Brevet FR2571301A2 — publié le 19860411

FR 2571301 A2 19860411 FR 8514803 A 19851007 L'invention concerne un dispositif de refroidissement pour feuilles en matière plastique extrudées en gaine d'une tête de soufflage de feuiiles à refroidissement par air, constitué par des tubes coaxiaux traversant axialement la tête de soufflage de feuilles pour amener l'air de refroidis- sement et de soufflage et pour l'évacuer hors de la feuille soufflée, et par des bagues de refroidissement internes dis- posées en étages, à distance les unes des autres dans le sens d'extrusion, à la suite de la filière annulaire d'ex- trusion de la tête de soufflage de feuilles, pratiquement concentriquement à l'axe de la feuille extrudée en gaine, munies de fentes de filière formées par des bagues et de sur- faces directrices d'air tournées vers la paroi de la gaine, surfaces qui, en coupe longitudinale des bagues de refroi- dissement internes, sont courbées de façon convexe et sur lesquelles glisse, lors du fonctionnement du dispositif, l'air de refroidissement éjecté des fentes de filière, l'é- coulement de l'air de refroidissement éjecté de ces fentes de filière étant à peu près parallèle à la direction de mou- vement de la paroi de la feuille en gaine ou faisant un an- gle aigu avec cette direction, et d'un système de refroidis- sement extérieur disposé concentriquement à l'axe de la gai- ne de feuille extrudée, entourant la gaine de feuille et qui est formé d'une bague de refroidissement externe présentant une fente de filière annulaire dont la direction de souffla- ge est à peu près parallèle à la paroi de la gaine de feuil- le et qui est disposée dans la région faisant suite à la filière annulaire d'extrusion, et d'une plaque d'impact ou d'un diaphragme, qui est disposé dans la région de l'extré- mité du parcours de refroidissement formé par les bagues de refroidissement internes, en dessous de la région de gonfla- ge de la gaine de feuille, qui, dans sa projection axiale sur la gaine de feuille, couvre au moins la région intérieu- re de gonflage de celle-ci et délimite par son bord annulai- re intérieur une fente annulaire avec la paroi de la feuil- le extrudée en gaine, selon le brevet principal. Le dispositif de refroidissement selon le brevet prin- cipal permet, sans effet nuisible sur la gaine de feuille, un si grand refroidissement de la gaine de feuille, sur la longueur du parcours de refroidissement formé par les bagues de refroidissement internes, que la gaine de feuille, à la suite de ce parcours de refroidissement, peut être gonflée A l'état de feuille soufflée avec un grand rapport de gon- flage. Ainsi, avec le dispositif de refroidissement selon le brevet principal, on peut par exemple fabriquer des feuilles soufflées en polyéthylène de densité basse ou élevée, ayant une grande résistance, parce que la gaine de feuille extru- dée, sur la longueur du parcours de refroidissement o elle est en forme de goulot de bouteille, peut être étirée en di- rection longitudinale et ensuite, être gonflée A l'état de feuille soufflée avec un grand rapport de gonflage. Ce grand rapport de gonflage peut être atteint en vertu de la grande puissance de refroidissement dans la région du goulot de la feuille. Dans le dispositif de refroidissement selon le bre- vet principal, les bagues de refroidissement internes dispo- sées en étages les unes au-dessus des autres, à surfacesdi- rectrices d'air convexes, stabilisent si bien la gaine de feuille dans la région de sa forme en goulot de bouteille que l'on peut souffler dessus, de l'extérieur, un jet d'air puissant, l'enveloppant cylindriquement, avec des turbulen- ces inévitables. Une destruction de la feuille soufflée par ce courant puissant d'air de refroidissement est empêchée par la plaque d'impact ou le diaphragme qui détourne radia- lement vers l'extérieur le courant extérieur d'air de re- froidissement et par suite protège la feuille soufflée.L'in- terstice annulaire formé entre le bord du trou et la plaque d'impact ou le diaphragme et la gaine de feuille est calcu- lé de telle sorte que par celui-ci, un jet d'air d'énergie diminuée peut seul passer encore et contribue au refroidis- sement supplémentaire de la feuille en gaine dans la région de gonflage. Dans l'interstice annulaire, le courant d'air est étranglé et en même temps égalisé, de sorte qu'il ne peut pas endommager la gaine de feuille mais seulement la refroi- dir. L'invention vise à perfectionner le dispositif de re- froidissement selon le brevet principal, de façon telle que l'on puisse fabriquer des feuilles soufflées ayant une résis tance encore plus grande. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que les bagues de refroidissement internes entourant concen- triquement le tube qui s'étend jusque dans la région de la feuille soufflée et qui sert à évacuer l'air de refroidisse- ment et de soufflage diminuent de diamètre, en partant de la bague de refroidissement interne située tout en bas et dont le diamètre correspond pratiquement à celui de la filiè- re annulaire d'extrusion, de telle sorte que la gaine de feuille extrudée prend, avant sa région de gonflage, une for- me analogue à un tronc de cône, rétrécissant vers le haut,à petit angle de conicité. Le dispositif selon l'invention per- met à la gaine de feuille extrudée de se contracter à un plus petit diamètre dans la région du goulot, avant le souf- flage, ce qui entraine une augmentation de résistance rela- tivement à une gaine qui, avant son gonflage, présente à peu près le même diamètre que la filière annulaire d'extrusion. Par angle de conicité, on entend l'angle compris entre les génératrices de cône, en coupe axiale. Les systèmes de re- froidissement interne et externe utilisés dans le dispositif selon l'invention permettent, malgré le rétrécissement tron- conique de la gaine extrudée dans la région du goulot, un si bon refroidissement que la gaine de feuille peut être gonfléE en une feuille soufflée, avec un bon rapport de gonflage. Selon un autre développement de l'invention, pour aug- menter le débit d'air de refroidissement, il est prévu que le tube servant à évacuer l'air de refroidissement et de gonflage est formé, dans la région des bagues de refroidis- sement internes, de tronçons de tube qui diminuent le diamè- tre vers le haut de telle sorte qu'entre deux tronçons de tube sont formées chaque fois des ouvertures d'entrée en forme de fente annulaire. Les différents tronçons de tube peuvent s'engager télescopiquement les uns dans les autres. Un exemple d'exécution de l'invention est expliqué plus précisément ciaprès à propos des dessins sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale de la tête de soufflage de feuille et du dispositif de refroidissement et la figure 2 est une coupe longitudinale d'une bague de refroidissement interne, en vue agrandie. Une matière plastique en fusion 1 est amenée latérale- ment dans le sens de la flèche 2 par une extrudeuse non re- présentée par l'intermédiaire d'une bride de raccordement 3 dans le bottier de la tête de soufflage 4 présentant un ca- nal annulaire 5 qui peut être réalisé de manière connue se- 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 souf- flage de feuilles, feuille extrudée en gaine qui, sur une hauteur H d'au moins cinq fois le diamètre de la fente annu- laire 6, maintient sa forme tubulaire sans élargissement.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 gaine soufflée 11 est ensuite posée à plat, retirée et enroulée. Les bagues de refroidissement internes 8 diminuent de diamètre en partant de la bague de refroidissement interne située tout en bas, d'une bague à l'autre, de sorte que la feuille en gaine 7 retirée enpassant par les bagues de re- froidissement internes 8 prend, sur la longueur du parcours de refroidissement formé par les bagues de refroidissement internes 8, une forme tronconique. Le diamètre de la feuil- le en gaine 7 peut diminuer, dans la région de la fin du parcours de refroidissement, à peu près jusqu'à la moitié du diamètre de la filière annulaire d'extrusion. A la hauteur de la ligne de solidification de feuille 12 est disposé, du côté extérieur de la feuille soufflée 11, le dispositif de calibrage de feuille 13 avec les éléments de soutien 14. 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 re- froidissement 19 dans les bagues de refroidissement internes 8, représentées schématiquement et superposées à 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 feuille extrudée en gaine 7 en plastique encore mou. La structure détaillée des différentes bagues de refroidissement internes 8 apparaît à la figure 2. Dans la région du parcours de refroidissement formé par les bagues de refroidissement internes 8, le tube de sortie 16 est subdivisé en tronçons de tube 16', 16", 16"', 161"" qui diminuent de diamètre vers le haut et s'engagent téles- copiquement l'un dans l'autre sur de courts parcours de tel- le sorte qu'entre deux tronçons de tube sont formées chaque fois des ouvertures d'entrée en forme de fente annulaire. Les différents tronçons de tube peuvent être reliés, par des filets en forme de rayon, entre eux et éventuellement aussi aux bagues de refroidissement internes. La bague de refroidissement interne 8 représentée en coupe longitudinale partielle à la figure 2 présente une sur- face de guidage d'air 20 cintrée de façon convexe selon la forme du côté aspirant d'une aile d'avion sur son côté tour- né vers la paroi intérieure de la feuille extrudée en gaine 7. Une bague 21 en forme d'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 feuil- le 7. La zone refroidissante de la bague de refroidissement 8 présentant la bague 21 en forme d'aileron est représentée par la ligne 23 de délimitation tiretée et correspond essen- tiellement dans sa réalisation & la surface d'une aile por- teuse 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 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 ex- trudée en gaine 7, la bague de refroidissement 8 avec la ba- gue 21 en forme d'aileron présente dans l'ensemble une struc- ture du type aile annulaire. Un courant d'air supplémentaire 25 est aspiré par l'in- termédiaire de la bague 21 en forme d'aileron, en raison de l'effet injecteur du jet d'air 24, courant d'air qui complè- te le refroidissement et le guidage de l'air. Selon le principe d'aile porteuse, l'air de refroidisse- ment s'écoule à l'extrémité de la surface de guidage d'air de la bague de refroidissement 8 avec une turbulence né- gligeable 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'ai- le porteuse en un jet d'air 28 dans le sens de l'air de re- froidissement. Le refroidissement extérieur de la feuille est assur& 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 refroidissement 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 tronc de cône. A la hauteur de la bague de refroidissement interne 8 située tout en haut est prévue la monture 34 du diaphragme iris 9, qui est soutenue-par l'intermédiaire de goujons 35 ou organes analogues sur la bague de refroidissement externe. L'ouverture en forme de trou du diaphragme iris 9 limite, re- lativement au col mince de la feuille en gaine, une fente annulaire de passage 36 par laquelle passe le courant rési- duel 37 de l'air extérieur, qui refroidit la gaine de feuil- -2571301 le dans la zone d'expansion 10. La quantité principale de l'air de refroidissement 33 est détournée radialement vers l'extérieur par le diaphragme iris 9, dans le sens des flè- ches 38. Après avoir traversé les bagues de refroidissement in- ternes 8, l'air de refroidissement intérieur réchauffé entre dans la feuille soufflée 11 et est aspiré en tant qu'air ré- chauffé par le tube central 16 au moyen d'une soufflerie non 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 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 6e La hauteur du diaphragme iris peut également être modifiée en vue de son adaptation à une performance de débit ou une vi- tesse 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 tur- bulences, ce courant d'air de refroidissement extérieur puissant n'est pas en mesure d'endommager la feuille extru- dée 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, exerçani sur la feuille un effet aspirant orienté radialement vers l'intérieur. Le courant d'air puissant du refroidissement extérieur ne risque pas d'endommager la feuille soufflée 11 car celle- ci rencontre le diaphragme iris qui fait dévier le courant d'air principal vers l'extérieur et ne permet le passage qu'à un volume d'air résiduel servant au refroidissement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement pour feuilles en matiè- re plastique extrud6es 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 feuil- les pour amener l'air de refroidissement et de soufflage et pour l'6vacuer hors de la feuille soufflée, et par des ba- gues de refroidissement internes dispos6es en 6tages, à dis- tance les unes des autres dans le sens d'extrusion, A la sui- te de la filière annulaire d'extrusion de la tête de souffla- ge de feuilles, pratiquement concentriquement à l'axe de la feuille extrud6e en gaine, munies de fentes de filière for- m6es par des bagues et de surfaces directrices d'air tour- nées vers la paroi de la gaine, surfaces qui, en coupe lon- gitudinale des bagues de refroidissement internes, sont cour- bées de façon convexe et sur lesquelles glisse, lors du fonc- tionnement du dispositif, l'air de refroidissement 6jecté6 des fentes de filière, l'6coulement de l'air de refroidissement éject6 de ces fentes de filière étant à peu près parallèle à la direction de mouvement de la paroi de la feuille en gaine ou faisant un angle aigu avec cette direction, et d'un système de refroidissement extérieur disposé concentrique- ment à l'axe de la gaine de feuille extrud6e, entourant la gaine de feuille et qui est formé d'une bague de refroidisse- ment externe présentant une fente de filière annulaire dont la direction de soufflage est à peu près parallèle à la pa- roi de la gaine de feuille et qui est dispos6e dans la ré- gion faisant suite à la filière annulaire d'extrusion, et d'une plaque d'impact ou d'un diaphragme, qui est disposé dans la région de l'extrémité du parcours de refroidissement formé par les bagues de refroidissement internes, en dessous de la région de gonflage de la gaine de feuille, qui, dans sa projection axiale sur la gaine de feuille, couvre au moins la région intérieure de gonflage de celle-ci et délimite par son bord annulaire intérieur une fente annulaire avec la pa- roi de la feuille extrudée en-gaine, dispositif caractérisé par le fait que les bagues de refroidissement internes (8) entourant concentriquement le tube (16) qui s'étend jusque dans la région de la feuille soufflée (11) et qui sert à 6vacuer l'air de refroidissement et de soufflage diminuent de diamètre, en partant de la bague de refroidissement inter- ne située tout en bas et dont le diamètre correspond prati- quement à celui de la filière annulaire d'extrusion (6),de telle sorte que la gaine de feuille extrud6e (7) prend,avant sa région de gonflage (10), une forme analogue à un tronc de cône, rétrécissant vers le haut, à petit angle de conicit6. 2. Dispositif selon la revendication 1, caract6ris6 par le fait que le tube (16) servant à évacuer l'air de refroi- dissement et de gonflage est formé, dans la région des ba- gues de refroidissement internes (8), de tronçons de tube (16', 16", 16"', 16"") qui diminuent de diamètre vers le haut de telle sorte qu'entre deux tronçons de tube sont formées chaque fois des ouvertures d'entrée en forme de fente annu- laire.