Brevet FR2547531A1 — publié le 19841221

L'invention est relative à un procédé et un dispositif pour mesurer en fonctionnement sur une machine d'extrusion en continu au moins une caractéristique physique du produit extrudé. La nécessité de parvenir à une maltrise des coûts de production, en particulier par des économies de matières premières, conduit à assurer un contrôle régulier de l'une des caractéristiques physiques du produit extrudé, telle que son poids au mètre, ou son épaisseur moyenne ou réelle, afin que cette caractéristique soit le plus près possible d'une valeur théorique. Actuellement, dans les machines dlextrusion comportant une boudineuse alimentée en matière par une trémie, la détermination de l'une des caractéristiques physiques, et par exemple de l'épaisseur moyenne du produit, est réalisée après fabrication du produit, soit par pesage du produit, ce qui implique de couper le produit fabriqué pour en peser une longueur, soit par des mesures ponctuelles tout le long du produit en défilement. C'est ainsi que, par exemple, pour les machines de fabrication de gaine extrudée, l'épaisseur de la gaine est mesurée ponctuellement par un dispositif émessif émetteurrécepteur à rayons infrarouges ou béta. Ce dispositif, très onéreux, mesure l'épaisseur d'une surface élémentaire. L'intégration de cette valeur donne le poids au m2 ou au mètre linéaire. La comparaison avec le poids théorique idéal indique l'écart qu'il faut corriger par ajustement de la vitesse de tirage. En pratique, cette mesure donnant des valeurs moyennes calculées, n'est pas assez précise et est influencée par la couleur du produit, de sorte que le fonctionnement de l'extrudeuse dérive dans le temps et nécessite de nombreux recalibrages. Par ailleurs, le recours à des moyens de mesure disposés en aval de l'extrudeuse empêche de tenir compte des variations des paramètres de fonctionnement de celleci, telles que viscosité et granulométrie de la matière, température et pression de fonctionnement, et ne peut conduire qu'à l'obtention de quelques cacartéristiques théoriques de la gaine, exprimées en valeur moyenne, alors même qu'il serait intéressant de connaitre instantanément toutes les caractéristiques de cette gaine et du fonctionnement de l'extrudeuse, ces caractéristiques étant en valeur réelle. La présente invention a précisément pour but de fournir un procédé permettant de mesurer en fonctionnement sur une machine d'extrusion continue au moins une caractéristique physique du produit extrudé. Ce procédé est du type mettant en oeuvre des moyens intervenant sur au moins l'un des paramètres de fonctionnement de la machine en fonction de toute différence entre une valeur théorique et une valeur donnée par des moyens traitant des informations provenant de moyens de mesure des conditions de fabrication du produit. Ce procédé consiste à alimenter la trémie d'alimentation de l'extrudeuse avec un débit supérieur à la consommation de l'extrudeuse pour former un stock de matière première dans cette trémie, à interrompre temporairement l'alimentation de la trémie, à mesurer pendant une durée déterminée et pendant l'interruption d'une part, la variation du poids de la matière en écoulement dans la trémie et, d'autre part, au moins la vitesse linéaire de déplacement du produit en cours d'extrusion, et à mettre à profit le résultat de ces mesures pour déterminer au moins l'une des caractéristiques instantanées suivantes : oensom- mation de l'extrudeuse, poids linéaire du produit, épaisseur du produit, pour déceler toutes variations de cette caractéristique et pour agir en conséquence sur les moyens intervenant sur le fonctionnement de l'extrudeuse. Ce procédé permet donc d'obtenir instantanément la valeur réelle de matière première consommée dans un instant déterminé, c'est-à-dire d'obtenir le débit de la machine, mais aussi par division de ce débit par la vitesse mesurée d'obtenir le poids linéaire instantané du produit fabriqué. La comparaison de ce poids linéaire instantané avec le poids linéaire théorique permet de savoir immédiatement Si les conditions de fonctionnement de la machine sont proches de celles considérées comme les plus économiques et, à défaut, ajuster son fonctionnement en fonction de l'écart constaté. Avantageusement, ce procédé consiste également à mesurer au moins l'une des dimensions transversales du produit extrudé, pendant l'interruption d'alimentation de la trémie et durant la période de mesure de la variation de poids de la matière contenue dans la trémie et de la vitesse linéaire du produit extrudé. En divisant le poids linéaire, mesuré dans le même temps, par le produit de la valeur de cette dimension par un coefficient tenant compte de la masse spécifique de la matière, on obtient instantanément la valeur de l'épais- seur moyenne réelle du produit extrudé. Cette épaisseur, conséquence immédiate des conditions instantanées de fonctionnement de la machine, est la seule caractéristique pouvant être immédiatement ajustée pour obtenir un produit extrudé correspondant exactement à celui recherché. L'invention vise également le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce dispositif comprend une trémie suspendue au-dessus de l'orifice d'alimentation de l'extrudeuse et sans contact avec celle-ci, des moyens d'alimentation de cette tremie à partir d'un bac auxiliaire, des moyens pour interrompre temporairement l'alimentation de la trémie par ces moyens d'alimentation, des moyens de mesure de la variation du poids de la matière première en écoulement dans la trémie, des moyens de mesure au moins de la vitesse linéaire de déplacement du produit en cours d'extrusion et des moyens déclenchant temporairement, d'abord les moyens inter rompant l'alimentation de la trémie, puis les moyens de mesure. Avec ce dispositif et grâce à la structure de la trémie et à son moyen d'accrochage, dès que cesse l'alimentation de cette trémie et qu'est stabilisé l'écoulement de matière dans cette trémie, il est possible de mesurer instantanément la variation dans un temps donné du poids de matière contenue dans cette trémie, donc la quantité de matière pénétrant dans la boudineuse. La valeur ainsi obtenue est comparée avec la valeur des autres mesures effectuées dans le même temps par des moyens connus traitant les informations et intervenant sur des moyens modifiant au moins l'un des paramètres de fonctionnement de l'extrudeuse. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au, dessin schématique annexé dont l'unique figure représente le dispositif dans le cas de son application à une installation de fabrication de gaine tubulaire. Dans ce dessin, (2) désigne la boudineuse d'une extrudeuse, (3) une tête d'extrusion soufflage débitant une gaine (4) de matière synthétique. Cette gaine est entrai- née dans le sens de la flèche (5) par un foulard de tirage (6) dont les moyens moteurs sont schématisés en (7). La gaine aplatie (8) quittant le foulard de tirage est renvoyée par des rouleaux (9) en direction d'une zone d'embobinage représentée par la bobine (10). Les moyens moteurs (7) des foulards de tirage (6) sont, de façon connue, associés à un régulateur proportionnel intégral différentiel (12) modifiant leurs conditions de fonctionnement en fonction d'informations véhiculées par un circuit (13) reliant ce régulateur à des moyens de traitement des informations désignés généralement par (14). Selon l'invention, la trémie d'alimentation (15) de l'extrudeuse (2) est suspendue au-dessus de l'orifice d'alimentation (16) de cette extrudeuse, de manière à- etre sans contact avec cette dernière. Plus précisément, cette tremie est suspendue à un capteur, notamment à une jauge de contrainte (17) apte à délivrer un courant proportionnel au poids instantané de la matière première (18) en écoulement dans la trémie (15). Ce capteur est relié par un circuit (19) aux moyens de traitement d'informations (14). La trémie (15) est alimentée en matière (18) par une goulotte (20) qui est inclinée et dont 1 ' extrémité inférieure, passant à travers une ouverture (22) de la trémie, pénètre dans cette dernière, est sans contact avec la paroi ce celle-ci. Cette goulotte est maintenue dans l'espace par une structure rigide non représentée. Son extrémité supérieure est disposée au-dessous de l'extrémité supérieure d'un convoyeur à vis (23) élevant la matière contenue dans un bac auxiliaire (24). Les moyens d'entraînement (28) du convoyeur peuvent être arrêtés temporairement ayant déclenchement de la mesure, de manière que ce seul convoyeur constitue aussi moyens d'interruption de l'alimentation de la trémie. Ce dispositif de mesure comprend également des moyens de mesure (25) de la vitesse linéaire de déplacement de la gaine (4). Dans la forme d'exécution représentée, ces moyens comprennent une roue (26) qui, libre en rotation autour d'un axe (27), est en contact circonférentiel avec la gaine (4). Le temps de rotation sur un tour de cette roue indique la vitesse linéaire de la gaine. Cette information est conduite par une liaison (29) au dispositif de traitement de l'information (14). Des moyens de mesure de la largeur de la gaine aplatie (8) représentes schématiquement en (30) sont reliés par un circuit (32) au dispositif de traitement des informations(14). Lorsque l'installation est en fonctionnement, le dispositif de mesure fonctionne de la façon suivante : le convoyeur à vis (23), constituant également moyen d'interruption temporaire de l'alimentation de la trémie (15), est arreté de manière à ne plus délivrer de matière dans la goulotte (20). Dès que la matière contenue dans cette goulotte a pénétré dans la trémie et que l'écoulement dans cette trémie s'est stabilisé, c'est-à-dire ne donne plus lieu à des mouvements de matière excessifs susceptibles de perturber les mesures, les informations transmises par la jauge de contrainte (17) sont prises en compte pendant une durée déterminée de l'ordre de 1 à 2'.Il est à noter que cette opération n'est possible que par la présence du stock de matière contenue dans la matière, stock qui est supérieur à la quantité de matière absorbée par l'extrudeuse dans le temps de mesure et qui ne peut être constitué qu'en raison d'un débit d'alimentation du convoyeur à vis (23) supérieur au débit normal de l'extrudeuse. Le poids (psi) de la matière en écoulement au début de la mesure à l'instant (T1) est mémorisé et comparé avec le poids (P2) à l'instant (T2) correspondant à la fin de mesure pour obtenir suivant l'équation suivante PI - P2 le débit Tî - T2 (D) en grammes par seconde oonsommé par l'exrrudeuse pendant le temps de mesure (T1-T2). La vitesse (V) de défilement de la gaine (4), exprimées en mètre par seconde, ayant été mesurée simultanément, les moyens de traitement (14) réalisent également l'opération V donnant, en gramme par mètre, D le poids linéaire de la gaine en cours d'extrusion pendant le temps de mesure (T1 - T2). il faut ici noter qu'en raison du recours à un dispositif de mesure du poids de matière consommée donnant une précision très grande, de l'ordre de 0,5 %, le poids linéaire ou poids métrique ainsi obtenu par le dispositif a une précision inférieure au gramme, ce qui est bien supérieur à celle obtenue par tous les dispositifs de mesure actuellement utilisés. La comparaison de cette valeur avec une valeur théorique permet de procéder à un ajustement très précis des conditions de fonctionnement de l'extrudeuse. Cette mesure est d'autant plus intéressante qu'elle indique la valeur réelle du poids linéaire et non une valeur moyenne calculée, comme c'est le cas avec les disposistifs actuels. Pour améliorer encore la précision de mesure et les conditions de réglage de la machine, les moyens (14) de traitement de l'information recevant également, en provenance des moyens de mesure (30), une information sur la largeur réelle de la gaine, procédent à l'opération suivante poids linéaire = épaisseur moyenne,équation largeur x k = moyenne, dans laquelle (k) est un coefficient égal au produit de la masse spécifique de la matière par le nombre deux, corres pondant à la nécessité de multiplier la largeur mesurée par deux pour obtenir la longueur circonférentielle de la gaine. L'épaisseur moyenne instantanée dont la valeur est très proche de l'épaisseur réelle de la gaine, et en tout cas beaucoup plus proche que celle mesurée par le dispositif de mesure traditionnel, est ensuite comparée avec l'épaisseur théorique. L'écart mesuré par les moyens de traitement d'information (14) déclenche un processus de correction qui, par le biais de la liaison (13), intervient sur le régulateur proportionnel intégral différentiel (12) et conduit à une modification de la vitesse de tirage de la gaine par le foulard de tirage (6). Ce dispositif de mesure simple permet d'améliorer considérablement les conditions de réglage du fonctionnement de l'extrudeuse dans le sens recherché de l'ajustement permanent de la quantité de matière consommée par rapport à la quantité de matière théorique nécessaire à liobten- tion des caractéristiques physiques- et dimensionnelles de la gaine en cours d'extrusion. Ce dispositif qui donne la consommation instantanée de matière permet de connaitre également la consommation horaire, mais aussi la consommation totale de matière. Plus précisément, si les moyens de traitement de l'information (14) sont associés à un dispositif de mémorisation du débit instantané se déclenchant, par exemple, lors du fonctionnement du dispositif de coupe de la gaine à la fin d'embobinage d'une première bobine, et s'interrompant lors du fonctionnement de ce même dispositif de coupe à la fin de l'embobinage d'une seconde bobine, le produit de ce débit instantané par le temps d'enroulement de la seconde bobine donne immédiatement le poids de gaine enroulée sur cette bobine. Cette opération, simple, évite d'avoir à peser la bobine, comme cela se fait actuellement. Enfin, en association avec des dispositifs connus, tels qu'une machine imprimante, ce dispositif de mesure peut donner, pour chaque bobine, différents paramètres de fabrication tels que : variation de débit d'alimentation, variation d'épaisseur et poids de la gaine, c'est-à-dire fournir une fiche permettant d'identifier parfaitement la gaine et de faciliter son utilisation ultérieure, grâce à une connaissance parfaite de ses caractéristiques. La mesure, dont la durée peut être quelconque, mais est en général de l'ordre de 1 minute à 2 minutes, peut être répétée fréquemment avec un intervalle correspondant au plus, au temps nécessaire pour reconstituer le stock de matière première dans la trémie (15) afin d'éviter toute perturbation de l'alimentation de l'extrudeuse, c'est-àdire de l'ordre de 1 minute 30. En pratique, dix mesures de deux minutes par heure sont convenables. Ce dispositif, qui a été décrit dans le cas de son application à la fabrication d'une gainé peut bien entendu être appliqué à tout autre produit extrudé sortant en continu d'une extrudeuse. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer en fonctionnement sur une machine d'extrusion continue au moins une caractéristique physique du produit extrudé, du type mettant en oeuvre des moyens (12) intervenant sur au moins l'un des paramètres de fonctionnement de la machine en fonction de toute différence entre une valeur théorique et une valeur donnée par des moyens (14) traitant des informations provenant de moyens de mesure des conditions de fabrication du pro- duit, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter la trémie (15) d'alimentation de l'extrudeuse avec un débit supérieur à la consommation de l'extrudeuse pour former un stock de matière première dans cette trémie, à interrompre temporairement l'alimentation de la trémie, à mesurer pendant une durée déterminée et pendant l'interruption précitée d'une part, la variation du poids de la matière en écoulement dans la trémie et, d'autre part, au moins la vitesse linéaire de déplacement du produit (4) en cours d'extrusion, et à mettre à profit le résultat de ces mesures pour déterminer au moins l'une des caractéristiques instantanées suivantes : consommation de 1'extrudeuse, poids linéaire du produit, épaisseur du produit, pour déceler toutes variations de cette caractéristique et pour agir en conséquence sur les moyens (14) intervenant sur le fonctionnement de l'extrudeuse. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure, de la variation de poids de la matière en écoulement dans la trémie, n'est effectuée qu'après stabilisation de cet écoulement. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste également à mesurer au moins l'une des dimensions transversales du produit extrudé, pendant l'interruption d'alimentation de la trémie et durant la période de mesure de la variation de poids de la matière contenue dans la trémie et de la vitesse linéaire du produit extrudé. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 et 3 du type comprenant des moyens (14) traitant des informations provenant de moyens de mesure et intervenant sur des moyens (12) modifiant au moins l'un des paramètres de fonctionnement de la machine, caractérisé en ce qu'il comprend une trémie (15) suspendue au-dessus de l'orifice d'alimentation (16) de l'extrudeuse (2) et sans contact avec celle-ci, des moyens d'alimentation (22-23) de cette trémie à partir d'un bac auxiliaire (24), des moyens pour interrompre temporairement l'alimentation de la trémie par ces moyens -d'alimentation, des moyens (17) de mesure de la variation du poids de la matière première en écoulement dans la trémie (15), des moyens (25) de mesure au moins de la vitesse linéaire de déplacement du produit en cours d'extrusion et des moyens (14) déclenchant temporairement, d'abord les moyens interrompant l'alimentation de la trémie, puis les moyens de mesure. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la trémie (15) est suspendue directement à une jauge de contrainte (17) apte à délivrer des informations proportionnelles aux poids instantané du contenu de la trémie en direction des moyens (14) de traitement des informations. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation de la trémie sont constitués par un convoyeur à vis (23) prélevant la matière première dans le bac auxiliaire (24) et la délivrant à l'extrémité supérieure d'une goulotte inclinée (20) dont l'extrémité inférieure, débouchant dans la trémie, est sans contact avec celle-ci. 7. Dispositif selon les revendications 4 et 6 caractérisé en ce que les moyens interrompant l'alimentation de la trémie sont constitués par le convoyeur à vis (23) dont les moyens d'entraînement sont aptes à être arrêtés temporairement.