Brevet FR2555100A1 — publié le 19850524

"Vis d'extrusion ainsi que les machines pourvues de cette vis". L'invention concerne une vis d'extrusion ainsi que les machines pourvues de cette vis. Les machines d'extrusion se composent schématique- ment d'un corps creux, en général cylindrique, à l'intérieur duquel tourne une vis de même forme. L'une des extrémités du corps est pourvue d'une goulotte d'alimentation pour la matière à travailler, laquelle se présente sous la forme de poudre, de granulé, de bande ou de pâte, tandis que son autre extrémité comporte une buse pour l'extrusion de la matière gélifiée-et homogène-, eettegélification et cette homogénéisation résultant, d'une part, de l'action thermique produite par des-moyens de chauffage prévus le long du corps creux, d'autre part, de l'action mécanique produite, sur la matière, par la rotation de la vis à l'intérieur du corps. Les vis d'extrusion se composent d'un noyau, ou âme de vis, sur lequel est prévu coaxialement, au moins un filet de vis, le diamètre du noyau et le diamètre du filet de vis ainsi que son pas étant déterminés en fonction de la nature de la matière à travailler, de son mode de présentation initiale (poudre, granulé, bande ou pâte), et de la viscosité désiréepour l'extrusion. La rotation de- la vis a donc pour fonctions essentielles d'assurer l'avance de la matière vers la buse d'extrusion et son malaxage pour obtenir un produit homogène et de viscosité déterminée. Les vis d'extrusion sont en général divisées en trois zones, dans le sens de'leur longueur, une zone d'alimentation adjacente de la goulotte d'alimentation du corps, une zone d'expulsion adjacente de la buse d'extrusion et une zone intermédiaire. La profondeur du filet à hauteur de la zone d'expulsion est plus faible que celle à hauteur de la zone d'alimentation afin de tenir compte de l'augmentation-de densité apparente de la matière au cours de son changement d'état, par exemple de granulé en matière fondue, et afin de déterminer une compression suffisante de la matière pour obtenir son extrusion au travers de la buse. La zone intermédiaire qui relie la zone d'alimentation et la zone d'expulsion présente une profondeur de filet qui diminue progressivement, dans le sens d'avancement de la matière et constitue ainsi la zone oh s'effectue, de manière prépondérante, le travail mécanique de cette matière. Pour améliorer le travail mécanique de la matière, il a été réalisé divers types de vis. Ainsi, dans certains cas, ces vis se composent de deux parties de vis séparées par une zone dépourvue de filet de vis et pourvue au contraire de-moyens propres à favoriser le malaxage et, par exemple, des lames radiales, des disques juxtaposés-excentrés et décalés-angulairement, des cames triangulaires, etc. Cependant, ces vis sont d'une fabrication difficile et donc onéreuse, particulièrement si cette zone et les deux parties de vis sont usinées en une seule pièce.En outre, dans cette zone, la matière est cisaillée, elle est essentiellement entrainée en rotation et elle n'avance que par suite de la poussée de la matière en amont.-Cela se traduit-alors par une stagnation de la matière en des points particuliers de cette zone, cette stagnation de la matière conduisant à sa dégradation ou décomposition et en tout cas à un défaut d'homogénéisation. Suivant d'autres vis connues, le fond des filets, situé à chaque fois entre deux filets adjacents (une spire), est incliné vers axe de la vis soit dans le sens d'avancement de la matière, soit dans le sens contraire, afin de former sur le noyau une succession de canes étirés en hélice et disposés coaxialement à la vis. Lorsque le fond de filet est- incliné vers l'axe de lavis, dans le sens contraire au sens d'avancement de la matière, la matière avance sans être malaxée de manière suffisante, alors que lorsque le fond du filet est incliné vers l'axe de la vis dans le sens d'avancement de la matière; on favorise le malaxage de la matière dans la zone la moins profonde du fond de filet qui est située à proximité du flanc amont du filet. Vis-à-vis de ces-vis d'extrusion connnue, dont le noyau-de forme cyllndrAque ou contgue-; est dans tous les ras coaxial à la périphérie de la vis, la présente invention a pour but de réaliser une vis perfectionnée, permettant d'obtenir un malaxage optimum sans cisaillement inconsidéré de la matière, qui-assure une avance uniforme de la matière sans créer de zone de stagnation, cette vas étant en outre d'une fabrication simple. La vis d'extrusion conforme à l'invention comporte un noyau sur lequel est formé un filet de-vis, vis caraco térisée en ce que l'axe du noyau est décalé de l'axe de la périphérie à section circulaire, de la vis, sur au moins une partie de sa longueur. L'invention est représentée-à titre d'exemple non limitatif- sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure l est une sue partielle schématique d'une vis conforme à l'invention, - la figure 2 est une coupe suivant A-A de la figure 1, - la figure 3 est une vue d'ensemble d'un mode de réalisation de la vAs de 1'#nvent;ton. La vis représentée sur les figures 1 et 2 se compose d'un noyau cylindrique à section circulaire 1, d'axe X-X, sur lequel est formé, par usinage, un filet de vis 2 dont la périphérie cylindrique est également à section circulaire. Ce noyau 1 et ce filet 2 se terminent à l'extrémité amont de la vis par une embase 3 formant un palier pour la rotation de la vis dans son corps (non représenté), cette embase 3 se prolongeant elle-même par un embout 4 claveté sur-l'arbre de sortie du moteur qui doit entraîner cette vis en rotation. Conformément à#l'invention, l'axe Y-Y de la périphérie de la vis 2 et de l'embase 3 est décalé de l'axe X-X du noyau de façon qu'au cours de la rotation de la vis à l'intérieur de son corps, le noyau d'axe X-X effectue un mouvement orbital autour de l'axe Y-Y de la périphérie de la vis. Ce décalage pourra varåer en fonction de l'état initial de la matière, de sa nature, du degré de malaxage désiré et, à titre d'exemple, il pourra être de 5 mm pour une vis d'un diamètre périphérique de 80 mm. Du fait de cette construction, on constate que, à chaque rotation de la vis, en considérant un pas du filet, l'ensemble de la matière situé dans ce pas du filet est laminée#progressivement par la zone 5 de plus faible profondeur de filet et cela pendant que le flanc amont de la vis l du filet continue à faire avancer progressivement la matière en cours de travail dans le sens d'avancement (flèche F). Le malaxage de la matière est donc optimum étant donné qu'il résulte, pour chaque pas de filet, d'une compression continue de la matière dans le sens radial contre la paroi interne du corps fixe, tout en assurant une poussée uniforme, en direction axiale, par le flanc amont du filet. Cet excentrement de l'axe X-X du noyau de la vis par rapport à l'axe Y-Y de la périphérie de cette vis pourra être établi sur tout ou partie de la longueur de la vis, suivant le degré de malaxage désiré, c'est-à-dire suivant tous les paramètres qui peuvent modifier ou être modifiés par ce malaxage (homogénéisation, viscosité, nature de la matière synthétique ou naturelle mise en oeuvre, état initial de cette matière, poudre, granulé, bande ou pater qu'il s'agisse d'une vis à un filet ou à plusieurs filets. Sur la longueur de cette vis, le décalage des axes X-X et Y-Y pourra être différent suivant qu'il 'agit de la zone amont d'alimentation, de la zone aval d'expulsion ou de la zone intermédiaire de travail. Cette vis conforme à l'invention, dont l'axe du noyau est décalé de l'axe de la périphérie, pourra être réalisée sous la forme d'une vis présentant un taux Se compression, c 'est-à-dire sous la forme d'une vis dont la profondeur moyenne de filet à l'extrémité aval de la vis est plus faible que la profondeur moyenne de filet à hauteur de l'extrémité amont. Egalement, -le fond de filet de cette vis pourra, pour-chaque pas.de filet, être incliné vers l'axe de la vis soit dans le sens d'avancement de la matière, soit dans le sens contraire ce sens d'avancement. Le noyau de cette vis présente alors pour chaque spire de filet un noyau de forme conique, coaxial à l'axe X-X de ce noyau, mais décalé axialement de l'axe Y-Y de la périphérie de la vis. De plus, ce noyau de vis d'axe décalé de celui de la périphérie de la vis pourra Etre d'une-section autre que circulaire, par exemple ovale. Sur la figure 3, on a ainsi représenté une vis d'extrusion conforme à l'invention, c'est-à-dire dont l'axe X-X du noyau de la vis est décalé de l'axe Y-Y de la périphérie de cette vis. Cette vis qui est à un seul filet présente un taux de compression et se divise ainsi en trois zones A, B, C, une zone A d'alimentation présentant en général de quatre à six spires de filet et dont la profondeur moyenne de fond de filet Ai est constante d'une spire à l'autre, une zone C d'expulsion de la matière. travaillée, cette zone C comportant en général de quatre à huit spires, la profondeur moyenne Cl du fond de filet de vis étant constante pour les diverses spires de cette zone mais étant notablement inférieure à la pro fondeur Al du fond de filet de la zone A, de façon que le rapport Al/Cl détermine le taux de compression.La zone intermédiaire B qui comprend en général de 6 à 12 spires de filet présente un fond de filet. dont la profondeur moyenne Bl diminue progressivement de l'amont de la vis vers l'aval afin de se raccorder aux fonds de filet des zones A et C. Egalement, cette vis comporte un noyau 1 dont le fond de filet li est. incliné vers l'axe de la vis dans le sens d'avancement de la matière, afin que, en considérant chaque spire de filet, le fond de filet présente une forme conique dont l'axe est confondu avec l'axe X-X du noyau mais est décalé de l'axe Y-Y de la périphérie de la vis. Cette vis, assurant un taux de compression de la matière lors de- extrusion, assure alors un malaxage optimum de la-matière, d'une part du fait de l'inclinaison des fonds de filets ll vers l'axe de la vis, d'autre part du fait que l'axe X-X du noyau est décalé de l'axe Y-Y de la vis, ce malaxage important s'exerçant sur la totalité de la matière disposée à hauteur de-chaque spire, par laminage contre la paroi interne du corps de la-machine. -Ce malaxage s'effectue sans modifier en un endroit quelconque de la vis, l'avance de la matière vers la buse-d'extrusion. REVENDICATION Vis d'extrusion comportant un noyau (l) sur lequel est formé au moins un filet (2) de vis, vis caractérisée en ce que l'axe (X-X) du noyau est décalé de l'axe (Y-Y) de la périphérie, à section circulaire, de la vis.