Brevet FR2153204A1 — publié le 19730504

La présente invention a pour objet un procédé d'extrusion de corps tubulaires en matière-therrmplastique. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait qu'une des principales difficultés qui se présentent lors de l'extrusion de corps tubulaires est de maintenir constante la section de passage de la matière plastique entre la filière et le poinçon central, de façon à obtenir une bonne régularité de I'épaisseur du tube ou de la gaine extrudé en tous les points de la circonférence. Jusqu'à présent, on a généralement recherché cette régularite en réglant la position relative entre la filière et le poin çon par déplacement d'une partie ou de toute la filière dans toutes les directions et ceci par l'intermédiaire de vis de réglage placées dans un plan et toutes dirigées vers l'axe de la tate d'extrusion. L'opération de réglage qui doit être faite est longue et demande beaucoup d'habileté de la part de l'opérateur. D'autre part, on a également déjà proposé des têtes d'extrusion de gaines tubulaires dans lesquelles le centrage s'effectue de façon#semi-automatique grâce à l'élasticité d'une lame fine en acier formant une partie du poinçon. Cette réalisation est cependant conteuse et exige des aciers qui doivent être élastiques à chaud sans pour autant se déformer d'une façon permanente. La présente invention se propose de réaliser un procédé et un dispositif pour l'extrusion de corps tubulaires permettant de remédier aux inconvénients précités et d'obtenir un réglage ex tracement précis sans faire appel à des opérations manuelles. L'invention a pour objet un procédé d'extrusion de corps tubulaires en matière thermoplastique dans lequel on extrude le corps tubulaire dans un canal ou filière compris entre une tête d'extrusion et un poinçon central disposé dans ladite tête d'extrusion, caractérisé par le fait que ledit poinçon est suspendu dans ladite tête par une articulation sphérique axialement décalée de la sortie de filière, et que l'on laisse ledit poinçon se débattre librement autour de son articulation pendant l'extrusion. L'invention a également pour objet un dispositif d'extrusion avec une tête d'extrusion comprenant un poinçon central pour l'extrusion d'un corps tubulaire, caractérisé par le fait que ledit poinçon central est suspendu dans ladite tête par l'intermédiaire d'une articulation sphérique axialement décalée de la sortie de filière, pour pouvoir librement se débattre autour de ladite articulation sous l'action de la matière en cours d'extrusion. Dans une forme de réalisation préférée, l'articulation sphérique est constituée d'une chambre sphérique à l'intérieur de laquelle est disposée une tête solidaire du poinçon et supportant, à sa surface, au moins trois billes susceptibles de rouler sur la paroi de ladite chambre sphérique. Cette chambre sphérique est reliée, en amont, au canal d'amenée de matière, et en aval, au canal d'extrusion, de sorte que l'intervalle situé entre la paroi de la chambre et ladite tête solidaire du poinçon est traversée par la matière dirigée vers le canal d'extrusion. Toutefois on pourrait utiliser, en variante, d'autres articulations sphériques, par exemple des articulations à rotule. Il est préférable, quel que soit le type d'articulation sphérique utilisé, de disposer l'articulation dans le canal traversé par la matière, ce qui élimine judicieusement tout problème d'étanchéité au niveau de l'articulation et permet ainsi de minimiser les forces de frottement au niveau de l'articulation. Lors du fonctionnement, la matière sous pression qui provient du canal d'amenée de matière est dirigée vers le canal d'extrusion proprement dit, ce dernier présentant une forme sensiblement annulaire dont la paroi périphérique est constituée par la tête d'extrusion alors que la paroi intérieure est réalisée par le poinçon. Lors du passage de la matière sous pression dans ce canal entre la tête d'extrusion et le poinçon, se créent des pressions qui font pivoter le poinçon autour de son articulation jusqu'à ce que l'équilibre des pressions soit obtenu sur toute la périphérie du poinçon. A partir de ce moment, l'extrusion se poursuit suivant une épaisseur qui reste régulière sur toute la section du profil extrudé, le poinçon prenant de lui-même une position adéquate d'équilibre stable sous l'influence des pressions périphériques. Dans le cas où l'extrusion s'effectue avec mise sous pression de la partie intérieure du corps tubulaire extrudé, le poinçon présente, de façon en soi connue, un ajutage permettant l'envoi d'un fluide sous pression. Afin d'alimenter cet ajutage en fluide on peut, selon un perfectionnement de l'invention, prévoir au niveau de l'articulation un joint creux permettant l'envoi du fluide depuis l'extérieur de la tête d'extrusion vers la tête solidaire du poinçon. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparat- tront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, ainsi que du dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une vue en coupe axiale d'une tête d'extrusion selon l'invention, la figure 2 représente une vue de détail du poinçon selon l'invention avec un joint pour le passage d'un fluide sous pression. En se référant à la figure 1, on voit une tête d'extrusion comprenant, derrière un filtre 2, un canal d'amenée de matière 3, et un canal d'extrusion proprement dit ou filière 4, la paroi pé riphérique de ce canal 4 étant réalisée par la tête 1. Entre le canal 3 et le canal 4 est disposée une chambre sphérique 5 réalisée de préférence par l'assemblage de parties sensiblement hémisphériques 6, 7, réunies le long d'un plan diamétral par des moyess de réunion 8. A l'intérieur de la chambre 5, est disposée une tête 9 présentant une extrémité pointue 10 au niveau du canal d'amenée 3 afin de permettre un meilleur écoulement de la matière. La forme générale de la tête 9 est sensiblement sphérique, avec un rayon inférieur de la chambre sphérique 5 de façon à laisser entre la paroi sphérique extérieure de la chambre et la surface sphérique de la tête 9 une section suffisante pour le passage de la matière depuis le canal d'amenée 3 vers le canal d'extrusion proprement dit 4, ce dernier étant aligné avec la chambre d'extrusion 5. La tête 9, qui est reliée au poinçon 11 est articulée dans la chambre 5 au moyen de plusieurs billes 12 susceptibles de rouler le long de la paroi extérieure de la chambre 5, procurant ainsi une articulation sphérique dont le centre est situé sur l'axe de révolution du poinçon 11. Lors du fonctionnement, la matière thermoplastique sous pression pénètre dans le canal 3 et passe dans la chambre 5 en entourant la tête 9 pour sortir finalement par le canal d'extrusion 4 et former un corps tubulaire. En raison de la conformation parfaitement symétrique de la chambre 5, du canal 4, de la tête 9 et du poinçon .11, on comprend que dans le canal 4 la distribution circulaire des pressions est uniforme lorsque le poinçon se trouve exac tersent au centre du canal 4, c'est-à-dire lorsque le profil tubulaire extrudé présente une section uniforme.Si pour une raison quelconque le poinçon Il bascule autour du centre de l'articulation sphérique, c'est-àdire autour du centre de la chambre sphérique 5, une partie du canal 4 vient à se rétrécir tandis que la partie diamétralement opposée de ce canal présente une section agrandie. Dans ces conditions, la différence de pression de matière entre la partie rétrécie du canal 4 et sa partie élargie entraine la remise en position centrale du poinçon 5 par pivotement autour de son articulation. On comprend que de cette façon il soit possible d'extruder des corps tubulaires avec une épaisseur particulièrement uniforme en raison de l'autocentrage permanent du poinçon selon l'invention. On voit, d'autre part, en se référant à la figure 1, que le poinçon 11 présente, d'une façon en soi connue, un ajutage 17 pour l'établissement d'une pression à l'intérieur du corps tubulaire extrudé. Cet ajutage 17 se poursuit par un canal 13 pratiqué dans la tête 9, ce canal 13 se dirigeant vers un canal 14 pratiqué dans un manchon 18 coulissant dans la tête d'extrusion proprement dite sous l'action d'éléments élastiques, par exemple des rondelles Belleville 19. Entre ce canal 13 et le canal 14 est disposé un joint d'étanchéité creux 15 rigide et pénétrant avec ses deux extrémités sensiblement hémisphériques, d'une part dans la tête 9, d'autre part dans la partie de tête d'extrusion 1 disposée autour du canal 14.De cette façon, lors des légers déplacements de la tête 9, qui surviennent pendant l'extrusion, la continuité entre le canal 13 et le canal 14 est assurée, permettant l'envoi d'un fluide tel que de l'air sous pression dans l'ajutage 17. On voit sur la figure 2 une variante dans laquelle le joint 15 est remplacé par un joint cylindrique, de préférence métalli /étant que 16, ce joint encastré dans la tête 9. La base extérieure du joint cylindrique 16 est usinée de façon sphérique pour pouvoir glisser contre la paroi de la chambre 5. Afin que la section de passage entre le conduit 14 et le conduit 13 soit maintenue constante malgré les déplacements de la tête 9, l'extrémité du conduit 14 a été munie d'un élargissement en forme d'entonnoir dont le diamètre est supérieur au diamètre du conduit traversant le joint 16 d'une quantité suffisante pour que ce conduit débouche toujours en entier dans cette extrémité en forme d'entonnoir, quelle que soit la position prise par la tête 9 sous l'action de la matière extrudée. Il va de soi que l'exemple décrit ci-dessus constitue seulement une forme de réalisation préférée de l'invention à laquelle différentes modifications peuvent cependant être apportées. Ainsi les billes 12, au lieu de rouler sur la surface extérieure de la chambre sphérique, pourraient être maintenues dans cette surface à l'intérieur d'évidements convenables, et rouler contre la surface sphérique de la tête 9. Il serait également possible de supprimer ces billes et de prévoir une portée sphérique recevant la tête sphérique 9 au niveau de son plan diamétral, constituant ainsi un joint à rotule, des canneaux convenables étant de préférence aménagés dans cette portée pour permettre le passage de la matière. D'autre part, on comprend que bien que l'invention ait été décrite à propos de l'extrusion d'un profilé tubulaire circulaire, la filière présentant ainsi un axe de révolution, il serait également possible d'extruder des profils présentant des sections autres, par exemple polygonales ou elliptiques, la condition suffisante étant que la section du profil extrudé présente un axe de symétrie de façon que l'épaisseur du profil en deux points diamétralement opposés soit identique. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'extrusion de corps tubulaires en matière thermoplastique dans lequel on extrude le corps tubulaire par un canal compris entre une tête d'extrusion et un poinçon central disposé dans ladite tête d'extrusion, ledit poinçon central étant suspendu dans ladite tête par l'intermédiaire d'une articulation sphérique axialement décalée de la sortie de filière, pour pouvoir librement se débattre autour de ladite articulation sous l'action de la matière en cours d'extrusion, caractérisé par le fait que l'articulation sphérique comprend une chambre à l'intérieur de laquelle est disposée une tête solidaire du poinçon, ladite tête étant supportée dans ladite chambre par l'intermédiaire d'au moins trois billes susceptibles de rouler sur une paroi sphérique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre possède une surface sphérique sur laquelle sont susceptibles de rouler trois billes supportant la tête solidaire du poinçon. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'espace entre la paroi de la chambre et la tête solidaire du poinçon, dans lequel sont disposées les billes, est traversé par la matière acheminée vers la filière d'extrusion. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le sommet de la tête solidaire du poinçon est conformé en pointe. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la chambre sphérique est constituée par l'assemblage de deux parties sensiblement hémisphériques réunies par des moyens de réunion. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le poinçon possède un axe de révolution. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'au moins un joint creux est disposé entre la tête d'extrusion et le poinçon pour relier ledit ajutage à un conduit d'alimentation situé dans la tête d'extrusion. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit joint creux pénètre par des extrémités arrondies, d'une part dans la paroi du poinçon au niveau de l'articulation, d'autre part dans une partie de la tête d'extrusion, ladite partie étant sollicitée élastiquement vers le joint. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit joint creux est fixé à l'une des parois de la tête d'extrusion et du poinçon au niveau de l'articulation, la face libre dudit joint étant conformée de façon sphérique pour glisser de façon étanche sur l'autre paroi dans laquelle le conduit de fluide sous pression débouche par une portion élargie de dimensions suffisantes pour être constamment disposée en face du conduit traversant le joint, quelle que soit la position du poinçon dans la tête d'extrusion.