Brevet FR2582981A1 — publié le 19861212

La présente invention a pour objet des filières pour fabriquer des pieces extrudées comportant une pluralité de canaux et des procédées de fabrication de ces filieres. Le secteur technique de l'invention est celui de l'extrusion. On fabrique par extrusion de nombreuses pièces comportant une pluralité de canaux. Par exemple, on fabrique par extrusion des cartouches de filtration ou d'ultrafiltration en céramique poreuse. L'usinage-des filières à travers lesquelles se fait l'extrusion de la pâte pour obtenir des pieces extrudées comportant de nombreux canaux, dont les sections peuvent etre très faibles et de formes diverses, présente de grandes difficultés. En effet, une filiere doit présente, la sortie, une section transversale inverse de celle de la pièce extruder, ctest- -dire que la filière doit comporter du métal dans l'alignement des canaux et du vide dans l'alignement du corps de la pièce à extruder. Or, ce vide intermédiaire dans lequel circule la pâte, présente une forme géometrique complexe et il est difficile et onéreux à réaliser par usinage d'un bloc de métal. Un objectif de la présente invention est de procurer de nouvelles filières d'extrusion de pièces comportant une pluralité de canaux qui soient plus faciles et moins coûteuses à fabriquer. L'extrusion de pièces complexes, comportant une pluralité de canaux, nécessite que l'on applique sur la pâte à extruder, une pression très élevée, de l'ordre de 100 bars. Ceci entraîne une forte consommation d'énergie pour l'entraînement de la vis sans fin de la boudineuse située en amont de la filiere. Un autre objectif de la présente invention est de procurer des filières permettant d'envoyer la pâte, à l'entrée de la filière, sous une pression plus faible que celle qui est exigée -par les filières connues. Les objectifs de l'invention sont atteints par des filières destinées à fabriquer des pinces extrudées de forme complexe, comportant une pluralité de canaux, lesquelles filières comportent une pluralité d'éléments allongés, dont le nombre est égal à celui des canaux et les extrémités desdits éléments qui sont situées du côté de l'entrée de la filière sont fixées sur une platine tandis que les extrémités situées du côté de la sortie de la filière sont libres et ont une section transversale égale à celle desdits canaux. Selon un mode de réalisation préférentiel, chaque élément allongé comporte, du côté de la sortie de la filière, un premier tronçon dont la section transversale est égale à celle d'un desdits canaux et, du côté de l'entrée de la filiere, un deuxième tronçon dont la section transversale est plus petite, de sorte que la section de passage de la pâte à extruder qui circule entre lesdits éléments décroît de l'entrée vers la sortie de ladite filière, Avantageusement, chaque élément allongé comporte un troisième tronçon intermédiaire qui est composé de parois obliques reliant les parois latérales du premier et du deuxième tronçon. Un procédé de fabrication d'une filière d'extrusion selon l'invention comporte les operations suivantes : - on usine séparément des éléments allongés dont la longueur est égale à celle de la filière,~dont le nombre est égal & celui des canaux et qui présentent à une extrémité une section transversale égale à celle de l'un des canaux ; - et on fixe la deuxième extrémite de chaque élément allongé sur une platine qui constitue l'entrée de ladite filière.:: Avantageusement, on usine dans chaque élément allongé un premier tronçon, dont la section transversale correspond celle de l'un des canaux de la pièce à extruder et un deuxième tronçon, de section plus réduite, qui est relié au premier tronçon par des parois obliques et on fixe les extrémités des deuxièmes tronçons sur ladite platine. L'invention a pour résultat de nouvelles filières d'extrusion. Les filières selon l'invention sont-plus faciles à fabriquer que les filières qui sont usines dans un bloc. En effet, l'usinage d'éléments allongés séparés ne présente aucune difficuLté particulière. De ce fait, les filières selon l'invention sont soins onéreuses à fabriquer que les filières traditionnelles. De plus, le procédé selon l'invention permet de fabriquer des filières permettant d'extruder des pièces de forme complexe par exemple des structures en nid d'abeille ou des pièces comportant une pluralité de canaux pouvant avoir des sections transversales diverses et complexes. Le procédé de fabrication de filière selon l'inventionXper- met notamment de fabriquer des filières dans lesquelles les sections de passage de la pâte dans les espaces libres entre les éléments allongés qui constituent la filiere, décroît de l'entrée vers la sortie de la filiere, de sorte que le rapport des pressions de la pâte a l'entrée et à la sortie de la filiere est l'inverse du rapport des sections de passage à l'entrée et à la sortie de la filière, ce qui permet de travailler avec des pressions de la pâte moins élevées à l'entrée de la filière d'où une dépense d'énergie plus réduite, Les filières selon l'invention ant un effet multiplicateur sur la pression de la pâte et permettent l'extrusion à moindre coût de pieces complexes nécessitant,de par leur configuration, leur structure ou la composition de la pâte, des pressions d'extrusion élevées. Les filières selon l'invention autorisent une diffusion latérale de la pâte dans la zone d'entrée de la filière,de sorte que la pâte pénètre latéralement dans les espaces libres entre les éléments allongés avant qu'aitlieu, par l'intermédiaire d'une zone de compression, la diffusion verticale de la pâte nécessaire à sa mise en forme et à son extrusion. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation de pièces extrudees et de filières d'extrusion de celles-,ci. Les figures 1 à 3 sont des vues en section transversale de pièces extrudées. La figure 4 est une vue de dessus d'une filiere permettant d'extruder une pince selon la figure 1. Les figures 5 et 6 sont deux vues en élévation des éléments allongés composant une filière selon la figure 4. La figure 7 est une coupe axiale d'une filière selon l'invention. La figure 8 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'une filiere selon l'invention La figure 9 est une coupe selon IX-IX de la figure 8. La figure 10 est une coupe selon X-X de la figure 9. Les figures 1 à 3 représentent, à titre d'exemple, des sections perpendiculaires à l'axe de pièces extrudees qui sont par exemple des cartouches de filtration ou d'ultrafiltration en céramique poreuse. La figure 1 représente un exemple d'une pièce extrudée 1 comportant un conduit central 2, de section circulaire et huit canaux 3, de section trapézoldale uniformément répartis autour du conduit central. La figure 2 représente une section d'une pièce extrudée 4 comportant une pluralité de canaux 5, de section circulaire. La figure 3 représente une section d'une pièce extrudée 6 comportant une pluralité de canaux 7, de section circulaire, ovale ou trapézodale. Toutes ces pièces sont fabriquées par extrusion d'une pâte à travers une filière puis cuisson de la.pate. La fabrication des filières d'extrusion permettant d'extruder des pièces de forme complexe,comportantunepluralité de canaux paralle- les comme les pièces représentées sur les figures 1 à 3 ou de pièces en nid d'abeille,pose des problèmes complexes d'usinage de la filière, qui doit comporter du métal dans le prolongement des canaux de la pièce et qui doit comporter des espaces vides dans le prolongement du corps de la pièce, lequel a une forme géométrique complexe. On peut usiner de telles filières dans la masse d'un bloc de métal par exemple par électro-érosion, mais une telle opération est très onéreuse. D'autre part, lorsque les canaux creusés dans une filière destinee à extruder une pièce de forme complexe ont une section constante, il est nécessaire que la pâte arrive à l'entrée de la filière avec une pression élevee de l'ordre de 100 bars. Afin de réduire la dépense d'énergie nécessaire à l'entrai- nement de la vis sans fin de la boudineuse située en amont de la filière, il est intéressant de réduire la pression de la pâte nécessaire à l'entrée de la filière. Selon une caractéristique de la présente invention, on fabrique des filières qui comportent une pluralité d'éléments allongés paralleles à l'axe de la filière, lesquels éléments ont à la sortie de la filière une section égale à la section des canaux de la pièce à extruder et ont à l'entrée de la filiere, une section plus faible, de sorte que les espaces libres entre lesdits éléments dans lesquels la pâte circule, présentent une réduction de section en allant de l'entree vers la sortie de la filière et que la pression de la pâte à extruder croît de l'entrée vers la sortie de la filière. L'usinage de telles filières dans la masse d'un bloc de metal serait très difficile et très coûteux. La figure 4 représente une vue de l'entrée d'une filière destinée à extruder une pièce selon la figure 1. Le même type de filière pourrait être réalisé pour extruder des pièces multicanaux selon les figures 2 ou 3 en modifiant la forme des éléments allongés pour que ceux-ci aient à la sortie de la filière, une section égale à celle des canaux de la pièce. La filière représentée sur la figure 4 comporte, à l'en- trée une platine ou flasque 8, en forme d'anneau ou de couronne. Elle comporte > en outre, une pluralité d'éléments allongés 9 et 10, qui sont fixés par tout moyen,par exemple par soudure, contre la face interne de la platine 8. Les figures 5 et 6 représentent des coupes axiales selon V-V de la figure 4. La figure 5 représente seulement les éléments allongés périphériques 9. Chaque élément 9 comporte un tronçon 9a, situé du côté de la sortie de la filière, ayant une section transversale qui correspond à celle des canaux de la pièce, par exemple une section trapézodale égale à celle des canaux 3. I1 comporte un deuxième tronçon 9b situé du côté de l'entrée ayant une section transversale nettement inférieure à celle du tronçon 9a. I1 comporte, en outre, un tronçon intermédiaire 9c formé de pans obliques qui relient les faces latérales du tronçon 9b aux faces latérales du tronçon 9a. Dans l'exemple représenté sur la figure 5, les faces internes des tronçons 9a et 9b sont coplanaires. Chaque élément 9 est usiné séparément. Après quoi chaque élément 9 est fixé par l'extrémité du tronçon 9b de plus petite section sous la face interne de la platine 8, les éléments 9 étant uniformément répartis sur cette platine et disposés parallèlement les uns aux autres. La figure 6 représente une coupe axiale de l'élément 10 qui occupe le centre de la filière. Cet élément comporte un tronçon 10a, de section circulaire, dont le diamètre correspond à celui du canal central 2 de la pièce à extruder. Il comporte un tronçon lOb de section circulaire plus faible et un tronçon intermédiaire tronconique 10c qui relie les tronçons 10a et lOb. L'extrémité libre du tronçon lOb est fixée à une tête cylindrique 11 qui comporte un décrochement qui vient se loger dans l'évidement central 8a de l'anneau 8. L'élément central 10 est usiné séparément. On peut usiner d'une seule pièce sur un tour l'élément 10 et la tête 11. Du côté de la sortie de la filière, les éléments 9 et l'élément 10 ne sont pas reliés entre eux et leurs extrémités sont libres. La figure 7 représente une coupe axiale d'une filière selon les figures 4 à 6, placée à l'intérieur d'une buse convergente 12, dont la section de passage décroît de l'entrée vers la sortie. Les flèches représentent les trajets de la pâte dans la filière. La pâte qui entre à la périphérie de la platine 8 pénètre dans les espaces libres entre l'élément central 10 et les éléments périphériques 9, en passant par les vides laissés entre ces éléments. On voit que la section de passage de la pâte décroît en allant de l'entrée vers la sortie de la filière, ce qui a pour effet d'obtenir à la sortie une pression de la pâte beaucoup plus élevée qu'à l'entrée. Chaque élément allongé comporte un premier tronçon 9a dont la section correspond à celle d'un canal de la pièce et un deuxième tronçon 9b de section plus réduite, qui est raccordé au tronçon 9a par des parois inclines 9c. Les extrémités des tronçons 9a, situées du côté de la sortie, sont libres. La figure 8 représente une vue de dessus d'une filière selon l'invention destinee à extruder des pièces qui présentent cinq rangées parallèles de canaux ayant par exemple une section carrée. La filière comporte une platine 13 et cinq peignes 14 qui sont fixés à ladite platine. La figure 9 est une coupe selon IX-IX de la platine 13. On voit sur cette coupe que la platine 13 comporte, à ses deux extrémités, une série de cinq ancoches 15 destinées à recevoir les peignes 14. La figure 10 est une coupe selon X-X de la figure 8. On voit sur cette figure un des peignes 14. Celui-ci comporte, à la partie supérieure, une barrette 16 dont les deux extrémités sont placées dans deux encoches 15 alignées. Il comporte une rangée d'élements allongés 17, qui constituent les dents du peigne. Chaque élément 17 comporte un tronçon 17a dont la section correspond à celle des canaux de la pièce à extrudée, un tronçon 17b de section plus réduite qui est fixé par son extrémité libre sur la barrette 16 et un troncon intermédiaire 17c en forme de pans coupés inclinés, qui relie le tronçon 17b au tronçon 17a. La pâte à extruder circule selon les flèches dans les espaces libres situés entre les dents des peignes et on voit que la section de passage de la pâte décroît en allant de l'entrée vers la sortie de la filière. On usine séparément les dents 17 des peignes puis on les fixe à équidistance sur une barrette 16 pour constituer un peigne. Dans les exemples représentés, les éléments allongés 9 ou 17 sont identiques, mais ils peuvent également être différents dans le cas où les canaux de la pièce à extruder ont des sections différentes. REVENDICATIONS 1. Filière pour fabriquer des pièces extrudées comportant une pluralité de canaux, caractérisée en ce quelle comporte une plu ralité d'éléments allongés (9, 17) dont le nombre est égal à celui des canaux et les extrémités desdits éléments situées du côte de l'entrée de la filière, sont fixées sur une platine (8), tandis que les autres extrémités situées du côté de la sortie de la filière, sont libres et ont une section transversale égale à celle desdits canaux. 2. Filière selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque élément allongé comporte, du côté de la sortie de la filière, un premier tronçon (9a, 17a) dont la section transversale est égale à celle d'un desdits canaux et, du côté de l'entrée de la filière, un deuxième tronçon (9b, 17b), dont la section transversale est plus petite, de sorte que la section de passage de la pâte à extrudér qui circule entre lesdits éléments décroît de l'entrée vers la sortie de ladite filière. 3. Filière selon la revendication 2, caractérisée en ce que chacun desdits éléments comporte un troisieme tronçon intermédiaire (9c, 17c) qui est composé de parois obliques reliant les parois latérales du premier et du deuxième tronçon. 4. Procédé de fabrication d'une filière d'extrusion de pièces de forme complexe comportant une pluralité de canaux, caractérisé en ce que l'on usine séparément des éléments allongés dont la longueur est egale à celle de la filière, dont le nombre est égal à celui des canaux et qui présentent, à une extrémité, une section transversale égale à celle de l'un des canaux et on fixe la deuxième extrémité de chaque élément allongé sur une platine qui constitue ltentrée de la filière. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on usine dans chaque élement allongé, un premier tronçon dont la section transversale correspond à celle de l'un des canaux de la pièce à extruder et un deuxième tronçon, de section plus réduite, qui est relié au premier tronçon par des parois-obliques et lton fixe les extrémités des deuxièmes tronçons sur ladite platine. 6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, d'une filière destinée à extruder une pièce comportant plusieurs rangers de canaux, caractérisé en ce que l'on usine séparément des éléments allongés (17) comportant un premier tronçon (17a), dont la section transversale correspond à celle desdits canaux et un deuxième tronçon (17b) de section plus réduite, on fixe une rangée de ces éléments (17) sur une barette (16) pour constituer un peigne (14) et on fixe un nombre de peignes correspondant au nombre de rangées de canaux sur une platine (13) qui est destinée a constituer l'entrée de la filière.