Brevet FR2217148A1 — publié le 19740906

L'invention concerne un dispositif destiné à faire varier de façon continue l'orifice d'écoulement d'une tte d'extrusion. Dans l'état actuel de la technique, le formage de pièces profilées extrudées est effectué au moyen d'une filière, par exemple en forme d'anneau, de douille ou de barre, faisant suite à la tte d'extrusion. Dans le cas où le profilage du produit extrudé est réaliséà l'aide d'un anneau profile de forme connue fixe, le boudinage à la presse de produits de profils différents nécessite un remplacement de la filière. Cette opération prend toutefois beaucoup de temps et donne lieu à des rebuts. Un autre problème réside en ce qu'après tre sorti de la filière, le produit extrudé voit sa masse modifiée c'est-à-dire est soumis à un gonflement, en fonction du profil devant tre formé, de la composition et des propriétés de plasticité ou d'élasto- plasticité de la matière ou du mélange de matières utilisé pour la fabrication. Ce gonflement est particulièrement sensible avec des matières ou mélanges élasto-plastiques. Ce gonflement supplémen- taire doit tre pris en considération dès l'exécution des filières, afin que les dimensions du produit extrudé correspondent bien à celles de la section désirée. En pratique, il n'existe généralement aucun moyen d'ajuster l'orifice d'écoulement aux changements éventuels de la qualité du mélange en cours de fabrication des pièces profilées, c'est-à-dire de rétrécir ou d'agrandir cet orifice dans des proportions différentes en fonction de la section du profilé, de sorte que le poids du profilé par unité de longueur ne peut tre réglé que par éti- rage longitudinal. Comme autre inconvénient des dispositifs connus, il y a lieu de signaler que la qualité du produit final est fortement altérée par une variation de la section du produit extrudé, notamment lorsque des tolérances strictes doivent tre observées. Pour la fabrication de gaines de câbles en matière plastique, on a déjà proposé un outil de formage comportant un mandrin, dont l'extrémité s'engageant dans l'orifice d'écoulement de la filière est conique et qui peut tre réglé en direction axiale. Ce dispositif a toutefois l'inconvénient d'tre limité dans son application d un domaine très étroit, à savoir de ne pouvoir servir qu'à faire varier l'épaisseur de paroi de tuyaux extrudés. Le brevet anglais N 1.220.507 décrit un outil de formage se prtant à la fabrication de plaques ou de feuilles à l'aide d'une machine d'injection. Cet outil contient une tte de serrage en deux éléments, dans laquelle l'orifice d'écoulement limite par des filières cylindriques peut tre réglé manuellement au moyen d'une vis, mais exclusivement sur la totalité de la section. Ce dispositif ne convient donc pas à l'exécution de formes profilées variables, car il est destiné seulement au réglage de l'épaisseur complète. Le problème servant de base à l'invention est de réaliser une tte à orifice d'écoulement réglable de façon continue, qui éli- mine les inconvénients se produisant, dans l'état actuel de la technique, au cours de l'exécution de pièces profilées sans fin de section déterminée extrudées en matières plastiques ou élasto- plastiques, et qui peut tre commandée automatiquement, le cas échéant. L'invention est basée sur l'observation que les parois rigides utilisées jusqu'à présent pour la chambre se trouvant en-amont de l'orifice de la filière sont remplacées par une chambre délimitée par des parois élastiques déformables et par un orifice d'é- coulement. Le dispositif conforme à l'invention est caractérisé en ce que la partie inférieure et la partie supérieure, c'est-à-dire au moins une partie de l'orifice d'écoulement de la tte d'extrusion et de la chambre se trouvant avant cet orifice, est ou sont constituées par une ou des tôles d'acier déformées par la pression prenant naissance dans la tte et limitées par des butées dont la position peut tre modifiée de façon continue. La tôle ou le paquet de tôles d'acier précité servant à délimiter l'orifice d'écoulement doit tre fixé. I1 est avantageusement prévu à cet effet une rainure d'arrt pratiquée dans la partie inférieure de la tte de serrage et une pièce emboutie intercalée entre la tôle d'acier inférieure et celle située au-dessus, ou encore une fixation de la tranche du paquet de tôles orientée perpendiculairement à la direction de la machine d'injection. L'orifice peut tre réglé au moyen d'organes de serrage des tôles, susceptibles d'tre déplacés par des entées disposées dans la partie extérieure de la tte Dans une autre forme de réalisation, les organes de serrage précités sont remplacés, sur la partie de la tôle d'acier ou du paquet de tôles d'acier se trouvant du coté de l'orifice, par des bras de pression, par exemple par des tiges de pression, de pistons de vérins hydrauliques. Il est possible également d'utiliser, au lieu d'une butée formée de segment, une butée d'un seul tenant. Les butées utilisées pour faire varier la forme de la tôle ou du paquet de tôles d'acier en vue du réglage de l'orifice peuvent tre commandées par un moyen quelconque connu en soi. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparairont au cours de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels : la Fig. l est un schéma de principe d'un dispositif conforme à l'invention ; la Fig. 2 représente une vue partielle d'une variante de fixation du paquet de tôles d'acier ; la Fig. 3 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation du dispositif selon l'invention ; la Fig. 4 est un schéma de cette forme de réalisation, montrant les éléments qui servent à déformer le paquet de t8les ou la tôle d'acier réglant l'orifice ; la Fig. 5 montre en coupe une variante hydraulique du réglage de l'orifice ; la Fig. 6 représente la forme de réalisation de la Fig. 5, partie en élévation et partie en coupe ; la Fig. 7 est un schéma illustrant le fonctionnement d'une commande automatique de la machine ; la Fig. 8 représente pareillement un schéma illustrant une solution avec asservissement. La Fig. l représente schématiquement un dispositif à. l'invention. Il ressort de cette Figure que la partie réglable de l'orifice d'écoulement la est constituée par un paquet de tôles d'acier 1. Sur son pourtour, ce paquet de tales d'acier est fixé au moyen de vis à la partie inférieure 3 et la partie supérieure 4 de la tte qui viennent à son contact, de sorte qu'il peut se déplacer suivant la direction principale A-A', ce mouvement ayant lieu au cours de la formation de l'orifice d'écoulement la qui correspond au profil prescrit pour le produit extrudé F. Le paquet de tôles d'acier 1 est limité par des butées dont la position peut tre modifiée. Suivant le sens de l'écoulement, il est nécessaire de fixer le paquet de tôles d'acier 1 pour maintenir en équilibre les forces qui s'exercent sur la tôle d'acier inférieure 1'par suite du frottement du mélange à extruder et tendent à déplacer ladite tô- le ; cette fixation est effectuée de préférence le long de la tranche intérieure perpendiculaire à la direction du boudinage. Elle peut tre réalisée, par exemple, à la manière représentée à la Fig. 2, la tôles d'acier. inférieure 1'étant encastrée dans une rainure de fixation 3"pratiquée dans la partie inférieure 3 de la tte, de telle sorte que des pièces profilées 6 de forme complémentaire de celle de la rainure précitée peuvent tre intercalées entre cette tôle d'acier inférieure 1'et la tôle d'acier 1" située au-dessus. Conformément à la Fig. 4, le profil de l'orifice d'écoulement la est donné par la pression élevée du produit extrudé sortant F du fait que le paquet de tôles d'acier 1 est appuyé, suivant le profil d'écoulement sur les pièces de butée se trouvant au-dessus et sur des vis de réglage 8. Une forme de réalisation du dispositif selon l'invention est représentée schématiquement b l~a Fig. 3. Après avoir été introduite dans une rainure en queue d'aronde, la tte est fixée au moyen de vis 9 au carter d'extrusion 10. Le produit extrudé s'écoulanta travers un canal 11 approprié, sous l'effet de la pression, le paquet de tôles d'acier 1 sur les butées 7, de sorte que l'orifice d'écoulement la, qui suit le profil des butées, prend la forme désirée. Les butées 7 peuvent tre relevées ou abaissées indépendamment les unes des autres. Il ressort également de la Fig. 3 que la partie inférieure 3 de la tte peut tre réchauffée avant le boudinage grâce à une conduite 12, par exemple à la vapeur, ou bien que la tte peut tre maintenue au moyen de cette à la température voulue pendant le boudinage par un refroidissement, par exemple à l'eau Il va de soi que le chauffage ou le refroidissement peuvent tre réalisés aussi bien d'une autre manière. Dans une autre forme de réalisation du dispositif selon l'in- vention représentée par les Fig. 5 et 6, il est prévu un système de régulation automatique hydropneumatique. La tte est fixées au carter d'extrusion 10 à la manière décrite d propos de la forme de réalisation précédente. Le produit extrudé s'écoule par le canal 11 et appuie le paquet de tôles d'acier 1 contre des tiges de pression 14. Celles-ci sont reliées par des bras de pression 15 aux pistons 16 de vérins hydrauliques 17. Le rétrécissement ou l'agrandissement du profil de l'orifice d'écoulement la est assuré par les tiges de pression 14 à actionnement hydraulique. Selon le domaine d'application, ces tiges de pression lit peuvent tre disposées à des distances différentes les unes des autres. C'est ainsi, par exemple, que, dans l'industrie du caoutchouc, le boudinage de la bande de roulement de pneumatiques peut tre effectué avec des tiges de pression distantes de 10 à 25 mm les unes des autres, tandis que des profilés de formes plus fines peuvent tre obtenus avec des plaques de pression placées sur champ à un écartement plus faible. Suivant la Fig. 7, l'actionnement hydraulique des tiges de pression 14 est réglé par des palpeurs 20, disposés immédiatement derrière l'extrudeuse 18. Pour le boudinage à la presse d'une bande de roulement, les signaux fournis par les palpeurs 20 sont modifiés en permanence en fonction de lavariation du poids de la bande de roulement, du fait que les signaux de sortie, donnés par une balance 22 mesurant le poids unitaire de la bande de roulement, sont convertis en des signaux d'alimentation. Le profil de orifice d'écoulement est réglé à l'aide des signaux fournis par les palpeurs. Dans le système hydropneumatique représenté sous forme d'un schéma de fonctionnement sur la Fig. 8, les variations des écarts de mesure (signaux d'erreur) par rapport à un gabarit 25 du produit à extruder F sont transformées en des signaux pneumatiques de commande, au moyen d'amplificateurs 23 et 24 constitués par des ajutages et répondant aux changements de la pression dynamique. Par l'intermédiaire d'un système de leviers 28 et de doubles membranes 26,27, ces signaux sont envoyés à un vérin hydraulique 29 9 et un cylindre de copiage hydraulique 30 est mis en mouvement proportionnellement à la valeur instantanée du signal d'erreur. Le cylindre 30, en transformant de façon continue le signal d'erreur en un signal d'attaque, règle le profil de l'orifice d'écoulement la par exemple à l'aide des tiges de pression à commande hydraulique 14 représentées à la Fig. 5. L'air utilisé pour le palpage est maintenu à une pression uniforme par un groupe d'alimentation 31, ainsi qu'un réservoir d'air 32, et traverse des étranglements 33, 34 pour parvenir sur les doublesmembranes26, 27. Un réservoir d'huile 25, une pompe d'aiimen- tation 36, un manostat 37, un récipient tampon 38 et une soupape de réglage de pression 39 font partie de ce groupe hydraulique. Les signaux d'attaque obtenus indirectement à partir de la balance 22 relèvent ou abaissent proportionnellement, par l'in- termédiaire d'un cylindre de copiage hydraulique 40, le gabarit de profil 25, de sorte que l'orifice d'écoulement s'élargit ou se rétrécit sur toute sa largeur, c'est-à-dire que le produit extrudé augmente ou diminue très légèrement d'épaisseur tout le long de sa section. Ainsi qu'il a déjà été signalé, la commande du dispositif peut tre effectuée de nombreuses autres manières, les formas de réalisation décrites servant seulement à mieux illustrer l'inven- tion, mais sans la limiter. L'avantage essentiel du dispositif selon l'invention réside dans le maintien continu en service, éventuellement automatisé, et dans l'asservissement qui permet d'éliminer les temps morts lors du remplacement des différentes butées ainsi que la formation de rebuts, ce qui rend la fabrication plus économique et plus rapide. REVENDICATIONS 1-Dispositif de réglage de l'orifice d'écoulement d'une tte d'extrusion, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'orifi- ce d'écoulement (la) et des parties supérieure et inférieure de la chambre se trouvant avant cet orifice est constitué par une ou plusieurs tôles d'acier (1) déformées par la force de la pression s'établissent dans la tte d'extrusion, la ou lesdites tôles d'acier étant limitées par des butées (2) dont la position peut tre modifiée de façon continue. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour le réglage de l'orifice d'écoulement (la), il est prévu un organe constitué par un paquet de tôles d'acier dont la tranche intérieure orientée perpendiculairement à la direction du boudinage est fixée. 3-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour le réglage de l'orifice d'écoulement (la) il comprend un organe constitué par un paquet de tôles d'acier, pour la fixation duquel il est prévu une rainure de fixation (3") ménagée dans la partie inférieure (3) de la tte et une pièce profilée (6) exerçant une pression et disposée entre la tôle inférieure (1') et la tôle (1") située au-dessus. 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu comme butée (2) pour le paquet de tôles d'acier (1), une pièce profilée (7), le cas échéant réglable au moyen de vis (9). 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour l'appui du paquet de tôles d'acier (1), il est prévu des organes transmetteurs de pression, de préfé- rence des tiges de pression (14), commandés u moyen de bras de pression (15) par les pistons (16) de vérins hydrauliques (17). 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque butée (2) est constituée par un élé- ment dont la position peut varier de façon continue. 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de réglée automatique monte derrière l'extrudeuse (18), qui convertit en des signaux de positionnement ou71es sXgnaux d'erreur représentant les écarts de mesure par rapport à la forme du profil prévue pour le produit extrudé (F) et qui assure le changement de forme par l'in- termédiaire de tiges de pression (14). 8-Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de réglage automatique disposé derrière l'extrudeuse (18) qui comporte des ajutages (20) sensibles aux variations de la pression dynamique, des doubles membranes (26,27) transformant les signaux d'erreur fournis par les ajutages en des signaux de positionnement, ainsi que des cylindres de copiage (30) convertissant, les signaux de positionnement en des signaux d'attaque, la déformation du paquet de tôles d'acier (1) étant assurée de préférence par les tiges de pression (14) déplacées par voie hydraulique.