Brevet FR2503025A1 — publié le 19821008

La présente invention concerne un dispositif d'injection de matière thermoplastique dans un moule à plusieurs empreintes. On connaît déjà des machines de moulage par injection qui comportent généralement une plaque de distribution percée de canaux d'arrivée de la matière thermoplastique fondue et pourvue de moyens de chauffage pour maintenir cette plaque à une température relativement élevée, de l'ordre de 200 C. Les canaux d'arrivée de matière plastique communiquent avec des buses d'injection qui sont associées respectivement aux moules individuels dans lesquels l'injection doit avoir lieu et qui comprennent chacun une insertion empreinte logée dans une plaque d'empreintes pourvue d'un circuit de refroidissement, pour la maintenir à une température beaucoup plus basse que la plaque de distribution et de l'ordre de 40 C. Dans les constructions actuelles, le transfert de la matière thermoplastique fondue est ainsi assuré par les buses d'injection qui sont intercalées entre les insertions empreintes et la plaque de distribution. Les assemblages d'étanchéité sont obtenus par de fortes sollicitations mécaniques, qui entraînent d'importantes destructions de ces assemblages. Par ailleurs, les "grillages" des colliers ou des cartouches de chauffe conduisent à des démontages complets de l'assemblage constitutif du transfert de matière. En outre, ces constructions entraînent également un encombrement très important des moules. Pour permettre un léger déplacement relatif de la plaque de distribution par rapport à chaque buse, ce déplacement pouvant être radial, rotatif ou planétaire, il a été déjà envisagé, ainsi qu'il est décrit dans le brevet français NO 77 23883 du demandeur, de prévoir un tube de transfert de matière engagé dans deux cavités ménagées respectivement dans la plaque de distribution et la buse d'injection en regard l'une de l'autre, pour assurer la liaison entre elles, ce tube de transfert étant en contact étanche avec les parois latérales des deux cavités par l'intermédiaire de deux secteurs sphériques respectifs prévus sur cette surface latérale. La présente invention concerne des perfectionnements apportés à une structure de ce type dans le but d'y ajouter un porte-cartouche permettant l'implantation d'une cartouche de chauffe apportant des calories de maintien en fusion de la matière thermoplastique le plus près possible du seuil d'injection, tout en assurant également l'étanchéité totale contre les fuites de cette matière plastique à partir de son circuit haute pression. A cet effet, ce dispositif d'injection de matière thermoplastique dans un moule à plusieurs empreintes, comportant une plaque de distribution percée de canaux d'arrivée de la matière plastique à injecter et pourvue de moyens de chauffage, une plaque d'empreintes comportant plusieurs insertions empreintes dans lesquelles la matière plastique doit être injectée, des buses d'injection disposées entre la et plaque de distribution et les diverses insertions empreintes/présentant chacune un orifice d'injection débouchant en regard d'un seuil d'injection dans l'insertion empreinte associée, et un tube de transfert de matière assurant la liaison entre la plaque de distribution et chaque buse, ce tube de transfert étant engagé dans deux cavités ménagées respectivement dans la plaque de distribution et dans la buse, en regard l'une de l'autre, et communiquant, la première avec un canal d'arrivée de la matière thermoplastique et la seconde avec l'orifice d'injection de la buse, ce tube de transfert étant en contact étanche avec les parois latérales des deux cavités par l'intermédiaire de deux secteurs sphériques respectifs prévus sur cette surface latérale, est caractérisé en ce qu'il comporte une pièce allongée creuse destinée à contenir une cartouche de chauffe et qui est engagée dans un alésage de la plaque de distribution et à travers le tube de transfert de matière, cette pièce formant porte-cartouche comportant un corps présentant trois secteurs sphériques convexes, à savoir un premier secteur sphérique convexe formant bourrelet annulaire transversal implanté sous serrage moyen dans l'alésage de la plaque de distribution, un deuxième secteur sphérique convexe constituant la face frontale supérieure du porte-cartouche et appliqué contre la face inférieure concave d'une pièce d'appui immobilisée dans la plaque de distribution, à la partie supérieure de l'alésage, et un troisième secteur sphérique convexe formant, à la partie inférieure du porte-cartouche, un bourrelet annulaire transversal logé dans une cavité interne de la buse d'injection. Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, un fourreau intermédiaire dans lequel est logée la cartouche de chauffe, est engagé axialement, à partir de l'extérieur, dans un alésage borgne du porte-cartouche, ce fourreau intermédiaire ayant un profil extérieur conique assurant son serrage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'injection comprend, au centre du seuil d'injection associé à chaque insertion empreinte, une aiguille de laminage de la matière laquelle est insérée dans l'axe d'une pièce sphéroldale elle-meme sertie dans une cavité sphéroidale concave dont le centre est situé au centre de pivotement du porte-cartouche, ctest-à-dire au centre des deuxième et troisième secteurs sphériques convexes de celui-ci. Le dispositif d'injection suivant l'invention offre de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer l'étanchéité totale du portecartouche du côté opposé à la buse d'injection. Par ailleurs la conception particulière de ce porte-cartouche permet tous les désaxages radiaux, rotatifs, planétaires, entre chaque buse d'injection et la plaque de distribution, sans aucune contrainte de torsion sur l'aiguille de laminage de la matière qui est montée à l'extrémité inférieure du porte-cartouche. Le porte-cartouche logé dans l'épaisseur de la plaque de distribution permet d'extraire une cartouche de chauffe "grillée" sans démontage de l'assemblage du transfert de matière. Cette cartouche de chauffe est logée dans le fourreau à haute flexibilité dont le profil extérieur conique permet un montage d'une extrême douceur pour les composants de la cartouche, tout en assurant également un très bon rendement thermique par un contact intime entre eux. L'extraction facile de la cartouche est assurée par vissage d'un écrou sur une tête filetée du fourreau. Le dispositif suivant l'invention permet également d'obtenir un rendement thermique élevé qui, associé à la suppression totale des contraintes mécaniques parasites, assure une importante fiabilité de production et une baisse du prix d'exploitation. L'invention permet également d'obtenir une économie de construction avec des blements constitutifs très courts, ce qui réduit ainsi l'épaisseur totale des moules, d'où une manutention plus facile et la possibilité de monter ceux-ci sur des presses à injecter avec une admission entre plateaux moins importante. On décrira ci-apres, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé qui est une vue en coupe axiale du dispositif d'injection de matière thermoplastique dans un moule à plusieurs empreintes. Le dispositif d'injection de matière plastique représenté sur le dessin comporte essentiellement une plaque de fond supérieure 1, une plaque de distribution intermédiaire 2 et une plaque d'empreintes inférieure 3, lesquelles sont maintenues assemblées entre elles au moyen d'un cadre extérieur 4. La plaque d'empreintes 3 comporte plusieurs pièces rapportées 5 constituant des insertions empreintes et dans lesquelles sont injectées des pièces en matière plastique moulées au cours d'une seule et meme opération. La plaque de fond 1 est percée de conduits 6 constituant un circuit de refroidissement assurant un maintien de la température de cette plaque à 400C environ. La plaque de distribution 2 est également percée de conduits 7 qui servent à la circulation d'un fluide thermique caloporteur. La plaque de distribution 2 est ainsi maintenue à une température relativement élevée, de l'ordre de 2000C par exemple, pour maintenir la matière plastique injectée à l'état fondu. Enfin, la plaque d'empreinte 3 est également percée de conduits 8 constituant un circuit de refroidissement pour maintenir cette plaque à une température relativement basse de l'ordre de 400C. Entre la plaque de distribution 2 et la plaque d'empreintes 3 sont disposées plusieurs buses d'injection 9 dont seule l'une d'entre elles est représentée sur le dessin. Chaque buse est naturellement disposée en regard d'une insertion empreinte 5, pour injecter dans celle-ci la matière plastique fluide. Chaque buse 9 n'est pas liée positivement à la plaque de distribution 2 mais simplement plaquée et serrée sur cette plaque, par l'intermédiaire d'une cale 11 en matériau à mauvaise conductibilité thermique, par exemple en alliage de titane. Une autre cale 12, en alliage de titane par exemple, est interposée entre la face supérieure de la plaque de distribution 2 et la face inférieure de la plaque de fond 1. Dans la face supérieure de chaque buse 9 qui est en contact avec la face inférieure de la plaque de distribution 2, est ménagée une cavité 9a qui débouche dans cette face supérieure, en regard d'une cavité 2a ménagée dans la plaque de distribution et débouchant dans la face inférieure de cette dernière. Cette cavité 2a communique avec un conduit 13 d'arrivée de la matière plastique fondue. La cavité supérieure 9a de la buse 9 communique avec un orifice d'injection 14 prévu à la partie inférieure de la buse 9, par l'intermédiaire d'une cavité 9b de diamètre inférieur à celle de la cavité supérieure 9a, l'orifice d'injection 14 ayant lui-même un diamètre inférieur à celui de la cavité intermédiaire 9b. Un tube de transfert de matière 15, engagé partiellement à la fois dans les cavités 2a de la plaque de distribution 2 et 9a de la buse 9, est prévu pour assurer une étanchéité totale sous haute pression entre la plaque 2 et la buse 9 non liées positivement et pouvant se dé- placer radialement l'une par rapport à l'autre d'une faible valeur, suivant les variations de température. Ce dispositif est décrit dans le brevet français N077 23883 du demandeur. Le tube de transfert 15 présente sur sa surface latérale, à ses deux extrémités, deux renflements annulaires en forme de secteurs sphériques 15a, 15b insérés respectivement, sous faible serrage diamétral, dans les cavités 2a et 9a.Le passage interne du tube 15 établit ainsi une communication entre le canal d'arrivée de matière plastique fondue 13 et l'intérieur de la buse d'iniection 9. Suivant l'invention le dispositif d'injection de matière thermoplastique comporte un porte-cartouche 16 logé dans l'épaisseur de la plaque de distribution 2. Plus particulièrement, ce porte-cartouche 16 comprend un corps de forme générale tronconique, dont le diamètre va en diminuant en direction de son extrémité inférieure et qui est percé d'un alésage axial borgne 17 dans lequel est engagé un fourreau 18 constitué par une douille fendue à surface externe tronconique. Dans ce fourreau 18 est engagée axialement une cartouche de chauffe destinée à apporter des calories de maintien en fusion de la matière plastique le plus près possible du seuil d'injection. Le porte-cartouche 16 présente à sa partie supérieure un premier secteur sphérique convexe 19 formant un bourrelet annulaire transversal lequel est implanté sous serrage moyen dans un alésage cylindrique 21 prolongeant vers le haut la cavité 2a, prévue dans la partie inférieure de la plaque de distribution 2. Un deuxième secteur sphérique convexe 22 constitue la face frontale supérieure du porte-cartouche 16. Ce deuxième secteur sphérique 22 est en contact avec la face inférieure, en forme de secteur sphérique concave de même rayon, d'un flasque 23 vissé dans un trou taraudé 24 débouchant dans la face supérieure de la plaque de distribution 2 et de plus grand diamètre que l'alésage 21. Le flasque 23 est percé de part en part d'un trou axial 25 à travers lequel passe la partie supérieure du fourreau 18. A sa partie inférieure le porte-cartouche 16 présente un troisième secteur sphérique convexe 26, formant un bourrelet annulaire transversal, lequel est implanté, avec un jeu minimal dans la cavité intermédiaire 9b de la buse 9. Ce jeu minimal facilite le montage et le démontage. A travers ce troisième secteur sphérique convexe 26 sont percés un ou plusieurs passages de matière 27 qui font communiquer l'intérieur du tube de transfert annulaire 15 avec une chambre centrale 28 prévue dans l'extrémité inférieure du porte cartouche 16 et débouchant dans la face frontale inférieure de celui-ci. La partie extrême inférieure du porte-cartouche 16 se trouve logée dans l'orifice 14 de la buse d'injection 9, en regard du seuil d'injection 29 de l'insertion empreinte 5. A la partie supérieure de la chambre 28 est ménagée, dans le porte-cartouche 16,une cavité sphérique 31 dans laquelle est sertie une pièce sphérique 32 prolongée vers le bas par une queue 33 dans laquelle est insérée une aiguille 34 de laminage de la matière plastique. Cette aiguille 34 est engagée dans le seuil d'injection 29. Le centre de la cavité sphérique 31 et de la pièce sphérique 32 est également le centre du deuxième secteur sphérique supérieur 22 et du troisième secteur sphérique inférieur 26. La pièce 32, 33 dans laquelle est insérée l'aiguille de laminage 34 peut ainsi débattre librement à l'intérieur de la chambre 31 d'un angle de 15e environ. La pièce 32, 33 est réalisée de préférence en cuivre au béryllium afin d'obtenir une grande conductibilité thermique. On voit d'après la description qui précède que le porte cartouche 16 peut suivre très facilement, conjointement avec le tube de transfert 15, les multiples déplacements, radiaux, rotatifs ou planétaires de la plaque de distribution par rapport aux nombreuses buses d'injection 9, et ce grâce à la prévision des trois secteurs sphériques convexes 19, 22#et 26 et à la cavité concave inférieure 31. Le flasque 23 qui est vissé plus ou moins dans le trou taraudé 24 permet un réglage final de positionnement en longueur de l'aiguille 34 de laminage de la matière par rapport au seuil d'injection 29. Le dispositif suivant l'invention permet d'obtenir par ailleurs une étanchéité totale à l'encontre des fuites de matière thermoplastique fondue hors de son circuit haute pression. Le fourreau intermédiaire 18 dans lequel est logée la cartouche de chauffe présente, à son extrémité supérieure, une te te filetée 35 engagée dans un trou 36 percé dans la plaque de fond 1. Le fourreau conique 18 facilite grandement le montage des cartouches de chauffe ainsi que leur extraction. Il suffit en effet, pour extraire une cartouche "grillée", de visser sur la tête filetée 35 une pièce terminée par un écrou et de tirer vers l'extérieur sur cet écrou pour faire sortir du porte-cartouche 16 le fourreau intermédiaire 18 et la cartouche de chauffe qu'il contient. Par ailleurs ce fourreau intermédiaire 18, en matière bonne conductrice de la chaleur, permet de transmettre intégralement le rendement thermique de la cartouche de chauffe. Avec le dispositif qui vient d'être décrit la pose et la dépose d'une cartouche de chauffe prennent une minute en moyenne. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de matière thermoplastique dans un moule à plusieurs empreintes, comportant une plaque de distribution percée de canaux d'arrivée de la matière plastique à injecter et pourvue de moyens de chauffage, une plaque d'empreintes comportant plusieurs insertions empreintes dans lesquelles la matière plastique doit être injectée, des buses d'injection disposées entre la plaque de distribution et les diverses insertions empreintes et présentant chacune un orifice d'injection débouchant en regard d'un seuil d'in jection dans l'insertion empreinte associée, et un tube de transfert de matière assurant la liaison entre la plaque de distribution et chaque buse, ce tube de transfert étant engagé dans deux cavités mé nagées respectivement dans la plaque de distribution et dans la buse, en regard l'une de l'autre, et communiquant, la première avec un ca nal d'arrivée de la matière thermoplastique et la seconde avec l'orifice d'injection de la buse, ce tube de transfert étant en con tact étanche avec les parois latérales des deux cavités par l'inter médiaire de deux secteurs sphériques respectifs prévus sur cette surface latérale, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce allongée creuse (16) destinée à contenir une cartouche de chauffe et qui est engagée dans un alésage (21) de la plaque de distribution (2) et à travers le tube de transfert de matière (15), cette pièce formant porte-cartouche comportant un corps présentant trois secteurs sphé riques convexes, à savoir un premier secteur sphérique convexe (19) formant bourrelet annulaire transversal implanté sous serrage moyen dans l'alésage (21) de la plaque de distribution, un deuxième secteur sphérique convexe (22) constituant la face frontale supérieure du porte-cartouche (16) et appliqué contre la face inférieure concave d'une pièce d'appui (23) immobilisée dans la plaque de distribution (2), à la partie supérieure de l'alésage (21), et un troisième sec teur sphérique convexe (26) formant, à la partie inférieure du porte cartouche (16), un bourrelet annulaire transversal logé dans une cavité interne (9b) de la buse d'injection (9). 2. Dispositif d'injection suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, au centre du seuil d'injection (29) associé à chaque insertion empreinte (5), une aiguille (34) de laminage de la matière laquelle est insérée dans l'axe d'une pièce sphéroidale (32) elle même sertie dans une cavité sphéroldaîe concave (31) du porte-car touche (16), cavité dont le centre est situé au centre de pivotement du porte-cartouche (16), c'est-à-dire au centre des deuxième et troi sième secteurs sphériques convexes (22, 26). 3. Dispositif d'injection suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce spheroldale (31) est prolongée par une queue (33) dans laquelle est insérée axialement l'aiguille (34), cette queue (33) fai sant saillie dans une chambre (28) permettant un débattement angulaire de l'aiguille de laminage (34), cette chambre (28) communiquant, par un ou plusieurs passages (27), avec l'intérieur du tube de transfert de matière (15). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, carac térisé en ce que le porte-cartouche (16) comprend un corps de forme générale tronconique dont le diamètre va en diminuant en direction de son extrémité inférieure logée dans la buse d'injection (9). 5. Dispositif d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le porte-cartouche (16) est percé d'un alésage axial borgne (17) dans lequel est engagé un fourreau (18) con tenant une cartouche de chauffe. 6. Dispositif d'injection suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le fourreau (18) est constitué par une douille fendue à surface externe tronconique. 7. Dispositif d'injection suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que:le fourreau (18) passe à travers un trou percé de part en part dans un flasque (23) vissé dans un trou taraudé (24) de la plaque de distribution (2) et dont la face inférieure, pre sentant une forme sphérique concave, constitue une face d'appui pour le deuxième secteur sphérique convexe (22) du porte-cartouche (16). 8. Dispositif d'injection suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le fourreau (18) se termine à son extrémité supérieure par une tête filetée (35) disposée en regard d'un trou (36) percé de part en part dans la plaque de fond (1).