Brevet FR2566699A1 — publié le 19860103

La présente invention concerne un dispositif pour la production de protecteurs de pneumatiques ou d'autres profilés ou bandes en caoutchouc, élastomère ou matière thermoplastique, constitué par une filière disposée sur l'orifice de sortie de la matière d'une extru- deuse pour le profilage de ladite matière et dont la sortie est formée par un carter muni d'une règle profilée et d'un cylindre rotatif per- pendiculaire à la sortie de la filière. Le brevet européen n 00 05 077 décrit une tête monocylindre pour la production de profilés en caoutchouc ou autres. - L'unité d'extrusion, y compris la tête, est amenée sous con- trainte sur le cylindre,avec interposition entre ce dernier et les parties de la tête d'une plaque d'appui réalisée dans un matériau autolubrifiant, tel que sulfure de molybdène ou polytétrafluoréthy- lène. De telles plaques d'appui n'ont pas fait leurs preuves, car une usure apparaît tant sur la plaque que sur les cylindres. Elles présen- tent toutefois en particulier l'inconvénient suivant: de la matière se dépose entre la plaque d'appui et la surface du cylindre, est vul- canisée voire brûlée par le frottement et la pression de serrage appli- quant la plaque d'appui sur la tête, et les résidus brûlés produisent une contamination notable du profilé ou de la bande extrudé. La tête monocylindre présente en outre l'inconvénient d'imposer un démontage complet pour le changement de mélange et le nettoyage. Il est impossible d'extraire la vis de l'extrudeuse sans démontage préalable de la tête, même quand le cylindre est éloigné horizontale- ment de cette dernière par les tiges. L'invention vise à améliorer la tête monocylindre décrite par le brevet européen précité. Il s'agit en particulier d'obtenir une construction nettement plus compacte de la tête monocylindre, une manipulation plus facile même lors du changement de mélange et une - possibilité de nettoyage rapide de la tête. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, - le cylindre horizontal est disposé légèrement au-dessous de la génératrice la plus basse de l'alésage intérieur horizontal du cylindre d'extrusion; - les articulations de pivotement de la partie supérieure de la tête sont disposées sur cette dernière; - les points d'application des vérins hydrauliques ou pneumatiques pour le pivotement de la partie supérieure de la tête sont situés sur ladite partie supérieure et sur les parois latérales du carter; - la partie supérieure de la tête est bloquée en position de tra- vail par des verrouillages à coin hydrauliques ou pneumatiques, fixés sur elle et s'engageant chacun dans une ouverture des Parois latérales du carter; - les paliers du cylindre sont fixés sur la partie inférieure de la tête; et - les parties de la tête en regard du cylindre sont disposées à distance de la surface de ce dernier. Le montage du cylindre horizontal, disposé perpendiculairement à la tête, légèrement au-dessous de la génératrice la plus basse de l'alésage horizontal du cylindre d'extrudeuse contenant la vis trans- porteuse permet de sortir cette dernière du cylindre après le relevage de la partie supérieure de la tête en vue d'un nettoyage poussé ou d'un changement de vis. Il est inutile pour ce faire de toucher au cylindre monté devant la tête, car la vis peut être extraite par dessus lui. Afin de favoriser une construction compacte de la tête monocy- lindre, les articulations de pivotement de la partie supérieure de la tête et les vérins hydrauliques de pivotement sont montés sur la partie supérieure de la tete ou les parois latérales du carter et non sur la bride du cylindre d'extrusion selon l'art antérieur. Cette disposition permet la construction d'une tête très compacte, se montant par bride sur toute extrudeuse, sans imposer des précautions particulières quelconques sur cette dernière. Le verrouillage de la partie supérieure relevable de la tête sur les parois latérales du carter pose un problème particulier pour une manipulation rapide de la tête car des pressions très élevées de 250 bars max. règnent dans cette dernière, de sorte que le risque de fuites est très grand. Il est particulièrement difficile de réaliser un tel verrouillage de façon à permettre néanmoins une construction compacte de la tête monocylindre, ce résultat ne pouvant être obtenu à l'aide des agrafages latéraux usuels des parties supérieures et inférieures de la tête qu'à un prix beaucoup trop élevé, de la façon décrite par exemple dans la demande de brevet de la République fédé- rale d'Allemagne publiée sous le n 24 57 532, figures 7 et 8. L'invention résoud également ce problème comme suit, d'une façon très simple et efficace: un dispositif de verrouillage hydrau- lique ou pneumatique est fixé sur la partie supérieure de la tête et, de chaque côté, repousse deux coins coniques vers l'extérieur, dans des ouvertures coniques des parois latérales du carter, de sorte que la conicité des coins et des ouvertures applique sous une pression élevée la partie supérieure de la tête sur la partie inférieure avec une très bonne étanchéité. Un tel verrouillage des parties de la tête en position de tra- vail n'exige que très peu de place, de sorte que cette disposition aussi assure une construction très compacte de la tete. Une autre disposition en vue de la réalisation compacte de la tête consiste à monter le cylindre disposé perpendiculairement à la tête dans les parois latérales du carter de cette dernière. Cette disposition assure en particulier entre la règle de sortie et la sur- face du cylindre une relation précise, qui peut en outre être repro- duite exactement à tout moment (dans le cas d'un changement de la règle de sortie par exemple), tant que la partie supérieure de la tête est bloquée sur la partie inférieure par le verrouillage à coin. Une amélioration notable de la tête monocylindre par rapport à celle décrite par le brevet européen n 00 05 077 consiste à supprimer les plaques d'appui en matériau autolubrifiant entre la tête et la surface du cylindre, ce qui interdit les phénomènes d'usure sur les plaques même et les cylindres. On a en effet constaté de façon sur- prenante qu'un montage des parties de la tête en regard du cylindre à distance de la surface de ce dernier permet de maintenir la largeur de sortie du profilé ou de la bande dans des tolérances relativement serrées, une fois que la pression d'injection dans la tête et la vitesse circonférentielle du cylindre ont été réglées. De meilleurs résultats encore sont obtenus quand, outre le mon- tage des parties de la tête en regard du cylindre à distance de ce dernier, la pression d'injection est mesurée dans la tête et un dis- positif de commande agissant sur la vitesse circonférentielle du cylindre ou la vitesse de rotation de la vis d'extrusion, est prévu pour la régulation de la largeur de sortie du profilé ou de la bande hors de la tête. La pression de la matière dans la tête est par exemple mesurée puis, en fonction de ces valeurs, un appareil de commande agit sur la vitesse circonférentielle du cylindre et/ou la vitesse de rotation de la vis. Les bords du profilé ou de la bande peuvent aussi être explorés par une photodiode, dont les valeurs sont transmises à un appareil de commande qui règle alors en conséquence la vitesse circonféren- tielle du cylindre et/ou la vitesse de rotation de la vis. Cette disposition évite la plaque d'appui en sulfure de molyb- dène par exemple, décrite dans le brevet européen et disposée entre le cylindre et la partie antérieure de la tête, ainsi que tous les inconvénients précités qui en résultent. La plaque d'appui décrite dans le brevet européen a pour rôle de former les c8tés d'un profilé pour obtenir la largeur de sortie. La plaque d'appui doit éviter que la matière à extruder s'échappe latéralement ou sorte toujours de la tête avec la même largeur. La matière doit donc être extrudée avec une pression déterminée contre les délimitations latérales de la plaque d'appui, ce qui ne permet pas d'interdire le refoulement de petites quantités de matière sous la plaque d'appui, o elles brûlent par frottement et entraînent ainsi des conséquences très néfastes. Les plaques d'appui latérales rotatives sont superflues quand selon l'invention, la pression est en outre mesurée dans la tête et sert à la régulation de la vitesse circonférentielle du cylindre. Cette dernière est légèrement augmentée quand la pression croît, de sorte que davantage de matière sort ou est extraite de la tête, diminuant ainsi légèrement la pression et par suite la largeur de sortie du profilé. Lorsque par suite d'un accroissement de la vitesse circonféren- tielle du cylindre davantage de matière sort par la fente de la fili- ère (délimitée en bas par le cylindre et en haut par une règle profi- lée), la bande ou le profilé extrudé devient plus étroit, et quand la vitesse circonférentielle du cylindre diminue, la bande ou le profilé devient plus large. Cette disposition permet aussi d'agir automatiquement et très spécifiquement sur la largeur de sortie du profilé en caoutchouc de la bande, sans recours à des plaques mécaniques latérales d'étanchéité ou à des éléments similaires. Des plaques d'étanchéité latérales entre le cylindre et la partie antérieure de la tête présentent en outre l'inconvénient d'exi- ger le montage d'un nouveau jeu de plaques à chaque modification de largeur, avec par suite une interruption de production inévitable. Selon une autre caractéristique de l'invention, un dispositif de commande constitué par un manomètre affecté à la cavité intérieure de la tête est en outre affecté à la tête pour la régulation de la largeur de sortie du profilé ou de la bande; le manomètre est relié à un appareil de commande; et l'appareil de commande est relié à l'en- traînement du cylindre et/ou de la vis d'extrusion. Selon une autre caractéristique de l'invention, un dispositif de commande constitué par des photodiodes explorant les bords de la bande est en outre affecté à la tête pour la régulation de la largeur de sortie du profilé ou de la bande; les photodiodes sont reliées à un appareil de commande; et l'appareil de commande est relié à l'entraî- nement du cylindre et/ou de la vis d'extrusion. Le montage supplémentaire d'un dispositif de commande permet, en liaison avec des règles profilées pour diverses largeurs de sortie de la tête, la conduite automatique de toute largeur de profilé ou de bande uniquement par une commande de la vitesse circonférentielle du cylindre et de la vitesse de rotation de la vis (c'est-à-dire du débit de l'extrudeuse) en fonction de la pression de la matière dans la tête et de la largeur du produit extrudé, exploré par les photodiodes, sans aucune limitation latérale. Les caractéristiques de l'invention assurent un étonnant succès d'ensemble, qui va bien au-delà du succès des mesures individuelles qui s'influencent et se complètent mutuellement. On obtient une tête monocylindre très compacte, dont le fonction- nement assure en outre des valeurs remarquables par exemple des fuites et de la précision du profilé ou de la bande extrudée. La manipulation de la tête est en outre très facilitée, car elle peut être relevée très rapidement (dégagement des verrouillages à coins latéraux, relevage de la partie supérieure de la tête), ce qui facilite de plus beaucoup le nettoyage de la tête et un changement de vis. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation préférentielle et des dessins annexés sur les- quels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une tete monocylindre; et la figure 2 est une coupe suivant l'axe II-II de la figure 1. La tête monocylindre est constituée par une extrudeuse 1, la tête 2 et le cylindre 3. La tête 2 est constituée par une partie inférieure 4a et une partie supérieure 4, que le vérin hydraulique 6 relève autour des articulations de pivotement 5. Le vérin hydraulique 6 présente deux points d'application ou de fixation: 30 sur la partie supérieure 4 de la tête et 29 sur les parois latérales 20 et 19 du carter. Le vérin hydraulique 9 et les fixations auxquelles il est relié maintiennent de façon sûre la règle profilée 11 interchangeable dans sa position. La partie supérieure 4 de la tête pivote dans le sens de la flèche 12. Le dispositif de verrouillage à coin de la partie supérieure de la tête est constitué selon figure 2 par une plaque de base 14, sur laquelle les vérins hydrauliques 15 et 16 agissent de part et d'autre. Des coins 17, 18 coniques par exemple sont fixés sur les vérins hydrau- liques et s'engagent dans des ouvertures 17a et 18a également coniques des parois latérales 19 et 20 du carter. Sur la figure 2, le coin 17 est sorti de l'ouverture 17a tandis que le coin 18 se trouve dans l'ouverture 18a, en position de verrouil- lage. '6 6699 L'ouverture de la tête 2 s'effectue en sortant d'abord les coins 17 et 18 des parois latérales 19 et 20 du carter. Le vérin hydraulique 6 est ensuite actionné et la partie supérieure 4 de la tête est relevée autour de l'articulation de pivotement 5, dans le sens de la flèche 12. Il est alors possible, sans précaution particulière, de nettoyer la tête, de changer les torpilles ou les règles profilées et de sortir la vis 21 de l'extrudeuse et le cas échéant de la remplacer. Après la fin de ces opérations, la partie supérieure 4 de la tête est de nouveau abaissée par le vérin hydraulique 6 à double effet, puis verrouillée par sortie des coins 17 et 18 dans les ouvertures 17a et 18a du carter, ce qui assure un verrouillage bien équilibré de la tete. La réalisation entre les parties de la tête en regard du cylindre et la surface de ce dernier d'un écartement compris par exemple entre et 500 p maintient de façon étonnante la largeur de sortie du profilé ou d'une bande de matière dans des tolérances serrées, après un seul réglage de la pression d'extrusion et de la vitesse circon- férentielle du cylindre. La tête monocylindre peut être conduite automatiquement quand cet état réglé une seule fois est décelé par les dispositifs de surveil- lance supplémentaires, mais non absolument indispensables, et des opérations de régulation appropriées sont effectuées. Des pressions de matière pouvant aller jusqu'à 250 bars appa- raissent dans le canal d'écoulement 23; elles sont décelées par le ma- nomètre 22 puis enregistrées par un appareil de commande 24. L'appareil de commande 24 agit, en fonction de la pression mesurée, sur un entraînement du cylindre 3 non représenté, de façon qu'à partir d'une pression prédéterminée, il augmente légèrement (ou proportionnellement) la vitesse circonférentielle du cylindre 3 - (jusqu'à 2 %) afin d'extraire davantage de matière de la cavité intérieure 23 de la tête, de sorte que la largeur du profilé ou de la bande diminue jusqu'à une largeur déterminée. La largeur précise du profilé 27 est obtenue à l'aide d'un dispositif de chutage des bords, constitué par une lame de coupe 26 et un cylindre de coupe 25 entraîné. Les lames de coupe sont dispo- sées de façon à permettre aussi d'effectuer des coupes inclinées par rapport au sens de travail. L'appareil de commande 24 peut aussi agir sur un entraînement non représenté de la vis 21, en fonction de la pression mesurée, afin de réduire légèrement (jusqu'à 2 % par exemple) la vitesse de rota- tion de la vis quand la pression dépasse une valeur déterminée, ce qui réduit en conséquence le débit de l'extrudeuse. La pression diminue par suite dans l'enceinte 23 et la largeur du profilé sortant de la tête diminue légèrement pour une vitesse circonférentielle constante du cylindre, de sorte que la quantité des chutes découpées diminue également. La détection de la pression à l'aide du manomètre 22 et l'action sur la vitesse circonférentielle du cylindre ou la vitesse de rotation de la vis assurent ainsi que: a) les parties de la tête peuvent être disposées à une faible dis- tance du cylindre 3, sans serrage entre elles; b) les problèmes posés par les plaques de pression ou d'usure (usure de la plaque intermédiaire et du cylindre rotatif) sont totalement évités (cf. brevet européen n 00 05 077); - c) aucune matière ne s'accumule entre la plaque de pression et la surface du cylindre, n'est brûlée par la chaleur et ne produit d'importantes contaminations. Des plaques de délimitation latérale ne sont donc plus nécessaires. La largeur de la bande 27 sortant de la tête peut aussi être décelée par des photodiodes 8 disposées de chaque côté. Dans le cas d'une augmentation de la largeur de la bande ou du profilé, l'appareil de commande 24 relié aux photodiodes 8 agit également sur la vitesse circonférentielle du cylindre 3 et/ou la vitesse de rotation de la vis 21. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif pour la production de protecteurs de pneumatiques ou d'autres profilés ou bandes en caoutchouc, élastomère ou matière thermoplastique, constitué par une filière disposée sur l'orifice de sortie de la matière d'une extrudeuse pour le profilage de la matière et dont la sortie est formée par un carter muni d'une règle profilée et un cylindre rotatif perpendiculaire à la sortie de la filière, ledit dispositif étant caractérisé en ce que: - le cylindre horizontal (3) est disposé légèrement au-dessous de la génératrice la plus basse (28) de l'alésage intérieur horizontal du cylindre d'extrusion; - les articulations (5) de pivotement de la partie supérieure (4) de la tête (2) sont disposées sur cette dernière; - les points d'application (29, 30) des vérins hydrauliques ou pneumatiques (6) pour le pivotement de la partie supérieure (4) de la tête sont situés sur ladite partie supérieure et sur les parois latérales (19, 20) du carter; - la partie supérieure (4) de la tête est bloquée en position de travail par des verrouillages à coin hydrauliques ou pneumatiques, fixés sur elle et s'engageant chacun dans une ouverture (17a, 18a) des parois latérales (19, 20) du carter; - les paliers (31) du cylindre (3) sont fixés sur la partie infé- rieure (4a) de la tête; et - les parties (4, 4a) de la tête (2) en regard du cylindre (3) sont disposées à distance de la surface de ce dernier. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que: -un dispositif de commande constitué par un manomètre (22) affecté à la cavité intérieure (23) de la tête (2), est en outre affecté à cette dernière pour la régulation de la largeur de sortie du profilé ou de la bande; - le manomètre (22) est relié à un appareil de commande (24); et - l'appareil de commande (24) est relié à l'entraînement du cylindre (3) et/ou à l'entraînement de la vis d'extrusion (21). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que: - un dispositif de commande, constitué par des photodiodes (8) explorant les bords de la bande, est en outre affecté à la tête (2) pour la régulation de la largeur de sortie du profilé ou de la bande; - les photodiodes (8) sont reliées à un appareil de commande (24); et - l'appareil de commande (24) est relié à l'entraînement du cylindre (3) et/ou à l'entraînement de la vis d'extrusion (21).