FR2553007A1 - Applicateur de revetements - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN APPLICATEUR ROTATIF DE REVETEMENTS. IL COMPREND UN ARBRE 26 ENTRAINE PAR UNE TURBINE A AIR 30 DE FACON A FAIRE TOURNER A GRANDE VITESSE UNE COUPELLE 27. L'ARBRE EST MONTE DANS DEUX PALIERS ESPACES 24, 25 ET UN JOINT 79 EST MONTE ENTRE LA COUPELLE D'ATOMISATION ET LE PALIER AVANT 24. CE JOINT COMPORTE UN CHAPEAU DE PALIER ET UN CAPUCHON COMPLEMENTAIRE. DE L'AIR D'ECHAPPEMENT EST UTILISE POUR LE REFROIDISSEMENT DES PALIERS ET POUR ETABLIR UNE PRESSION A L'INTERIEUR DE L'APPLICATEUR. DOMAINE D'APPLICATION: APPLICATION DE REVETEMENTS, TELS QUE DES PEINTURES ET MATIERES SIMILAIRES, SUR DES PIECES, ETC.
Description
1. L'invention concerne un appareil destiné à appliquer des revêtements,
et plus particulièrement un applicateur perfectionné de revêtement à atomiseur rotatif
destiné à déposer de la peinture et des matières similai5 res sur une pièce L'invention convient particulièrement à une adaptation à un montage sur robot.
Dans un type d'appareil d'application de revêtements de l'art ateéieur, destin à des peintures et autres, un atomiseur rotatif, tel qu'un disque ou qu'une 10 coupelle, est entraîné par des moyens tels qu'un moteur à air, Ce moteur pneumatique peut être une turbine à entrainement par air I 1 est connu dans l'art antérieur qu'un régulateur peut être incorporé à une turbine à air pour réguler la vitesse de l'arbre de sortie de cette turbine. 15 Un tel régulateur est décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 708 240 La coupelle est miseen rotation à des vitesses élevges, N o r m a 1 e m e N t
comprises entre 10 000 et 40 000 tours par minute.
De la peinture est délivrée à la surface inté20 rieure de la coupelle en rotation rapide et en est projetée en petites particules sous l'effet de la force centrifuge La surface de la coupelle est chargée à une tension élevée, normalement comprise entre 30 k V et 100 k V, pour charger électrostatiquement les particules de peinture. 25 Les particules de peinture chargées et atomisées sont dirigées vers la pièce qu'elles enduisent, sous l'effet de la charge qu'elles portent et, dans certaines formes de réalisation, par un courant d'air qui les entoure et
qui est déchargé de l'applicateur à atomiseur rotatif.
Lorsqu'un applicateur à atomiseur rotatif est chare aux'hautes tensions nécessaires, il faut établir un trajet non
conducteur entre l'arbre métallique chargé et la coupelle en rotation et tout objet à la masse, par exemole le bras d'un rebot in5 dustriel.
La grande vitesse de rotation de la coupelle de l'atomiseur rotatif, associée à l'utilisation d'une matière de revêtement et de solvants, pose souvent des problèmes de palier dans les dispositifs de l'art antérieur.
Conformément à l'invention, un applicateur à atomiseur rotatif comprend un joint perfectionné qui tend à empêcher les matières de revêtement, les solvants et
les vapeurs de solvants d'attaquer les paliers de l'arbre.
De plus, l'arbre et les paliers métalliques 15 sont disposés dans un corps non métallique qui est ensuite positionné à l'intérieur d'un carter extérieur non métallique L'applicateur de revêtement conforme à l'invention établit un trajet diélectrique suffisamment long entre la coupelle métallique et la masse, tout en
conservant simultanément une configuration globale relativement compacte.
Dans une forme de réalisation de l'invention, un passage d'air d'étanchéité est établi entre le côté échappement de la turbine et le joint Une contre-pression 25 est appliquée à l'air d'échappement et une partie de cet air d'échappement est dirigée vers le joint pour améliorer l'étanchéité et empêcher la matière de revêtement, le solvant et les vapeurs de solvant d'attaquer le palier avant Cet air d'échappement refroidit également 30 les paliers et met sous pression l'intérieur du carter
pour empêcher l'entrée de particules indésirables.
Il est apparu que la durée de vie utile de l'applicateur à atomiseur rotatif selon l'invention est notablement augmentée. - L'invention a donc pour objet un applicateur
perfectionné de revêtements à atomiseur rotatif.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de l'applicateur à atomiseur rotatif selon l'invention; . la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'une partie de l'applicateur à atomiseur rotatif de la figure 1, dont la coupelle et le carter sont 10 retirés; la figure 3 est une coupe à échelle agrandie suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3; la figure 5 est une coupe suivant la ligne -5 de la figure 3; la figure 6 est une coupe partielle suivant la ligne 6-6 de la figure 5, montrant la connexion électrique; la figure 7 est une coupe axiale partielle à échelle agrandie montrant le joint du palier avant; et la figure 8 est une coupe axiale partielle à échelle agrandie, analogue à celle de la figure 7,
montrant le joint arrière.
Un applicateur de revêtements à atomiseur rotatif selon l'invention est indiqué globalement par la référence numérique 10 L'applicateur 10 comprend un corps 11 comportant un ensemble avant 12, un ensemble arrière 13 et un ensemble distributeur 14 La totalité 30 du corps 11 est entourée d'un carter ou d'une enveloppe extérieure 15 L'ensemble de corps avant 12, l'ensemble de corps arrière 13, l'ensemble distributeur 14 et le carter sont tous réalisés en une matière diélectrique non métallique (plastique) L'ensemble distributeur 14 35 est retenu sur l'ensemble de corps avant 12 par des vis non métalliques 16 qui sont logées dans des trous taraudés 17 L'ensemble de corps avant 12 est relié à l'ensemble de corps arrière 13 par des filets 18 Une bague 20 de support est vissée dans une ouverture ménagée dans l'ensemble de corps avant 12 et porte un ensemble à arbre 21 La bague 20 de support et l'ensemble à arbre 21 sont métalliques L'ensemble 21 comprend un fourreau cylindrique 22, des paliers espacés avant et arrière 24 et 25 et un arbre épaulé 26 L'arbre épaulé 26 porte une 10 coupelle rotative 27 Un écrou 28 maintient la coupelle 27 sur l'arbre 26 Dans la forme de réalisation décrite,
les paliers 24 et 25 sont des paliers à contact angulaire; cependant, d'autres types de paliers peuvent être utilisés.
Des moyens d'entraînement sont montés sur l'extrémité arrière de l'arbre 26 En particulier, une turbine 30 entraînée par air est utilisée pour entrainer l'arbre 26 Le fonctionnement détaillé de la turbine à air 30 est décrit dans la demande de brevet des EtatsUnis d'Amérique n 183 266, déposée le 2 septembre 1980 20 au nom de Coeling et collaborateurs et dans le brevet
n O 3 708 240 précité.
Un bras non métallique 33 part de l'arr Tire
de l'applicateur 10 à atomiseur rotatif et est utilisé pour le montage de cet applicateur 10 sur le bras d'un 25 robot industriel ou, en variante, sur un support fixe.
Un conduit flexible 34 est raccordé à l'extrémité arrière de l'ensemble de corps arrière 13 et contient plusieurs tuyaux de peinture, plusieurs tuyaux d'air et un câble électrique Un tuyau à air 36 pour la turbine est raccordé à un espace annulaire 37 qui fait partie de l'ensemble de corps arrière 13 L'espace annulaire 37 définit un passage 38 qui communique avec la turbine à
air 30 par un joint arrière 39.
Comme représenté sur la figure 8, -le joint arrière 39 comprend un élément cylindrique 40 d'étanchéité réalisé en matière plastique, par exemple en "Nylon-" ou autre Une lèvre métallique coupante 41 est définie sur la face arrière de la turbine à air 30 La lèvre coupante 41 provoque une abrasion de l'élément cylindrique 40 d'étanchéité pour faire fondre la matière plastique et établir une étanchéité sûre La turbine 30 et le joint arrière 39 définissent un passage à air 42 communiquant
avec le passage annulaire 37 et le tuyau à air 36.
Les autres tuyaux et câbles se trouvant dans 10 le conduit flexible 34 passent à travers le carter et aboutissent à l'ensemble distributeur 14 Par exemple, comme montré sur la figure 3, un tuyau 45 à solvant aboutit à l'ensemble distributeur 14 et communique avec un canal 46 qui conduit à une buse 47 de décharge de S solvant La buse 47 introduit le solvant dans la coupelle
rotative 27 pendant le nettoyage.
Le tuyau 45 à solvant est raccordé à l'ensemble distributeur 14 par un raccord 48 à solvant qui est mieux montré sur la figure 5 Un raccord 49 réalise la 20 connexion d'un câble électrique 50; un raccord 51 réalise le branchement d'un tuyau 52 à peinture et un raccord 53 réalise le branchement d'un conduit 54 d'air
de mise en forme.
Comme montré sur la figure 3, une plaque avant annulaire 56 est montée sur l'extrémité avant de l'ensemble distributeur 14 et définit un canal 57 d'air de mise en forme, qui communique avec le conduit 54 d'air de mise en forme Plusieurs ouvertures 58 à air de mise en forme, espacées radialement, dirigent de l'air propre de mise en forme en des emplacements prédéterminés situés à l'extérieur et le long de la coupelle rotative 27 De façon similaire, le tube 54 à peinture communique avec plusieurs ouvertures 60 qui
dirigent de la peinture vers la surface intérieure de 35 la coupelle rotative 27.
Comme montré sur les figures 2 et 4, plusieurs ouvertures périphériques 62 sont ménagées dans l'élément annulaire 37 de l'ensemble de corps arrière 13 Le tube à solvant, le câble électrique 50, le tuyau 52 à peinture et le conduit 54 d'air de mise en forme sont positionnés dans certaines des ouvertures périphériques 62 Les autres ouvertures périphériques 62 et des parties des ouvertures périphériques 62 ayant reçu les tubes et câbles servent également de canaux d'air d'échappement de 10 la turbine conduisant vers l'extérieur jusqu'au conduit
flexible 34.
Comme montré sur les figures 2, 3 et 4, après que l'air s'est échappé de la turbine 3 pour pénétrer dans une chambre 63 de réaction définie dans l'ensemble 15 de corps avant 13, il est dirigé vers des canaux 64 conduisant à une chambre 65 qui enferme un silencieux fibreux Un disque 66 de pression, qui présente plusieurs ouvertures 67, est disposé à l'intérieur de la chambre 65
à silencieux Le disque 66 de pression établit une contre20 pression d'air d'échappement à l'intérieur des canaux 64.
Normalement, la contre-pression souhaitée est de l'ordre de 7 k Pa en valeur àarnomtrique Une partie du gaz
d'échappement pénètre par les ouvertures 67 dans une chambre 69 définie entre le corps 11 et le carter 15.
La pression du gaz d'échappement à l'intérieur du carter empêche l'entrée de particules de peinture et d'autres particules indésirables à l'intérieur de ce carter La plus grande partie du gaz d'échappement se déplace ensuite vers l'arrière en passant dans les ouvertures périphériques 62 de l'élément annulaire 37 et s'échappe
vers l'arrière par le conduit flexible 34.
Dans une forme de réalisation, des sorties auxiliaires 70 d'air de mise en forme (voir figure 3) partent de la chambre 69, traversent l'ensemble distri35 buteur 14 et la plaque annulaire avant 56 Ces ouvertures
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auxiliaires 70 d'air de mise en forme sont espacées à l'extérieur des premières sorties ou ouvertures 58 d'air de mise en forme Plutôt que d'utiliser de l'air d'appoint, une partie de l'air d'échappement est évacuée par les sorties auxiliaires 70 d'air de mise en forme afin de freiner et arrêter les particules de peinture et les particules de solvant se déplaçant vers l'arrière le long du carter 15 Comme représenté sur les figures 3 et 4, la bague 20 de support définit plusieurs canaux 73 10 qui sont immédiatement adjacents à la paroi extérieure du fourreau 22 Les canaux 73 sont en communication avec une chambre 74 définie entre l'extrémité avant de l'ensemble de corps avant 12 et la paroi extérieure du fourreau 22 L'extrémité avant de l'ensemble de corps avant 12 définit plusieurs ouvertures 75 (figures 3 et 5) qui sont en communication avec la chambre 74 et une chambre 76 d'étanchéité qui est définie par l'ensemble distributeur 14 Les canaux 73, la chambre 74 et la chambre 76 d'étanchéité définissent un canal d'air d'étanchéité s'étendant 20 entre la chambre 63 d'échappement d'air de la turbine et un joint 79 Une partie de l'air d'échappement sous pression parcourt ce circuit d'écoulement d'air et
refroidit les paliers avant et arrière 24 et 25.
Comme montré sur les figures 2, 3 et 7, un joint 79 est placé entre l'atomiseur rotatif ou coupelle rotative 27 et le palier avant 24 Le joint 79 comprend un chapeau cylindrique 80 de palier et un capuchon complémentaire 81 Dans la forme de réalisation décrite, le chapeau 80 de palier est réalisé en métal tandis que 30 le capuchon 81 est réalisé en matière plastique telle que du "Delrin" ou "Nylon" Le chapeau 80 de palier est réalisé d'une seule pièce avec une partie 82 en forme d'écrou, un évidement cylindrique 83 adjacent à l'arbre
26 et un bord coupant circulaire 84 s'étendant vers 35 l'avant.
Dans la forme de réalisation décrite, le capuchon 81 définit un épaulement circulaire 86 d'étanchéité Le bord tranchant 84 du chapeau 80 de palier porte contre l'épaulement 86 d'étanchéité du capuchon 81, lors du montage, et érode cet épaulement, comme montré sur la figure 7 Dans la forme de réalisation décrite, le chapeau 80 de palier présente également une surface circulaire 87 et le capuchon 81 comporte une
paroi extérieure cylindrique 88 ayant une extrémité 10 effilée 89.
Lors de l'assemblage, l'extrémité effilée 89 est écrasée contre la surface circulaire 87 du chapeau de palier afin que les éléments soient pris l'un avec l'autre et forment un joint étanche Le chapeau 80 de 15 palier et le capuchon 81 définissent une chambre 90 de projection inclinée vers l'extérieur Si une matière indésirable pénètre dans cette chambre 90, elle est projetée vers l'extérieur Un joint axial secondaire 91, dans ce cas un joint axial à labyrinthe 91, est disposé 20 dans l'évidement cylindrique 83 à proximité immédiate
du palier avant 24.
La pression positive régnant dans la chambre 76 d'étanchéité, qui est mise sous pression par l'air d'échappement, associée au joint principal 79 et au joint 25 axial secondaire 91, tend à s'opposer au passage des particules de peinture, de solvant et des vapeurs de solvant le long de l'arbre 26 vers le palier avant 24
pendant la rotation à grande vitesse de l'arbre 26.
Ce dispositif d'étanchéité assure une durée de vie beau30 coup plus grande du palier et donc une durée de vie
utile beaucoup plus longue pour l'applicateur de revêtements à atomiseur rotatif.
Comme représenté sur la figure 6, le câble électrique 50 aboutit dans un bloc 93 de résine cellu35 laire avec lequel il est en liaison électrique Le bloc de résine cellulaire renferme plusieurs particules conductrices 94, par exemple des particules de graphite Le bloc 93 de résine cellulaire porte contre le fourreau métallique 22 qui est en liaison électrique avec l'arbre 5 tournant 26 Cet arbre 26 est en liaison électrique avec la coupelle rotative 27 qu'il charge électriquement sous une tension comprise entre 40 k V et 100 k V. Il va de soi que de nombreuses modifications
peuvent être apportées à l'applicateur décrit et repré10 senté sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (7)
1 Applicateur de revêtements, caractérisé en ce qu'il comporte un atomiseur rotatif ( 27) monté sur un arbre ( 26), des moyens d'entraînement reliés à l'ar5 bre afin de le faire tourner à grande vitesse, des moyens destinés à alimenter l'atomiseur rotatif en matière de revêtement, deux paliers espacés ( 24, 25) dans lesquels l'arbre est monté de façon à pouvoir tourner et un joint ( 79) placé entre l'atomiseur rotatif et le palier avant, 10 ce joint comprenant un chapeau cylindrique ( 80) de palier adjacent au palier avant et présentant un bord tranchant circulaire ( 84) adjacent à l'arbre, et un capuchon complémentaire ( 81) entourant l'arbre, à proximité immédiate du chapeau de palier, ce capuchon comportant un épaule15 ment circulaire ( 86) d'étanchéité, le bord tranchant du chapeau de palier portant contre l'épaulement d'étanchéité et le soumettant à une abrasion afin que le palier avant soit protégé de façon étanche de la matière
de revêtement.
2 Applicateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chapeau de palier présente une surface circulaire ( 87) s'étendant vers l'extérieur et en ce que le capuchon comprend une paroi extérieure cylindrique ( 88) à extrémité arrière effilée ( 89) qui
porte contre la surface circulaire du chapeau de palier.
3 Applicateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un joint axial ( 91) est disposé entre le chapeau de palier et l'arbre, à proximité du
palier avant.
4 Applicateur selon la revendication 2,
caractérisé en ce que le chapeau de palier et le capuchon définissent une chambre ( 90) de projection inclinde vers l'extérieure.
Applicateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement comprennent une turbine ( 30) entraînée par air, l'applicateur délimitant un canal d'air d'admission et un canal d'air d'échappement, l'applicateur délimitant également un canal d'air d'étanchéité en communication avec la turbine et le joint afin qu'une partie de l'air d'échappement puisse être introduite dans ce canal d'air d'étanchéité pour mettre le joint sous pression, et des moyens étant destines à établir une pression positive dans le canal
d'air d'étanchéité.
6 Applicateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre de revêtement est une chambre cylindrique ( 65) à silencieux communiquant avec le canal d'air d'échappement afin de recevoir de l'air
d'échappement, les moyens établissant une pression positive comprenant un disque ( 66) de pression placé à 15 proximité immédiate de la chambre à silencieux.
7 Applicateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il présente des premières sorties ( 58) d'air de mise en forme destinées à recevoir de l'air de mise en forme et à le diriger à proximité immé20 diate de l'atomiseur rotatif, et des sorties auxiliaires ( 70) d'air de mise en forme espacées à l'extérieur des premières sorties d'air de mise en forme et communiquant
avec la turbine afin d'en recevoir l'air d'cliappement.
8 Applicateur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l'arbre et les paliers sont disposés dans un corps non métallique ( 11) qui est lui-même disposé à l'intérieur d'un carter non métallique ( 15).
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