Brevet FR2539706A1 — publié le 19840727

La présente invention est relative à un dispositif permettant de souder ou, mieux, de sceller des corps creux, par exemple des tubes en matière plastique ou en tôle. Plus spécialement, l'invention est relative à un dispositif permettant de souder/de sceller en utilisant un gaz chaud, par exemple de l'air chaud. Le problème que l'invention se propose de résoudre est celui de la mise au point d'un procédé qui soit plus économique et plus pratique que les procédés usuels de soudage à haute fréquence, de soudage par contact au moyen de mâchoires chauffées ou de soudage par chaleur rayonnée et qui soit utilisable à la fois pour les matières plastiques et pour les feuilles de métal laminé Le pro- blème consiste également à trouver un procédé permettant d'effectuer le soudage à l'intérieur des corps creux, de préférence pour l'obturation hermétique d'ouvertures ménagées dans des conteneurs d'emballage souple, par exemple pour l'obturation de tubes dans le sens transver- sal, c'est-à-dire en réalisant une soudure orientée trans- versalement par rapport à l'axe longitudinal du tube. Parmi les procédés classiques, le soudage à chaud par contact est un procédé indirect dans lequel la chaleur est amenée de l'extérieur par des mâchoires chauf- Fées Lorsqu'on utilise sur des tubes le soudage à chaud par rayonnement, les éléments émettant le rayonnement réalisent la soudure en faisant fondre l'extrémité du tube pendant que le tube est soumis à une pression par un outil quelconque Le soudage à haute fréquence implique une activation de la zone de soudage par une production directe de chaleur dans cette zone, ce qui élimine toute perte par transfert Il s'est avéré, cependant, que le soudage à haute fréquence est quelquefois d'une application délicate et que, comme les deux autres procédés, il revient assez cher. Le but de l'invention est donc de trouver une variante plus avantageuse du type de procédé initialement défini. Ce but est atteint par l'utilisation d'un dispo- sitif de soudage au gaz chaud, de préférence, à l'air chaud. ce dispositif comprend une buse permettant de rendre active une zone d'obturation autour d'une ouverture à l'intérieur d'un corps creux, par exemple d'un tube, une fente ménagée dans cette buse pour l'orientation d'un courant de gaz sortant de l'ouverture pour rendre active la zone d'obtu- ration lorsque la buse s'y trouve en position de fonction- nement, des moyens permettant de refroidir le corps creux, extérieurement, autour de la zone d'obturation, des moyens disposés au niveau de l'ouverture ménagée dans le corps creux et permettant de recycler le courant de gaz et un élément de guidage du gaz, constitué, le cas échéant, par un matériau thermiquement isolant, qui agit comme écran de protection des produits contenus dans le corps creux. Les moyens qui permettent de refroidir le corps creux de l'extérieur comprennent de préférence une boucle contenant un agent de refroidissement. Pour obtenir une activation uniforme de la zone de soudage et pour simplifier le mode de construction, il est préférable de faire en sorte que la fente de la buse soit constituée par une ou plusieurs fentes périphériques. Le procédé qui fait l'objet de l'invention est particulièrement avantageux lorsque le corps creux est un tube qui doit être scellé dans le sens transversal au niveau de son ouverture La buse est alors associée à des mâchoires de pression placéesde préférence, dans le sens de la marche de la machine, après la buse dans le cas d'une machine à remplir et à sceller comportant au moins un jeu de buses et de mâchoires de pression. Le dispositif à fente assurant l'orientation du courant de gaz peut évidemment avoir des formes variées. Il peut être constitué par exemple par une série de trous répartis à-la périphérie de la buse. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de-l'invention est représentée,-à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexe. La fig 1 est une coupe schématique représentant la buse dans sa position de fonctionnement à l'intérieur d'un tube. La fig 2 montre le tube représenté par la f ig 1 au moment o il est comprimé pour la réalisation d'une soudure transversale. La fig 3 est une vue partielle représentant un tube dans une machine à sceller et à remplir, le tube étant dans là position de chauffage ou plus précisément dans la zone d'obturation hermétique. La fig 4 représente le tube dans la machine de la fig 3, mais dans la position o s'effectue la compres- sion pour la réalisation 'de la soudure transversale, géné- ralement en association avec un refroidissement de la zone d'obturation hermétique. La fig S représente une autre forme de fente de la buse. La fig 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig 5. La buse, désignée par la référence 10 à la fig 1, comprend une extrémité inférieure sensiblement cylindrique il comportant une fente périphérique 12 permettant la sortie de l'air chaud qui; arrive par le conduit d'alimen- tation 13 La fente 12 est orientée obliquement vers le haut de manière que l'air chaud qui en sort frappe un e zone très définie de l'extrémité du tube 14 qui doit être scellée dans le sens transversal L'extrémité i'l et le tube 14 ont des dimensions telles qu'un intervalle p#riphérique ayant une largeur constante de quelques millimètres, ou de quelques centimètres au maximum, reste libre et permet l'écoulement de l'air dans le sens indiqué par la flèche 15. La zone d'attaque du courant d'air à l'intérieur de l'extrémité du tube 14 qui doit être scellé est déter- minée par la fente 12 et par la profondeur à laquelle elle est insérée à l'intérieur du tube Cette zone d'at- tàque bien définie est suivie, dans le sens de l'écoulement de l'air, par une enveloppe collectrice 16 qui reçoit l'air sortant du tube Un conduit 17 envoie l'air dans un cir- cuit de recyclage (non représenté) qui renvoie ensuite l'air, porté à la température voulue, au conduit d'alimen- tation 13. Comme le montre la fig 1, le tube 14 est rempli par un produit 18 et est monté de préférence de telle manière qu'il puisse se déplacer verticalement dans une machine permettant de remplir et de sceller,-comme l'indique la flèche double 6 de la fig 1 Ce mouvement de positionnement détermine la profondeur d'insertion de l'extrémité de la buse 11 Pour éviter toute transmission de chaleur aux produits de remplissage, il est préférable de munir l'extré- mité 11 d'un écran d'isolation thermique 19 qui guide le courant de gaz, comporte de préférence un matériau assurant l'isolation thermique et constitue la partie de la fente 12 de guidage de l'air chaud qui est tournée vers les produits de remplissage - En variante, le déplacement vertical relatif peut s'obtenir en montant la buse de manière qu'elle puisse se déplacer elle-même dans le sens vertical. Un manchon de centrage 20 entoure la buse 10 au niveau de l'extrémité 11 et, comme le montre la fig 1, ce manchon peut comporter une boucle de circulation 21 pour un agent de refroidissement Cette boucle de circu- lation constitue une partie essentielle du dispositif et permet de régler dans d'excellentes conditions la tempé- rature extérieure au niveau de la zone de soudage D'un point de vue esthétique, ce réglage de la température de l'environnement est très intéressant En effet, le refroi- dissement extérieur associé à l'activation par la chaleur de l'intérieur du tube permet d'obtenir une zone d'obtu- ration hermétique très déterminée. La buse 10, conçue pour un dispositif du type représenté schématiquement par la fig 3, est associée à des mâchoires 22 qui sont montées immédiatement après la buse 10 dans le sens de marche de la machine Ces mâchoires fournissent la pression d'obturation nécessaire et sont montées à poste fixe dans le bâti 23 de la machine, comme la buse 10 dans le mode de réalisation représenté Il est préférable que, dans une seule et même machine, il y ait plusieurs jeux de buses et de mâchoires de pression 10, 22 obturant en parallèle des tubes amenés dans la machine par un système de convoyeur. Dans le mode de réalisation représenté par les fig 3 et 4, les tubes 14 sont transportés d'une manière intermittente par une bande transporteuse sans fin 24 jus- qu'à la position voulue, et sont guidés par des dispositifs appropriés (non représentés) Le déplacement des tubes dans le sens vertical pour le positionnement de leurs extrémités par rapport aux buses est assuré par des guides fixes (non représentés) qui agissent sur des consoles mobiles 25 qui font partie du convoyeur 24. Les fig 5 et 6 représentent un autre mode de réali- sation à fente La fente est constituée par une double fente périphérique 20 a dans laquelle il y a une certaine distance, dans le sens axial, entre les deux fentes. Chacune de ces fentes communique avec le conduit d'alimen- tation 13 par l'intermédiaire d'un trou 20 '. Dans un autre mode de réalisation, on peut, en variante, remplacer la fente par un jeu de trous. Le positionnement de la fente de la buse ou du jeu de trous pour régler l'orientation de l'écoulement de l'air dans l'ouverture assure, comme l'expérience l'a montré une répartition avantageuse des températures à l'intérieur du tube L'effet Venturi provoqué par la sortie de l'air chaud fait que le courant d'air aspire une cer- taine quantité d'air à l'interface des produits contenus 2539706 - dans le tube Il en résulte que ces produits sont à l'abri de toute élévation excessive de la température en raison également de l'effet Venturi. REVENDICATIONS 1 Dispositif de soudageà gaz chaud, permettant de préférence de sceller à l'air chaud, caractérisé en ce qu'il comprend une buse ( 10) permettant d'activer une zone d'obturation hermétique autour d'une ouverture à l'intérieur d'un corps creux, par exemple d'un tube ( 14), une fente ( 12) ménagée dans la buse pour orienter un courant de gaz traversant l'ouverture pour activer la zone d'obtu- ration hermétique lorsque la buse est en position de fonc- tionnement, des moyens placés au niveau de l'ouverture du corps creux pour assurer le recyclage du courant de gaz, des moyens assurant le refroidissement du corps creux de l'extérieur autour de la zone d'obturation hermétique, et un élément assurant le guidage des gaz et constitué éven- tuellement par un matériau thermiquement isolant protégeant contre la chaleur les produits contenus dans le corps creux. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens de refroidissement extérieur du corps creux comprennent une boucle ( 21) contenant un agent de refroidissement. 3 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la fente ménagée dans la buse comprend au moins une fente périphérique. 4 Dispositif permettant de souder avec un gaz chaud un tube en réalisant une soudure transversale à l'une des extrémités du tube et caractérisé en ce qu'il comprend une buse ( 10) permettant d'activer une zone d'ob- turation hermétique à l'intérieur de l'ouverture du tube à cette extrémité du tube ( 14), une fente ( 12) ménagée dans la buse pour orienter un courant de gaz sortant par l'ouverture pour activer la zone d'obturation hermétique lorsque la buse est dans sa position de fonctionnement, des moyens permettant de refroidir le tube extérieurement autour de la zone d'obturation-hermétique, un élément as- surant le guidage des gaz et constitué, le cas échéant, par un matériau thermiquement isolant, qui protège de la chaleur les produits contenus dans-le corps creux, et des mâchoires de pression ( 22) qui compriment l'extrémité ( 11) du tube ( 14) après que la buse ait été retirée. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les mâchoires de compression ( 22) sont situées après la buse ( 10) dans le sens de marche de la machine permettant de remplir et de sceller. 6 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fente est constituée par un jeu de trous répar- tis à la circonférence de la buse ( 10).