Brevet FR2497687A1 — publié le 19820716

Injecteur télécommandé pour têtes mélangeuses de composants chimiques pour l'alimentation d'un moule. La présente invention concerne un injecteur télé- commandé pour des têtes mélangeuses de composants chimi- ques réactifs, notamment de substances réactives poly- uréthaniques, destinés à alimenter un moule de formage. Une tête mélangeuse en question comprend une chambre de mélange ouverte ou communicante vers un moule -; dans cette chambre, chaque composant chimique est introduit sous pression et à vitesse élevée, de façon à former de petits jets du composant, réduits en fines particules ou pulvérisés, qui se heurtent dans un espace réduit en réalisant un mélange poussé avant l'alimentation du moule par ce mélange. L'injection des composants dans la chambre de mélange se produit nor- malement au moyen de soupapes d'injection que, pour simplifier, on appellera injecteurs, la vanne pointeau étant normalement actionnée par un ressort vers un con- vergent d'injecteur qui s'ouvre dans la chambre de mé- lange. La force du ressort de poussée peut être opportu- nément réglée en modifiant sa compression, pour équili- brer la poussée du composant chimique exercée sur la vanne pointeau et pour fournir la valeur de la pression d'injection désirée. En utilisant de tels injecteurs, on a le problème de garantir que l'injection de chaque composant, dans la chambre de mélange, se produise toujours tout en ne les alimentant qu'à une pression constante, malgré les variations des conditions en aval de l'injecteur - cau- sées par exemple par une obstruction partielle du con- vergent d'injecteur -, pour assurer des rapports stoe- chiométriques toujours constants dans le mélange des composants. L'emploi de moyens élastiques d'équilibrage, dans les soupapes susdites, n'a pas permis de résoudre jusqu'à présent ce problème d'une façon adéquate et empêche en outre le réglage à distance. En effet, dans les soupapes susdites, il faut agir directement sur le ressort et en outre le ressort ne peut fournir une for- ce d'équilibrage des pressions absolument constante; par contre, il est extrêmement important d'obtenir et de ma.ntenir un réglage correct des injecteurs pour pouvoir avoir la pression d'alimentation des composants chimiques requise, pouvant assurer une bonne nébulisa- tion, ou atomisation, des composants chimiques injectés dans la chambre de mélange. On a Du relever que, si les caractéristiques d'injection de chaque composant dans la chambre de mélange sont constantes et inchangées dans le temps, les qualités du mélange deviennent meil- leures en évitant la formation de défauts dans le pro- duit ou les pièces estampées. La présente invention a donc pour objet - un injecteur pour têtes mélangeuses de composants chi- miques réactifs, du type susmentionné, évitant les inconvénients susdits et permettant de régler à dis- tance la soupape d'injection à une valeur de pression constante; - un injecteur, du type susmentionné, pouvant se régler automatiquement à la valeur de la pression d'injec- tion établie préalablement, sans tenir compte des variations des conditions en aval de l'injecteur, provoquées par exemple par des causes accidentelles, au cours du processus de mélange ou de recyclage des composants chimiques; - un injecteur pour têtes mélangeuses, du type susdit, pouvant être commandé à distance pour permettre d'ef- fectuer des phases de recyclage des composants chimi- ques, à des valeurs de pression différentes. En général, selon l'invention, on réalise un injecteur télécommandé pour têtes mélangeuses de com- posant; chimiques destinés à alimenter un moule, dans lequel: la tête mélangeuse comprend une chambre de mélange ayant, dans une partie de la paroi latérale, des ouvertures d'injection des composants, cet injec- teur comprend un corps ayant une cavité cylindrique se terminant, à l'une de ses extrémités, par un conver- gent d'injection qui communique avec une ouverture d'injection dans la chambre de mélange et, respective- ment, avec un conduit d'alimentation d'un composant; et on prévoit une vanne pointeau, mobile de façon axia- le, dans la cavité de l'injecteur, entre une position de fermeture et une position d'ouverture équilibrée, l'injecteur étant caractérisé uar le fait que la vanne pointeau est disposée à l'extrémité d'un piston mobile, selon une direction axiale, dans ladite cavité, et que sur un côté du piston agit la poussée du composant chi- mique alimenté, tandis que sur l'autre côté agit la poussée antagoniste d'un fluide de commande sous une pression constante. L'injecteur de la présente invention est décrit ci-après avec plus de détails, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une tète de mélange ty- pique comprenant deux soupapes d'injection des compo- sants chimiques, conformément à l'invention; et - la figure 2 représente, en section longitudi- nale agrandie, une soupape d'injection de la tête de mélange de la figure 1. La figure 1 illustre une tète typique 1 pour le mélange de composants chimiques réactifs et pour l'ali- mentation en mélange d'un moule la; la tête 1 comprend, selon l'habitude, une chambre de mélange 2, pouvant avoir la forme désirée, avec une ouverture 3 pour la sortie du mélange vers le moule la, et un dispositif de contrôle et de nettoyage 4, représenté par une gou- pille coulissant de façon axiale dans la chambre 2, commandée par un cylindre 5 ou par un autre dispositif de commande, entre une position avancée, fermant l'ou- verture 3 de la sortie du mélange et empêchant en même temps que les composants chimiques entrent dans la chambre de mélange 2, et une position reculée, déga- geant ainsi l'ouverture 3 de sortie du mélange et res- pectivement les ouvertures d'injection des composants: ces ouvertures se trouvent dans une partie de la paroi latérale de la chambre 2, correspondant aux injecteurs 7 et 8 de chaque composant chimique. Chaque injecteur 7, 8 comprend (voir la figure 2 et la description ci-après) un élément de commande relié, par des tubes 9 et 10, à une source d'un fluide sous pression, constituée par exemple par une pompe 11 reliée à un réservoir 12, pouvant fournir à chaque injecteur 7, 8, un fluide de commande à une valeur de pression constante. Sur la figure 1, la référence 13 indique un dispositif de réglage de la pression du fluide de com- mande. La figure 2 illustre, en section longitudinale agrandie, l'un des injecteurs, par exemple l'injecteur 7 de la figure 1; on peut relever que l'injecteur com- prend un corps 14, vissé par exemple dans un logement correspondant de la tête de mélange 1, définissant une cavité cylindrique 15 se terminant, à l'une de ses ex- trémités, par un convergent d'injection 16 du composant chimique dans la chambre de mélange 2 par une ouverture de la paroi 17 de ladite chambre de mélange. La réfé- rence 18 sur la figure 2 représente une chambre annu- laire, ou analoque, reliée, d'un côté, à un conduit 19 d'alimentation du composant et, de l'autre côté, à tra- vers des passages radiaux 20, à la cavité intérieure 15 de l'injecteur et par conséquent du convergent d'injec- tion 16. La cavité cylindrique 15 à l'intérieur de l'injec- teur se prolonge dans la partie supérieure sur une lon- gueur 15a, préalablement fixée, en partant des passages radiaux 20 d'alimentation du composant, dans la cavité a, coulisse un piston 21 de support d'une vanne poin- teau; la vanne est formée par une partie conique 22 se terminant en une extrémité 23 de forme cylindrique, dont le diamètre correspond au diamètre minimal du convergent d'injection 16; l'ensemble vanne pointeau 22, 23 et piston 21 est aligné, de façon axiale, et est mobile, entre une position avancée, dans laquelle la vanne pointeau 22, 23, ferme le convergent d'injection 16, en empêchant l'alimentation du composant dans la cham- bre de mélange, et une position reculée, dans laquelle la vanne pointeau dégage le convergent d'injection, en formant, avec de dernier, un passage annulaire dont la section détermine la valeur de la pression d'alimenta- tion et d'injection du composant dans ladite chambre. La cavité axiale 15a, dans laquelle coulisse le piston 21 de la vanne pointeau, se termine, sur le côté opposé du convergent d'injection 16, par une cham- bre 24 d'alimentation d'un fluide de commande, comme déjà indiqué. La chambre 24 du fluide de commande pré- sente un diamètre légèrement supérieur à celui du pis- ton 21 de façon à définir un épaulement annulaire 25 contre lequel s'arrête la partie postérieure ou tête de-piston 26, ayant un diamètre supérieur, et sur cette tête agit la pression du fluide de commande. La chambre 24 du fluide de commande présente une longueur relativement supérieure, correspondant par exemple à 3,5 fois la course du piston de commande; toutefois, la course du piston 21 est limitée dans la partie postérieure par une rondelle 27, ou par un autre élément d'arrêt, à l'intérieur de la chambre 24. La di- mension de la chambre 24 et, en particulier, son dia- mètre le plus élevé, permettent que la poussée exercée par le fluide de commande, ayant une pression constante, équilibre exactement la poussée opposée exercée à l'ex- trémité opposée du piston 21 par le composant chimique alimenté à travers l'injecteur de façon à fournir une pression d'injection correcte du composant. La chambre 24 du fluide de commande, à son extré- mité postérieure, est reliée, par exemple, par des pas- sages radiaux 28 et par un conduit annulaire 29, à un conduit 30 auquel est relié le tube 9 d'alimentation en fluide sous pression. L'injecteur télécommandé selon l'invention fonc- tionne, en résumé, de la façon suivante: la pompe 11 constitue la source d'un fluide de commande, sous pres- sion constante, pour les deux convergents d'injection 7 et 8, en même temps, qui peuvent donc être télécom- mandés ou réglés à distance, sans besoin d'intervenir sur la tête de mélange 1. Par conséquent, sur la tête 24 de chaque piston de commande 21 agit une poussée dirigée vers le convergent d'injection qui, à défaut d'une pression antagoniste à son extrémité opposée (par exemple dans le cas d'une interruption de l'ali- mentation des composants chimiques à mélanger, ou lors d'un recyclage, effectué séparément, de ces derniers sous pression considérablement inférieure), a pour ef- fet que l'ensemble piston 21 et vanne pointeau 22, 23, est poussé en avant contre le convergent d'injection 16, dans la position (indiquée sur la figure 2), dans laquelle il ferme le convergent d'injection. Dès que le composant est alimenté par l'injecteur sur l'extrémité du piston 21 de la vanne pointeau, une pression contraire, due audit composant chimique, se manifeste. Cette pression exerce sur le côté du piston 21 une poussée opposée à celle du fluide de commande; par conséquent, le piston 21 et la vanne pointeau reculent tant qu'ils ne trouvent pas une po- sition d'équilibre stable, dans laquelle le convergent d'injection 16 est ouvert pour permettre l'injection du composant dans la chambre de mélange 2, à la pres- sion désirée. Si, au cours du fonctionnement, se manifeste une obstruction partielle du convergent d'injection 16, provoquée par des causes accidentelles, telles les formations d'impuretés, la pression d'alimentation du composant chimique a tendance à varier; par conséquent, le gradient de pression sur le cylindre de commande varie également et ce dernier cherche automatiquement une nouvelle position d'équilibre qui ramène la pres- sion d'alimentation du composant à la valeur d'alimen- tation désirée; ce réglage automatique est dû au fait que la pression du fluide de commande, agissant sur la tête 25 du piston, n'a fondamentalement pas varié. Ces explications et les dessins annexés montrent d'une façon évidente la possibilité de commander à dis- tance chaque injecteur en le réglant à la pression dé- sirée, aussi bien que la capacité d'autoréglage de l'in- jecteur, sans tenir compte des causes qui ont provoqué ou qui ont tendance à provoquer une variation de la pression d'injection des composants. Les dessins annexés montrent un exemple de réali- sation, dans lequel on n'utilise qu'un dispositif de réglage 13 de la pression du fluide de commande pour les deux injecteurs; il est toutefois évident que, si on le désire, on peut utiliser des dispositifs de ré- glage séparés, ou bien on peut interrompre l'alimenta- tion du fluide de commande pour obtenir un recyclage des composants sous basse pression ou à une pression bien inférieure à celle d'injection, en recyclant le composant chimique à travers le même injecteur, quand le convergent d'injection 16 est fermé par la goupille 4 de la chambre de mélange. On précise que la présente description et les indications se référant aux dessins annexés servent à illustrer l'idée générale de l'invention qui consiste fondamentalement en un convergent d'injection télécom- mandé, pour têtes mélangeuses de substances chimiques réactives devant être introduites dans un moule, dans lequel la vanne pointeau, qui détermine la pression d'injection du composant dans la chambre d'alimentation, n'est plus équilibrée par un système élastique, comme dans les injecteurs déjà connus, mais par la pression du fluide de commande maintenue à une valeur pratique- ment constante au cours du fonctionnement de la tête de mélange, c'est-àdire réglée ou modifiée selon les exigences. Il est donc possible de garantir un niveau correct de nébulisation ou d'atomisation des composants chimiques réactifs, ce qui permet de mieux contrôler le mélange et d'obtenir une meilleure qualité du mélan- ge, quelles que soient les conditions d'emploi. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nulle- ment à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés; elle en em- brasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Injecteur télécommandé pour têtes mélangeuses de composants chimiques destinés à alimenter un moule, dans lequel: la tête mélangeuse comprend une chambre de mé- lange ayant, dans une partie de sa paroi latérale, des ouvertures d'injection des composants; cet injecteur com- prend un corps ayant une cavité cylindrique se terminant à l'une de ses extrémités par un convergent d'injection qui communique avec une ouverture d'injection dans la chambre de mélange et, respectivement, avec un conduit d'alimentation d'un composant et on prévoit une vanne pointeau mobile, de façon axiale, dans la cavité de l'in- jecteur, entre une position de fermeture et une position équilibrée d'ouverture; l'injecteur étant caractérisé par le fait que la vanne pointeau (22) est disposée à l'ex- trémité d'un piston (21) mobile, selon une direction axiale, dans ladite cavité (15a), et que sur un côté du piston agit la poussée du composant chimique alimenté, tandis que sur l'autre côté agit la poussée antagoniste d'un fluide de commande sous une pression constante. 2. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le côté commande de l'injecteur (7, 8) est relié à la source d'un fluide de commande, ayant une pression constante, par un dispositif de réglage de la pression (13). 3. Injecteur selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait que la cavité (15a) dans laquelle cou- lisse le piston (21) de la vanne pointeau (22) se prolon- ge, à la partie postérieure, dans une chambre de fluide de commande (24) comparativement plus longue que la cour- se du piston de commande (21). 4. Injecteur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que ladite chambre du fluide de commande (24) présente un diamètre plus grand que celui du piston de commande (21), et que ce dernier est formé par une tête postérieure (26), cou- lissant dans ladite chambre (24) entre un épaulement an- nulaire antérieur et un élément d'arrêt postérieur (27) à l'intérieur de la chambre (24) susdite. 5. Injecteur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que la cham- bre de commande est reliée à un conduit (30) d'alimenta- tion du fluide par des passages radiaux (28) partant d'une chambre de distribution annulaire (29) concentrique et à l'extérieur de la chambre de commande (24).