Brevet FR2598652A1 — publié le 19871120

La présente invention se rapporte à une machine d'extrusion simultanée de plusieurs matières et, plus particulièrement, elle concerne une telle machine de fabrication compacte, permettant le revêtement en continu d'un insert sous forme de profilé, ou l'extrusion en continu d'un profilé de forme-complexe, au moyen des diverses matières extrudées simultanément par les boudineuses disposées en juxtaposition les unes par rapport aux autres. Dans la technique de l'extrusion des matières thermoplastiques ou des produits élastomères, par exemple, on utilise actuellement des 10 installations d'extrusion qui groupent plusieurs boudineuses disposées en T ou en Y et reliées à une tête d'extrusion commune porteuse de la filière. Ces installations sont, non seulement, de fortes dimensions et, par là, occupent un grand espace, mais sont compliquées à réaliser, aussi bien en ce qui concerne la tête d'extrusion commune qui est lourde et complexe, 15 qu'en ce qui concerne la filière proprement dite. D'autre part, lorsque l'on utilise une telle installation, par exemple pour l'extrusion d'un profilé biélastomère, triélastomère ou plastomère armé, les boudineuses sont souvent sous employées et il est nécessaire de diminuer la vitesse de rotation des vis des boudineuses, ce qui provoque l'augmentation des fui20 tes internes et est préjudiciable à la qualité du profilé extrudé. Afin d'éviter la majeure partie des inconvénients présentés par ces installations connues, l'inventeur a conçu une machine d'extrusion de modèle fortement réduit par rapport à ces installations et ayant un rendement équivalent, sinon plus élevé que celles-ci. Selon l'invention, une telle machine d'extrusion est constituee par plusieurs vis boudineuses incorporées dans un même bloc, alimentees chacune à partir d'une trémie particulière et débouchant, par un orifice respectif, dans une tête de liaison présentant une canalisation particulière pour chaque matière boudinée et évidée axialement pour le passage d'un insert, cette tête de liaison alimentant, par l'intermédiaire d'un anneau distributeur perforé et rainuré concentriquement suivant les canalisations de cette dernière, une enceinte d'extrusion à veines contrôlées connue dans la technique, portant à sa sortie une tête d'extrusion avec un passage réservé pour l'insert, si celui-ci doit être noyé dans le 35 profil extrude, cette tête d'extrusion étant constituée d'une fourrure ou enveloppe tronconique logeant, de son entrée à sa sortie, un diffuseur tronconique nervuré radialement extérieurement, dans lequel chaque rainure entre deux nervures radiales correspond à un orifice de l'enceinte d'extrusion, un noyau tronconique nervuré et rainuré radialement extérieure40 ment de manière que ses nervures et rainures correspondent à celles du diffuseur, une filière tronconique évidée intérieurement de manière conique en correspondance avec la conicité des nervures et rainures radiales du noyau, cette filière comportant évidemment un passage découpé à la forme du profilé désiré. De manière plus spécifique et selon l'invention, les vis boudineuses sont logées dans des alésages du bloc parallèles entre eux et juxtaposés, ce bloc étant pourvu de canalisations internes environnant ces vis à la manière d'un radiateur et circulant l'eau et la vapeur provenant des moteurs hydrauliques de mise en rotation de ces vis. Par ailleurs, la tête de liaison fait corps avec le bloc des boudineuses et loge un noyau de forme tronconique alésé axialement pour fournir le passage de l'insert et pourvu de rainures extérieures de forme sensiblement hélicoïdale, débouchant par des orifices annulaires segmentaires contre l'anneau distributeur, en nombre égal à celui des vis 15 et prenant naissance chacune au droit de l'orifice de sortie d'une boudineuse. A noter que ce noyau tronconique est fixe, comporte une embase dans laquelle sont pratiqués les orifices annulaires, en sortie des rainures extérieures, suivant des diamètres différents pour éviter toute liaison entre eux, présente un sommet fileté pour le vissage de son écrou de fixa20 tion dans le bloc et est positionné normal aux boudineuses en ligne. D'autre part, l'anneau distributeur est sous forme d'une bague cylindrique, de même diamètre que celui de l'embase du noyau de la tête de liaison, alésée axialement par un orifice de passage d'insert en correspondance avec celui de ce noyau et pourvue, sur sa face adjacente à 25 celui-ci, de rainures annulaires prévues aux mêmes diamètres que ceux des orifices annulaires segmentaires de la base de ce noyau, ces rainures annulaires étant munies de perforations biaises débouchant dans des orifices prévus dans la face opposée de cette bague en correspondance avec les orifices d'admission de l'enceinte à veines contrôlées. A noter que cette en30 ceinte connue dans les techniques de l'extrusion est décrite, entre autres, dans le brevet européen n0 0 031 742. Par ailleurs, les perforations biaises dans les rainures annnulaires de l'anneau distributeur sont fraisées pour accepter des pointes d'obturation en fonction de rainures annulaires utilisées dans la répartition des matières extrudées, ces rainures étant 35 elles-mêmes conçues pour recevoir des arrêtoirs de matière répartis suivant la délimitation des segments de rainure choisis pour l'alimentation des orifices d'admission de l'enceinte. En ce qui la concerne et comme on l'a défini précédemment, la tête d'extrusion incorporant la filière et agencée à la sortie de cette 40 enceinte est constituée d'une enveloppe tronconique incorporant un 3 2598652 diffuseur tronconique nervuré et rainuré radialement, un noyau tronconique nervuré et rainuré également radialement en correspondance avec le diffuseur et une filière évidée coniquement dans laquelle butent les nervures du noyau. L'enveloppe de forme tronconique est adaptée pour se loger dans le flasque de fixation de la tête d'extrusion et est alésée coniquement de manière convergente vers sa sortie pour maintenir l'empilage du diffuseur, du noyau et de la filière, ainsi qu'une bague obturatrice placée à l'arrière du diffuseur et ayant un alésage correspondant au cercle circonscrit des orifices de l'enceinte d'extrusion, la face arrière de cette bague se 10 trouvant plaquée sur la face avant ou de sortie de cette enceinte. Pour sa part, le diffuseur tronconique est constitué en un seul bloc o les nervures radiales, de forme extérieure tronconique à conicité convergente, ménagent entre elles des rainures dont le fond est à conicité divergente en direction de leur sortie, les fonds à l'entrée étant incurvés inférieurement au diamètre du cercle inscrit des orifices de sortie de l'enceinte d'extrusion à veines contrôlées et ces fonds, du côté sortie, correspondant au diamètre extérieur du noyau tronconique. A noter qu'une des nervures de ce diffuseur est plus épaisse que les autres et comporte un canal interne d'admission d'air. Par ailleurs, ce noyau tronconique est constitué également en un seul bloc o les nervures radiales et le fond des rainures est à conicité convergente vers leur sortie du côté de la filière, ce fond de chaque rainure étant arrondi pour qu'une seule génératrice touche le fond de la filière. En ce qui la concerne, la paroi de cette filière est évidée 25 coniquement en correspondance avec la conicité des nervures radiales du noyau et est usinée coniquement à l'extérieur en parallèle avec son évidement. On doit noter que la paroi de cette filière est prévue de faible épaisseur, environ quatre millimètres, mais toutefois suffisante pour que les matières extrudées se reconstituent dans cette épaisseur. En outre, il 30 est à souligner que, contrairement aux filières connues actuellement, les matières extrudées ne butent pas à 90 sur les parois internes de la tête d'extrusion puisque toutes ces parois sont de forme conique, ce qui permet de diminuer la pression d'extrusion. De plus, on peut ainsi faire varier la frontière de contact de ces matières en jouant sur le réglage de la 35 pression dans les extrudeuses. Par ailleurs, pour faciliter la réalisation de cette tête d'extrusion, l'inventeur a conçu un procédé de fabrication qui consiste à réaliser le diffuseur, le noyau et la filière sous forme de pièces de révolution pouvant être fabriquées en série, donc peu onéreuses, seule l'en40 veloppe étant prévue comme une fourrure à ajuster aux diamètres extérieurs 2598652- du diffuseur et de la filière par rapport à l'alésage du flasque de fixation de la tête d'extrusion. En particulier, pour usiner le nervurage et le rainurage du noyau, l'inventeur a conçu une électrode en cuivre moulé qui est adaptée pour s'appliquer sur l'ébauche du noyau alors sous forme d'une pièce de révolution. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaitront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, d'une machine d'extrusion conforme à l'invention, conçue pour extruder simultanément trois matières de revêtement en continu 10 d'un insert et représentée schématiquement dans les dessins ci- joints, dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble en coupe d'une machine d'extrusion conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective et en coupe de l'anneau dis15 tributeur; - la figure 3 est une vue en coupe des perforations biaises de l'anneau distributeur de la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective d'une pointe d'obturation d'une perforation biaise de l'anneau distributeur; - la figure 5 est une vue en perspective d'un arrêtoir de matière pour les rainures annulaires de l'anneau distributeur; - la figure 6 est une vue de l'anneau distributeur du côté de sa face B;- - la figure 7 est une vue de la face A de base du noyau tronconique 25 de la tête de liaison, cette face étant adjacente à la face B de l'anneau distributeur; - la figure 8 est une vue en coupe, de la tête d'extrusion; - la figure 9 est une vue en élévation, partiellement en coupe, du diffuseur; - la figure 10 est une vue représenté dans la figure 9; - la figure 11 est une vue d'extrusion; la figure 12 est une vue 35 avant que le passage du profilé - la figure 13 est une vue l'électrode servant à l'usinage - la figure 14 est une vue che Fl. avant, suivant la flèche F, du diffuseur à plat en perspective du noyau de la tête en coupe de la filière proprement dite, et de l'insert ne soit réalisé; en élévation, partiellement en coupe, de du noyau de la tête d'extrusion; de dessous de l'électrode suivant la fle- Comme représenté dans la figure 1, la machine d'extrusion simultanée de trois matières représentée est constituée par trois vis boudineuses 1,2,3 incorporées dans un même bloc 4 et débouchant, par un orifice respectif 1',2',3', dans une tête de liaison 5 présentant trois canalisations 6,7,8, dont chacune est en correspondance avec un des orifices, et évidée axialement pour le passage d'un insert, cette tête de liaison alimentant, par l'intermédiaire d'un anneau distributeur perforé 9, une enceinte d'extrusion 10 à veines contrôlées portant à sa sortie une tête d'extrusion 11 constituée d'une fourrure ou enveloppe tronconique 12 logeant, de son entrée à sa sortie, un diffuseur tronconique 13 nervuré ra10 dialement extérieurement, dans lequel chaque rainure entre deux nervures radiales correspond à un orifice de l'enceinte d'extrusion 10, un noyau tronconique 13a nervuré et rainuré radialement extérieurement de manière que ses nervures et rainures correspondent à celles du diffuseur 13, une filière tronconique 13b évidée intérieurement de manière conique en cor15 respondance avec la conicité des nervures et rainures radiales du noyau 13a, cette filière comportant évidemment un passage découpé à la forme du profilé désiré. Les vis boudineuses 1,2,3 sont logées dans des alésages du bloc 4 parallèles entre eux et juxtaposés. Ce bloc 4 comporte des canali20 sations internes 14 adaptées pour circuler l'eau et la vapeur provenant des moteurs hydrauliques de mise en rotation des vis boudineuses. La tête de liaison 5 fait corps avec le bloc 4 et loge un noyau tronconique 15, alésé axialement et pourvu des trois canalisations extérieures 6,7,8 sous forme de rainures hélicoïdales débouchant dans son embase 16 par des ori25 fices annulaires segmentaires 17,18,19 (comme on peut le voir au mieux dans la figure 7) contre l'anneau distributeur 9, ces orifices annulaires étant distribués concentriquement suivant des diamètres différents et pour n'avoir aucune liaison entre eux. Ce noyau 15 comporte, en outre, à son sommet un filetage permettant le vissage d'un écrou 20 de fixation. Comme représenté en particulier dans les figures 2, 3 et 6, l'anneau distributeur 9 est sous forme d'une bague cylindrique de même diamètre que l'embase du noyau 15 et comportant un alésage central 21 de passage d'insert. Cet anneau distributeur 9 présente, sur sa face B adjacente à l'embase du noyau 15, des rainures annulaires 22,23,24, pratiquées 35 en correspondance et aux mêmes diamètres que les orifices annulaires segmentaires 17,18,19. Ces rainures annulaires comportent, en outre, des perforations biaises 25,26,27 débouchant dans un orifice respectif commun 28 sur la face opposée C de l'anneau distributeur, ces orifices communs 28 étant situés en correspondance avec les orifices d'admission de l'enceinte 40 10. Les perforations biaises 25,26,27 sont, en outre, fraisées pour accepter de loger des pointes d'obturation 29 (figure 4) et les rainures annulaires 22,23,24 sont adaptées pour y insérer des arrêtoirs 30 (figure 5) de matière suivant la répartition désirée dans chaque rainure de chaque matière alimentée à l'enceinte en fonction du revêtement déterminé de l'insert. On ne décrira pas ici la constitution de l'enceinte d'extrusion à veines contrôlées, puisque celle-ci est décrite en détails, entre autres, dans le brevet européen précité. La tête d'extrusion 11, représentée dans son ensemble dans 10 la figure 8, est constituée, comme indiqué précédemment, d'une enveloppe tronconique 12 incorporant un diffuseur tronconique 13 nervuré et rainuré radialement, un noyau tronconique 13a nervuré et rainuré également radialement en correspondance avec le diffuseur et une filière 13b évidée coniquement dans laquelle butent les nervures du noyau. L'enveloppe 12 de for15 me tronconique est adaptée pour se loger dans le flasque de fixation 12a de la tête d'extrusion et est alésée coniquement de manière convergente vers sa sortie pour maintenir l'empilage du diffuseur, du noyau et de la filière, ainsi qu'une bague obturatrice 13c placée à l'arrière du diffuseur et ayant un alésage correspondant au cercle circonscrit des orifices 20 28a de l'enceinte d'extrusion, la face arrière de cette bague 13c se trouvant plaquée sur la face avant ou de sortie de cette enceinte. Pour sa part, le diffuseur tronconique (représenté dans les figures 9 et 10) est constitué en un seul bloc o les nervures radiales 31, de forme extérieure tronconique à conicité convergente, ménagent entre 25 elles des rainures 32 dont le fond est à conicité divergente en direction de leur sortie, les fonds 32a à l'entrée étant incurvés inférieurement au diamètre du cercle inscrit des orifices de sortie 28a de l'enceinte d'extrusion à veines contrôlées et ces fonds, du côté sortie, correspondant au diamètre extérieur du noyau tronconique 13a. A noter qu'une des nervures 30 31a de ce diffuseur est plus épaisse que les autres et comporte un canal interne 31b d'admission d'air. Par ailleurs, ce noyau tronconique (représenté dans la figure 11) est constitué également en un seul bloc o les nervures radiales 33 et le fond des rainures 34 est à conicité convergente vers leur sortie 35 du côté de la filière, ce fond de chaque rainure étant arrondi pour qu'une seule génératrice touche le fond de la filière. En ce qui la concerne, la paroi 35 de cette filière (représentée dans la figure 12) est évidée coniquement en correspondance avec la conicité des nervures radiales du noyau 13a et est usinée coniquement à l'extérieur en parallèle avec son évide- ment. On doit noter que la paroi 35 de cette filière est prévue de faible 7 2598652 épaisseur, environ quatre millimètres, mais toutefois suffisante pour que les matières extrudées se reconstituent dans cette épaisseur. Comme on l'a dit précédemment, l'inventeur utilise pour l'usinage du noyau 13a, pris à partir d'une pièce de révolution, une élec5 trode de cuivre moulé représentée dans les figures 13 et 14. Cette électrode comporte des nervures radiales 36 destinées à creuser les rainures 34, en ménageant entre elles les nervures radiales 33 correspondant à ses rainures 37. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Machine d'extrusion simultanée de plusieurs matières, notamment adaptée pour le revêtement d'un insert profilé, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par plusieurs vis boudineuses (1,2,3) incorporées dans un même bloc (4), alimentées chacune à partir d'une trémie 5 particulière et débouchant, par un orifice respectif (1',2',3'), dans une tête de liaison (5) présentant une canalisation particulière (6,7,8) pour chaque matière boudinée et évidée axialement pour le passage d'un insert, cette tête de liaison (5) alimentant, par l'intermédiaire d'un anneau distributeur (9) perforé et rainuré concentriquement suivant les canalisa10 tions de cette dernière, une enceinte d'extrusion (10) à veines contrôlées connue dans la technique, portant à sa sortie une tête d'extrusion (11), avec passage réservé pour l'insert, constituée d'une fourrure ou enveloppe tronconique (12) logeant, de son entrée à sa sortie, un diffuseur tronconique (13) nervuré radialement extérieurement, dans lequel chaque rainure 15 entre deux nervures radiales correspond à un orifice de l'enceinte d'extrusion (10), un noyau tronconique (13a) nervuré et rainuré radialement extérieurement de manière que ses nervures et rainures correspondent à celles du diffuseur (13), une filière tronconique (13b) évidée intérieurement de manière conique en correspondance avec la conicité des nervures et 20 rainures radiales du noyau (13a), cette filière comportant évidemment un passage découpé à la forme du profilé désiré. 2.- Machine d'extrusion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les vis boudineuses (1,2,3) sont logées dans des alésages du bloc (4) parallèles entre eux et juxtaposés, ce bloc étant pourvu de 25 canalisations internes (14) environnant ces vis à la manière d'un radiateur et circulant l'eau et la vapeur provenant des moteurs hydrauliques de mise en rotation de ces vis. 3.- Machine d'extrusion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la tête de liaison (5) fait corps avec le bloc (4) des 30 boudineuses et loge un noyau (15) de forme tronconique alésé axialement pour fournir le passage de l'insert et pourvu de rainures extérieures (6,7,8) de forme sensiblement hélicoïdale, débouchant par des orifices annulaires segmentaires (17,18,19) contre l'anneau distributeur (9), en nombre égal à celui des vis et prenant naissance chacune au droit de l'orifi35 ce de sortie d'une boudineuse. 4.- Machine d'extrusion selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le noyau tronconique (15) de la tête de liaison (5) est fixe, comporte une embase dans laquelle sont pratiqués les orifices annulaires (17,18,19), en sortie des rainures extérieures, suivant des diamètres différents pour éviter toute liaison entre eux, présente un sommet fileté pour le vissage de son écrou (20) de fixation dans le bloc (4) et est positionné normal aux boudineuses (1,2,3) en ligne. 5.- Machine d'extrusion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que 1 anneau distributeur (9) est sous forme d'une bague cylindrique, de même diamètre que celui de l'embase du noyau (15) de la tête de liaison (5), alésée axialement par un orifice (21) de passage d'insert en correspondance avec celui de ce noyau et pourvue, sur sa face adjacente 10 à celui-ci, de rainures annulaires (22,23,24) prévues aux mêmes diamètres que ceux des orifices annulaires segmentaires (17,18,19) de la base de ce noyau, ces rainures annulaires étant munies de perforations biaises (25, 26,27) débouchant dans des orifices (28) prévus dans la face opposée de cette bague en correspondance avec les orifices d'admission de l'enceinte 15 (10) à veines contrôlées. 6.- Machine d'extrusion selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les perforations biaises (25,26,27) dans les rainures annulaires de l'anneau distributeur sont fraisées pour accepter des pointes d'obturation (29) en fonction de rainures annulaires utilisées dans la ré20 partition des matières extrudées, ces rainures étant elles-mêmes conçues pour recevoir des arrêtoirs (30) de matière répartis suivant la délimitation des segments de rainure choisis pour l'alimentation des orifices d'admission de l'enceinte (10). 7.- Machine d'extrusion selon la revendication 1, caractérisée 25 par le fait que l'enveloppe (12) de la tête d'extrusion (11) est adaptée pour se loger dans le flasque de fixation (12a) de la tête d'extrusion et est alésée coniquement de manière convergente vers sa sortie pour maintenir l'empilage du diffuseur, du noyau et de la filière, ainsi qu'une bague obturatrice (13c) placée à l'arrière du diffuseur et ayant un alésage cor30 respondant au cercle circonscrit des orifices (28a) de l'enceinte d'extrusion, la face arrière de cette bague (13c) se trouvant plaquée sur la face avant ou de sortie de cette enceinte. 8.- Machine d'extrusion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le diffuseur tronconique est constitué en un seul bloc o 35 les nervures radiales (31), de forme extérieure tronconique à conicité convergente, ménagent entre elles des rainures (32) dont le fond est à conicité divergente en direction de leur sortie, les fonds (32a) à l'entrée étant incurvés inférieurement au diamètre du cercle inscrit des orifices de sortie (28a) de l'enceinte d'extrusion à veines contrô61ées et ces 40 fonds, du côté sortie, correspondant au diamètre extérieur du noyau tronconique (13a). 9.- Machine d'extrusion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le noyau tronconique est constitué également en un seul bloc o les nervures radiales (33) et le fond des rainures (34) est à co5 nicité convergente vers leur sortie du côté de la filière, ce fond de chaque rainure étant arrondi pour qu'une seule génératrice touche le fond de la filière. 10.- Machine d'extrusion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la paroi (35) de la filière (13b) est évidée coniquement 10 en correspondance avec la conicité des nervurés radiales du noyau (13a), usinée coniquement à l'extérieur en parallèle avec son évidement et prévue de faible épaisseur, environ quatre millimètres, mais toutefois suffisante pour que les matières extrudées se reconstituent dans cette épaisseur. 11.- Procédé de fabrication d'une tête d'extrusion selon les re15 vendications 7, 8, 9, 10, caractérisé par le fait qu'il consiste à usiner le diffuseur (13), le noyau (13a) et la filière (13b) à partir d'ébauches sous forme de pièces de révolution, en utilisant des électrodes en cuivre moulé conformées en contreforme de ces diffuseur, noyau et filière.