Brevet FR2715887A1 — publié le 19950811

L'invention se rapporte à un corpschauffé élec- triquement, d'une extrudeuse à vis sans fin, machine dotée de deux arbres et dont le corps est formé de plusieurs parties ou éléments bridés les uns contre les autres. Pour le chauffage des extrudeuses, il est généra- lement habituel de disposer des plaques chauffantes, ou des coquilles chauffantes,sur les surfaces extérieures du corps de la machine. En raison des différences de cheminement que la structure de la machine impose à la propagation du flux de chaleur depuis la surface extérieure du corps jusqu'à la paroi des alésages (intérieur du corps/garniture d'usure), il se produit, en plus d'une grande différence de tempéra- ture At, des températures différentes sur les parois des alésages. Pour pallier cet inconvénient, on sait grâce au brevet DE-C2-4 034 989 disposer des éléments chauffants dotés de puissances de chauffage spécifiques différentes et répartis par secteurs sur la périphérie de la surface exté- rieure du corps. Grâce à ces mesures, il est certes possible d'égaliser les températures régnant sur les parois des alésages, mais les fortes pertes de chaleur et donc de température, qui se produisent lors du cheminement depuis l'extérieur du corps jusqu'à l'intérieur de celui-ci, ne peuvent pas non plus être évitées dans ce cas. La demande de brevet DE-A1-3 347 537 a fait connaître une extrudeuse à deux vis dont le corps est constitué de plusieurs parties, le corps extérieur ayant une forme rectangulaire et étant partagé longitudinalement en diago- nale. Dans les parties du corps extérieur est mis en place un dispositif de chauffage partagé longitudinalement, constitué de corps chauffants électriques en forme de plaques. Il est dans ce cas désavantageux qu'en raison du partage longitudinal, la solidité du corps extérieur se trouve défavorablement influencée lorsque des pressions élevées règnent dans l'extrudeuse /et les corps de chauffage en forme de plaques sont relativement éloignés de l'intérieur du corps de la machine, si bien quedans ce cas également il se produit de fortes pertes de chaleur. L'invention a pour objet de donner à des parties de corps du genre défini une conformation telle que, dans un corps extérieur conformé de façon robuste, la chaleur engendrée par les éléments chauffants électriques puisse être produite, indépendamment de la dimension de la structure de la machine, de l'épaisseur de paroi et de la forme de la section transversale du corps, directement là o il y en a un besoin important et/ou élevé. Ce problème est résolu selon l'invention, dans le cas d'une extrudeuse à vis sans fin, dotée de deux arbres, pour la mise en oeuvre, la préparation et la transformation de matières plastiques, machine comportant un corps exté- rieur porteur, muni d'une bride de liaison sur chacun de ses côtés frontaux et un corps intérieur conformé en garni- ture d'insertion anti-usure, présentant deux alésages longitudi- naux parallèles entre eux et se chevauchant, par le fait que, dans une partie du corps de la machine, le corps exté- rieur est muni de deux évidements situés radialement à l'opposé l'un de l'autre, dans lesquels sont insérés avec blocage par complémentarité de forme, des garnitures entou- rant étroitement des deux côtés le contour extérieur du corps intérieur, butant au milieu l'un contre l'autre et qui sont équipés de plusieurs éléments chauffants disposés dans des plans différents et de puissance, ainsi que de forme différentes. Les éléments chauffants situés dans des plans individuels de la garniture d'insertion diminuent de dimen- sion et de puissance de l'intérieur vers l'extérieur, l'élément chauffant disposé directement vers le corps intérieur étant adapté au contour extérieur du corps intérieur. L'idée de base de l'invention est d'abaisser considérablement la consommation d'énergie par rapport aux méthodes électriques de chauffage jusqu'alors habituelles dans les extrudeuses dotées de deux arbres, la diminution étant réalisée grâce à un chauffage direct, dans lequel la température de l'élément chauffant correspond à la tem- pérature de mise en oeuvre des polymères dans les parties des alésages. On veut aussi éviter un calaminage des élé- ments chauffants. Grâce à la disposition les uns au-dessus des autres, dans plusieurs plans, d'éléments chauffants de puissances différentes, on évite dans une grande mesure un rayonnement de la chaleur vers l'extérieur à partir des éléments chauffants intérieurs chauds. Quand les garnitures d'insertion sont en du métal coulé, doté d'une bonne conductibilité thermique, et dans lequel les éléments chauffants sont insérés par coulée, il est possible de tenir compte de la position et de la conformation des éléments chauffants lors de l'opération de coulée des garnitures d'insertion. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - Entre les surfaces de contact des garnitures d'insertion et le contour extérieur du corps intérieur, peut être appliqué un milieu de contact doté de bonnes proprié- tés de conductibilité thermique. Cela exerce une influence positive favorable sur le flux d'écoulement de la chaleur. - Quand le corps extérieur est de forme rectangu- laire, les évidements qu'il comporte peuvent être placés chacun dans un grand côté, de façon telle qu'ils s'étendent dans le sens longitudinal, d'une bride de liaison à l'autre bride, et leur largeur peut être un peu plus grande que la largeur extérieure du corps intérieur. - Les contours inférieurs, disposés vers les arbres des vis, des garnitures d'insertion peuvent être directement munis d'une couche de protection contre l'usure, couche qui forme le corps intérieur. Le dispositif intérieur de protection anti-usure de l'extrudeuse est ainsi associé directement aux garnitures d'insertion conte- nant les éléments chauffants. - Chaque garniture d'insertion peut être équipée d'au moins un détecteur ou capteur de température, relié fonctionnellement et efficacement aux éléments chauffants, comme moyen de détection, de saisie et de régulation de la température D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention ressortent de la description suivante d'exemples de réalisation, faite en regard du dessin et en rapport avec lui. Sur ce dessin: la figure 1 est une vue schématique d'une extru- deuse, représentée partiellement en coupe longitudinale, la figure 2 représente une partie de corps de forme rectangulaire, la figure 3 est une coupe transversale de l'extrudeuse selon la figure 1, la garniture supérieure d'insertion 8 n'étant pas représentée en coupe avec le reste, la figure 4 représente le côté frontal d'une garniture d'insertion 8, la figure 5 est la vue latérale d'une garniture d'insertion 8. La figure 1 représente schématiquement, et par- tiellement en coupe, une extrudeuse 1 à vis sans fin, machine dotée de deux arbres, qui est formée essentielle- ment de plusieurs parties 2 ou tronçons de corps (éléments) bridés les unes contre les autres. Chacune de ces parties 2 de corps est constituée essentiellement d'un corps exté- rieur 2' porteur, équipé sur chacun de ses côtés frontaux d'une bride de liaison 3, et d'un corps intérieur 4 conformé en garniture insérée comme élément d'usure. Le corps intérieur 4 est traversé par deux alésages longitudi- naux 41, 42 parallèles entre eux, qui se chevauchent, dans lesquels sont disposés deux arbres de vis 5, 5' engrenant l'un dans l'autre, qui sont entrainés par un moteur 7. La première partie 2 de corps est équipée d'une trémie d'entrée 11. A l'extrémité est disposée une buse 6 d'évacuation ou d'extrusion destinée à l'éjection du produit fini. Dans la pratique, la plupart des extrudeuses sont constituées d'un plus grand nombre de parties que les trois parties 2 seulement de corps représentées sur le dessin, ces parties pouvant être équipées de différents dispositifs, tels qu'un dôme de dégazage, d'autres trémies d'alimentation entre autres. L'invention concerne tout spécialement un dispositif avantageux de chauffage électrique d'une extrudeuse à deux arbres de vis. Dans ce but, le corps extérieur 2' est muni de deux évidements 21 situés radialement à l'opposé l'un de l'autre, qui s'étendent dans le sens longitudinal d'une bride de liaison 3 à l'autre bride de liaison 3 et quidans la largeur, se situent dans l'espace intermédiaire entre une paroi latérale et l'autre paroi latérale (figure 2). Dans les parois latérales sont ménagées, de façon circulaire autour de l'évidement 21, des taraudages 22 qui servent à la fixation, au moyen de vis 81, des garnitures d'insertion 8. Chaque garniture 8 est équipé de plusieurs éléments chauffants 9, 91, 92, 93 qui sont inclus par cou- lée dans différents plans dans la garniture d'insertion constituée d'un métal coulé bon conducteur de la chaleur (par exemple du bronze d'aluminium). Les fils de branche- ment des éléments chauffants 9, 91, 92, 93 sont logés dans des corps de branchement 95 correspondants. L'élément chauffant 9 situé le plus bas y est inclus par coulée à proximité immédiate de la garniture du corps intérieur 4 en étant adapté à celui-ci (figure 3). La dimension et la puissance des éléments chauffants 9, 91, 92, 93 diminuent des éléments de l'intérieur vers ceux de l'extérieur. Ainsi, par exemple, pour une puissance totale de 4 kW d'une garniture 8, l'élément chauffant 9 situé le plus bas peut avoir une puissance de 1,5 kW, le deuxième élément chauffant 91, une puissance de 1 kW, le troisième élément chauffant 92 une puissance de 0,8 kW et l'élément chauffant situé le plus haut, 93, une puissance de 0,7 kW. Il est ainsi possible, de façon simple, de produire la plus forte quantité de chaleur là o celle- ci est nécessaire. Chaque garniture 8 est munie d'un couple thermoélectrique 10 s'étendant jusqu'à proximité de la zone formant la limite du corps intérieur 4, en vue de la détection de la température, et il est raccordé par l'intermédiaire d'un dispositif de régulation (non représenté) aux éléments chauffants 9, 91, 92, 93. Il est ainsi possible, sans pertes de chaleur, d'acheminer la chaleur, indépendamment de l'épaisseur de paroi, de la dimension de la structure de la machine et de la forme de la section transversale du corps, directement à la garniture d'usure 4 et au moyen des éléments chauf- fants 91, 92, 93 disposés au-dessus, de réduire la perte de chaleur vers l'extérieur. Une autre possibilité avantageuse consiste à équiper directement d'une couche 4' de protection contre l'usure (figure 4) le contour inférieur de la garniture 8 d'insertion, si bien que les arbres de vis 5, 5' étant enfilés, ils sont recouverts, dans la zone de l'évidement 21, par cette couche 4' de protection contre l'usure, qui tient lieu de corps intérieur. Entre les surfaces de contact des garnitures 8 d'insertion et le contour extérieur du corps intérieur 4, on applique une fine couche d'un milieu de contact bon conducteur de la chaleur (par exemple un ciment réfrac- taire) (non représenté sur le dessin), afin d'éviter ainsi des pertes de chaleur. Il est possible, grâce à l'invention, par une adaptation au type de matière plastique mis en oeuvre dans chaque cas, d'équiper les parties individuelles 2 du corps avec des garnitures d'insertion dotées de l'élément chauf- fant adapté dans chaque cas au besoin de chaleur. Les gar- nitures d'insertion 8 peuvent, si nécessaire, être facile- ment remplacées (après usure, ou s'il y a besoin d'une autre puissance de chauffage). Grâce aux garnitures d'insertion, la chaleur est directement amenée là o elle est nécessaire. Ainsi, une surchauffe de l'ensemble du corps est évitée. Il est pos- sible de réaliser et maintenir, sur les alésages 41, 42, une température de longue durée allant jusqu'à la limite supportable par des éléments chauffants (environ 500 C), et sans rayonnement vers l'extérieur. Un autre avantage réside dans un bon comportement de régulation des éléments chauffants et dans l'abandon ou la réduction drastique de l'isolation thermique du corps extérieur. REVENDICATIONS 1. Partie de corps comportant des éléments chauf- fants électriques, destinée à une extrudeuse à vis sans fin, machine dotée de deux arbres, pour la mise en oeuvre et la préparation de matières plastiques, et constituée essentiellement du corps extérieur (21) porteur, muni sur chacun de ses côtés frontaux d'une bride de liaison (3) , et d'un corps intérieur (4) conformé en garniture d'usure, corps inséré en présentant deux alésages longitudinaux (41, 42) parallèles entre eux et se chevauchant, caractérisée en ce que le corps extérieur (2') est muni de deux évidements (21) situés radialement à l'opposé l'un de l'autre, dans lesquels sont insérés, avec blocage par complémentarité de forme, des garnitures (8) d'insertion entourant étroitement des deux côtés le contour extérieur du corps intérieur (4), butant au milieu, l'un contre l'autre, et qui sont équipés de plusieurs éléments chauffants (9) disposés dans des plans différents et de puissance ainsi que de forme différentes. 2. Partie de corps selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments chauffants (9, 91, 92, 93) situés dans des plans individuels de la garniture (8) diminuent de dimension et de puissance, de l'intérieur vers l'extérieur, l'élément chauffant (9) disposé directement vers le corps intérieur (4) étant adapté au contour exté- rieur du corps intérieur. 3. Partie de corps selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les garnitures (8) sont constitués d'un métal coulé doté d'une bonne conductibilité thermique et dans lequel sont insérés par coulée les éléments chauffants (9, 91, 92, 93). 4. Partie de corps selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'entre les sur- faces de contact des garnitures (8) d'insertion et le contour extérieur du corps intérieur (4) est appliqué un milieu de contact doté de bonnes propriétés de conductibi- lité thermique. 5. Partie de corps selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le corps exté- rieur (2') a une forme rectangulaire, et en ce que les évi- dements (21) sont placés chacun dans les grands côtés, de façon telle qu'ils s'étendent dans le sens longitudinal d'une bride de liaison (3) à l'autre bride de liaison (3) et que la largeur du corps extérieur soit quelque peu supé- rieure à la largeur extérieure du corps intérieur. 6. Partie de corps selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les contours inférieursdisposés vers les arbres (5, 5') de vis, des garnitures (8) d'insertion sont directement munis d'une couche (4') de protection contre l'usure formant le corps intérieur (4). 7. Partie de corps selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque garni- ture d'insertion (8) est équipée d'au moins un capteur (10) de saisie de température, qui est relié fonctionnellement aux éléments chauffants (9, 91, 92, 93).