Brevet FR2180737A1 — publié le 19731130

Afin de tirer le meilleur parti possible des boudîneuses lors de l'enrobage de conducteurs ou câbles électriques par un thermoplaste ou un élastomère éventuellement réticulable, les têtes d'enrobage sont parfois réalisées sous la forme de têtes multiples, permettant d'extruder simultanément plusieurs enrobages, par exemple deux. Dans une tête d'enrobage connue de ce type, servant b l'isolement de conducteurs électriques, l'outil d'extrusion proprement dit est formé d'une pièce de sortie commune à tous les isolements à réaliser et d'une filière commune, la pièce de sortie comportant une buse pour chaque gaine d'enrobage à obtenir, tandis que la filière comporte un canon à fil pour chaque gaine réalisée. Un canon à fil et une buse forment alors à chaque fois un "outil élémentaire d'extrusion Cbrevet britannique 1.082.538). Lors de l'extrusion de gaines d'enrobage pour coziducteurs ou câbles électriques, on cherche en général à obtenir une épaisseur radiale uniforme de l'enrobage sur tout le tour de celui-ci. C'est le cas, par exemple, pour les isolants des câbles à courants forts, afin d'assurer une rigidité électrique uniforme de l'isolement sur tout leur pourtour. Dans le cas des conducteurs pour câbles de télécommunications, c'est pour obtenir une symétrie aussi rigoureuse que possible des conducteurs, afin de favoriser le découplage des paires de conducteurs ou des quartesétoiles ultérieurement réalisés, que l'on s'efforce d'obtenir une épaisseur uniforme de l'isolement. En outre, les conducteurs isolés, c'est-à-dire les différents brins, doivent présente le mAme diamètre.Pour y parvenir, il faut que le flux de matière soit réparti de la même façon dans toute la tête multiple d'enrobage, c'est-à-dire entre les différents outils élémentaires d'extrusion. On contact une extrudeuse, pour l'enrobage simultané de plusieurs conducteurs par extrusion d'une matière isolante thermoplastique, réalisée de façon telle que les pressions et débits d'isolant thermoplastique extrudé soient les mêmes dans les différentes buses des différents outils élémentaires d'extrusion.Ce résultat est obtenu grâce à un dimensionnement approprié des canaux d'alimentation, ainsi que par une disposition symétrique Çpar rapport à l'axe principal de la tête d'extrusion) des sorties des buses d'extrusion sur une surface courbe convexe qui peut être en même temps la surface frontale de la machine Cbrevets 722.766 et 765.748 de la République Fédérale d'Allemagne). Dans les tartes multiples d'enrobage connues, pour l'enrobage de conducteurs électriques, on peut, moyennant un dimensionnement approprié des outils élémentaires d'extrusion, parvenir à ce que, pour un état déterminé de fonctionnement de l'extrudeuse, les gaines d'enrobage extrudées soient déposées sur leurs conducteurs respectifs en étant concentriques à ces derniers et présentent toutes la même épaisseur. Ces têtes d'extrusion ne peuvent toutefois pas sttecaAaptées à différents états de fonctionnement impliquant un comportement rhéologique différent de la matière extrudée.Il en est de même de l'adaptation à différentes matières isolantes thermoplastiques ou thermoélastiques dont les comportements rhéologiques sont déjà différents, indépendamment de l'état de fonctionnement de l'extrudeuse. Pour la fabrication de boudins et gaines en caoutchouc ou matières plastiques ayant un profil quelconque, on connatt déjà une tête multiple d'extrusion dans laquelle sont prévus plusieurs outils élémentaires d'extrusion, séparés les uns des autres, dans lesquels le flux de matière à extruder peut être réglé à l'aide d'un organe de régulation tel qu'un robinet droit ou un papillon (brevet suisse 460.328). Cette tête-multlple d'extrusion ne peut toutefois pas servir à l'enrobage de conducteurs ou cibles électriques. La présente invention a pour but de réaliser une tête multiple pour l'enrobage simultané par extrusion d'un élastomère ou d'un thermoplaste éventuellement réticulable, en vue de procéder à l'enrobage simultané de plusieurs conducteurs ou câbles électriques, de telle façon que les couches d'enrobage de tous les conducteurs ou capables soient déposées sur ces derniers concentriquement à ceux-ci, en dpFisseuz égales, cela indépendamment de la nature de la matière extrudée. Pour atteindre ce résultat, l'invention part d'une tête multiple d'extrusion dans laquelle chaque outil élémentaire d'extrusion comporte une filière creuse et une pièce de sortie. Selon l'invention, les outils élémentaires d'extrusion sont agencés séparément les uns des autres pour fonctionner en têtes d'équerre; il est en outre essentiel pour l'invention que les canaux d'amenée de matière allant à - ou passant dans - ces têtes d'é querre aient une section de passage modifiable. Dans une tête multiple d'extrusion réalisée selon l'invention, les différents outils élémentaires sont agencés séparément les uns des autres et sont réalisés pour fonctionner en têtes d'équerre. Cela permet de régler les différents outils partiels indépendamment les uns des autres, et de régler le flux de matière indépendamment dans chaque outil élémentaire. Le centrage et l'épaisseur des revêtements d'enrobage déposés peuvent alors être réglés séparément sur chaque outil élémentaire, et par conséquent être égalisés d'un outil à l'autre.Ce résultat est particulièrement important dans le cas des extrudeuses alimentées en matières dont la composition et la viscosité changent souvent; car le réglage des outils élémentairs d'extrusion, du point de vue du centrage et de ltépaisseur de ltenrobage, dépend du comportement rhéologique du mélange utilisé dans chaque cas. Le réglage du centrage des outils élémentaires d'extrusion se fait d'une façon connue en soi par ajustement de la position des pièces de sortie de ces outils vis-à-vis des filières correspondantes; ou bien en déplaçant le poinçon vis-àvis de la pièce de sortie. Pour régler le flux de matière dans les têtes d'équerre, l'invention prévoit en outre de disposer les filières des têtes d'équerre de façon qu'elles puissent être déplacées axialement. Si l'on déplace la filière axialement, la section droite du canal d'amenée de matière, section qui est comprise entre la filière et la pièce de sortie, est alors réduite ou augmentée, c'est-à-dire que la résistance d'écoulement se trouve accrue ou diminuée. vitesse constante de tirage du conducteur ou câble électrique à enrober, la quantité de matière extrudée est alors plus ou moins importante, c'est-à-dire que l'épaisseur de l'enrobage extrudé est alors plus forte ou respectivement plus petite. L'agencement mobile des filières des têtes d'équerre peut être choisi de façon à ne pas dépasser une résistance minimale à l'écoulement. Il peut aussi être parfois indiqué de conférer à la filière la possibilité d'être déplacée suffisamment loin pour que le canal d'amenée de matière soit obturé, c'est-à dire suffisamment loin pour/ia surface conique de la filière vienne s'appliquer contre le perçage conique de la pièce de sortie. Dans une forme perfectionnée de réalisation de l'invention > les différentes têtes d'extrusion sont de préférence agencées sur un cercle divisé, ou plateau diviseur. Ainsi, l'alimentation des outils d'extrusion élémentaires se fait alors dans l'axe du cercle, et les trajets d'écoulement allant aux différents outils élémentaires sont alors de mêmes longueurs. Ce genre de disposition des têtes d'équerre est par ailleurs recommandé pour l'extrusion verticale qui peut se faire à l'aide d'une extrudeuse connue en soi. L'invention prévoit en outre que le réglage d'épaisseur du revêtement extrudé peut aussi se faire en amenant la matière à extruder aux outils élémentaires par l'intermédiaire d'un volume de retenue dans lequel les orifices des canaux partant de ce volume sont obturables. L'obturation de ces orifices peut se faire par exemple au moyen de pointeaux doseurs à pointes coniques, mobiles axialement et disposés coaxialement aux orifices. Cette forme de réalisation de la tête multiple selon l'invention permet, là encore, de prévoir des canaux de longueurs identiques pour l'alimentation en matière des outils d'extrusion élémentaires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture des exemples non limitatifs suivants décrits en se référant au dessin annexé sur lequel les fig. 1 et 4 représentent chacune un outil élémentaire d'extrusion réalisé en tête d'équerre; et les fig. 2, 3 et 5 représentent les têtes multiples d'enrobage correspondantes, et respectivement l'agencement d'une tête d'équerre dans une telle tête multiple. La tête d'extrusion 1, qui est une tête d'équer re, représentée sur la fig. 1 est un outil élémentaire d'extrusion allant dans une tête multiple d'enrobage permettant d'extruder simultanément des couches isolantes sur plusieurs conducteurs électriques. La tête d'équerre 1 comprend, pour ltessentiel, une enveloppe 2 dans laquelle est inséré l'outil d'extrusion constitué dtune pièce de sortie 3 et d'une filière 6. La pièce de sortie 3 est maintenue dans l'enveloppe 2 au moyen d'un écrou de serrage 4. La filière 6 peut être déplacée en direction axiale, sa position à un moment donné étant fixée par la pièce d'appui 7 qui porte le canon d'entrée du conducteur électrique à enrober. Le centrage de la tête d'équerre se fait à l'aide de vis de réglage 5 disposées à intervalles réguliers sur le pourtour de l'enveloppe 2, les pointes de ces vis s'appliquant ra dialement contre la pièce de sortie 3. Pour enrober un conducteur électrique, la matière à extruder est amenée à la tête d'équerre par les oriSi- ces d'arrivée 9 et 10 et parvient sur le conducteur y afférent en passant par le canal annulaire 11 formé par la filière~6, lten- veloppe 2 et la pièce de sortie 3. La section droite de ce canal annulaire dans la zone de la pointe de la filière 6, et par conséquent la résistance à l'écoulement dans ce canal annulaire, peut être réglée par déplacement axial de la filière 6. Ce déplacement axial s'obtient en agissant sur la pièce d'appui ou butée 7 au moyen de laquelle la filière 6 s'introduit plus ou moins loin à l'intérieur de l'enveloppe 2.Cette disposition permet d'enfoncer la filière 6 dans la tête d'extrusion jusqu'à ce que sa pointe vienne au contact de la pièce de sortie 3, de sorte qu'aucune matière ne peut alors être exprimée hors de la tête d'équerre. Le fait de pouvoir déplacer axialement la filière 6 permet de régler la quantité d'extrudat expulsé par unité de temps, et par conséquent l'épaisseur de la couche d'enrobage sur le conducteur électrique. Ce réglage peut aussi résulter de l'obturation, partielle ou totale, des orifices 9 et 10 d'entrée de matière par les flancs 13 et par la partie cylindrique 14 de la filière 6. La fig. 2 représente la tête combinée ou tête multiple 15 dans laquelle peuvent être placées quatre têtes d'équerre comme celle représentée sur la fig. 1. La tête multiple d'enrobage présente à cet effet quatre perçages 16. C'est par l'orifice d'entrée de matière 17, et par les canaux d'amenée de matière 18, 19 et 20, ainsi que par les canaux annulaires 21, que la matière à extruder est amenée aux têtes d'équerre à insérer dans ces perçages. Les canaux d'amenée de matière et les per çages 16 sont ici disposés de telle façon que les longueurs des canaux d'amenée soient identiques > ainsi que les échelonnements de leurs sections. On est ainsi assuré que toutes les têtes d'équerre recevront des débits identiques.Le réglage de casaque tête d'équerre quant au centrage et à l'égalité d'épaisseur de la couche d'enrobage extrudée s'effectue de la façon exposée en se référant à la fig. 1. Dans la tête multiple d'enrobage 15 sont en outre prévus des perçages 22 dans lesquels des cartouches chauffantes sont insérées pour assurer le chauffage de ladite tête multiple d'enrobage. La fig. 3 représente, en coupe transversale, l'outil élémentaire d'extrusion 1 en place dans la tête multiple d'enrobage 15. Un écrou 24 permet de bloquer l'outil élémentaire dans la tete multiple d'enrobage. A cet effet, l'enveloppe de l'outil élémentaire d'extrusioncomporte un épaulement annulaire 12 venant au contact de la butée annulaire 25 de la tête multiple. L'écrou 24, qui est vissé sur l'extrémité de la tête d'équerre qui correspond à l'entrée du fil, maintient, par serrage, la tête transversale dans la tête multiple. La forme de réalisation représentée sur la fig 2 convient particulièrement pour la réalisation de conducteurs pour câbles de télécommunications. En ce cas, on extrude simultanément les isolants d une unité câblée formée de plusieurs conducteurs - quatre dans le cas présent - qui seront ensuite câblés pour former un quarte-étoile. Ceci présente l'avantage que les brins de ce quarte-étoile auront des gaines isolantes provenant de la même masse de fusion, ce qui conduit à une dimunition extrêmement poussée des différences entre les constantes diélectriques des isolants des conducteurs, et par conséquent à une égalisation des couplages électriques. Ceci est particulièrement important lorsque la masse de fusion contient des additions colorantes, ou des produits chimiques en vue d'un moussage ultérieur de l'isolant des conducteurs.Au lieu de quatre conducteurs pour un quarte-étoile, on peut aussi enrober, par exemple, deux ou trois conducteurs pour une paire ou un triplet, ou bien encore un nombre de conducteurs qui serait un multiple du nombré des conducteurs nécessaires à une unité câblée, par exemple 20 conducteurs pour former 5 quartes-étoiles destinés à être ensuite câblés pour former un faisceau de base. Le réglage de l'égalité d'épaisseur de tous les revêtements extrudés simultanément sur des conducteurs peut se faire indépendamment du réglage propre à chaque tête d'équerre, en agissant sur la vitesse de tirage des différents conducteurs. Il est alors nécessaire que chaque conducteur soit tiré par un dispositif permettant de régler séparément sa vitesse de tirage. Dans la tête multiple d'enrobage représentée à la fig. 2, les différents outils élémentaires d'extrusion sont agencés en ligne, les uns à côté des autres. Il peut être parfois indiqué de recourir à une disposition différente, par exemple à un arrangement en cercle des outils élémentaires d'extrusion, leur alimentation pouvant alors se faire selon l'axe du cercle de sorte que les trajets d'écoulement jusqu'aux différents outils élémentaires ont les mêmes longueurs, C'est surtout pour l'extrusion verticale, vers le haut, que l'on recourera à une telle forme de réalisation de la tête multiple d'enrobage selon l'invention. Sur les fig. 4 et 5; on a représenté la tête multiple d'enrobage 35 dans laquelle-sont agencés plusieurs outils élémentaires d'extrusion 30 réalisés, là encore, sous la forme de têtes d'équerre. Dans cet exemple de réalisation, le réglage de l'épaisseur de la gaine d'enrobage extrudée s'effectue non pas dans les outils élémentaires d'extrusion mais dans les canaux d'alimentation y afférents. Les outils élémentaires d'extrusion sont ici pourvus d'une filière fixe 31 formant, avec la pièce de sortie 32 (aJustable radialement) > l'outil d'extrusion proprement dit. Les outils élémentaires d'extrusion sont bloqués dans la tête multiple 35 au moyen d'écrous à chapeau 33. La tête multiple d'enrobage 35 présente un volume de retenue 38 auquel la matière à extruder est amenée via l'orifice d'alimentation 39. De ce volume de retenue, la matière parvient, via les canaux d'amenée 40, aux différents outils élémentaires d'extrusion qui sont agencés dans les perçages 37 de l'enveloppe-support 36. Les orifices d'entrée des canaux d'amenée 40 sont ici obturables au moyen de vis de dosage 41. A cet effet, ces vis de dosage ont des pointes coniques 42 et peuvent être déplacées axialement. C'est en fonction de l'importance de la pénétration de la pointe 42 d'une vis de dosage 41 dans le canal d'amenée 40 y afférent que la résistance offerte à ltécoulement de la matière extrudée est modifiée en cet endroit et que le débit entrant dans les canaux d'amenée est réglé. En cas de défaillance d'un outil d'injection, par exemple en cas de rupture d'un conducteur, l'alimentation de outil élémentaire d'extrusion concerné peut être complètement interrompue au moyen de la vis de dosage 41. REUENDICATIONS 1. Tête multiple d'enrobage par extrusion, pour extrudeuses, servant à l'enrobage simultané de plusieurs conducteurs ou cibles électriques au moyen dtun thermoplaste ou d'un élastomère éventuellement réticulable, dans laquelle des outils élémentaires d'extrusion, comportent chacun une filière creuse et une pièce de sortie, cette tête multiple d'enrobage étant caractérisée par le fait que lesdits outils élémentaires d'extrusion sont agencés séparément les uns des autres sous la forme de têtes d'équerre, et par le fait que les canaux-d'aaenée de matière allant à ces têtes d'équerre, ou les canaux dans celles-ci ont une section de passage modifiable. 2. Tête multiple d'enrobage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les canaux d'amenée de matière sont obturables. 3. Tête multiple d'enrobage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les filières des têtes d'équerre sont agencées de façon à pouvoir être déplacées axialement. 4. Tête multiple d'enrobage selon la revendication 3 caractérisée par le fait que les têtes d'équerre sont -agencées sur un cercle divisé, ou plateau diviseur. 5. Tête multiple d'enrobage selon l'une quelconque des reVendications 1 ou 2, dans laquelle la matière à extruder est amenée aux outils élémentaires par l'intermédiaire d'un volume de retenue, caractérisée par le fait que les ouvertures des canaux d'amenée de matière partant dudit volume de retenue sont obturables. 6. Tête multiple d'enrobage selon la revendication 5, caractérisée par des pointeaux de dosage à pointes conique pouvant se déplacer axialement, qui sont associés aux ouvertures et sont coaxiaux à celles-ci. 7. Tête multiple d'enrobage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que les canaux d'amenée de matière de tous les outils élémentaires d'extrusion sont de meme longueur.