Brevet FR2641227A1 — publié le 19900706

La présente invention concerne une buse de moule destinée à l'injection de matière plastique thermoformable dans un moule, la buse comportant un dispositif d'obturation commandé depuis l'extérieur et permettant automatiquement d'ouvrir et de refermer la capacité intérieure du moule en vue de l'injection de la matière à l'état plastique. La commande de l'ouverture et de la fermeture du moule et par conséquent de l'arrivée de matière plastique pénetrant dans le moule permet de réaliser des pièces d'une excellente présentation grâce à une qualité d'écoulement de la matière permettant d'obtenir des paramètres d'injection optimum. Il est cependant particulièrement difficile de réaliser un dispositif d'obturation, commandé depuis l'extérieur, et qui permette de contrôler l'injection et l'écoulement de la matière plastique à l'intérieur du moule, alors que ce dispositif d'obturation doit être inséré dans un emplacement particulièrement réduit, correspondant à la zone d'acheminement de la matière à l'état plastique et étant donné, par ailleurs, la difficulté de maintenir un dispositif d'obturation dans un milieu lui-même à très haute température et subissant par conséquent des conditions particulièrement sévères. La présente invention répond à cet objet et permet de réaliser et de mettre en place lors de l'injection de la matière plastique dans un moule, un système permettant de commander depuis un poste de contrôle les phases successives d'écoulement de la matière plastique à l'intérieur de la capacité constituée par le moule, ceci en ouvrant ou en refermant le canal d'acheminement de la matière plastique depuis la buse, elle-même alimentée par une vis d'injection, vers l'espace intérieur du pôle. A cet effet, l'invention concerne en premier lieu une buse ffour injection de matière plastique du type compor tant un obturateur formé d'une tige cylindrique dont l'extrèmité est apte à refermer le passage communiquant avec la capacité intérieure du moule, le déplacement de cette tige étant commandé au sein du conduit d'alimentation par des moyens mécaniques, et la buse est caractérisée en ce que l'obturateur est commandé par un vérin double effet et à cette fin l'obturateur est constitué par la tige d'un piston lui-même logé dans une chambre au sein d'un corps de vérin, l'axe de déplacement du piston étant colinéaire avec le déplacement de l'obturateur venant en position de fermeture pour obturer le passage communiquant avec la capacité intérieure du moule, la chambre de déplacement du piston communiquant, selon les deux faces du piston avec respectivement deux sources de fluide aptes à exercer une pression sur l'une et sur l'autre des faces du piston pour la manoeuvre de l'obturateur, et en outre l'obturateur se déplace coaxialement et au sein d'un conduit d'alimentation aval de la matière plastique communiquant avec la capacité intérieure du moule par un passage que l'extrémité de l'obturateur est ainsi apte à venir refermer. Plus spécialement, le conduit d'alimentation en matière plastique dans lequel se déplace l'obturateur communique, du côté opposé au passage débouchant dans le moule, avec au moins un canal de dérivation pratiqué dans le corps de vérin et contournant la chambre de déplacement du piston pour rejoindre le débouché de la buse de la presse permettant ainsi l'alimentation successive du canal de dérivation et du canal d'alimentation communiquant avec le moule. Selon une autre caractéristique, la buse est associée à la plaque de moule sur laquelle elle est montée solidaire de façon amovible et les sources de fluide sont constituées de deux premiers conduits respectivement d'ouverture et de fermeture de l'obturateur, ces premiers conduits traversant le corps de vérin et débouchant chacun dans la chambre respectivement en regard d'une face et de l'autre du piston, et ces deux premiers conduits débouchent par leurs côtés opposés sur une face du corps de vérin venant en contact avec une face de la plaque de moule, cette dernière comportant des seconds conduits aptes chacun à être mis en communication en amont avec une source de fluide sous pression, avec interposition d'une vanne de commande, ces seconds conduits venant chacun en aval et en communication avec l'un des dits premiers conduits d'alimentation du vérin. Selon une autre caractéristique la communication entre chacun des premiers conduits (traversant le corps du vérin) et le second conduit d'alimentation, qui lui correspond (et traversant la plaque de moule) se fait pour chaque jeu constitué d'un premier et d'un second conduit, par une gorge circulaire située à l'interface entre les deux faces en regard respectivement du corps du vérin et de la plaque de moule. Selon une caractéristique plus particulière, la face du corps du vérin venant s'appliquer sur la plaque de moule comporte deux gorges circulaires concentriques à la tige d'obturation, dans chacune de ces deux gorges débouche un des deux premiers conduits traversant le corps de vérin et communiquant avec la chambre du piston, chacune des deux gorges étant prévues, lors de la solidarisation de la buse sur la plaque de moule pour être mise en communication hermétique avec un des seconds conduits, communiquant en amont avec une source de fluide sous pression, le fluide sous pression étant ainsi apte après avoir traversé un second conduit, à pénétrer dans l'une des gorges et à être acheminé par un des premiers conduits jusque dans la chambre de déplacement du piston pour agir sur une des faces du piston. Selon une forme de réalisation particulière la chambre de déplacement du piston est alimentée en fluide sous pres sion sous forme gazeuse et nctamment en air comprimé. Selon une autre caractéristique, le piston est constitué d'un corps cylindrique en acier à haute résistance comportant un revêtement de carbure de titane. Et plus spécialement encore, les parois de la chambre sont également en acier traité prévu avec un faible jeu entre le piston et les parois intérieures de la chambre. Selon une autre caractéristique, la buse est prévue avec une alimentation en matière plastique depuis la buse de la presse par un conduit d'alimentation amont, communiquant avec l'alimentation de l'extrudeuse et ce conduit d'alimentation amont étant situé dans l'axe de déplacement de la tige d'obturation, ce canal d'alimentation amont se prolongeant par deux canaux de dérivation symétriques contournant la chambre de déplacement du vérin, les deux canaux de dérivation symétriques se rejoignant pour alimenter le canal d'alimentation aval contenant la tige de l'obturateur et débouchant à sa base dans la capacité intérieure au moule. Selon une autre caractéristique, la buse de moule est constituée essentiellement de deux corps cylindriques superposés soit un corps cylindrique intérieur ou de plus faible diamètre contenant intérieurement le canal d'alimentation aval et la tige d'obturation, et un corps cylindrique supérieur de plus grand diamètre, constituant le sommet du corps du vérin et contenant la chambre de déplacement du piston de commande de l'obturateur, les deux canaux de dérivation d'alimentation de la matière plastique entre le canal amont en contact avec l'alimentation de la presse et le canal central de communication aval, ainsi que les deux premiers conduits d'alimenta-ion du vérin pneumatique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec une forme de réalisation plus particulière présentée à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 représente une vue en coupe de la buse selon l'invention. La figure 2 représente la base d'une buse selon l'invention réalisée conformément à une variante. Selon l'ensemble des figures, on voit que la buse de moule 1 est alimentée par la pièce d'adaptation 2 communiquant avec la buse de presse. La buse de moule comporte un corps cylindrique supérieur 3 qui déborde sensiblement au délà du niveau extérieur de la plaque de moule 4, cette partie supérieure de la buse de moule contient intérieurement le vérin de manoeuvre de la tige d'obturation 5. Cette tige d'obturation 5 forme la tige du piston 6 se déplaçant dans la chambre 7 et constituant un vérin de manoeuvre de la tige d'obturation 5. La partie inférieure 8 de la tige d'obturation est ainsi apte selon les mouvements du piston 6, à se déplacer linéairement pour venir obturer le passage 9 communiquant avec l'espace intérieur 10 du moule destiné à être alimenté en matière plastique. Le circuit d'acheminement de la matière plastique traverse un premier canal amont 11 qui est lui-même alimenté par la presse et ce canal amont 11 communique avec les deux canaux latéraux de dérivation 12 et 12' contournant la chambre 7. Les deux canaux de dérivation 12 et 12' se rejoignent dans le canal d'alimentation inférieur ou canal d'alimentation aval 13 aboutissant à sa base au passage 9 de communication avec l'espace intérieur du moule susceptible d'être successivement obturé ou dégagé par la manoeuvre de la tige d'obturation 5 en fonction des déplacements du piston. Le canal d'alimentation inférieur ou canal aval 13 est luimême constitué dans la partie cylindrique 14 de la buse partie cylindrique qui traverse la paroi de la plaque de moule 4 étant insérée dans l'alésage 15. De façon connue en soi, la partie cylindrique 14 comporte des résistances de chauffage permettant de maintenir la température de la matière en cours d'écoulement. La partie supérieure 3 de la buse comporte également sur sa paroi extérieure des résistances notamment sous forme de collier chauffant (non représenté). La buse est ainsi constituée des deux éléments respectivement 3 et 14 qui sont reliés et solidarisés entre eux pour permettre ainsi la circulation de la matière plastique depuis le canal amont 11 vers les deux canaux de dérivation latéraux 12 et 12' contournant la chambre 7, puis le canal d'alimentation aval 13 débouchant lui-même par le passage 9 dans l'espace intérieur du moule. La manoeuvre du piston 6 -dans la chambre 7 est elle-même commandée depuis l'extérieur par la circulation d'un fluide de manoeuvre éventuellement de nature gazeuse par exemple de l'air comprimé. La partie supérieure de la buse est rapportée sur la plaque de moule 4 sur laquelle est elle solidarisée par le collier 17 ; l'alimentation de la chambre 7 se fait à partir de deux conduits formant des premiers conduits intérieurs traversant le corps de vérin formé par la partie cylindrique la plus large de la buse elle-même définie par l'élé- ment supérieur 3 et la partie supérieure 14a de l'élément inférieur 14. On dispose ainsi dans cet ensemble formant le corps du vérin et au sein duquel est disposée la chambre 7, deux premiers conduits d'alimentation respectivement 18 et 18'. Le premier conduit 18 débouche en 18a dans la chambre 7 de déplacement du piston 6 et en regard de la face inférieure du piston. De sorte que ce premier conduit lorsqu'il est alimenté en fluide sous pression provoque le relèvement du piston vers le haut et par conséquent l'ouverture de l'extrémité d'obturation 8 de la tige d'obturation 5. Pareillement, le premier conduit 18' traversant le corps de vérin, débouche en 18'a dans la chambre 7 sur la face supérieure du piston, de sorte que l'alimentation en fluide sous pression de ce conduit provoque la poussée du piston 6 vers le bas et ramène par conséquent l'extrémité d'obturation 8 de la tige d'obturation 5 en position de fermeture du passage 9, l'obturateur étant alors en position fermée. L'alimentation des premiers conduits respectivement 18 et 18' traversant la partie supérieure de la buse de moule, se fait depuis la plaque de moule 4 et à cet effet, cette dernière comporte des seconds conduits respectivement 19 et 19' ; ces seconds conduits 19 et 19' sont reliés à une source de fluide sous pression avec interposition c un registre d'une vanne de commande, de sorte que chacun des seconds conduits 19 et 19' peut être mis en communica tion successivement avec la source de fluide sous pression en alimentant par conséquent la chambre 7 selon l'une ou l'autre des deux faces du piston et en provoquant par conséquent le déplacement du piston vers sa position d'obturation ou vers sa position de dégagement. La communication entre les premiers conduits 18, 18' et seconds conduits 19, 19' se fait avantageusement par l'interface de la buse de moule venant s'appliquer sur la plaque 4 de moule et à cet effet, cette interface est prévue, par exemple au niveau de la buse de moule avec deux gorges concentriques respectivement 20 et 21 qui sont en communication respectivement avec un premier conduit 18 et un second conduit 18'. Ainsi le positionnement angulaire de la buse peut être quelconque, les seconds conduits 19 et 19' étant positionnés de façon à déboucher, quelle que soit la position angulaire de la buse de moule, dans l'une des deux gorges respectivement 20 et 21 qui se trouvent ainsi jouer le role de communication hermétique entre un premier conduit et un second conduit. La tige d'obturation 5 formant en même temps la tige du piston 6 dans sa partie supérieure est guidée au sein d'un alésage pratiqué dans la partie supérieure 14a de l'élément 14 ; et cette tige peut alors comporter dans cette zone de guidage des gorges de type connu. Avant d'aboutir et de rejoindre le piston 6, la partie supérieure de la tige d'obturation 5 peut avantageusement comporter une gorge de dégazage communiquant avec le canal 22 débouchant à l'extérieur pour l'évacuation des corps ou produits de décomposition résultant d'une insertion et d'un acheminement parasite de matière plastique jusque dans cette zone. La figure 2 représente l'embase d'une buse de moule comportant le dispositif de commande tel que représenté à la figure 1 mais avec un ensemble d'obturation légèrement différent. Dans la variante de la figure 2, l'extrémité 8' de la tige d'obturation 5' vient obturer un passage 9' qui est situé non pas à la base de la buse elle-même mais à l'entrée du moule. Dans tous les cas, le piston 6 se déplace librement dans la chambre 7 sans interposition de joint d'étanchéité. A cette fin, la paroi extérieure du piston 6 est prévue avec un jeu très réduit à l'intérieur du cylindre que constitue la chambre 7. Ce piston est traité avec un revêtement de carbure de titane et coulisse dans la chambre elle-même formée d'un corps en acier traité. L'ensemble évite ainsi toute transmission mécanique entre l'obturateur et l'organe mécanique de commande (le piston 6 se déplaçant dans la chambre 7). Le déplacement des fluides transmettant la pression se fait également dans des conditions d'une parfaite fiabilité malgré la haute température qui règne dans la buse en cours de fonctionnement. Les essais et expérimentations auxquels il a été procédé par les demandeurs ont confirmé la parfaite fiabilité et le fonctionnement sûr et régulier du dispositif d'obturation ainsi décrit qui permet d'obtenir de parfaites conditions dans l'écoulement du fluide ; il en résulte une présentation particulièrement avantageuse des pièces moulées. REVENDICATIONS 1. Buse pour l'injection de matière plastique dans un moule et du type comportant un obturateur formé d'une tige cylindrique (5) dont l'extrèmité (8) est apte à refermer le passage (9) communiquant avec la capacité intérieure (10) du moule, le déplacement de cette tige étant commandé au sein du conduit d'alimentation par des moyens mécaniques, et la buse est caractérisée en ce que l'obturateur est commandé par un vérin double effet et à cette fin l'obturateur est constitué par la tige (5) d'un piston (6) lui-même logé dans une chambre (7) au sein d'un corps de vérin, l'axe de déplacement du piston étant colinéaire avec le déplacement de l'obturateur (5), la chambre de déplacement (7) du piston communiquant, selon les deux faces du piston avec respectivement deux sources (18, 18') de fluide aptes à exercer une pression sur l'une et sur l'autre des faces du piston (6) pour la manoeuvre de l'obturateur (5), et en outre l'obturateur se déplace coaxialement et au sein d'un conduit d'alimentation aval (13) de la matière plastique communiquant avec la capacité intérieure (10) du moule par un passage (9) que l'extrémité (8) de l'obturateur est ainsi apte à venir refermer. 2. Buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conduit d'alimentation (13) en matière plastique dans lequel se déplace l'obturateur (5) communique, du côté opposé au passage (9) débouchant dans le moule, avec au moins un canal de dérivation (12, 12') pratiqué dans le corps de vérin et contournant la chambre (7) de déplacement du piston (6) pour rejoindre le débouché de la buse de l'extrudeuse, permettant ainsi l'alimentation successive du canal de dérivation (12) et du canal d'alimentation (13) communiquant avec le moule. 3. Buse selon l'une des revendication 1 ou 2 et caractérisée en ce qu'elle est associée à la plaque (4)) de moule sur laquelle elle est montée solidaire de façon amovible et les sources de fluide sont constituées de deux premiers conduits (18, 18') respectivement d'ouverture et de fermeture de l'obturateur (5), ces premiers conduits traversant le corps de vérin et débouchant chacun dans la chambre (7) respectivement en regard d'une face et de l'autre du piston (6), et ces deux premiers conduits débouchent par leur côté opposé sur une face du corps de vérin venant en contact avec une face de la plaque (4) de moule, cette dernière comportant des seconds conduits (19, 19') aptes chacun à être mis en communication en amont avec une source de fluide sous pression avec interposition d'une vanne de commande, ces seconds conduits (19, 19') venant chacun en aval et en communication avec l'un des dits premiers conduits d'alimentation du vérin. 4. Buse selon la revendication 3 et caractérisée en ce que la communication entre chacun des premiers conduits (12, 12') traversant le corps du vérin et celui des seconds conduits (19, 19') d'alimentation, qui lui correspond (et traversant la plaque de moule ) se fait pour chaque jeu constitué d'un premier et d'un second conduit, par une gorge circulaire (20, 21) située à ''interface entre les deux faces en regard respectivement du corps du vérin et de la plaque de moule. 5. Buse selon la revendication 4 et caractérisée en ce que la face du corps du vérin venant s'appliquer sur la plaque (4) de moule comporte deux gorges circulaires (20, 21) concentriques à la tige d'obturation (5), dans chacune de ces deux gorges débouche un des deux premiers conduits (12, 12') traversant le corps de vérin et communiquant avec la chambre (7) du piston (6), chacune des deux gorges étant prévues, lors de la solidarisation de la buse sur la plaque de moule pour être mise en communication hermétique avec un des seconds conduits (19, 19') communiquant en amont avec une source de fluide sous pression, le fluide sous pression étant ainsi apte après avoir traversé un des seconds conduits à pénétrer dans l'une des gorges et à être acheminé par un des premiers conduits jusque dans la chambre de déplacement du piston pour agir sur une des faces du piston. 6. Buse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la chambre (7) de déplacement du piston (6) est alimentée en fluide sous pression sous forme gazeuse et notamment en air comprimé. 7. Buse selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le piston (6) est constitué d'un corps cylindrique en acier à haute résistance comportant un revêtement de carbure de titane. 8. Buse selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les parois de la chambre (7) sont également en acier traité prévu avec un faible jeu entre le piston et les parois intérieures de la chambre. 9. Buse selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est prévue avec une alimentation en matière plastique depuis la buse de la presse par un conduit d'alimentation amont (11), communiquant avec l'alimentation de ia presse et ce conduit d'alimentation amont étant situé dans l'axe de déplacement de la tige d'obturation (5), ce canal d'alimentation amont se prolongeant par deux canaux de dérivation symétriques (12, 12') contournant la chambre (7) de déplacement du piston (6), les deux canaux de dérivation symétriques (12, 12') se rejoignant pour alimenter le canal d'alimentation aval (13) contenant la tige de l'obturateur (5) et débouchant à sa base dans la capacité intérieure (10) du moule. 10. Buse selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux corps cylindriques superposés soit un corps cylindrique inférieur (14) ou de plus faible diamètre contenant intérieurement le canal d'alimentation aval (13) et la tige d'obturation (5) et un corps cylindrique supérieur (3) de plus grand diamètre, constituant la partie supérieure du corps du vérin et contenant intérieurement la chambre (7) de déplacement du piston (6) de commande de l'obturateur (5), les deux canaux de dérivation (12, 12') d'alimentation de la matière plastique entre le canal amont (11) en contact avec l'alimentation-de l'extru- deuse et le canal central de communication aval (13) ainsi que les deux premiers conduits (18, 18') d'alimentation du vérin pneumatique.