Brevet FR2495051A1 — publié le 19820604

La présente invention est relative à un dispositif d'injection de matières plastiques, élastomères ou autres motières analogues. Ce dispositif est destiné en particulier, mais non exclusivement, à l'injection de matières plastiques chargées telles que des matières thermodurcissables chargées de fibres de verre. Dans les dispositifs d'injection connus, la matière est amenée par un dispositif d'alimentution, généralement en forme de trémie, à une vis située dans un fourreau fixe ou elle est malaxée puis injectée dans un moule par déplacement de cette vis dans le fourreau fixe. Pour éviter que, au cours de la phase d'injection, la matière malaxée ne remonte dans la vis, celle-ci porte, à son extrémité, un dispositif formant clapet, ce clapet se fermant automatiquement lors de l'injection. Ce dispositif formant clapet présente l'inconvénient que, lors du malaxage de la matière par la vis, il oblige la matière à suivre un parcours sinueux, ce qui provoque une destruction des propriétés de la matière et, en particulier, une cassure des fibres de verre de sorte que la pièce moulée obtenue par l'injection de cette matière a des propriétés mécaniques limitées. Dans d'autres dispositifs connus, il est remédié d cet inconvénient en utilisant une vis placée dans un fourreau mobile, portant le dispositif d'alimentation en matière et monté coulissant dans un fourreau fixe. Ce fourreau mobile, qui fait office de piston d'injection dans le fourreau fixe, forme avec celui-ci une chambre à volume variable destinée à recevoir la matière à injecter. Lors de la phase d'injection, ce fourreau mobile, qui fait aussi office de clapet avec l'extrémité de la vis, évite la remontée de la matière dans la vis. Bien que ces dispositifs connus permettent d'éviter une destruction de la matière par le clapet de fermeture de l'extrémité de la vis, celle-ci peut etre profondément altérée lorsqu'elle est amenée dans la chambre à volume variable par la vis de malaxage et ce, notamment, lorsque celle-ci est alimentée directement en matière par son propre poids En effet, il se produit un cisaillement de cette matière entre les filets de la vis et la paroi interne du fourreau mobile. Lorsque la matière est une matière chargée par des fibres, des fibres de verre par exemple, ce cisaillement est néfaste puisqu'il peut provoquer des cassures des fibres.Dans d'autres dispositifs d'injection, il est connu d'assurer une alimentation forcée en matière par un dispositif d'alimentation à vis d'Archim~de. Un tel dispositif permet uniquement que la vis de malaxage soit alimentée de manière continue par la matière mais n'assure pas une diminution du cisaillement de cette matière dans la vis. Dans le cas ou le dispositif d'injection ne possède pas de vis de malaxage, ce dispositif d'alimentation à vis dlArchimede ne permet pas de remplir la chambre à volume variable. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et a pour objet un dispositif d'injection de matières plastiques, d'élastomères ou autres matières analogues du type comportant un fourreau fixe, un fourreau mobile coulissant intérieurement dans le fourreau fixe et délimitant avec lui une chambre à volume variable, un dispositif d'alimentation en matière portée par le fourreau mobile et débouchant à l'intérieur de celui-ci, un clapet d'ouverture et de fermeture d'un orifice de mise en communication de l'intérieur du fourreau mobile et de la chambre à volume variable, et des moyens d'actionnement du fourreau mobile, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation se compose d'une cuve débouchant dans le fourreau mobile et portant un dispositif de compression de la matière dans la cuve. Grâce à l'invention, et en particulier au dispositif de compression du dispositif d'alimentation, il est ainsi possible d'alimenter en matière la chambre a volume variable, soit directement sans l'utilisation d'une vis de malaxage, soit en utilisant une vis dans laquelle la matière est soumise à un minimum de cisaillement de manière que la matière injectée conserve ses propriétés et, en porticulier, que les fibres ne soient pas cassées. D'autres caractéristiques de l'invention résident dans le fait que, d'une part, le dispositif de compression est formé d'une plaque de compression mue par un vérin porté par la cuve et que, d'autre part, le dispositif de compression est escamotable, la plaque de compression mue par un vérin étant solidaire d'un plateau coulissant dans des guides portés par la cuve. Ainsi le dispositif de compression comprime la matière par sa plaque dans la cuve mais peut être éloigné de la cuve pour permettre son chargement par la matière à injecter. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'un dispo sitif d'injection selon l'invention ; - la Fig. 2 est une vue schématique, à plus grande échelle que la Fig. 1, du dispositif d'alimentation d'un dispositif d'injection selon l'invention ; - la Fig 3 est une vue schématique en coupe, selon la ligne 3-3 de la Fig. 2, du dispositif d'alimentation d'un dispositif d'injection selon l'invention ; - la Fig. 4 est une vue schématique en coupe, à même échelle que la Fig. 1, d'une variante de dispositif d'injection selon l'invention ; - la Fig. 5 est une vue schématique en coupe partielle d'une variante du dispositif d'alimentation d'un dis positif d'injection selon l'invention. Suivant l'exemple représenté aux Fig. 1 à 3, l'invention est appliquée à un dispositif d'injection de matière dans un moule M solidaire d'un bâti B pour l'obtention de pièces en matières thermoplastiques chargées, en particulier de fibres de verre. Sur ce meme bati B est monté coulissant, sous l'action d'un vérin V, un dispositif d'injection I selon la présente invention. Ce dispositif d'injection I se compose - d'une semelle 1 coulissant sur le bâti B sous l'action du vérin V et portant deux plateaux parallèles, le pre mier 2 et le second 3, reliés entre eux par quatre co lonnes 4 parallèles entre elles ; - d'un dispositif d'injection formé d'un cylindre ou four reau fixe 5 solidaire du premier plateau 2 par deux plaques planes porcilèles 6 formant moyens de solidari sation et situées, de part et d'autre, d'un second cy lindre ou fourreau mobile 7, coulissant dans le four reau fixe 5 et dans le premier plateau 2, et, portant une cuve ou trémie 8 d'alimentation en matières plas tiques. A l'intérieur du fourreau 7 est montée coulis sante une vis de malaxage 9.Le fourreau 5 est muni, à son extrémité, du côté du moule M, d'une buse ou orifice de sortie 10 pourvue d'un robinet de sectionnement 11. Le fourreau mobile 7 comporte à son extrémité une buse 12 de forme générale conique destinée à coopérer avec l'extrémité conique 13 de la vis de malaxage 9 pour for mer clapet. - Des moyens d'actionnement du dispositif d'injection constitués par un vérin d'actionnement 14, à un fond formé par le second plateau 3 et un cylindre 15 et à piston 16. Le piston 16 porte, à son extrémité opposée à la vis 9, un moteur électrique ou hydraulique 17 qui entraine la vis 9 en rotation par l'intermédiaire d'une tige 18, libre en rotation à l'intérieur du piston 16, mais solidaire en translation par l'intermédiaire d'une tige 19 s'appuyant, d'une part, sur le piston 16 et, d'autre part, sur une plaque butée 23 solidaire du pis ton 16.L'extrémité du fourreau mobile 7, opposée à la buse, est formée d'une plaque collet 21, parallèle à la plaque butée 20, et à laquelle elle est solidaire par deux vérins 22 diamétralement opposés, à un cylindre 23 solidaire de la plaque collet 21 et piston 24 solidaire de la plaque butée 20. - Un dispositif d'alimentation en matière, tel que plus particulièrement représenté aux Fig. 2 et 3, formé de la cuve ou trémie 8 à section allongée et de largeur sensiblement égale au diamètre du fourreau mobile 7 qui la porte et dans laquelle elle débouche. Cette cuve 8 porte un dispositif escamotable de compression de la matière formé d'une plaque 35 de compression, horizon tale, de dimensions légèrement inférieures aux dimen sions internes de la cuve, de manière à coulisser dans celle-ci, un joint 36 d'étanchéité à lèvre fixée au pourtour de la plaque étant destiné à s'appuyer sur les parois internes de cette cuve 8.La plaque 35 de com pression est solidaire de la tige 37 d'un vérin 38 ver tical traversant un plateau 39 portant le vérin 38 et coulissant dans deux guides horizontaux parallèles 40 portés par la cuve 8 et dépassant celle-ci d'une lon gueur au moins égale à la longueur de la cuve. Le pla teau coulissant 39 est situé au-dessus des parois de la cuve d'une hauteur supérieure à l'épaisseur de la plaque de compression 35 et du joint d'étanchéité 36. Ce plateau coulissant est mû par un vérin 41 porté par les guides horizontaux 40. Deux guides 42-43 solidaires de la plaque 35 traversent avec guidage le plateau 39. L'un 42 des guides porte un doigt ou butée 44 destiné à coopérer avec un contacteur 45 porté par un bras 46 solidaire de la cuve. Le dispositif d'injection selon l'invention fonctionne de la manière suivante Le vérin V étant en position telle que le dispositif d'injection I est éloigné du moule M, d'une part, et le piston 16 étant en position avancée contre le second plateau 3 et les vérins 22 étant non alimentés, d'autre part, la vis 9 et le fourreau mobile 7 sous l'action de la plaque collet 21 sont en position avancée contre la buse 10 du fourreau fixe 5. Le dispositif de compression est placé en position escamotée de la cuve 8 par relèvement de la plaque de compression 35 sous l'action de la tige 37 du vérin 38 et par coulissement, dans les guides 40, du plateau 39 sous l'action du vérin 41. On recule le piston 16 d'une longueur L de manière à ouvrir un canal de passage 25 entre l'extrémité conique 13 de la vis 9 et l'extrémité 12 du fourreau mobile 7. Ainsi, le piston 24 recule de cette meme longueur L dans le cylindre 23 du vérin 22. On alimente alors les vérins 22. On place la matière plastique thermodurcissable chorgée de fibres à injecter dans la cuve ou trémie 8. Sous l'action du vérin 41, le plateau coulissant 39 coulisse dans ses guides 40 pour se placer au-dessus de la cuve 8 et ensuite, sous l'action du vérin 38, le plateau 35 vient comprimer b matière contenue dans la trémie 8, le joint d'étanchéité 36 à livre venant sous l'effet de la matière s'appuyer sur les parois internes de la cuve et la fermer hermétiquement. Le moteur 17 entraînant en rotation la vis 9, la matière sous l'effet de la compression du plateau 35 et de la vis 9 est poussée vers la chambre 26 délimitée par l'extrémité 12 du fourreau mobile 7 et le robinet de sectionnement 11 fermant l'ori- fice 10 du fourreau fixe 5.La matière, étant ainsi amenée sous pression dans la chambre 26, provoque un recul de lbensemble fourreau mobile 7-vis 9 et piston 16 du vérin d'injection, les vérins 22 empêchant la fermeture du canal 25. Lorsque la quantité de matière désirée pour un opération de moulage est contenue dans la chambre 26, l'entraînement en rotation de la vis 9 est arrêté tandis que la pression exercée par le vérin 28 dans la trémie 8 est supprimée. Sous l'action du vérin V, le dispositif d'injection I vient en appui sur le moule M. La phase d'injection peut alors commencer. Les vérins 22 n'étant plus alimentés sous l'action du vérin 14, la vis 9 est poussée vers le moule M entratnant avec elle le fourreau mobile 7 sur lequel son extrémité vient en appui en fermant le canal 25. La vis 9 comprimant alors la matière contenue dans la chambre 26, le fourreau fixe étant solidaire par les plaques planes parallèles 6 des plateaux 2-3 et du cylindre 15 et le robinet de sectionnement 11 étant ouvert, la matière de la chambre 26 est alors introduite dans le moule M jusqu'à ce que la buse 12 du fourreau mobile vienne au contact de l'extrémité du fourreau fixe. L'injection de la matière étant terminée, l'ensemble du dispositif d'injection est éloigné du moule par le vérin V. Un nouveau cycle peut alors recommencer pour injecter une nouvelle pièce. Lorsque la cuve ou trémie 8 est vide, la plaque de compression 35 étant en position proche de la vis, la butée 44, portée par le guide 42, vient appuyer sur le contacteur 45 assurant la commande de la remontée de cette plaque 35 dans la trémie. Ainsi, cette plaque 35 est remontée sous l'effet du vérin 38 puis le plateau escamotable 39 est écarté de la trémie sous l'action du vérin 41 pour permettre un nouveau chargement de la matière dans la trémie. Pendant cette opération de remontée et d'escamotage de la plaque de compression 35, la rotation de la vis 9 est arrêtée pour éviter le cisaillement de la matière qu'elle contient. Grâce à l'invention, la matière est amenée entre la vis et le fourreau mobile avec une pression telle qu'elle a un temps de séjour dans cette zone de malaxage relotivement court. Ainsi, le cisaillement de la matière est très limité et n'entraîne pas de cassures des fibres qu'elle contient. Les pièces injectées obtenues par cette matière sont ainsi d'une résistance mécanique élevée. Ce cisaillement de la matière est réduit car, sous l'action de la pression du dispositif d'alimentation, la matière avance d'un filet à chaque tour de la vis. Une variante de l'invention telle que représentée à la Fig. 4 consiste en ce que la vis est remplacée par une tige sans filet et que cette tige ne tourne pas. En effet, dans le fourreau mobile 7 est montée une tige 47 délimitant avec ce fourreau une chambre annulaire 48 pour le passage de la matière à injecter. Cette tige 47 est solidaire de la plaque butée 20 par l'intermédiaire d'une tige 49 de diamètre quasiment égal au diamètre intérieur du fourreau mobile 7. Le vérin d'injection 50, formant les moyens d'actionnement du dispositif d'injection, se compose d'un cylindre 51 solidaire du second plateau 3 et d'un piston 52 traversant ce plateau 3 et solidaire de la plaque butée 20.Dans cette variante, le dispositif d'alimentation sous pression fonctionne de la meme manière que précédemment mais assure seul l'amenée de la matière dans la chambre 26 par passage de cette motièredans la chambre 48. Un tel dispositif permet de diminuer considérablement le cisaillement de la matière lors de son transfert de dispositif d'alimentation à la chambre 26 et ainsi d'éviter la cassure des fibres lors de ce transfert. De plus, la tige 47 n'étant pas entrai- née en rotation, les moyens d'actionnement du dispositif d'injection sont simplifiés. Une autre variante de l'invention telle que représentée à la Fig. 5 consiste en ce que la cuve ou trémie 8 porte sur un de ses côtés un conduit 53 cylindrique débouchant dans la cuve et destiné à recevoir l'embouchure 54 d'un récipient d'alimentation 55, en forme de trémie, muni d'un couvercle 56 coulissant sous l'effet d'une vis 57 tournant dans un écrou 58 porté par un étrier 59 solidaire du récipient. Ainsi, il est possible pour remplir la trémie ou cuve 8 en matière à injecter, de pousser cette matière, contenue préalablement dans le récipient, par le couvercle 56 sous l'effet de la vis 57, le couvercle 56 empêchant le retour de la matière dans ce récipient lors de la compression effectuée par la plaque de compression 35. Le récipient 55 peut etre rempli séparément par un dispositif annexe non représen té, tel que par exemple un système à vis d'Archimède. Le dispositif selon cette variante permet d'éviter la manipulation de la matière pour son amenée dans la cuve 8. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'injection de matières plastiques, élastomères ou autres matières analogues du type comportant un panneau fixe, un fourreau mobile coulissant intérieurement dans le fourreau fixe et délimitant avec lui une chambre à volume variable, un dispositif d'alimentation en matière porté par le fourreau mobile et débouchant à l'intérieur de celui-ci, un clapet d'ouverture et de fermeture d'un orifice de mise en communication de l'intérieur du fourreau mobile et de la chambre à volume variable et des moyens d'actionnement du fourreau mobile caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation se compose d'une cuve (8) débouchant dans le fourreau mobile (7) et portant un dispositif de compression de la matière dans, la cuve. 2.- Dispositif d'injection selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de compression est formé d'une plaque de compression (35) mue par un vérin (38) porté par la cuve (8). 3.- Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le dispositif de compression est escamotable par rapport à la cuve (8). 4.- Dispositif suivant la revendication 3 caroctérisé en ce que le vérin (38) est solidaire d'un plateau coulissant (39) dans des guides (40) fixés à la cuve (8). 5.- Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que la plaque de compression (35) porte sur son pourtour un joint d'étanchéité (36) destiné à venir s'appliquer contre les parois intérieures de la cuve (8). 6.- Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que la cuve (8) porte un contacteur (45) de limitation du mouvement de descente de la plaque de compression (35) dans la cuve (8). 7.- Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la cuve (8) porte, de manière amovible, un récipient d'alimentation (55), à couvercle coulissant (56). 8.- Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le fourreau mobile (7) entoure une vis de malaxage (9) d'amenée de la matière de la cuve (8) à la chambre à volume variable (26) et formant clapet avec le fourreau mobile. 9.- Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le fourreau mobile (7) renferme une tige coulissante (47) délimitant une chambre (48) annulaire de passage de la matière et formant clapet avec celui-ci.