Brevet FR2552708A1 — publié le 19850405

La présente invention est relative à un dispositif de refroidissement pour feuilles en matière plastique extrudées en gaine d'une tête de soufflage de feuilles à refroidissement par air, constitué par des tubes coaxiaux traversant axialement la tête de soufflage de feuilles pour amener l'air de soufflage et de refroidissement et pour l'évacuer hors de la feuille soufflée et hors de bagues de refroidissement internes présentant des surfaces conductrices d'air orientées vers la paroi de la gaine, prévues à distance les unes des 10 autres dans le sens de l'extrusion, à la suite de la buse annulaire d'extrusion de la tête de soufflage de feuilles, essentiellement concentriques à l'axe de la feuille extrudée en gaine, bagues de refroidissement internes qui, en coupe longitudinale, sont courbées de façon convexe et sur lesquel15 les glisse l'air de refroidissement soufflé à travers des fentes annulaires constituées par des bagues disposées en amont des bagues de refroidissement internes, dans le sens de l'écoulement de l'air de refroidissement, de manière que le courant de l'air de refroidissement soufflé des fentes 20 de buse soit approximativement parallèle ou forme un angle aigu avec le trajet de la feuille extrudée en gaine. De fines feuilles soufflées en polyéthylène à haute densité présentant des caractéristiques comparables à celles du papier sont fabriquées dans- des installations de souffla25 ge de feuilles, la feuille extrudée en gaine étant soufflée pour former une feuille en gaine de diamètre environ quadruple du diamètre de la fente de la buse annulaire d'extrusion après traversée d'un parcours de refroidissement o la feuille extrudée présente une forme de goulot de bouteille de diamètre correspondant à celui de la fente de buse annulaire. A la suite de l'expansion par soufflage dans un rapport d'environ 1: 4, la feuille bénéficie d'une augmentation considérable de la résistance en raison de son allongement en sens longitudinal et en sens transversal Lors de la fabri35 cation de feuilles ainsi soufflées, tout d'abord un étirage est effectué dans le zone effilée de la feuille de la gaine encore à son diamètre initial et avec une consistance plastique Dès que la feuille extrudée en gaine a obtenu une soli- dité suffisante en raison de son refroidissement, elle est expansée dans une courte zone de transition à la forme d'une coupe de champagne, au diamètre de la feuille soufflée, ce qui permet également d'obtenir une augmentation considéra5 ble de la solidité pour une feuille très fine. Il a été constaté qu'une augmentation de la solidité, inconnue jusqu'à présent, peut être obtenue même pour des feuilles soufflées en polyéthylène à basse et haute densité, lorsque la feuille extrudée en gaine est étirée en longueur 10 sur le parcours de refroidissement o elle présente la forme mentionnée du goulot de bouteille et ensuite, expansée par soufflage avec un rapport élevé pour former une feuille soufflée. Cependant, il est nécessaire pour pouvoir gonfler la 15 feuille extrudée en gaine en une feuille soufflée avec l'augmentation de solidité recherchée avec le grand rapport d'expansion voulu, d'utiliser des buses annulaires d'extrusion présentant des fentes de buse d'un diamètre diminué en conséquence Mais si le diamètre de la fente de buse et, par conséquent, celui de la feuille extrudée en gaine sont diminués, on ne peut en retirer qu'un volume de chaleur diminué par le dispositif de refroidissement même très efficace dans la zone de goulot Par conséquent, le grand rapport de soufflage recherché né peut être atteint que si la 25 puissance de refroidissement peut être augmentée simultanément dans la zone de goulot dela feuille en dessous de la zone d'expansion. Un dispositif de refroidissement plus ancien du type cité, décrit par la demande de brevet allemand P 33 11 932 5-16 non encore publiée permet une augmentation considérable de la puissance de refroidissement grâce au fait que la feuille extrudée en gaine est stabilisée dans la zone du parcours de refroidissement formé par les bagues de refroidissement internes o elle conserve approximative35 ment le diamètre de la buse annulaire d'extrusion, par l'effet aspirant produit par les surfaces de guidage d'air courbées de façon convexe de manière que des vibrations perturbantes soient évitées dans la feuille extrudée en gaine malgré une augmentation du débit d'air de refroidissement. Malgré la puissance de refroidissement augmentée obtenue par ce dispositif de refroidissement antérieur, une puissance de refroidissement dépassant celle-ci reste souhaitable afin de pouvoir souffler la feuille extrudée en gaine avec un grand rapport d'expansion à la sortie du parcours de refroidissement Cette puissance de refroidissement supplémentaire ne peut être obtenue que par un refroidissement supplémentaire extérieur de la feuille extrudée en gaine qui peut ce10 pendant être très dispendieux ou être constitué par un courant d'air de soufflage qui pourrait endommager la feuille soufflée sensible. Le but de l'invention consiste à perfectionner le dispositif de refroidissement du type cité par des moyens sim15 ples de telle manière que, sans endommager la feuille soufflée, un refroidissement supplémentaire de la feuille extrudée en gaine peut être obtenu sur la longueur du parcours de refroidissement constitué par les bagues de refroidissement internes et que la feuille extrudée en gaine peut être souf20 flée pour former une feuille soufflée présentant un grand rapport de soufflage à la suite de ce parcours de refroidissement. Le but recherché est atteint, suivant l'invention, par le fait qu'une bague de refroidissement externe présentant une fente de buse annulaire et entourant la feuille extrudée en gaine est prévue dans la zone suivant la buse annulaire d'extrusion, bague de refroidissement externe dont le sens de soufflage est à peu près parallèle à la paroi de la feuille extrudée en gaine et qu'un diaphragme ou plaque d'impact 30 présentant une lumière et entourant la feuille extrudée en gaine est prévu dans la zone de l'extrémité du parcours de refroidissement constitué par les bagues de refroidissement internes, en dessous de la zone d'expansion par soufflage de la feuille extrudée en gaine, diaphragme qui, dans sa projection recouvre tout au moins la zone soufflée intérieure et délimite une fente annulaire avec la paroi de la feuille extrudée en gaine Dans le dispositif de refroidissement selon l'invention, les bagues de refroidissement internes présentant des surfaces de guidage d'air convexes et superposées en forme d'étages stabilisant la feuille extrudée en gaine dans la zone de sa forme en goulot si bien qu'elle peut être exposée de l'extérieur A un jet d'air de refroi5 dissement puissant l'entourant de toutes parts et présentant des turbulences inévitables Une destruction de la feuille soufflée par ce jet d'air de refroidissement puissant est empêchée par la plaque d'impact ou le diaphragme qui fait dévier le courant d'air de refroidissement extérieur de fa10 çon radiale vers l'extérieur et protège ainsi la feuille soufflée* La fente annulaire formée entre-le bord de la lumière de la plaque d'impact ou diaphragme et la feuille extrudée en gaine présente des dimensions telles qu'un jet d'air à énergie diminuée puisse y passer, qui participe A la 15 suite du refroidissement de la feuille extrudée en gaine dans la zone de soufflage Le courant d'air est étranglé par la fente annulaire et simultanément régulé de sorte qu'il n'endommage pas la feuille expansée, tout en assurant son refroidissement. Le diamètre de la lumière de la plaque d'impact ou diaphragme peut être modifié en vue d'une optimisation des conditions de fonctionnement De façon avantageuse, le diaphragme est constitué par un diaphragme iris dont le diamètre de la lumière peut être réglé en'continu. Pour adapter le diaphragme ou plaque d'impact A la zone de soufflage, il est avantageusement rendu réglable en hauteur dans le sens axial de la zone de goulot de la feuille Le diaphragme ou plaque d'impact est, de préférence, disposé au niveau de la bague de refroidissement interne la 30 plus haute. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La figure 1 est une coupe longitudinale de la tête de 35 soufflage de feuilles et du dispositif de refroidissement. La figure 2 est une coupe longitudinale de la bague de refroidissement interne dans une représentation agrandie. Une matière plastique en fusion 1 est amenée latérale- ment dans le sens de la flèche 2 par une extrudeuse non représentée par l'intermédiaire d'une bride de raccordement 3 dans le boîtier de la tête de soufflage 4 présentant un canal annulaire 5 qui peut être réalisé de manière connue se5 lon le brevet DE 20 09 914 Une feuille extrudée en gaine 7 est formée à partir d'une fente de buse 6 de la tête de soufflage de feuilles, feuille extrudée en gaine qui, sur une hauteur H d'au moins cinq fois le diamètre de la fente annulaire 6, maintient sa forme tubulaire sans élargissement. 10 La feuille extrudée en gaine 7 passe au niveau de la bague de refroidissement supérieure 8 par une ouverture en forme de lumière d'un diaphragme iris 9, elle est ensuite élargie au diamètre définitif de la feuille soufflée 11 dans une courte zone d'expansion radiale 10 La feuille extrudée en 15 gaine soufflée 11 est ensuite posée à plat, retirée, et enroulée. A la hauteur de la ligne de solidification 12 de la feuille est disposé un dispositif-de calibrage de feuille 13 présentant des éléments d'appui 14 en regard de la face ex20 térieure de la feuille soufflée 11. Une grande ouverture de passage 15 est prévue au centre de la tête de soufflage de feuille 4 alimentée latéralement, ouverture qui constitue une conduite annulaire 17 avec un tube de sortie 16, dans lequel l'air de refroidissement est soufflé dans le sens de la flèche 18 par une ventilation non représentée L'air de refroidissement sort de la conduite annulaire 17 et entre par des tubes conducteurs d'air de refroidissement 19 dans les bagues de refroidissement internes 8, représentées schématiquement et superposées à 30 distance les unes des autres à la manière d'étages et reliées entre elles par les tubes 19 Les surfaces de guidage d'air des bagues de refroidissement internes 8 présentant un profil aérodynamique de manière qu'elles exercent un effet aspirant orienté radialement vers l'extérieur sur la 35 feuille extrudée en gaine 7 en plastique encore mou La structure détaillée des différentes bagues de refroidissement internes 8 apparaît à la figure 2. La bague de refroidissement interne 8 représentée en coupe longitudinale partielle à la figure 2 présente une surface de guidage d'air 20 cintrée de façon convexe selon la forme du côté aspirant d'une aile d'avion sur son côté tourné vers la paroi intérieure de la feuille extrudée en gaine 7 Une bague 21 à la forme d'un aileron est prévue en amont de la bague de guidage d'air 8 dans le sens de l'écoulement de l'air de refroidissement, bague 21 qui recouvre l'extrémité d'attaque de la bague de guidage d'air 8 et constitue avec celle-ci une fente annulaire 22 qui est orientée dans le sens d'arrivée de l'écoulement sur la surface de guidage en forme d'aile porteuse de la bague de refroidissement interne 8 et forme ainsi un angle aigu par rapport à la paroi de la feuille 7 La zone refroidissante de la bague de refroidissement 8 présentant la bague 21 en forme d'aileron 15 est représentée par la ligne 23 de délimitation tiretée et correspond essentiellement dans sa réalisation à la surface d'une aile porteuse d'avion équipée d'un aileron Junker. Le courant d'air principal est soufflé par la fente 22 entre la bague 21 en forme d'aileron et la bague de guidage 20 d'air 8, ce courant d'air ayant un effet stabilisateur sur la feuille extrudée en gaine 7, en raison de l'aspiration produite par sa vitesse élevée Par rapport à la feuille extrudée en gaine 7, la bague de refroidissement 8 avec la bague 21 en forme d'aileron présente dans l'ensemble une struc25 ture du type aile annulaire Un courant d'air supplémentaire 25 est aspiré par l'intermédiaire de la bague 21 en forme d'aileron, en raison de l'effet injecteur du jet d'air 24, courant d'air qui complète le refroidissement et le guidage de l'air. Selon le principe d'aile porteuse, l'air de refroidissement s'écoule à l'extrémité de la surface de guidage d'air de la bague de refroidissement 8 avec une turbulence négligeable dans le sens de la flèche 26, tandis que l'air 27 qui se trouve en dépression est retourné sans tourbillon dans l'écoulement d'air par la face inférieure en forme d'aile porteuse en un jet d'air 28 dans le sens de l'air de refroidissement. Le refroidissement extérieur de la feuille est assuré par une bague de refroidissement externe 30 dans laquelle de l'air de refroidissement extérieur est amené dans le sens de la flèche 31 par une soufflerie non représentée Cet air de refroidissement extérieur sort de la bague de refroidis5 sement externe 30 par une fente de sortie 32 présentant des lèvres de sortie relevées, sous la forme d'un jet d'air étroit 33 concentrique et parallèle à l'axe de la feuille extrudée en gaine 7 en forme de tube. Une fixation 34 du diaphragme iris 9 est prévue au ni10 veau de la bague de refroidissement interne 8, la plus haute, fixation qui s'appuie sur la bague de refroidissement externe 30 par l'intermédiaire de tiges 35 ou analogues L'ouverture en forme de lumière du diaphragme iris 9 délimite autour du passage de la feuille extrudée en gaine, une fente de pas15 sage annulaire 36 par laquelle passe le courant d'air restant 37 de l'air de refroidissement extérieur et refroidit la feuille extrudée en gaine dans la zone d'expansion 10 Le volume principal de l'air de refroidissement extérieur 33 est dévié radialement vers l'extérieur par le diaphragme 20 iris 9 dans le sens de la flèche 38. Après avoir traversé les bagues de refroidissement internes 8, l'air de refroidissement intérieur réchauffé entre dans la feuille soufflée 11 et est aspiré en tant qu'air réchauffé par le tube central 16 au moyen d'une soufflerie non 25 représentée pour augmenter la puissance de refroidissement. Au démarrage de l'installation, le diaphragme iris peut être complètement ouvert pour la mise en place du début de la feuille extrudée en gaine Suivant le débit de production de l'extrudeuse ou la vitesse de retrait de la feuille, le 30 diaphragme iris est fermé dans une mesure appropriée pour assurer qu'une quantité suffisante d'air de refroidissement résiduel demeure disponible pour le refroidissement de la zone d'expansion 10 audessus de la fente annulaire 6 La hauteur du diaphragme iris peut également être modifiée en 35 vue de son adaptation à une performance de débit ou une vitesse de retrait modifiées. Le dispositif de refroidissement représenté permet la mise en oeuvre d'une bague de refroidissement externe adap- tée à produire un courant d'air de refroidissement à une grande vitesse qui est soufflé le long de la zone de goulot allongé et effilé de la feuille Malgré l'apparition de turbulences, ce courant d'air de refroidissement extérieur 5 puissant n'est pas en mesure d'endommager la feuille extrudée en gaine en plastique mou, car celle-ci est stabilisée par les bagues de refroidissement internes superposées en forme d'étages et présentant un profilé particulier, exerçant sur la feuille un effet aspirant orienté radialement vers 10 l'intérieur. Le courant d'air puissant du refroidissement extérieur ne risque pas d'endommager la feuille soufflée 11 car celleci rencontre le diaphragme iris qui fait dévier le courant d'air principal vers l'extérieur et ne permet le passage 15 qu'à un volume d'air résiduel servant au refroidissement. REVENDICATIONS 1 Dispositif de refroidissement pour feuilles en matière plastique extrudées en gaine d'une tête de soufflage de feuilles avec refroidissement à air, constitué par des tubes coaxiaux traversant axialement la tête de soufflage de feuilles pour amener l'air de soufflage et de refroidissement et pour l'évacuer de la feuille soufflée et des bagues de refroidissement internes présentant des surfaces de guidage d'air orientées vers la paroi de la gaine, prévues à distan10 ce les unes des autres dans le sens de l'extrusion en aval de la buse annulaire d'extrusion de la tête de soufflage de feuilles essentiellement concentriques à l'axe de la feuille extrudée en gaine, baguesde refroidissement internesqui, en coupe longitudinale, sont courbées de façon convexe et sur lesquelles glisse l'air de refroidissement soufflé à travers des fentes annulaires qui sont formées par des bagues disposées en amont des bagues de refroidissement internes, par rapport à l'écoulement de l'air de refroidissement de manière que le courant de l'air de refroidissement soufflé par ces fentes soit approximativement parallèle ou forme un angle aigu avec la feuille extrudée en gaine, caractérisé en ce qu'une bague de refroidissement externe ( 30) présentant une fente de buse annulaire ( 32) entourant la feuille extrudée en gaine ( 7) est prévue à la suite de la buse annulaire 25 d'extrusion, bague de refroidissement externe dont le sens de soufflage est sensiblement parallèle à la paroi de la feuille extrudée en gaine ( 7) et en ce qu'une plaque d'impact ou diaphragme ( 9) présentant une lumière et entourant la feuille extrudée en gaine ( 7) est prévue dans la zone de 30 l'extrémité du parcours de refroidissement constitué par les bagues de refroidissement internes ( 8), en dessous de la zone d'expansion ( 10) de la feuille extrudée en gaine ( 7), diaphragme qui, dans sa projection axiale, recouvre au moins la zone de soufflage intérieure et délimite une fente annu35 laire ( 36) avec la paroi de la feuille extrudée en gaine ( 7). 2 Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de la plaque d'impact ou diaphragme ( 9) est réglable. 3 Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diaphragme est constitué par un diaphragme iris ( 9)4 Dispositif de refroidissement selon l'une quelcon5 que des revendications 1 A 3, caractérisé en ce que la plaque d'impact ou diaphragme ( 9) peut être déplacée en hauteur dans le sens axial de la feuille extrudée en gaine ( 7). Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque d'impact ou diaphragme ( 9) est disposée en regard de la bague de refroidissement interne ( 8) la plus haute. 6 Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 A 5, caractérisé en ce que la monture de diaphragme ( 34) repose sur la bague de refroidissement externe ( 30) par l'intermédiaire de montants ( 35) ou analogues. 7 Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la longueur du parcours de refroidissement correspond de cinq A dix fois 20 le diamètre de la buse annulaire d'extrusion ( 6). 8 Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 A 7, caractérisé en ce que la tête de soufflage de feuilles ( 4) est munie d'une alimentation latérale de matière en fusion.