Brevet FR2591937A1 — publié le 19870626

L'invention a pour but un procédé de contrôle d'extrudeuses à vis, comportant notamment des cylindres à doigts, pour le traitement de caoutchouc et/ou de mé- langes de matières plastiques. Lors de l'utilisation d'extrudeuses à vis, il arrive malheureusement de temps à autre que des corps étrangers, notamment des particules métalliques, soient entraînés dans l'extrudeuse avec le mélange, particules qui ensuite suivant leur forme et leur dimension entraînent des déformations et des ruptures brusques des crêtes des vis. Les débris de crête causent à leur tour, en règle générale, de graves dommages, qui souvent ne permettent pas de continuer à faire fonctionner l'extrudeuse, alors que dans la plupart des cas, les dégâts primaires ne sont pas si importants. Ceci s'applique notamment aux extrudeuses comportant des cylindres à doigts qui sont pourvus de doigts s'étendant radialement à partir du boitier, dans le volume des vis, dans des ajours pratiqués dans les crêtes des vis. Il s'agit des extrudeuses dites à doigts qui s'imposent de plus en plus depuis quelques années sur le marché des extrudeuses. Le débit élevé de ces extrudeuses et la température du produit extrudé qui est plus basse que dans les installations traditionnelles, en sont les raisons principales. L'invention a pour but d'indiquer un procédé permettant d'éviter de manière simple, des dommages de ce type et surtout les dommages secondaires. On connait par le brevet allemand 32 21 472 une extrudeuse comportant un système de contrôle des ruptures des doigts. L'inconvénient du procédé décrit dans ce brevet réside dans la nécessité de devoir doter un grand nombre de doigts de moyens signalant une rupture des doigts afin de pouvoir surveiller l'installation de manière approfondie. Si l'on songe qu'une extrudeuse à doigts doit comporter plus de 100 doigts, on comprendra aisément que le coût d'un tel contrôle de rupture des doigts est nécessairement très élevé. Les nombreuses connexions nécessaires entre les doigts et le dispositif de coupure de l'entraînement sont aussi sujettes à des défaillances dues à un endommagement de l'extérieur. Afin d'éviter ces inconvénients, on est parti - pour résoudre les problèmes posés - de l'idée que l'on pouvait utiliser pour le contrôle, des grandeurs telles que l'intensité, la tension et la vitesse de rotation, disponibles dans l'armoire de distribution alimentant en énergie l'extrudeuse, et appliquer en outre une technique de mesure éprouvée. En outre, on est parti de l'idée que les accroissements du couple de rotation sur la tige de la vis d'une extrudeuse peuvent avoir les causes suivantes: a) des corps étrangers contenus dans le mélange, notamment des particules métalliques, qui se coincent dans la zone du cylindre à doigts; b) une augmentation de la vitesse de rotation de la vis de l'extrudeuse; c) une augmentation de la viscosité du mélange; d) une diminution de la température des fluides d'équilibrage de la température; e) une augmentation du volume du mélange introduit dans l'alimentation de l'extrudeuse. Des essais ont montré que les causes (b) à (e) provoquent, en même temps qu'une augmentation du couple de rotation, une variation de la pression de la matière dans l'extrudeuse, de sorte qu'il est possible de ressortir la cause (a) d'un accoroissement global du couple de rotation. Le but que se propose l'invention est atteint avec le procédé précité en ce que: la pression du mélange dans l'extrudeuse est utilisée comme valeur de référence pour la transmission du couple de rotation entre la vis de l'extrudeuse remplie du mélange et la paroi du cylindre, à savoir,. en ce que la variation du couple de rotation mesurée sur l'arbre de la vis, ou une grandeur de mesure proportionnelle à la variation du couple de rotation, est comparée à la variation de la valeur de référence déterminée à partir de la pression de la matière, en ce que, lorsque la variation du couple de rotation sur l'arbre de la vis et la variation déterminée à partir de la pression de la matière ne concordent pas, on utilise ceci comme le signe d'une modification du couple de rotation due à la présence de corps étrangers ou similaires dans le mélange et en ce qu'un accroissement du couple de rotation ainsi déterminé sur L' arbrede la vis de l'extrudeuse, déclenche un signal de dérangement et/ou l'arrêt de l'extrudeuse. Pour enregistrer le couple de rotation total, on peut utiliser un arbre de mesure du couple de rotation. Il est plus simple d'utiliser une grandeur de mesure proportionnelle au couple de rotation total. A cet effet, le courant continu d'un moteur à courant continu, tel que ceux habituellement utilisés aujourd'hui pour les extru- deuses, convient tout particulièrement. La différence de temps entre l'enregistrement du couple de rotation et la variation de pression par suite des causes (b) & (e) est si faible, notamment lorsque le capteur de la pression de la matière est situé dans la première rangée de doigts dans le sens du transport, que l'installation peut être coupée à temps, lorsque la cause (a) survient, afin d'éviter des conséquences secondaires. Dans l'appréciation des valeurs de mesure, pour savoir si le cas (a) se présente, on compare notamment entre eux leurs gradients. Mais les valeurs moyennes et maximales des valeurs de mesure précédentes peuvent aussi être prises en compte dans cette appréciation, par exemple la modification dans le temps des valeurs mesurées (dI/dt ou dp/dt), la variation de niveau des valeurs mesurées ainsi que la variation de la vitesse de rotation de l'extrudeuse. On peut aussi imaginer que toutes les valeurs d'avance d'un mélange soient mises en mémoire au cours d'un fonctionnement d'essai pour servir de valeurs de référence pour un fonctionnement automatique ultérieur. Les variations des valeurs de mesure se situant à l'intérieur d'une largeur de bande déterminée ne sont pas prises en compte dans l'appréciation. Cette largeur de bande est définie à partir des valeurs de mesure stockées en continu. La saisie et l'analyse des valeurs de mesures sont assurées par un ordinateur. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'invention est représentée & titre d'exemple non limitatif au dessin annexé. La figure unique est une vue schématique de l'installation d'extrusion suivant l'invehtion. Une extrudeuse à vis 1 comporte un boîtier cylindrique 2 en trois parties dans lequel tourne une vis d'extrudeuse. La vis d'extrudeuse prolongée par un arbre 3 est entrainée par un moteur 4 par l'intermédiaire d'un arbre électrique 5 de mesure du couple de rotation. Le moteur d'entraînement 4 de l'extrudeuse est alimenté en courant électrique par une liaison 7 venant de l'armoire de distribution 8. Sur le moteur d'entraînement 4 de l'extrudeuse est bridé un générateur tachymétrique 6 permettant de déterminer la vitesse de rotation du moteur. Le signal de mesure du générateur tachymétrique 6 est envoyé à l'armoire de distribution 8 par une liaison 7a, et de l'armoire à une unité électronique de calcul 9 dans laquelle la mise en mémoire de valeurs de mesure s'effectue sous la forme d'une boucle sans fin, de sorte que l'on dispose toujours, pour une interprétation, des dernières valeurs de mesure à l'intérieur d'une période pouvant être sélectionnée à volonté, suivant la capacité de mémoire et la durée d'analyse. Celle-ci reçoit également le signal de mesure de l'arbre de mesure 5 du couple de rotation par une ligne électrique 10. La partie d'alimentation 11 du boîtier 2 est pourvue d'une trémie 12 destinée à alimenter l'extrudeuse en mélange 13 à traiter. Dans la partie médiane 14 du boîtier 2 qui a la forme d'un cylindre à doigts, sont disposés des doigts de cylindre 15. Dans l'un des doigts de cylindre 15 est monté un capteur de pression de matière 15a qui peut être par exemple disposé dans la première rangée de doigts de cylindre en aval de la trémie d'alimentation 12. Le signal de mesure du capteur de pression de matière 15a est également envoyé par une ligne 16, à l'unité de calcul 9 qui coupe l'extrudeuse lorsque le couple de rotation s'accroît sous la présence de corps étrangers dans le mélange. 2 591937 REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle d'extrudeuses à vis Dour le traiterent ce caoutchicuc jet ou. ce mélanges ce mratires rlastiaues, caractérisé etn ce cue: - la pression du mélange dans l'extrudeuse est utilisée comme valeur de référence pour la transmission du couple de rotation entre la vis (3) de l'extrudeuse remplie du mélange et la paroi du cylindre (2), à savoir, - en ce que la variation du couple de rotation mesurée sur l'arbre de la vis, ou une grandeur de mesure proportionnelle à la variation du couple de rotation, est comparée à la variation de la valeur de référence déterminée à partir de la pression de la matière, - en ce que, lorsque la variation du couple de rotation sur l'arbre de la vis et la variation déterminée à partir de la pression de la matière ne concordent pas, on utilise ceci comme le signe d'une modification du couple de rotation due à la présence de corps étrangers ou similaires dans le mélange et - en ce qu'un accroissement du couple de rotation ainsi déterminé sur l'arbre de la vis (3) de l'extrudeuse, déclenche un signal de dérangement et/ou l'arrêt de l'extrudeuse (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression de la matière est mesurée au moyen d'un capteur électrique (15a) de pression de la matière. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour apprécier s'il y a accroissement du couple de rotation dû à la présence de corps étrangers dans le mélange, on compare la variation du courant continu du moteur d'entraînement (4) de l'extrudeuse à la variation de la pression de la matière dans l'extrudeuse (1), et en ce que la condition préalable nécessaire à l'arrêt de l'extrudeuse (1) en raison de la présence de corps étrangers dans le mélange, est constituee par] 'apparition d'une augmentation du courant continu sans gu'il y ai_ augmentation correspondante de la pression de la matière, et en ce oue Dour aprecler s'il v a une condition suffisante pour arreter l'exzrudeuse (1), on prend en compte la modification dans le temps des valeurs mesurées (dI/dt ou dp/dt), la variation de niveau des valeurs mesurées ainsi aue la variation de la vitesse de rotation de l'extrudeuse. 4. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur de pression de la matière (15a) est disposé dans un doigt d'un cylindre à doigts (14). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur de pression de la matière (15a) est disposé dans la première rangée de doigts de cylindre en aval de la trémie d'alimentation (12) de l'extrudeuse (1). 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il est prévu pour l'entraînement de l'extrudeuse un moteur à courant continu (4) comportant un générateur tachymétrique (6) sur l'arbre du moteur, et en ce que la variation du courant continu du moteur d'entraînement (4) de l'extrudeuse sert de grandeur de mesure proportionnelle à la variation du couple de rotation. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu un arbre de mesure (5) du couple de rotation sur le moteur d'entraînement (4) de l'extrudeuse qui fournit des grandeurs de mesure correspondant à la variation du couple de rotation sur l'arbre de la vis (3). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un système informatique de calcul (9) pour enregistrer et mettre en mémoire les valeurs de mesure aue sont la pression de la matière, le courant continu, la vitesse de rotation. 5. Dispositif selon la revendication 8, caracterise en ce que la mise en memoire des valeurs de mesure dans l'unité de calcul (9) s'effectue sous la forme d'une boucle sans fin, de sorte que l'on dispose toujours, pour une interprétation, des dernières valeurs de mesure à l'intérieur d'une période pouvant être sélectionnée à volonté, suivant la capacité de mémoire et la durée d'analyse. 1 5