Brevet FR2035835A1 — publié le 19701224

La présente invention concerne les machines du type permettant de former in situ une masse de compound déposée à l'intérieur d'une capsule de bouchage et de cuire par chauffage électrique le joint d'étanchéité ainsi obtenu. On connaît un appareil de ce genre, décrit dans le brevet français 1.538.077 déposé le 28 août 1967. Dans cette machine, le chauffage, obtenu à l'aide d'une série de brûleurs, n'est pas assez régulier et ne permet pas les démarrages en un temps assez court. D'autre part, les démontages partiels nécessaires aux réparations ne sont pas suffisamment commodes. La machine suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celle-ci, en effet, le chauffage est réparti régulièrement, grâce à des caractéristiques de transfert de chaleur excellentes et à un contrôle efficace, conférant à la machine une capacité de démarrages très courts. En outre, les perfectionnements apportés diminuent le nombre des éléments constituant cette machine et rendent les réparations plus faciles. Le dispositif, objet de l'invention, comporte essentiellement un chauffage par résistances électriques incorporées, contrôlées par l'intermédiaire d'une sonde de température sensible, la chaleur étant distribuée régulièrement à la matrice supérieure par une plaque de contact et à la matrice inférieure par Tin enroulement irradiant. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention et représentent : une vue en plan avec arrachements de la machine, une vue en élévation avec arrachements de la machine, une vue partielle en élévation agrandie d'éléments de serrage supérieur et inférieur, prise sur le côté opposé à celui de la figure 2, un support annulaire, un élément de chauffe supérieur, un élément de chauffe inférieur, une vue du dessus d'un support annulaire, une vue en coupe d'un élément de serrage supérieur, à la station de contrôle thermique, sur la périphérie de la tourelle, une vue en perspective explosée de 1'organe-support supérieur de la matrice de moulage, l'embout et le support de thermocouple, une vue partielle en coupe agrandie de la jupe d'une capsule avant l'opération de moulage et, une vue similaire à la figure 11 après l'opération de moulage, la matière plastique occupant sa position finale. L'anneau supérieur de chauffe 1 (Fig. l), situé au-dessous de la tourelle 2 à laquelle il est attache, tourne avec cette dernière, Un nombre approprié d'an— Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. % Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8, Fig- 9, Fig.10, Fig.11, Fig.12, 10301 2 2035835 neavof glissants est monté sur l'axe des anneaux de tourelle. De cette façon, le courant électrique est fourni au réchauffeur électrique. Une enveloppe 3 entoure environ les trois-quarts de la tourelle 2, laquelle tourne à l'intérieur de ladite enveloppe comme dans le brevet précité. Les capsules 4 sont 5 amenées à la tourelle 2 par l'une des poches 5 d'une roue 6 de tourelle et, après avoir été traitées, sont reprises par la roue de tourelle 7 pour être soumises aux opérations suivantes. Les roues de tourelles 6 et 7 tournent dans le sens des aiguilles d'une montre ; la tourelle 2 tourne en sens inverse. Les pièces mobiles des stations individuelles telles que 13 (fig. 2) de la tourelle 10 2 sont lubrifiées par une pompe 8 située à l'intérieur de ladite tourelle, l'huile étant conduite par une ligne d'alimentation 9 aux points convenables de la tourelle. Une courroie 10 ou similaire amène les capsules non traitées 11 à la machine et sort de celle-ci les capsules traitées 12. L'une des stations 13 (Fig. 2) expose la plupart des parties mobiles. La tourelle 2 peut 15 tourner sur l'arbre 14 lequel s'étend vers le haut depuis le centre de la base 15 de-la machine. La tourelle a une forme similaire à celle d'un bol, portant un rebord 16 disposée autour de son extrémité supérieure. L'anneau supérieur de chauffelest suspendu au-dessous du rebord 16 de la tourelle. L'anneau 1. entoure complètement la tourelle 2 ; sa température est 20 contrôlée par la quantité d'électricité qui lui est fournie en réponse à la température du poinçon 26 et a la température de la matrice 18 laquelle supporte la capsule à traiter ; l'action de la température de la matrice 18 ayant une action moins importante sur la quantité d'électricité à fournir. Deux éléments chauffants circulaires 19 et 20 sont noyés dans l'anneau 1. Ces 25 éléments chauffants sont connectés à une source de courant extérieure par l'intermédiaire d'anneaux glissants. La quantité d'électricité fournie à l'élément supérieur de transfert de chaleur 17 est contrôlée par un thermostat sensible au niveau de température dans le poinçon 26. Quand la température du thermostat est au-dessus d'un certain niveau, ledit thermostat coupe le courant 30 de l'anneau supérieur de chauffe 1 et quand la température du thermostat est au-dessous d'un certain niveau, ce même thermostat rétablit le courant dans 1'anneau 1. Un thermostat, non représenté, règle la température de la matrice 18 à environ la même valeur que la température du poinçon 26 et, de ce fait, maintient cette 35 matrice à tuie température près du point de cuisson de la matière plastique disposée dais les capsules. Toute la surface peut 'être protégée par un bouclier 22 contre les poussières et les courants d'air. La matrice 18 (Fig. 3) est rappelée vers le bas par rapport au poinçon 26 et 40 et son support 17 par un ressort unique de compression 23 et un couple de tiges 10301 3 2035835 guides telles que 25 glissant dans la matrice 18 pour maintenir l'orientation et la distance convenables éntre la matrice et le poinçon de façon que le poinçon 26 pénètre dans la capsule à la place convenable pour presser la matière plastique située autour de l'intérieur de ladite capsule. Au-dessus du 5 poinçon 26, l'élément supérieur de transfert thermique 27 agit comme une plaque chaude car il est constitué d'un matériau plus dense que l'anneau de chauffe 1. De cette faççn, la chaleur perdue par le poinçon 26 dans l'atmosphère ambiante, dans la matière plastique et dans la capsule, abaisse quelque peu, et momentanément la température du poinçon. Mais la chaleur perdue est rapidement res-10 tituée par l'élément supérieur de transfert thermique 27 possédant un volant thermique important. La vitesse d'échange de la chaleur à travers l'élément thermique 27 est relativement lente en comparaison de la vitesse de transfert de la chaleur provenant de l'anneau de chauffe 1. L'anneau de chauffe est constitué d'un matériau dont la capacité de transfert est élevée, tel que l'alu-15 minium. Ainsi, quand un courant électrique est appliqué aux résistances 19 et 20 de l'anneau de chauffe, la température de ces résistances monte rapidement et la ■chaleur est "transmise au matériau constituant ledit anneau. De 1 ' anneau de chauffe, la chaleur passe dans l'élément supérieur 27 de transfert thermique. 20 L'élément supérieur de transfert thermique 27 est constitué d'un matériau possédant une haute capacité thermique par centimètre cube et un coefficient relativement bas de conductibilité thermique, par exemple l'acier. Grâce à ses caractéristiques il agit comme une surface chauffante ou un accumulateur de chaleur. La surface chauffante constitue un tampon et un égalisateur de chaleur 25 tels que la chaleur fournie par 1'anneau de chauffe et la chaleur s'écoulant du poinçon ne cause pas de grandes variations de la température totale de ce poinçon. La chaleur s'écoule environ six fois plus vite dans l'élément supérieur de transfert thermique en acier que dans 1' aluminium. La température de la matrice 18 est contrôlée à peu près comme celle du poinçon 26 c'est-à-dire 30 qu'un ou plusieurs thermostats sont localisés autour de sa périphérie et que, pendant que la tourelle tourne, la matrice 18 est chauffée par des éléments chauffants situés dans l'ensemble inférieur de chauffe 28. Un thermostat non représenté, peut être placé, si besoin est, sur la matrice 18 et maintient ladite matrice aux environs de 218°C, à 10° près, suivant la matière plastique 35 utilisée pour le joint de la capsule. L'anneau 29 support de réchauffeur (Fig. 4) comporte des fentes obliques 30 de façon que les éléments supports JX du réchauffeur inférieur 28 (Fig. 2 et 3) se montent dans ces fentes et puissent être décalés de plusieurs centimètres. Cet arrangement des fentes facilite les travaux de réparation de la tourelle 40 et de la structure-support inférieure, car lorsque l'anneau inférieur de 10301 4 2035835 chauffe 28 est décalé de plusieurs centimètres, l'accès à la structure inférieure est plus aisé. L'anneau support 29 est monté sur les chandelles 32 (Fig. 4). Afin de donner facilement accès à l'intérieur de la machine, les deux extrémités de chaque chandelle sont à emmanchement simple. Quand une 5 ou deux de ces chandelles sont enlevées, l'anneau support 29 de réchauffeur reste alors maintenu par les quatre ou cinq chandelles restantes de façon que l'élimination d'une chandelle quelconque ne soit pas fatale au fonctionnement de l'anneau. Les bornes électriques de l'anneau de chauffe 1 (Fig. 5) sont connectées de façon que les deux bornes intérieures 33 et 3^ soient reliées 10 aux résistances 19 (Fig. 3) de l'anneau. Les deux bornes extrêmes 35 et 36 sont reliées aux résistances 20 (Fig. 3). Ces bornes amènent donc le courant électrique dans les résistances 19 et 20 logées de l'anneau d'aluminium 1. Le coefficient de conductibilité de l'aluminium est très grand. L'anneau de chauffe en aluminium 1 conduit très rapidement la chaleur hors des résistances. Les 15 alésages 37 pratiqués dans l'anneau de chauffe 1 traversent complètement ce dernier pour recevoir les arbres 38 des poinçons tels que 26. Les éléments chauffants 19 et 20 sont placés respectivement à l'intérieur et à l'extérieur des alésages 37. Une paire d'éléments chauffants inférieurs 28 (Fig. 3) est montée autour de la 20 matrice 18. L'un de ces éléments est montré Fig. 6 ; il comporte plusieurs résistances 39 conductrices de l'électricité et produisant de la chaleur. Derrière ces résistances des réflecteurs 40 dirigent les rayons de chaleur vers la matrice 18. Bien que la chaleur irradiée par ces éléments chauffants 28 soit d'une importance considérable pour la constitution de l'anneau de 25 matière 41 (Fig. 12) plastique dans la capsule, elle n'est pas aussi importante que la quantité de chaleur développée dans l'anneau de chauffe 1. En effet, le poinçon 26 étant en contact avec l'anneau de matière plastique, la chaleur apportée à ladite matière 41 par le poinçon 26 joue un rôle plus important dans la mise en forme de cette matière. 30 La figure 7 montre l'anneau support 29 nu. A droite et à gauche sont réalisées des fentes 30 supportant les éléments semi-circulaires inférieurs de chauffe 28 de façon que ces éléments puissent être rapprochés ou éloignés de l'ensemble de la matrice 18. Lorsque le réchauffeur inférieur est poussé au plus près dans les fentes, il se trouve à environ 1,6 ïam de la matrice 18. Dans un 35 appareil de cette sorte, le niveau de température du poinçon 26 et de la matrice 18 est critique. Si la température est trop élevée, la matière plastique à l'intérieur de la capsule brûle et colle au poinçon ; si la température est "trop basse, la matière plastique ne flue pas pour former l'étan-chéité sur tout l'intérieur de la capsule (Fig. 11 et 12). La gamme de tem-40 pérature à laquelle la matière plastique est formée d'une façon satisfaisante 70 10301 5 2035835 se situe entre 210 et 218°C. Certaines matières plastiques peuvent être cuites à l'intérieur d'une gamme plus large telle que 149 à 260°C. Dans les conditions habituelles de fabrication, diverses influences jouent sur le comportement de la machine. Par exemple, la saison, l'humidité, la sécheresse. 5 Chacune de ces variables affecte le taux de déperdition de chaleur et, par conséquent, a des répercussions sur la distribution de cette chaleur dans ladite machine. Il est nécessaire que la chaleur soit à un niveau très précis de température dans la zone où la matrice ou poinçon 26 est au contact de la matière plastique dans la capsule. Comme les divers effets atmosphériques 10 jouent sur chaque station de la tourelle avec des résultats approximativement identiques, un contrôle très satisfaisant peut être exercé en ne surveillant l'état thermique que d'un seul des poinçons 26, sur la périphérie de la tourelle 2 (fig. 8). Monté sur l'élément supérieur de transfert de chaleur 27, l'anneau de chauffe 1 est en contact étroit avec ledit élément, lequel cons-15 titue une plaque chaude. Un embout 42 s'étend à l'intérieur de l'élément 27 ; ledit embout est réalisé en un matériau dont le coefficient de conductibilité thermique est très élevé. La figure 9 montre l'élément 27, le poinçon 26 et les broches de centrage 24, 25 et 47. La figure 10 montre le détail de l'embout 42 et du thermocouple 45. L'embout 42 comporte des fentes cruciformes 20 44 sur à peu près la moitié de sa longueur lesquelles permettent de maintenir ledit embout après qu'il ait été introduit en force dans l'élément 27. Quand l'embout 43 est introduit dans l'embout 42, le thermocouple 45 est presque au contact du poinçon 26. Les gains ou les pertes de température du poinçon sont alors ressentis dans l'anneau de chauffe plus rapidement que si l'embout 25 43 était constitué d'un matériau mauvais conducteur de la chaleur. La quantité de chaleur à apporter à l'anneau de chauffe 1 pour amener le poinçon 26 à une température donnée est donc diminuée. Ainsi, l'embout 43 constitue une liaison thermique entre l'anneau de chauffe 1 et le poinçon 26 telle que les variations de température dudit poinçon sont considérablement atténuées. 30 La méthode de réalisation de l'embout 42 qui comporte un thermocouple est d'un intérêt particulier. Ledit embout est réalisé en un matériau très bon conduc** teur de forme cylindrique, pourvu d'un canal central 46. L'embout est plat à ses extrémités ; il comporte des fentes 44 cruciformes s'étendant sur un tiers à la moitié de sa hauteur. Une fois le thermocouple 45 introduit dans l'élément 35 27, l'embout 42 est comprimé latéralement les fentes 44 se resserrent sur ledit thermocouple qui, de ce fait, est maintenu dans le fond dudit embout. Lorsque l'embout 42 est introduit dans l'élément supérieur de transfert thermique 27, il est maintenu fermement. La fonction de l'élément supérieur de transfert thermique 27 est double. Il se 40 comporte comme une plaque chaude et comme il est réalisé en un matériau presque 10301 6 2035835 indéformable, les quatre broches 47 centrent la capsule avec précision. Cet élément présente un état de surface à haut degré de finition qui permet d'obtenir un contact parfait avec le réchauffeur en aluminium 1. A cause de la densité de l'acier constituant la plaque chaude 27 et du faible taux d'écou-5 lement de la chaleur dans ce matériau, il y a davantage de chaleur accumulée par centimètre cube dans ladite plaque que dans l'anneau de chauffe en aluminium. Du fait de la présence d'une plaque chaude intermédiaire, une plus grande stabilité de la température est assurée dans le poinçon. L'anneau de chauffe peut être le siège de fortes variations de température, mais la 10 plaque chaude accumulatrice préserve le poinçon et la capsule des sautes de températures, assurant ainsi une stabilité thermique considérablement plus grande à la matière plastique et au poinçon qui chauffe cette dernière. 10301 7 2035835 REVENDICATIONS 1. Machine permettant le moulage in situ d'une masse de compound, ou composé d'étanchéité, préalablement déposée dans une capsule de bouchage et la cuisson par chauffage électrique du joint ainsi obtenu, caractérisée par 5 le fait qu'elle comprend : . une tourelle de cuisson tournant sur un axe vertical, . une pluralité de matrices montées dans ladite tourelle et destinées à supporter et maintenir des capsules contenant une quantité prédéterminée d'un compound à cuire, 10 . des moyens pour distribuer les capsules auxdites matrices pendant la rotation de ladite tourelle, . une pluralité de poinçons montés en position fixe sur la périphérie de ladite tourelle et pouvant pénétrer par glissement libre dans une capsule pour y mouler le compound sous forme d'un joint garnissant le fond et la 15 JuPe de ladite capsule, . des premiers moyens de chauffe placés entre lesdits poinçons et lesdites matrices, d'une part, et ladite tourelle:, d'autre part, pour fournir de la chaleur auxdits poinçons et matrices, les dits moyens étant mobiles verticalement dans un passage percé dans un support, ouvrant et fermant 20 les ensembles constitués par les poinçons et les matrices pour permettre l'entrée et la sortie des capsules, . des seconds moyens de chauffe situés près desdits poinçons et matrices et s'étendant de façon à entourer presque complètement ladite tourelle, les poinçons et les matrices pour fournir de la chaleur auxdites matrices, 25 • des moyens de contrôle de l'état thermique apportant d'une façon inter mittente du courant électrique auxdits moyens de chauffe afin que lesdits poinçons et matrices soient maintenus à une température voisine de la température de cuisson dudit compound. 2. Machine de moulage et de cuisson selon 1, caractérisée par le fait qucelle 30 comporte : un anneau réalisé dans un matériau de grande conductibilité thermique, ledit anneau renfermant des résistances électriques et portant des bornes connectées auxdites résistances pour y amener le courant électrique, 3» Poinçons selon 1 caractérisés par le fait qu'ils comprennent un élément 35 supérieur de transfert thermique en contact étroit avec lesdits premiers moyens de chauffe dont il reçoit de la chaleur qu'il transmet auxdits poinçons . 4. Elément supérieur de transfert thermique selon 3 caractérisé par le fait qu'il comporte une base munie de quatre broches s'étendant vers le bas et 10301 8 2035835 assurant le centrage d'une capsule dans lesdites matrices. 5. Premiers moyens de chauffe selon 1 caractérisés par le fait qu'ils comportent un contrôle thermique constitué par : . un embout, réalisé en un matériau de coefficient de conductibilité 5 élevé,situé dans un passage s'étendant dans ledit élément supérieur de transfert thermique, entre ladite matrice et lesdits premiers moyens de chauffe, . un élément thermo-sensible dans ledit embout et, . des conducteurs électriques s'étendant à partir dudit élément thermo-10 sensible et transmettant une information électrique telle que le niveau de température des poinçons depuis ledit élément thermo-sensible, jusqu'à un thermo-couple qui contrôle la quantité de chaleur mise en jeu dans lesdits premiers éléments de chauffe, 6. Seconds moyens de chauffe selon 1 caractérisés par le fait qu'ils com-15 portent un anneau de suspension et des éléments de support amovibles attachés audit anneau de suspension et maintenant ce dernier en position* 7. Elémgnt thermo-sensible selon 5 caractérisé par le fait qu'il est situé près de la matrice. 8. Anneau de suspension selon 6 caractérisé par le fait qu'il comprend : 20 • un sécteur plat s'étendant sur plus d'un demi-cercle, porteur de fentes, . des moyens de liaison montés dans lesdites fentes et supportant lesdits seconds moyens de chauffe, ceux-ci pouvant glisser d'une position située près desdites matrices jusqu'à une position éloignée de ces dernières. 25 9. Machine de moulage et de cuisson selon 1 caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre : . un guide glissant s'étendant entre lesdits poinçons et lesdites matrices en vue de préserver leur alignement vertical, . un ressort de compression^ monté entre lesdits poinçons et lesdites 30 matrices et tendant à les écarter les uns des autres. 10. Seconds moyens de chauffe selon 1 caractérisés par le fait qu'ils comportent : . un élément semi-circulaire de chauffe entourant lesdites matrices et leur transmettant de la chaleur, 35 • une résistance électrique s'étendant le long dudit élément semi-cir culaire et, . un réflecteur s'étendant le long de ladite résistance, et réfléchissant la chaleur vers lesdits organes préhenseurs inférieurs. 11. Mqjœns de contrôle thermique selon 1 caractérisés par le fait qu'ils 40 comportent un pont thermique situé dans la zone de température critique, 70 10301 9 2035835 constitué par : . tin moyen de chauffage, un élément de transfert thermique de faible conductibilité, muni d'un passage s'étendant dans la direction de l'écoulement de la chaleur à travers ledit élément et 5 .un embout, allongé de haute conductibilité thermique pourvu d'un organe intérieur thermo-sensible, ledit embout étant fixé dans ledit passage de façon à Ce que son extrémité soit dans le même plan que l'orifice libre dudit passage.