L'invention a trait à un projecteur rotatif de produit de revêtement qui comprend, entre autres, un organe de pulvérisation prévu pour être entraîné en rotation autour d'un axe de rotation. L'invention concerne également une méthode de pulvérisation de produit de revêtement sur une surface d'un objet à revêtir, à l'aide d'un projecteur rotatif tel que mentionné ci-dessus.
La pulvérisation conventionnelle au moyen de projecteurs rotatifs est utilisée pour appliquer sur des objets à revêtir, tels que des carrosseries de véhicules automobiles, un apprêt, une couche de base et/ou un vernis. Pour ce faire, on utilise un projecteur rotatif qui comporte un organe de pulvérisation tournant à haute vitesse, sous l'effet de moyens d'entraînement en rotation, tels qu'une turbine à air comprimé.
Un tel organe de pulvérisation présente généralement la forme d'un bol à symétrie de révolution et comporte au moins une arête de pulvérisation à partir de laquelle se forme un jet de produit de revêtement. Ce jet de produit de revêtement présente un forme globalement tronconique qui dépend, entre autres, de la vitesse de rotation de l'organe de pulvérisation et du débit de produit de revêtement. Pour contrôler la forme de ce jet de produit, il est connu d'équiper un projecteur rotatif d'orifices permettant d'émettre des jets d'air formant ensemble une jupe d'air de conformation.
Avec les pulvérisateurs connus, il est difficile d'obtenir un jet de produit de revêtement à la fois large et stable. En effet, la performance d'un pulvérisateur est caractérisée par son rendement d'application (en Anglais Transfer Efficiency of Application ou « TEA ») qui est le produit du pas de la trajectoire du centre d'un pulvérisateur, par rapport à une surface à revêtir, par la vitesse de déplacement de ce pulvérisateur sur cette trajectoire. Ce rendement d'application correspond à la surface balayée par le projecteur par unité de temps, cette surface étant exprimée en m2/mn. En pratique, le pas et la vitesse de déplacement d'un projecteur sont choisis de manière à garantir une bonne application du produit de revêtement, répondant aux spécifications de qualité requises.
On définit la largeur d'impact d'un jet de produit de revêtement comme égale à la largueur d'une couche de produit de revêtement appliquée sous l'effet de ce jet, mesurée dans une zone où cette couche a une épaisseur égale à la moitié de son épaisseur maximale. Pour des raisons économiques, des forts rendements d'application sont recherchés afin d'optimiser le nombre de projecteurs, le nombre de robots supportant ces projecteurs et la longueur des cabines de projection.
Des projecteurs permettant d'obtenir des largeurs d'impact supérieures à 400 mm sont connus. Ce genre de projecteurs utilise un débit d'air de jupe ou air de conformation relativement faible, ce qui rabat relativement peu le jet de produit de revêtement en direction de l'axe de rotation de l'organe de pulvérisation. Ces jets avec impact large sont parfois dénommés « soft pattern ». Les projecteurs générant ce genre de jets ne peuvent pas être déplacés à vitesse élevée par rapport aux surfaces à revêtir, sous peine de « déchirer » le jet de produit de revêtement, c'est-à-dire de le rendre inhomogène, au point qu'une partie substantielle des gouttelettes de peinture qui constituent ce jet n'atteint pas la cible. Dans ce cas, le rendement de dépôt chute et la quantité de peinture non déposée sur l'objet à revêtir pollue la cabine et le robot qui déplace le projecteur, ce qui nécessite des opérations de retraitement ultérieures.
D'un autre côté, si le débit d'air de jupe est augmenté, le jet de produit de revêtement est mieux canalisé entre l'arête de l'organe de pulvérisation et l'objet à revêtir. Toutefois, cette augmentation du débit d'air de jupe a pour effet de resserrer l'impact, de sorte que le pas de la trajectoire du projecteur doit être diminué, ce qui, à vitesse robot identique, augmente le temps de cycle.
Une autre méthode permettant d'obtenir un impact relativement large consiste à éloigner le projecteur de la surface à revêtir, en tenant compte que le jet de produit de revêtement a globalement la forme d'un tronc de cône. Toutefois, cette approche diminue sensiblement le rendement de dépôt puisqu'une partie non négligeable des gouttelettes de peinture n'atteint pas la cible.
C'est à ces inconvénients et limitations qu'entend plus particulièrement répondre la présente invention en proposant un projecteur rotatif de produit de revêtement qui génère un jet de produit de revêtement large et stable, permettant ainsi de revêtir rapidement des surfaces relativement grandes, avec des vitesses de déplacement élevées du projecteur par rapport à ces surfaces.
A cet effet, l'invention concerne un projecteur rotatif de produit de revêtement comprenant un organe de pulvérisation du produit de revêtement présentant au moins une arête circulaire de pulvérisation, des moyens d'entraînement de l'organe de pulvérisation autour d'un axe de rotation et un corps qui définit l'axe de rotation et qui comprend des orifices primaires disposés sur un contour primaire entourant l'axe de rotation, chaque orifice primaire étant destiné à éjecter un jet d'air primaire selon une direction primaire ayant, par rapport à l'axe de rotation, une composante axiale et une composante orthoradiale non nulles. La direction primaire a une composante radiale non nulle et centrifuge par rapport à l'axe de rotation, alors qu'un jet primaire s'étend, au niveau de l'arête de pulvérisation et le long de l'axe de rotation, à une distance de l'axe de rotation qui est strictement supérieure au rayon de l'arête de pulvérisation. Conformément à l'invention, le corps du projecteur comprend des orifices secondaires disposés sur un contour secondaire entourant l'axe de rotation, chaque orifice secondaire étant destiné à éjecter un jet d'air secondaire selon une direction secondaire ayant, par rapport à l'axe de rotation, une composante axiale et une composante radiale centripète non nulles, telles que le jet secondaire frappe une surface externe de l'organe de pulvérisation, alors que les contours primaires et secondaires sont confondus avec un cercle centré sur l'axe de rotation. En outre, la direction primaire forme, dans un plan radial par rapport à l'axe de rotation, un angle compris entre 3 et 12°.
L'invention tire parti du fait que l'air de jupe tourbillonnaire ou « vortex » peut être utilisé pour conformer le jet avec une bonne stabilité, moyennant un débit suffisant d'air de jupe, et en produisant une largeur d'impact relativement importante, grâce au fait que la direction primaire a une composante radiale non nulle et centrifuge. En effet, cette composante radiale non nulle et centrifuge de la direction primaire induit que l'air de jupe tend à conformer le jet issu de l'arête de pulvérisation avec une forme évasée, ce qui induit un jet présentant une largeur d'impact importante. Cette largeur d'impact importante permet de rapprocher l'organe de pulvérisation de la surface à revêtir, ce qui assure une bonne homogénéité de la partie du jet de produit de revêtement qui atteint la surface de l'objet à revêtir. On remarque que l'invention prend le contrepied des habitudes dans le domaine de la pulvérisation de produit de revêtement puisque il est habituel d'utiliser un air de jupe, notamment vortex, pour rabattre le jet de produit de revêtement issu de l'arête de pulvérisation en direction de l'axe de rotation de l'organe de pulvérisation. Au contraire, selon la présente invention, on utilise l'air de jupe pour « dilater » ou « ouvrir » le jet de produit de revêtement, de façon à obtenir un large impact. Grâce à l'invention, les jets secondaires lèchent la surface externe de l'organe de pulvérisation, avant d'atteindre l'arête de pulvérisation où ils interagissent avec le jet de produit de revêtement (quittant cette arête).
L'invention concerne également une méthode de pulvérisation de produit de revêtement qui peut être mise en oeuvre avec un projecteur tel que mentionné ci-dessus. Plus précisément cette méthode est utilisée pour la pulvérisation de produit de revêtement sur une surface d'un objet à revêtir, à l'aide d'un projecteur rotatif comprenant un organe de pulvérisation du produit de revêtement présentant au moins une arête circulaire de pulvérisation dont le diamètre est compris entre 50 et 100 mm, des moyens d'entraînement de l'organe de pulvérisation autour d'un axe de rotation et un corps qui définit l'axe de rotation précité. Dans cette méthode, en cours de projection, le produit de revêtement pulvérisé à partir de l'arête circulaire est soumis à l'action de jets primaires dirigés chacun selon une direction primaire ayant, par rapport à l'axe de rotation, une composante axiale et une composante orthoradiale non nulle. Conformément à l'invention, la direction primaire a une composante radiale non nulle et centrifuge par rapport à l'axe de rotation. En outre, un jet primaire s'étend, au niveau de l'arête de pulvérisation et le long de l'axe de rotation, à une distance strictement supérieure au rayon de l'arête circulaire de pulvérisation. L'arête circulaire de pulvérisation est disposée à une distance axiale de la surface de l'objet à revêtir, mesurée parallèlement à l'axe de rotation, qui est inférieure à 200 mm, de préférence inférieure à 180 mm, de préférence encore inférieure à 150 mm. Le produit de revêtement est soumis à l'action de jets secondaires dirigés chacun selon une direction secondaire et ayant, par rapport à l'axe de rotation, une composante axiale et une composante radiale centripète non nulles, ces jets frappant une surface externe de l'organe de pulvérisation. Les jets primaires et secondaires sortent d'orifices primaires et secondaires qui sont disposés sur des contours primaire et secondaire confondus avec un cercle centré sur l'axe de rotation de l'organe de pulvérisation. En outre, la direction primaire forme, dans un plan radial par rapport à l'axe de rotation, un angle compris entre 3 et 12°.
Grâce à la méthode de l'invention, un impact relativement tendu, qui peut être qualifié de « hard pattern » est obtenu sous l'action des jets primaires et des jets secondaires et avec une largeur d'impact relativement importante, du fait de l'orientation centrifuge de la direction primaire et de l'orientation centripète de la direction des jets secondaires, avant qu'ils frappent la surface externe de l'organe de pulvérisation, alors même que la faible distance axiale entre l'organe de pulvérisation et l'objet à revêtir garantit un bon rendement de dépôt puisque les gouttelettes constituant le jet de produit de revêtement restent sous l'influence de l'air de jupe pendant tout leur trajet vers la surface à revêtir.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle méthode peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible :
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un projecteur conforme à son principe et d'une méthode de mise en oeuvre de ce projecteur également conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
L'installation 1 représentée à la
L'installation 1 comprend également un projecteur 10 de type rotatif et électrostatique et qui comprend un bol 20 formant organe de pulvérisation et supporté par un corps 30 à l'intérieur duquel est montée une turbine 40 d'entraînement en rotation du bol 20 autour d'un axe X30 défini par le corps 30.
Le corps 30 renferme également une unité haute tension 50 reliée au bol 20 par un câble haute tension 51 et un conduit 60 d'alimentation du bol 20 en produit de revêtement à pulvériser.
Un distributeur 21 est solidarisé à la partie amont du bol 20 pour canaliser et répartir le produit de revêtement, La vitesse de rotation du bol 20 en charge, c'est-à-dire lorsqu'il pulvérise du produit, est comprise entre 20 000 tours/mn et 80 000 tours/mn.
Le bol 20 présente une symétrie de révolution autour de l'axe X30 et comporte une surface de répartition 22 sur laquelle le produit de revêtement s'étale, sous l'effet de la force centrifuge, jusqu'à une arête de pulvérisation 23 où il est micronisé en fines gouttelettes. L'ensemble des gouttelettes forme un jet J1 de produit quittant le bol 20, au niveau de son arête 23 et se dirigeant vers l'objet O sur lequel il recouvre une surface d'impact S avec une couche C de produit de revêtement dont l'épaisseur est exagéré à la
La surface arrière externe 24 du bol 20, c'est-à-dire sa surface qui n'est pas tournée vers son axe de rotation X30, est tournée vers le corps 30.
Le corps 30 présente des orifices primaires 34 et des orifices secondaires 36 disposés sur un même cercle C30 centré sur l'axe X30. Ces orifices primaires 34 et secondaires 36 sont destinés à émettre respectivement des jets d'air primaires J34 et des jets d'air secondaires J36 qui s'étendent, en sortie des orifices 34 et 36, selon leurs directions respectives Δ34 et Δ36. Les orifices 34 et 36 sont disposés en alternance le long du cercle C30. En d'autres termes, chaque orifice 34 est disposé, le long du cercle C30, entre deux orifices 36, et réciproquement.
Les orifices 34 sont disposés selon un contour primaire, alors que les orifices 36 sont disposés selon un contour secondaire, ces contours primaires et secondaires étant confondus avec le cercle C30. Grâce au fait que les premier et deuxième contours sont confondus, la face avant du corps 30 dans laquelle sont ménagés les orifices 34 et 36 peut avoir une largeur radiale faible. Son aire est donc faible, alors qu'il s'agit de la partie du projecteur la plus exposée aux salissures. En outre, moins cette face avant est épaisse radialement, moins la zone dans laquelle se crée, en avant de cette face, une dépression effet Venturi, est importante.
Le long de l'axe X30, l'arête 23 se trouve à une distance axiale L1 du cercle C qui vaut ici sensiblement 10 mm. La distance L1 représente donc le dépassement du bol 20 hors du corps 30.
Les directions primaires Δ34 et secondaires Δ36 sont déterminées respectivement par les inclinaisons, par rapport à l'axe X30, de canaux primaires 340 et de canaux secondaires 360 définis dans le corps 2. Ces canaux 340 et 360 sont rectilignes et débouchent respectivement sur les orifices primaires 34 et secondaires 36. En amont, les canaux 340 et 360 sont reliés à deux sources indépendantes d'alimentation en air comprimé connues et soi et permettant de former les jets J34 et J36. Ces sources, ainsi que les moyens d'alimentation en air des canaux 340 et 360 ne sont pas représentés, pour la clarté du dessin. Ils peuvent être du type de ceux représentés à la
En fonctionnement du projecteur 10, les canaux 340 sont alimentés avec une pression et un débit d'air tels que le débit total des jets primaires est compris entre 100 et 500 litres/mn. En fonctionnement, les canaux 360 sont alimentés avec une pression et un débit d'air tels que le débit total des jets secondaires est compris entre 100 et 500 litres/mn.
La direction Δ34 présente, par rapport à l'axe X30, une composante axiale Δ34 visible à la
Les valeurs relatives des composantes A34 et R34 sont choisies de telle sorte qu'un angle α, défini dans le plan de la
La direction Δ34 présente également une composante orthoradiale O34 visible à la
On note D20 le diamètre nominal du bol 20, c'est-à-dire le diamètre de l'arête de pulvérisation 23.
On note D30 le diamètre du cercle C sur lequel sont répartis les orifices primaires et secondaires 34 et 36. Le diamètre D30 est supérieur au diamètre D20. Ainsi, compte tenu de cette différence de diamètre et du fait que la direction Δ34 a une composante radiale et centrifuge, un jet d'air primaire J34 qui s'étend le long d'une direction Δ34 passe, au niveau de l'arête de pulvérisation 23 le long de l'axe X30, à une distance radiale d34 qui est supérieure au rayon R20 du bol 30, c'est-à-dire à la moitié du diamètre D20. Grâce à cette orientation de la direction Δ34, un jet d'air primaire peut franchir librement la région dans laquelle se trouve l'arête 23.
Autrement dit, les composantes A34, R34 et O34 de la direction Δ34 d'un jet primaire J34 permettent que ce jet s'écoule à une distance radiale d'34 non nulle de l'arête 23, cette distance radiale correspondant à la différence entre la distance radiale d34 et le rayon R20. Cette distance radiale d'34 peut être comprise entre 0 et 25 mm et dépend, entre autres, de la valeur de la distance axiale L1.
Chaque jet d'air secondaire J36 est incliné, en sortie d'un canal secondaire 36 et par rapport à l'axe de rotation X30, selon une direction secondaire Δ36 qui présente une composante axiale A36 et une composante radiale et centripète R36. Ces composantes axiale et radiale sont déterminées de telle sorte que la direction Δ36 vient frapper la surface arrière 24 du bol 20, comme cela ressort de la
On note 25 une zone annulaire de la surface arrière 24 qui reçoit les jets secondaires. A partir de la zone 25, chaque jet d'air secondaire s'étale sur la partie de la surface 24 située entre la zone 25 et l'arête 23. Ceci permet de générer un flux d'air secondaire en forme de nappe relativement uniforme.
Ainsi, le jet J1 de produit de revêtement quittant l'arête 23 est soumis, d'une part, aux jets d'air primaires J34, qui s'étendent chacun selon une direction Δ34 à distance de l'arête 23, et, d'autre part, aux jets secondaires J36, qui lèchent la surface 24 après avoir impacté celle-ci dans la zone 25.
Compte tenu de l'orientation de leurs directions Δ34, les jets d'air primaires J34 tendent à dilater ou expandre radialement par rapport à l'axe X30 le jet de produit de revêtement J1. D'autre part, les jets secondaires J36 qui lèchent la surface arrière 24 du bol 20 tendant à rabattre le jet J1 de produit de revêtement en direction de l'axe X30.
Dans ces conditions, l'action combinée des jets primaires J34 et des jets secondaires J36 a pour effet de créer un nuage de produit de revêtement, entre le bol 20 et la surface S, qui présente un profil de vitesse relativement homogène, comme représenté par le profil P à la
Ainsi, la distance axiale L2, mesurée entre l'arête 23 et la surface S parallèlement à l'axe X30 lors de la pulvérisation de produit de revêtement peut être conservée à une valeur faible, ce qui garantit un bon rendement de dépôt, alors que la largeur d'impact du nuage de produit de revêtement sur la surface S est élevée.
En pratique, pour un bol de diamètre D20 compris entre 50 et 100 mm, la distance L2 est inférieure à 200 mm, de préférence inférieure à 180 mm. Des résultats particulièrement satisfaisants peuvent être envisagés avec une distance L2 inférieure à 150 mm. Ceci est notamment le cas lors de la mise en oeuvre d'un pulvérisateur électrostatique avec charge interne, c'est-à-dire par contact du produit de revêtement avec le bol 20 qui est électriquement conducteur et porté à la haute tension. En variante, l'invention est utilisable avec un pulvérisateur à charge externe, avec la même gamme de valeurs pour la distance L2.
Les débits des jets primaire J34 et secondaire J36 et la vitesse de rotation du bol 20 sont choisis pour que la vitesse d'une gouttelette de peinture quittant l'arête 23 soit supérieure à 5 m/s.
La vitesse de déplacement du pulvérisateur 20 perpendiculairement à l'axe X30, comme représentée par la double flèche F à la
L'installation 1 peut comprendre des moyens de détermination de la distance L2, par mesure ou par calcul et cette distance peut être prise en compte pour ajuster la valeur de la haute tension appliquée au produit de revêtement, notamment par l'intermédiaire du bol 20 qui est électriquement conducteur. Plus précisément, la valeur de consigne de la haute tension délivrée par l'unité 50 peut être fixée à une valeur nominale U telle que le rapport U/L2, qui correspond au champ électrostatique moyen entre l'arête 23 et l'objet O, est constant lorsque la distance L2 varie.
De façon tout-à-fait avantageuse, et compte tenu de la valeur relativement faible de la distance L2, la valeur nominale de la haute tension utilisée pour charger électrostatiquement est sélectionnée inférieure à 80 kV. Compte tenu de la valeur relativement faible de la distance L2, le champ électrostatique entre le bol 20 et l'objet O est intense, avec le même niveau d'intensité que dans les installations classiques, tout en utilisant des valeurs de tension plus basses qu'à l'accoutumée et en diminuant, en conséquence, les risques d'incendie puisque l'énergie capacitive stockée est proportionnelle au carré de la haute tension nominale délivrée par l'unité 50.
En pratique, la valeur de la haute tension U est choisie en fonction de celle de la distance L2 de telle sorte que le rapport U/L2 vaut approximativement 3kV/cm. Cette valeur est avantageusement comprise entre 1 kV/cm et 4 kV/cm.
Même s'il est particulièrement avantageux d'utiliser à la fois des jets d'air primaires J34 et des jets d'air secondaires J36 avec le projecteur et la méthode de l'invention, l'utilisation des jets d'air secondaires est facultative dans la mesure où, compte tenu de l'orientation de la direction Δ34, les jets d'air primaires assurent à titre principal la fonction de conformation du jet J1 de produit de revêtement quittant le bol.
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.