Brevet FR2688735A1 — publié le 19930924

"Dispositif de refroidissement de matières plastiques ou caoutchouteuses, extrudées en continu" - L'invention concerne un dispositif de re- froidissement de matières plastiques ou caoutchouteu- ses, extrudées en continu, dispositif selon lequel le produit extrudé est guidé dans une goulotte de refroi- dissement contenant de l'eau de refroidissement. Usuellement on utilise des matières extru- dées comme gaines ou isolants, par exemple pour des câbles mais il est également possible de fabriquer des tubes ou des profilés de forme quelconque que l'on re- froidit dans de telles goulottes de refroidissement pour les faire passer de la température d'extrusion ou de pressage à la température ambiante; ces goulottes de refroidissement contiennent de l'eau ou comportent des buses de pulvérisation qui projettent ainsi l'eau de refroidissement à la surface du produit qui défile. Alors qu'antérieurement, après l'opération de refroi- dissement, on évacuait l'eau chaude dans les canalisa- tions ou dans le sol ou les rivières, les installa- tions modernes disposent de moyens de refroidissement travaillant selon le principe des évaporateurs ou en- core comportant des groupes centraux de refroidisse- ment Pour éviter les effets de rétreinte dans ou sur le produit à refroidir, on a également réchauffé l'eau de refroidissement dans les différentes zones du chemin de refroidissement à des températures différen- tes; ce chauffage de l'eau se faisait par des moyens électriques Dans des goulottes de refroidissement de construction connue, le produit extrudé passe sur des galets, des tôles de guidage ou des profilés qui sont adaptés à la forme des produits qui défilent, par exemple à la forme du câble ou du tube. L'inconvénient de ces systèmes de refroidis- sement connus est la consommation très importante en eau et en énergie liée à la conception de l'installa- tion; un autre inconvénient est que la qualité de la fabrication risque d'être influencée de manière néga- tive pour des températures ambiantes variables. Partant des systèmes de refroidissement usuels pour refroidir des matières extrudées, la pré- sente invention a pour but de créer une installation de refroidissement satisfaisant aux exigences actuel- les de qualité, qui permet en outre d'économiser de l'énergie et de travailler économiquement en réduisant également le consommation en eau de refroidissement. Ce problème est résolu selon l'invention en subdivisant le chemin de refroidissement prédéfini par la goulotte de refroidissement en des segments dis- tincts et chaque segment comporte, dans une partie de goulotte, des buses de pulvérisation pour l'eau de re- froidissement, alimentées à partir d'un système d'ali- mentation en eau, en boucle fermée, indépendant des différents segments voisins. Cette subdivision de l'ensemble du chemin de refroidissement en des segments de refroidissement, distincts, commandés ou régulés séparément, permet une adaptation optimale du refroidissement à la qualité souhaitée du produit Suivant les dimensions extérieu- res, la composition des matériaux ainsi que les pro- priétés que doit présenter le produit terminé, on peut créer des conditions de refroidissement différentes le long du chemin de refroidissement La structure com- pacte de chaque partie de chemin de refroidissement permet une bonne isolation ce qui évite les pertes im- portantes d'énergie. L'installation selon l'invention travaille de manière écologique; elle économise considérable- ment de l'énergie et il suffit de remplacer les quan- tités d'eau perdues par évaporation dans un tel systè- me de refroidissement. Il est important pour l'invention que la surface du produit extrudé, qui peut par exemple être un câble électrique, soit refroidie de manière inten- se Ces conditions sont créées par les buses de pulvé- risation réparties selon une autre caractéristique de l'invention, à la périphérie du produit extrudé Ces buses de pulvérisation réparties en périphérie assu- rent une évacuation de chaleur, intense, constante, du produit extrudé et d'emblée on évite les films d'eau gênant le rayonnement thermique, films qui s'établis- sent lorsque le produit extrudé est guidé dans une goulotte de refroidissement remplie d'eau. Dans la goulotte même, le produit à refroi- dir est guidé par des galets, des tôles de guidage ou autres profilés adaptés au diamètre respectif du pro- duit extrudé pour éviter d'endommager la surface du produit qui défile. La présente invention offre une autre amé- lioration en ce que les parties de goulotte de refroi- dissement, y compris les buses de pulvérisation et le moyen de guidage du produit extrudé, peuvent être ré- glées en hauteur, séparément Ainsi, de segment en segment, on réalise une adaptation régulière aux di- mensions géométriques du produit à refroidir. Selon un développement de l'invention, cha- que segment est équipé d'un capteur pour mesurer la température de la surface du produit Si il est en ou- tre prévu de commander l'intensité du refroidissement en fonction de la température de la surface du produit extrudé, alors on règle de manière optimale la tempé- rature de l'eau de refroidissement à l'aide d'un moyen de régulation en température. Le système d'alimentation en eau de refroi- dissement associé à chaque segment se compose avanta- geusement d'une réserve d'eau de refroidissement, d'u- ne pompe de circulation et d'un échangeur de chaleur. Les différents segments du chemin de refrodissement constituent ainsi un système fermé et il suffit de compléter ce circuit avec l'eau remplaçant celle éva- porée aux extrémités de la goulotte de refroidisse- ment. Les résidus qui se déposent dans l'eau de refroidissement à l'extrusion ou au filage de matières plastiques ou de matières caoutchouteuses, sont sépa- rés par des filtres particuliers associés à chaque système d'alimentation en eau de refroidissement De façon avantageuse, ces filtres sont des filtres de grandes surfaces interchangeables rapidement, et qui sont associés au circuit de retour de l'eau de refroi- dissement Le cas échéant, on a des filtres fins, en aval, qui évitent que les buses de pulvérisation ne puissent se boucher Les échangeurs de chaleur montés dans les différentes boucles d'alimentation en eau de refroidissement pour refroidir de nouveau l'eau sont placés dans le bac de réception de l'eau de refroidis- sement; on peut pour cela utiliser des installations connues Dans les mêmes conditions, il est possible d'utiliser de l'énergie récupérée par le refroidisse- ment de l'eau pour préparer de l'eau chaude ou pour le chauffage de locaux Ce moyen participe également à l'amélioration du bilan thermique du dispositif de re- froidissement selon l'invention. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de ré- alisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'un seg- ment d'un chemin de refroidissement selon l'invention. la figure 2 est une vue de face d'un seg- ment de chemin de refroidissement selon la figure 1. la figure 3 est une vue de dessus d'un segment d'installation selon la figure 1. la figure 4 est une vue de côté d'un che- min de refroidissement formé de trois segments. Selon la figure 1, chaque segment distinct du chemin de refroidissement se compose d'un réservoir 1 monté de manière fixe avec une réserve d'eau de re- froidissement 2, une pompe de circulation 3 pour l'eau de refroidissement ainsi que d'un échangeur de chaleur 4 Chaque segment distinct du chemin de refroidisse- ment, réalisé de façon compacte selon l'invention, comprend également un segment de goulotte de refroi- dissement 5 A l'emplacement 6, le segment de goulotte de refroidissement 5 est interrompu et le produit filé ou extrudé est alors guidé librement pour permettre de mesurer la température à la surface de la pièce à l'aide d'un capteur 7 qui fonctionne par exemple comme capteur à infrarouge Le segment de goulotte de re- froidissement est fermé vis-à-vis de l'extérieur par un capot non détaillé qui permet d'introduire le pro- duit extrudé, par le haut, dans le segment de goulotte de refroidissement 5 et de le déposer sur les guides 8 constitués par des galets, des cylindres, des profilés ou des tôles de guidage. La partie de goulotte de refroidissement 5 est réglable en hauteur grâce à des dispositifs de ré- glage 9, 10 associés de part et d'autre au réservoir 1; ces dispositifs de réglage se commandent par exem- ple manuellement pour déplacer la partie de goulotte de refroidissement 5 dans la direction de la flèche. Souvent, il peut également être avantageux d'effectuer ce réglage pour adapter les guides 8 au diamètre res- pectif du produit extrudé ou filé, de façon automati- que, et d'indiquer la hauteur de réglage dans l'une ou l'autre direction à l'aide d'un micromètre à lecture directe. La pompe de circulation 3 aspire, par l'aju- tage de raccordement 11, l'eau de refroidissement de la réserve d'eau 2 et la fournit aux buses de pulvéri- sation 12; selon la figure 2, la goulotte de refroi- dissement 5 comporte quatre buses de pulvérisation ré- parties à la périphérie du produit extrudé L'eau de refroidissement, réchauffée de façon excessive par le produit extrudé, est évacuée à l'emplacement 6 hors de la goulotte de refroidissement pour revenir dans la réserve d'eau de refroidissement Pour cela, l'eau de refroidissement en excédent traverse tout d'abord un filtre grossier 13 puis elle passe par l'échangeur de chaleur 4 et enfin, avant le retour dans la réserve d'eau 2 proprement dite, cette eau passe une nouvelle fois par un filtre fin 14 de grande surface comme le filtre 13 Une pompe à chaleur 15 est reliée à l'é- changeur de chaleur 4; cette pompe convient pour fournir la quantité de chaleur prise par l'échangeur de chaleur 4 à d'autres emplois. La réalisation compacte de l'installation de refroidissement selon l'invention prévoit un circuit fermé d'eau de refroidissement qu'il suffit de complé- ter par l'eau de refroidissement consommée par évapo- ration Pour contrôler régulièrement le niveau de l'eau de refroidissement on a un dispositif à flotteur 13 conçu de manière connue et qui compense les pertes signalées d'eau de refroidissement en commandant l'a- limentation correspondante d'eau fraîche. La figure 2 est une vue en coupe du disposi- tif de refroidissement selon la figure 1 montrant la goulotte de refroidissement avec un capot 17 amovible par le haut A l'intérieur de la goulotte de refroi- dissement 5, qui ne représente qu'une partie de l'en- semble du chemin de refroidissement, on a à des inter- valles le long de ce segment de goulotte de refroidis- sement, des guides 8 constitués par des tôles de gui- dage dans l'exemple de réalisation représenté Le dis- positif de réglage 9 comporte des éléments d'appui 18 complémentaires pour le segment de goulotte de refroi- dissement 5 avec une liaison 19 en queue d'aronde pour la plaque de guidage 20 du segment de goulotte 5 assu- rant la liaison de force nécessaire pour permettre le mouvement de réglage dans la direction de la double flèche. Les ajutages d'aspiration de l'eau de re- froidissement, de la pompe de circulation et de la pompe à chaleur pour l'échangeur de chaleur, ont les mêmes références qu'à la figure 1 dans laquelle leur rôle a été décrit de manière plus explicite. La figure 3 est une vue de dessus du dispo- sitif selon l'invention Cette figure montre surtout la disposition dans l'espace du système de refroidis- sement, compact selon l'invention, avec un réservoir 1 pour la partie de goulotte de refroidissement 5 Le réservoir 1 et les ensembles principaux pour la mise en oeuvre de l'invention sont prévus sur le côté de la goulotte de refroidissement ce qui offre les avantages importants pour la mise en place de l'installation ainsi que pour le contrôle et l'entretien de l'instal- lation selon l'invention. La figure 3 explicite en outre la disposi- tion des guides 8 le long de la goulotte de refroidis- sement et l'adaptation au diamètre respectif se fait par exemple par un câble ou un tube à l'aide des dis- positifs de réglage 9, 10 décrits ci-dessus. La figure 4 explicite l'objet de l'inven- tion, à savoir un chemin de refroidissement de lon- gueur quelconque qui est systématiquement subdivisé en des parties de chemin de refroidissement; chaque par- tie de chemin de refroidissement fonctionne comme un système fermé ou bouclé créant ainsi les conditions optimales pour l'opération d'extrusion à la presse ou de filage à la presse Les pertes d'énergie sont alors réduites à un minimum et cela permet l'adaptation à n'imorte quel diamètre de produit extrudé ainsi qu'aux exigences différentes de chaque produit pour rendre la fabrication optimale. Les réservoirs, 1, 1 ', 1 ", etc sont dis- posés les uns à la suite des autres le long de l'en- semble du chemin de refroidissement ou comportent des parties de goulottes de refroidissement 5, 5 ', 5 " par- ticulières Chaque partie de goulotte de refroidisse- ment est elle-même montée réglable en hauteur comme l'explicitent les moyens de réglage correspondants portant les mêmes références Chaque ensemble comporte une réserve d'eau 2, 2 ', 2 " ainsi que les ensembles nécessaires pour le circuit d'eau fermé tels que les ajutages d'aspiration, la pompe de circulation, l'é- changeur de chaleur, les filtres, etc En outre, il est avantageux pour l'invention que chaque partie d'installation soit équipée de capteurs 7, 7 ', 7 " pour déterminer segment par segment la température exté- rieure respective du produit extrudé afin de régler de la sorte le point correspondant du chemin de refroi- dissement aux conditions optimales de refroidissement. R E V E N D I C A T I O N S ) Installation pour refroidir des matières pratiques ou caoutchouteuses, extrudées (filées) en continu, installation selon laquelle le produit extru- dé est guidé dans une goulotte de refroidissement ( 5) contenant de l'eau, installation caractérisée en ce que le chemin de refroidissement défini par la goulot- te de refroidissement ( 5) est subdivisé en différents segments dont chacun comporte des buses de pulvérisa- tion d'eau ( 12) de refroidissement placées dans une partie de goulotte de refroidissement, ces buses étant alimentées par un circuit d'alimentation fermé en eau de refroidissement, indépendant de ceux des différents segments voisins. 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les buses de pulvérisation ( 12) sont réparties à la périphérie du produit extrudé. ) Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les parties de goulotte de refroidissement ( 5), y compris les buses de pulvérisa- tion ( 12) et les moyens de guidage ( 8) du produit ex- trudé, sont réglables séparément en hauteur. ) Installation selon la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce qu a chaque segment distinct est associé un capteur ( 7) pour mesurer la température à la surface du pro- duit. ) Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'intensité du refroidissement est commandée en fonction de la température de la sur- face du produit extrudé. ) Installation selon la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce que le système d'alimentation en eau de refroidisse- ment, associé à chaque segment, se compose d'une ré- 1 1 serve d'eau de refroidissement ( 1), d'une pompe de circulation ( 3) et d'un échangeur de chaleur ( 4). ) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur ( 4) est prévu dans le récipient ( 1) qui reçoit l'eau de re- froidissement en retour. ) Installation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que chaque système d'alimenta- tion d'eau de refroidissement comporte dans son cir- cuit d'eau de refroidissement, une installation à fil- tre particulière ( 13, 14).