Brevet FR2476033A1 — publié le 19810821

L'invention, concernant l'extrusion de matières plastiques, est plus spécifiquement relative à un obtu- rateur de fond servant de piston d'éjection d'une matiè- re plastique visqueuse, ledit obturateur étant en maté- riau élastique et adapté à un récipient cylindrique creux deextrudeuse, en particulier à une cartouche incluant un plateau obturateur tourné vers la cavité de réserve du récipient d'extrudeuse et une partie creuse formant pis- ton s'étendant vers.ouverture d'alimentation du réci- pient et guidée le long de la paroi intérieure de celui- ci, avec au moins une lèvre d'étanchéité élastique s'ap- pliquant contre la paroi intérieure du récipient, qui est formée dans le matériau de la partie creuse formant pis- ton, et entourant sa paroi extérieure. Dans le cas de récipients d'extrudeuse ou car- touches remplis de masses pâteuses présentant une élas- ticité ou une plasticité permanente, de masses durcissa- bles ou d'autres masses similaires, en particulier de ma- tières formant joint d'étanchéité, on a besoin de tels pistons d'éjection qui puissent servir simultanément, jusqu'à l'utilisation de la matière plastique, d'obtura- teurs de fond pour le récipient d'extrudeuse. Avec ce genre d'obturateur de fond il est particulièrement impor- tant qu'il laisse s'échapper l'air se trouvant devant le plateau obturateur lors de son insertion dans le récipient de l'extrudeuse, afin d'exclure toute influence désavanta- geuse de l!air éventuellement enfermé sur la matière qui s'y trouve. En même temps, il est nécessaire d'assurer une étanchéité sure entre la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse et la paroi extérieure de l'obturateur de fond ou de sa partie de piston creux, lorsque la partie de piston creux est directement sollicitée par un fluide sous pression pour entraîner l'obturateur de fond servant de piston d'éjection. Le passage du fluide sous pression dans la cavité de réserve du récipient d'extrudeuse pro- duirait d'une part une modification et éventuellement un durcissement de la matière enfermée et d'autre part une éjection irrégulière de la matière hors du récipient d'ex- trudeuse. Dans les obturateurs de fond ou pistons d'éjec- tion connus du genre indiqué dans l'introduction (voir par exemple le brevet allemand nO 2 034 047 et le modèle d'utilité allemand nO 74 00 492) les lèvres d'étanchéité employées présentent en coupe une section transversale sensiblement triangulaire comportant des flancs, dirigés l'un vers l'autre, vers le sommet des lèvres d'étanchéité, ce sommet étant appuyé perpendiculairement contre la pa- roi intérieure du récipient d'extrudeuse. De ce fait, d'une part la certitude de l'échappement de l'air se trou- vant dans la masse enfermée, lors de la mise en place de l'obturateur de fond, est mise en question, car à cause de l'appui perpendiculaire du sommet de lèvre la sortie de l'air est éventuellement fermée. Mais, par ailleurs, l'effet d'étanchéité de ces lèvres ne suffit pas lors de l'emploi d'un fluide sous pression agissant directement sur le piston d'éjection, car l'action du fluide sous pressionput facilement entraîner le décollement de la lèvre d'étanchéité de la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse, puisqu'une partie appréciable des forces exercées sur le fluide sous pression sur la lèvre d'étan- chéité agit sur le flanc de lèvre incliné vers la chambre de réserve du récipient d'extrudeuse et repousse ce flanc de la paroi intérieure. Une circonstance aggravante découle du fait que les lèvres d'étanchéité employées avec les pistons d'éjection connus ne peuvent s'adapter qu'insuffi- samment aux diamètres intérieurs éventuellement différents des récipients d'extrudeuse, alors qu'en pratique on ne peut éviter de telles différences de diamètre lors de la fabrication en série de tels récipients d'extrudeuse. L'invention a pour objet de réaliser un obtu- rateur de fond tel que défini dans l'introduction, dans lequel les deux conditions alors spécifiées sont remplies avec la plus grande certitude possible, soit donc d'une part qu'une aération parfaite de la cavité de réserve du réci- pient d'extrudeuse est assurée lors de la mise en place de l'obturateur de fond ou du piston d'éjection et que d'autre part et surtout avec une herméticité certaine entre la paroi intérieure et l'obturateur de fond la sol- licitation directe de l'obturateur de fond est possible sous l'effet d'un fluide sous pression pour assurer son entraînement et avancement, et ceci également avec des différences, résultant de la fabrication, sur le diamètre intérieur des récipients d'extrudeuse individuels employés. Conformément à l'invention, ceci est obtenu grâce au fait qu'à la surface latérale tournée vers l'ex- trémité ouverte de la partie de piston creux d'au moins une lèvre d'étanchéité il est formé une poche de pression ouverte de forme annulaire, de telle sorte que lors de l'établissement d'une pression d'air dans la cavité de réserve du récipient d'extrudeuse le bord périphérique de la lèvre d'étanchéité soit décollé de la paroi inté- rieure du récipient et que par contre lorsqu'un fluide sous pression agit à partir de l'extrémité ouverte du pis- ton creux le bord d'extrémité soit cependant poussé contre la paroi intérieure du récipient. On obtient ainsi que la lèvre d'étanchéité se comporte toujours en conformité avec la fonction recherchée. Si une pression est exercée sur la lèvre d'étanchéité à partir de la cavité de réserve par de l'air qui y est enfermé, la lèvre d'étanchéité peut se déformer en directione la poche de pression vers l'in- térieur et former ainsi une fente de passage pour l'air entre son bord périphérique et la paroi intérieure du ré- cipient d'extrudeuse. Par contre, si le fluide sous pres- sion est alimenté pour entraîner l'obturateur de fond ou piston d'éjection, ce fluide agit sur la poche de pression dans le sens d'un élargissement et par suite dans le sens d'une poussée du bord périphérique de la lèvre d'étanchéi- té contre la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse, ce qui produit un effet d'étanchéité extrêmement renforcé. Comme pour assurer l'effet d'étanchéité élevé comme indi- qué, la lèvre d'étanchéité peut être établie de manière à pouvoir se déformer relativement fortement, elle peut bien s'adapter à des variations éventuelles, résultant de la fabrication, du diamètre intérieur du récipient d'extrudeuse, et également à des irrégularités éventuel- les sur la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse. La poche de pression permet toujours une déformation de la lèvre d'étanchéité assurant une fermeture hermétique correspondante. Le guidage mécanique de la partie de piston creux peut être réalisé ou soutenu, avec l'obturateur de fond selon l'invention, pour une lèvre d'étanchéité éta- blie seulement selon l'invention grâce à des conformations appropriées et connues de lapairtie de piston creux, par exemple par des millies annulaires ou bien axiales exis- tant sur la paroi extérieure de la partie de piston creux. Selon un aspect évolué de l'invention, une con- trmation particulièrement simple du point de vue de la fa- brication et en même temps sure au sens des fonctions exposées, dela lèvre d'étanchéité avec sa poche de pres- sion, est obtenue grâce au fait que les deux surfaces latérales d'au moins une lèvre d'étanchéité sont confor- mées, en les considérant de l'intérieur vers ltextérieur, avec inclinaison vers l'extrémité ouverte de la partie de piston creux. Dans ce cas la section transversale de la lèvre d'étanchéité est conformée sensiblement en dents de scie et on obtient une poche de pression sensiblement triangulaire en section, entre le flanc de lèvre arrière et la paroi extérieure de la partie de piston creux. Une lèvre d'étanchéité ainsi conformée peut facilement s'avan- cer à partir de la paroi intérieure dans le cas o de l'air sort de la cavité de réserve et par contre, dans le cas d'une sollicitation par le fluide sous pression, elle peut être appliquée fortement et fermement contre la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse, par l'inter- médiaire de la poche sous pression en forme de coin en- tourantedans le cas d'une sollicitation par le fluide sous pression pour l'entraînement de l'obturateur de fond. On évite ainsi avec certitude que le fluide sous pression puisse passer à côté de la lèvre d'étanchéité dans la cavité de réserve, en évitant à nouveau avec certitude qu'en continuant à évacuer la matière enfermée ce fluide sous pression sorte avec la matière et puisse par exemple provoquer la pulvérisation de la matière de remplissage lors de leur sortie conjointe. Suivant un aspect évolué de l'invention plusieurs lèvres d'étanchéité pourvues de la poche de pression sont disposées l'une derrière l'autre sur la paroi extérieure de la partie de piston creux. De cette façon, d'une part l'effet d'étanchéité exposé de l'obturateur de fond est sensiblement amélioré. En outre, en plus de l'effet d'aé- ration et d'étanchéité exposé, cette disposition multiple des lèvres d'étanchéité procure un guidage et un soutien mécanique efficaces de la partie de piston creux sur la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse, de sorte qu'on peut se passer totalement de moyens de guidage particu- liers, ce qui permet d'obtenir une simplification de la forme structurale. Mais alors une au moins des lèvres d'étanchéité situées vers l'extrémité ouverte de la par- tie de piston creux peut être pourvue d'échancrures de bord réparties à la périphérie, de sorte que cette lèvre d'étanchéité interrompue n'exerce qu'un effet de soutien et de guidage, la lèvre d'étanchéité ou les lèvres d'é- tanchéité situées vers le plateau obturateur assumant alors les fonctions d'étanchéité exposées. Suivant un aspect évolué de l'invention, en avant de la lèvre ou des lèvres d'étanchéité on a disposé une lèvre de raclage suivant le bord extérieur du plateau obturateur. De ce fait, en plus de l'effet des lèvres d'étanchéité, on obtient le raclage de la matière sur la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse lors de l'avance de l'obturateur de fond ou du piston d'éjection directe- ment associé au plateau obturateur. Dans ce cas, il est particulièrement utile de disposer, suivant un aspect plus évolué de l'invention, à l'intérieur de la partie de piston creux et suivant directement la paroi intérieure du plateau obturateur, une lèvre annulaire faisant sail- lie vers le côté ouvert de la partie de piston creux et le plateau obturateur porte, sur sa paroi située dans l'intérieur de la partie de piston creux, une butée annu- laire en retrait par rapport à la lèvre annulaire. la lèvre annulaire et la butée annulaire coopèrent alors avec la lèvre de raclage lorsqu'une avance mécanique est produite au moyen d'une pièce semblable à un poinçon ou plateau d'avance qui est introduit dans l'obturateur de fond ou dans le piston d'éjection. Un tel poinçon o pla- teau d'éjection s'applique d'abord contre la lèvre annu- laire et ce faisant, étale la lèvre de râclage contre la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse, jusqu'à ce qu'il atteigne la butée annulaire, après quoi se produit l2avance proprement dite de l'obturateur de fond ou du piston d'éjection. On obtient de cette manière un effet de raclage extrêmement sûr en conjonction avec l'effet d'aération et d'étanchéité des lèvres d'étanchéité selon l'invention. En même temps, l'obturateur de fond ou piston d'injection ainsi conformé est approprié au mieux, avec les avantages déjà exposés, à être entraîné exclusivement par un fluide sous pression. On obtient une autre réalisation particulière- ment avantageuse de l'invention, grâce au fait que le bord de l'extrémité ouverte de la partie de piston creux est prolongé vers l'extérieur avec conformation conique pour former une autre lèvre d'étanchéité. D'une part le bord- assure ainsi la continuation de l'effet d'aération, d'étan- chéité et/ou de guidage d'une lèvre d'étanchéité selon l'invention et d'autre part on obtient l'avantage que lors de l'entraînement mécanique de l'obturateur de fond ou du piston d'éjection au moyen d'un organe d'entraîne- ment mécanique, par exemple du poinçon ou du plateau d'é- jection d'un pistolet à éjection sous pression qu'égale- ment dans le cas d'un moyen d'entraînement qui ne serait pas dirigé de façon exacte, par exemple d'un plateau d'é- jection non dirigé de manière précise, il soit assuré que le moyen d'entraînement mécanique puisse entrer en glissant dans le piston le long de l'élargissement conique du bord de la partie du piston creux et qu'il soit ainsi assuré que cet élément d'entraînement mécanique atteint effectivement le plateau obturateur ou bien les moyens d'application exposés et ne puisse pas s'appliquer sur la paroi si la partie de piston creux présente un bord à angle droit et que de ce fait le piston vienne à basculer lors de la détente. D'autres caractéristiques, avantages et parti- cularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, fournissant à titre non limitatif des explica- tions sur deux exemples de réalisation de l'invention avec référence aux dessins. Sur ces dessins, dans lesquels on a chaque fois représenté, pour simplifier, l'obturateur de fond selon l'invention et seulement une partie du ré- cipient dtextrudeuse: - la figure 1 est une coupe longitudinale, pour mune première forme de réalisation, d'un obturateur de fond selon l'invention constitué par ailleurs avec symétrie de révolution; - la figure 2, une coupe longitudinale partielle d'un récipient d'extrudeuse rempli comportant l'obturateur de fond de la figure 1 en place, cependant avant d'être soumis à la pression du fluide comprimé; - la figure 3, la coupe longitudinale selon la figure 2 mais après application du fluide sous pres- sion sur l'obturateur de fond; - la figure 4, une coupe longitudinale d'un autre obturateur de fond selon l'invention, constitué par ailleurs avec symétrie de révolution; - la figure 5, une coupe longitudinale d'une partie d'un récipient d'extrudeuse rempli après mise en place de l'obturateur de fond selon la figure 4, cependant avant d'être soumis à l'action d'un fluide sous pression ou duntm élément d'entraînement mécanique; - la figure 6, la coupe longitudinale selon la figure 5, mais après que l'obturateur de fond ait été soumis à l'action d'un élément d'entraînement mécanique non représenté, qui sollicite la lèvre annulaire avec étalement de la lèvre de raclage ainsi que la butée annu- laire; et - la figure 7, une coupe de détail d'un obtura- teur de fond selon l'invention dans la région de la lèvre d'étanchéité, pour permettre la compréhension. Les obturateurs de fond représentés sur les figures 1 et 4 servent de pistons d'éjection pour des masses plastiques visqueuses contenues dans un récipient cylindrique creux d'une presse extrudeuse, en particulier dans une cartouche. Les deux obturateurs de fond représentés sur les figures 1 et 4 sont faits en matériau élastique, en particulier en une matière synthétique élastique destinée à être moulée par injection et comportent un plateau obtu- rateur 1 tourné vers la cavité de réserve du récipient d'extrudeuse, ainsi qu'une partie de piston creux 2 s'éten- dant vers l'ouverture de remplissage du récipient d'extru- deuse, cette partie 2 étant guidée, comme on voit sur les figures 2 et 3 ou 5 et 6, le long de la paroi intérieure du récipient 3 de l'extrudeuse. Dans les deux formes de réalisation selon les figures 1 à 3 ou 4 à 6, on a prévu des lèvres d'étanchéité élastiques 4, formées à partir du matériau de la partie de piston creux 2 et entourant sa paroi extérieure, qui s'appliquent contre la paroi intérieure du récipient d'ex- trudeuse. Chaque lèvre d'étanchéité 4 comporte solidaire- ment sur la surface latérale tournée vers l'extrémité ouverte de la partie de piston creux 2, une poche de pres- sion 5 ouverte à conformation annulaire. Ce faisant, les deux surfaces latérales des lèvres d'étanchéité 4 sont conformées, à partir de l'axe longitudinal et, considérées de l'intérieur vers l'extérieur, avec inclinaison vers l'extrémité ouverte de la partie de piston creux 20 Ainsi que le montre en particulier la figure 7, il se forme de ce fait une poche en forme de cône ou de coin annulaire ouverte vers l'extrémité ouverte de la partie de piston creux 2 ou aussi de ce fait vers l'extrémité de remplis- sage du récipient d'extrudeuse 3. Les lèvres d'étanchéité 4 sont disposées l'une derrière l'autre sur la paroi exté- rieure de la partie de piston creux 2, comme le montre nettement les dessins. Dans les deux formes de réalisation des figures 1 à 3 ou 4 à 6, il est formé en outre chaque fois, soli- dairement au bord extérieur du plateau obturateur 1, une lèvre de raclage circulaire 6 à partir du matériau de lobturateur de fond. En outre, avec l'obturateur de fond selon les figures 4 à 6 à l'intérieur de la partie de piston creux 2, une lèvre annulaire 7 est directement raccordée à la paroi intérieure du plateau obturateur 1 en faisant saillie du côté ouvert de la partie de piston creux et le plateau obturateur 1 porte, sur sa paroi si- tuée dans l'intérieur de la partie de piston creux 2, une butée annulaire 7a en retrait par rapport à cette lèvre annulaire. Cette conformation de l'obturateur de fond sert si on l'utilise à l'aide d'un élément d'entrainement mécanique et en particulier d'un plateau ou poinçon d'é- jection. Si un tel élément d'entraînement est introduit dans l'obturateur de fond, il déforme d'abord la lèvre annulaire 7, ce qui fait que la lèvre de raclage 6 est étalée vers l'extérieur contre la paroi intérieure du ré- cipient d'extrudeuse 3 jusqu'à ce qu'il atteigne la butée annulaire 7a (figure 6), après quoi se produit l'avance proprement dite de l'obturateur de fond ou du piston d'é- jection. De ce fait, la matière remplissant la cavité de réserve du récipient d'extrudeuse 3 est raclée avec cer- titude à la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse. Si l'obturateur de fond décrit et représenté selon lIane ou l'autre de ses deux formes de réalisation est placé dans le récipient d'extrudeuse après son rem- plissage par la matière 8, les lèvres dîétanchéité 4 sont alors déformées élastiquement vers l'intérieur, comme le montrent les figures 2 ou 5, avec compression sur elle- même de la poche de pression existante 5, et ces lèvres se laissent alors comprimer vers l'intérieur, avec leurs surfaces latérales situées vers la cavité de réserve du récipient d2extrudeuse 3. L'air enfermé éventuellement dans la cavité de réserve à l'intérieur de la matière 8 peut s'en échapper facilement vers l'extérieur grâce à une déformation élastique accrue des lèvres d'étanchéité 4 contre la poche de pression 5. Si alors l'obturateur de fond existant est sol- licité à partir du côté ouvert de la partie de piston creux par n fluide ous-prsai-on-seren-t à 1 'entral.nement, lorsque la matière contenue dans le récipient d'extrudeuse doit être éjectée, le fluide sous pression agit sur la surface latérale des lèvres d'étanchéité 4, dirigées vers le côté ouvert de la partie de piston creux, soit donc dans la poche de pression 5 formée vers l'intérieur, de façon que le bord périphérique des lèvres d'étanchéité 4 soit fermement appuyé contre la paroi intérieure du réci- pient. La figure 3 montré, par comparaison avec la figure 2, la déformation des lèvres d'étanchéité 4 obtenue de ce fait avec réduction des poches de pression 5. Comme on le voit clairement sur le dessin, la pression renforcée du fluide comprimé entraîne constamment l'accroissement de la pression d'application du bord périphérique des lèvres d'étanchéité 4 contre la paroi intérieure du récipient d'extrudeuse 3 et produit ainsi une amélioration de l'étan- chéité. S'il s'avère, pour un cas d'application particu- lier, qu'il soit suffisant d'avoir une lèvre d'étanchéité avec poche de pression, alors avec cet exemple de réalisa- tion la lèvre d'étanchéité 4 située vers l'extrémité ou- verte de la partie de piston creuse 2 peut être pourvue d'échancrures de bord disposées avec répartition à la périphérie, de sorte que cette lèvre d'étanchéité exerce seulement une fonction de soutien, tandis que la lèvre 1 1 d'étanchéité 4, située plus en avant, soit donc vers le plateau obturateur 1 exerce la fonction d'étanchéité ex- posée. Les exemples de réalisation représentés sur les dessins montrent en outre clairement que grâce à la conformation selon l'invention des lèvres d'étanchéité 4 on obtient une adaptation particulièrement bonne et éten- due à des diamètres intérieurs différents du récipient d'extrudeuse 3 ou à toutes inégalités sur cette paroi intérieure et ceci même en comparaison avec les lèvres d'étanchéité connues exposées dans l'introduction, qui sont établies par exemple avec une forme telle que celle indi- quée sur le dessin pour les lèvres de raclage 6. Les figures 4 à 6 montrent une autre conforma- tion avantageuse de l'obturateur de fond selon l'inven- tion. Dans ce cas le bord de ltextrémité ouverte de la partie de piston creux 2 est prolongé vers l'extérieur avec une forme conique pour obtenir une nouvelle lèvre d'étanchéité 9. Par suite ce bord d'une part assure le rôle d'une lèvre d'étanchéité et d'autre part assure l'in- troduction correcte d'un élément d'entraînement mécanique, en particulier d'un plateau ou poinçon d'injection d'un pistolet éjecteur ou analogue. REVENDICATIONS 1. Obturateur de fond servant de piston éjec- teur pour matière plastique visqueuse, cet obturateur étant fait en matériau élastique et destiné à un récipient d'extrudeuse de forme cylindrique creuse, en particulier à une carDuche, comprenant un plateau obturateur tourné vers la cavité de réserve du récipient d'extrudeuse et une partie de piston creux s'étendant vers l'ouverture de remplissage du récipient d'extrudeuse et guidée à sa paroi intérieure et possédant au moins une lèvre d'étanchéité élastique, formée à partir du matériau de la partie du piston creux entourant sa paroi extérieure et s'appliquant contre la paroi intérieure du récipient, ledit obturateur de fond étant caractérisé en ce qu'à la surface latérale, tournée vers l'extrémité ouverte de la partie (2) de pis- ton creux, d'au moins une lèvre d'étanchéité (4) une poche de pression (5) ouverte de forme annulaire est formée de façon que lors de l'établissement d'une pression d'air dans la cavité de réserve (8) du récipient d'extrudeuse. (3) le bord périphérique de la lèvre d'étanchéité (4) soit décollé de la paroi intérieure du récipient et que par contre lors de l'effet d'un fluide sous pression il soit poussé à partir de l'extrémité ouverte de la partie de piston creux (2) du bord périphérique contre la paroi intérieure du récipient. 2. Obturateur de fond selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux surfaces latérales d'au moins une lèvre d'étanchéité (4) sont conformées, en étant considérées à partir de l'intérieur vers l'extérieur, avec inclinaison vers l'extrémité ouverte de la partie de piston creux (2). 3. Obturateur de fond selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que plusieurs lèvres d'étanchéité (4) pourvues de la poche de pression (5) sont disposées l'une derrière l'autre sur la paroi extérieure de la par- tie de piston creux (2). 4. Obturateur de fond selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins une des lèvres d'étanchéité situées vers l'extrémité ouverte de la partie de piston creux est pourvue d'échancrures de bord disposées avec répartition sur la périphérie. 5. Obturateur de fond selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une lèvre de raclage (6) dirigée le long du bord extérieur du pla- teau obturateur (1) est disposée devant la lèvre d'étan- chéité ou devant les lèvres d'étanchéité (4). 6. Obturateur de fond selon la revendication , caractérisé en ce qu'une lèvre annulaire (7) faisant saillie vers le côté ouvert de la partie de piston creux est disposée à l'intérieur de la partie de piston creux (2) et directement raccordée à la paroi intérieure du plateau obturateur (1) et que le plateau obturateur porte, sur sa paroi située à l'intérieur de la partie de piston creux, une butée annulaire (7) en retrait par rapport à la lèvre annulaire. 7. Obturateur de fond selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bord de l'extrémité ouverte de la partie de piston creux (2) est prolongé vers l'extérieur avec une forme conique pour constituer une autre lèvre d'étanchéité (9).