Brevet FR2667537A1 — publié le 19920410

"Installation pour la régulation thermique d'une machine et notamment d'une machine de travail des matières plastiques telle qu'une extrudeuse" Dans l'industrie il est souvent nécessaire de maintenir à une température précise, éventuellement variable, la température d'une machine afin d'obtenir un effet optimum, qualificatif et quantitatif, du travail réalisé par cette machine. Cela est particulièrement vrai pour les machines de travail des matières plastiques et notamment pour les machines d'extrusion. Ce type de machine comporte schématiquement un cylindre qui doit être maintenu à une température aussi précise que possible et à l'intérieur duquel tourne une vis d'extrusion qui malaxe la matière afin de l'amener à l'état pâteux désiré, la fluidité de la matière et/ou sa structure étant essentiellement fonction de sa température. L'une des méthodes connues consiste (voir figure 1) à alimenter un serpentin 1, prévu sur ou dans l'épaisseur de paroi du cylindre 2 de la machine, par de l'huile contenue dans le réservoir 3. Ce serpentin 1 est disposé dans un circuit fermé d'alimentation comprenant le réservoir 3 et une pompe de circulation 4. A l'intérieur de ce réservoir sont prévues deux sources, l'une de chauffage constituée par une résistance de chauffage électrique 5, l'autre de refroidissement constituée par un circuit d'eau 6 à ailettes de refroidissement 61. La mise en service des résistances 5 est assurée par un relais 7, alors que l'ouverture ou la fermeture du circuit d'eau de refroidissement est assurée par une électro-vanne 8. L'actionnement de l'un ou l'autre de ces organes 7 et 8 est assuré par l'intermédiaire d'un régulateur à partir d'une sonde thermique 10 prévue sur le cylindre 2 suivant la valeur de la température consignée qui est introduite dans le régulateur. Une telle installation présente cependant de nombreux inconvénients. Tout d'abord elle présente un mauvais rendement thermique du fait qu'il est nécessaire de chauffer et/ou de refroidir un volume de fluide important. Egalement, pour les mêmes raisons, le temps de réponse de cette installation est très long, tandis que son coût est élevé. Ce coût de fabrication et de fonctionnement est, d'ailleurs, d'autant plus élevé que si l'on désire maintenir plusieurs zones du cylindre à des températures différentes, il convient de mettre en oeuvre autant de réservoirs 3 et de circuits qu'il y a de zones à réguler en température. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet, une installation pour la régulation thermique d'une machine, comprenant un serpentin de circulation d'un fluide caloporteur prévu sur la zone de la machine à réguler en température, un moyen de chauffage et un moyen de refroidissement de ce fluide, un régulateur de température associé à une sonde thermique prévue sur la zone de la machine à réguler en température, installation caractérisée en ce que les moyens de chauffage et de refroidissement sont disposés chacun indépendamment dans une enceinte contenant ce fluide caloporteur, ces enceintes étant reliées à un distributeur commandé par le régulateur de température pour mettre en circuit le serpentin de la zone à réguler en température avec l'une ou l'autre des enceintes en fonction du sens de l'écart de température constaté par le régulateur. L'installation est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique de l'installation connue, - la figure 2 est le schéma de l'installation conforme à l'invention. L'invention a en conséquence pour but la réalisation d'une installation de régulation en température qui permet la réduction importante de la consommation d'énergie nécessaire et qui permet d'obtenir une température stable et précise avec une faible inertie. Egalement cette installation présente une fiabilité améliorée notamment du fait qu'il ne s'y produit pas de choc thermique. Suivant l'invention, il est ainsi prévu de mettre en oeuvre deux enceintes Il et 12 contenant l'une 11 un moyen îîi susceptible de refroidir le fluide contenu dans cette enceinte et l'autre 12 un moyen l21 susceptible de réchauffer le fluide contenu dans cette enceinte. Le moyen de refroidissement 111 sera, par exemple, constitué par un échangeur à circulation d'eau ou d'huile de refroidissement, alors que le moyen de réchauffage 121 sera constitué, par exemple, par une résistance électrique de chauffage ou, également, par un échangeur. Le fluide caloporteur contenu dans les enceintes 11 et 12, ainsi que dans l'ensemble du circuit de l'installation sera de préférence constitué par de l'huile. La zone de la machine à réguler les températures est constituée par un serpentin, tel que le serpentin 1 de la figure 1 et, dans le cas d'une machine d'extrusion de matière plastique, est soit fixée sur la paroi du cylindre, soit inclue dans cette paroi. L'une des particularités de l'installation conforme à l'invention est qu'elle permet de réguler en température un nombre quelconque de zones d'une même machine ou de zones de machines différentes. Cela est particulièrement intéressant dans le cas de machines d'extrusion où il est nécessaire de prévoir le long du cylindre d'extrusion des zones dont la température est régulée à des valeurs différentes. Suivant la figure 2 ces zones sont représentées en 131, 132, 133, etc. Pour chaque zone à réguler il est prévu un distributeur 14 à trois positions 14, 142, 143, qui est relié, d'une part, aux enceintes 11 et 12 et, d'autre part, au serpentin d'une de ces zones 131, 132, 133. La position centrale correspond ainsi à l'isolement de la zone de régulation par rapport aux deux enceintes 11 et 12, alors que les deux positions extrêmes 142, 143 commandées par les pilotes 144, 145 correspondent l'une 142 à la liaison de l'enceinte 11 du refroidisseur à la zone à réguler, l'autre 143, respectivement à la liaison de l'enceinte 12 du réchauffeur à cette zone. Les pilotes 144, 145 sont reliés à un régulateur électronique 15, qui est actionné par un capteur 16 en contact avec la zone à réguler en température de façon que ce régulateur 15 puisse commander l'un ou l'autre des pilotes 144, 145 suivant que la température mesurée par le capteur 16 est inférieure ou supérieure à une température de consigne introduite dans ce régulateur 15. Les distributeurs 14 sont disposés en parallèle par l'intermédiaire de tuyauteries 17 sur deux circuits fermés indépendants comprenant, l'un l'ensemble refroidisseur 11, l'autre l'ensemble réchauffeur 12. Chacun de ces circuits comporte un filtre 18, une pompe 19, un manomètre 20 et une vanne 21. En parallèle sur la portion de circuit qui comprend 11 enceinte 11 ou 12, le filtre 18 et la pompe 19, il est également prévu une vanne 22 disposée en parallèle sur une soupape tarée 23. Cette disposition a pour but d'établir une circulation d'huile dans les enceintes 11 et 12 par l'intermédiaire de la pompe 19, en cas de surpression par colmatage du circuit aval. Les enceintes 11 et 12 sont reliées à un même vase d'expansion 24 par l'intermédiaire de vannes 25 et 26, le remplissage des deux circuits indépendants en huile étant obtenu par l'intermédiaire de ce vase d'expansion 24 à partir de la canalisation 27 pourvue d'une vanne 28. La mise en oeuvre de ce vase d'expansion 24 commun pour les deux enceintes 11 et 12 est en effet possible compte tenu de la structure des circuits de l'installation conforme à l'invention dans la mesure ou la quantité d'huile des deux circuits ne varie pas lorsque, par suite de l'actionnement du distributeur 14 on passe d'une période de chauffage à un période de refroidissement et inversement. L'installation conforme à l'invention permet des temps de réponse rapides étant donné qu'au moindre écart de température entre la valeur de consigne et celle mesurée par le capteur 16 le distributeur 14 est commandé par l'un de ces pilotes 144, 145 pour faire instantanément circuler dans le serpentin le fluide de refroidissement ou de chauffage provenant des enceintes 11 et 12. Compte tenu de ce temps de réponse très faible de cette régulation de température on augmente également la stabilité du système. On notera également que ce temps de réponse pourra encore être réduit, en reliant le serpentin de chaque zone de régulation à son distributeur, par des portions de tuyauterie 29 de faible longueur. Cette installation se caractérise également par une absence totale de choc thermique puisque les moyens de chauffage et de refroidissement îîi, 122 sont indépendants, chacun dans leur réservoir. L'un des avantages importants de l'installation réside également dans l'économie d'énergie qu'elle permet de réaliser. En effet, la consommation d'énergie pour produire le réchauffage ou le refroidissement est minimale puisque il n'y a pas essentiellement de variation de la température de l'huile dans les enceintes et que la quantité d'huile dans chaque serpentin est minimale par rapport à celle des enceintes. Cette réduction de la consommation d'énergie résulte également du fait que les températures de l'huile dans les enceintes de chauffage et de refroidissement, pourront être voisines de la température de consigne, cette température de l'huile des enceintes étant éventuellement contrôlée par des régulateurs afin d'éviter le chauffage ou le refroidissement excessif d'une masse importante d'huile. Cela permettra également d'améliorer encore la stabilité thermique de la régulation. Enfin, il convient de signaler que la réduction de la consommation d'énergie résulte également du fait que les mêmes sources de refroidissement 111 et de chauffage 121 peuvent servir à réguler en température, à des températures différentes ou identiques, plusieurs zones d'une même machine ou de plusieurs machines ; la seule condition imposée étant que la température de l'huile des circuits de refroidissement et de chauffage soit respectivement inférieure et supérieure à la température de régulation la plus basse ou la plus élevée des différentes zones. On notera également que l'installation conforme à l'invention permettra de mettre en oeuvre une machine thermodynamique 29 reliée, d'une part, au moyen de refroidissement îîi, d'autre part, au moyen de réchauffage 121 afin d'assurer le chauffage de l'huile contenue dans l'enceinte de réchauffage 12 par les calories prélevées dans l'huile contenue dans l'enceinte de refroidissement 11. Cette disposition permettra de réduire encore la consommation d'énergie. REVENDICATIONS 1 ) Installation pour la régulation thermique d'une machine, comprenant un serpentin de circulation d'un fluide caloporteur prévu sur la zone (13r, 132) de la machine à réguler en température, un moyen de chauffage (121) et un moyen de refroidissement (111) de ce fluide, un régulateur de température (15) associé à une sonde thermique (16) prévue sur la zone de la machine à réguler en température, installation caractérisée en ce que les moyens de chauffage et de refroidissement sont disposés chacun indépendamment dans une enceinte (11, 12) contenant ce fluide caloporteur, ces enceintes étant reliées à un distributeur (14) commandé par le régulateur de température pour mettre en circuit le serpentin de la zone à réguler en température avec l'une ou l'autre des enceintes en fonction du sens de l'écart de température constaté par le régulateur. 2 ) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le distributeur (14) est un distributeur à trois positions (14 , 142, 143) et deux pilotes (144, 145) commandés par le régulateur, cette installation comprenant une position (141) de repos isolant le serpentin des deux enceintes et deux positions (142, 143) commandées chacune par un pilote (144, 145) mettant le serpentin en liaison avec une des enceintes. 3 ) Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux enceintes (11 et 12) alimentent plusieurs zones à réguler en température (131, 132) de la machine, les serpentins des diverses zones étant reliés chacun à un distributeur (14) commandé par un régulateur (15) affecté à cette zone, les divers distributeurs (14) étant branchés en parallèle sur les deux enceintes. 4 ) Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux enceintes (11 et 12) sont reliées à un même vase d'expansion (24). 5 ) Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de chauffage et de refroidissement (121, 111) des deux enceintes sont reliés à une machine thermodynamique (29) assurant le prélèvement des calories du fluide contenu dans l'enceinte de refroidissement (11) pour assurer le chauffage du fluide contenu dans l'enceinte de réchauffage (12).