Brevet FR2744949A1 — publié le 19970822

La présente invention se rapporte à un module d'obturation ajustable des voies de sortie d'un groupe d'extrusion, en particulier d'un groupe de coextrusion. Un groupe de co-extrusion simple ou multisorties comprend classiquement une unité de préparation à plusieurs voies pour chacune des pâtes à extruder, par exemple chacune des couleurs, chaque voie comportant un introducteur de pâte conduisant celle-ci vers la sortie correspondante de l'unité de préparation. L'unité de préparation communique par ses sorties avec une tête composite d'extrusion formant unité de compression des flux de pâtes séparés qui l'alimentent. La tête d'extrusion se présente sous la forme générale non limitative d'un bloc mécanique parallélépipédique par la face arrière duquel elle est fixée sur l'unité de préparation, et dont la face avant présente une ou plusieurs sorties de co-extrusion équipées de filières composites. Elle délimite pour chaque flux de pâte un trajet débutant par l'une des sorties de l'unité de préparation, et débouchant dans un canal, l'un central et les autres périphériques, de la filière d'extrusion correspondante, de sorte que les pâtes peuvent être extrudées selon des formes coaxiales. Pour éviter toute perte de produit, on cherche à obturer de façon rapide et sure chaque sortie de co-extrusion en cas de panne d'un organe situé en aval du groupe. On recherche également un réglage précis et indépendant des flux de pâtes alimentant chaque sortie de co-extrusion du groupe. Dans le cas d'un groupe de co-extrusion à deux voies, une solution connue se rapporte à un bloc mécanique intermédiaire comportant deux voies concentriques constituant un trajet pour chaque pâte entre les chambres de distribution de la tête d'extrusion et la filière correspondante. Par un simple mouvement de pivotement du bloc mécanique d'interface sur lui-même autour de son axe principal, il est possible de placer les ouvertures de ses voies en regard des sorties correspondantes des chambres de distribution ou de les obturer partiellement ou totalement. Cette solution antérieure a pour mérite d'être simple d'un point de vue constructif. Elle ne permet cependant pas un réglage séparé de l'une et l'autre pâtes, par exemple l'une et l'autre couleurs, alimentant la ou les sorties de co-extrusion. Par ailleurs, les moyens de pivotement du bloc d'interface, par exemple du genre pignon-crémaillère, ne permettent généralement pas, notamment après obturation complète d'une sortie, de retrouver avec la précision voulue la position initiale exacte d'ouverture de celle-ci. La présente invention a pour but de résoudre ces difficultés et d'autres encore en proposant un module d'obturation ajustable permettant le réglage rapide et indépendant de chacun des flux de pâte, par exemple chacune des couleurs, alimentant la ou les sorties composites d'un groupe de co-extrusion de pâte à mâcher ou analogue. L'invention consiste à prévoir sur le trajet suivi par la pâte sous pression entre chacune des cavités intérieures de distribution de la tête d'extrusion du groupe et la ou les sorties de coextrusion que celles-ci alimentent, un ensemble mécanique d'obturation formant écluse et permettant de nombreuses combinaisons de débits de pâtes alimentant lesdites sorties de co-extrusion, ainsi qu'une fermeture brusque avec retour à la position initiale exacte d'ouverture. A cet effet, le module d'obturation ajustable se compose d'au moins un dispositif d'obturation du type à guillotine dont l'élément mobile d'obturation est monté à coulissement le long d'un logement et rappelé élastiquement vers une position supérieure ajustable. Conformément à l'invention, l'élément mobile d'obturation se présente sous la forme générale nonlimitative d'un pointeau-guillotine disposé radialement sur l'enveloppe périphérique extérieure des voies d'alimentation en pâte sous pression de la tête d'extrusion du groupe, et apte à descendre dans l'espace intérieur de celles-ci par un simple mouvement de translation pour leur obturation partielle ou totale. Selon une variante préférée d'exécution de l'invention, le pointeau-guillotine est entraîné en déplacement vers le bas par un piston se déplaçant sous l'effet d'un fluide moteur. Les principaux avantages de l'invention sont énumérés ci-dessous réglage indépendant de chaque flux de pâte, par exemple chaque couleur, alimentant la ou chacune des sorties de co-extrusion du groupe utilisation d'un fluide moteur pour déplacer l'élément mobile d'obturation permettant le réglage rapide et précis des débits de pâte sous pression à la valeur voulue retour à la position d'ouverture initiale exacte notamment après obturation complète de la sortie souplesse de production permettant de passer à une couleur sur un des co-extrudeurs sans avoir à changer la chambre de compression. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention sont consignés dans la description qui suit effectuée sur un mode d'exécution préféré et non-limitatif, en référence au dessin accompagnant sur lequel la figure 1 est une vue de dessus d'une tête d'extrusion formant l'unité de compression d'un groupe de co-extrusion dont les sorties ont été modifiées pour recevoir chacune un module d'obturation selon l'invention . la figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne II-II de la figure 1 d'une sortie composite de co-extrusion équipée d'un module d'obturation conforme à l'invention . la figure 3 est une vue à plus grande échelle du module d'obturation extrait de la tête d'extrusion représentée sur la figure 2 . la figure 4 est un agrandissement du détail encerclé de la figure 3 . la figure 5 est une vue de face de la figure précédente . la figure 6 est une vue générale en perspective de l'élément mobile du module d'obturation et de ses éléments environnants. L'idée générale inventive consiste à disposer sur le trajet de chacune des voies d'alimentation en pâte sous pression d'une ou plusieurs sorties composites, par exemple bicolores, d'un groupe de coextrusion, un dispositif d'obturation du type à guillotine dont l'élément mobile descend dans lesdites voies d'alimentation pour leur obturation partielle ou totale, de sorte qu'un réglage rapide et indépendant des flux de pâte alimentant les sorties de co-extrusion soit possible. La présente invention est décrite à titre d'exemple seulement en référence à un groupe de coextrusion multisorties à deux voies pour deux pâtes à co-extruder, par exemple deux couleurs. Chacune des voies de l'unité de préparation du groupe (non représentée sur les figures) comporte un introducteur de pâte conduisant celle-ci vers la sortie correspondante de l'unité de préparation. L'unité de préparation communique par ses sorties avec une tête composite d'extrusion 1 (figure 1) formant l'unité de compression du groupe de coextrusion. La tête d'extrusion 1 se présente sous la forme générale non limitative d'un bloc mécanique parallélépipédique 2 dont l'une des faces constitue la face arrière de fixation de ladite tête d'extrusion 1 sur un corps de presse 3 de l'unité de préparation du groupe, et présentant une face opposée 4 qui comporte une pluralité de sorties de co-extrusion telles que 5 équipées de filières composites telles que 6. Dans la forme d'exécution représentée, ces sorties sont au nombre de trois. I1 va néanmoins de soi que ce nombre de sorties est tout à fait variable, déterminé uniquement par les capacités de production du groupe de co-extrusion qu'elles équipent. La tête d'extrusion 1 délimite deux chambres intérieures de distribution 7 et 8 pour l'une et l'autre pâtes sous pression, par exemple l'une et l'autre couleurs. Les chambres intérieures 7,8 sont juxtaposées parallèles entre elles, longitudinalement à la tête d'extrusion 1. Elles sont reliées d'une part à l'une ou l'autre des sorties des voies de l'unité de préparation du groupe, et communiquent d'autre part avec chaque sortie de co-extrusion 5 du groupe par l'intermédiaire de deux voies d'alimentation parallèles respectivement 9 et 10. Les voies d'alimentation 9,10 constituent chacune un passage pour l'une ou l'autre pâte, par exemple l'une ou l'autre couleur. Ces passages débutent par l'une des sorties 11 ou 12 des chambres de distribution 7 ou 8, et réalisent la compression homogène et la convergence des flux séparés de pâtes vers l'une des ouvertures d'admission 13 ou 14 des filières 6. Finalement, les ouvertures d'admission 13,14 débouchent chacune dans un canal, l'un central et l'autre périphérique (non représentés), de façon que les pâtes soient extrudées selon des formes concentriques. Conformément à l'invention, et selon sa caractéristique principale, un module d'obturation ajustable 15 est disposé transversalement à l'une et l'autre voies d'alimentation 9,10 de chaque sortie de co-extrusion 5, pris en sandwich entre le corps de presse 3 et la tête d'extrusion 1 du co-extrudeur. Pour chacune des sorties de co-extrusion 5 du groupe, le module d'obturation 15 consiste (figure 3) en un bloc mécanique 16 présentant à chacune de ses extrémités un dispositif moteur 17 d'un obturateur mobile sous la forme d'un pointeau-guillotine 18 pour l'obturation sélective de l'une ou l'autre, ou l'une et l'autre des voies d'alimentation 9,10 de chacune desdites sorties de co-extrusion 5 du groupe. Comme il ressort en particulier de la figure 6, chaque pointeau-guillotine 18 consiste en un corps 19 de forme générale cylindrique délimité vers le haut par un talon 20 sous la forme d'un disque de plus grand diamètre, et dont la section droite va en diminuant vers le bas selon une partie terminale inférieure 21 à profil sensiblement tronconique. La partie terminale inférieure 21 est délimitée transversalement par deux ailes d'arrêt symétriques telles que 22, conformées dans la masse, s'étendant dans le plan principal du pointeauguillotine 18 et dont la hauteur équivaut approximativement celle de ladite partie inférieure 21, de sorte qu'elles ne font pas saillie vers le bas. Les ailes d'arrêt 22 convergent par leurs bords périmétriques tels que 23 vers l'extrémité effilée 24 de la partie inférieure 21 selon un profil 25 par exemple en demi-cercle, correspondant au profil de la partie de la section du canal à obturer, et s'appuyant par ses extrémités libres 26 et 27 sur un diamètre du corps cylindrique 19 du pointeau-guillotine 18.Une autre solution constructive consiste à engager à force une plaquette monobloc conformée selon un profil en demi-cercle dans une rainure de maintien que présente le pointeau-guillotine 18 à sa base. Chaque dispositif moteur 17 transversal est par exemple du type vérin 28 et comprend un logement 29 servant de siège à l'un des pointeaux-guillotine 18 dans lequel celui-ci coulisse. Le logement 29 est formé d'une succession de deux chambres cylindriques supérieure 30 et inférieure 31, dont la seconde est de diamètre inférieur à celui de la première, correspondant au diamètre extérieur du corps cylindrique 19 du pointeau-guillotine 18, de sorte que le logement 29 présente un épaulement intérieur 32. La chambre supérieure 30 du logement 29 délimite un espace de réception 33 pour un ressort de rappel 34 par lequel chaque pointeau-guillotine 18 est monté coulissant en rappel élastique vers le haut le long du logement 29. En position basse, ce ressort 34 est comprimé axialement entre le talon 20 du pointeauguillotine 18 et l'épaulement 32 du logement 29. L'ensemble constructif est complété par un piston 35 en contact avec le talon 20 du pointeauguillotine 18, et coiffé par un carter 36, par exemple du genre écrou évidé, monté vissé sur l'entrée filetée 37 de la chambre supérieure 30. Le piston 35, coulissant dans l'espace intérieur du carter 36, délimite avec celui-ci une chambre de poussée 38 formant chambre motrice du vérin 28. On note également que le pointeau-guillotine 18 vient en butée par son talon 20 contre la base 39 du carter 36, de sorte que celui constitue pour ledit pointeau 18 une butée haute de fin de course dont la hauteur est réglable par la position du carter 36 dans la chambre 30 du logement 29. Chaque chambre inférieure 31 présente enfin une gorge annulaire 40 dans laquelle est inséré un joint d'étanchéité 41. Le pointeau-guillotine 18, rappelé vers le haut par le ressort 34, est entraîné en déplacement vers le bas par le piston 35 sous l'action d'un fluide moteur tel que par exemple de l'air comprimé. Le carter 36 présente un orifice d'admission 42 en fluide moteur provenant d'une réserve tampon ou d'un générateur de fluide comprimé (non représenté sur les figures) auquel ledit carter 36 est relié par une vanne électropneumatique puis un flexible 43. Conformément à l'idée inventive de la présente invention, les pointeaux-guillotine 18 agissent à la façon d'écluses pour le réglage indépendant des flux de pâte alimentant chacun les sorties de co-extrusion 5 du groupe. Plus précisément, les pointeaux-guillotine 18 sont utilisés pour le contrôle sélectif de la section de passage de la pâte dans chacune des voies d'alimentation 9,10 d'une sortie 5, entre une position haute de pleine ouverture (référencée par la lettre A sur la figure 3), correspondant à une valeur maximale du débit de pâte, et une position descendue de fermeture totale (référencée par la lettre B sur la même figure 3), dans laquelle le pointeau-guillotine 18 obture totalement la voie d'alimentation en pâte de la sortie de co-extrusion 5 à laquelle il se rapporte. A cette fin, le bloc mécanique 2 de tête d'extrusion 1 présente au niveau de chacune des sorties de co-extrusion 5 du groupe, un passage vertical traversant 44 interceptant les voies d'alimentation 9,10 en pâte, et dans lequel le module d'obturation 15 est monté puis immobilisé par tout moyen de fixation approprié tel que vissage, boulonnage ou autre. Le module d'obturation 15 délimite deux canaux de raccordement tels que 45 qui viennent s'insérer sur le chemin des voies d'alimentation 9,10 pour la continuité de passage de la pâte, et dans lesquels les logements 29 débouchent, pour permettre aux pointeaux-guillotine 18 de descendre dans les canaux 45 par un simple mouvement de translation vers le bas et de limiter à volonté ou d'interdire totalement la progression des pâtes sous pression dans les voies d'alimentation 9,10 des sorties d'extrusion 5 correspondantes. En position A de pleine ouverture, le pointeau-guillotine 18 descend jusqu'à mi-hauteur de la section 46 du canal de raccordement 45. Cette position correspond à un débit de pâte sensiblement maximum, des valeurs d'ouverture plus grandes ne modifiant pratiquement pas le débit. Cette première position du pointeau-guillotine 18 est réglée par la position du carter 36 dans la chambre supérieure 30 du logement 29. En position B de fermeture totale, l'avance de la pâte dans les voies d'alimentation 9,10 est arrêtée par le pointeau-guillotine 18 dont les ailes d'arrêt 22 épousent par leurs bords périmétriques 23 le profil de section 46 du canal 45. Pour une étanchéité totale, le canal 45 présente au niveau de sa zone de raccordement avec les ailes d'arrêt 22 du pointeau 18 un dénivelé en marche 47 de forme complémentaire à une demi-partie de l'extrémité dudit pointeau 18, présentant un plat 48 dont la largeur correspond à la largeur desdites ailes d'arrêt 22, et prolongé par une rampe conique 49 de même inclinaison que la partie terminale inférieure 21 tronconique du pointeauguillotine 18. Toutes les positions d'ouverture intermédiaires entre les deux positions limites cidessus sont également possibles, par réglage de la pression du fluide dans la chambre de poussée 38. En outre, la commande pneumatique en translation des pointeaux-guillotine 18 permet l'obturation brusque des voies d'alimentation 9,10, de même que le retour à la position initiale exacte d'ouverture par le travail du ressort de rappel 34 qui force le talon 20 en butée contre la base 39 du carter 36 réglable en hauteur par vissage/dévissage. I1 est bien entendu qu'au-delà des moyens décrits, diverses modifications évidentes et variantes simples entrent dans le cadre de la présente invention. En particulier, l'obturation d'une voie d'alimentation unique d'une sortie d'extrusion simple se déduit facilement de la solution décrite ci-dessus pour une sortie de co-extrusion à deux voies d'alimentation ou plus au moyen d'un module d'obturation ne présentant qu'un seul élément obturateur au lieu de deux, celui-ci coulissant dans son logement entre une position haute de pleine ouverture et une position inférieure dans laquelle il descend dans la voie d'alimentation pour son obturation partielle ou complète. REVENDICATIONS 1. Module d'obturation ajustable des voies d'alimentation (9,10) en pâte à mâcher d'une sortie d'extrusion (5) à filière composite (6) d'un groupe de co-extrusion simple ou multisorties, caractérisé en ce qu'il consiste en un bloc mécanique (16) inséré transversalement sur le passage des voies d'alimentation (9,10) en pâte de la sortie (5) à obturer, et délimitant pour chaque voie d'alimentation (9,10) un logement (29) débouchant dans un canal (45) de raccordement à ladite voie à a 1 d'alimentation (9,10) pour la continuité de passage de la pâte, et en ce qu'il comporte un dispositif moteur (17) d'un élément mobile d'obturation (18) coulissant le long du logement (29) entre une position haute de pleine ouverture, et une position inférieure dans laquelle il descend dans la voie d'alimentation (9,10) pour son obturation partielle ou complète. 2. Module d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile d'obturation (18) est entraîné en déplacement vers le bas sous l'effet d'un fluide moteur, et rappelé élastiquement vers le haut sous l'effet d'un ressort (34) jusqu'à une butée réglable. 3. Module d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément mobile d'obturation (18) consiste en un pointeau-guillotine à corps cylindrique (19) délimité vers le haut par un talon (20) sous la forme d'un disque de plus grand diamètre, et prolongé vers le bas par une partie terminale inférieure (21) à profil tronconique délimitée transversalement par deux ailes d'arrêt (22) conformées selon un profil correspondant au profil de la partie de la section du canal (45) à obturer. 4. Module d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif moteur transversal (17) est du type vérin (28). 5. Module d'obturation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vérin (28) comprend un piston (35) en contact sur le talon (20) du pointeauguillotine (18), et se déplaçant dans un carter (36) monté déplaçable sur l'entrée (37) du logement (30). 6. Module d'obturation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le carter (36) est monté vissé sur l'entrée (37) du logement (30) pour constituer une butée haute réglable pour le pointeau-guillotine (18). 7. Module d'obturation selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le carter (36) présente un orifice d'admission (42) en fluide moteur. 8. Module d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le logement (29) présente un épaulement intérieur (32) pour l'immobilisation axiale du ressort de rappel (34), et délimite une gorge annulaire (40) dans laquelle est inséré un joint d'étanchéité (41). 9. Module d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le canal (45) présente au niveau de sa zone de raccordement avec les ailes d'arrêt (22) du pointeauguillotine (18) un dénivelé en marche (47) de forme complémentaire à une demi-partie de l'extrémité du pointeau (18). 10. Module d'obturation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bloc mécanique (2) de tête d'extrusion (1) présente au niveau de chacune des sorties de coextrusion (5) du groupe un passage vertical traversant (44) interceptant chacune des voies d'alimentation (9,10) en pâte, et dans lequel le bloc mécanique (16) du module d'obturation est monté puis immobilisé.