Brevet FR2647852A1 — publié le 19901207

POMPE VOLUMETRIQUE POUR MATIERE PATEUSE La présente invention se rapporte au dosage quantitatif d'une matière pâteuse, en particulier du caoutchouc non vulcanisé. Les procédés d'élaboration de produits en caoutchouc requièrent, & plusieurs stades de leur fabrication, le dosage quantitatif du caoutchouc non vulcanisé. Par exemple, au moment de l'élaboration des mélanges, on procède usuellement par pesées. Pour l'application des produits en caoutchouc sur une ébauche de pneumatiques, la demande de brevet FR 2 603 841 propose de recourir à un ensemble cylindre-piston pour permettre une pose volumétrique. Malheureusement, le procédé est discontinu puisque, lorsque le cylindre est vide, il est nécessaire de le remplir à nouveau avant d'être capable d'effectuer une nouvelle pose. L'utilisation de mélangeurs à vis (extrudeuses) permet de rendre continu le passage de la matière première aux produits extrudés. Cependant, les extrudeuses ne sont pas volumétriques, en particulier très nettement insuffisamment pendant les phases de démarrage et d'arrêt. L'objectif de la présente invention est de réaliser une pompe volumétrique susceptible de travailler en continu. Selon l'invention, la pompe volumétrique pour matière pâteuse, comportant un piston de refoulement coulissant dans un cylindre selon un mouvement alternatif entre un point mort haut et un point mort bas, la paroi du cylindre comportant des lumières situées axialement entre lesdits point mort haut et point mort bas, est caractérisée en ce qu'elle comporte une hélice en rotation dans une chambre disposée au moins partiellement autour du cylindre au niveau -2- des lumières, l'axe de rotation de l'hélice étant confondu avec l'axe dudit cylindre, ladite hélice s'étendant axialement entre lesdites lumières et une trappe d'alimentation située dans la paroi extérieure de ladite chambre, et en ce que la paroi occultant le cylindre du c8té point mort haut comporte une ouverture d'évacuation pourvue d'un dispositif anti-retour. Une telle pompe délivre à chaque cycle une quantité. de matière pâteuse indépendante de la pression de refoulement elle est donc volumétrique. Les figures jointes illustrent l'invention et permettent de bien comprendre la suite de la description. La figure 1 montre une pompe volumétrique et la figure 2, la même pompe comportant un dispositif supplémentaire. On aperçoit un piston de refoulement 10 coulissant dans un cylindre 11. Le piston de refoulement 10 est représenté au point mort haut PMH de sa course. Dans cette position, les quatre lumières 12 aménagées dans la paroi du cylindre 11 sont occultées par le piston de refoulement 10, alors qu'elles ne le sont plus au point mort bas PMB de le course. On voit égalemeht une chambre 20 ceinturant le cylindre 11. Une hélice 21 en rotation dans cette chambre 20 assure un transfert de la matière vers les lumières 12, elle-mêmes disposées & l'extrémité de cette chambre. Grâce au remplissage au travers de lumières 12 disposées dans la paroi latérale du cylindre 11, on parvient à transférer très efficacement du caoutchouc non vulcanisé &- l'intérieur du cylindre parce que cette disposition permet une section de passage très grande et un minimum de perte de charge.. Il suffit de maintenir la continuité de la paroi du cylindre 11 sur quelques secteurs 120 assez étroits pour assurer le guidage du piston de refoulement 10 dans le cylindre 11. De préférence, la dimension des lumières 12 dans le sens axial (sens du mouvement du piston de refoulement 10) est optimisée pour obtenir le meilleur compromis entre un gavage complet du cylindre 11 et l'absence de refoulement dans la chambre 20 afin d'atteindre -3- un débit maximal à un régime donné. Puisque la chambre 20 entoure de toutes parts le cylindre 11, le remplissage de la cylindrée se produit sur tout son pourtour et est de ce fait très rapide. De l'autre c8té de la chambre 20, on a prévu une trappe d'alimentation 22 que l'on aperçoit dans la paroi radialement extérieure de cette chambre 20. Il suffit d'introduire une bande de caoutchouc non vulcanisé dans la trappe d'alimentation 22, puis la rotation de l'hélice -21 entraine automatiquement l'appel de caoutchouc nécesaire. On pourrait facilement prévoir d'autres formes d'alimentation en caoutchouc cru, aucune précision n'étant requise à cet endroit. Par la disposition concentrique de l'hélice 21 par rapport au cylindre 11, on assure une bonne répartition finale de la matière tout autour dudit cylindre 11. La paroi 13 occultant le cylindre 11 du côté du point mort haut PMH comporte une ouverture 14 d'évacuation pourvue d'un dispositif anti-retour. C'est ici une bille 15 dont le recul est limité par une butée. Cette bille 15 libère l'ouverture 14 sous l'effet de la pression conférée au caoutchouc par le piston de refoulement 10, et obture l'ouverture 14 sous l'effet d'une contre pression. Une telle pompe permet de réaliser un dosage parfaitement volumétrique d'un produit piteux comme du caoutchouc à l'état non vulcanisé. Les mouvements mécaniques requis sont tous conférés par un seul arbre d'entrée 3. La chaîne cinématique comprend un premier train d'engrenages 31 commandant la rotation-de l'hélice 21, puis un deuxième train d'engranages 32 commandant, via un système bielle-manivelle 33, le mouvement alternatif du piston de refoulement 10. La pompe ainsi conçue peut être très compacte; elle se prête très bien à la pose robotisée des produits en caoutchouc sur une ébauche du pneumatique. Le débit de la pompe décrite jusqu'à présent est pulsé: cela signifie que, pour une vitesse de rotation donnée conférée à l'arbre d'entrée 3, le débit moyen est constant tandis que le débit instantané à l'intérieur d'un cycle du piston de refoulement 10 est variable. Pour les applications dans lesquelles la pulsation est & éviter, il convient d'ajouter une chambre de volume variable capable d'amortir la pulsation, en aval du dispositif anti-retolur et en amont de l'orifice de sortie. C'est le r6le du dispositif supplémentaire décrit avec l'aide de la figure 2. On y voit une chambre 4 de volume variable disposée entre l'ouverture d'évacuation 14 et l'orifice de sortie 17. La partie variable du volume de la chambre 4 est constituée par une cylindrée 40 de compensation définie par la course d'un piston de compensation 41, dont le mouvement est coordonné à celui du piston de refoulement 10 de façon à rendre constant le débit passant au travers de l'orifice de sortie 17. Les mouvements sont tous commandés à partir du même arbre d'entrée 3. On voit que le vilebrequin 330 du système bielle-manivelle 33 commandant le piston de refoulement 10, assure également la rotation synchrone d'une came 42 qui commande l'avance du piston de compensation 41, le recul dudit piston de compensation 41 étant assuré par la contre pression régnant dans la chambre 4. Le profil de la came est déterminé de telle sorte que, à chaque instant, les volumes engendrés par le déplacement du piston de refoulement 10 et du piston de compensation 41, volumes algébriquement totalisés, assurent un débit constant au travers de l'orifice de sortie 17. Ledit débit constant est lui-même déterminé très simplement en étalant sur tout le cycle le volume de matière susceptible d'être extrudée par le piston de refoulement 10 tel qu'il fonctionne lorsqu'il est gavé par l'hélice 21 au travers des lumières 12. Il est bien certain que la description donnée est purement illustrative et ne limite pas la portée de la présente invention, de nombreuses variantes pouvant facilement être envisagées par l'homme du métier pour-toutes les caractéristiques non essentielles de l'invention. - Par exemple, on prévoit une pompe de ce genre par type de mélange de caoutchouc devant constituer le pneumatique. Chaque pompe est manipulée par un robot qui en présente l'orifice de sortie 17 à l'ébauche de pneumatique en cours de fabrication, tout en entrainant en rotation l'arbre d'entrée 3 selon le volume à extruder. Le robot manipulateur peut être unique, et s'accoupler successivement à différentes pompes selon le programme requis pour la fabrication. Il est également possible de loger plusieurs robots manipulateurs autour d'une ébauche pour la pose simultanée de produits en caoutchouc différents. Un ensemble de pompes volumétriques de ce genre, avec un ou plusieurs robots manipulateurs, peuvent constituer les extrudeuses volumétriques d'une machine de pose des produits en caoutchouc telle que celle qui apparaît dans la demande de brevet EP 0264 600. -6- REVENDICATIONS 1. Pompe volumétrique pour matière pâteuse, comportant un piston de refoulement (10) coulissant dans un cylindre (11) selon un mouvement alternatif entre un point mort haut (PMB) et un point mort bas (PMB), la paroi du cylindre (11) comportant des lumières (12) situées axialement entre lesdits point mort haut (PMH) et point mort bas (PMB), caractérisée en ce qu'elle comporte une hélice (21) en rotation dans une chambre (20) disposée au moins partiellement autour du cylindre (11) au niveau des lumières (12), l'axe de rotation de l'hélice (21) étant confondu avec l'axe dudit cylindre (10), ladite hélice (21) s'étendant axialement entre lesdites lumières (12) et une trappe d'alimentation (22) située dans la paroi extérieure de ladite chambre (20), et en ce que la paroi (13) occultant le cylindre (11) du c8té point mort haut (PMH) comporte une ouverture d'évacuation (14) pourvue d'un dispositif anti-retour. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte, en aval de l'ouverture d'évacuation (14), et en amont d'un orifice de sortie (17), une chambre (4) de volume variable. 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie variable du volume de la chambre (4) est constituée par une cylindrée (40) de compensation définie par la course d'un piston de compensation (41), dont le mouvement est coordonné à celui du piston de refoulement (10) de façon i rendre constant le débit passant au travers de l'orifice de sortie (17). 4. Pompe'selon la revendication 3, carjctérisée en ce que le. mouvement du piston de compensation (41) est commandé par une came (42) en rotation synchrone avec le mouvement du piston de refoulement (10).