Brevet FR2025018A1 — publié le 19700904

lors de la fabrication de feuilles tubulaires, de tuyaux extrudés et de produits analogues en matières thermoplastiques, il est nécessaire de refroidir rapidement la matière sortant à l'état chaud de la filière annulaire, pour assurer ainsi la solidification de cette matière On effectue généralement ce refroidissement par soufflage d'air froid ou d'un gaz approprié, par exemple d'azote, d'acide carbonique ou d'un gaz analogue.Pour que ce soufflage de gaz sur la matière thermoplastique encore chaude n'influence pas différemment cette matière/des points différents de la périphérie du tuyau ou de la feuille tubulaire, il est nécessaire de "calme" (stabiliser) et d'homogénéiser, avant sa sortie du canal de soufflage, le gaz de refroidissement envoyé dans le dispositif par une ou plusieurs soufflantes. Des dispositigs connus présentent à cet effet un corps ou carter annulaire ayant un volume le plus important possible, entourant la filière pour la matière thermoplastique chaude et dans lequel le gaz de refroidissement est envoyé en un ou plusieurs points. Pour compléter l'effet de stabilisation et d'homogénéisation, il est déjà. connu de monter dans ce corps annulaire des diaphragmes, par exemple sous la forme de plaques perforées ou d'éléments analogues. toutefois, les diaphragmes de ce type présentent l'inconvénient d'entratu ner une perte de charge considérable dans le gaz en écoulement, pertes qui ne peuvent être surmontées que par l'application de pressions d'entrée plus élevées.A cet estes, il est nécessaire d'utiliser des soufflantes plus puissantes et donc plus grandes, ce qui entrasse non seulement une augmentation des moyens techniques mis en oeuvre, mais également an accroissement de Iténez- gie nécessaire. A cela s'ajoute encore l'inconvénient que la compression plus élevée de l'air de refroidissement provoque un échauttement de ce dernier, ce qui est indésirable, notamment dans le cas présent. Pour remédier aux inconvénients des diaphragmes décrits et pour permettre malgré tout une homogénéisa- tion la plus parfaite possible du gaz de re#roidissement, il est connu de monter dans la chambre annulaire des parois de deviation ou d'ajouter des chambres annulaires supplémentaires qui sont traversées en zigzag par le gaz de refroidissement.Dans les modes de réalisation connus, ces chambres sont disposées de manière que le gaz pénétrant par exemple, radialement dans la chambre annulaire extérieure se trouve d'abord dévié de façon à circuler, par exemple, dans le sens de travail de la machine d'extrusion - soufflage0 Après avoir parcouru un court trajet, le gaz est de nouveau dévié d'environ 1800 et circule maintenant en opposition au sens de travail de la machine d'ex trusion-soufilage. Cette déviation de chaque fois 1804 peut être répétée plusieurs fois, de sorte que les chambres traversées en zigzag par le gaz de refroidissement se trouvent disposées de façon concentrique les unes dans les autres Après avoir quitté la dernière chambre, le gaz pénètre dans le- canal annulaire de soufflage qu'il quitte ensuite à l'état essentiellement homogénéisé. les mesures précises effectuées au sujet de la vitesse d'écoulement ainsi que de la répartition da gaz ont démontré que les dispositifs connus ne permettent pas d'obtenir l'uniformisation complète recherchée quant à la densité du gaz ainsi qu'à la vitesse d'écoulement. Cela se manifeste dans la pratique par un manque d'uniformité de la vitesse de refroidissement sur la périphérie du tuyau de matière synthé- tique en cours de solidification.Ces vitesses de refroidissement différentes provoquent des défauts de planéité indésirables ainsi qu'éventuellement des différences dtepaissewr dans le tuyau ou la feuille tubulaire0 La présente invention se rapporte à un dispositif assurant l'arrivée uniforme de gaz de refroidissement à la filière d'un dispositif dextrusion-soufflage, d'une boudineuse ou d'une machine analogue, dispositif permettant d'obtenir une homogénéisation pratiquement parfaite du gaz de refroidissementt et cela aussi bien quant à la vitesse d'écoulement qu'à la densité du gaz. Selon l'invention, on obtient ce résl- tat par un dispositif du type décrit ci-de-ssus, qui comporte également un-e soufflante reliée par une canalisation à une chambre annulaire, de préférence de grand volume, entourant la filière, et qui renferme, tout comme les dispositifs déjà con- nus, au moins un compartiaent faisant suite à cette chambre annulaire et renfermant une paroi de déviation pour le gaz de refroidissement en écoulement.Selon inventions ce dispositif est caractérisé par le fait que la les parcis de déviation sont disposées perpendiculairement à la direction de travail de la filière. On obtient ainsi au moins deux compartiments traversés en zigzag par le gaz, ces compartiments n'étant cependant pas disposés de façon concentrique les uns dans les autres, mais les uns derrière les autres en direction axiale du dispositif. De ce fait, le gaz quittant la première chambre annulaire de stabilisation de grand volume doit s'écouler, après avoir passé la première paroi de déviation, à travers un compartiment dirigé perpendiculairement à la direction de travail de la machine d'extrusion-soufflage au analogue.Cela conduit non seulement à un tourbillonnement intense du gaz, mais également à une expansion de ce dernier, du fait que le diamètre de ce compartiment va en augmentant, ce qui; conduit à une uniformisation beaucoup plus importante que dans les dispositifs connus jusqulici. Après avoir traversé ce premier compartiment, le gaz est de nouveau dévié et s'écoule maintenant en sens contraire depuis le pourtour extérieur du dispositif vers le pourtour intérieur. Le gaz parvient ainsi en permanence dans des zones du compartiment annulaire, dont la section transversale est inférieure à celle de la zone précédente, par suite du diamètre décroissant, de sorte#que le gaz se trouve de nouveau comprimé.Ce cycle se répète plusieurs fois, ce #qui conduit finalement à une très bonne uniformisation de la vitesse d'écoulement et de la densité du gaz0 Suivant un mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, on dispose la paroi de déviation ou, en cas de plusieurs compartiments, les parois de déviation parallèlement aux parois des compartiments. Grâce a cette disposition, la variation de la section transversale des compartiments le long du trajet d'écoulement du gaz résulte uniquement de la variati-on du diamètre du dispositif. Le mode de construction conforme à l'invention du dispositif de refroidissement permet de modifier d'une manière simple la section transversale d'écoulement du canal annulaire de soufflage du gaz d#efroidissement,-sans qu' il soit néces#saire de modifier en même temps les dimensions des autres compartiments, dimensions qui se sont avérées être optimales. On obtient ce résultat, suivant une autre caractéristique du dispositif conforme à l'invention, par le fait que les compart-iments #sont réunis, avec les parois de déviation, sous la forme d'une unité-qui#est réglable dans sa position par rapport à la paroi directrice menant à l'ouverture de--sortie du gaz de refroidissement.Ce mode de construct-ion se distingue par sa simplicité, ainsi que par le fait que la section tr#ansversale de sortie du canal annulaire de soufflage du gaz de refroidissement et, par conséquent, le débit du gaz et/ou la-vitesse du gaz sont variables par le simple réglage de plusieurs vis. Il peut arriver toutefois que la densité du gaz de refroidissement accuse encore un léger manque d'unes formité sur la. périphérie, cela du fait que le gaz de refroidissement n'arrive toujours au dispositif qu'à partir dtun côté. Du fait que l'ouverture d'arrivée de gaz reste toujours au m#me endroit, mEme dans des dispositifs d'extrusion-soufflage dont le canal de soufflage tourne autour de l'axe de la tête d'extrusion-soufflage, la feuille produite présente des irrégularités d'épaisseur qui, bien qu'étant faibles, se déposent cependant toujours au m8me endroit sur la bobine, lors de l'enroulement de la feuille, et s'additionnent ainsi à cet endroit0 Pour remédier à cet inconvénient, il est déjà connu, par exemple suivant le brevet allemand n0 1004608702 de faire pénétrer le gaz de refroidissement en plusieurs endroits dans le dispositif de refroidissement et de faire tourner les emplacements d'arrivée de gaz avec l-e canal de soufflage, Sui- vant ce brevet, on obtient ce résultat en reliant une plaque ou un élément analogue à la tête d?extrusion-soufflage tournante, plaque sur laquelle plusieurs petites soufflantes sont montées avec leurs moteurs électriques dlentratnementO Toutefois, les dispositifs de ce type présentent l'inconvénient que les ventilateurs montés sur la plaque tournante sont relativement encombrants, ce qui entrasse une augmentation importante des dimensions, notamment du diamètre de l'installation qui doit en principe présenter une forme élancée. -En outre, dans le cas de ventilateurs usuels de faible puissance, il est souvent difficile de régler avec précision la quantité d'air véhiculée par unité de temps.A cela s'ajoute encore que les ventilateurs usuels de faible puissance ne peuvent surmonter qu'une contre-pression relativement faible allant généralement jusqu'à environ 100 me d'eaux Le dispositif décrit ci-dessus, servant à l'uniformisation- de l'air de refroidissement devant être amené à la filière, présente un grand nombre de parois de déviation qui sont placées les unes der- rière les autres en forme de labyrinthe et assurent un mélange intime et une bonne homogénéisation du gaz de refroidissement, mais qui exigent toutefois l'utilisation de ventilateurs susceptibles de surmonter des contre-pressions allant jusqu'à environ 500 mm d'eau et au-delà.De ce fait, l'agencement décrit dans le brevet allemand n0 1.046..870 ne peut être utilisé tout au plus que difficilement sur le dispositif de refroidissement conforme à l'invention, décrit-ci-dessus~ Une variante du dispositif conforme à l'invention consiste donc dans l'utilisation si possible d'un unique ventilateur fixe de puissance quelconque, sans que les variations d'épaisseur de la feuille, résultant de l'arrivée unilatdrale du gaz de refroidissement, soient perceptibles dans la bobine enroulée. Suivant la présente invention, on ob tient ce résultat par un dispositif présentant les caractéristiques suivantes : a) le dispositif de refroidissement tout entier est relié rigidement à la filière d'extrusion soufflage tournant autour de l'axe de rotation ; b) le compartiment dans lequel se trou- vent comme décrit ci-dessus les parois de déviation disposées perpendiculairement à l'-axe de la filière d'extrusion-soufflage est fermé au moyen d'une plaque annulaire ; c) la plaque annulaire comporte au moins une ouverture de passage pour le gaz de refroidissement ;; d) la chambre et la plaque annulaire sont précédées -d'un autre compartiment annulaire renfermant ane ou plusieurs parois de déviation disposées perpendiculairement #à la direction de travail de la filière eS le compartiment annulaire comporte une fente d'introduction pour le gaz de refroidissement, aMW tendant sur tout le-pourtour f) la f-ente d'introduction du gaz de refroidissement est recouverte par une plaque de fermeture non rotative, avec insertion d'éléments d'étanchéité glissants , g) la plaque de fermeture comporte au moins une ouverture de passage qui est reliée à une canalisa tion d'arrivée du gaz de refroidissement. Gracie à l'agencement conforme à l'invention de la plaque annulaire entre la chambre d'homogénéisation et le compartiment annulaire précédant cette dernière, plaque qui sépare complètement ces deux volumes, abstraction faite d'une unique ou de plusieurs ouvertures de passage de gaz définies, réparties sur le pourtour,#I'ouverture d'arrivée pour le gaz de refroidissement, par laquelle ce dernier pénètre dans la chambre d'homogénéisation, tourne également autour de l'axe de la filière.Dans le cas où une faible diminution de l'é- paisseur de la feuille se produit aux endroits de la feuille tubulaire, coïncidant avec l'ouverture ou les ouvertures de passage, les endroits ainsi marqués du tuyau doivent tourner également, par suite de la rotation de cette ouverture de pas sage, et changent donc de place sur le dispositif d'enroulement fixe du tuyau. Cela empêche l'addition indésirable des différentes épaisseurs de la feuille en un endroit de la bobine et donc la formation de bosses ou creux à cet endroit. La première variante du dispositif conforme à l'invent-ion peut autre réalisée de la manière décrite cidessus, sous la forme d'une seule unité0 Cependant, il est possible également d'équiper ultérieurement des installations des terminées d'un dispositif additionnel imprimant à l'ouverture d'arrivée du gaz de refroidissement le mouvement recherché, c'est-à-dire le mouvement de rotation recherché. Dans ce cas, le dispositif est construit de manière que la chambre fermée par une plaque annulaire, d'une part, et le compartiment annulaire qui le précède, avec la fente d'entrée du gaz de refroidisse- ment, les éléments d'étanchéité et la plaque de fermeture, d'autre part, se présentent chaque fois sous la forme d'unités placées à la suite l'une de 11 autre. Pour la description plus détaillée de l'objet de l'invention, on va se référer au dessin annexé qui représen- te schématiquement, en coUpe longitudinale, deux variantes du dispositif de refroidissement conforme à l'invention. Sur la figure 1, on ne reconnais essentiellement que la filière 2 de la tête d'extrusion-soufflage 1, ainsi que le tuyau 3 en matière thermoplastique, quittant tout juste cette filière et présentant d'abord un diamètre cor:}respondant au diamètre de la filière avant d'être amené, par gonflement t sous la forme d'une feuille tubulaire avec un diamètre sensi- blement plus important, Pour refroidir immédiatement la matière thermoplastique quittant la filière 2 à l'état chaud, et pour solidifier ainsi cette matière, on souffle un gaz de refroidissement depuis ltextérieur sur le tuyau 3, gaz qui doit quitter le canal annulaire de soufflage 4 d'une manière la plus homogène possible0 Pour obtenir ee-résultat, le canal 4 est précédé d'un dispositif de refroidissement 5 qui se compose es sentiellement d'une chambre annulaire 6 de grand volume; suivie de plusieurs compartiments de stabilisation 7,7s,7" etc. Ces compartiments de stabilisation sont formés- par -le fait que des parois de déviation 8,8',8#, etc.. pénètrent dans la chambre annulaire 6 en étant disposées perpendiculairement à l'axe de travail de la filière 2. La chambre annulaire 6 comporte au moins une, mais de préférence plusieurs canalisations9 réparties de façon uniforme sur le pourtour ét reliées à une ou plusieurs soufflantes pour l'arrivée du gaz de refroidissement. Le gaz pénétrant à partir de ces canalisations dans la chambre annulaire 6 et dont le sens d'écoulement est indiqué sur la figure par une flèche 10 pénètre d'abord dans la chambre annulaire 6 dans laquelle se produit une première stabilisation de l'écoulement, ainsi qu'une certaine uniformisation de la composition. Après avoir traversé la chambre annulaire 6, le gaz circule, dans le sens de la flèche 10', autour de la paroi de déviation 8 et pé nètre dans le premier compartiment de stabilisation 7.Par suite de l'agencement conforme à l'invention des parois de déviation 8,8t, etc.., le gaz de refroidissement est obligé de circuler du pourtour intérieur ll du dispositif vers le pourtour extérieur 12 et de passer ainsi continuellement dans des zones du compartiment, dont la section transversale est chaque fois supérieure à la section transversale de la zone précédente. Cela entrasse une augmentation de volume qui assure la stabilisation recherchée de l'écoulement, ainsi que l'uniformisation de la densité. Lorsque l'air de refroidissement a atteint le pourtour extérieur du compartiment de stabilisation 7, il est dévié de 1800 et pénètre dans le second compartiment de stabilisation 7'0 Dans ce compartiment, l'air est obligé de circuler depuis le pourtour extérieur vers le pourtour-interieur du dispositif, ce qui fait que le volume disponible diminue de nouveau et que le gaz de refroidissement se trouve #omprijiié.Ce cycle se répète plusieurs fois, lors du passage par les différents compartiments de stabilisation, de sorte qu'à l'entrée dans le dernier compartiment 7111 , on se trouve enprésenced'un courant d'air réellement homogène, Cet air est guidé par la paroi directrice 13 ainsi que par la dernière paroi de déviation 8"' , est amené au canal annulaire de soufflage de gaz 7 et s'échappe ici sous la forme d'un voile homogène, Comme déjà mentionné, le mode de construction conforme à l'invention du dispositif de refroidissement permet, en outre, de construire ce dernier de façon très compacte et de faire varier la largeur au canal annulaire de soufflage de gaz 4 d'une manière- simple par le fait que le dispositif de refroidissement 5 tout entier, formant une unité cohérente, peut etre réglé dans son ensemble en direction de l'axe de travail de la filière 20 A cet effet, le dispositif de refroidissement 5 peut comporter plusieurs vis de réglage 14 réparties sur son pourtour, ancrées dans le bâti 15 de la machine et fixant le dispositif de refroidissem#ent dans sa position une fois réglée. Pour le réglage recherché de la largeur du ca nal annulaire de soufflage de gaz 4, le dispositif de refroidissement 5 comporte, sur son pourtour extérieur et à son extrémité inférieure, une languette 16 qui s'engage dans un évidementoerres- pondant 17 du bâti de la machine et qui assure ici une étanchéité suffisante entre le trajet d'écoulement du gaz de refroidissement et l'air ambiant. Sur la figure 2 qui représente une variante du dispositif de refroidissement venant d'être décrit, la tête d'extrusion-soufflage est représentée partiellement en élévation et partiellement en coupe longitudinaleb Les lignes 19 en tirets indiquent le canal d'arrivée de la matière -synthétique en fusion qui se trouve répartie, d'une manière qui -ne -sera -pas décrite plus en détail, uniformément sur le pourtour de--la-filière 2, (filière à fente annulaire) De cette-filière.2-sorlt un tuyau 3 de matière synthétique qui est expansé de façonwoonnue, par gonflement, pour former une feuille tubulaire 20. Dans cette variante également, le' dispositif de refroidissement St comporte une chambre 6' dans-iaquelle sont disposées au moins une, mais de préférence plusieurs parois de déviation 8,8t,8", etc. De ce fait, la chambre 6t se trouve subdivisée en plusieurs chambres partielles placées les unes à la suite des autres et traversées successivement par le gaz de refroidissement. Lorsque le gaz a traversé toutes les chambres partielles, il quitte le canal annulaire de soufflage 4 et s'écoule, sous la forme d'un##oile uniforme, dans l'espace 21 se trouvant entre la feuille tubulaire 20 et la surface intérieure 22 du dispositif 5'. Contrairement à l'exemple décrit -précédemment, le dispositif de regroidissement St suivant la présente variante est relié rigidement à la tête d'extrusion-soufflage l susceptible de tourner autour de l'axe 23. La chambre 6t est complètement fermée au moyen d'une plaque annulaire 24 dans laquelle se trouve au moins une ouverture de passage 25 par laquelle le gaz de refroidissement peut pénétrer dans la chambre 6'. Du fait que la plaque annulaire 24 avec l'ouverture de passage 25 est solidaire du dispositif de refroidissement 5 l'ouverture de passage 25 tourne conjointement avec la tête d'extrusion-soufflage 1 pendant le fonctionnement du dispositif et change ainsi en permanence sa position par rapport à la bobine non représentée. Selon l'invention, la chambre 6t et la plaque annulaire 24 sont précédées dtun compartiment annulaire 26 avec une ou plusieurs parois de déviation 27 disposées perpendiculairement-à l'axe de travail de la filière. le compartiment annulaire 26 présente une fente d'entrée de gaz de refroidissement 28 qui s'étend sur tout le pourtour et qui est recouverte > en passant par des éléments d'étanchéité glissants 29, par une plaque de fermeture fixe 30. Dans la plaque de fermeture 30 se trouve au moins une ouverture- de passage 31 qui communique avec une canalisation d'arrivée fixe 9. Au lieu d'une seule ouverture- de passage 31, on peut également prévoir plusieurs ouvertures réparties si possible uniformément sur le pourtour et reliées chacune à une canalisation d'arrivée fixe conduisant dans ce cas chacune à une soufflante0 Toutefois, une telle variante n'est nécessaire que pour des installations très importantes ; en général, le dispositif conforme à l'invention permet de répartir uniformément sur le pourtour de la feuille tubulaire le gaz de refroidissement provenant d'une seule soufflante. Pour appliquer la plaque de fermeture 30 avec une pression suffisante contre les éléments d'étanchéité glissants 29, on utilise dans cet exemple des éléments de serrage 32 qui sont reliés rigidement à la face frontale du dispositif 5', qui tournent donc avec ce dernier et qui agissent sur la plaque de fermeture 30 en passant par des roulements à billes intermédiaires 33o Les éléments de serrage 33 sont, de préférence, répartis uniformément sur le pourtour du dispositif et pèrmettent ainsi une application uniforme de la plaque de fermeture 30 sur tout le- pourtour du dispositif 0 R E V.E #N D I C A 1 I O N S 1. Dispositif de refroidissement assurant l'arrivée uniforme de gaz de refroidissement à la filière d'un dispositif d'extrusion-soufflage, d'une boudineuse ou d'une machine analogue, avec au moins une soufflante qui est reliée par une canalisation à une chambre annulaire, de préférence de grand volume, entourant la tête dfextrusion-soufflage et pouvant renfermer une ou plusieurs parois de déviation et avec au moins un compartiment renfermant une ou plusieurs parois de déviation pour le gaz de refroidissement en écoulement, caractérisé par le fait que la paroi de déviation est disposée perpendiculairement à l'axe de travail de la filière. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que plusieurs compartiments sont disposés les uns à la suite des autres, derrière la chambre annulaire en vue du guidage en zigzag du gaz de refroidissement. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les parois de déviation délimitant les compartiments sont parallèles entre elles. 4. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les compartiments avec les parois de déviation sont réunis sous la forme d'une unité qui est réglable par rapport à la paroi directrice conduisant à l'ouverture de soufflage du gaz de refroidissement 5.Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de refroidissement tout entier est relié rigidement à la filière susceptible de tourner autour de l'axe de travail de la tête d'extrusion-soufflage, que la chambre est fermée au moyen d'une plaque annulaire, que la plaque annulaire comporte au moins une ouverture de passage, que la chambre et la plaque annulaire sont précédées d'un compartiment annulaire avec une ou plusieurs parois de déviation disposées perpendiculairement à la direction de travail de la tête d'extrusion-soufflage, que le compartiment annulaire présente une fente d'entrée pour le gaz de refroidissement, s'étendant sur tout le pourtour, que cette fente d'entrée est recouverte, en passant par des éléments d'étanchéité glissants, par une plaque de fermeture non tournante et que la plaque de fermeture comporte au moins une ouverture de passage qui est reliée à une canalisation d'arrivée pour le gaz de refroidissement, 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que la chambre fermée par une plaque annulaire, d'une part, ainsi que le compartiment annulaire qui le précède, avec la fente d'entrée pour le gaz de refroidissement, les éléments d'étanchéité et la plaque de fermeture, d'autre part, sont réunis sous la forme d'unités placées ltune derrière l'autre0