Brevet FR2168197A1 — publié le 19730831

La présente invention concerne les machines pour le façonnage des matières polymères thermoplastiques et, plus préci sément, les extrudeuses à disque qui peuvent servir dans la fabri- cation des feuilles, films, tubes et profilés ainsi que pour l'alimentation en polymère fondu d'autres machines, notamment des presses à injecter. On utilise largement à l'heure actuelle pour le façonnage des matières plastiques une extrudeuse à disque comportant :un corps dans lequel est logé un disque mobile formant avec ce corps une enceinte de travail qui communique avec un orifice d'alimentation et un orifice de sortie de la matière à façonner, ménagés dans le corps, ainsi qu'une commande du disque mobile. La matière à façonner arrive par l'orifice d'alimentation ménagé dans le corps dans l'enceinte de travail, elle fond en présence d'une agitation active grâce aux forces de frottement qui naissent dans cette matière lorsqu'elle pénètre dans l'interstice entre le corps et le disque mobile qui est entraîné par la commande. Le polymère fondu progresse sous l'effet des forces visco-élastiques vers la partie centrale de l'enceinte de travail qui communique avec l'orifice de sortie, ménagé dans le corps, et sort de l'extrudeuse à disque. L'extrudeuse à disque de la conception ci-dessus est caractérisée par une capacité assez médiocre et ne donne qu'une faible pression à la matière façonnée qui sort, ce qui oblige à créer des extrudeuses à disque de grandes dimensions. La capacité de l'extrudeuse à disque déjà connue est limitée par les dimensions de son enceinte de travail dont l'accroissement, par augmentation de sa largeur, compromet la qualité des produits extrudés. Quant à l'accroissement du diamètre du disque, il conduit à des cotes d'encombrement excessives ; en outre cette augmentation excessive du diamètre du disque entraine la nécessité de réduire la vitesse de rotation de ce disque sous peine d'atteindre des vitesses de déplacement de la matière telles que cette dernière est surchauffée et se dégrade. La pression de sortie de la matière façonnée qui est fonction des caractéristiques visco-élastiques de cette matière, est insuffisante pour surmonter les résistances de la tête d'extrusion qui est rapportée sur l'orifice de sortie de l'extrudeuse à disque, aussi cela exige-t-il d'installer des dispositifs complémentaires visant à élever la pression à la sortie de l'extrudeuse à disque. L'invention vise à créer une extrudeuse à disque qui permette d'obtenir une plus haute capacité que l'extrudeuse déjà connue et une pression de sortie plus élevée, à égalité de largeur et de diamètre du disque. On y parvient par le fait que dans une extrudeuse à disque pour le façonnage de matières polymères, comportant un corps dans lequel est logé un disque mobile dont la paroi latérale délimite avec ce corps un canal annulaire communiquant avec un orifice d'alimentation de la matière à façonner, ménagé dans le corps, tandis que sa face dél:::## avec ledit corps une enceinte de travail qui communique avec le canal annulaire précité et avec un orifice de sortie de la matière façonnée, ménagé dans le corps, et également une commande pour la mise en rotation du disque mobile précité, suivant l'invention, le disque mobile a la forme d'un gobelet dans lequel est placé un disque fixe qui délimite avec ledit disque mobile une enceinte de travail complémentaire communiquant par un orifice ménagé dans la partie centrale du disque mobile avec l'orifice de sortie du corps et, par des ouvertures ménagées dans la paroi latérale du disque mobile, avec le canal annulaire entre le disque mobile et le corps. Il est avantageux d'exécuter les ouvertures de la paroi latérale du disque mobile sous la forme de fentes disposées en hélices ce qui permet d'alimenter de façon positive les enceintes de travail avec la matière façonnée. Pour élever la pression à la sortie de l'extrudeuse à disque on peut munir le disque mobile dans la zone de l'orifice de sortie d'une vis d'Archimède, creuse, ayant des filets'extérieur et intérieur qui forment avec des bourrelets correspondants annulaires coaxiaux du corps et du disque fixe deux canaux annulaires qui servent de conduits de sortie aux enceintes de travail. Il est avantageux de disposer le corps, le disque mobile et le disque fixe de l'extrudeuse de façon à leur permettre des déplacements relatifs axiaux et à pouvoir ainsi régler les dimensions des enceintes de travail. La conception proposée à deux enceintes de travail dans un même corps permet de doubler la capacité de l'extrudeuse à disque sans changer son encombrement mais en élevant légèrement la consommation d'énergie. L'invention est expliquée dans ce qui suit par la des cription d'un exemple d'exécution faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une extrudeuse à disque la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il-Il de la Fig. 1. L'extrudeuse à disque comprend un corps I (Fig. 1) dans lequel sont ménagés un orifice d'alimentation 2 et un orifice de sortie 3 et qui est monté par des tiges 4 sur un bâti 5. A l'intérieur du corps 1 sont logés . un disque mobile 6 ayant la forme d'un gobelet et un disque fixe 7. Un canal annulaire 8 ainsi qu'une enceinte de travail 9 sont ménagés entre le corps 1 et le disque mobile 6. Le canal annulaire précité 8 est délimité par la surface latérale du disque mobile 6 et par la paroi intérieure du corps 1. L'enceinte de travail 9 est délimitée par la face du disque mobile 6 et la paroi intérieure précité du corps 1. L'enceinte de travail 9 et le canal annulaire 8 communiquent entre eux et avec l'orifice d'alimentation 2 et orifice de sortie 3 du corps 1.Le disque fixe 7 forme avec la face du disque mobile 6 une enceinte de travail complémentaire 10. Cette enceinte de travail 10 communique avec l'orifice d'alimentation 2 du corps 1 par des ouvertures 11 (Fig. 1 et 2) pratiquées dans la paroi latérale du disque mobile. 6. Ces ouvertures 11 peuvent être percées dans n'importe quelle partie de la paroi latérale du disque mobile 6. Pour l'alimentation positive des enceintes de travail en matière à fa çonner les ouvertures 11 peuvent être exécutées sous la forme de fentes disposées en hélice. Dans ce même but les ouvertures 11 peuvent être percées immédiatement en amont des enceintes de travail 9 et 10 (Fig. 1) alors que la paroi latérale du disque mobile 6 est munie d'un filetage en hélice. Le disque mobile 6 est fixé par des boulons 12 à un manchon 17 susceptible de tourner avec la roue à chaine de commande 18 et est monté au moyen des roulements 13; 14, 15, 16 sur le bdti 5. Pour élever la pression à la sortie de l'extrudeuse à disque, les parois de l'orifice de sortie 3 du corps 1 sont formées par un téton cylindrique 19 alors que le disque mobile 6 supporte une vis d'Archimède creuse 20 avec un filetage extérieur et un filetage intérieur, qui pénètre dans l'orifice de sortie 3 du corps 1. Le disque fixe 7 comporte également un téton cylindri- que 21. Le canal annulaire 22 entre les parois du téton cylindrique 19 et le filetage hélicoïdal extérieur de la vis a'Archimède creuse 20 sert de conduit de sortie de la matière façonnée hors de l'enceinte de travail 9 tandis que le canal annulaire 23 entre le filetage hélicoidal intérieur de la vis d'Archimède creuse 20 et les parois du téton cylindrique 21 sert de conduit de sortie de la matière façonnée hors de l'enceinte de travail 10. Pour élever la pression de la matière façonnée à la sortie de l'extrudeuse à disque au lieu de prolonger le disque 6 par une vis d'Archimède creuse 20 on peut le prolonger par un téton en forme de cylindre creux lisse et munir d'un filetage hélicoïdal les surfaces correspondantes des tétons cylindriques 19 et 21 du corps 1 sur un disque fixe 7. Dans ce même but au lieu d'utiliser une vis d'Architflède creuse on peut utiliser un téton en forme de cylindre creux avec des fentes disposées en hélices. Pour permettre le réglage de la largeur de l'enceinte de travail 9, les tiges 4 sont montées de manière mobile réglable sur le b ti 5 au moyen de douilles 24. Les tiges 4 sont reliées à un écrou 25 par une bride 26. L'écrou 25 est monté sur une tige filetée 27 qui constitue le prolongement d'une roue à vis sans fin 28. La roue à vis sans fin 28 est en prise avec une vis sans fin 29. Pour permettre le réglage de la largeur de 11 enceinte de travail 10 le disque fixe 7 est relié par une tige 30 filetée à son extrémité, à une douille taraudée 31 solidaire d'une manette 32, montée sur le bâti 5. Le réchauffage à la sortie de l'extrudeuse à disque est realisé au moyen des résistances 33 montées sur le corps 1 et sur le disque fixe 7. L'extrudeuse à disque de l'invention fonctionne de la façon suivante. La rotation du moteur de commande est transmise par une chaîne à la roue de commande 18. La roue 18 fait tourner le manchon 17 et le disque mobile.6 qui en est solidaire. On admet la matière façonnée dans un orifice d'alimentation 2 disposé tangentiellement par rapport au canal annulaire 8 dans le corps 1 (Fig. 2) ; cette matière est entrainée par les fentes 11 et arrive dans les enceintes de travail 9 et 10. Dans ces enceintes de travail 9 et 10 la matière façonnée fond, est soumise au brassage et, sous la forme d'un bain de fusion, arrive, sous l'effet de forces visco-élastiques, aux canaux annulaires 22 et 23. La matière fondue est prélevée par la vis d'Archimède creuse 20 dans les enceintes de travail 9 et 10 et progresse dans la tête de formage ou filière (non représentés sur la figure) qui est rapportée sur l'orifice de sortie 3 de l'extrudeuse à disque. Selon la nature de la matière façonnée et la capacité imposée à l'extrudeuse à disque, on règle la largeur des enceintes de travail 9 et 10 par déplacement relatif dans le sens axial du corps 1 et des disques délimitant les enceintes de travail précitées. La figure représente un mode de réalisation du déplacement du corps 1 et du disque fixe 7 par rapport au disque mobile 6. Le réglage de la largeur de l'enceinte de travail 9 entre le corps 1 et le disque mobile 6 est effectué par rotation de la vis sans fin 29. En faisant tourner cette vis sans fin 29, on déplace par l'intermédiaire de la roue à vis sans fin 28 et de la tige filetée-27, l'écrou 25 dans la direction axiale ; cet écrou déplace le corps 1 par l'intermédiaire de la bride 26 et de la tige 4. Pour régler la largeur de l'enceinte de travail 10 délimitée par le disque mobile 6 et le disque fixe 7, on fait tourner la douille taraudée 31 au moyen de la manette 32. Au cours de cette opération la tige 30 vissée dans la douille 31 se déplace axialement en entraînant le disque fixe qui en est rendu solidaire. La largeur des enceintes de. travail 9 et 10 peut se régler aussi bien lorsque l'extrudeuse à disque est hors de service que lorsqu'elle est en fonctionnement. L'application de l'extrudeuse à disque qui vient d'être décrite pour des besoins industriels permet de réduire sensiblement la dépense en énergie lors du façonnage des matières polymères, d'abaisser la quantité de métal nécessaire à la machine et de diminuer l'encombrement de celle-ci par rapport aux machines actuellement utilisées dans le façonnage des matières polymères. REVENDICATIONS 1. Extrudeuse pour le façonnage des matières polymères comportant un corps dans lequel est logé un disque mobile dont la paroi latérale forme avec le corps un canal annulaire qui communique avec un orifice d'alimentation de la matière façonnée, ménagé dans le corps, alors que la face du disque mobile délimite avec le corps une enceinte communiquant avec l'interstice annulaire précité et avec un orifice de sortie de la matière façonnée, ménagé dans le corps, ainsi qu'une commande pour la mise en rotation du disque mobile précité, carac; ra~e en ce que le disque mobile a la forme d'un gobelet dans w vel est logé un disque fixe qui déli- mite avec le disque mobile une enceinte de travail complémentaire, communiquant par un orifice pratiqué dans la partie centrale du disque mobile avec l'orifice de sortie du corps, et par des ouyertures percées dans la paroi latérale du disque mobile, avec le canal annulaire entre le disque mobile et le corps. 2. Extrudeuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les ouvertures de la paroi latérale du disque mobile ont la forme de fentes disposées en hélices. 3. Extrudeuse suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le disque mobile dans la zone de l'orifice de sortie est prolongé par une vis d'Archimède creuse, à filetages extérieur et intérieur, délimitant avec des tétons cylindriques coaxiaux de prolongement reapectivement du corps et du disque- fixe, deux canaux annulaires servant de conduits de sortie aux enceintes de travail. 4. Extrudeuse suivant l'une quelconque des wevendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que le corps, le disque mobile et le disque fixe sont montés#de manière à permettre le réglage de leur position axiale relative.