Brevet FR2573341A1 — publié le 19860523

La présente invention est relative à une tête d'extrusion rotative, notamment pour la fabrication de joncs à rainures hélicoïdales pour fibres optiques. Dans l'industrie câblière, on utilise des extrudeu- ses pour former une gaine ou enveloppe de matière plastique autour d'une âme de câble, notamment métallique. Ces extru- deuses comportent une tête d'extrusion disposée d'équerre par rapport à l'axe de la trémie qui alimente cette tête en matière à extruder, la tête étant traversée longitudina- lement par l'âme du câble à recouvrir et portant à l'une de ses extrémités une filière permettant d'obtenir le profil de gaine désiré. Dans certains cas, la filière est montée rotative par rapport à la tête d'extrusion, notamment pour fabriquer des joncs à rainures hélicoïdales destinées à recevoir des fibres optiques. Habituellement, la filière est entraînée à partir d'un mécanisme disposé à proximité immédiate de cette filière. Cet agencement présente un certain nombre d'incon- vénients. I1 ne permet pas à l'opérateur de monter ou démon- ter aisément la filière, le mécanisme d'entraînement en limitant l'accès. Il n'estpas possible dechauffer la filière, le mécanisme d'entraînement n'étant pas, a priori, suscep- tible de supporter des échauffements: il s'ensuit que les matières plastiques pouvant être extrudées sont limitées à celles à bas point de fusion. En outre, il est difficile de bien assurer et contrôler l'étanchéité entre la filière en rotation et le corps fixe de la tête d'extrusion, du fait des fortes pressions de la matière plastique en amont de la filière. Aussi, un des buts de la présente invention est-il de fournir une tête d'extrusion rotative, notamment pour la fabrication de joncs à rainures hélicoïdales pour fibres optiques, qui permet d'accéder aisément à la filière, et éventuellement de la chauffer. Un autre but de l'invention est de fournir une tête d'extrusion permettant de refroidir la partie mécani- que entraînant la filière, sans agir sur la température du produit en cours d'extrusion. Ces buts ainsi que d'autres, qui apparaîtront par la suite, sont atteints par une tête d'extrusion rotative, notamment pour la fabrication de joncs à rainures hélicol- dales pour fibres optiques, comportant un corps de tête pourvu d'une semelle et dans lequel sont pratiqués un évide- ment cylindrique traversant et un conduit d'alimentation en matière à extruder, qui s'étend entre la semelle et l'évide- ment cylindrique. Selon l'invention, cette tête d'extrusion comporte en outre un mandrin monté à rotation dans l'évide- ment cylindrique, un porte-filière fixé à une première extré- mité du mandrin et un pignon ou une poulie fixé à la deuxiè- me extrémité du mandrin, le porte-filière étant maintenu en appui sur le corps de tête grâce à des moyens d'immobilisation en translation du mandrin qui sont montés du côté de la deuxième extrémité du mandrin et qui s'appuient sur le corps de tête, le mandrin, le porte-filière et les moyens d'immobi- lisation étant évidés axialement. Ainsi, selon l'invention, les moyens d'entraînement du porte-filière sont éloignés de celui-ci, c'est-à-dire de la zone chaude de la tête de filière. Il s'ensuit, d'une part, que le porte-filière peut être chauffé de façon importante sans préjudice pour les moyens d'entraînement, lesquels ne sont pas, a priori, prévus pour fonctionner à haute température, et, d'autre part, que ces moyens d'entraî- nement peuvent même être refroidis. De plus, l'accessibilité du portefilière s'en trouve accrue et autorise un montage simple de la filière et d'éventuelles extrudeuses auxiliaires, sans danger pour l'opérateur. La tête d'extrusion ainsi obtenue est nettement plus compacte que celles de l'art antérieur, dans lesquelles le mécanisme d'entraînement coopère directement avec le porte-filière déjà volumineux en soi. Par ailleurs, la rotation simultanée du mandrin et du porte-filière élimine le cisaillement des chaînes moléculaires de la matière plastique, qui apparait à la jonction entre mandrin fixe et porte-filière mobile, dans les têtes d'extrusion connues; un tel phénomène limitait, jusque-là, le nombre de matières plastiques utilisables. De préférence, le mandrin comporte, en amont du conduit d'alimentation, une portion pourvue d'un profil porteur en for- me de vis sans fin qui est relié à ce conduit par un canal. Ainsi, la matière à extruder est utilisée comme lubrifiant pour favoriser la rotation du mandrin dans le corps de tête. Avantageusement, le porte-filière rotatif s'appuie sur la face frontale du corps de tête par l'intermédiaire de deux bagues d'étanchéité métalliques juxtaposées. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens d'immobilisation en translation du mandrin compren- nent au moins un roulement qui est porté de façon fixe en translation par le mandrin, entre le corps de tête et le pignon, et qui est monté dans un boîtier, ce boîtier étant immobilisé de façon réglable en translation par rapport au corps de tête au moyen de vis. - Avantageusement, le mandrin est monté dans l'évi- dement cylindrique du corps de tête par l'intermédiaire d'un fourreau monté fixe dans cet évidement cylindrique, et l'ex- trémité du fourreau située en regard du boîtier porte une bride avec laquelle coopèrent les vis d'immobilisation du boîtier. La tête d'extrusion selon l'invention peut compor- ter les perfectionnements suivants - - Le roulement et le pignon sont portés par un arbre fixé dans le prolongement de la deuxième extrémité du mandrin; - Le boîtier est pourvu de cavités périphériques pour la circulation d'un fluide de refroidissement; - Enfin, le porte-filière présente des canaux an- nulaires périphériques débouchant par des canaux radiaux à l'intérieur du porte-filière. La description qui suit, et qui ne présente aucun caractère limitatif, doit être lue en regard de la figure unique représentant, en élévation et essentiellement en coupe, une tête d'extrusion rotative selon l'invention. La tête d'extrusion représentée sur cette figure comporte un corps de tête 1 massif et généralement cylindri- que, dans lequel sont pratiqués,d'une part,un évidement cylindrique 2 qui traverse le corps de tête 1 perpendiculai- rement à-son axe, et,d'autre part,un conduit axial 3 conique qui s'étend depuis l'évidement cylindrique 2 en s'évasant jusqu'à l'une des faces frontales 4-du corps de tête 1. Cette face frontale 4 est pourvue d'une collerette 5 permet- tant la fixation du corps de tête 1 à la sortie d'une extru- deuse. Le diamètre extérieur du corps de tête 1 est augmenté au voisinage de la face frontale 4 o débouche le conduit conique 3. L'évidement cylindrique 2 présente, au voisinage de ses extrémités, deux épaulements 8, 9. Deux enveloppes cylindriques 6, 7 recouvrent la partie la plus importante de la surface extérieure du corps de tête 1; dans ces enveloppes sont noyées des résistances électriques permettant de chauf- fer, de façon connue, le corps de tête 1. Un fourreau cylindrique creux 10 est monté sans jeu dans l'évidement cylindrique 2 du corps de tête 1 en dépassant de part et d'autre de cet évidement. Le fourreau 10 est épaulé au voisinage de l'une de ses extrémités pour s'appuyer sur l'un des épaulements, l'épaulement 9 selon le présent exemple de réalisation, de l'évidement cylindrique 2. L'autre extrémité du fourreau 10 présente un filetage 11. Une bride 12 en forme de disque possède une ouver- ture circulaire en son centre, à partir de laquelle s'étend une portion de cylindre 13 taraudé intérieurement. La bride 12 possède aussi des trous taraudés 14 répartis à sa périphérie, et une cuvette centrale 34 du côté opposé au cylindre 13. Le cylindre taraudé 13 se visse sur l'extrémité filetée du fourreau 10 et vient en butée sur l'épaulement correspondant 8 du corps de tête 1; la bride 12 et le fourreau 10 se trouvent ainsi fixés sur le corps de tête 1. La tête d'extrusion comporte encore un bottier sous la forme générale d'un cylindre creux pourvu d'une collerette extérieure périphérique 16 présentant des trous traversants, ainsi que d'une nervure circulaire intérieure 17. En outre, des gorges périphériques circulaires 18,19 sont pratiquées dans la surface extérieure du boîtier 15; elles sont fermées par des anneaux rapportés par soudage sur le boîtier 15, de façon à constituer des cavités desti- nées à recevoir un éventuel fluide réfrigérant. Le boîtier 15 est fixé sur la bride 12 de la tête d'extrusion avec interposition de vis-entretoises 22 qui sont vissées dans la collerette 16 du boîtier et s'appuient sur la bride 12, et au moyen de vis de serrage 23 qui traversent librement la collerette 16 et qui sont vissées dans les trous taraudés 14 de la bride 12. L'extrémité du cylindre de boîtier se loge dans la cuvette 34 de la bride 12. De part et d'autre de la nervure intérieure 17 du boîtier 15 s'appuient deux roulements 24, 25. Ces roulements sont portés par un arbre creux 26 dont une extrémité présente une collerette 27 qui s'appuie contre le roulement 25 disposé en regard de la bride 12 de la tête d'extrusion, et dont l'autre extrémité porte un écrou 28 qui s'appuie contre l'autre roulement 24 ainsi qu'un pignon 46 destiné à être relié à un moteur. La tête d'extrusion comporte un mandrin 29 qui présente une portion 30 cylindrique montée ajustée à l'intérieur du fourreau 10, une portion 31 également ajustée et pourvue d'un profil porteur en forme de vis sans fin, et une portion 32 conique, de diamètre inférieur au diamètre intérieur du four- reau, s'évasant légèrement à partir de la portion précédente vers l'extrémité correspondante du fourreau 10. L'extrémité de la portion cylindrique 30 pénètre dans l'arbre creux 26 et elle présente à ce niveau une face épaulée par laquelle elle s'appuie sur la collerette 27 de cet arbre; elle est rendue soli- daire en rotation de cet arbre par clavetage, et en translation au moyen d'une vis 33 qui traverse axialement l'arbre creux 26 et coopère avec un taraudage correspondant du mandrin 29. La portion conique 32 du mandrin 29 reçoit à son extrémité libre, un porte-filière 35 qui porte de façon con- nue en soi, un outillage mâle 36 et un outillage femelle 37, une filière 38 et un écrou 39. Le porte-filière 35 est cons- titué par un cylindre creux dont une extrémité est prolongée par un noyau central 40 de plus petit diamètre, par lequel le porte-filière 35 est vissé dans un taraudage correspondant du mandrin 29, la matière à extruder circulant dans des canaux ménagés entre cylindre et noyau. L'outillage mâle 36 est porté par le noyau 40 et l'outillage femelle 37 directe- ment par le cylindre du porte-filière 35, ces outillages délimitant un cône d'amenée de la matière à extruder vers la filière, l'outillage mâle 36 servant aussi à guider une âme de câble traversant l'ensemble de la tête d'extrusion. La filière 38 est constituée d'un disque perforé en son cen- tre selon un motif désiré, qui prend appui sur l'outillage femelle 37 et est fixé par l'écrou 39. Le porte-filière 35 rotatif s'appuie,sur la face frontale du fourreau 10 fixe,par l'intermédiaire de deux ba- gues d'étanchéité 41, 42 métalliques et juxtaposées, dont le serrage est assuré par les vis-entretoises 22. La surface exté- rieure du porte-filière 35 comporte un canal annulaire 43 relié par un canal radial 44 à la cavité intérieure du porte-filière ; cet agencement permet le montage, sur le porte-filière 35, d'une éventuelle extrudeuse auxiliaire pour effectuer notamment des repérages par coloration de la matière à extruder. La portion 31 à profil de vis sans fin est située axialement sur le mandrin 29 de façon que, lorsque celui-ci est en butée par son portefilière 35 sur le corps de tête 1, elle soit en amont du conduit d'alimentation 3 par rapport à l'écoulement de la matière à extruder, c'est-à-dire entre l'ouverture débouchante de ce conduit et la portion cylin- drique 30 du mandrin 29. Le fourreau 10 est pourvu d'un canal 45 qui com- prend un segment périphérique parallèle à son axe et un segment radial, et qui permet de mettre en communication le conduit 3 du corps de tête 1 et la zone amont de la por- tion 31 du mandrin 29 pourvue du profil de vis sans fin, ledit profil évacuant la matière à extruder provenant du canal 45 vers l'aval, c'est-à-dire vers la filière. Ce pro- fil de guidage du mandrin 29 rotatif dans le fourreau fixe est donc lubrifié par la matière à extruder. Enfin, la vis 33 de fixation du mandrin 29, ce mandrin et le porte-filière 35 dans son ensemble sont évi- dés axialement pour autoriser le passage d'une âme de câble devant être recouverte par la matière à extruder. On notera que le porte-filière 35 est très accessi- ble, notamment pour son démontage mais aussi-pour son chauf- fage au moyen, par exemple, d'un générateur d'air chaud ther- morégulé. R E V E ND I C A T IO N S 1.- Tête d'extrusion rotative, notamment pour la fabrication de joncs à rainures hélicoïdales pour fibres optiques, comportant un corps de tête pourvu d'une semelle et dans lequel sont pratiqués un évidement cylindrique tra- versant et un conduit d'alimentation en matière à extruder, qui s'étend entre ladite semelle et ledit évidement cylin- drique, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un man- drin (29) monté à rotation dans ledit évidement cylindrique (2), un portefilière (35) fixé à une première extrémité dudit mandrin (29) et un pignon (46) ou une poulie fixé à la deuxième extrémité du mandrin (29), ledit porte-filière (35) étant main- tenu en appui sur ledit corps de tête (1), grâce à des moyens d'immobilisation en translation du mandrin (15, 23 et 24) qui sont montés du côté de ladite deuxième extrémité du mandrin (29) et qui s'appuient sur ledit corps de tête (1), ledit mandrin (29), ledit porte-filière (35) et lesdits moyens d'immobilisation étant évidés axialement. 2.- Tête selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que ledit mandrin (29) comporte, en amont dudit conduit d'alimentation (3) une portion(31)pourvue d'un pro- fil porteur en forme de vis sans fin qui est relié audit conduit (3) par un canal (45). 3.- Tête selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisée en ce que ledit porte-filière rota- tif s'appuie sur la face frontale dudit corps de tête par l'intermédiaire de deux bagues d'étanchéité métalliquesjuxta- posées. 4.- Tête selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens d'immo- bilisation en translation du mandrin comprennent au moins un roulement (24) qui est porté de façon fixe en transla- tion par ledit mandrin (29), entre le corps de tête (1) et le pignon (46), et qui est monté dans un boîtier (15), le- dit boîtier étant immobilisé de façon réglable en transla- tion par rapport au corps de tête (1) au moyen de vis (22, 23). 5.- Tête selon la revendication 4, caracté- risée en ce que ledit mandrin (29) est monté dans ledit évidement cylindrique (2) du corps de tête (1) par l'inter- médiaire d'un fourreau (10) monté fixe dans ledit évidement cylindrique (2), et en ce que l'extrémité du fourreau (10) située en regard dudit bottier (15) porte une bride (12) avec laquelle coopèrent lesdites vis (22, 23) du boîtier (15). 6.- Tête selon la revendication 4 ou 5, carac- térisée en ce que ledit roulement (24) et ledit pignon (46) sont portés par un arbre (26) fixé dans le prolongement de ladite deuxième extrémité du mandrin (29). 7.- Tête selon l'une quelconque des revendi- cations I à 6, caractérisée en ce que ledit boîtier (15) est pourvu de cavités périphériques (18, 19) pour la circulation d'un fluide de refroidissement. 8.- Tête selon l'une quelconque des revendica- tions I à 7, caractérisée en ce que ledit porte-filière (35) présente des canaux annulaires périphériques (43) débouchant par des canaux radiaux (44) à l'intérieur du porte-filière (35).