Brevet FR2173641A1 — publié le 19731012

La présente invention concerne une extrudeuse de matière plastique. On connait sans doute déjà différents types d'extrudeuses de matière plastique. D'une manière générale on a déjà proposé des extrudeuses de matière plastique comportant une vis d'extrusion rotative dans un corps et adaptée à assurer la transformation et le transport de la matière. Des vis d'extrusion de matière plastique ayant une ou plusieurs sections ont déjà été proposées avec interposition entre au moins deux sections, de moyens de dégazage de la matière gélifiée. Dans de telles machines l'extrusion sous forte pression de la matière plastique se fait par l'intermédiaire d'une tête d' extrusion placée en bout de vis tandis qu'à-son autre extrémité la vis d'extrusion est accouplée à des moyens moteurs appropriés. L'expérience a prouvé qu'avec de telles dispositions les opérations de gélification et d'extrusion sont dépendantes ce qui est néfaste étant donné que les conditions de travail de la matière sont complètement différentes avant et après transformation. Dans le but d'obtenir de meilleurs résultats on a également déjà proposé de doter la vis d'extrusion unique de deux tracés différents dans les deux zones successives de travail. Là encore il a éte constaté que les conditions de travail de la matière étaient toujours dépendantes. Pour surmonter cette difficulté on a alors songé à constituer une extrudeuse comportant deux vis distinctes ayant chacune sa commande propre, et comportant chacune ses organes d'alimentation et d'évacuation. Diverses possibilités ont été envisagées. C'est ainsi que les extrudeuses ont été dotés de deux vis, indépendantes, disposées 1' une à la suite de l'autre sur une ligne d'axe commune avec une zone de dégazage intermédiaire. Selon une autre disposition, également connue, on a proposé des extrudeuses avec deux vis indépendantes se faisant suite à axes parallèles mais décalées l'une par rapport à l'autre la zone intermédiaire étant mise à profit comme moyen de dégazage. De telles techniques non dépourvues d'intérêt ont pourtant comme inconvénient majeur une discontinuité qui est défavorable au traitement de la matière d'une part, et des réalisations de constructions complexes et encombrantes d'autre part. On a aussi, en vue #améliorer les caractéristiques du pro- duit obtenu, et la cadence de production, proposé des extrudeuses de matière plastique comportant, dans un corps d'extrudeuse, un couple de vis d'axes parallèles imbriqués et montée rotative en sens inverse ; dans ces machines l'alimentation en poudre, ou granulés, est effectuée vers une extrémité, et l'extrusion du produit à une autre extrémité par une tête d'extrusion disposée dans le prolongement des dites vis. De tels appareils, que nous appellerons à double vis donnent satisfaction sur deux points principaux. En effet, alors que 1' alimentation d'une extrudeuse monovis en mélanges pulvérulents pose des problèmes d'absorption qui ne peuvent être.résolus que par des dispositifs annexes relativement complexes cette même opé ration d'alimentation se trouve facilitée pour l'effet d'engrènement engendré par la rotation en sens inverse du couple de vis d' une extrudeuse double, ce qui se traduit par une action de pompe largement positive. En outre, il convient de noter qu'une extrudeuse à couple de vis offre un meilleur rendement énergétique de la transformation de la matière ce qui permet, à débit égal, d'utiliser sur un tel type d'extrudeuse une énergie inférieure à celle qu'il est nécessaire de développer pour un résultat analogue sur les extrudeuses monovis. Toutefois l'expérience prouve que ce genre d'extrudeuses ne donne pas entière satisfaction, en particulier dans sa construction, qui ne permet pas de développer des pressions d'extrusion importantes comme c'est le cas par exemple pour l'obtention de tubes devant répondre à des caractéristiques de sécurité particulièrement sévères. Il est établi qu'une extrudeuse dotée d'un couple de vis, du fait meme de sa construction ne peut être équipée d'un jeu de butées aussi résistant qu'il est souhaitable. En effet l'entraxe réduit entre les deux vis limite le diamètre des dites butées et par voie de conséquence leur capacité de charge dynamique, et la mise en place préconisée d'artifices plus ou moins compliqués n' est pas de nature à résoudre de façon sûre et simple le problème ci-dessus posé.De plus, il a été remarqué, dans ces machines à couple de vis, aue la jonction des deux flux de matière plastique, à la sortie des vis, constitue un point délicat qui n'a jusqu'ici, trouvé aucune solution vraiment adéquate ; un élément supplémentaire complique encore ce problème, et il réside dans le fait que les deux flux ne présentent pas, le plus souvent, des caractéris- tiques identiques, tant en débit quten viscosité. Compte tenu de ce qui précède on comprend qu'à la sortie de la tête d'extrusion le produit extrudé présente une structure qui n'est pas uniforme pouvant conduire ultérieurement à des incidents graves de conséquence. La présente invention a pour but de remsd- r -Y S ouccinctement rappelés ci-aessus, et propose à cet effet une extrudeuse, qui, outre une réalisation simple et robuste est d'un fonctionnement donnant des produits exempts de tout défaut de fabrication. L'extrudeuse suivant l'invention se caractérise essentiellement par le fait qu'elle comprend sur l'horizontale un premier corps cylindrique supérieur logeant un couple de vis de malaxage et, perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculaire à ce premier corps un second corps cylindrique inférieur associé logeant au moins une vis d'extrusion lesdites vis étant directement en comulunication au point de croisement de sorte que la matière d'abord malaxée puis gélifiée par le couple de vis est reprise puis transportée sous pression par la vis d'extrusion vers une toute d'extrusion. Suivant une particularité importante de lrinvention, le premier corps cylindrique est associé par un bout à une embase du second corps cylindrique et il est agencé pour former par une extrémité, une butée à l'une des vis jumelées, tandis que 1' embase est adapté à former @@@ alier de butée à l'autre @is, @@ que des moyens d'entraînement, communs aux deux vis, sont adaptés à entraîner ces dernières a une même vitesse circonférentielle par 1' intermédiaire d'un jeu d'engrenages. Un ensemble ainsi réalisé, permet d'associer les qualités propres à la technique d'extrusion du principe double vis à celle ae extrusion monovis, tout en éliminant leurs inconvénients respectifs, ou leurs points délicats, comme il a été précédemment explicité. Divers avantages résultent d'une telle disposition.. En premier lieu l'absorption de matière est effectuée par le couple de vis de manière positive et régulière. En second lieu, il y a une possibiiité particulièrement in téressante de doter chacune des vis de l'extrudeuse, qu'il s'agis se du couple de vis de malaxage ou de la vis d'extrusion, de bu tées capables d'encaisser des charges dynamiques très 1rr#ortantes avec des marges de sécurité particulièrement appréciables ; ce résultat est permis grâce au fait que la disposition adaptée per net d'alimenter le second corps cylindrique d'extrusion monovis, non pas par une sortie de matière en bout de vis, mais par une sortie latérale perpendiculaire à l'axe du couple de vis, ce qui, our l'écoulement de la matière est d'ailleurs plus logique. En troisième lieu la vis d'extrusion terminale qui reprend la matière en provenance du couple de vis, à un rôle d'homogénéi sation de la matière bien adaptée à ce type de machine. En quatrième lieu l'association en série de deux extrudeuses entraînées par des moyens d'entraînement distincts et autonomes, confère à l'extrudeuse une grande souplesse d'utilisation en assu rant par exemple dans la zone du transfert entre le couple de vis de malaxage et la vis d'extrusion, une opération de dégazage par ticulièrement efficace. En cinquième lieu, la machine suivant l'invention permet en outre un accès aisé aux butées tout en facilitant le démontage de l'ensemble des vis. Enfin il convient de noter que la vis d'extrusion à débit ré glable à volonté permet une grande souplesse d'utilisation en com binaison avec le couple de vis de malaxage et de gélification. On peut ainsi obtenir, par exemple, pratiquement sans inter ruption, des canalisations dont le diamètre peut être très impor totalement tant et la structurey depourvue dedéfaut d'uniformité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor tirons d'ailleurs de la cescription qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'une extrudeuse conformément à l'invention - la figure 2 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne 2-2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue en élévation de face avec arrache ment partiel - la figure 4 est une coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la figure 3. Dans la forme d'exécution choisie et représentée aux figures @ @ ~ @ l'extru@@@se 10 15 20 25 3o 35 40 sur un socle 10, deux corps cylindriques 11 et 12 respectivement, qui se croisent sensiblement à angle droit sur l'horizontale. Le cylindrique Il supérieur loge (comme il est bien visible en particulier à la figure 2) un couple de vis 13 et 14 parallèles et dont les filets 15 et 16 sont imbriqués. Le corps cylindrique 11 est associé W une embase 18 solidaire du corps 12, et, à une extrémité il reçoit un carter 20 adapté antérieurement à constituer une boite à engrenages recevant son mouvement moteur d'une poulie 21 entraînée de toute manière convenable par un organe d'entraînement non visible ici parce que connu en soi. Dans le carter d'engrenage 20 les pignons, indiqués dans leur ensemble par la référence 22, sont disposés de sorte à assurer l'entraînement en rotation des vis 15 et 16 en sens contraire comme illustré par les flèches F et Fl. Préférentiellement, la poulie 21 entraîne en rotation un pignon 22A lequel engraine à son tour avec des pignons 22B, 22C, calé-l'un, sur un arbre fou 22D et l'autre sur un arbre d'entraînement 22C de la vis 16. L'arbre fou 22D porte un pignon 22F adapté à engrainer avec un pignon analogue 22G calé sur un arbre d'entraînement 22H de la vis 15. On obtient de la sorte depuis la zone unique d'entraînement 21 une rotation de vis 15 et 16 en sens contraire et à meme vitesse circonférentielle. Une des vis, en l'occurence la 16 est en butée axiale par 1' intermédiaire d'une coupelle d'appui 25, et butée à rouleaux 26, s un couvercle 27 rapporté à l'extrémité libre du carter à engrenage 20, leque#l est lui même associé de toute manière convenable au bâti 10 de la machine. Quant à-l'autre vis 15 elle est associée à l'embase 18 du deuxième corps cylindrique, par l'intermédiaire d'une portée 30 liée par vis 31 a la dite vis qui est, quant à elle, montée tournante dans l'embase 18 sur deuxnsulements 32 et 34 et retenue axialement par la butée à rouleaux 33. Le roulement 32 et la butée 33 sont logés dans un chapeau 36 formant palier. En vue de réaliser l'étanchéité entre l'embase 18 et la portée 30 il est prévu un joint d'étanchéité 35. Du côté carter à engrenages 20, l'étanchéité entre les vis 15, 16 et le premier corps cylindrique, est assuré par des tron çons cylindriques de révolution respectivement 40 pour la vis 15, et 41 pour la vis 16, ayant des génératricesen contact et adapté à se mouvoir dans un coussinet 42. Un montage analogue est prévu vers les autres extrémités des dites vis et des tronçons cylindriques de révolution 43 et 44 tournent dans un coussinet 45 logé dans un alésage de l'embase 18 oui est solidarisée avec le socle 10 par exemple au moyen d'un gousset 46 (figure 3 en particulier). Le premier corps cylindrique 14 comporte une trémie d'a!i- rotation t8 s'étendant sur la verticale et qui est disposée au voisinage du carter d'engrenages 20 de telle sorte que sa base 49 se trouve au dessus des vis 15 et 16. L'embase 18 cohorte un forage 50 orienté peftendiculaire- ment aux vis 15 et 16 et dans lequel est disposée une vis d' extrusion 51, qui, par une extrémité, est entraînée par un moyen moteur 52 raccordé à l'embase de toute manière convenable et qui, du côté opposé s'étend dans un fourreau 53 également rapporté de toute manière convenable sur l'embase 18 ; à son extrémité libre le fourreau-est doté d'une tête d'extrusion 54 connue en soi. Comme il est bien visible en particulier à la figure 4 les vis 15 et 16 sont sensiblement tangentes avec la vis 51, et, à leur point de croisement, l'embase 18 forme une chambre de passage 56 qui est avantageusement mis à profit pour constituer un moyen de dégazage de la matière gélifiée. En fonctionnement, lorsque la trémie 48 délivre de la matière poudre ou granulés, au dessus des vis 15 et 16, celles-ci assurent par leur roztation en sens contraire le malaxage et 1' entraînement de la matière vers la chambre de passage 56, ou elle se trouve gélifiée et transférée dans la vis d'extrusion 51, laquelle à son tour amène sans discontinuité T produit sous pression à la tête d'extrusion 54. Entant donné les distositions de butée du couple de vis 15 et 16 qui ne sont en fait pratiquement pas limitées en encombrement, on obtient des vis de malaxage qui sont capables d'encaisser des efforts axiaux particulièrement importants. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la forme d' exécution choisie et représentée donnée uniquement à titre d' exemple laquelle est au contraire susceptible de diverses modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente demande. C'est ainsi que les corps cylindriques pourraient être avantageu- sement formés dans une pièce monobloc et comportant des alésages cour lesdites vis et une chambre de passage convenablement Bro- filée. R DICal'IClIS 1. Extrudeuse du type comportant deux vis distinctes à en vainement séparé qui se croisent en étant sensiblement tangentes, les dites vis étant chacune dans un corps cylindrique et coTIruni- quant directement entre elles au point de croisement par chambre ce passage, une telle extrudeuse étant caractérisée en ce qu'un premier corps cylindrique, est adapté à recevoir au n #oins un cou- ple de vis parallèles et imbriquées qui sont axialement i mobili- sées par des butées ménagées à chaque extrémité dudit corps cylindrique, tandis qu'un second corps cylindrique, loge un.e vis d'extrusion communiauant avec le couple de vis précité, et qui débouche sur une tête d'extrusion. 2. Extrudeuse se on la revendication 1, caractérisée en ce que le premier corps çylindrique est rapporté sur une embase du second et comporte à une extrémité des paliers te butée pour une première vis travaillant à la compression, tandis qu'à son autre extrémité, la seconde vis est en butée sur des paliers associés à l'embase et travaille à la traction. 3. Extrudeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier corps cylindrique repose vers ses extrémités, respectivement sur un b ti et sur 1' embase précitée, liée au socle. 4. Extrudeuse seion l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première vis du premier corps est en butée sur des butées à rouleaux, ou analogue, logés dans l'embase, tandis que la deuxième vis du dit premier corps est en butée sur des paliers à billes logés dans le carter à engrenages. 5. Extrudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les corps cylindriques s'étendent sur l'horizontale et de telle manière que le premier corps cylindrique est dans un plan supérieur au deuxième corps cylindrique. 6. Extrudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre de dégazage est située au point de croisement des vis et occupe une surface sensiblement égale à l'intersection des vis.