Brevet FR2130318A1 — publié le 19721103

L'invention, concernant le travail des matières plastiques, est plus particulièrement relative à un dispositif d'alimentation destiné au formage de matières synthétiques résultant de la combinaison de plusieurs constituants liquides, en particu-5 lier de matières synthétiques cellulaires, dispositif qui comporte une pièce de guidage en forme de douille disposée sur le moule utilisé et un piston monté de manière à pouvoir tourner et coulisser longitudinalement dans cette pièce de guidage, les constituants liquides arrivant dans la cavité de moule considé-10 rée en passant par la combinaison formée par la pièce de guidage et le piston. Pour la transformation de matières synthétiques liquides en produits finis, on connaît déjà des dispositifs analogues sous différents modes d'exécution. Selon un mode d'exécution, 15 l'injection dans le moule des constituants liquides mélangés s'effectue au moyen d'un tube d'injection qui est disposé au-dessus du niveau du liquide qui se constitue dans la cavité de moule et à la suite du processus d'injection vient la fermeture de l'ouverture d'entrée, effectuée manuellement ou par des dis-20 positifs automatiques, au moyen d'un bouchon. Selon une autre proposition, l'injection dans' le moule des constituants liquides mélangés s'effectue au moyen d'un tiroir à trois voies disposé sur le moule, qui, à la fin du processus d'injection, est ramené manuellement ou automatique-25 ment en position de fermeture. Ce système permet l'injection aussi bien au-dessus qu'en dessous du niveau de liquide. Au moyen d'un autre dispositif connu, il s'agit en premier lieu d'arriver à ce que le canal menant à la cavité de moule et destiné à l'injection de la matière liquide soit maintenu 30 libre de résidus de matière synthétique pendant la fabrication d'objets en matière synthétique. A cet effet, sur le moule on dispose une pièce de guidage en forme de douille dans laquelle un piston est monté de manière à pouvoir tourner et coulisser longitudinalement. Le piston présente une perforation longitudi-35 nale (canal d'injection) qui ne débouche pas dans la face frontale tournée vers la cavité de moule. La matière synthétique liquide arrive ainsi dans la cavité de moule à travers la paroi latérale du piston, c'est-à-dire de façon plus précise, par une ou plusieurs bouches faisant un certain angle avec l'axe longitu-40 dinal du piston ou de la perforation. La disposition latérale 72 09162 2 2130318 d'une ou plusieurs bouches vise à permettre d'injecter la matière synthétique dans la direction préférable dans chaque cas, à l'intérieur de la cavité de moule, en choisissant la grandeur de ces bouches et en faisant tourner le piston. Toute-5 fois, le processus d'injection ne peut être déclenché que lorsque le piston muni des bouches pénètre suffisamment dans la cavité de moule. Par contre, on ne peut maintenir les bouches et le canal d'injection dégagés ou les nettoyer que lorsque le piston est dans sa position rétractée et que le tuyau d'amenée 10 du produit de nettoyage communique avec les bouches, soit donc avec le canal d'injection. On connaît aussi une chambre de mélange destinée à être annexée à des moules et dans laquelle on mélange les différents constituants par injection sous forte pression et à contre-15 courant. Avant le début de chaque remplissage de moule, les constituants circulent sous pression. Autrement dit, les constituants arrivent à la chambre de mélange par des tuyaux séparés et sont ensuite ramenés au réservoir correspondant. Le processus d'injection est déclenché seulement par le fait que les ouver-20 tures de buse situées face à face sont libérées simultanément. La seule description de ces dispositifs connus doit déjà montrer que les propositions antérieures présentent différents inconvénients. Dans celle citée en premier lieu et comportant le tube d'injection, un inconvénient est qu'après chaque opé-25 ration de remplissage, il faut fermer de façon compliquée le tube d'injection. Cette fermeture exige du temps, ce qui gêne le nettoyage qui suit et qui vise à débarrasser des restes de l'opération précédente au moins une partie du tube d'injection au moyen d'air comprimé et/ou de liquide de rinçage. Etant donné 30 qu'avant le tube d'injection on doit encore prévoir un dispositif mélangeur spécial, un nettoyage est aussi nécessaire pour l'ensemble de mélange. Des inconvénients quant à la technique du moulage résultent en outre du fait que lorsque le tube d'injection est disposé au-dessus du niveau de liquide qui se constitue 35 dans la cavité de moule, il faut accepter certaines restrictions pour la forme du moule. En outre les matières liquides arrivent dans le moule par le tube d'injection sous forme de jets libres, ce qui crée dans la plupart des cas des risques de tourbillons. Il en résulte des inclusions d'air qui conduisent alors à des 40 points défectueux dans la pièce finie. Enfin, il faut encore 72 09162 3 2130318 signaler que souvent des carottes durcissent dans le tube d'injection, ce qui exige un travail supplémentaire pour les enlever. la disposition dans laquelle on utilise le tiroir à trois 5 voies présente pratiquement les mêmes inconvénients. Mais il faut encore ajouter que pour le nettoyage, il faut donner au tiroir à trois voies une position telle que la liaison avec la cavité de moule soit fermée et qu'en même temps une liaison libre soit établie entre l'atmosphère et la chambre de mélange. 10 En corrélation avec la troisième des dispositions connues, il se pose dans l'ensemble des problèmes similaires. Il est vrai que la fermeture du canal d'injection ne peut pas être considérée comme compliquée, mais ici encore, il faut nettoyer la région de la bouche, ce qui exige des frais et du temps. Il faut 15 également qu'avant le canal d'injection on ait prévu un dispositif de mélange et les matières liquides arrivent dans le moule sous forme ôs jets libres. Après la fin du remplissage du moule, il faut alors, en vue du nettoyage, amener exactement la bouch^ considérée du piston exactement dans le plan d'une cavité 20 annulaire et finalement, en outre, on ne peut agrandir ou rapetisser une :uore -- qu'en changeant le piston. Dans la chambre de mélange qui est connue aussi et dans laquelle on travaille selon le principe de l'injection sous forte pression et à contre-courant, il est vrai que le processus 25 de mélange peut s'effectuer dans la région de la cavité du moule, mais cette disposition aussi comporte différents inconvénients. Etant donné que les sections de sortie de jet dans la chambre de mélange sont déterminées par les diamètres de buse utilisés, il faut donc que pour différents débits de liquides, 30 on dispose d'un certain stock de buses différentes. Enfin, à cet inconvénient du stock s'ajoute encore le fait qu'ici aussi les matières liquides arrivent dans la cavité de moule sous forme de jets libres, ce qui fait qu'il existe un très grand risque de tourbillons et donc d'inclusions d'air. Etant donné 35 que les constituants circulent sous pressi®n avant et aussi après le remplissage du moule, il se produit non seulement une consommation accrue d'énergie, mais encore une perte constante par fuites. En outre, dans les dispositifs similaires, par suite de la différence de viscosité des différents constituants 40 (rapport atteignant 1:10 environ), il se produit une avance ou 72 09162 4 2130313 un retard d'un ou plusieurs des constituants, ce qui fait que la qualité de la pièce moulée fabriquée en souffre. Compte tenu de ce fait, on tente encore d'éliminer l'avance ou le retard au moyen d'agencements supplémentaires tels que des accuaula-5 teurs ou des étranglements. L'invention a pour but de fournir un dispositif d'alimentation destiné au formage de matières synthétiques résultant de la combinaison de plusieurs constituants liquides, dispositif au moyen duquel on puisse éliminer les inconvénients susdits, 10 surtout le nettoyage toujours répété du dispositif d'alimentation, et avec lequel une utilisation économique et universelle puisse être assurée avec une structure simple et claire. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que la pièce de guidage qui peut être mise en liaison avec le moule 15 est formée de plusieurs éléments, dont au moins un est conçu pour pouvoir être retiré, que la ligne de séparation prévue à cet effet se situe dans le plan de la cavité de mélange et du canal de carotte et qu'au moins un coulisseau d'obturation, mobile en direction axiale, est disposé parallèlement au canal 20 de carotte ou fait un certain angle avec celui-ci et qu'après le remplissage du moule, ce coulisseau pénètre dans le canal de carotte ou traverse celui-ci par son extrémité tournée vers le moule et ferme l'ouverture d'entrée de la cavité de moule. Quand la cavité du. moule est fermée, le côté frontal du coulisseau 25 d'obturation considéré peut avantageusement servir au formage. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans ou sur le dispositif d'alimentation il est prévu un ensemble à piston et à cylindre actionné par un fluide sous pression, qui transmet les mouvements au coulisseau d'obturation considéré. Selon un 30 mode d'exécution de l'invention, dans la cavité de mélange de la pièce de guidage, qui communique avec le canal de carotte, débouchent un ou plusieurs, et de préférence deux tuyaux d'amenée servant à introduire les constituants liquides. Les tuyaux d'amenée peuvent déboucher dans la cavité de mélange par des 35 corps de buse et les axes des corps de buse peuvent faire entre eux tm certain angle. En outre, les axes des corps de buse peuvent aussi être situés dans un même plan et dans les corps de buse eux-mêmes sont formés, selon un mode d'exécution préférentiel, des interstices coniques réglables de façon continue, 40 de sorte qu'il est possible de faire varier les sections de 72 09162 5 2130313 sortie. Le réglage des interstices coniques est assuré dans le corps de buse considéré par des pointeaux qui se terminent par un cône ou un tronc de cône à leur extrémité tournée vers la~ cavité de mélange. On peut utiliser des dispositifs mécaniques, 5 hydrauliques, pneumatiques ou électriques pour assurer des modifications appropriées de position des pointeaux. Selon l'invention, on envisage en premier lieu un système de culbuteurs pouvant être actionnés hydrauliquement et reliés par des poussoirs aux différents pointeaux. 10 Dans l'utilisation du dispositif selon l'invention, on obtient une série d'avantages notables. Ainsi, tout d'abord, en dehors du dispositif d'alimentation lui-même, on n'a pas besoin de tête de mélange ou d'amenée séparée. L'invention évite aussi qu'il ne soit nécessaire de placer toute la section d'un ou 15 plusieurs orifices de buse dans la cavité du moule, grâce à des dispositions spéciales. En outre, on peut éliminer les retards qui sont occasionnés par le nettoyage ainsi que l'utilisation de produit de nettoyage pendant le déroulement du procédé. En même temps, on évite ainsi que les constituants ne soient 20 altérés par des résidus de produits de nettoyage. L'invention permet en outre de fermer de façon optimale la cavité de moule, soit de façon plus précise par la partie du dispositif d'alimentation qui est tournée vers le moule. Egalement, on n'a plus une énergie non uniforme de sortie pour les jets lors d'une 25 variation du débit et en outre, 1'utilisation et le stockage de buses différentes sont supprimés. On évite également la circulation continuelle des constituants sous pression, qui entraîne une consommation notable d'énergie et on arrive aussi à éliminer efficacement l'avance ou le retard. En outre, les jets 30 libres et donc les tourbillons incontrôlables, qui donnaient lieu à des inclusions d'air sont supprimés lorsque le dispositif d'alimentation est disposé sur le moule de façon avantageuse quant à l'écoulement (par exemple aussi obliquement). Il est avantageux aussi qu'on n'ait plus à tenir compte, dans les 35 calculs, de la constitution des carottes, car ainsi, on peut économiser non seulement de la matière, mais encore un travail correspondant de retouche des pièces moulées. Et enfin, il semble particulièrement intéressant pour les industries de transformation que le dispositif d'alimentation selon l'invention ne 40 puisse pas servir seulement en combinaison avec un moule spécial 72 09162 e 2130318 On expliquera plus précisément l'invention en détail à propos des exemples schématiques représentés par les dessins sur lesquels : - la figure 1 montre en coupe longitudinale le dispositif 5 d'alimentation selon l'invention placé sur un moule, les éléments étant dans la position qu'ils occupent après le remplissage du moule; - la figure 2 est une vue correspondant à la figure 1, mais illustrant l'opération de démoulage, et 10 - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. Selon les figures 1 et 2, dans la cavité de moule 1 formée des moitiés de moule 2 et 3» il s'agit d'introduire un mélange formé de plusieurs constituants liquides. Par suite, aux moi-15 tiés de moule 2 et 3 les deux éléments 7 et 8 du dispositif d'alimentation selon l'invention, qui entourent le canal de carotte 6, sont reliés fermement, mais de façon détachable au moyen d'organes de blocage 4 et 5« La tête mélangeuse 9» qui présente les tuyaux d'amenée 10 et 11 destinés aux constituants 20 liquides, est incorporée dans un ensemble de travail comportant l'élément 7» Grâce à un organe de blocage 12, la tête mélangeuse 9 est reliée à l'élément 7 avec serrage, mais de façon détachable. De l'autre côté, l'élément 8 porte, à son extrémité opposée au moule 2, 35 un bloc de distribution 13 présentant une 25 cavité cylindrique intérieure dans laquelle est monté,de manière à pouvoir y coulisser,un piston 14„ La face frontale de ce dernier,tournée vers le moule 2, 3> est pourvue d'une tige de piston 15 solidaire. La tige de piston 15 porte à son extrémité libre un coulisseau d'obturation 16 de section quelconque qui, 30 selon la forme de l'ouverture d'entrée, pénètre dans le canal de carotte 6 ou traverse celui-ci et qui ferme l'ouverture d'entrée de la cavité du moule 1 après son remplissage (figure 1). Avantageusement, le côté frontal du coulisseau d'obturation 16 sert au formage. Les mouvements de coulissement du piston 14 et donc 35 du coulisseau d'obturation 16 sont dus à ce que le piston 14 est alimenté en fluide sous pression par le tuyau 17 ou par le tuyau 18. Le mélange des constituants liquides dans la cavité de mélaage 19 de la tête mélangeuse 9 est assuré par injection, à 40 haute pression et plus précisément, grâce à des corps de buse 72 09162 7 2130318 20 et 21 (fig.3) qui sont reliés aux tuyaux d'amenée 10 et 11. Selon l'invention, les axes des corps de "buse 20 et 21 font un certain angle entre eux. Cet angle est choisi de telle sorte que d'une part un "bon "brassage soit assuré dans la cavité de 5 mélange 19 malgré la déviation du jet et que, d'autre part, le volume de la tête mélangeuse 9 soit aussi réduit que possible (tandis qu'en même temps le système d'entraînement assurant ' la commande forcée est simple). Comme le montre en particulier la figure 3> l'angle en question est de préférence égal à 60°. 10 les axes des corps de "buse 20,21 sont de préférence situés dans un même plan. Pour faire varier ou régler les sections de sortie des jets dans la cavité de mélange 19, on a prévu une butée, réglable de façon continue, pour la course du pointeau dans les 15 corps de buse 20,21. Selon la course d'ouverture, les interstices coniques formés par les pointeaux et par les perforations totalement ou partiellement coniques 22,23 des corps de buse 20,21 présentent une aire de section plus ou moins grande. Grâce à ces dispositifs de réglage, on peut adapter de façon 20 très simple les impulsions de sortie des jets aux différents débits et aux différents poids spécifiques des matières premières utilisées. Cette commande forcée sert aussi à éviter l'avance ou le retard par une ouverture ou une fermeture synchro nés des orifices de buse (sections de sortie) 22 et 23- A cet 25 effet, pour la commande forcée on peut prévoir un système méca-nico-électrique, mécanico-pneumatique ou mécani co-hydraulique. Selon la figure 3» on utilise par exemple un système de culbuteurs actionnés hydrauliquement, dans lequel deux culbuteurs 24 et 25 sont montés de façon pivotante en 26 et 27 au-dessus 30 de la tête mélangeuse 9 dont la surface a à peu près la forme d'un toit. Le culbuteur 24 est en liaison fonctionnelle, par l'intermédiaire d'un poussoir 28, avec le pointeau du corps de buse 20, tandis que l'autre culbuteur 25 agit, par l'intermédiai re d'un poussoir 29, sur le pointeau du deuxième corps de buse 35 21. Les culbuteurs 24, 25 et donc aussi les poussoirs 28,29 et les pointeaux, sont actionnés grâce à un piston 30 qui est guidé de manière à pouvoir coulisser verticalement dans la tête mélangeuse 9 et qui peut être soumis à l'effet d'une pression par un tuyau d'amenée 31. Dans la région des poussoirs et des 40 pointeaux sont encore prévus des tuyaux 32 et 33 qui recueillent 72 09162 8 2130318 les fuites refluant éventuellement en arrière et les amènent aux collecteurs 34 et 35» Le fozlctionaement dans un cycle de travail est le suivant: on suppose que les pompes doseuses commencent à Refouler et que, 5 par les tuyaux d'amenée 10,11, elles établissent jusqu'aux perforations de buse 22, 23 la pression réglée par une soupape de pression. A ce moment, les perforations de buse 22 , 23 sont encore fermées par les pointeaux. Cela est assuré grâce au fait que le piston 30 reçoit sa pression par le tuyau d'amenée 31> 10 ce qui fait que les pointeaux sont poussés de façon étanche contre les orifices de buse 22, 23 par l'intermédiaire des culbuteurs 24, 25 et des poussoirs 28, 29. Les différentes parties du moule 2, 3 et du dispositif d'alimentation selon l'invention se trouvent naturellement dans la position représentée par la 15 figure 1. Seuls le coulisseau d'obturation 16 et le piston 30 occupent à cette phase la position représentée par la figure 2. Une fois que la pression désirée a été établie dans les tuyaux de refoulement des différents constituants, le piston 30 est soulagé dans une mesure déterminée, qui peut être réglée 20 dans chaque cas. Etant donné que les deux culbuteurs 24 et 25 sont actionnés par le piston 30, les pointeaux s'ouvrent simultanément, sous la pression des constituants, jusqu'à la position finale prévue. Alors, comme les constituants liquides s'échappent par les orifices de buse 22, 23 dans la cavité de 25 mélange 19, le processus de mélange proprement dit commence, celui-ci étant avantageusement limité par un organe temporisé. De la cavité de mélange 19, la matière liquide passe immédiatement; par le canal de carotte 6 dans la cavité de moule 1. lorsque la quantité de matière prévue se trouve dans la cavité de mou-30 le 1, donc après l'écoulement du temps de mélange et de dosage, le piston 14 reçoit sa pression par le tuyau 17 et le piston 30 par le tuyau 31 * ces applications de pression s'effectuant de préférence simultanément. Par suite, le coulisseau d'obturation 16 arrive dans la position représentée par la figure 1, tandis 35 que les pointeaux ferment de façon synchrone les orifices de buse 22 , 23. Egalement à ce moment, les pompes doseuses sont arrêtées et par suite, tous les tuyaux d'amenée de matière entre les pompes et la tête mélangeuse 9 ne sont plus sous pression. 40 Œne fois le temps de séjour écoulé, la pièce moulée finie 72 09162 9 2130318 36 est retirée du moule. A cet effet, les moitiés de moule 2 et doue aussi la moitié supérieure 7> 9 du dispositif d'alimentation sont soulevées, la pièce moulée 36, ainsi librement accessible, peut ainsi être facilement retirée du moule 2, 3? au 5 moyen de dispositifs connus ou à la main, lors de cette opération, la carotte durcie 37 qui s'est formée dans le canal de carotte 6 et dans la cavité de mélange 19 est aussi dégagée, lorsque le moule 2, 3 s'ouvre, cette carotte 37 est aussi automatiquement démoulée, par exemple à l'aide d'air comprimé arri-10 vaut par les tuyaux 38 et/ou 39* Par suite, il n'est plus nécessaire de nettoyer la cavité de mélange 19 ui le canalde carotte 6 au moyen d'air ou de solvants appropriés. 72 09162 10 2130318 BZTEIBIQAJIOlfS 1. Dispositif d'alimentation, destiné au formage de matières synthétiques résultant de la combinaison de plusieurs constituants liquides, en particulier de matières synthétiques 5 cellulaires, lequel dispositif comporte une pièce de guidage en forme de douille disposée sur le moule utilisé et un piston monté de manière à pouvoir tourner et coulisser longitudinalement dans la dite pièce de guidage, les constituants liquides arrivant dans la cavité du moule considéré en passant par la 10 combinaison formée par la pièce de guidage et le piston, ledit dispositif étant caractérisé en ce que la pièce de guidage qui peut être reliée au moule est formée de plusieurs éléments, en ce qu'au moins un de ces éléments est conçu pour pouvoir être retiré, la ligne de séparation prévue à cet effet se situant 15 dans le plan de la cavité de mélange et du canal de carotte et un coulisseau d'obturation mobile en direction axiale au moins étant disposé parallèlement au canal de carotte ou faisant un certain angle avec celui-ci, ce coulisseau pénétrant dans le canal de carotte ou le traversant par son extrémité tournée 20 vers le moule après remplissage du moule et fermant l'ouverture d'entrée de la cavité de moule. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la cavité de moule est fermée, le côté frontal du coulisseau d'obturation considéré sert au formage. 25 3- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans ou sur ce dispositif, un ensemble à piston et à cylindre actionné par un fluide sous pression, qui transmet les mouvements au coulisseau d'obturation considéré. 30 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3» carac térisé en ce que, dans la cavité de mélange de la pièce de guidage, qui communique avec le canal de carotte, débouchent un ou plusieurs et de préférence deux tuyaux d'amenée servant à introduire les constituants liquides. 35 5- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3,^en par ticulier selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tuyaux d'amenée débouchent dans la cavité de mélange par des corps de buse. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3,/en 40 particulier selon l'une des revendications 4 et 5> caractérisé 72 09162 n 2130318 en ce que les axes des corps de buse font xui certain angle entre eux. ou 7» Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3».én particulier selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé 5 en ce que les axes des corps de buse sont situés dans un mine plan. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7) caractérisé en ce que, pour permettre de faire varier les sections de sortie, des interstices coniques réglables de façon 10 continue sont formés dans les corps de buse. ou 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7»/en particulier selon la revendication 8, caractérisé en ce que le réglage des interstices coniques est assuré par des pointeaux qui se terminent pair un cône ou un tronc de cône à leur extré- 15 mité tournée vers la cavité de mélange. ou 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7»/én particulier selon l'une des revendications 8 et 9i caractérisé par le fait que les variations de position des pointeaux sont assurées par des dispositifs mécaniques, hydrauliques, pnauma- 20 tiques ou électriques. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les variations de position des pointeaux sont assurées par un système de culbuteurs pouvant être actionnés hydrauli quement et reliés par des poussoirs aux différents 25 pointeaux.