Brevet FR2647212A1 — publié le 19901123

L'invention a pour objet un dispositif de mesure de la température d'une matière traitée dans une extrudeuse. Les extrudeuses sont généralement constituées d'une ou plusieurs vis entrainees en rotation à l'intérieur d'un fourreau allongé dans lequel sont ménagés des alésages pour le logement des vis. Les vis sont munies, sur leur périphérie de filets en hélice qui entrainent vers l'aval la matière introduite par une extrémité amont du fourreau. En jouant sur le pas des vis, on peut soumettre la matière à différents traitements, par exemple de trituration, de malaxage ou de compression. La matière est ainsi entrainée jusqu'à l'extrémité avale du fourreau qui peut être munie d'une filière d'extrusion ou bien d'un simple orifice de sortie dans le cas ou la matière ne doit pas être soumise à une extrusion. Dans ce type de machine. il est utile de pouvoir connaitre en permanence la température de la matière en cours de traitement. ou en cours de réaction ou de malaxage. afin de pouvoir régler sa fusion. sa viscosité ou sa réactivité pour ne pas dépasser les températures limites au-delà desquelles la matiére principale, ou ses charges. ou ses additifs commencent à se dégrader. Par ailleurs, la nécessité de maintenir un alignement précis du fourreau par rapport à la ou les vis, ainsi que la nécessité de pouvoir résister aux fortes pressions qui peuvent y etre engendrées. conduisent à l'adoption de grandes épaisseurs de métal pour la fabrication du fourreau ou des modules de fourreau. Jusqu'à présent. on dispose un thermocouple ou tout autre sonde thermosensible dans un puits thermométrique ménagé dans l'épaisseur du fourreau pour s'approcher le plus possible de la matière traitée. Mais, si cette méthode présente l'avantage d'un faible cout et de la simplicité. elle donne souvent des résultats erronés, En effet, la sonde mesure, non pas la température de la matière elle même, mais celle de la partie de fourreau qui l'entoure si bien que les résultats sont une moyenne pondérée entre la température de la matière et celle du fourreau lui même. Or. on sait que la température du fourreau dépend d'une part des zones de fourreau situées en amont et en aval de la zone ou est effectuée la mesure et d'autre part de la température extérieure ainsi que du coefficient d'échange thermique entre le fourreau et l'air ambiant. Des expériences réalisées par un démontage rapide du fourreau, puis par une mesure au moyen de sondes thermométriques à faible inertie et de grande vitesse de réponse, ont démontré qu'il est possible d'obtenir des écarts jusqu'à 40 et même dans certains cas 80'C de différence entre la température indiquée lors de la mesure et la température réelle de la matière. Par conséquent, il est difficile de définir des conditions opératoires précises pour l'extrudeuse sur la base de mesures aussi imprécises. puisque la sonde ainsi placée donne alors une mesure du flux thermique vers l'environnement, plutot qu'une mesure de la vraie température de la matière traitée. Pour résoudre une partie de ces problèmes. une autre méthode consiste à utiliser parfois un arrangement dit "en doigt de gant" permettant de placer la sonde au coeur de la matière, et de l'éloigner de la paroi interne du fourreau. Cependant. cet arrangement, s'il donne une meilleure mesure. présente plusieurs inconvénients. En effet, le doigt de gant interfère avec l'écoulement normal de la matière et crée une contrepression consommatrice d'énergie et génératrice d'auto-échauffement et il doit être placé dans une zone dépourvue de vis pour permettre son intrusion dans le flux axial de la matière, De plus , ce do#igt de gant est une source de zones mortes et d'accumulation de débris, notamment de fibres longues. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure qui permet de connaitre rapidement et de façon précise la température de la matière traitée dans une extrudeuse. L'invention a pour objet un dispositif de mesure de la température d une matière traitée dans une extrudeuse comprenant au moins une vis entrainée en rotation à l'intérieur d'un fourreau allongé. ledit dispositif comportant un capteur de mesure disposé dans un puits thermométrique formé dans un corps dont une première partie s'étend à l'intérieur du fourreau et dont une seconde partie est en saillie dans un espace ménagé entre la paroi interne du fourreau et la vis. caractérisé en ce que la partie en saillie du corps a une section profilée s'étendant dans la direction principale d'écoulement de la matière entrainée par la vis. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le profil de la partie en saillie du corps a une forme générale triangulaire dont l'angle au sommet est opposé à la direction principale d'écoulement de la matière et s'évase dans ladite direction. - la partie en saillie du corps détermine un bord d'attaque formant avec une perpendiculaire à l'axe vertical du corps un angle compris entre 25 et 60', le - le corps est orientable de l'extérieur du fourreau pour positionner le bord d'attaque de la partie en saillie dans la direction principale d'écoulement de la matière, - le corps est réalisé dans un matériau de forte conductivité thermique, comme par exemple du bronze. L invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig. 1 est une vue partielle en coupe suivant l'axe d'une vis d'une extrudeuse comportant un dispositif de mesure selon l'invention. - la Fig. 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la Fig. 1, - la Fig. 3 est une vue en perspective du corps du dispositif de mesure. En se reportant tout d abord aux Figs. 1 et 2, on voit que l'extrudeuse comprend une vis 1 entrainée en rotation autour de son axe à l'intérieur d'une enceinte allongée formant un fourreau 2 qui l'enveloppe. La vis 1 est munie de filets ou autres organes périphériques et la paroi interne du fourreau 2 forme un lobe 3. Pour mesurer la température de la matière traitée par la vis 1, l'extrudeuse comporte un dispositif de mesure désigné dans son ensemble par la référence 10. A cet effet, le fourreau 2 comporte un puits cylindrique 4 muni d un épaulement interne 5 déterminant deux alésages 6 et 7 de diamètres différents. L alésage supérieur 6 de plus grand diamètre est fileté et débouche à l'extérieur du fourreau 2. tandis que l'alésage inférieur 7 de plus petit diamètre est lisse et débouche à l'intérieur dudit fourreau 2. Le dispositif de mesure 10 est constitué d'un corps 11 réalisé dans un matériau à forte conductivité thermique, comme par exemple du bronze. Le corps t1 comporte une première partie lIa cylindrique qui s'étend à l'intérieur du fourreau 2 et une seconde partie 11b qui prolonge la première partie et qui est en saillie dans le lobe 3 formé par la paroi interne du fourreau 2. La première partie Ila du corps 11 est munie d'une collerette 11c qui s'appuie sur une bague 12 interposée entre ledit corps et le fourreau 2. Des joints d'étanchéité 13 sont disposés d'une part entre la bague 12 et le corps 11 et d'autre part entre la bague 12 et le fourreau 2. Le corps Il est maintenu dans le puits 4 du fourreau 2 par un organe de serrage 14 vissé dans l'alésage supérieur 6 dudit puits. Une bague 15 est également interposée entre le corps 11 et l'organe de serrage 14. Les bagues 11 et 15 ménagent entre elles un petit intervalle 16 de façon à permettre le serrage et elles sont réalisées en un matériau à faible conductivité thermique. L'organe de serrage 14 ménage également avec la face supérieure du corps 11 un espace libre 17 permettant d'assurer la pression de serrage désirée sur le corps 11 par 1 intermédiaire des bagues 12 et 15. Le corps 11 comporte un prolongement cylindrique îîd qui traverse l'organe de serrage 14 par un alésage 18 et débouche à l'extérieur du fourreau 2. Comme on peut le voir sur la Fig. 3, la seconde partie 11b en saillie dans le lobe 3 a une section profilée s'étendant dans la direction principale d'écoulement de la matière entrainée par la vis 1 indiquée par la flèche f. La seconde partie 11b profilée a une forme généralement arrondie, sans angle vif, et un profil de forme triangulaire dont l'angle au sommet est opposé à la direction principale d'écoulement de la matière et s'évase dans ladite direction. Cette seconde partie 11b détermine un bord d'attaque 11e formant, avec une perpendiculaire à l'axe vertical A du corps 11, un angle GQ compris de préférence entre 25 et 60 Le corps 11 comporte un puits thermométrique 19 dans lequel est placé un capteur de mesure 20 constitué par exemple par un thermocouple ou tout autre sonde thermosensible. L'extrémité de la partie Ilb en saillie du corps 11 est disposée en face d'un élément de vis muni d'une échancrure laissant, quand la vis tourne, un jeu compris entre 1 et 5mm. Ainsi, l'extrémité du capteur 20 se trouve placée au coeur de la matière traitée par la vis 1 et éloignée de la paroi interne du fourreau 2, ce qui permet d'obtenir de manière rapide et précise la température de la matière. D autre part, afin d'éviter de fausser les mesures par la température du fourreau, les bagues 12 et 15 en un matériau à faible conductivité thermique jouent le role d'un organe d'isolation thermique entre le fourreau et le corps 11 du dispositif de mesure permettant ainsi d augmenter encore la fiabilité des mesures. Grace à la forme de la partie Itb en saillie du corps 11 et à l'angle du bord d'attaque lie. la matière glisse le long de cette partie et assure elle même l'auto-nettoyage de ladite partie en saillie, de plus ce profil minimise l'interférence sur l'écoule- ment normal de la matière et la création d'une contrepression consommatrice d'énergie et génératrice d'un auto-échauffement-qui pourrait altérer la mesure. Enfin. le corps 11 est orientable dans son logement afin de positionner le bord d'attaque île dans le sens d'écoulement de la matière pour minimiser les pertes de charge. A cet effet, il suffit de déserrer l'organe 14 et de tourner l'extrémité supérieure du prolongement 11d pour orienter le bord d'attaque île. Pour faciliter cette orientation, l'extrémité supérieure du prolongement îîd peut comporter un repère placé dans le plan de symétrie du corps 11. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la température d'une matière traitée dans une extrudeuse comprenant au moins une vis (11 entrainée en rotation à l'intérieur d'un fourreau allongé (2). ledit dispositif comportant un capteur de mesure (20) disposé dans un puits thermométrique (19) formé dans un corps (11) dont une première partie (lia) s'étend à l'intérieur du fourreau (2) et dont une seconde partie (11bu est en saillie dans un espace ménagé entre la paroi interne du fourreau (2) et la vis (1), caractérisé en ce que la partie en saillie (1 lob) du corps (11) a une section profilée s'étendant dans la direction principale d'écoulement de la matière entrainée par la vis (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de la partie en saillie (lobe du corps (11) a une forme générale triangulaire dont l'angle au sommet est opposé à la direction principale d'écoulement de la matière et s'évase dans ladite direction. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2. caractérisé en ce que la partie en saillie (1 lob) du corps (11) détermine un bord d'attaque (I le) formant avec une perpendiculaire à l'axe verticale (30a) du corps (11) un angle oC compris entre 25 et 60-. 4. Dispositif selon les revendications I à 3, caractérisé en ce que le corps (il) est orientable de l'extérieur du fourreau (2) pour positionner le bord d'attaque (île) de la partie en saillie (1 lb) dans la direction principale d'écoulement de la matière. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes. caractérisé en ce que le corps (11) est réalisé dans un matériau à forte conductivité thermique, comme par exemple du bronze. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes. caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (12, 15) d'isolation thermique du corps Il par rapport au fourreau (2). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'isolation thermique sont constitués par au moins une bague (12, 15) interposée entre le corps (Il) et le fourreau (2).