Brevet FR2474394A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne une enceinte d'extrusion à distribution circulaire contrôlée de la matière extrudée. Plus particulièrement, elle a pour objet une enceinte ou tête d'extrusion, adaptable par sa base sur la sortie d'une boudineuse et portant en tête une filière con çue pour obtenir le profilé désiré, cette enceinte incorporant des distributeurs radiaux, équidistants sur la même circonférence et adaptés pour calibrer et commander le débit des veines de matière extrudée, provenant de la boudineuse en passant par des orifices distribués en couronne, traversant le plateau de base de cette enceinte, et équilibrer ces veines de matière à la géométrie du profilé avant leur entrée dans la filière. Dans la technique actuelle de l'extrusion des matières thermoplastiques, par exemple, on connaît plusieurs types de tête d'extrusion qui sont conçus pour essayer de maîtriser les trois zones principales de turbulence de la matière sortant de la boudineuse avant son entrée dans la filière, ces zones étant situées, la première en bout de la vis de la boudineuse, la seconde en amont de la filière et la troisième en aval de celle-ci. Pour tenter d'éliminer ces turbulences, ces têtes d'extrusion connues incorporent, pour la plupart, des dispositifs destinés à orienter l'é- coulement de la matière extrudée, qui sont difficilement réglables pour obtenir un profilé à sa géométrie exacte.Cependant, au cours de ces dernières années, l'inventeur s'est penché sur ce problème et a conçu une tête d'extrusion qui permettait de diriger l'écoulement des veines de matière extrudée provenant d'orifices situés dans le plateau de base de la tête ou plateau de sortie de la boudineuse. Ces veines de matière, à la sortie des orifices, forçaient des opercules ou clapets articulés, distribués autour d'un cône central, à s'ouvrir sous leur poussée en direction de la filière et, étant donné que ltouverture de ces opercules était réglable de l'exté- rieur au moyen d'une vis de butée, il était pour ainsi dire possible de régler le débit des veines autour du cône, en les laminant plus ou moins, tout en leur donnant une direction centrée sur la filière. Cependant, malgré ces améliorations notables apportées aux techniques d'extrusion par cette conception, il était toujours difficile d'obtenir, au moyen de celle-ci, des profilés extrudés de géométrie parfaite et constante. En conséquence, l'inventeur s'est donc penché sur ce problème et a trouvé qu'en remplaçant les opercules articulés, qui s'ouvraient sous la poussée des veines de matière, par des distributeurs radiaux et coulissants, réglables à une section d'ouverture ou de calibrage déterminée, il était possible de commander et de contrôler le débit d'écoulement ainsi que la section de chaque veine, de manière constante, en fonction de la géométrie du profil extrudé.De plus, après avoir réalisé de nombreux essais, l'inventeur a déterminé que le profilé extrudé cônser- vait une géométrie parfaitement constante au cours de 1' extrusion, lorsque toutes les veines calibrées parcouraient sensiblement la même distance entre leur point de distribution ou de calibrage et leur point d'entrée dans la face arrière de la filière.Afin d'obtenir une telle distance de parcours, sensiblement équivalente pour chaque veine de matière calibrée, sortant de chacun des- distributeurs placés radialement en couronne, l'inventeur a été conduit à conformer la face arrière d'entrée de la filière d'extrusion, suivant une configuration en relation d'homothétie avec la-configuration des points de distribution de la couronne, lorsque les distributeurs étaient en position réglée de calibrage. Par suite, sur la base de ces critères, l'inventeur a conçu une enceinte d'extrusion perfectionnée, qui permet l'obtention en sortie de filière d'un profilé tubulaire ou non, de géométrie constante, cette enceinte ou tête d'extrusion faisant l'objet de la présente invention. Cette enceinte perfectionnée, conforme à l'invention, adaptée pour extruder notamment des profilés en matières thermoplastiques de section tubulaire ou non, et pour être montée sur la sortie d'une boudineuse, est remarquable du fait que son plateau de base et de montage en bout de la boudineuse, traversé par des orifices de formation de veines de matière, situés sur une même circonférence et équidistants entre eux, est pourvu, à l'intérieur de ltenceinte, d'un tronc de cône percé d'orifices, situés dans le prolongement des orifices de formation de veines et débouchant dans sa surface latérale, ce tronc de cône étant-entouré par des distributeurs concentriques radiaux, situés en correspondance radiale avec ses orifices de passage de veines et montés de manière à pouvoir coulisser parallèlement à son axe central ou axe longitudinal de 1' enceinte, suite à une opération de réglage de position commandée depuis l'extérieur à cette dernière, chaque distributeur étant agencé de manière que, lorsqu'il est commandé pour se déplacer en direction du plateau de base de l'enceinte, il réduit le passage, entre lui et la surface latérale correspondante du tronc de cône, emprunté par la veine de matière à laquelle il correspond et calibre celle-ci tout en réduisant son débit, ce distributeur pouvant être déplacé, dans ce sens, jusqu'à obturer complètement l'orifice d'où débouche la veine et, en sens contraire, c'est-à-dire en direction de la filière, jusqu'à obtenir un passage de section sensiblement plus grande que celle d'un desdits orifices. De manière plus spécifique, chaque distributeur est constitué par un coulisseau ayant un corps cylindrique de coulissement pou d'une protubérance radiale dirigée vers le centre de ltenceinte, dont la section transversale est sensiblement rectangulaire et la section longitudinale trapézoîdale, le corps cylindrique de ce coulisseau étant engagé a ajustement glissant, du côté de la plaque de base de l'enceinte, sur une tige fixe portée par cette plaque et, du côté opposé à celle-ci, dans la partie de tête de l'enceinte, laquelle est pourvue d'une vis commandée de l'extérieur et engagée par filetage dans ce côté du corps cylindrique pour permettre le réglage de la position du coulisseau et, par là, de la protubérance radiale de celui-ci.La section longitudinale trapézoldale de cette protubérance est conçue de manière qu'elle présente un grand côté faisant face au tronc de cône et parallèle à la pente de celui-ci, une petite base parallèle à l'axe central de l'enceinte et ménageant entre elle et la surface extérieure d'une bague cylindrique, prolongeant le tronc de cône en direction de la filière et de plus grand diamètre que celui de la petite base de ce tronc de cône, un passage de section plus faible que celle d'un desdits orifices, et un petit côté parallèle au chanfrein dont est pourvue la bague cylindrique pour réduire le diamètre de celle-ci au diamètre de la petite base du tronc de cône sur laquelle cette bague est jointe.On doit noter que le passage déterminé entre la petite base de la protubérance de chaque coulisseau et la surface cylindrique extérieure de la bague, lorsque ce coulisseau est réglé à sa position maximale de déplacement en direction de la filière, est le passage de calibrage minimal de la veine de matière correspondante et, par suite, celle-ci est réglée à son débit minimal. D'autre part, de manière classique, cette enceinte d'extrusion est pourvue d'une partie de tête cylindrique portant axialement, dans son alésage cylindrique, une filière d'extrusion et définissant intérieurement une chambre arrière à celle-ci, cette chambre étant remarquable, conformément à l'invention, du fait qu'elle est délimitée, du côté de la bague cylindrique prolongeant le tronc de cône, par un plateau constituant la base de fixation de la partie de tête et traversé par des canaux de passage des veines de matière calibrées, concentriques à la bague sur l'extrémité de laquelle est plaquée la partie centrale de ce plateau et, du côté de la filière, par la face arrière de celle-ci qui est conformée pour être en relation d'homothétie avec la configuration de la distribution des veines calibrées et équilibrées en fonction de la géométrie du profilé à extruder. En outre, la partie centrale du plateau est pourvue d'une pièce de guidage de la face intérieure des veines calibrées en direction de la filière, cette pièce étant de forme conique, tronconique ou cylindrique suivant la section du profilé à extruder, et la filière est supportée par le fond d'une cuvette engagée dans l'alésage cylindrique de la partie de tête et dont la paroi intérieure est adaptée à une forme correspondante å celle de la pièce de guidage, le bord intérieur de cette cuvette étant plaqué sur le plateau de base concentri#quement aux canaux de passage des veines calibrées. D'autres caractéristiques de#la présente invention#apparai- tront de la description suivante, faite en relation avec un mode de -réalisation, donné à- titre d'exemple non limitatif, d'une enceinte d'extrusion représentée dans les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 représente une demi-vue en coupe longitudinale et une demi-vue extérieure longitudinale d'une enceinte d'extrusion de type conforme à l'invention. - la figure 2 représente une demi-vue en coupe transversale et une demi-vue extérieure de face de l'enceinte de la figure 1, la coupe transver sale étant prise suivant les flèches D-D de cette dernière. Comme représentée dans les figures i et 2, l'enceinte d'extrusion donnée à titre d'exemple de réalisation et conforme aux caractéristiques de la présente invention comporte, de manière classique, un plateau de base 1 adaptable sur la sortie d'une boudineuse (non représentée), une partie de corps intermédiaire 2 fixée sur le plateau 1 et solidaire de celui-ci, et une partie de tête 3, fixée sur la partie 2 et portant lten- semble de filière 4 de sortie adaptée pour extruder un profilé de géométrie déterminée. Le plateau de base 1 de cette enceinte d'extrusion est percé d'orifices radiaux 5 de même diamètre et de formation de veines de matière extrudée sous pression déterminée, due à la vis de la boudineuse, ces orifices 5 étant distribués à équidistance les uns des autres sur une même circonférence, dont le centre constitue celui de l'enceinte et où passe l'axe longitudinal de celle-ci. A noter que ces orifices 5 ont une section totalisée équivalente à celle engendrée par la section du filet de la vis de la boudineuse non représentée) extrudant la matière suivant-la flèche F de la figure 1. Ces orifices ont en outre pour fonctions d'annuler le phénomène de rotation de la matière extrudée et de maîtriser la turbulence de celleci à la sortie de la boudineuse.Ils sont prolongés du côté enceinte par des orifices 6 de diamètre correspondant, percés dans la partie de base d' un tronc de cône 7 de guidage interne des veines de matière extrudée, ce tronc de cône étant fixe et solidaire du plateau i et ayant une circonférence de base circonscrite à l'extérieur des orifices 5. La partie de corps 2 de 1 'enceinte est constituée par une enveloppe de forme extérieure tronconique ou cylindrique et à alésage cylindrique, concentrique à l'extérieur de tiges de guidage 8 des organes 9, distributeurs et calibreurs des veines de matière extrudée, à leur sortie des orifices 6. Les tiges 8 sont fixées et bloquées dans des perçages 10 taraudés du plateau 1, concentriques aux orifices 5 et en correspondance radiale à ceux-ci. Les organes 9 sont constitués par des coulisseaux adaptés pour pouvoir glisser à ajustement libre sur les tiges 8. Chaque coulisseau 9 est formé d'un corps cylindrique de coulissement 10 pourvu d'une protubérance radiale 11 dirigée vers le centre ou axe longitudinal de lten- ceinte.L'extrémité du corps cylindrique de chaque coulisseau, située du côté de la partie de tête 3 de l'enceinte, est engagée à ajustement glissant dans un trou borgne 10' de cette dernière, ajusté et situé de manière que le coulisseau puisse être déplacé à la demande, vers le plateau 1 ou en sens contraire, et parallèlement à l'axe longitudinal de l'enceinte, au moyen d'une vis de réglage 12 commandée de l'extérieur avant à cette dernière. A noter que chaque vis 12 traverse la partie de tête 3 de l'encein- te, est engagée par filetage dans l'extrémité du corps cylindrique du coulisseau correspondant, et porte une tête de commande 13 logée dans un flasque d'extrémité 14 de l'enceinte.Par ailleurs, la protubérance 11 de chaque coulisseau est de section transversale sensiblement rectangulaire, la largeur de celle-ci étant déterminée pour présenter un faible jeu d'une protubérance à l'autre, et afin que l'ensemble de ces sections constitue une couronne circulaire à paroi interne continue, délimitant le profil externe de calibrage ou laminage des veines de matière extrudée. La section longitudinale de chaque protubérance il est par contre sensiblement sous forme d'un trapèze dont le grand côté 15 est parallèle à#la pente extérieure du tronc de cône 7, la petite base 16 parallèle à l'axe longitudinal de l'enceinte, et le petit côté 17 parallèle au chanfrein 18 d'une bague centrale 19 prolongeant le tronc de cône 7 en direction de l'ensemble de filière 4. A noter que la hauteur de chaque protubérance est déterminée de façon que celle-ci puisse obturer l'orifice 6 qui lui correspond, lorsque le coulisseau qui la porte est déplacé à sa position maximale en direc- tion du plateau de base 1 et que, par contre, lorsque ce coulisseau est déplacé à sa position maximale en direction de la partie de tête 3, un passage réduit déterminé subsiste entre la petite base 16 et la paroi extérieure 20 cylindrique de la bague 19.Cette bague 19 est de ce fait prévue d'un diamètre extérieur plus grand que celui de la petite base 21 du tronc de cône sur laquelle son extrémité, de même diamètre que cette petite base et portant le chanfrein 18, est appliquée, ce dernier étant prévu de manière que, lorsque n'importe lequel des coulisseaux 9 est déplacé vers la plaque de base 1, le passage de calibrage ou de laminage, ainsi que de limitation de débit de la veine de matière correspondante, soit augmenté entre la petite base 17 de la forme trapézoidale de la protubérance et le chanfrein 18, par rapport au passage réduit de calibrage minimal de la veine, qui peutexister par suite du réglage du coulisseau, entre la petite base 16 de-cet- te forme trapézoldale et la paroi extérieure 20 cylindrique de la bague 19. La partie de tête 3 de l'enceinte est constituée d'un plateau 22, plaqué sur 1' extrémité avant du corps 2 de celle-ci et surpportant une couronne 23, dans l'alésage de laquelle est engagée la cuvette 24 de l'ensemble de filière 4, cette couronne 23 portant également, fixé sur son extrémité avant, le flasque 14 logeant les têtes de commande 13 des vis de réglage 12. Le plateau 22 est traversé par des passages 25, en forme de segments circulaires, qui dirigent les veines de matière calibrées par les organes distributeurs ou coulisseaux 9, en direction de ltensemble de filière 4. A noter que ces passages 25 ont un diamètre intérieur égal au diamètre extérieur de la bague 19 et un diamètre extérieur plus fort que le diamètre du cercle inscrit par les petites bas#es 16 des protubérances des coulisseaux.En outre, le plateau 22 est pourvu d'un alésage central dans lequel est engagé le tourillon central 26 d'une pièce 27 de guidage interne des veines calibrées dans le passage d'extrusion 28 de l'ensemble de filière 4, ces veines étant guidées extérieurement par la paroi interne 29 de la cuvette 24. Par ailleurs, le tourillon 26 est prévu plus long que ltépais- seur de la partie centrale du plateau 22, de façon à ce que son extrémité libre soit engagée dans alésage de la bague 19, si bien que celle-ci, déjà située dans le prolongement du tronc de cône 7, se trouve en position alignée avec la pièce 27 et le corps central de la filière. On doit remarquer que la paroi extérieure de la pièce 27 et la paroi intérieure de la cuvette 24, délimitant la chambre d'extrusion en aval immédiat de la filière, sont représentées de forme tronconique, mais il convient de signaler qu'elles peuvent être prévues l'une ettou l'autre avec une conicité plus prononcée, ou encore, de forme cylindrique, en fonction de la section du profil à extruder, note étant prise, comme il a été dit précédemment, que la face arrière, ou interne à l'enceinte, de la filière, ainsi que ses passages d'extrusion, sont définis en fonction de la géométrie du profilé à extruder et en relation d'homôthétie avec la configuration de la distribution des veines calibrées et équilibrées fournié par le réglage de position des organes distributeurs 9. De manière plus spécifique, la sortie de la filière présente un passage pour la matière extrudée ayant une géométrie et une section identiques à celles du profilé à extruder, le prolongement de ce passage vers l'arrière ou entrée de la filière ayant une configuration qui s'agrandit progressivement, en relation homothétique avec sa sortie et avec la configuration de la distribution des veines calibrées à leur# sortie des organes distributeurs, avant la péné tration de ces dernières dans les passages 25 du plateau 22.En outre, étant donné que la face arrière de la filière, comme on l'a définie précé demment, a une configuration en relation homothétique avec cette distribution des veines calibrées, il s'ensuit que ces dernières, après leur calibrage ou laminage et réglage de leur débit produits par les organes distributeurs, ont des parcours de longueurs sensiblement identiques à faire pour gagner l'entrée de la filière sur la face arrière de celle-ci. En définitive, comme on peut le déduire de cette description d'un mode de réalisation de l'enceinte d'extrusion, conforme à l'invention, les conditions nécessaires à l'extrusion d'un profilé suivant une section et une géométrie constantes sont respectées. En effet, comme on l'a énoncé précédemment, ces conditions résultant d'essais préalables devaient être les suivantes - Pouvoir régler des distributeurs de veines de matière extrudée, disposés radialement suivant une couronne circulaire, afin de calibrer ou laminer ces veines à une épaisseur déterminée en relation homothétique avec l'épaisseur du profilé à extruder, de forme tubulaire ou non. - Pouvoir commander et contrôler le débit d'écoulement de chaque veine de matière extrudée, de manière constante. - Conduire les veines ainsi réglées et serrées les unes contre les autres pour devenir solidaires entre elles, jusqu'à l'entrée arrière de la ìlière, en leur faisant parcourir une même longueur de trajet. On doit convenir que dans cette enceinte d'extrusion réalisée, les deux premières conditions sont remplies par les organes distributeurs 9 coulissant longitudinalement à la demande sous la commande des vis de réglage 12, et que la troisième condition est remplie par suite de la configuration de la face d'entrée de la filière, faite en relation homothétique avec la configuration de la distribution des veines de matière à la sortie des organes distributeurs 9, cette dernière configuration étant faite elle-même en relation homothétique avec la géométrie du profilé à extruder. REVEND ICAT IONS 1.- Enceinte d'extrusion à distribution circulaire contrôlée de la matière extrudée en direction d'une filière, adaptée- pour extruder no tanisent des profilés en matières thermoplastiques de section tubulaire ou non, et pour être montée sur la sortie d'une boudineuse, caractérisée par le fait que son plateau de base et de montage en bout de la boudineuse, traversé par des orifices de formation de veines de matière, situés sur une même circonférence et équidistants entre eux, est pourvu, à l'intérieur de ltenceinte, d'un tronc de cône percé d'orifices, situés dans le prolongement des orifices de formation de veines et débouchant dans sa surface. latérale, ce tronc de cône étant entouré par les distributeurs concentriques radiaux, situés en correspondance radiale avec ses orifices de passage de veines et montés de manière à pouvoir coulisser parallèlement à son axe central ou axe longitudinal de l'enceinte, suite à une opération de réglage de position commandée depuis l'extérieur à cette dernière, chaque distributeur étant agencé de manière que, lorsqu'il est commandé pour se déplacer en direction du plateau de base de l'ence mte, il réduit le passage, entre lui et la surface latérale correspondante du tronc de cône, emprunté par la veine de matière à laquelle il correspond et calibre celle-ci tout en réduisant son débit, ce distributeur pouvant être déplacé, dans ce sens, jusqu'à obturer complètement l'orifice d'où débouche la veine et, en sens contraire, c'est-à-dire en direction de la filière, jusqu'à obtenir un passage de section sensiblement plus grande que celle d'un desdits orifices. 2.- Enceinte d'extrusion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que chaque distributeur radial est constitué par un coulisseau ayant un corps cylindrique de coulissement pourvu d'une protubérance radiale dirigée vers le centre de ltenceinte, dont la section transversale est sensiblement rectangulaire et la section longitudinale trapézoîdale, le corps cylindrique de ce coulisseau étant engagé à ajustement glissant, du côté de la plaque de base de l'enceinte, sur une tige fixe portée par cette plaque et, du côté opposé à celle-ci, dans la partie de tête de ltenceinte, laquelle est pourvue d'une vis commandée de l'extérieur et engagée par filetage dans ce côté du corps cylindrique pour permettre le réglage de la position du coulisseau et, par là, de la protubérance radiale de celui-ci. 3.- Enceinte d'extrusion selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la section longitudinale trapézoldale de la protubérance de chacun des coulisseaux constituant les distributeurs radiaux est conçue de manière qu'elle présente un grand côté faisant fpce au tronc de cône et parallèle à la pente de celui-ci, une petite base parallèle à l'axe central de l'enceinte et ménageant entre elle et la surface extérieure d'une bague cylindrique, prolongeant le tronc de cône en direction de la filière et de plus grand diamètre que celui de la petite base de ce tronc de cône, un passage de section plus faible que celle d'un desdits orifices, et un petit côté parallèle au chanfrein dont est pourvue la bague cylindrique pour réduire le diamètre de celle-ci au diamètre de la petite base du tronc de cône sur laquelle cette bague est jointe. 4.- Enceinte d'extrusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la hauteur de la Protubérance radiale de chaque coulisseau ou distributeur est déterminée de façon que, lorsque ce dernier est à sa position de déplacement maximal en direction de la partie de tête de l'enceinte, le passage entre la surface cylindrique extérieure de la bague prolongeant le tronc de cône et la petite base de cette protubérance trapézoîdale soit le passage minimal de calibrage de la veine de matière correspondante et, par là, amenant celle-ci à son débit minimal. 5.- Enceinte d'extrusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, pourvue, de manière classique, d'une partie de tête cylindrique portant axialement dans son alésage cylindrique une filière d'extrusion et définissant intérieurement une chambre arrière à celle-ci, caractérisée par le fait que cette chambre arrière à la filière est délimitée, du côté de la bague cylindrique prolongeant le tronc de cône, par un plateau constituant la base de fixation de la partie de tête et traversé par des canaux de passage des veines de matière calibrées, concentriques à la bague sur l'extrémité de laquelle est plaquée la partie centrale de ce plateau et, du côté de la filière, par la face arrière de celle-ci qui est conformée pour être en relation d'homothétie avec la configuration de la distribution des veines calibrées et équilibrées en fonction de la géométrie du profilé à extruder. 6.- Enceinte d'extrusion selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la partie centrale du plateau de base et de fixation de la partie de tête est pourvue d'une pièce de guidage de la face intérieure des veines calibrées en direction de la filière, cette pièce étant de forme conique, tronconique ou cylindrique suivant la section du profilé à extruder, et la filière est supportée par le fond d'une cuvette engagée dans l'alésage cylindrique de la partie de tête et dont la paroi intérieure est adaptée à une forme correspondante à celle de la pièce de guidage, le bord in térieur de cette cuvette étant plaqué sur le plateau de base concentriquement aux canaux de passage des veines calibrées.