Brevet FR2569606A1 — publié le 19860307

Dispositif thermogène à pointe pour moules de ma- chines de moulage par injection La présente invention concerne un dispositif thermogène ou dispositif de production de chaleur à pointe, pour des moules de machines de moulage par injection, qui per- met une opération précise de moulage par injection. Sur les figures 1 à 3, annexées à la présente demande, on voit représenté un dispositif thermogène classique à pointe de ce type. Il est décrit dans le brevet US n 4 51 927 et dans le brevet européen n 0 043 234 B1, ces deux do- cuments correspondant à la demande de brevet japonais publiée avant examen, n 57-11 017 au nom de la présente demanderesse En se reportant à la figure 1, on voit que la référence 1 désigne un corps thermogène en forme de projectile, qui se compose d'un boîtier métallique cylindrique 2 et d'un or- gane thermogène 3 en forme de pointe conique, qui est fixé au boîtier. L 'organe thermogène en forme de pointe conique 3 comporte un passage 4 s'étendant suivant son axe. Un fil chauf- fant 5 en forme de tige pénètre complètement à l'intérieur du passage 4 jusqu'à ce que son extrémité atteigne l'extrémité de la pointe de l'organe thermogène 3. Le fil chauffant en for- me de tige 5, qui est un fil de nichrome, est inséré dans un tube isolant 5a. Au fil chauffant en forme de tige 5, se trouve associée une pièce X formée d'un alliage résistant à l'usure et qui est presque équivalent au matériau de l'organe thermogène 3. On va maintenant décrire, en référence aux figures 2 et 3, la manière dont est réalisée la pièce X en alliage. Tout d'abord, on perce le passage 4 dans un matériau cylindrique non traité 3', et on insère, comme fil thermogène , dans le passage 4, un fil de nichrome logé dans le tube iso- lant 5a. On fait fondre localement une extrémité du matériau cylindrique non traité 3' et une extrémité de l'organe thermo- gène 3 en les réunissant l'un à l'autre dans un gaz inerte tel que de l'argon et en les amenant à constituer une pièce monobloc, à savoir la pièce en alliage X, au moyen d'une décharge à arc. Ainsi la pièce en alliage X possède approximativement la même propriété de résistance à l'usure que l'organe thermogène 3. En découpant et en traitant le matériau cylindri- que non traité 3', on forme l'organe thermogène pointu 3 dont la pointe est formée par la pièce en alliage X. La pièce en alliage X est raccordée à une extrémité du fil chauffant 5 et est reliée au boîtier métallique 2 formant masse, à l'aide de l'organe thermogène. L' autre extrémité du fil chauffant 5 est raccordée à un conducteur deretour 6 à travers le passage 4. La référence 7 désigne un organe de chauffage qui est enroulé sur la périphérie intérieure du boîtier métal- lique 2. L ' organe de chauffageenroulé 7 sert à chauffer et à faire fondre la résine synthétique thermoplastique qui s'écoule et est retenue le long de la périphérie extérieure du boîtier métallique 2. La référence 8 désigne un conducteur raccordé au fil chauffant 5. Etant donné que le fil chauffant 5 est incorporé longi- tudinalement à l'intérieur du corps thermogène 1 et n'est pas exposé à l'extérieur, 1 ' organe thermogène 3 de forme poin- tue peut conserver une résistance élevée à l'usure. Cependant, l'inconvénient de ce fil chauffant 5 réside dans le fait qu'il est simplement en forme de tige, de sorte que la vitesse de propagation thermique est réduite. Afin d'obtenir d'une manière rapide et efficace un niveau thermique élevé, il faut utiliser pour ce fil chauffant classique une alimentation électrique de plus de 120 W, 8 volts et 15 ampères. C'est pourquoi il est absolument nécessaire d'utili- ser un transformateur de grandes dimensions possédant une ca- pacité élevée,même lors de la fabrication d'articles moulés de petites dimensions. Ceci accroit par conséquent les coûts de production. Un but général de la présente invention est de fournir un dispositif thermogène à pointe utilisable pour des moules de machines de moulage par injection, dans lequel, contrairement à un fil chauffant classique en forme de tige, un organe de chauffage, possédant un effet thermogène intense est disposé longitudinalement à l'intérieur d'un organe thermogène en forme de pointe conique. De façon plus spécifique, l'organe de chauffage est constitué par un corps céramique tubulaire présentant une propriété de résistance à la chaleur et une propriété d'iso- lation. A l'intérieur du corps céramique de forme tubulaire, se trouve disposé un fil chauffant enroulé, dont le diamètre des spires est aussi réduit que possible. Ce corps cérami- que de forme tubulaire est disposé de manière à être acces- sible pour une extrémité pointue de l'organe thermogène en for- me de pointe conique. Un conducteur du fil chauffant enroulé est raccordé électriquement à une extrémité pointue de l'orga- ne thermogène en forme de pointe et un autre conducteur de ce fil est raccordé à un conducteur disposé dans un passage du corps thermogène. La consommation en énergie de cet orga- ne de chauffage de faibles dimensions est de quelques watts et la tension électrique est très faible. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1, dont il a déjà été fait mention, est une vue en élévation latérale et en coupe d'un dispositif thermo- gène classique à pointe utilisable pour des moules de machines de moulage par injection; - - la figure 2, dont il a déjà été fait mention, est une vue en coupe,à plus grande échelle illustrant un prowédé clas- sique de formation d'une pièce en alliage, au niveau de laquel- le une extrémité d'un fil chauffant en forme de tige et une extrémité d'un organe thermogène sont réunies l'uneà l'au- tre - la figure 3, dont il a déjà été fait mention, repré- sente une autre vue en coupe, à plus grande échelle,du dispo- sitif de la figure 2; - la figure 4 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un exemple d'un dispositif thermogène à pointe prévu pour des moules de machines à moulage par injection, con- forme à la présente invention; - la figure 5 est une vue en élévation latérale et en coupe,à plus grande échelle, d'une partie principale du dispo- sitif de la figure 4; - la figure 6 est une vue en coupe de l'organe de chauffage visible sur les figures 4 et 5; et - les figures 7 à 10 sont des vues en élévation laté- rales et en coupe de différentes variantes de l'organe de chauffage et de son conducteur. On va décrire un exemple préféré de l'invention en se référant aux figures 4 à 6. La description des caractéristiques de construction, qui sont déjà représentées sur les figures 1 à 3, et qui possè- dent les mêmes chiffres de référence, sera omise dans ce qui suit. La référence 9 désigne un organe de chauffage com- portant un corps céramique de forme tubulaire 10, des con- ducteurs 9a, 9b situés au niveau des deux extrémités latérales de ce corps et un fil chauffant enroulé 9c disposé dans le corps céramique de forme tubulaire 10. Le fil chauffant en- roulé 9c est de préférence un fil de nichrome, dont la surface est isolée et dont le diamètre est de 0,1 mm à 0,6 mm. Le diamètre des spires d'enroulement du fil chauffant enroulé 9c est d'environ 1,3 mm à 2 mm. L'inten- sité du courant du fil chauffant enroulé 9c est égale à envi- ron 2,5 ampères et la tension électrique est égale à environ 4 volts, de sorte que la consommation d'énergie électrique est très faible. En outreil est possible d'élever le niveau ther- 25696C6 mique dans le fil chauffant enroulé 9c pour l'amener à une température de 900 C à 1000 C. Le corps céramique de forme tubulaire 10 possède une excellente propriété de résis- tance thermique ainsi qu'une excellente propriété de résistance à l'usure. Le fil chauffant enroulé 9c peut être disposé en étant fixé fermement à l'intérieur du corps céramique 10 au moyen d'un simple processus de cuisson. L'organe de chauf- fage 9 est réuni à demeure à une extrémité du passage 4 d'un corps thermogène la en forme de projectile, c'est-à-dire à une O10 extrémité de l'organe thermogène en forme de pointe conique 3. La référence 1.1 désigne un conducteur de l'organe de chauffage 9, qui est raccordé au conducteur 9a. Le conduc- teur Il est disposé longitudinalement à l'intérieur du passage 4. Un autre conducteur 9b de l'organe de chauffage est mis en contact avec l'extrémité de l'organe thermogène 3 au moyen d'une opération de fusion. On forme ainsi la pièce enalliage X qui possède approximativement la même propriété de résistance à l'usure que le matériau de l'organe thermo- gène 3. Dans ces conditions, lors de la mise en chauffe de l'organe de chauffage 9, que l'on obtient en envoyant un courant élec- trique dans le conducteur 11 de l'organe de chauffage 9, à l'intérieur du corps thermogène en forme de projectile la, de la chaleur est produite par effet Joule par le fil chauffant enroulé 9c et est transférée immédiatement à l'organe thermogène en forme de pointe 3. Par conséquent, de la chaleur est rayonnée vers l'ex- térieur à partir de la surface de l'organe thermogène en forme de pointe 3. Lorsqu'elle est disposée dans un canal de coulée ou d'ali- mentation (non représenté), situé à la surface de l'organe thermogène en forme de pointe 3, de manière à rejoindre un ori- fice d'injection (non représenté) en communication avec une cavité, la résine synthétique thermoplastique située à proxi- mité de l'orifice d'injection est chauffée et fondue. Lorsqu'on arrête d'alimenter l'organe de chauffage 9, le fil chauffant enroulé 9c de ce dernier s'arrête immé- diatement de produire de la chaleur, et aucune chaleur n'est transférée à l'organe thermogène 3. Par conséquent le ra- yonnement de chaleur à partir de la surface de l'organe ther- mogène en forme de pointe 3 disparaît et la résine synthétique thermoplastique est refroidie et solidifiée. Par conséquent, la résine synthétique thermoplastique située au voisinage de l'orifice d'injection peut être chauf- fée et fondue, ou refroidie et solidifiée de façon intermit- tente au moyen d'un processus discontinu d'alimentation en éner- gie de l'organe de chauffage 9, ce qui a pour effet que l'o- rifice d'injection en communication avec la cavité peut être ouvert ou fermé et qu'une opération de moulage par injection préférée sans canal de coulée peut être mise en oeuvre. On va se référer ci-après & un exemple illustré sur la figure 7. La description des caractéristiques de construction, qui sont déjà représentées sur les figures 1 et 6, et qui possèdent les mêmes chiffres de référence, sera omise dans ce qui suit. Conformément à cet exemple, le fil chaufant enroulé 9c de l'organe de chauffage 9 est constitué par un double fil de nichrome. Le fil de nichrome possédant une certaine longueur est replié à 360 degrés dans sa zone centrale et est transformé en un fil double comme cela est représenté sur la figure 7. On enroule la partie repliée du fil double, qui constitue le point de départ, et l'on obtient finalement deux conducteurs 9a, 9b s'étendant suivant la même direction. Un tel fil chauf- fant enroulé 9c est disposé dans le corps céramique de forme tubulaire 10 et est enfermé dans un tube isolant 5a. Comme cela est représenté sur la figure 10, l'organe de chauf- fage 9 possédant la structure mentionnée précédemment est in- corporé longitudinalement à l'intérieur d'un passage 4a de l'organe thermogène de forme pointue 3. Le conducteur 9b est raccordé et mis à la masse à une extrémité de l'organe thermogène de forme pointue 3, au mo- yen d'un conducteur 14. Le chiffre de référence 18 désigne un matériau de rem- plissage céramique et le chiffre de référence 19 désigne un conduit servant à introduire les conducteurs 9a, 9b respecti- vement à l'intérieur de ce matériau de remplissage. - En se référant à l'exemple de la figure 8, on voit que l'organe de chauffage 9 de la figure 6 est inséré dans un tube électriquement conducteur 15 constitué en acier ino- xydable, le conducteur 9b de l'organe de chauffage 9 étant fixé au tube conducteur 15. Par conséquent, le tube conducteur 15 est raccordé électriquement à l'organe thermo- gène en forme de pointe 3 pour être mis à la masse. En se référant à 1 'exemple de la figure 9, on voit que le conducteur 9b de l'organe de chauffage 9 est raccordé au tube conducteur 15 par soudage. Pour le reste, la construction de la figure 9 est la même que celle de la figure 8. Le conducteur 9a est fixé partiellement au conduit 19 par sou- dage. En se référant à 1' exemple de la figure 10, on voit que 1 ' organe de chauffage 9 comporte une masse électrique- ment conductrice 17, réalisée par exemple sous la forme d'un manchon en acier inoxydable. Le conducteur 9b traverse selon un trajet central la masse conductrice 17 et est raccordé à l'organe thermogène de forme pointue 3. L 'organe de chauffage 9 est inséré dans le tube isolant 5a. Conformément à un aspect de la présente invention, 1 ' organe de chauffage est muni d'un fil chauffant enroulé dont le diamètre est très faible et dont le diamètredes spiresd'en- roulement est également très faible. Un tel organe de chauf- fage est disposé longitudinalement à l'intérieur de l'organe thermogène en forme de pointe conique, de manière à le chauf- fer localement. Par conséquent; l'organe thermogène en for- me de pointe conique est chauffé rapidement et la chaleur est rayonnée à partir de sa surface. En outre, l'organe de chauffage est un corps céramique de forme tubulaire possé- dant une propriété supérieure de résistance thermique et une propriété supérieure d'isolation ainsi qu'une résistance supé- rieure à l'usure, de sorte qu'on peut l'utiliser sur une période de temps prolongée. Conformément à un autre aspect de la présente invention, la consommation en énergie de l'organe de chauffage est très faible. Par exemple,3 volts, 3 ampères et 9 watts sont tout à fait suffisants. C'est pourquoi il n'est pas nécessaire de disposer d'un transformateur de grandes dimensions et de puis- sance élevée. Par conséquent, l'organe de chauffage incor- poré peut être réalisé d'une manière compacte, ce qui a pour effet que le diamètre des conducteurs peut être faible. Il est alors possible de réunir un grand nombre de conducteurs minces. En outre, un conducteur de l'organe de chauffage peut être raccordé et fixé à l'organe thermogène en- forme de poin- te conique par différents moyens de raccordement et de fixa- tion, y compris des moyens depressage. Bien que l'on ait représenté et décrit certaines formes de réalisation de la présente invention, on comprendra qu'on peut apporter différentes modifications sans pour autant sor- tir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif thermogène à pointe utilisable pour des moules de machines de moulage par injection, carac- térisé en ce qu'il comporte: - un corps thermogène en forme de projectile (la), - un organe thermogène en forme de pointe (3) fixé audit corps thermogène en forme de projectile, - un organe de chauffage (9) disposé longitudinalement à l'intérieurde-l'organe thermogène de forme pointue (3) , ledit organe de chauffage (9) étant réalisé, sous une forme tubulaire, en un matériau thermorésistant isolant; - un fil chauffant (9c) disposé sous une forme enroulée à l'in- térieur dudit organe de chauffage (9), et - un conducteur (9b) dudit organe de chauffage (9) fixé selon une liaison conductrice audit organe thermogène de forme pointue pour être mis à la masse. 2. Dispositif thermogène à pointe utilisable pour des moules de machines de moulage par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau thermo- résistant isolant (10, 18) est une céramique. 3. Dispositif thermogène à pointe utilisable pour des moules de machines de moulage par injection selon la revendication 1, dans lequel l'organe de chauffage (9) est inséré dans un tube électriquement conducteur (15). 4. Dispositif thermogène à pointe utilisable pour des moules de machines de moulage par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de chauffage (9) est inséré dans un tube isolant (5a). 5. Dispositif thermogène à pointe utilisable pour des moules de machines de moulage par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit fil chauffant en- roulé (9c) est constitué par un double fil de nichrome à partir des deux extrémités duquel s'étendent deux conducteurs (9a, 9b) orientés dans la même direction.