Sablage à pression ou surpression: procédé

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Principe de fonctionnement

Principe de baseSableuse à commande manuelle
Ce système, aussi appelé à "pression directe" est totalement différent du précédent (succion). Il permit de faire évoluer la technique du sablage.
Les grains ne sont plus aspirés sous forme fluidisée par le vide d'une chambre pour être projetés par un pistolet, mais propulsés par l'air comprimé depuis un pot ou réservoir pressurisé, dans un tuyau unique, vers une "buse" dans laquelle ils sont accélérés. Pour permettre l'entraînement des grains, la pression dans le réservoir, doit être égale à celle du vecteur dans le tuyau de projection (R1). Cette équilibre des pressions, permet une coulée libre des grains, par simple gravité dans la lance de projection, par un orifice situé sous la trémie du réservoir (V1).
Le réservoir d'abrasif étant en surpression lors de la projection, il doit obligatoirement être fermé. L'entrée d'air de pressurisation se fait par un conduit en partie supérieure, juste au dessus de la masse d'abrasif (R).
Un orifice au sommet du réservoir permet son rechargement, lorsque la pression interne est ramenée par décompression à une valeur égale à la pression atmosphérique (R2). Sa fermeture, faite autrefois manuellement par tape à vis, se fait aujourd'hui automatiquement, par une soupape prisonnière dans l'ouverture, animée par l'introduction de l'air pressurisation (C1).

Sableuse en coupeAvantages du système
- il assure l'écoulement de débits d'abrasif plus importants , avec une utilisation plus rentable de la puissance "air comprimé".
- la longueur de la tuyauterie de projection influe moins sur le rendement qu'avec un système à succion très critique.
- la distance de tir entre la buse et le subjectile est plus grande qu'en succion, imprimant aux grains une énergie cinétique plus importante.

Évolution du système

Sableuses à double corps
Sableuse à marche continueAlors que la machine à succion peut projeter sans interruption, tant qu'elle est alimentée en air et sa trémie en abrasif, le réservoir à pression lui est tributaire de sa propre capacité. Il ne peut être rempli que lorsque la pression de part et d'autre de la soupape de fermeture (C1) est équilibrée, pour permettre sa descente. La projection à partir d'un pot à pression est donc discontinue.
Pour pallier cet inconvénient sensible, notamment sur les machines automatiques, on installe au dessus du réservoir principal, un second réservoir formant sas. Le réservoir principal est toujours sous pression pendant la marche, alors que le réservoir sas est:
- soit sous pression et en communication par la soupape de remplissage avec le réservoir principal (période de transfert de l'abrasif),
- soit dépressurisé et en communication avec une trémie de stockage d'abrasif (période de rechargement).
Les deux réservoirs peuvent être construits dans la même enceinte pressurisable, avec des commandes de marche et de transfert pilotées à distance.

Les éléments constitutifs

Evolutions:
L'évolution des systèmes de grenaillage par vecteur gazeux, depuis son origine avec des machines archaïques jusqu'à nos jours, est marquée par de nombreuses évolutions tendant à améliorer son efficacité.
Les machines à succion ont peu évoluées du point de vue de la projection. Les seules améliorations concernent l'emploi de matériaux constitutifs plus durables pour la réalisation des injecteurs, des buses et des mélangeurs. A l'inverse, les machines à pression ont connues maintes améliorations, pour chacune des parties sensibles de la machine.

La soupape de remplissage
Différents types, par leur forme, à cônes, à dômes, à boules, ou par leur commande, fermeture par ressorts ou contrepoids, ont été utilisés pour recharger en abrasif et mettre sous pression le réservoir.
Ces systèmes sont aujourd'hui remplacés par:
- une soupape libre, fixée sur une tige creuse, coulissant sur un tube vertical placée au centre du pot qui assure l'alimentation en air comprimé. Sous l'action de la pression, elle se soulève, se plaque contre son siège et lui reste fermement maintenue. Le jeu important entre les deux tubes permet une mise sous pression rapide du réservoir.
- une soupape commandée indépendamment par un vérin pneumatique, qui, pour des travaux à faible pression, vient pousser la soupape devenue trop lourde. Ce type de soupape assistée est utilisé pour la projection à cycle continu sur les réservoirs à double corps.

Mélangeur d'abrasifLe doseur d'abrasif
De nombreux doseurs à registres, à diaphragmes, à injecteurs, à pointeaux, à membranes, à vannes, à disques ou à manchons ont été et sont encore utilisés de nos jours (fig ci-contre).
Le doseur classique doit permettre l'obtention d'un mélange optimal air/abrasif, avec un écoulement fluide dans la lance de projection, tout en limitant au maximum les pertes de charge.
Un doseur plus évolué doit permettre, en plus de réaliser un mélange harmonieux avec des variations de dosage par réglages extérieurs, d'offrir la possibilité d'un arrêt instantané de la projection. La lance, qui peut aussi être purgée, pourra alors être utilisée en soufflage.

La buse de projection
C'est la pièce maîtresse dont dépend beaucoup l'efficacité du procédé et qui est trop souvent négligée. La buse qui est soumise à une abrasion intense et continue doit être durable. Elle sera constituée de matériaux à haute résistance et adaptée à l'utilisation spécifique d'un abrasif.
- alliages à forte teneur en chrome ou manganèse,
- carbures de tungstène, de bore ou de silicium,
- céramiques.
Les buses ont fait l'objet de nombreuses recherches, pour améliorer leur conception et leur efficacité. Outre le type classique à orifice cylindrique droit et ses dérivés, en té, à jet dévié ou à jet annulaire, la seule évolution reste l'application du convergent/divergent, appelé type "venturi". Cette technique basée sur l'accélération maximale des particules et l'amélioration de l'écoulement, a permis la réalisation de buses dites "supersoniques", basées sur le principe d'une tuyère de réacteur, dont la vitesse en sortie est supérieure à celle du son.

Buse venturi en coupeNota:
Les diamètres des buses varient de 3 à 15 mm, engendrant des consommations d'air comprimé de 0.5 à 15 Nm3/mn sous 6 bars.
A titre d'exemple dans le tableau ci-dessous, quelques débits pour les buses cylindriques les plus courantes (ci-contre une buse venturi).

Caractéristiques des buses à pression
Diamètre de buse en mm 8 10 12,5
Débit de grenaille en kg/mnn 16 25 40
Débit d'air comprimé à 6 bars      
- sans grenaille en Nm3/mn * 4 6,2 9
- avec grenaille en Nm3/mn * 3,2 4,9 7,5
* Débit donné en Nm3 ramené à la pression atmosphérique
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