Brevet FR2185484A1 — publié le 19740104

ta présente irvention concerne des perfectionnements aux vis dcstirnqes 2' travailler rc à transroi-'ter du caoutchouc ou des matières plastiques. Pour travailler ou transporter du caoutchouc ou des matiè- res plastiques, il est connu d'utiliser une vis comportant un ou plusieurs filets hélicoidaux couvrezlt la totalité ou une partie de sa longueur en délimitant une ou plusieurs gorges hélicosdales. En service, une telle vis est montas pour tourner dans un alésage d'une chambre en ne laissant quTun petit jeu entre l'alésage et les filets hélicoïdaux de la vis pendant que cette dernière tourne. Au cours du fonctionnement d'une telle vis pour travailler et transporter des matières plastiques ou du caoutchouc, les matières à travailler et à déplacer sont introduites dans l'alésage à l'une de ses extrémités.La vis est mise en rotation par un moteur et les matières à travailler et à déplacer sont avancées dans les gorges de la vis. Les matières sont transportées le long de l'alésage par la vis qui tourne ne et sont éjectées de l'alésage à une extrémité opposée à celle par laquelle les matières sont introduites. Pendant leur dépla cernent le long de l'alésage, les matières sont travaillées par la vis, par exemple plusieurs matières différentes peuvent entre mélangées et, dans le cas des matières thermoplastiques, le travail engendre de la chaleur qui favorise la fusion desdites matières.Ce type de vis de travail et de transport fonctionnant dans une chambre peut être utilisé dans diverses applications par exemple dans des machines extradant des tubes ou des feuii- lestdans des machines à mouler par injection ou dans des machines destinées à produire des pastilles de matière plastique. Comme des matières plastiques et caoutchoucs différents ont des propriétés différentes, il est habituellement indispen- sable de choisir avec soin la forme de la vis de travall et de transport ainsi que ses conditions de fonctionnement pour qu1 élir fonctionne efficacement. On peut considérer que certaines vis connues comportent une ou plusieurs parties : une première partie de transport par laquelle la matière introduite dans l'alésage de la chambre dans laquelle la vis fonctionne est trsns- portée vers 11 avant à partir de la région d'introduction, une de:iroe partie voisine de la première, cette deuxième partie étant principalement une partie de travail dans laquelle la matière est soumise à un travail considérable et une troisième partie par laquelle la matière quittant la seconde partie de la vis est éjectée hors de la chambre. Il importe quine telle vis, en particulier sa deuxième partie, soit réalisée de manière que les matières traitées par la partie de travail de la vis dans la chambre soient soumises à un travail convenable,mais pas trop énergique.Dans le cas des matières thermoplastiques, un travail insuffisant pourrait se traduire par la présence de matières encore solides à 11 extrémité de sortie de la chambre et, dans le cas des caoutchoucs et de certaines matières plastiques, les matières sortant de l'extrémité de sortie seraient insuffisamment mélangées. Par contre, un travail trop énergique pourrait provoquer une dégradation des matières traitées. Dans une telle vis et en particulier dans sa deuxième partie, il importe d'évi- ter des formes qui auraient tendance à ne soumettre les matières à un travail excessif que dans une région limitée, car il pourrait en résulter souvent une dégradation des matières ; le travail devrait être effectué plumet régulièrement sur une grande longueur de la vis. La présente invention a notamment pour objet une vis per fectionnée pouvant être utilisée pour travailler et transporter des matières plastiques ou des caoutchoucs. A titre illustratif de 11 invention, on va décrire ci-après une vis extrudeuse pouvant etre utilisée pour travailler des caoutchoucs, qui comporte une première partie de- transport, une deuxième partie de mélange et de travail et une troisième partie d'extrusion. La vis donnée à titre illustratif comporte deux filets hélicoidaux espacés couvrant toute sa longueur , en délimitant deux gorges hélicofdales s'étendant cete à côte le long de la vis. Dans les première et troisième parties de la vis, le pas de chaque filet est le meme et la surface de section droite de chaque gorge est la meme sur toute la longueur des première et troisième parties.Dans la partie de mélange et de travail e la vis, l'angle dth licC des deux filets est trdt,Ia- - - rrGr. '-- ?ffl'tf,' ~1c're 1- suite ce façon que le pas de chaque filet dans la partie de ne- lange et de travail corresponde au moins au double de celui du même filet de la partie de transport de la vis donnée à titre illustratif. A une extrémité de la partie de mélange et de travail de la vis, l'angle dthélice des filets diminue pour correspondre à celui des filets de la partie de transport et les filets se prolongent en conservant cet angle d'hélice sur la partie d'extrusion. La surface de section droite de l'une des gorges augmente progressivement le long de la deuxième partie,tandis que la surface de section droite de la gorge adjacente diminue. Ainsi, au fur et à mesure que la dimension de lia gorge diminue, la pression imposée à la matière dans la gorge augmente et refoule la matière par dessus le filet intermédiaire de la vis dans la gorge adjacente ayant une plus grande dimension et par suite imposant une plus faible pression.La dimension des gorges augmente et diminue alternativement le long de la deuxième partie ou partie de travail de la vis et la matière plastique ou le caoutchouc est refoulé dans un sens et dans l'autre, par dessus les filets il int?rmédiaires,pour que la matière soit soumise à un/intense jusqu'à ce que la troisième partie ou partie d'extrusion de la vis déplace la matière intimement mélangée et rendue plastique -vers son point d'utilisation. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexe à titre d exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 est une élévation laterale d'une partie d'une machine d'extrusion donnée à titre illustratif montrant une vis extrudeuse selon l'invention; et les figures 2 à 7 sont des coupes transversales de la vis extrudeuse suivant les lignes II-II à VII-VII respectivement de la figure 1. Comme on le décrira plus loin, l'invention concerne une vis qui peut titre utilisé pour travailler et transporter des matières plastiques ou des caoutchoucs comprenant une première partie X (figi-tre 1) présentant au moins un filet héllcoldai. le long de cette première partie et se prolongeant sur une partie Y voisine de la première. La deuxième partie de la vis comporte au moins ledit filet hélicoidal et un autre filet héli costal délimitant au moins deux gorges hélicordales 22, 24 qui s'étendent côte à côte sur la deuxième partie.La surface de section droite de l'une des gorges de la seconde partie varie progressivement d'une surface initiale au début de la première partie de la vis en passant par des surfaces de section droite maximale et minimale respectivement plus grande et plus petite que la surface initiale à une surface de section droite intermédiaire comprise entre les surfaces maximale et minimale. La surface de section droite de l'autre gorge de la seconde partie présente une valeur initiale qui varie progressivement en passant par des surfaces maximale et minimale respectivement supe- rieurs et inférieure à la surface initiale de la gorge pour atteindre une valeur intermédiaire comprise entre les surfaces maximale et minimale.La surface de section droite de la seconde gorge diminue lorsque la surface de section droite d'une partie adJacente de la première gorge augmente. Dans une forme de réalisation préférée, la surface de section droite de l'une des gorges augmente progressivement d'une valeur initiale à une valeur maximale le long des premiers 1800 de révolution, diminue progressivement Jusqu'à sa valeur initiale le long des 1800 de révolution suivants, diminue progressivement jusqutà une valeur minimale le long des 1800 de révolution suivants et augmente progressivement jusqu'à une valeur intermédiaire comprise entre les surfaces maximale et minimale le long des 1800 de révolution suivants. L'autre gorge pre- sente des parties dont la surface de section droite augmente progressivement près des parties de la première gorge dont la section diminue, -et des parties dont la section diminue progressivement près des parties de la première gorge dont la section augmente. On fait varier la surface des sections droites des gorges de préférence en modifiant la profondeur des gorges,tout eh maintenant leur largeur const & te. Toutefois on fait égalez t varier la surface on modifiant larseur des gorges, par exempl en faisant varier le pas ou l1angle d'hélice des filets adjacents de la vi qui délimitent les gorges. Evidement, l'invention envisage de faire varier la surface de section droite des gorges par une combinaison de ces deux modes opératoires. En se référant en particulier à la figure t, la machine d'extrusion donnée à titre illustratif comporte une chambre 10 présentant un alésage cylindrique 12 dans lequel tourne la vis extrudeuse 14 donnée à titre illustratif. La chambre présente un orifice de chargement 16 à son extrémité d'entrée, par lequel les matières à travailler et à transporter par la vis peuvent être introduites dans l'alésage 12. La vis 14 comprend trois parties, une partie de transport X, une partie de mélange et de travail Y et une partie d'extrusion Z. La vis comporte deux filets hélicoïdaux, un filet primaire 18 et un filet secondaire 20 qui couvrent toute la lontueur de la vis en passant sur les trois parties X, Y et Z. Les filets 18 e 20 délimitent deux gorges hélicoidales séparées, une gorge primaire 22 et une gorge secondaire 24 qui sont ccrLti- nues sur toute la longueur de la vis.Dans la forme de réalisation dorée à titre illustratif, la surface de section droite de la gorge secondaire est constante sur toute la longueur de la partie de transport X et de la partie d'extrusion Z et est -désignée par B (sur le tableau suivant). Egalement, la surface de section droite de la gorge primaire 22 est constante sur la partie de transport X et la partie d'extrusion Z et est désignée par A (sur le tableau suIvant). Les surfaces de section droite des gorges sont mesures pour plus de commodité dans des places parallèles à l'axe de rotation 15 de la vis extrudeuse 14. Le tableau suivant permet de comparer les configurations des gorges 22 et 24. Aux fins du tableau, on considère que la partie Y de la vis est divisée en sept tronçons L à S transver salement à l'axe de rotation 15 de la vis le long de la ligne 26 des figures 2 à 7. Le déplacement le long de l'une des gorges 22 et 24 de l'un des tronçons L à S à un tronçon adjacent repré sente une course le long de la gorge autour de la vis sur 1800 de révolution. TABLEAU Gorge 22 Gorge 24 Surface de Surface de largeur profondeur section largeur profondeur section droite droite L W C A W D B L à M Crcissance Décroissance A Croissance D Croissance progressive progressive progressive progressive jusqu'à 2W jusqu'à 2W jusqu'à A + B M à N 2W Décroissance Décroissance 2W Déoroissance Croissance progressive progressive progressive progressive jusqu'à 1/10A jusqu'à A + B N à P 2W Croissance Croissance 2W Déoroissance Décroissance progressive progressive progressive progressive jusqu'à A jusqu'à 1/10B P à Q 2W Croissance Croissance 2W Croissance Croissance progressive progressive progressive progressive jusqu'à A jusqu'à B P à Q 2W Croissance Croissance 2W Constante B progressive progressive jusqu'à A + B Q à R 2W Décroissance Décroissance progressive progressive jusqu'à A R à S Décroissance Croissance Décroissance Croissance B progressive progressive A progressive progressive jusqu'à W jusqu'à C jusqu'à W jusqu'à D S W C A W D B La partie Y est destinée à assurer un bon travail de la matière en cours de traitement, qu'elle soit une matière plastique ou un caoutchouc. Dans le cas d'une matière plastique, il importe de distribuer à la partie Z une matière plastique ne contenant pas de particule solide et dont toute la masse est à une température uniforme. Dans le cas d'un caoutchouc, il importe que tout le caoutchouc soit mélangé intimement et que la matière présente également une température uniforme. On va donner maintenant une description du fonctionnement de la vis 14 dans la machine d' extrusion donnée à titre illustratif en se référant au tableau. La vis 14 tourne dans l'alésage 12 (en étant entraînée par un moteur non représenté) dans le sens indiqué par les flèches sur les figures 2 à 7. En examinant la matière se trouvant dans la gorge 22 entrant dans la partie Y en L, cette matière se déplace le long de la gorge jusqu'à ce qutelle atteigne M puis, à mesure qu'elle s'avance le long de la gorge jusqu'à N, la gorge devient moins profonde et la matière qu'elle contient est soumise à des pressions croissantes.Les pressions auxquelles la matière se déplaçant le long de la gorge 22 de M à N est soumise tendent à refouler ladite matière vers l'arrière dans la gorge 24,dans la région comprise entre L et M, par dessus le filet 20 de la vis, en soumettant la matière à un cisaillement intense. Lorsque la matière se déplace- le long de la gorge 24 de L à M, cette gorge 24 a'élargit et sa surface de rection droite augmente, en créant ainsi une région de plus faible pression, en comparaison de la pression à laquelle la matière contenue dans la gorge 22 est soumise entre M et N, en facilitant ainsi le passage de la matière de la gorge 22 à la gorge 24. le passage de la matière par dessus le filet de la vis soumet égaie- ment la matière à un travail énergique. Ma matière se déplaçant le long de la gorge 24 de M à N est également soumise à une pressIon croissante et à un travail plus énergique à mesure que la surface de section droite de la gorge diminue de (A+B) à B en N. Simultanément, la surface de section droite de la gorge 22 augmente entre N et P et ainsi la matière se déplaçant le long de la gorge 22 de N à P est soumise à une pression relativement inférieure et la matière se déplaçant le long de la gorge 2L de M à N est refoulée par dessus le filet de la vis vers l'avant dans la gorge 22 entre N et P, le passage par dessus le filet de la vis soumettant à nouveau la matière à un travail intense. La section de la gorge 24 diminue encore de N à P (jusqu'à 1/10 de B) et la matière contenue dans la gorge 24 est encore sous pression et est soumise à un cisaillement de plus en plus intense. Toutefois, la section de la gorge 22 augmente de p à Q Jusqu'à (A+B). Ainsi, la matière tend à être refoulée entre N et P de la gorge 24 par dessus le filet de la vis vers l'avant dans la gorge 22 entre P et Q, la matière étant à nouveau soumise à un travail intense en passant par dessus le filet. De Q à R, la section de la gorge 22 diminue de (A+B) à A tandis que de P à Q, la section de la gorge 24 augmente de 1/10 de B à B. Ainsi, la matière est refoulée de la gorge 22, entre Q et R, vers l'arrière par dessus le filet de la vis dans la gorge 24 entre P et Q. La matière qui a été soumise ainsi à un travail intense quitte la partie Y et entre dans la partie Z pour autre extrudée. Les filets 18 et 20 de la vis et l'alésage 12 sont très rapprochés dans les parties X et Z pour assurer principalement une fonction de transport. Toutefois, le jeu entre les filets et l'alésage est suffisant dans la partie Y pour permettre à la me tière de passer vers l'arrière et vers l'avant par dessus les filets. Dans le as d'une matière plastique, chaque compression success: e de la matière tend à faire fondre toute altière restant à l'état solide et de grandes particules de matière ne peuvent pas passer de la gorge 22 à la gorge 24. Le travail auquel sont so-- mis à la fois les tièrc plastique: t les caoutchoues est tel qu'ils sont intimement mélangés lorsqu'ils atteignent la partie d'extrusion Z et présentent une température uniforme dans toute leur masse. Il est évident que la variation de la surface de section droite de gorges peut titre effectuée de diverses minières et oue l'on peut remplacer diverses pièces de l'appareil pour eS- fectuer une extrusion, un moulage par injection ou d'autres opé rations sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de traitement d'une matière plastique comportant un corps ayant un alésage d'une extrémité d'entrée à une extrémité de sortie et une vis logée dans l'alésage pour travailler et trarsporter la matière de l'ertree la @a sortie, appareil caractérIsé en ce que la vis (14) présente au moins deux filets (18, 20) sur au moins une partie de travail pour délimiter des gorges hélicoïdales adjacentes (22, 24) le long desquelles la matière est transportée par la rotation de la vis (14), les gorges (22, 24) ayant une capacité de transport qui varie e alternativement le long de la vis et étant agencées de manière que, lorsque la capacité d'une gerge (22) diminue, la capacité de la gorge adjacente (24) augmente pour provoquer le déplacement de la matière le long de la première gorge ci- tée (22? à mesure que sa capacité diminue afin que la matière soit refoulée par dessus le filet (18) séparant les gorges (22, 24) dans la gorge adjacente (24) dcnt la capacité augmente, la capacité de la gorge adjacente (24) diminuant ensuite lorsque celle de la première gorge (22) augmente, en provoquant ainsi 3 refoulement de la matière par dessus le filet inter- médiaire (20) dans la première gorge citée (22). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de section droite d'une première gorge (24) augmente progressivement d'une valeur initiale à une valeur maximale le long des premiers 1800 de la vis (14), diminue progressivement jusqu'à sa valeur initiale le long des 1800 qui vants, diminue progressivement jusqu'à une valeur minimale le long d'un troisième arc de 180 et augmente progressivement jusqu'à une valeur comprise entre les surfaces maximale et mimale le long d'un quatrième are de l80 , la gorge adjaconte (22) présentant une surface qui diminue et augmente progressivement a mesure que la surface le la gorge (2a) augmente et diminue. . Appareil selon la revendication 1 caractérise en ce que le pas des filets (22, 24) de la vis augmente progressivement jusqu'au u double au moins du pas du tronçon d'entrée dc cette partie de la vis (14). 4. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la profondeur des gorges (22, 24) varie pour faire varier la capacité de transport des gorges. 5. Appareil destiné à traiter une matière plastique comprenant un corps ayant un alésage d'une extrémité d'entlaée à une extrémite de sortie et une vis logée dans l'alésage, appareil caractérisé en ce que la vis(14) présente une première partie (X) comportant au moins un filet hélicosdal (18, 20) de pas généralement uniforme et délimitant une gorge (22, 24) de dimension sensiblement uniforme qui est destinée en particulier à transporter la matière de l'entrée (16) vers la sortie pendant la rotation de la vis (14), cette dernière comportant également une deuxième partie (Y) présentant au moins deux filets (18, 20) délimitant des gorges hélicoidales adjacentes (22, 24) dans lesquelles entre la matière transportée par la première partie (X), les gorges adjacentes (22, 24) de cette deuxième partie (k) présentant une capacité de transport qui varie alternativement et progressivement le long de la vis (14) et étant agencée de manière qu'une première des gorges adjacentes (22, 24) présente une capacité qui diminue,tandis que celle de l'autre gorge (24, 22) augmente, la matière transportée le long des gorges (22, 24) étant ainsi refoulée vers l'avant et vers l'arrière entre lesdites gorges adjacentes (22, 24) en passant par dessus le filet intemmédlaire (18,20), le jeu entre la vis (14) et l'alésage (12) étant plus grand sur la deuxième partie (Y) de la vis (14). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première partie (X) de la vis (14) présente deux filets (18, 20) qui sont continus le long de la deuxième partie (Y? et qui forment également les filets (1C, 20) de la deuxième partie (y) le pas des filets augmentant jusqu'au double au moins de celui des filets de la première partie (X). 7. Appareil selon la revendication 5 caracterisé en ce cue la profondeur des gorges (22, 24) varie de manière à faire va- rier leur capacité de transport. 8. Appareil selon la revendication 5 caractérisé en ce la vis (14) comporte une troisième partie (Z) de configu ration sensiblement analogue à celle de la première partie (X) et se prolongeant de l'extrémité d'évacuation de la deu xième partie (Y) à l'orifice de sortie.