Brevet FR2404511A1 — publié le 19790427

La présente invention concerne des perfectionnements aux machines réalisant l'extrusion continue de profilés en matière plastique, lesdites machines étant composées, de manière connue, d'une extrudeuse, terminée par une filière, ladite filière étant chauffée par résistance électrique. La filière est suivie d'un conformateur, l'étirage et un premier refroidissement se réalisant entre filière et conformateur, celui-ci étant situé au début d'un bac de refroidissement à eau traversé par le profilé qui en sort pour être tiré par une chenille ou moyen équivalent. La production de profilés en matière plastique par extrusion à l'aide de ces machines se fait suivant des fibres parallèles à l'axe d'extrusion. La présente invention consiste à extrader les fibres hélicoidalement à l'axe d'extrusion. Pour réaliser cela, on avait pensé, Jusqu'd présent, saisir le profilé à la sortie du conformateur et le tourner de façon à le tordre. Cette manière de procéder a l'inconvénient de provoquer une rotation du profilé terminé et de ne pas réaliser un pas régulier du profilé tordu hélicoldalement. La machine de l'invention permet d'éviter ces inconvénients et de réaliser un profilé parfaitement régulier. Dans ce but, la machine est caractérisée principalement par le fait que la filière est raccordée à l'extru- deuse par un Joint tournant qui permet la mise en rotation régulière de ladite filière, grâce à un motoréducteur-variateur et grâce à une transmission appropriée, ainsi que la rotation du conformateur auquel la filière est reliée par des colonnettes assurant l'isolation des deux organes. La machine est encore caractérisée par le fait que la torsion du profilé est réalisée entre le conformateur tournant et un dispositif fixe empêchant la rotation du profilé, ledit dispositif anti-rotation étant situé dans le bac de refroidissement à eau à une distance convenable du conformateur. Ce dispositif fixe anti-rotation est très important pour assurer la régularité de la torsion du profilé et il est constitué, de préférence, par une douille tubulaire dans l'axe de laquelle passe le profilé, ladite douille présentant des lames radiales longitudinales avec bords d'entrée arrondis, dont les tranchants enveloppent le profil extérieur du profilé en effleurant celui-ci de manière à l'entamer très légèrement suivant de petites cannelures axiales llempêchant de tourner. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'ouverture du conformateur est plus petite que celle de la filière, le rapport des dimensions déterminant le taux d'étirage le mieux approprié à la matière façonnée, cette ouverture du conformateur étant détaloniiée pour constituer une paroi la plus mince possible pour ne pas gener la torsion tout en maintenant la robustesse suffisante et nécessaire du conformateur. Les rapports de la vitesse d'extruslon, de la vitesse de rotation du conformateur et de la vitesse de traction de la chenille sont variables et réglables. De cette façon, on peut faire varier la section du profilé et le pas des spires réalisées après torsion de celui-ci. Dans une application particulière, la filière et le conformateur sont prévus pour un profilé plat, de section rectangulaire. Ce profilé est tordu hélicoidalement de manière à produire un brin hélicoidal ou vrillé qui reçoit son applica tion dans les tubes d'échangeurs de chaleur de façon à provoquer un déplacement hélicoïdal du liquide améliorant le coef ficient d'échange et augmentant la vitesse d'échange par aug tentation du parcours sans toutefois créer une perte de char ges notable. L'application de ce profilé aux radiateurs d'automobiles nécessite une production importante qui ~justifle l'emploi de la machine de l'invention. Celle-ci sera mieux comprise à l'aide de la description suivante qui en donne un exemple non limitatif de réalibation pratique et qui est Illustrée par les dessins Joints dans lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale schématique de l'ensemble de la machine, la figure 2 est une coupe du profilé à la sortie de la filière, la figure 3 est une coupe du profilé à la sortie du conformateur, la figure 4 est une vue en perspective du dispositif anti-rotation, la figure 5 est une coupe longitudinale du dispositif anti-rotation, la figure 6 est une vue en élévation du produit plat tordu hdll- coidalement fabriqué à l'aide de la machine de l'invention. A la figure 1, où l'on reconnaît ltensemble de la ligne a'extrusion, on reconnait l'extrudeuse 1 à la sortie de laquelle se trouve la filière 2 réunie à l'extrudeuse par un Joint tournant 3, celui-ci étant un dernier élément de l'ln- vention. La filière 2 est chauffée par une résistance électrique 4. Elle est percée par le canal d'alimentation 5 et terminée par une ouverture de forme désirée 6, l'ensemble des pièces 2, 4, 5, 6, constituant la filière proprement dite. A une certaine distance de la filière 2, et dans son axe, est placé un conformateur 7 monté sur un palier (non représenté) à l'avant du bac à eau 14. Le conformateur 7 est relié à la filière 2 par des colonnettes 8 ou doigts, de façon à isoler thermiquement le conformateur 7 et la filière 2. La longueur des colonnettes 8 est déterminée avec précision suivant la matière tr vaillée car, comme on le verra ci-après, un étirage se produit entre l'ouverture 6 de la filière 2 et l'ouverture 9 du-conformateur 7. L'ouverture 9 est plus petite que l'ouverture 6 puisqu'on réalise un étirage entre les deux. L'ensemble de la filière 2 et du conformateur 7 est mis en rotation par un motoréducteur-variateur la relié au conformateur 7 par la transmission 11. On remarque que l'ouverture 9, qui a la forme du profil que l'on veut donner définitivement au profilé, est détalonnée en 19 pour constituer une paroi 20 la plus mince pos sible pour ne pas gêner la torsion tout en maintenant la robustesse suffisante au conformateur 7. Le profilé 13 traverse le bac à eau 14 d'où il sort par un joint 15 après lequel il est tiré de façon rectiligne, suivant la flèche 21, par la-chenille 16. Une particularité essentielle de l'invention réside dans le dispositif anti-rotation 17, situé à une certaine distance du conformateur 7 et qui maintient le profilé 13 pour l'empecher de tourner. Ce dispositif 17 est représenté plus en détail aux figures 4 et 5 et se compose d'une douille tubulaire 22 dans l'axe de laquelle passe le profilé 13, ladite douille 22 présentant des lames radiales 18 longitudinales avec des bords d'entrée 23 arrondis. Les tranchants des lames 18 enveloppent le profil extérieur du profilé 13 en effleurant celui-ci de manière à l'entamer très légèrement suivant de petites cannelures axiales (non représentées). Le fonctionnement de la machine va maintenant etre expliqué. Au départ, dans le cas de l'extrusion d'un profilé plat, le motoréducteur-variateur 10 est à l'arret et l'on met en marche l'extrudeuse 1 et la chenille 16 de façon que la matière plastique soit expulsée, par la vis 24 de l'extrudeuse 1, à travers le Joint tournant 3, le canal d'alimentation 5 et l'ouverture 6. I1 sort de cette ouverture 6 un profilé plat qui a la forme et la section représentées à la figure 2. Le profilé 12 sortant de la filière 2, c'est-à-dire de l'ouverture 6, subit un étirage entre ladite ouverture et l'ouverture 9 du conformateur 7. A la sortie de l'ouverture 9, le profilé a la section représentée à la figure 3. Le profilé 13 qui en résulte est donc plat, à section rectangulaire, et passe à travers le-dispositif anti-rotation 17, le Joint 15 ; il est tiré par la chenille 16 pour sortir suivant la flèche 21.Le dispositif d'entrainement de la chenille 16 est comnandé, lui aussi, par un motovariateur qui n'est pas représenté dans les dessins. Ce motovariateur permet, dans le cas de la mise en route de la machine, de faire tourner la chenille 16 relativement rapidement de manière à provoquer une traction et-un étirage qui tendent à diminer la section du profilé 13 à la sortie du conformateur 7. Par conséquent, le profilé 13 ne touche pas alors les lames radiales 18 du dispositif 17. Dans cette condition d'arrêt du motordducteur-variateur 10 et de fonctionnement de l'extrudeuse 1 ainsi que de la chenille 16, -celle-ci à vitesse plus élevée que la nor tonale, on produit donc un profilé plat de section plus faible que celle représentée à la figure 3. En faisant abstraction du dispositif 17, si l'on met en route le motoréducteur-variateur 10, on fait tourner l'ensemble filière 2-conformateur 7, ce qui est possible en raison de l'état pateux de la matière plastique existant entre l'extrudeuse 1 et la filière 2. Le joint tournant 3 est prévu pour réaliser le minimum de fuites. Entre la filière 2 et le conformateur 7, le profilé 12 est plat ; sa section diminue légèrement, comme on l'a vu, à cause de l'étirage provoqué par la traction de la chenille 76. Entre le conformateur 7 et la chenille 16, le profilé 13 est tordu d'autant plus fort que la vitesse de rotation de l'ensemble filière 2-conformateur 7 sera plus grande.Le refroidissement dans le bac à eau 14 est efficace et la matière plastique se solidifie et conserve sa forme hélicoldale. Toutefois, la torsion du profilé 13 n'est pas régulière et le pas est généralement allongé. C'est ici qu'intervient le dispositif anti-rotation 17 de la présente invention. On fait intervenir le dispositif 17 en ralenti sa sant légèrement la vitesse de la chenille 16, ce qui a pour effet de réduire l'étirage et de faire grossir le profilé 13 à la sortie du conformateur 7. Le profilé 13 s'accroche alors dans les lames 18 du dispositif anti-rotation 17 qui oblige la torsion à se réaliser entre le conformateur 7 et le dispose tif 17. On comprend que le pas du profilé 13 dépend du rapport de la vitesse de rotation de l'ensemble de la filière 2 du conformateur 7 avec îa vitesse de la chenille 16 ainsi que de la distance entre l'ouverture 9 et le dispositif anti-rotation 17. Différentes matières plastiques peuvent être utilisées dans la machine de l'invention mais les caractéristiques de cette machine varieront suivant la nature de la matière. Les fibres de la matière du profilé 12, juste à la sortie de l'ouverture 6 de la filière 2, ne sont pas orientées puisqu'il n'y a pas eu étirage-. On les oriente par étirage, de maniè- re à augmenter la résistance du produit, entre les ouvertures 6 6et 9 ; cet étirage est de l'ordre de 5 à 10 ffi pour du P.V.C. il est de 50 % pour du polyéthylène. Dans l'application particulière de la fabrication de profilés hélicoldaux améliorant l'efficacité des radiateurs, profilés que l'on dénomme "turbulateurs", on utilise du polypropylène d'un diamètre de 8 mm avec un pas de 10 mm. La production journalière est très importante et le produit fini est excessivement régulier. REVENDICATIONS 10/ Perfectionnements aux machines réalisait ltextru- sion continue de profilés en matière plastique, lesdites machines étant composées d'une extrudeuse, terminée par une filière, chauffée par résistance électrique, suivie d'un conformateur, l'étirage et un premier refroidissement se réalisant entre filière re et conformateur, celui-ci étant situé au début d'un bac de redroidissement d eau traversé par le profilé qui en sort pour être tiré par une chenille, c a r a c t é r i s é s par le fait que la filière est raccordée A L'extrudeuse par un joint tournant qui permet la mise en rotation régulière de ladite filière, grâce d un moto-réducteur-variateur et A une transmission appropriée, ainsi que la rotation du conformateur auquel la filière est reliée par des colonnettes assurant l'isolation des deux organes, et que la torsion du profilé est réalisée entre le conformateur tournant et un dispositif fixe empêchant la rotation du profilé, ledit dispositif étant constitué par une douille tubulaire dans l'axe de laquelle passe le profilé, ladite douille présentant des lames radiales longitudinales avec bords d'entrée arrondis, dont les tranchants enveloppent le profil extérieur du profilé en effleurant celui-ci de matière b l'entamer tr#s légèrement suivant de petites cannelures axiales pour ltempêcher de tourner, ledit dispositif anti-rotation étant situé dans le bac de refroidissement à eau à une distance convenable du conformateur. 20/ Machine, telle que définie dans la revendication l, c a r a c t é r i s é e par le fait que l'ouverture du conformateur est plus petite que celle de la filière, le rapport des dimensions déterminant le taux d'étirage le mieux approprié à la matière façonnée, cette ouverture du conformateur étant déta lonnée pour constituer une paroi la plus mince possible pour ne pas gêner la torsion tout en maintenant la robustesse suffisante et ndoessaire à ce conformateur. 30/ Machine, telle que définie dans l'une ou l'autre des revendications l ou 2, prise Isolément, c a r a c t é r i s é e par le fait que les rapports de la vitesse d'extrusion, de la vitesse de rotation du conformateur et de la vitesse de traction de la chenille sont variables et réglables.