Brevet FR2324444A1 — publié le 19770415

Dans une extrudeuse fonctionnant selon le principe de la rupture de la couche limite, le rotor effectue le travail intégral de transformation de la matière plastique. Le type latéral d'extrudeuse est propre à fabriquer des produits laminés de matière plastique sans limite de largeur ni d'épaisseur.On effectue directement cette transformation, en amenant par exemple la résine synthétique à ltétat solide et sous forme de poudre ou de granulés à la trémie 9 de la figure 1 et en recueillant en continu le produit fini laminé 8, ou en amenant une succession d'organes gelifîcateurs et transporteurs 9, figure 3, et en recueillant également en continu le produit fini laminé io, dans les machines modernes à alimentation forcée avec lesquelles la productilrité a atteint des valeurs de dix à quinze fois supérieures a celles des premières extrudeuses à alimentation latérale selon le schéma de la figure 1. En comparant l'extrudeuse latérale de laminage à une calandre de puissance égale dans laquelle la transformation de l'état solide à celui de produit fini laminé se fait par des stades successifs de traitement à grande puissance, avant le traitement final à la ca landre, on peut évaluer quel doit être lteffort moteur d'un rotor d'extrudeuse à rupture de couche limite qui opère toute la transformation en un seul passage. Compte tenu en outre du fait que la dimension latérale des produits laminés que l'on peut obtenir avec ces extrudeuses peut dépasser notablement les largeurs limites permises avec les calandres et que le rotor d'une extrudeuse à rupture de couche limite ne permet pas d'appuis intermédiaires entre les appuis extérieurs à la largeur de laminage, comme pour les cylindres d'une calandre, le projeteur de machines similaires peut apprécier immédiatement quelles devraient être les dimensions transversales (diamètre) du rotor de ces extrudeuses et les dimensions des coussinets d'extrémité pour rendre tolérable la flèche et la charge spécifique appliquée aux coussinets. Pour cette raison, déjà pour les types d'extrudeuses à alimentation naturelle, on a propose de diminuer les sollicitations résultantes partielles R1 et R2 de la figure 1. Le même problème se pose aussi dans les extrudeuses à alimentation forcée. Il faut considérer qu'une fois que l'on a calculé les dimensions d'une presse de ce genre en présumant que cet équi- librage sera obtenu, un déséquilibre même temporaire n'est plus tolerable. Ces machines doivent permettre toute variation néces saire des tours du rotor, des tetlpératures, de la productirrité, en opérant les réglages nécessaires de régime lors de la production, de manière à atteindre les rendements les plus élevés avec les meilleures qualités possibles du produit.L'équilibrage des sollicitations doit rester assuré même quand les régimes d'une cxtrudeu- se variet et il est apparu qu'on ne pouvait pas y parvenir dans les extrudeuses selon la technique actuelle. La condition nécessaire pour obtenir le maintien de l'équi- libre est une symétrie permanente de travail dans les chambre, de travail opposées en cas de variations de la vitesse de rotation du rotor, des températures, de la qualité de la matière, si le nombre des chambres de travail est pair, auquel cas les sOllicitations doivent s'équilibrer deux à deux, ou bien la similitude de variation de travail dans toutes les chambres, si le nombre de cellesci est impair, et Si l ' équilibre s'établit entre la sollicitation gsultante agissant dans une chambre de travail quelconque et la résultante globale de toutes les autres. Cela n'a pas lieu dans les schémas d'extrudeuses selon les figures l et 3, étant donné que la chambre 4 de la figure 1, aussi bien que la chambre 13 de la figure 3, donc la première chambre de travail, alimentée de l ' extérieur, s'amorce, dans chacune de ces extrudeuses, avec des lois différentes des autres chambres, modifiant les températures de travail, la qualité de la matière, la vitesse de rotation ou la productivité.Pour cette raison, si le projeteur a atteint un état d'équilibre à un régime donné, cet équilibrage cesse d'exister à tout régime différent de celui qui était prévu, La cause de ce comportement réside dans le fait que l'amorçage de l 'adhérence de la couche moléculaire au contact de la surface du rotor s'établit à une valeur de pression plus grande que zéro, qui est fonction de la température, de la vitesse de rotation du rotor, de la qualité de la matière travaillée, L'amorçage de cette adhérence est la condition d'existence de la couche limite, base du fonctionnement ce ces presses. Une fois cette adhérence amorcée, elle se maintient ininterrompue dans toutes les chambres qui suivent la première dans la machine.Il manque la condition d'existence d'une 'une couche moléculaire adhérant dé jà à la paroi du rotor, môme dans la zone d'entrée de la matière d'alimentation, aussi bien dans l'extrudeuse à alimentation naturelle de la figure l que dans l'extrudeuse à alimentation forcée de la figure 3. L'invention réalise cette condition en permettant le main tien de l'équilibrage des sollicitations en jeu, automatiquement à tout régime de travail auquel on règle la presse. L'une des condi tions indispensables au fonctionnement de ces presses est celle qui est illustrée par la figure 2. La chambre 5, séparée de la chambre précédente 4 par l'élément séparateur 3, ne doit jamais se remplir de matière jusqu'à la lumière calibrée réglée en 6 entre ltélément 3 et la paroi d#otor. Cela revient à dire que la pression dans la section initiale de chaque chambre de travail doit toujours rester nulle.Cela permet de ne pas remplir entièrement les chambres de travail, comme on l'a indiqué pour la chambre 5 sur la figure 2, où le remplissage total commence en 7 et où, entre la lumière d'extru sion intérieure 6 et la position 7, la surface du rotor reste cou verte d'une couche adhérente de matière 8. L'extension angulaire de l'arc 6-7 doit rester identique dans toutes les chambres de l'extru- deuse une fois que celles-ci ont été calculées et disposées pour la condition d'équilibrage. La dissymétrie forcée de la chambre 13 dans la presse à alimentation forcée de la figure 3, par exemple, est évidente .En effet, si l'on voulait remplir totalement chaque chambre de travail en sachant que cela doit s'effectuer avec une valeur nulle de la pression immédiatement en aval de la lumière 6 de la chambre 5 (figure 2), une telle condition devrait pouvoir subsister aussi au point Il de la figure 3, avec amorçage simultané de l'adhérence en Il aussi et cela est impossible étant donné que l'adhérence sur la paroi du rotor s'amorce à une pression plus grande que zéro. La figure 4 illustre un mode d'exécution de l'in vention pour une extrudeuse à alimentation forcée dans laquelle le produit laminé est recueilli comme dans l'extrudeuse selon le sché ma de la figure 3.La succession des éléments gélificateurs 9 de la figure 4 transporte la matière gélifiée dans la chambre collectrice 10 en l'extrudant avec une pression égale ou un peu supérieure à la pression dtamorçage de l'adhérence immédiatement en amont de la lumière 16 formée par l'élément 17 et la paroi du stator. La surface destator intéressée, immédiatement en amont de la lumière i6, pour l'amorçage de l'adhérence de la couche moléculaire de contact, est égale au minimum suffisant de sorte que l'on pourra négliger la sollicitation radiale correspondante sur le rotor, qui n'est pas équilibrée. il reste le fait voulu de l'extrusion en aval de la lumière 16 sur la paroi du rotor, de la couche adhérence a pression nulle qui assure, aussi pour la chambre 13, la similitude de travail avec toute chambre suivante de ltextrudeuse. Cela permet au proje teur de calculer les dimensions et la géométrie de# toutes les chambres de travail#de la presse de manière à obtenir les données de production programmées dans l'équilibre constant de toutes les sollicitations radiales de rotor. La figure 5 illustre les zones initiales d'alimentation forcée et la zone finale de transport du produit fabriqué vers la partie de profilage ou de retrait du produit laminé, qui n'est pas située sur le rotor comme dans les presses des figures 1, 3 et 4. Ce schéma d#e réalisation concrète est adopté de préférence dans les presses modernes, parce que l'on arrive à réduire fortement l'arc de rotor inutilisé, arc 10-11 de la figure 3 et arc 15-16 de la figure 4. En effet, sur la figure 5, l'arc inutilisé pour le travail de la matière à extruder se réduit à 1-2. La mise en oeuvre de l'invention dans un type de machine comme celui que montre schématiquement la figure 5 permet à la matière de la chambre de pression 7 de se tréfiler avec une épaisseur minimale d'adhérence, dans lumière créée entre l'élément racleur 8 et la paroi du rotor.De cette manière, la matière gélifiée amenée par la succession de vis 3 à travers la lumière li s'appuie, en y adhérant même à la pression nulle avec laquelle elle peut affluer de ll et rendant donc la chambre 4 parfaitement sem blable, quant à ses régimes de travail, à toute autre chambre suivante, ce qui permet un équilibrage encore plus poussé que celui que l'on peut obtenir dans le mode d'exécution selon la figure 4, dans lequel la bande étroite de rotor en amont de la lumière 16 ne pouvait pas être équilibrée. La mise en oeuvre de l'invention, qui consiste a prévoir une couche de matière pâteuse ou thermoplastique gélifiée avec adhérence préamorcée y compris sous la lumière d'alimentation naturelle ou "forcé, sur la paroi du rotor, peut aussi s'effectuer sous des formes différentes de celles qu'on a décrites ici. Un mode d'équilibrage différent n'est pas réalisable, si l'on veut élimiter les interventions de réglage extérieure àtoute variation des régimes de conduite de ltextrudeuse. Le recours à des réglages correctifs des déséquilibres, môme automatiques, serait un inconvénient économique et technique. REVENDICATIONS l - Procédé pour maintenir équilibrées les sollicitations radiales agissant sur le cylindre de rotor d'extrudeuses pour matières pâteuses et thermoplastiques, caractérisé par le fait que l'on régénère ou que l'on maintient le vdle de matière compacte qui adhère moléculairerient a paroi du rotor, y compris dans la lumière d'alimentation de la première chambre de travail de l'extrudeusc. 2 - Procédé selon la Revendication 1, caractérisé par le fait que lton utilise l'alimentationforcée pour comprimer, sur un arc limité de rotor, immédiatement en amont d'une lumière stator-rotor, la matière amenée à une pression non inférieure a la pression d' amorçage de l'adhérence pour le régime le plus défavorable auquel l'extrudeuse puisse être réglée, de sorte que l'on obtient, imme- diatement en aval de la lumière stator-rotor prévue, une couche adhérente parfaitement symétrique a toute autre chambre de travail de l'extrudeuse, et que par suite, on obtient la condition fondamentale permettant de projeter l'équilibrage de toutes les sollicitations radiales agissant sur le rotor. 3 - Procédé selon la Revendication 1, caractérisé par le fait que dans une presse à alimentation naturelle ou forcée transportant la matière travaillée de la lumière terminale de la dernière chambre de travail à des chambres d'extrusion de stator, on utilise l'élément racleur terminal pour créer une lumière calibrée d'épaisseur minimale capable d'extruder le voile qui adhère au rotor a 11 endroit de la lumière d'alimentation naturelle ou forcée, et donc d'assurer à la presse les conditions indispensables à la possibilité d'un équilibrage des sollicitations transversales agissant sur le rotor.