Brevet FR2564774A1 — publié le 19851129

La présente invention concerne un dispositif de filtre pour une extrudeuse à vis sans fin servant au traitement d'une masse de matière plastique fondue. Le dispositif com- porte un carter de filtre, qui *est pourvu respectivement d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie reliées au moyen de trous traversants ainsi que d'un alésage et qui comporte au moins un tiroir alternatif de section circulaire, pouvant coulisser dans l'alésage perpendiculairement au courant de matière fondue, avec au moins un évidement ménagé dans l'enveloppe cylindrique pour recevoir un élément de filtre. D'après la demande de brevet allemand DE-B- I 554 913, on connaît un dispositif de filtre de ce genre pour des extrudeuses - vis sans fin, dans leulsn cré à lequel sont créés au moyen d'évidements ménagés dans le tiroir alternatif, des volumes destinés à loger des élémenrs de filtres ou tamis, qui sont introduits en service, en fonction du degré d'encrassement, successivement dans l'écoulement de matière fondue. Les éléments de filtre sont constitués dans ce dispositif connu par des disques de filtres plats) qui sont sollicités par la pression de la matière fondue dans la zone de section de l'ouverture d'entrée de cette matière fondue, de sorte que, dans le cas d'éléments de filtres de grande surface,nonr seulement il est nécessaire d'avoir un tiroir alternatif de dimensions relativement grandes, mais des forces de compression de grandeur accrue agissent sur le tiroir alternatif et sur son guide dans le carter de filtre. Un autre inconvénient consiste en ce que, lors de la Fabricatlion d'éléments de filtre en forme de disque obtenus par poinçonnage, il se produit des chutes importantes. Lors du conditionnement de déchets de matière plastique qui présentent d'une manière connue un haut degré d'encras- sement, il est nécessaire, du fait de l'obligation de disposer d'une grande surface de filtre, de faire inter- venir un grand nombre de tels éléments de filtre, ce qui se traduit par une augmentation importante des frais. L'invention a pour but de créer un dispositif filtration du type défini ci-dessus, permettant une répar- tition uniforme du courant de matière fondue dans le filtre et des forces de pression agissant sur la surface du filtre, et donnant également la possibilité de compenser complètement les forces transversales agissant sur la surface de guidage du tiroir à mouvement alternatif. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que l'évidement se compose d'une gorge de forme annulaire et constitue un canal de matière fondue) pouvant être relié avec l'ouverture d'entrée et dans lequel un élément de fil- tre de forme cylindrique enveloppe la gorge avec conju- gaison de formes, l'ouverture de sortie pouvant tre reliée avec un trou d'écoulement orienté suivant l'axe longitudinal du tiroir alternatif dans la zone du canal de matière fondue. Grâce à l'agencement particulier de l'évidement ménagé dans le tiroir alternatif pour recevoir l'élément de filtre-, on obtient un écoulement de matière fondue qui se répartit largement sur une surface de filtrage rela- tivement grande. Ainsi, ia gorge recevant directement l'élé- ment de filtre permet une application étroite du tissu de fil- tre sur la périphérie de son enveloppe cylindrique. On obtient ainsi un équilibrage des composantes des forces exercées par la pression de la matière fondue sur la surface de guidage du tiroir alternatif, de sorte qu'on combat l'apparition des dé- formations du tiroir alternatif ou bien la formation de fentes à l'intérieur du trou de guidage. Un autre avantage important est obtenu grâce-à la fa- brication économique du filtre, du fait de sa forme géométri- que simple. Le tissu de filtre, découpé en une forme rectan- gulaire correspondant aux dimensions de la gorge de profil an- nulaire, peut Otre enroulé dans une opération simple autour de l'enveloppe cylindrique de la gorge et il peut être également facilement enlevé après usage. Selon une autre particularité de l'invention, le canal de matière fondue e t formé en outre nar une rainure ménagée dans l'alésage de carter et recouvrant la gorge de forme annulaire en limitant - la dimension longitu- dinale. Cela permet un remplissage rapide et complet du canal de matière fondue autour des éléments de filtre par un refoulement automatique de l'air inclus dans ce canal après le remplacement du tissu de filtre ou tamis. Selon encore une autre particularité de l'invention, le canal de matière fondue présente la section maximale de passage dans la zone de l'ouverture d'entrée; on obtient ainsi une autre possibilité de remplissage rapide et uniforme du canal de matière fondue. Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, la gorge de forme annulaire est disposée concentrique- ment à l'axe longitudinal du tiroir alternatif alors que la rainure annulaire est disposée excentriquement par rapport audit axe; on obtient ainsi l'avantage d'une fabrication commode et d'une plus grande facilité de montage du tiroi'r alternatif. En outre, on est assuré d'un écoulement optimal de la matière fondue au travers des éléments de filtre. Selon encore une particularité de l'invention, la gorge de forme annulaire a un profil étagé, de manière à lojer un élément de filtre multicouche, et comporte dans un premier gradin un tissu distributeur entourant la Jorrj' et dans un second gradin un tissu filtrant enveloppant le tissu distributeur et le recouvrant à ses extrémités; on obtient ainsi une application étroite du tissu filtrant fin sur la surface du tiroir alternatif} de sorte qu'on empêche des écoulements de fuite provoqués par des courants transversaux dans le tissu distributeur. Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, le tissu distributeur est relié par conjugaison de formes avec l'enveloppe cylindrique du tiroir alternatif et le tissu de filtre peut être bloqué au moyen de corps de serrage; ainsi il suffit de remplacer le tissu de filtre extérieur encrassé. Du fait que le tissu distributeur cons- titue un composant fixe du tiroir alternatif, il est possible de séparer et de remplacer facilement le tissu de filtre extérieur, et le nouveau tissu de filtre peut alors être collé sur le résidu de matière fondue se trouvant dans le tissu distributeur. A la place du tissu distributeur, la gorge annulaire peut également comporter sur sa surface un profil de filetage. Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, le trou d'écoulement a une section qui correspond à la section de passage de l'ouverture d'entrée; on obtient ainsi une vitesse constante de l'écoulement dans le disposi- tif de filtration. Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, le trou d'écoulement comporte, dans la zone du canal de matière fondue, un cane de refoulement qui s'élargit avec un profil conique dans la direction d'écoulement de la matière fondue; ainsi, on obtient dans le tiroir à mou- vement alternatif des rapports entre sections favorisant l'é- coulement et réduisant à son minimum la résistance opposée à cet écoulement. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure I est une coupe longitudinale d'un dispo- sitif de filtre comportant un tiroir alternatif pouvant être actionné par un vérin; la figure 2 est une coupe du dispositif de filtre de la figure 1, faite suivant la ligne de coupe II-II' la figure 3 montre à plus grande échelle un détail IIIdu dispositif de filtre de la figure 1; la figure 4 représente le dispositif de filtre de la figure 1 poulr d(ux positiollns (irrelu de Fonc(-tiolirnne- m(nt du tiroir alternatif, et la figure 5 représente une forme de réalisation simplifiée d'un dispositif de filtre comportant un tiroir alternatif représenté dans la position de service. Comme le montre la figure I1, le dispositif de filtre se compose d'un carter I pourvu d'un alésage 2 dans le- qluel coulisse lungjitudinaleerricnt et est guidé un Liroir à miouvenment alternatif 3. La translation longitudinale du tiroir alterna- tif 3, de forme cylindrique classiquej pour le faire parve- ni' à l'une des positions de service représentées de façon plus drt aille s;ur la figure 4 est assurée au moyen d'une tige de pis- ton 7 par un vérin 4 pouvant être actionné hydraulique- Eliti t. Dans le carter i de filtre, il est prévu radialement par rapport à l'alésage 2, une ouverture d'entrée 5, qui est directement reliée avec une extrudeuse A vis sans fin, non représentée en détail, en vue de l'introduction de la matière fondue dans le dispositif de filtre. Une ouverture de sortie 6, ménagée également radialement par rapport A l'alésage 2 du carter, sert A évacuer la matière plastique fondue filtrée. L'ouverture de sortie 6 est décalée par rapport à l'ouverture d'entrée dans la direction de l'axe longitudinal du tiroir alterna- tif 3. Des brides 8, 9, pouvant être boulonnées sur le carterl dc filtre comportent des canaux de refroidissement servant au passage d'un fluide de refroidissement en vue de la solidification de la matière fondue dans les trous de guidage 11, 11' des brides 8, 9. Un évidement 13j ménagé dans la bride 8 du côté sortie du tiroir alter- natif 3. sert A recevoir de la matière fondue qui devient visible dans le processus de dégazage comme décrit dans la suite. Le tiroir alternatif 3 est pourvu sur sa périphérie d'une Vo'roe 14 de forme annulaire, qui crée un canal périphérique 15 de matière fondue, sous la forme d'un évidement dans l'enveloppe cylindrique du tiroir alternatif 3. La gorge 14 de forme annulaire sert A recevoir un 6mt"erL d(e filtre 12, constitué d'un tissu distributeur 16 et d'un tissu Filtrant 17, et elle présente dans ce but un profil étagé, comme le montre de façon plus détaillée la figure 3. Il est ainsi prévu deux gradins, et le tissu distributeur 16 est alors disposé dans un premier gradin 18 de façon que le tissu filtrant 17 s'appuie sur le second gradin 19 en recouvrant le tissu distributeur 16. L'appui séparé ainsi obtenu pour le tissu filtrant 17 facilite son remplacement lorsqu'il est nécessaire de le changer. En outre, son appui à plat dans la zone du second gradin 19 permet un entourage complet du tissu distributeur 16. A la place du tissu distributeur 16, il est possible de prévoir, dans une réalisation simpli- fiée, également un profilage en forme de rainure de l'enve- loppe cylindrique de la gorge 14 de forme annulaire. Le tissu distributeur 16 et le tissu filtrant 17 sont formés à partir d'un morceau rectangulaire et ils enveloppent complètement la gorge 14 annulaire. La fixation du tissu distribu- teur 16 sur l'enveloppe cylindrique de la gorge 14 est réalisée par un enroulement 20 de fils/tandis que le maintien du tissu filtrant 17 est assuré au moyen d'un corps cylindrique de serrage 21 qui est ouvert sur sa périphérie. Celui-ci peut par exemple être constitué d'un tissu en fils métalliques durs ou bien d'une tôle perforée en acier à ressort et il est emmanché ou engagé axialement sur l'extrémité extérieure du tiroir alternatif 3. En complément de la gorge 14, et en recouvrement de celle-ci dans sa direction longitudinale comme le montre la figure 1, il est prévu dans l'alésage 2 du carter une rainure annulaire 22 qui est reliée à l'ouverture d'entrée 5. En disposant cette rainure annulaire 22 excentriquement par rapport à l'axe longitudinal du tiroir alternatif 3, on forme au total un canal 15 de matière fondue, qui se rétrécit vers la périphérie, comporte la section maximale de passage à l'intérieur de la zone corres- pondant à l'ouverture d'entrée 5 et permet une réparti- tion uniforme de matière fondue sur le tissu filtrant 17. L'ouverture de sortie 6 ménagée dans le carter ] de Filtre peut être reliée à l'ouverture d'entrée 5 au moyen d'un trou d'écoulement 24 orienté suivant l'axe longi- tudinal du tiroir alternatif 3. Son diamètre est dimensionné de façon que sa section de passage corresponde à la section d'entrée de l'ouverture d'entrée 5. Par insertion d'un cône de refoulement 23 dans le trou d'écoulement 24 élargi en correspondance, on obtient un canal collecteur 25 de forme annulaire qui s'élargit dans la direction d'écoulement de la matière fondue et qui est dévié en direction de l'ouverture de sortie 6. Un élément de remplissage 26 fixé dans le tiroir alternatif 3 permet, par un profil aérodynamique, un écoule- mentL;ans rési;itance ni résidu. Un grand nombre de trous d'écoulement 27 ménagés dans la zone du canal 15 de matière fondue établissent une liaison de ce dernier avec le canal collecteur 25. Pour limiter la résistance à l'écoulement des trous 27, le diamètre extérieur du canal collecteur 25 est dimensionné de telle sorte que l'épaisseur de paroi subsistante qui est formée par les corps 28 de soutien des éléments de filtre 12 entre le canal collecteur 25 et le canal 15 de matière Fondue, soit suffisante pour absorber d'une façon sûre la pression de la matière fondue. A cet égard, la forme annulaire du corps de soutien 28 améliore sa capacité d'absorption de charge. Le remplacement du tissu filtrant 17 s'effectue après transfert du tiroir alternatif 3 au moyen du iri ' jI,nqlue durans la position extérieure représentea SU, la figure 4. Ce mouvement de translation est effectué dans un intervalle de temps très court pour limiter une décharge de la matière fondue à l'air libre par l'inter- médiaire de l'alésage 2 du carter. Au moyen d'une pince spéciale, le corps de serrage 21 s'appliquant par sa tension propre contre le tissu filtrant 17 peut tre élargi en diamètre et être sorti axia- lement. Après avoir enlevé par raclage des résidus de matière fondue n'adhérant pas fortement, on recourbe l'extrémité du tissu filtl'anL 17 enroulé et on le sort du tissu distributeur 16. Ensuite, le nouveau morceu rectangulaire de tissu f'iltrant peut être collé selon une forme cylin- drique sur le tissu distributeur et le corps de serrage est mis en place. Pendant le transfert du tiroir alternatif 3 udns la position d'évent également indiquée sur la figure 3, la matière fondue sous pression pénètre par l'intermédiaire de l'ouverture d'entrée 5 dans le canal 15 et elle refoule alors l'air vers l'extérieur par l'intermédiaire de l'alésage 2 du carter. Un remplissage sans résidu du canal de matière fondue 15 est obtenu en maintenant le tiroir alternatif 3 dans la position d'évent pendant une courte durée. La translation jusque dans la position de travail de la figure I s'effectue ensuite, lorsque la matière fondue devient visible dans l'évidement 13. Lorsqu'il est prévu dans le carter de filtre I deux tiroirs alternatifs 3 comme le montre la figure 2, le remplacement du tissu filtrant 17 est effectué sans interruption de l'écoulement de matière fondue. Il est également possible d'envisager des structures comportant trois tiroirs alternatifs, auquel cas pendant le changement du tissu de filtrage, deux filtres peuvent rester en service. La figure 5 représente un agencement du dispositif de filtre qui est relativement simple et qui est suffisant pour de nombreux processus opératoires. Dans ce cas, le produit non filtré pendant le court intervalle de temps nécessaire au remplacement de filtre est canalisé par un trou séparé 29 ménagé au travers du tiroir alternatif 3. En outre, l'élément de filtre 12 est composé d'un tissu filtrant et d'un tissu distributeur et il est bloqué dans le canal 15 de matière fondue au moyen de corps de serrage 21, de sorte que la gorge 14 de forme annulaire ne présente pas ici un étagement en forme de gradins. Dans ce cas également, on obtient grâce-à l'agen- cement du filtre une répartition équilibrée des forces dans le tiroir alternatif. En outre, une surface de filtre relativement grande permet d'obtenir un bon rendement en ce qui concerne le débit de matière. Le filtre a une forme géométrique simple et il peut être fabriqué sans déchets importants. [Quanid le tissu fiLtrant et le tissu distributeur constituent deux élémernts séparés, on obtient en outre une faible dépense en matières filtrantes, car seul le tissu filtrant est à remplacer alors que, par contre, le tissu distributeur forme un composant fixe du tiroir alternatif. On peut ansi obtenir une obturation correcte du tissu distri- buteur par le fait que le tissu filtrant s'applique direc- tement dans une zone marginale contre la surface du tiroir alternatif 3 et qu'on évite des écoulements de fuite produits par des courants transversaux dans le tissu distributeur. Après sa filtration, la matière fondue qui a été ainsi ddbarassée des impuretés solides peut être acheminée vers les dispositifs du type filière ou moules, pour la suite du traite- ment de transformation de cette matière fondue. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention de nombreuses modifications peuvent être apportées au disposi- tif de filtre décrit et représenté. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtre pour une extrudeuse à vis sans fin servant au traitement d'une masse de matière plastique fondue, comportant un carter de filtre, qui est pourvu d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie reliées au moyen de trous traversants ainsi que d'un alésage et qui comporte au moins un tiroir alternatif de section circulaire, pouvant coulis- ser dans l'alésage perpendiculairement au courant de matière fondue, avec au moins un évidement ménagé dans l'enveloppe cylindrique pour recevoir un élément de filtredispositif caractérisé en ce que l'évidement se compose d'une gorge de forme annulaire (14) et constitue un canal-(15) de miatière fon- due pouvant être relié -à l'ouverture d'entrée (5) et dans lequel un élément de filtre (12) de forme cylin- drique enveloppe la gorge annulaire (14) avec conjugaison de formes, l'ouverture de sortie (6) pouvant être reliée à un trou d'écoulement (24) orienté suivant l'axe longi- tudinal du tiroir alternatif (3) dans la zone du canal (15) de matière fondue. 2. Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal (15) de matière fondue est formé en outre par une rainure (22) ménagée dans l'alésage (2) de carter et recouvrant la gorge (14) de forme annulaire dont elle limite la dimension longitudinale. 3. Dispositif de filtre selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que le canal (15) de ma--. tière fondue présente la section maximale de passage dans la zone de l'ouverture d'entrée (5). 4. Dispositif de filtre selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que la gorge de forme annulaire (14) est disposée concentriquement à l'axe lon- gitudinal du tiroir alternatif (3), alors que la rainure annulaire (22) est disposée excentriquement par rapport audit axe. 5. Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gorge (14) de forme annulaire a un profil étagé de manière à recevoir un elemcit de firi l 12) et comporte dans un premier gradin un tissu distributeur (16) entourant-la gorge (14) et dans un second gradin un tissu filtrant (17) envelop- pant le tissu distributeur (16) et le recouvrant à ses extrémités. 6. Dispositif de filtre selon la revendication , caractérisé en ce que le tissu distributeur (16) est relié par conjugaison de formes avec l'enveloppe cylin- drique du tiroir alternatif (3)j et en ce que le tissu filtrant (17) peut être bloqué au moyen de corps de serrage (21). 7. Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérise en ce que le trou d'écoulement (24) a une section qui correspond à la section de passage de l'ouver- ture d'entrée (5). 8. Dispositif de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou d'écoulement (24) comporte, dans la zone du canal (15) de matière fondue, un cône de refoulement (23) qui s'élargit avec un profil conique dans la direction d'écoulement de la matière fondue.