Brevet FR2010737A1 — publié le 19700220

i 2010737 La présente invention concerne une machine â"couler sous pression et plus particulièrement une machine à couler sous pression à chambre chaude pour des métaux avec une buse d'injection métallique, pouvant être chauffée, rac-5 cordée à une pompe à piston, èt débouchant dans une coquille fixe. Dans les machines à couler sous pression à chambre chaude, il est nécessaire de chauffer la pièce d'injection, et en particulier la buse d'injection qui débouche dans la coquille fixe, pour empêcher que la matière 10 fondue ne se fige à l'intérieur de cette dernière. Avant la mise en fonctionnement de la machine à couler sous pression, il faut chauffer la buse d'injection jusqu'à ce qu'on atteigne la température de fonctionnement. Il faut aussi apporter de la chaleur à la buse d'injection pen-15 dant la marche, soit de temps en temps, soit d'une manière permanente. On décrit dans le brevet des Etats-Unis "d'Amérique N° 3 137 904, une buse d'injection, pour le chauffage de laquelle on utilise un certain nombre de buses de brûleurs dont les flammes sont dirigées sur 20 l'extrémité côté sortie de la buse d'injection.; Par sui-. te de la différence de température, entre la coquille et l'extrémité de la buse d'injection qui débouche dans cette coquille, la chaleur s'écoule de l'extrémité de la buse vers la coquille, et de ce fait, il s'établit à 25 l'extrémité de la buse, une température plus basse que celle de la partie chauffée de la buse d'injection. La température plus basse à l'extrémité de la buse provoque souvent un figeage de la matière fondue dans 18 extrémité de la buse, ce qui provoque une interruption 30 du fonctionnement de la machine à couler sous pression. En augmentant la puissance de chauffe des buses de brûleur, on peut élever la température à l'extrémité de la buse d*injection, ce qui empêche le figeage de la matière fondue. Mais souvent, la partie de la buse d'in-35 jection qui est soumise à l'action des brûleurs est surchauffée, ce qui entraîne une destruction rapide ou prématurée du matériau constituant la buse. On décrit dans le brevet de la République Fédérale Allemande H"0 876 576, une machine à couler par injection BAS) ^DFUGWAL 69 19233 2 2010737 qui présente une buse d'injection chauffée par'un brûleur.* Pour diminuer le refroidissement de l'extrémité de la buse d'"injection, une pièce thermique-ment isolante- est disposée entreVceller-ci et la coquille fixe. La surface-métallique de contact entre1 ia coquille 5 fixe et" 1 "'extrémité- de la buse d'injection^ est en vé'rité assez petite dans cet agencement. L'extrémité de la- buse d'injection ou la surface commune'de contact de la pièce thermiquemeiit Isolante avec la coquille fixe présente néanmoins aussi une section droite de métal pour des raisons de résistance mécanique. De cette façon, dans 10' cet agencement aussi, il passe de la chaleur de l'extrémité de la buse d'injection vers la coquille fixe. Les buses d'injection chauffées par de's brûleurs ont en commun l'inconvénient qu'il n'y a qu'une partie de la surface de la buse d'injection que l'on peut chauffer. Le chauffage de cette surface est limité au domaine du 15 contact de l'extrémité de la buse d'injection avec la coquille fixe. • Pour empêcher le figeage de la matière fondue dans le cariai de la buse d'injection, on a aussi proposé une résistance é-lectrique de chauffage incorporée d'ans celle-ci (brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.393.588).- 11 n'est pas possible, en raison de 20 la résistance calorifiqûe^du matériau constituant la buse d'injec-' tiohj de réaliser ùn chauffage direct de l'extrémité de la buse d'injection qui est en liaison avec la coquille fixe. La machine à couler ; sous pression à chambre chaude selon l'invention est caractérisée par le fait qu'on prévoit des mo-25 yens pour le chauffage électrique direct de la buse d'injection par effet Joule. On peut avoir un transfor&ateur dont le primaire est relié à une source de courant alternatif à basse fréquence, et dont le circuit secondaire comporte le bobinage, du secondaire du -'G transformateur et la buse d'injection. Le brevet français N° 1226 094-ô-icrit bien un cylindre de plastification d'une machine dè moulage • v-'.*s injection pour le travail de matières thërmôpïastiques 5 machi-r-• ; dans laquelle on emploie l'effet Joule pour lë chauffage de ce cylindre. Mais - ce brevet françaiê a pour cbrjët' de l"'-invention un 35 autre agencement s le cylindre de plastificàtion-n-e peut 'êtrevchauffé qu'entre deux bagues qui sont installées "sur; lui-e%--servent à 1'amenée de courant.'Les extrémités du-cyi-ind-re de'plastification ne sont par'ûourués par le courant ' et ne sont 'donc - point chauffées directement par l'effet Joule. L'avantage dè - la ;présén-40 te invention réside dans le fait qu'on peut 19233 5 2010737 chauffer la buse d'injection par effet Joule sur toute sa longueur, j compris l'extrémité de la buse d'injection qui débouche dans la coquille fixe, ainsi que l'extrémité de la buse d'injection qui est en liaison avec 5 la pompe à piston. A cette occasion on peut utiliser d'une part comme pièce d'amenée de courant à la douille d'injection, la pompe à piston et d'autre part comme pièce d'amenée de courant commune, la pièce de fermeture de la machine à couler sous pression ou la coquille. 10 La coquille fixe peut comporter un raccordement électrique pour permettre le branchement électrique de la coquille fixe sur le bobinage du secondaire. La coquille fixe peut être en liaison électrique avec une plaque d'extension, et la plaque d'extension peut servir de piè-15 ce d'amenée de courant„ De cette façon, la buse d'injection est parcourue par le courant sur toute sa longueur, et l'effet Joule résultant du passage de courant et produisant l'échauf-fement de la buse d'injection agit sur toute la longueur 20 de celle-ci. Grâce à 1'échauffement direct de l'extrémité de la buse d'injection qui débouche dans la pièce de fermeture, on .obtient, par comparaison avec une buse d'injection chauffée par un brûleur, une température plus élevée en cette extrémité de la buse d'injection sans 25 risquer la surchauffe du reste de la buse d'injection. Le figeage de la matière fondue, dans l'extrémité de la buse d'injection débouchant dans la pièce de fermeture, se trouve empêché même dans le cas d'un refroidissement intense de la pièce de fermeture comme des essais l'ont ^ montré. Etant donné que la section de la pièce de fermeture laissant passer le courant est plus grande que la section droite de la buse dTinjection, 1'échauffement est plus faible dans la pièce de fermeture du fait de la moindre densité de courant, si bien que le refroidissement de 55 celle-ci n'en est pas influencé. Le courant traverse aussi la partie de la buse d'injection qui est raccordée à la pompe à piston. De cette manière, on.empêche aussi le figeage de la matière fondue dans le canal de la pompe à piston située du côté de la sortie. 69 19233 4 2010737 L'enroulement secondaire du transformateur peut comporter une prise pour adapter l'intensité du courant à la buse d'injection. On peut ainsi raccorder au transformateur des buses d1injection ayant des conductibilités 5 électriques de valeurs diverses. On peut prévoir de disposer un capteur de température à la buse d'injection et un indicateur, de température commandé par ce capteur de température. Il est ainsi possible d'avoir une lecture à distance de la température de la buse d'injection 10 pendant la.marche de la machine. A cet effet, on peut prévoir un amplificateur commandé par le capteur de température,, un solénoïde commandé par l'amplificateur, ët un commutateur pouvant être actionné par le solénoïde et relié à la source de courant et à l'enroulement primaire 15 du transformateur. On obtient ainsi une régulation automatique de la température, de la buse d'injection. On peut prévoir une isolation électrique entre la pompe à piston et les parties de machine se trouvant en parallèle avec la buse d'injection dans le circuit se-20 condaire» On empêche de cette manière le passage du courant dans ces parties de machines, et donc 1'échauffement dësdites parties. La buse d'injection peut comporter, perpendiculairement à son axe longitudinal et sur la longueur de celui-ci, des sections droites de passage de 25 courant nettement.différentes en grandeur. On peut, à cette occasion, diminuer ces sections droites à certains endroits en ayant recours à au moins une rainure décolletée ou en ayant recours à un alésage ayant des diamètres différents. On peut ainsi maintenir sur la longueur de 30 la buse d'injection des zones de chauffage correspondant à des développements de chaleur différents. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description détaillée qui va suivre faite en regard des dessins annexés et donnant à titre indicatif, mais 35 nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. 69 19233 5 2010737 Sur les dessinsî La figure 1 est une vue en coupe verticale à travers la pièce d'injection d'une machine à couler soùs pression à chambre chaude, suivant l'invention,, - 5 Les figures 2 à 4 montrent des variantes dé la. bu se d'injection,, line coquille fixe 2 (figure 1) repose sur une plaque d'extension 1. La coquille fixe 2 forme avec une coquille mobile 4, pouvant être actionnée par deë moyens 10 non représentés, une chambre creuse en forme 5» La plaque d'extension 1 est fixée sur un bouclier 6 qui est soutenu sur une plaque de base 7i et par l'intermédiaire de celle-ci sur un socle 8. Un creuset 10 repose dans une enveloppe 9 et contient à son intérieur, un bain de ma-15 tière fondue . Une pompe à piston 12 est plongée à 1'-intérieur du creuset 10 et comporte un alésage 13" dans lequel coulisse un piston, cet alésage servant de chambre de pompage, et la pompe présente en-dessous du niveau du bain fondu, un orifice d'alimentation 14 et une déverse 20 15. Un piston 16, qui peut aller et venir dans l'alésage 13j est relié par'une tige 17 avec un piston de manoeuvre 18 qui peut être sollicité des deux côtés» Le piston de manoeuvre 18 peut être manoeuvré d*un mouve-25 ment de va-et-vient dans un sens et dans l'autre3. dans un cylindre 22 maintenu dans un support de maintien 199 et muni de raccordements 20 et 21 à des canaux hydrauliques, grâce à des moyens qui ne sont pas représentése Un canal 23 va de la chambre de pompage à un col de 30 cygne 24 dans lequel est disposée une buse d'injection métallique 25» La buse d'injection 25 présente un alésage 31 qui est en liaison avec le col de cygne 24, et qui débouche dans la coquille fixe 2„ La buse d'injec-» tion 25 est pressée sur la coquille fixe 2 grâce a des 35 moyens non représentés. La buse d'injection 25 est en liaison d'une part avec la pompe à piston 12 et'-d'autre part avec la coquille fixe 2, avec contact métallique/ et ainsi de façon conduisant le courant électriquec Une BAD ORIGINAL 19233 6 2010737 prise de courant 32 est prévue sur la pompe à piston 12, et une prise électrique-fixe 35 est prévue sur la coquille fixe 2, • Une plaque 34- sert à.l'isolement électrique du 5 creuset 10 par rapport à l'enveloppe 9» Un transformateur 41 comporte un enroulement primaire 42 et un enroulement secondaire 43, avec une prise de courant 44. Le circuit du côté primaire du transformateur 41 se compose de l'enroulement primaire 42, d'un commutateur 47, manoeuvrable 10 à. main et qui est relié par line ligne 45 à une source 46 de courant, alternatif à basse fréquence et à l'enroulement primaire 42, ainsi que dJun commutateur 49 qui est en liaison par me ligne 48 avec l'enroulement primaire 42, et qui est relié à la source de courant 46„ Le cir-15 cuit côté secondaire du transformateur 41, se compose de l'enroulement secondaire 43, d'une ligne 51 qui mène de cet enroulement à la prise de courant 33, de la coquille fixe 2 à la buse d'injection 25, et à la pompe à piston 12,à la prise électrique 32, fermant la ligne 54 qui mène 20 à la prise 44 de 11 enroulement secondaire 43» Le commutateur 49 peut être manoeuvré par un solénoïde 55 Ç[ui est soumis à l'influence, par l'intermédiaire des lignes 61 et 62, de la sortie d'un amplificateur 65 à transistors représenté symboliquement. One source de courant t,;: 70 qui est par les lignes 68 et 69, sn liaison avec l'amplificateur transistorisé 63s alimente en courant l'amplificateur transistorisé 63. Un thermo-élément 66 monté sur la buse d'injection 25 sert à mesurer la température d® cette buse. Ce thermo-élément est, d'une part,- en liaison par une ligne 64, et û*autre part, par une ligne 65 et la prise de courant 75 d'un potentiomètre 76, avec l'entrée de"l'amplificateur transistorisé 63. Le potentiomètre 76 est connectés d'une part, par ■ans ligne."-77 et, d'autre part, par la ligne 65* à-une 33 source de BAD ORIGINAL 69 19233 7 2010737 sion de référence). Une flèche 79 tournée vers la prise 75, signifie une tension de référence croissante» Un voltmètre, qui est étalonné en thermomètre 67s est connecté avec le thermo-élément 66 par les- lignes 5 64 et 65j et sert à la lecture à distance de la température de la "buse d'injection 25» Le fonctionnement est le suivant ; La "buse d'injection 25 doit être chauffée jusqu'à la température de fonctionnement avant qu'on mette en 10 fonctionnement la machine à couler sous pression à chambre chaude. En actionnant le commutateur 47, on connecte une borne de l'enroulement primaire 42 avec un pôle de la source de courant 46. En réglant la prise 75 dans la direction de la flèche 79, on règle une tension de référen-15 ce correspondant à là température de fonctionnement de la buse d'injection 25. Si la température de la buse d'injection 25 est plus basse que la température de fonctionnement, la tension produite thermiquement par le thermoélément 66 est plus petite que la tension de référence. 20 L'amplificateur est influencé par une différence de tension résultant de la différence entre la tension produite thermiquement et la tension de référence. Le solénoïde 55 est ainsi excité par l'amplificateur transistorisé 65» Ce dernier ferme le commutateur 49 et ainsi le circuit 25 primaire. La tension induite de ce fait dans 1'enroulement secondaire 45 du transformateur 41 produit, selon la loi d'Ohm, un courant qui dépend de cette tension et de la résistance du circuit électrique secondaire, et ce courant s'écoule en passant par la buse d'injection 25® 50 Ce courant produit un échauffement de la buse d'injection 25 par l'effet Joule» La quantité de chaleur produite dans la buse d'injection 25 par unité de temps, correspond à la valeur équivalente de la puissance électri-2 que W « E I où E est la résistance- ohmique de la buse 55 d'injection 25, et I est l'intensité du courant au travers de celle-ci. Le thermomètre 67» influencé par le thermo-élément 66, permet la lecture de la température et l'observation dé la rapidité d'échauffement de la bu 69 19233 8 2010737 10 15 20 25 30 se d'injection 25» En déplaçant la prise de courant 44, on adapte l'intensité du courant dans le circuit secondaire et ainsi la rapidité d'échauffement de la buse-d'injection 25 aux conditions d'exigences-pratiques.-Si la température de la "buse d'injection 25' a; atteint la valeur de la température de fonctionnement", la.- machine à couler sous pression est mise en fonctionnement par les moyens habituels qui ne sont pas représentés plus en détail. Le piston de manoeuvre 18 repousse vers le bas le piston 16, et de ce fait une fois que ce piston .a fermé l'orifice d'alimentation 14, la matière fondue 11 est refoulée hors de la chambre de pompage 12, par le canal 23, l'alésage' 31, et la buse d'injection 25, dans la chambre creuse de -coulée 5° Si la température de fonctionnement atteint une valeur limite supérieure, alors la tension produite par le thermo-élément monte jusqu'à une valeur correspondant à la tension de référence. Ceci provoque l'ouverture de l'interrupteur 49, et il n'y a plus de courant qui passe à travers la buse d'injection 25o La perte de chaleur de la buse d'injection 25 par rayonnement et convection est plus grande que la quantité de chaleur cédée à la buse d'injection 25"par la matière fondue 11. Si la température de la buse d'injection 25 baisse jusqu'à une valeur limite inférieure mais qui se trouve encore dans le domaine des températures de fonctionnement, l'amplificateur 63 influencé par le thermo-élément 66, excite le solénoïde 55 qui ferme l'interrupteur 49» La buse d'injection 25 est-échauffée jusqu'à ce que la température revienne à nouveau à la valeur limite supérieure. La buse d'injection est chauffée directement .par effet Joule sur toute sa longueur. Grâce à 1'échauffement direct de 1'-extrémité de la buse d'injection débouchant dans la coquille fixe, on obtient--dans' cette extrémité, par comparaison avec une b'use d'injection chauffée par brûleur, une température plus élevée, sans danger de surchauffer le reste de la buse d'injection, ce qui em- ~69 19233 9 2010737 pêche un figeage de la matière fondue dans cette partie ■ de la buse d'injection. Le refroidissement de la pièce de fermeture n'est pas influencé du fait de la faible densité de courant régnant dans cette pièce de fermeture. 5 Le figeage de la matière fondue est également empêché dans le canal de la pompe à piston côté sortie. Etant donné que le capteur de température n'est influencé par aucune source de chaleur agissant sur la buse d'injection avec une température supérieure, comme par exemple 10 une flamme de gaz, on peut obtenir une grande précision de mesure. La régulation de la température s'effectue automatiquement. Le fonctionnement est ainsi plus simple pour le chauffage de la buse d'injection. La prise réglable de l'enroulement secondaire permet .e raccorder 15 au transformateur des buses d'injection ayant des conductibilités électriques différentes. Dans une variante non représentée, la coquille fixe 2 est connectée électriquement à la plaque d'extension 1. La plaque d'extension 1 sert de pièce d'âme-20 née de courante La coquille fixe 2 peut ainsi être remplacée sans qu'on se préoccupe de la connexion électrique à l'enroulement secondaire 43. On a représenté sur la figure 2, une b.use d'injection 25. La buse d'injection 25 présente une rainure 25 décolletée 80 pour diminuer partiellement la section droite de passage du courant. La rainure décolletée 80 entraîne la formation d'une zone de densité de courant supérieure et ainsi d'une zone à température plus élevée par rapport au reste de la buse d'.injection 25 „ 30 Dans une variante (figure 3) la buse d'injection 25 avec l'alésage 31 comporte un autre alésage 81 qui est plus grand que le précédent. On obtient ainsi dans la région de l'alésage 81 une zone de température plus élevée.. 35 On a représenté sur la figure 4, une combinaison . des variantes des figures 2 et 3» En face de la" partie médiane de la buse d'injection 25} .les extrémités -se trouvant dans la région de' la rainure décolletée 80 et 69 19233 10 2010737 dans la région de l'alésage 81 présentent une température plus élevée» De cette manière, la perte de chaleur de la huse d'injection provoquée par la différence de température entre la"buse'd'injection 25 et la coquille 5 fixe 2, ainsi que le col de cygne 24 de la pompe à piston 12, peut être compensée» Il va de soi que la présente invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement limitatif et que 1 * on pourra introduire 10 toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. 19233 ii 2010737 REVENDICATIONS 1. Machine à couler sous pression pour métaux avec une buse d'injection métallique pouvant être chauffée, connectée à une pompe à piston, et débouchant dans une coquille fixe, caractérisée par le fait que des moyens 5 sont prévus pour le chauffage électrique direct de la buse d'injection par effet Joule. 2o Machine à couler sous pression à chambre chaude selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu^on prévoit un transformateur connecté du côté primaire à 10 une source de courant alternatif à basse fréquence, et dont le circuit secondaire comprend l'enroulement secondaire du transformateur et la buse drinjection. 3. Machine à couler sous pression à chambre chaude selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'on 15 se sert d'une part de la pompe à piston comme pièce d'amenée de courant à la buse d'injection et, d'autre part comme pièce commune d'amenée du courant de la pièce de fermetxire de la machine à couler sous pression à chambre chaude, ou de la coquille» 20 4» Machine à couler sous pression à chambre chaude selon la revendication 3» caractérisée par le fait que la coquille fixe comporte une connexion électrique pour le branchement électrique de la coquille fixe à l'enroulement secondaire. 25 5« Machine à couler sous pression à chambre chaude selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la coquille fixe est connectée électriquement à une plaque d'extension et que la plaque d'extension sert de pièce d'amenée de courant. 30 6. Machine à couler sous pression à chambre chaude selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'enroulement secondaire du transformateur comporte une prise pour la régulation du courant électrique traversant la buse d'injection» 35 7» Machine à couler sous pression à chambre chaude selon l'une des revendications 2 et G, caractérisée par 69 19233 12 2010737 le fait qu'on prévoit pour la mesure de la température de la buse d'injection, un capteur de température disposé sur celle-ci et un indicateur de température in-' fluencé par le capteur de température., 5 80 Machine à couler sous pression à chambre chaude selon la revendication 7, caractérisée par le fait que pour la régulation automatique de température de la buse d'injection» on prévoit un amplificateur influencé par le capteur de température, un solénoïde influencé par 10 l'amplificateur et un interrupteur connecté électriquement à la source de courant et à l'enroulement primaire du transformateur'et qui peut être actionné par le solénoïde» 9. Machine à couler sous pression à chambre chaude 15 selon la revendication 2, caractérisée par le fait que pour empêcher un court-circ'uitage électrique à travers les parties de machine se trouvant en parallèle dans le circuit secondaire avec la buse d'injection," on prévoit entre celle-ci et la pompe à piston, un Isolement élec-20 trique, 10„ Machine à couler sous pression à chambre chaude selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la buse d'injection présenté, perpendiculairement à son axe longitudinal et sur sa longueur, des sections droites de 25 conducti'on de courant de grandeurs différentes. 11o Machine à couler sous pression à chambre chaude selon la revendication 10, caractérisée par le fait que la buse d'injection présente sur sa périphérie au moins une rainure décolletée, 50 12. Machine à couler sous pression à chambre chaude selon la. revendication 10', caractérisée par le fait que la buse d'injection présente sur sa• longueur-, Tin alésage ayant des diamètres différents.