Brevet FR2562833A1 — publié le 19851018

La présente invention concerne les dispositifs utilises pour la vulcanisation des enveloppes de pneumatiques et peut être appliquée à la production des pneumatiques de tous types et dimensions tant aux pneumatiques destinés aux véhicules automobiles qu'à ceux destinés aux machines agricoles et aux aéronefs. On sait qu'au cours du processus de production des pneumatiques, la vulcanisation est l'une des opérations les plus difficiles et qui consomme une grand quantité d'énergie. Le caoutchouc qui constitue le matériau principal de la construction du pneumatique présente une conductibilité thermique particulièrement faible et l'change superficiel de la chaleur entre l'enveloppe, le moule métallique et le diaphragme en caoutchouc utilisé selon un mode traditionnel pour la vulcanisation impose une longue durée au processus de vulcanisation et une faible efficacité thermique. Le chauffage de la totalité du volume du pneumatique à vulcaniser au moyen de l'énergie des micro-ondes, c'est-à-dire des radiations en hyperfréquence offre, en principe, des possibilités nouvelles pour accélérer le procédé. Dans ce cas, la vitesse de chauffage dépend en générai des paramètres du champ électromagnétique et ne dépend pas des dimensions de l'enveloppe à vulcaniser. L'efficacité énergétique du processus s'accot alors sensiblement. On connalt aussi un dispositif (brevet des Etats Unis d'Amérique n0 4 208 582) destine à la vulcanisation des enveloppes par rayonnement hyperfrequence. Ce dispositif comprend un moule métallique pour le pressage de enveit)ppes à l'aide d'un agent gazeux, un diaphragme en caoutchouc pour son ormage ainsi qu'une source, un guide d'ondes et un émetteur d'énergie en hyperfréquence.Dans cette solution, pour obtenir un chauffage régulier la vulcanisation sur toute la circonférence d'une enveloppe de pneumatique, on dispose l'émetteur dans la cavité intérieure du diaphragme de telle façon qu'il puisse tourner autour de l'axe vertical du pneumatique et se déplacer ainsi suivant sa surface latérale. Dans ce dispositif connu, les bords du diaphragme se serrent entre les disques et se fixent rigidement aux plates-formes inférieure et supérieure. En conséquence, la mise en place et l'extraction d'une enveloppe vulcanisée d'une presse deviennent notablement compliquées. Pour faire sortir l'émetteur de la cavité intérieure du diaphragme et placer une autre ébauche dans la presse, on se sert, dans le dispositif décrit, d'un mécanisme déplaçant longitudinalement la tige centrale et l'émetteur. Etant donne que ce déplacement est limité par le diamètre nécessaire pour la mise en place de l'enveloppe, la possibilité de disposer l'émetteur au voisinage immédiat de la surface intérieure du diaphragme se trouve limitée. Ce dispositif connu ne permet pas de réaliser la vulcanisation des enveloppes avec une carcasse en câbles métalliques et avec un matelas, du fait que les pièces métalliques font fonction d'écran pour l'énergie électromagnétique de l'émission en hyperfréquence et ce sont le diaphragme et la première couche de caoutchouc de la carcasse de l'enveloppe qui seront chauffes.Le système du guide d'ondes coaxial à un conducteur intérieur qui est adopté dans le dispositif connu limite, par suite du risque de claquage électrique, la tension du champ électrique et, par conséquent, la puissance de l'éner- gie en hyperfréquence qu'on peut envoyer à l'émetteur pour le chauffage de l'enveloppe, et en fait ce système limite ainsi la vitesse de vulcanisation des pneumatiques. On stest donc proposé de mettre au point un guide d'ondes et un organe de fixation du diaphragme de manière à permettre d'obtenir un déplacement indépendant des disques de serrage du diaphragme et du guide d'ondes ainsi que la possibilité de la vulcanisation intensive des enveloppes à armatures métalliques en amenant l'énergie de chauffage par hyperfréquence non seulement depuis la surface intérieure, mais aussi depuis la surface extérieure de l'enveloppe. Ce problème est résolu à l'aide du dispositif pour la vulcanisation des enveloppes de pneumatiques comportant un moule recevant une enveloppe à vulcaniser, un émetteur d'énergie en hyperfréquence muni d'un guide d'ondes et monté de façon qu'il puisse être introduit dans la cavité intérieure du pneumatique et tourner dans celle-ci, ainsi qu'un diaphragme pour le pressage, dans lequel, selon l'invention, le guide d'ondes est réalisé en plusieurs parties, sa partie tournante qui porte l'émetteur étant montee avec la possibilité de réaliser un déplacement linéaire perpendiculairement au plan longitudinal du pneumatique et le diaphragme étant fixé sur la partie mobile du guide d'ondes. L'avantage du dispositif revendiqué réside dans le fait qu'en réalisant un guide d'ondes composite en plusieurs pièces et en fixant le diaphragme sur la partie mobile du guide d'ondes, on assure la possibilité de mécaniser et donc de faciliter l'évacuation et la mise en place d'un pneumatique en conservant une orientation constante et la disposition de l'enveloppe dans le creux du pneumatique et qu'on réalise ainsi un chauffage plus global et efficace du pneumatique. Il est avantageux de fixer l'émetteur par une articulation en lui donnant la possibilité de tourner dans le plan du pneumatique et de le repousser par un ressort dans la direction où il sort du plan du guide d'ondes. Cette solution permet d'assurer l'automatisation de tout le processus et de disposer l'émetteur au voisinage immédiat de la surface intérieure du diaphragme. En vue d'éviter un claquage électrique et de supprimer l'obliga- tion de limiter, pour cette raison, la tension du champ électrique et, par conséquent, de l'énergie en hyperfréquence, il est avantageux d'exécuter le guide d'ondes sous forme d'un cylindre creux. Le meilleur chauffage du volume du pneumatique peut être obtenu en utilisant des pièces intercalaires auxiliaires logées à l'intérieur du moule, mais agissant de l'extérieur du pneumatique de façon que l'epais- seur totale de la pièce intercalaire et du pneumatique soit sensiblement constante pour chaque secteur de la section transversale. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts et caractéris- tiques apparaitront à la lecture de la description des modes de réalisation faite à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexe ou: - la figure 1 représente, en coupe schématique, un dispositif pour la vulcanisation de pneumatiques au moyen d'énergie de chauffage en hyperfréquence, selon l'invention, ce dispositif se trouvant dans la position de départ pour laquelle les deux parties de moules sont écartées; - la figure 2 représente le dispositif de la figure 1, en position de vulcanisation pour laquelle les deux parties de moules sont jointives; - la figure 3 montre le dispositif de la figure 1, dans la position de retrait de l'enveloppe vulcanisée du moule;; - la figure 4 représente un dispositif analogue à celui de la figure 1, mais qui se distingue du fait qu'il comprend des guides d'ondes creux; - la figure 5 représente un dispositif analogue à celui de la figure 4, mais qui diffère en ce qu'il est muni d'émetteurs auxiliaires et de pièces intercalaires diélectriques. On se référera d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent un dispositif pour la vulcanisation des pneumatiques à partir de la position de départ. Le dispositif comporte un moule formé de deux coquilles 1 et 2. Ce type de moule ainsi que d'autres comme, par exemple, les moules à secteurs dotés de secteurs mobiles radialement, est bien connu de l'homme de l'art. Ces moules sont conçus comme des conteneurs métalliques renfermant des plateaux pour les flancs et des pièces intercalaires métalliques 3 formant le bandage. Pour le formage et le pressage d'une enveloppe 4, on se sert d'une chambre en caoutchouc 5, dénommée ici diaphragme, et qui est fixée dans un disque de serrage supérieur 6 et un anneau de talon inférieur 7. Un boîtier 8, exécuté en une seule pièce avec l'anneau de talon inférieur 7, forme une cavité étanche ou sont logées toutes les pièces du dispositif.Dans la position de départ, il se trouve placé en bas. Pour amener l'énergie en hyperfréquence dans la cavité intérieure de l'enveloppe 4, on a recours à un guide d'ondes constitué en plusieurs parties et monte sur une tige 9 ainsi qu a un émetteur 10. Dans le cas représenté, le guide d'ondes est composé de trois parties assemblées l'une à l'autre. La partie 11, montée rotative, du guide d'ondes s'appuie sur un boîtier 12? qui l'entoure et est reliée à un moteur 13 pour la commande de rotation à l'aide d'une couronne dentée 14 fixée sur la partie tournante 11 du guide d'ondes et engrenée sur un pignon 15 coopérant avec celui-ci. Le pignon 15 est solidaire d'un arbre cannelé 17, fixé dans le couvercle du boîtier 8.Cette partie tournante 11 peut aussi être déplacée dans le plan vertical vers le haut et vers le bas sous l'action de la tige 9 avec laquelle elle est reliée par un clavetage correspondant. La partie moyenne 18 du guide d'ondes mobile dans la direction verticale est fixée sur le boitier 8 et est pourvue d'un connecteur 19 placé en dehors du boitier 8 et servant à la relier à la partie inférieure fixe 20 du guide d'ondes qui amène 1 'éner- gie en hyperfréquence depuis un générateur 21. Dans le but de protéger le générateur 21 de la pression élevée de l'agent de pressage, une cloison 22 en un matériau à faibles pertes diélectriques est installée dans la partie moyenne 18 du guide d'ondes. L'émetteur 10 est articulé sur la partie tournante 11 du guide d'ondes, repoussé par un ressort 23 dans la direction radiale et applique contre le guide d'ondes dans le but de permettre de réduire le diamètre extérieur du diaphragme 5, ce qui est nécessaire pour assurer la mise en place d'une ébauche d'enveloppe 4. L'émetteur 10 peut être réalisé selon une conception quelconque, par exemple, sous la forme d'un émetteur à tige et avec des dimensions voisines de celles de la section radiale de la surface torique intérieure de l'enveloppe 4. L'articulation susmentionnée et le ressort sont choisis de telle manière que l'émetteur se place dans la position requise sous l'action des forces centrifuges. Le dispositif propose fonctionne comme suit. Dans la position de départ (figure 1), le disque de serrage 6 se trouve en position haute et le diaphragme 5 est à l'état tendu On pose une ébauche de l'enveloppe 4 dans la coquille inférieure, après avoir bloqué le bord de l'ébaudie de l'enveloppe 4 sur l'anneau de talon 7, puis on envoie dans la cavité intérieure du diaphragme 5, un agent gazeux de formage, par exemple, de l'air sous une pression comprise entre C,U5 et 0,15 MPa (0,5 à 1,5 kg/cm2). Après cette opération, on referme les coquilles 1 et 2. A ce moment, la tige et, par conséquent le guide d'ondes et le disque de serrage supérieur 6, descendent.Du fait que les engrenages 14, 15 sont repoussés par un ressort 24 guide sur une tige 25 et que le pignon 15 est solidaire de l'arbre cannelé 17, on supprime les risques de rupture au moment où la roue dentée 14 engrène avec le pignon 15. Afin d'assurer un bon engrènement, les dentures de ces engrenages Dresentent des biseaux d'entrée. Des que le moule est ferrez on aug Lorsque la vulcanisation est terminée (figure 3), on met hors circuit la source 21 d'énergie en hyperfréquence et le moteur 13 de la commande de rotation. Le ressort 23 fait revenir l'émetteur 10 dans la position de départ. Après l'ouverture du moule, l'enveloppe 4 se libère des éléments de formage 3 et de la coquille supérieure 2. On fait ensuite déplacer vers le haut le guide d'ondes 9 dans la direction axiale avec le disque 6 en étirant le diaphragme. Ensuite, le disque 7 se déplace axialement en séparant l'enveloppe de la demie coquille inférieure 1. Après cette opération, on enlève l'enveloppe 4 du diaphragme en opérant d'une façon connue. A la fin du cycle, tous les mécanismes reprennent la position de départ. Le dispositif selon l'invention permet ainsi de placer une enveloppe dans un dispositif de vulcanisation à énergie générée en hyperfréquence et de la retirer aisément. L'emetteur peut être rapproche de la surface intérieure du diaphragme à la distance la plus faible possible. La construction illustrée sur les figures 1 à 3 peut être utilisée avantageusement pour la modification des installations qui sont déjà en service car elle impose peu de modifications. Toutefois, du fait que le guide d'ondes coopère avec la tige sur une grande longueur, il existe un risque de claquage électrique entre la surface intérieure et le conducteur extérieur de l'onde d'énergie en hyperfréquence. Cet inconvénient est supprimé dans la construction représentée sur la figure 4. Le dispositif représenté sur la figure 4, est sensiblement analogue au dispositif décrit précédemment et, pour cette raison, il ne sera pas décrit en détails. Dans ce cas, pour éviter un claquage électrique pendant l'amenée de l'énergie en hyperfréquence, on peut réaliser le guide d'ondes sous la forme d'un cylindre creux.Sa partie tournante supérieure 26 est liée à la partie moyenne 27 qui ne tourne pas mais peut se déplacer verticalement grâce à la présence de la couronne dentée 28 par l'intermédiaire d'un roulement 29. La pièce supérieure de la partie tournante 26 du guide d'ondes est reliée au disque de serrage supérieur 6 du diaphragme pa#r l'intermédiaire de roulements 30. Des saillies annulaires, ménagées sur la face extrême inférieure de la partie tournante 26 du guide d'ondes, s'engagent entre les saillies annulaires de la partie fixe 27 et forment avec celles-ci un joint à labyrinthe qui empêche l'énergie en hyperfréquence de pénétrer dans les cavités des roulements 29, de provoquer des étincelles (etincellages n'existe pas) et de provoquer, de ce fait, la détérioration de ces derniers. Dans le but de protéger les roulements 30 et le mécanisme de la commande de rotation du guide d'ondes disposé dans le boitier 8 de l'action de l'énergie en hyperfréquence, on a prévu des joints radiaux 31 à labyrinthes à rainures. Le dispositif qu'on vient de décrire présente de nombreux avantages par rapport au dispositifs connus. Toutefois, il n'assure pas toujours un chauffage#régulier, notamment s'il existe dans l'enveloppe une armature métallique. Pour cette raison, il est avantageux de prévoir un chauffage supplémentaire de l'extérieur du pneumatique sans chauffage extérieur du moule. Le dispositif mettant en oeuvre ce principe est illustré sur la figure 5. Le dispositif représenté sur la figure 5 est analogue au dispositif précédent et ne sera, en conséquence, pas décrit en détails cidessous. Dans ce cas, pour supprimer la nécessité du chauffage extérieur du moule, on l'a muni d'une pièce intercalaire 32 réalisée en un matériau diélectrique, tel qu'un plastique verre-résine, dont la perméa bilité diélectrique est similaire à celle des pièces en caoutchouc de l'enveloppe à vulcaniser. Ainsi, l'énergie en hyperfréquence ne se réfléchit plus sur l'interface diélectrique-caoutchouc, et ne peut pas se propager dans le dielectrique pour y provoquer des pertes et chauffer la surface de formage du moule en empêchant l'évacuation de la chaleur de l'enveloppe à vulcaniser 4.L'épaisseur de la pièce intercalaire 32 est variable suivant sa longueur, l'épaisseur totale de la pièce intercalaire et du pneumatique sur chaque secteur de la section transversale étant sensiblement constante. Pour la vulcanisation d'une enveloppe avec une carcasse en fils métalliques ou avec une armature, on dispose sur la partie tournante 26 du guide d'ondes, des émetteurs auxiliaires 33 et 34 au niveau des faces extrêmes des pièces intercalaires diélectriques 32 qui font office, avec les pièces intercalaires 32 de guides d'ondes canalisant l'énergie en hyperfréquence pour la faire rayonner sur la surface extérieure de l'enveloppe. C'est ainsi qu'on assure le chauffage régulier par l'énergie en hyperfréquence d'une enveloppe pendant sa vulcanisation. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art sans que l'on ne s écarte de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la vulcanisation des enveloppes de pneumatiques comportant un moule recevant une enveloppe à vulcaniser, un émetteur d'énergie en hyperfréquence muni d'un guide d'ondes et monté de telle manière qu'il puisse être introduit dans la cavité intérieure du pneumatique se trouvant dans le moule et tourner dans celle-ci, ainsi qu'un diaphragme pour le pressage, caractérisé en ce que le guide d'ondes est réalisé en plusieurs parties, en ce que sa partie tournante (11) portant l'émetteur est montée avec la possibilité de réaliser un déplacement linéaire perpendiculairement au plan longitudinal du guide d'ondes et en ce que le diaphragme (5) est fixé sur la partie mobile du guide d'ondes. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur (10) est fixé par une articulation de telle façon qu'il puisse tourner dans le plan du guide d'ondes sous l'action de la force centrifuge résultant de la rotation du guide d'ondes et est repoussé par un ressort (23) dans la direction ou il sort du plan du guide d'ondes. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide d'ondes est réalisé sous la forme d'un cylindre creux (26) et en ce que, dans le secteur de l'assemblage des deux parties du moule, la jonction est réalisée par un joint à labyrinthe. 4.- Dispositif selon la revendication 1 et comportant une tige pour le déplacement du diaphragme, cardctérisé en ce que le guide d'ondes est monté coaxialement sur ladite tige (9) et en ce que le diaphragme (5) est fixé par une extrémité sur la tige (9) et par l'autre sur le guide d'ondes (11). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le guide d'ondes (11) est monté de manière à pouvoir tourner à vitesse constante. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du moule, mais vers l'exterieur du pneumatique, est prévue une pièce intercalaire (32) d'épaisseur variable de telle façon que l'épaisseur totale de la pièce intercalaire (32) et du guide d'ondes soit sensiblement constante pour chaque secteur ou zone de la section transversale.