Brevet FR2537497A1 — publié le 19840615

"BUSE A FERMETURE PAR AIGUILLE POUR MOULES DE MOULAGE PAR INJECTION" La présente invention est relative à une buse à fermeture par aiguille pour moules de moulage par injection, notamment pour moules multiples, dans laquelle le conduit d'amenée de la matière plastique liquide ou de matière analogue contient, dans la zone d'entrée dans le moule, une aiguille qui peut se déplacer dans les deux sens pour passer d'une position de fermeture à une position d'ouverture et qui, à son extrémité assurant la fermeture, comporte une zone cylindrique de diamètre inférieur à celui de sa plus grande partie, le passage du plus grand au plus petit diamètre s'effectuant de préférence suivant une surface conique et/ou arrondie. Une buse à fermeture à aiguille d'un type analogue est décrite par le brevet allemand 2 644 670. Une partie terminale de l'aiguille, cylindrique et de moindre diamètre, se loge, dans sa position de fermeture, dans un alésage de dimensions correspondantes ménagé dans la paroi d'injection du moule située à la suite et empêche toute arrivée ultérieure de masse de moulage.Le mouvement de fermeture de L'aiguille peut s'effectuer de différentes manières, par exemple sous l'action de ressorts de pression ou, notamment, sous l'action de leviers pivotants commandés par des pistons hydrauliques ou pneumatiques L'inconvénient de ce système de fermeture à aiguille consiste en ce que, dans la position d'ouverture de l'aiguille et notamment pendant le mouvement de fermeture, l'aiguille peut être décentrée par la matière de moulage, constituée de préférence par de la matière plastique, de sorte que, dans la partie cylindrique voisine de ltorifice de fermeture, l'aiguille peut ne pas s'engager exactement dans l'ouverture ménagée à cet effet, mais se heurter auparavant à la paroi de cette ouverture, ce qui, à la longue, peut endommager sa pointe et la paroi de l'ouverture. On connaît donc un grand nombre de buses à fermeture à aiguille dans lesquelles l'aiguille a une extrémité se terminant par une pointe qui s'engage dans une ouverture conique correspondante. Par ailleurs, le brevet allemand 2 832 877 décrit une aiguille ayant une extrémité cylindrique qui est maintenue par un corps de guidage, de sorte qu'elle n'est pas décentrée. Ce corps de guidage entoure directement l'aiguille, de sorte que le courant de matière plastique chaude ou d'une matière de moulage analogue est dérivé latéralement autour de ce corps de guidage et, de ce fait, arrive dans les zones froides de la paroi de la buse et des parties environnantes. De ce fait, la viscosité de la matière de moulage se modifie rapidement, ce qui peut provoquer de grandes modifications des conditions d'écoulement et, dans certains cas, un remplissage insuffisant du moule. Meme lorsque le remplissage du moule s'effectue d'une manière complète, il se peut que le produit final laisse à désirer du point de vue optique, mécanique ou dimensionnel Si la matière de moulage, notamment la matière plastique, est trop fortement refroidie pendant l'injection. Le but de l'invention est donc de permettre la réalisation d'une buse à fermeture par aiguille du type précité qui, tout en conservant les avantages d'une fermeture très étanche et rapide par l'association d'une partie cylindrique à l'extrémité de l'aiguille et d'un alésage correspondant ménagé dans la paroi du moule, n'impose aucune dérivation de la matière plastique ou d'une matière analogue vers les zones froides tout en évitant toute avarie au niveau de l'extrémité de l'aiguille et/ou du bord de l'alésage. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait qu'au niveau de la partie avant de l'aiguille, la paroi latérale du conduit contenant la matière plastique enserre un corps, préalablement centré pour l'aiguille, qui comporte au moins un conduit pour le passage de la matière de moulage même pendant l'opération de centrage et que le corps préalablement centré a une forme conique dans la direction de la position de fermeture de l'aiguille, l'angle de ce cône par rapport à l'axe de l'aiguille. étant plus petit, c'est-à-dire plus aigu, ou égal à l'angle entre une ligne reliant le bord antérieur de la zone#cylindri- que de fermeture à la partie élargie de l'aiguille la plus proche le long de diamètres parallèles. Dans ces conditions, si l'aiguille vient à être décentrée, c'est sa partie élargie qui vient s'appliquer contre la surface intérieure du corps de centrage préalable, de sorte que la surface cylindrique antérieure de l'aiguille, plus fragile, qui doit assurer la fermeture, n'est en contact avec aucune pièce. En même temps, du fait de la présence des conduits, la masse de moulage n'est pas déviée de manière à passer dans des zones plus froides. Au contraire, au niveau du corps de centrage préalable, elle s'écoule entre celui-ci et l'aiguille. La différence entre l'angle du cône formé par la surface intérieure du corps de centrage préalable et l'angle délimité par la ligne reliant les différentes parties de la surface extérieure de l'aiguille peut être plus grande que l'angle maximal suivant lequel l'aiguille peut être décentrée, de sorte que, dans tous les cas, la surface cylindrique de l'aiguille qui assure la fermeture est protégée contre tout-contact avec une autre pièce. Pour le cas où un décentrage se produirait, il est avantageux qu'au niveau de la zone de contact possible la surface de la partie élargie comporte une zone de transition de profil arrondi entre cette partie, de plus grand diamètre, et la partie de l'aiguille qui assure la fermeture. De ce fait, en cas de contact avec le corps préalablement centré, les forces de frottement entre ce corps et l'aiguille sont maintenues dans des limites restreintes. Il est particulièrement avantageux que plusieurs conduits, de préférence au nombre de trois, soient répartis régulièrement dans le sens de la périphérie du corps de centrage. Les forces exercées par la pression de la matière de moulage sont alors réparties d'une manière aussi ré gulière que possible sur l'aiguille, ce qui évite dans une grande mesure des décentrages dus à la matière de moulage. Le ou les conduits en question peuvent d'ailleurs être ouverts dans le sens radial vers une ouverture centrale de l'aiguille. Cette disposition permet un passage facile de la matière de moulage directement dans l'ouverture de coulée avant que celle-ci soit obturée par la partie cylindrique de l'aiguille qui assure la fermeture. Il est particulièrement indiqué que l'alésage dans lequel pénètre la partie de l'aiguille qui assure la fermeture soit d'abord conique, puis, plus près du moule, cylindrique, pour qu'il se rétrécisse dans le sens de la fermeture par l'aiguille. Cette disposition évite que la partie cylindrique de l'aiguille assurant la fermeture se heurte au bord de l'alésage et puisse l'endommager ou subir elle-même des contraintes nuisibles et des déformations. Il est indiqué que les tolérances pour le corps de centrage préalable soient plus étroites que les tolérances pour la partie qui assure la fermeture, de manière que, dans la position de fonctionnement, la partie assurant la fermeture soit introduite sans contact, à l'intérieur de l'alésage. On évite, de cette manière, toute avarie dans cette zone, très importante pour la fermeture étanche de la buse à aiguille. L'expérience a montré que lorsque la distance entre la surface extérieure de la partie assurant la fermeture et la paroi de l'alésage est de l'ordre du centième de millimètre, on obtient une étanchéité suffisante même en cas de fortes pressions de la matière plastique. Par ailleurs, lorsque la distance entre l'extrémité de l'aiguille et la paroi de l'alésage dans lequel elle se loge est aussi faible, on obtient au démoulage une pièce sans rugosités. Il est également important que l'extrémité frontale de l'aiguille ait, d'une manière connue, une forme adaptée à la surface-du moule. Il est particulièrement avantageux que le corps de centrage préalable soit constitué par un matériau résistant à l'usure. On peut cependant fournir à la matière plastique ou à la matière analogue, qui se trouve dans le conduit ménagé dans le corps de centrage préalable, assez de chaleur pour éviter des variations de viscosité importantes, car la matière de moulage n'a à parcourir qu'un trajet assez court à l'intérieur de ce corps de centrage préalable et y #este sans être dirigée vers des zones plus froides. Il est également indiqué que la buse conductrice de la chaleur qui entoure toute l'aiguille soit constituée partout par un matériau bon conducteur de la chaleur et entoure également le corps de centrage préalable. De ce fait, on obtient une température régulière dans la totalité de la buse. La discontinuité ou l'augmentation de distance pour l'apport de chaleur qui intervient au niveau du corps de centrage préalable n'a pas beaucoup d'importance pour la vitesse d'écoulement de la matière de moulage. En effet, la buse conductrice de la chaleur peut, d'une manière connue, être, de l'extérieur, maintenue à la température voulue au moyen d'un dispositif électrique, par exemple par des bandes chauffantes. Pour éviter, autant que possible, ou réduire au minimum, les décentrages de l'aiguille et pour éviter autant que possible ou réduire au minimum l'usure au niveau du corps de centrage préalable, il est avantageux, suivant une caractéristique importante de l'invention, de monter, à l'extrémité de l'aiguille opposée à son extrémité de fermeture, une tige de piston ou un organe analogue d'un piston de commande pouvant se déplacer suivant le même axe que l'aiguille. Cette dispo#ition évite qu'en cas de différence de température entre le piston d'entraînement et sa tige, d'une part, et le conduit à température élevée, d'autre part, des déplacements transversaux puissent être transmis à l'extrémité de l'aiguille et puissent provoquer le décentrage de cette extrémité et, par conséquent, de l'aiguille. Il est évidemment connu d'assurer les déplacements de l'aiguille au moyen d'un piston, mais ce piston se déplace sur le côté, parallèlement à l'aiguille, et son mouvement est transmis à l'extrémité de l'aiguille par l'intermédiaire d'un levier pivotant, les mouvements de pivotement de ce levier étant transformés en mouvements de va-et-vient de l'aiguille, comme l'indique, par exemple, le brevet allemand 2 614 911. Comme des mouvements de ce genre produisent toujours des composantes transversales, le risque d'un décentrage est encore augmenté avec ce dispositif d'entraînement. Par contre, le dispositif suivant l'invention évite le développement de forces de décentrage qui pourraient résulter des mouvements de pivotement du levier. Cette disposition suivant l'invention peut d'ailleurs être encore améliorée 9i r pour réduire l'encombrement, on monte, à la suite l'un de l'autre, deux ou plusieurs pistons qui peuvent agir l'un sur l'autre. On peut alors réduire le diamètre des pistons, ce qui permet, dans le cas d'un moule multiple, d'utiliser un grand nombre de moules individuels placés assez près les uns des autres. Ces pistons peuvent cependant fonctionner sous l'action d'air comprimé couramment utilisé dans l'industrie, par exemple sous une pression de 4 à 6 bars, pour fournir une pression suffisante. En choisissant convenablement les diamètres et le nombre de pistons par aiguille, on peut donc obtenir, sans difficulté, dans un espace restreint, la pression nécessaire à la fermeture, par exemple de 100 kilos à l'extrémité de l'aiguille. La combinaison des différentes caractéristiques indiquées permet de réaliser une buse à fermeture à aiguille pour moules de moulage par injection qui fonctionne avec précision, demande peu de place et assure une fermeture précise et étanche sans aucun risque d'avarie, notamment au niveau de la pointe de l'aiguille. Elle évite en même temps les différences de viscosité dans la matière de moulage. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée en référence au dessin schématique annexé dans lequel Figure 1 est une vue en coupe longitudinale représentant une buse à fermeture à aiguille, son piston d'entraî- nement et l'entrée dans le moule Figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, représentant la zone avant de l'aiguille, le. corps de centrage préalable et l'entrée dans le moule Figure 3 est une vue en plan par-dessus d'une buse conductrice de la chaleur contenant la corps de centrage préalable sans l'aiguille. La buse (1) à fermeture à aiguille peut être utilisée pour le remplissage de moules de moulage par injection, notamment de moules multiples. La partie essentielle de cette buse (1) est constituée par l'aiguille (4), qui est montée à l'intérieur du conduit d'amenée (2) de la matière plastique liquide (3) ou d'une matière analogue et peut s'y déplacer, d'un mouvement de va-et-vient, pour passer d'une position d'ouverture à une position de fermeture et est représentée sur les figures 1 et 2 dans sa position d'ouverture. A son extrémité (5) qui assure la fermeture, cette aiguille (4) comporte une zone de fermeture cylindrique (6) dont le diamètre est réduit par rapport à celui de son autre partie (5). Dans l'exemple de réalisation représenté, la zone de transition entre le grand et le petit diamètre S'amincit en forme de cône. Suivant l'invention, la buse comprend, au niveau de l'avant de llaiguille, un corps (8) de centrage préalable de l'aiguille (4) qui comporte au moins un conduit et, dans l'exemple de réalisation représenté, trois conduits (9) (voir surtout figure 3) permettant le passage de la matière de moulage (3) pendant l'opération de centrage. Ce corps de centrage préalable (8) a une forme de cône orienté dans le sens de la fermeture de l'aiguille l'an- gle de ce cône par rapport à l'axe de l'aiguille étant plus petit, c'est-à-dire plus aigu, ou au plus égal à l'angle entre une ligne reliant un point extérieur du bord avant (10) de la zone de fermeture (6) à un point extérieur situé sur un diamètre parallèle de la partie élargie de l'aiguille la plus proche (11). Dans ces conditions, même si l'aiguille vient à être décalée, comme l'indiquent par exemple les lignes en traits interrompus de la figure 2, c'est sa partie élargie (11) qui vient s'appliquer contre la surface intérieure (12) du corps de centrage préalable (8) avant que le bord avant (10) de la zone de fermeture (6), plus fragile, puisse venir en contact avec cette surface intérieure (12).Le corps de centrage préalable (8) coopère donc d'une manière avantageuse avec la partie (11), relativement solide, de l'aiguille (4) tandis que la zone de fermeture, qui doit avoir une grande précision, est protégée dans tous les cas. La différence entre les deux angles définis 8i-dessus doit être de préférence plus grande que l'angle maximal de décentrage possible de l'aiguille (4), de manière à éviter avec certitude tout contact de la zone (6) avec la paroi intérieure (12) du corps de centrage préalable (8). Les trois conduits (9) nettement visibles sur la figure 3 sont répartis, d'une manière régulière dans le sens périphérique, à l'intérieur du corps de centrage (8). De ce fait, les forces exercées par la matière de moulage sur l'aiguille (4) se répartissent régulièrement, ce qui évite tout aécentrage. La figure 2 met nettement en évidence le contre-alésage (13) dans lequel se loge l'aiguillea le siège de l'aiguille dans cet alésage (13) étant également représenté. Dans sa partie d'entrée supérieure, cet alésage (13) a une forme conique et ce n'est que dans sa partie (13a) immédiatement voisine du moule qu'il prend une forme cylindrique pour recevoir le bord antérieur de la partie de fermeture (6) de l'aiguille (4). Cette disposition réalise une forme en entonnoir au niveau de la zone de fermeture (13b), ce qui évite que la surface frontale de l'aiguille puisse s'arrêter sur le bord de l'alésage (13). On peut d'ailleurs prévoir, pour la zone inférieure (13b), un faible jeu de l'ordre du centième de millimètre, ce qui constitue une protection supplémentaire de la zone de fermeture (6) et de l'alésage (13) sans que l'étanchéité en soit compromise.Ce léger écartement entre la zone de fermeture (6) et la paroi de l'alésage (13b) présente l'avantage de permettre un démoulage sans formation de bavures, La figure 2 montre également que l'extrémité frontale de la partie de fermeture (6) de l'aiguille (4) s'adapte exactement à la surface (14) du moule. La figure 3 montre également que les conduits (9) sont ouverts en direction de l'intérieur du corps de centrage préalable (8), ou ils sont, dans la position d'uti libation fermés par l'aiguille poussée vers le bas. Le corps de centrage préalable (8) n'englobe qu'une très faible partie du trajet parcouru par la matière de moulage (3), de sorte que, même lorsqu'il est constitué par un matériau résistant à l'usure, il n'empêche pas la transmission de la chaleur à la matière de moulage. Dans ces conditions, le manchon conducteur de chaleur (15) qui entoure toute l'aiguille et peut être constitué par un corps bon conducteur de la chaleur, car il n'est pratiquement soumis à aucune usure, peut assurer une répartition uniforme de la température dans cette zone importante du trajet de la matière de moulage, ce qui évite les variations de viscosité. La figure 2 représente d'une part le dispositif de chauffage (16) du manchon (15) conducteur de la chaleur et, d'autre part, la zone dans laquelle ce manchon conducteur (15) entoure également le corps de centrage préalable (8).Le dispositif de chauffage (16) peut être par exemple un dispositif électrique et être constitué par des bandes chauffantes. La figure 1 représente également le dispositif (17), très important, qui assure le déplacement de l'aiguille (4). Ce dispositif d'entraînement (17) est réalisé de telle manière qu'il n'exerce pas d'efforts transversaux sur l'arbre (18) de l'aiguille, qui, en raison du jeu existant dans le dispositif de guidage (19), pourraient également provoquer un décentrage de l'aiguille. Au lieu de leviers pivotants agissant sur l'extrémité (20) de l'arbre de l'aiguille, on utilise, dans le cas de l'invention, une tige de piston (21) montée directement sur l'aiguille (4) de manière à avoir le même axe qu'elle et associée à un piston (22): Ce piston (22) est soumis à l'action d'une autre tige de piston (23) d'un deuxième piston (24), qui a également le même axe.Le dispositif comporte également des ouvertures (25) assurant une arrivée d'air jusqu'aux deux pistons (22) et (24) qui peuvent être soumis à l'action d'air comprimé ordinaire. Au-dessous du piston inférieur (22) l'appareil comporte, à une distance égale à la hauteur H, une butée (26) qui se trouve à une distance H de la face inférieure du piston égale au trajet de fermeture H de l'aiguille indiqué sur la figure 1 au niveau de la zone inférieure. L'ouverture (27) permet de produire le déplacement de retour du piston (24) et, d'une manière analogue, celui du piston (22). Le mouvement de retour de l'aiguille (4) se produit, d'une manière connue, sous llac- tion de la pression exercée par la matière de moulage (3) sur une partie élargie (28) formant soupape à l'extrémité inférieure de la tige (18) de l'aiguille. En utilisant au moins deux pistons (22) et (24) superposés on peut obtenir; dans un espace assez restreint, la force de fermeture nécessaire à l'aiguille (4) pour assurer l'obturation malgré la pression de coulée, de sorte qu'il est possible de monter, dans un espace restreint, plusieurs dispositifs de ce genre constitués par des aiguilles (4) et par leurs dispositifs d'entraînement (17). Dans le cas d'un moule multiple, on peut réaliser des dispositions variées. Cependant, la pression d'air comprimé dont on dispose généralement dans les ateliers ordinaires est suffisante pour fournir les forces relativement grandes nécessaires au déplacement en position de fermeture de l'aiguille (4). Il est également avantageux qutil ne soit pas nécessaire de prévoir à côté de l'aiguille (4), un emplacement pour son dispositif d'entraînement. Le dispositif suivant l'in vention évite en même temps l'utilisation de ressorts de fermeture agissant dans le sens de l'axe de l'aiguille qui, même lorsque cette dernière est en position d'ouverture, exercent en permanence une pression de fermeture et, de ce fait, ne permettent pas d'obtenir un ,mouvement de fermeture aussi précis que celui que permettent les pistons. - REVENDICATIONS 1. - Buse à fermeture par aiguille pour. moules de moulage par injection, notamment pour moules multiples dans laquelle le conduit d'amenée de la matière de moulage liquide contient, dans la zone de passage dans le moule, une aiguille qui peut se déplacer d'un mouvement de vaet-vient pour passer d'une position. de fermeture à une position d'ouverture et qui, à son extrémité assurant la fermeture, comporte une zone de fermeture cylindrique de diamètre inférieur à celui du reste de l'aiguille, la transition entre le plus grand et le plus petit diamètre s'effectuant de préférence suivant une surface conique et/ou arrondie, caractérisée en ce qu'à l'avant de l'aiguille, la buse comprend un corps de centrage préalable (8), pour l'aiguille (4), qui comporte au moins un conduit (9) pour le passage de la matière de moulage (3) même pendant l'opération de centrage, et en ce que le corps de centrage préalable (8) se resserre suivant une surface conique dans la direction de la fermeture de l'aiguille, l'angle de ce cône par rapport à l'axe de l'aiguille étant plus petit , c'est-à-dire plus aigu, ou égal à l'angle entre une ligne reliant le bord intérieur (10) de la zone de fermeture cylindrique (6) à la. partie élargie (11) de l'aiguille la plus proche au niveau de points situés sur des diamètres parallèles. 2. - Buse à fermeture par aiguille selon la revendication 1, caractérisée en ce que la différence entre l'angle du cône du corps de centrage préalable (8) et l'angle délimité par la ligne joignant le bord (10) à la partie élargie (11) est plus grand que l'angle de décentrage maximal de l'aiguille (4) jusqu'à la butée de la partie élargie (11) contre la surface intérieure (12) du corps de centrage préalable (8). 3. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au niveau de la partie élargie (11) la zone de transition entre la partie de plus grand diamètre et la partie de fermeture (6) de l'aiguille (4) présente une zone de contact de forme arrondie. A. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que plusieurs conduits (9), de préférence au nombre de trois, sont répartis régulièrement dans le sens périphérique à l'intérieur du corps de centrage (8). 5. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le ou les conduits (9) sont ouverts dans le sens radial vers une ouverture centrale de l'aiguille. 6. - Buse a fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'alésage (13) destiné à la zone de fermeture (6) de l'aiguille (a) est conique dans sa première partie (13a) e.t cylindrique dans sa partie inférieure (13b) proche du moule. 7. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les tolérances du corps de centrage préalable (6) sont plus étroites que celles de la zone de fermeture (6) dans l'alésage (13), de sorte qu'en position de fonctionnement, la zone de fermeture (6) est logée sans contact à linté- rieur de l'alésage (13, 13b). 8. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la surface extérieure de la zone de fermeture (6) est séparée de la paroi de la zone (13b) de l'alésage (13) qui est voisine du moule par une distance de l'ordre du centième de millimètre. 9. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'extrémité frontale (10) obture, exactement dans la position de fermeture, la surface (14) du moule. 10. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le corps de centrage (8) est constitué par un matériau résistant à l'usure. 11. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'un manchon (15) conducteur de la chaleur monté sur toute la longueur de l'aiguille et constitué par un matériau bon conducteur de la chaleur entoure également le corps de centrage (8). 12. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le manchon conducteur de la chaleur (15) est chauffé de l'extérieur par un dispositif électrique, par exemple par des bandes de chauffage (16). 13. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'à son extrémité opposée à la zone de fermeture (6) l'aiguille est reliée directement à une tige de piston (21) ou à un dispositif analogue faisant partie d'un piston de commande (22), mobile, de même axe que l'aiguille (4). 14. - Buse à fermeture par aiguille selon la revendication 13, caractérisée en ce que deux pistons au moins (22, 24) sont montés l'un à la suite de l'autre et agissent l'un sur l'autre. 15. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce qu'en-dessous du piston (22) le plus proche de l'aiguille (4) elle comprend une butée (26) située à une certaine distance du trajet de l'aiguille en position de fermeture. 16. - Buse à fermeture par aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la commande du piston (17) agissant -sur l'aiguille (4) s'effectue au moyen d'air comprimé, par#exemple sous une pression de 4 à 6 bars.