of the injector and the flow rates it can support depend on the final application. Injectors according to the invention, made of borosilicate and quartz, were tested on 26 guns producing continuously. After 3000 hours of testing, no parts had yet to be replaced, maintenance is reduced by 90% compared to conventional venturis. Whatever the material of the nozzle, the user also noted a lower consumption of powder of at least 10%. It has also been found that the powder leaving the gun has a lower proportion of fine particles resulting from the degradation of the powders in the injector. This is particularly advantageous since fine particles have to be eliminated from the working environment by specialized companies, which has a non-negligible cost.
  • the injector of the invention in its general operation, is similar to conventional pneumatic powder injectors with the difference that the nozzle has a particular shape and / or constitution which gives it improved properties.
  • the injector of the invention can be used for a wide variety of powders, in particular coating powders, such as for example cold coating powders which can serve as paint, sealer, coatings which conduct heat and electricity, of biocompatible materials or for manufacturing conductive lines on heating glasses, or hot coating powders such as for example flame coating, electric arc coating with wires, plasma coating or coating with an oxygen-gasoline jet at high speed with applications in the electronics industry, the aeronautical industry as well as in the biomedical industry.
  • coating powders such as for example cold coating powders which can serve as paint, sealer, coatings which conduct heat and electricity, of biocompatible materials or for manufacturing conductive lines on heating glasses, or hot coating powders such as for example flame coating, electric arc coating with wires, plasma coating or coating with an oxygen-gasoline jet at high speed with applications in the electronics industry, the aeronautical industry as well as in the biomedical industry.
  • the injector of the invention can be used in the food industry for fine and / or heat-sensitive powders such as flour, sugar, coffee, cocoa, additives, etc.
  • the nozzle or powder transport insert according to the invention overcomes the problems of the nozzles currently on the market, in particular the problems of clogging due to the heating of the internal surface of the nozzle during the passage of the powder and wear problems.
  • the choice of the cylindrical shape and of the materials of the invention makes it possible to greatly limit these phenomena.

Abstract

L'invention propose un injecteur pneumatique (1) d'alimentation de poudre comprenant un canal primaire (4), connectable à une source d'air comprimé, et un canal d'aspiration (5), connectable à un réservoir de poudre, les deux canaux débouchant dans une cavité interne (3) s'ouvrant sur une buse (7) de transport de poudres, l'injecteur étant caractérisé par le fait que la buse (7) est un cylindre fabriqué avec un des matériaux de la liste constituée du verre borosilicate et du quartz.

Description

Injecteur d'alimentation de poudre
La présente demande concerne le domaine des injecteurs pneumatiques d'alimentation de poudre.
Les injecteurs pneumatiques de poudre sont couramment utilisés pour véhiculer des poudres assez fines d'un réservoir vers un dispositif permettant la projection de la poudre ou sa répartition sur une surface. Par exemple, les peintures de carrosseries sont appliquées sous forme de poudre par un pistolet électrostatique alimenté à partir d'un conteneur de peinture en poudre par un injecteur. L'injecteur fonctionne à la façon d'un venturi c'est-à-dire qu'une arrivée d'air comprimé dans l'injecteur induit une zone de dépression dans une partie de l'injecteur reliée au réservoir de poudre fluidisée. La dépression engendre l'aspiration de cette poudre et sa mise en mouvement dans un conduit jusqu'au pistolet électrostatique .
Il est important que le dispositif d'application de la poudre soit fourni en poudre de façon homogène et continue, que les différents conduits parcourus par la poudre ne se bouchent pas. Or il est fréquemment observé que les composants de l'injecteur, et en particulier la partie centrale ou canal central où l'air comprimé commence à entraîner la poudre, sont soumis à une usure importante. En effet le canal se déforme voire se fissure ou se brise, ce qui conduit à une application non homogène de la poudre et au besoin de remplacer très souvent ce canal.
La demanderesse a donc jugé nécessaire d'améliorer la résistance des injecteurs à poudre dans le temps.
Solution de l'invention
La présente invention propose, à cet effet, un injecteur pneumatique d'alimentation de poudre comprenant un canal primaire, connectable à une source d'air comprimé, et un canal d'aspiration, connectable à un réservoir de poudre, les deux canaux débouchant dans une cavité interne s'ouvrant sur une buse de transport de la poudre, l'injecteur étant caractérisé par le fait que la buse est un cylindre.
De préférence, la buse est fabriquée dans un des matériaux de la liste constituée du verre borosilicate , du quartz, de l'oxyde l'aluminium, de céramique et de métal fritté, comme par exemple du bronze fritté.
Métal fritté désigne ici un matériau poreux obtenu par traitement thermique de frittage de poudres métalliques. Des exemples de métal fritté utilisable dans l'invention sont le bronze, le fer, les aciers ou tout autre métal fritté bien connu de l'homme du métier en fonction du domaine d'application de l'injecteur. Une buse en métal fritté désigne ici une buse cylindrique fabriquée par frittage ou traitement thermique de poudre de métal afin d'obtenir un cylindre poreux aux gaz en général et à l'air en particulier.
La buse est de préférence complètement et uniquement cylindrique. La connexion entre la cavité et la buse ne comprend pas de section tronconique ou ayant une forme d'entonnoir comme c'est le cas dans les injecteurs pneumatiques existants.
La buse est de préférence constituée uniquement de verre borosilicate, de quartz, d'oxyde d'aluminium, de céramique ou de métal fritté.
Une buse cylindrique permet d'utiliser une buse plus courte que lorsqu'elle est conique ou comprend une section conique. Cela permet de limiter l'élévation de la température lors du passage des poudres et toutes les conséquences que cela peut avoir sur l'usure de la buse d'une part et surtout, sur la dégradation des poudres d'autre part.
On connaît de EP0962257 un injecteur d'alimentation de poudre alimentée en air comprimé pour créer une dépression dans une zone connectée à un réservoir de poudre, la dépression entraînant l'aspiration des poudres. La zone de dépression débouche sur une buse en verre de transport de la poudre ayant une première section en forme d'entonnoir. Selon EP0962257, le verre doit être aussi dur et avoir une surface aussi lisse que possible, la technique du soufflage étant à cette fin préférée, afin d'éviter les accumulations de particules de poudres dans les canaux.
Il a néanmoins été observé, et de façon surprenante, que le verre borosilicate, bien que n'étant a priori pas plus dur que les autres verres, tel qu'illustré sur la figure 1, et que son point de fusion élevé rende sa mise en forme par soufflage difficile, permet d'obtenir une buse ayant une durée de vie bien supérieure aux autres types de verre.
Là où une buse en téflon ou en verre classique est totalement usée après 250h de service, la buse en verre borosilicate de l'invention reste opérationnelle après 2500 h.
De même, alors que le verre est caractérisé par sa structure non cristalline, il a été observé qu'un cylindre en quartz, minéral exclusivement cristallin, obtenu par cristallisation hydrothermale, permet d'obtenir une buse aux performances similaires au borosilicate, voire supérieures. Le quartz n'est notamment pas « soufflable » comme le verre et la nature lisse de sa surface n'est ainsi pas contrôlable.
Il en est de même pour l'oxyde d'aluminium qui, utilisé sous sa forme céramique, donne une excellent résistance à l'usure, probablement grâce à sa grande dureté (environ 2000 sur l'échelle de Knoop) .
En outre, l'absence d'une section en forme d'entonnoir entre la cavité et la buse cylindrique, bien que diminuant le rendement pneumatique de l'injecteur, permet de limiter sensiblement la dégradation des poudres transportées et notamment la formation de poudres très fines qui nuisent à la qualité finale de la poudre délivrée et sont potentiellement dangereuses pour la santé.
Cela est notamment rendu possible par la nature inusable du borosilicate , du quartz et de l'oxyde d'aluminium et par le fait que la buse peut être plus courte lorsqu'elle est uniquement cylindrique .
L'injecteur de l'invention ne se limite pas à des utilisations dans le domaine des poudres de peintures mais s'avère également très intéressant pour d'autres applications où des poudres fines sont manipulées, comme par exemple l'agro-alimentaire (farine, sucre, etc... ) ou la construction (plâtres, etc...) .
De préférence, l'injecteur selon l'invention comprend un canal secondaire connectable à une seconde arrivée d'air comprimé, pour diluer le mélange air-poudre en sortie de la buse. De préférence, ce canal secondaire longe, au moins en partie, la paroi extérieure de la buse. L'air introduit par le canal secondaire permet de diluer les poudres en sortie de la buse. Il permet aussi de refroidir, ou au moins de tempérer, la partie de la buse qu'il longe. Cela est particulièrement intéressant pour une utilisation avec des poudres thermiquement peu stables, comme certaines peintures contenant des pigments ou colorants sensibles ou des poudres alimentaires, contenant notamment des sucres.
Dans un mode de réalisation particulier, le canal secondaire longe, au moins en partie, la paroi extérieure de la buse en bronze fritté. L'air comprimé circulant dans le canal secondaire passe à travers les porosités de la buse ce qui créé un flux d'air diffus sur la paroi intérieure de la buse, orienté substantiellement vers l'intérieur de la buse. Ce flux d'air ralentit la poudres à l'approche de la surface interne de la buse et limite voire évite tout contact entre la poudre et la buse, en limitant ainsi l'usure. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs mises en œuvre de l'invention, en référence au dessin en annexe, sur lequel :
- la figure 1 est un diagramme illustrant la dureté de différents verres ainsi que du quartz ; la figure 2 est un schéma en coupe de l'injecteur selon 1 ' invention .
En référence à la figure 2, un injecteur 1 comprend un corps 2 ou manteau, à l'intérieur duquel est creusée une cavité 3. Un canal primaire 4 et un canal d'aspiration 5 connectent chacun respectivement l'extérieur du manteau 2 avec la cavité 3. La cavité interne 3 se prolonge, dans une direction opposée à l'arrivée du canal primaire 4, vers une zone 6 globalement cylindrique dans laquelle est introduite une buse 7, en borosilicate , en quartz ou en alumine (oxyde d'aluminium), cylindrique. L'intérieur de la buse 7 définit dans la zone 6 un canal connectant la cavité 3 à la sortie 8 de l'injecteur. L'extérieur de la buse 7 est, sur une partie de sa longueur à proximité de la cavité 3, en contact avec le matériau constituant le manteau 2. Sur une autre partie de sa longueur, l'extérieur de la buse 7 définit la paroi interne d'un cylindre 10 d'air dont la paroi externe est un embout il sensiblement cylindrique inséré, au moins partiellement dans le manteau 2 et dont la partie ressortant du manteau 2 constitue la sortie 8 de l'injecteur. Le cylindre 10 est en fait une enveloppe cylindrique autour d'une portion de la buse. Un canal secondaire 9 relie l'extérieur du manteau 2 au cylindre 10 d'air, au niveau de l'extrémité de l'embout il insérée dans le manteau 2. L'embout il peut être solidarisé au manteau 2 à l'aide d'une bague vissée (ici pas représentée) . L'embout il peut être conformé ou comprendre des moyens, comme par exemple une butée, pour bloquer la buse en place lors de l'utilisation de l'injecteur. L'embout il peut être désolidarisé de façon à pouvoir extraire la buse du manteau 2. Une telle buse amovible permet de nettoyer plus facilement l'intérieur du manteau.
En pratique, le canal primaire 4 de l'injecteur pneumatique est connecté à une arrivée d'air comprimé qui pénètre, via le canal 4, dans la cavité 3 puis dans la zone 6 située de l'autre côté de la cavité 3. En passant dans la cavité 3, l'air comprimé y induit une dépression qui entraine une aspiration d'air du canal d'aspiration 5 vers la cavité 3, air qui est ensuite entraîné avec l'air comprimé vers la zone 6 et en particulier vers l'intérieur de la buse 7, jusqu'à la sortie 8 de l'injecteur.
Lorsque le canal d'aspiration est connecté à un réservoir de poudre fluidisée, la dépression entraine l'aspiration non seulement d'air mais également de poudre vers l'intérieur de l'injecteur. La poudre suit le même chemin : elle traverse tout d'abord la cavité 3 où elle rencontre le flux d'air comprimé qui l'entraine vers l'intérieur de la buse jusqu'à la sortie de l'injecteur.
Il en résulte que la poudre effectue un virage à 90° au niveau de la cavité et risque de rencontrer la paroi interne de la buse 7, puis de glisser le long de cette paroi.
La buse est ici en borosilicate ou en quartz, ce qui permet que les frottements entre le mélange air-poudre, qui y circule à grande vitesse, c'est-à-dire à des vitesses atteignant 500 à 700 km/h, et la paroi interne de la buse n'altèrent pas la qualité de la buse, comme c'est le cas avec les matériaux habituellement utilisés, comme un verre classique ou du téflon. La paroi est suffisamment lisse pour que les particules de poudre ne soient pas ralenties à son contact.
Contrairement aux injecteurs connus où l'entrée de la buse, c'est à dire son extrémité proche de la cavité, est conformée en entonnoir, la buse est ici cylindrique, c'est-à-dire de diamètre uniforme sur sa longueur. Aucune pièce supplémentaire ayant une forme d'entonnoir n'est insérée à l'entrée de la buse, la cavité 3 ne comprend pas non plus de paroi incurvée, convexe ou concave, dessinant une continuité avec au moins une partie du pourtour de l'entrée de la buse. Ce type de paroi incurvée est ici, par extension, couvert par le terme « forme d'entonnoir ».
La conformation en entonnoir permet d'éviter ou de limiter la perte de charge, c'est-à-dire la diminution de la pression, entre l'arrivée d'air comprimée et la sortie de l'injecteur. La demanderesse a néanmoins observé que la conformation en entonnoir entraînait de 10 à 15% de perte de poudre à cause de la dégradation de la poudre, notamment en induisant la formation de particules très fines lors d'un choc entre la poudre entraînée à grande vitesse et la paroi inclinée de l'entonnoir formé par l'entrée de la buse, ainsi qu'à la variation de débit. Ces pertes représentent une perte financière non négligeable. Les particules fines de poudre sont de plus particulièrement toxiques si elles sont respirées par l'opérateur.
La demanderesse a observé qu'en s'affranchissant de la section conformée en entonnoir, malgré une augmentation de la perte de charge par rapport aux buses connues, la formation de poudres fines est considérablement réduite. Ceci permet à l'opérateur de travailler dans des conditions plus sûres pour sa santé et est également financièrement intéressant, la perte de poudre étant réduite .
La résistance particulière conférée par le matériau de la buse (borosilicate, quartz) permettant de limiter l'usure de la paroi interne de la buse, la perte de charge liée habituellement à cette usure et qui apparait avec le temps est considérablement limitée et l'injecteur conserve ses propriétés même après plusieurs centaines d'heures d'utilisation, alors qu'avec les buses connues, l'usure progressive et même totale au bout de 250 h était observée. Il est estimé que la durée de vie d'une buse selon l'invention est multipliée par environ dix par rapport aux buses du marché.
Même si une buse en borosilicate ou en quartz selon l'invention est plus chère à produire, le rapport durée de vie/prix de revient est amélioré par rapport aux buses connues .
Le canal secondaire 9 est destiné à être relié à une seconde arrivée d'air comprimé et permet de créer un flux d'air dans le cylindre 10 autour de la buse qui se fond avec le flux du mélange air-poudre à la sortie de la buse et le complète. L'air comprimé apporté par le canal secondaire 9 circule en effet dans la même direction que le mélange air-poudre en sortie de la buse. Il permet de plus d'ajuster ce flux sans avoir à jouer sur les paramètres de réglage du canal primaire. L'air apporté par le canal secondaire 9 permet en outre de « diluer » la poudre, c'est-à-dire d'en ajuster la concentration dans le flux d'air qui est envoyé vers le dispositif d'application de la poudre auquel la sortie 8 de l'injecteur est relié. Le fait que l'air apporté par le canal secondaire 9 circule le long de la buse, sur au moins une partie de la longueur de la buse, permet de refroidir la buse, ou tout au moins de modérer son échauffement . Cela a pour conséquence de limiter voire supprimer le phénomène d'agglomération de poudre à l'intérieur de la buse, phénomène habituellement dû à l' échauffement de la buse. Cet effet est particulièrement intéressant lorsque la poudre contient des pigments organiques ou d'autres composés sensibles à la chaleur comme certains composant alimentaires par exemple.
La buse de la figure 2 peut alternativement être en bronze fritté. Dans ce cas, l'air parcourant le canal secondaire passe dans le cylindre 10, comme décrit plus haut. Une partie de l'air se dirige vers la sortie 8, une autre partie traverse la paroi poreuse de la buse 7 en bronze fritté. Un flux d'air diffus ou « coussin d'air » se forme sur la paroi intérieure de la buse, orienté substantiellement vers l'intérieur de la buse. Ce coussin d'air ralentit la poudre à l'approche de la surface interne de la buse et limite voire évite tout contact entre la poudre et la buse. Cela permet d'une part d'éviter l'usure de la buse liée aux chocs des particules contre la paroi de la buse. Le contrôle de 1 ' échauffement de la buse est également amplifié. Cela permet également d'éviter l'encrassement de la buse, et en particulier les dépôts de poudre sur la surface interne de la buse, sur des imperfections ou dans les porosités par exemple.
Le manteau 2 est de préférence en métal, de préférence en aluminium injecté, pour une meilleure résistance dans le temps.
La figure 2 est ici illustrative et représente les éléments de l'injecteur à une échelle relative. De même la forme précise du manteau 2 peut être différente tant que les fonctionnalités principales des différents éléments sont assurées. La taille de l'injecteur et les débits qu'il peut supporter dépendent de l'application finale. Des injecteurs selon l'invention, en borosilicate et en quartz, ont été testé sur 26 pistolets produisant en continu. Après 3000 heures d'essai, aucune pièce ne devait encore être remplacée, l'entretien est réduit de 90% par rapport aux venturis classiques. Quel que soit le matériau de la buse, l'utilisateur a également noté une moindre consommation de poudre d'au moins 10%. Il a également été constaté que la poudre en sortie du pistolet présente une plus faible proportion de particules fines issues de la dégradation des poudres dans l'injecteur. Cela est particulièrement intéressant dans la mesure ou les particules fines doivent être éliminées de l'environnement de travail par des sociétés spécialisées, ce qui a un coût non négligeable.
L'injecteur de l'invention, dans son fonctionnement général, est similaire aux injecteurs pneumatiques à poudres classique à la différence que la buse est de forme et/ou de constitution particulière qui lui confèrent des propriétés améliorées.
L'injecteur de l'invention peut être utilisé pour une grande variété de poudres, notamment des poudres de revêtement, comme par exemple des poudres de revêtement à froid pouvant servir de peinture, de scellant, de revêtements conducteurs de chaleur et d'électricité, de matériaux biocompatibles ou pour fabriquer des lignes conductrices sur des verres chauffants, ou des poudres de revêtement à chaud comme par exemple le revêtement par flamme, revêtement par arc électrique avec fils, le revêtement par plasma ou le revêtement avec un jet oxygène-essence à haute vitesse ayant des applications aussi bien dans l'industrie électronique, l'industrie aéronautique que dans l'industrie biomédicale.
L'injecteur de l'invention peut être utilisé dans l'industrie agro alimentaire pour des poudres fines et/ou sensibles à la chaleur comme de la farine, du sucre, du café, du cacao, des additifs, etc...
Ainsi, la buse ou insert de transport de poudre selon l'invention permet de pallier aux problèmes des buses actuellement sur le marché, notamment les problèmes de colmatage dus à l' échauffement de la surface intérieure de la buse lors du passage de la poudre et les problèmes d'usure. Le choix de la forme cylindrique et des matériaux de l'invention permet de limiter fortement ces phénomènes .

Claims

Revendications
1. Injecteur pneumatique (1) d'alimentation de poudre comprenant un canal primaire (4), connectable à une source d'air comprimé, et un canal d'aspiration (5), connectable à un réservoir de poudre, les deux canaux débouchant dans une cavité interne (3) s'ouvrant sur une buse (7) de transport de poudres, l' injecteur étant caractérisé par le fait que la buse (7) est un cylindre.
2. Injecteur selon la revendication 1, fabriqué avec un des matériaux de la liste constituée du verre borosilicate , du quartz, de l'oxyde d'aluminium et de métal fritté.
3. Injecteur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la buse (7) est constituée uniquement de verre borosilicate.
4. Injecteur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la buse (7) est constituée uniquement de quartz.
5. Injecteur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la buse (7) est constituée uniquement d'oxyde d'aluminium.
6. Injecteur selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant un canal secondaire (9), connectable à une seconde arrivée d'air comprimé, pour diluer le mélange air-poudre en sortie de la buse (7) .
7. Injecteur selon la revendication 6, dans lequel la buse (7) est constituée uniquement de métal fritté et de préférence de bronze fritté.
8. Injecteur selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la buse est amovible.
9. Utilisation de l' injecteur selon l'une des revendications 1 à 8 pour des poudres de peinture, de préférence des poudres métalliques .
10. Utilisation de l'injecteur selon la revendication 7 pour des poudres alimentaires .
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Citations (4)

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EP0962257A1 (fr) 1998-06-03 1999-12-08 ITW Gema AG Injecteur pour le transport de poudre
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