Brevet FR2859942A1 — publié le 20050325

La présente invention concerne un dispositif de mesure d'efforts dans au moins une zone d'une machine d'extrusion ainsi qu'une machine d'extrusion équipée d'au moins un tel dispositif de mesure d'efforts. Les machines d'extrusion comprennent généralement un fourreau 5 de forme allongée muni d'au moins un alésage destiné à recevoir une chemise dans laquelle est entraînée en rotation au moins une vis. Dans le cas d'une machine d'extrusion à deux vis, le fourreau est muni de deux alésages cylindriques à axes parallèles dont l'entraxe est inférieur au diamètre des alésages de façon à former deux lobes sécants dans lesquels sont placées les deux vis, celles-ci s'engrainant l'une dans l'autre. Les vis sont munies sur leur périphérie, notamment de filets en hélice qui entraînent en aval la matière introduite par une extrémité amont du fourreau. La matière est ainsi entraînée jusqu'à l'extrémité avale du fourreau et au cours de son avancement dans ledit fourreau, elle subit divers traitements. Lors de ces traitements, la chemise placée à l'intérieur du fourreau subit, dans certaines zones, des déformations importantes qui ont deux origines. La première est la pression interne régnant à l'intérieur de la chemise et la seconde est l'effort exercé par la ou les vis sur ladite chemise. Ces déformations peuvent entraîner une usure rapide de la chemise et nécessiter son remplacement. Elles peuvent aussi, du fait d'une modification de l'espace entre la périphérie des filets de la ou des vis et la paroi interne de la chemise, entraîner une dégradation du traitement de la matière par la machine d'extrusion. C'est pourquoi il est important de connaître les efforts exercés sur la chemise de la machine d'extrusion pour éviter ces inconvénients. L'invention a donc pour objet un dispositif de mesure d'efforts dans au moins une zone d'une machine d'extrusion du type comprenant un fourreau muni d'au moins un alésage destiné à recevoir une chemise dans laquelle est entraînée en rotation au moins une vis, caractérisé en ce qu'il comprend, dans ladite zone, au moins un élément de mesure de la déformation de la chemise disposé dans un évidement ménagé dans le fourreau et en contact avec la paroi externe de cette chemise, au moins un élément de mesure de la pression à l'intérieur de ladite chemise, au moins un élément de mesure de la température dans l'évidement et des moyens de traitement et d'analyse des informations fournies par lesdits éléments. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le fourreau comporte, dans ladite zone, deux évidements diamétralement opposés dans chacun desquels sont disposés au moins un élément de mesure de la déformation de la chemise et au moins un élément de mesure de la température, - les éléments de mesure de la déformation et de la pression sont perpendiculaires à l'axe de la chemise, - les éléments de mesure de la déformation et de la pression sont disposés dans un même plan perpendiculaire à l'axe de la chemise, - l'élément de mesure de la déformation est formé par une tige filetée vissée sur un support solidaire du fourreau et comportant à une extrémité une jauge de contrainte en contact avec la paroi externe de ladite chemise, - l'élément de mesure de la température est formé par un thermocouple. L'invention a également pour objet une machine d'extrusion du type comprenant un fourreau muni d'au moins un alésage destiné à recevoir une chemise dans laquelle est entraînée en rotation au moins une vis, caractérisée en ce que le fourreau est équipé, dans au moins une zone, d'un dispositif de mesure d'efforts tel que précédemment mentionné. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'un tronçon d'une machine d'extrusion équipée d'au moins un dispositif de mesure conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique en coupe transversale selon le plan P1 de la Fig. 1, la Fig. 3 est une vue schématique en coupe transversale selon le plan P2 de la Fig. 1, - la Fig. 4 est une vue schématique en élévation d'un élément de mesure de la déformation de la chemise de la machine d'extrusion. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les Figs. 1 à 3, on a représenté une machine d'extrusion du type à deux vis co-rotatives et copénétrantes et équipée d'au moins un dispositif de mesure d'efforts dans au moins une zone. Le dispositif de mesure s'applique à d'autres types de machines d'extrusion, comme par exemple une machine d'extrusion mono-vis ou une machine d'extrusion à plus de deux vis. A la Fig. 1, on a représenté schématiquement, un tronçon d'un fourreau 1 d'une machine d'extrusion qui a une forme allongée et une section extérieure quelconque, comme par exemple circulaire, ovale, carrée ou rectangulaire. De manière classique, ce fourreau 1 se compose d'un corps massif 2 comportant un alésage 3 s'étendant sur toute la longueur du fourreau et destiné à recevoir une chemise 4 qui est munie, dans le cas d'une machine d'extrusion à deux vis, de deux alésages 5 et 6 sécants, à axes parallèles dans lesquels sont placées deux vis 7 et 8. Les vis 7 et 8 sont constituées de zones successives ayant des filets de forme ou de pas différents comportant des organes de traitement particuliers et entraînent vers l'aval une matière introduite par une extrémité amont du fourreau 1 de façon à produire sur cette matière des effets de mélange, de malaxage, de trituration, cuisson et notamment de cisaillement par passage dans ledit fourreau 1 de la matière entraînée par la rotation des vis 7 et 8. Afin de mesurer les déformations exercées par les vis 7 et 8 et la matière au cours de son passage dans la chemise 4, la machine d'extrusion est équipée dans au moins une zone déterminée du fourreau 1, d'un dispositif de mesure d'efforts désigné dans son ensemble par la référence 10. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, le 30 fourreau 1 est équipé d'un dispositif de mesure 10 dans deux zones A et B diamétralement opposées. En se reportant maintenant aux Figs. 2 et 3, on va décrire le dispositif de mesure 10 dans la zone A, le dispositif de mesure 10 dans la zone B étant identique. Dans cette zone A, le fourreau 1 comporte un évidement 9, sur toute son épaisseur de façon à mettre à nu la paroi externe 4a de la chemise 4. D'une manière générale, le dispositif de mesure 10 comprend au moins un élément 20 de mesure de la déformation de la chemise 4 disposée dans l'évidement 9 et en contact avec la paroi externe 4a de ladite chemise 4, au moins un élément 30 de mesure de la pression à l'intérieur de la chemise 4 et au moins un élément 40 de mesure de la température dans l'évidement 9. Les éléments 20 de mesure de la déformation et les éléments 30 de mesure de la pression sont disposés perpendiculairement à l'axe longitudinal de la chemise 4. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, le dispositif de mesure 10 comprend trois éléments 20 de mesure de la déformation et deux éléments 30 de mesure de la pression disposés dans un premier plan perpendiculaire à l'axe de la chemise et deux éléments 20 de mesure de la déformation disposés dans un second plan perpendiculaire à l'axe de ladite chemise 4 et parallèle au premier plan. Ainsi que montré à la Fig. 4, chaque élément 20 de mesure de la déformation de la chemise 4 est constitué par une tige filetée 21 munie à une extrémité 21a d'un épaulement 22 d'appui surmonté d'un carré 23 destiné à coopérer avec un organe de vissage, non représenté. L'extrémité libre 21b de la tige filetée 21 est munie d'une jauge de contrainte 24 dont l'extrémité libre est destinée à venir en appui sur la paroi externe 4a de la chemise 4. La tige filetée 21, l'épaulement 22 et le carré 23 sont percés d'un orifice axial 25 pour le passage de fils électriques de raccordement, non représentés, entre la jauge de contrainte 24 et les moyens de traitement et d'analyse des informations fournies par lesdits éléments 20 de mesure. Chaque élément 30 de mesure de la pression à l'intérieur de la chemise 4 est constitué par exemple par un capteur 31 disposé dans un alésage 32 ménagé dans le fourreau 1 et qui communique avec l'intérieur de ladite chemise 4 par un alésage 33 ménagé dans cette chemise 4 (Fig. 2). Enfin, chaque élément 40 de mesure de la température à l'intérieur de l'évidement 4 est constitué par exemple par un thermocouple 41 dont l'extrémité 41a débouche dans l'évidement 9 (Fig. 3). Les éléments respectivement 20, 30 et 40 sont montés sur un support 45 qui, dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, est constitué par une couronne entourant le fourreau 1 de façon à supporter ces éléments dans la zone A et dans la zone B. La tige filetée 21 de chaque élément 20 qui coopère avec un trou taraudé 46 ménagé dans le support 45 permet d'ajuster avec précision la position de l'extrémité de la jauge de contrainte 24 pour qu'elle vienne en appui sur la faxe extérieure 4a de la chemise 4. Enfin, la couronne 45 peut être pourvue d'orifices longitudinaux 47 pour le positionnement de crayons chauffants, non représentés, permettant de maintenir le fourreau 1, dans la portion recouverte par ladite couronne 45, a une température déterminée. Les éléments 30 et 40 sont également reliés aux moyens de traitement et d'analyse des informations. Au cours du fonctionnement de la machine d'extrusion, les jauges de contraintes 24 des éléments 20 mesurent la déformation de la chemise 4 causée par la pression régnant à l'intérieur de cette chemise 4 et par l'effort du sommet des filets des vis 7 et 8 sur la paroi interne de ladite chemise 4. En effet, la chemise 4 est suffisamment mince pour se déformer sous l'effet de ces efforts. Les éléments 30 permettent de connaître la pression à l'intérieur de la chemise 4 et permettent de soustraire son influence dans les résultats mesurés afin de connaître les efforts provoqués seulement par les vis 7 et 8. Enfin, le ou les éléments 40 de mesure de la température permettent de connaître la température des tiges filetées 21 sur lesquelles sont fixées des jauges de contrainte 24 afin de faire les corrections de température nécessaires. De plus, en absence de pression et d'effort sur la chemise 4, lorsque l'ensemble est chauffé, les jauges de contrainte 24 des éléments 20 délivrent un signal. Ce signal résulte des dilatations thermiques des différentes pièces mécaniques du dispositif de mesure. Il est donc nécessaire de suivre l'évolution de la température à laquelle sont soumises ces jauges de contrainte 24 et cette évolution de la température est réalisée par l'élément 40 placé dans la ou les zones où sont implantés les éléments 20 de mesure. Le dispositif de mesure selon l'invention permet donc de connaître 10 instantanément les efforts exercés dans des zones déterminées sur la chemise et, de ce fait, sur le fourreau d'une machine d'extrusion. Ce dispositif de mesure s'applique notamment aux machines d'extrusion à deux vis co-rotatives et co-pénétrantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure d'efforts dans au moins une zone d'une machine d'extrusion du type comprenant un fourreau (1) muni d'au moins un alésage (3) destiné à recevoir une chemise (4) dans laquelle est entraînée en rotation au moins une vis (7, 8), caractérisé en ce qu'il comprend, dans ladite zone, au moins un élément (20) de mesure de la déformation de la chemise (4) disposé dans un évidemment (9) ménagé dans le fourreau (1) et en contact avec la paroi externe (4a) de la chemise (4), au moins un élément (30) de mesure de la pression à l'intérieur de ladite chemise (4), au moins un élément (40) de mesure de la température dans l'évidement (9) et des moyens de traitement et d'analyse des informations fournies par lesdits éléments (20, 30, 40). 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fourreau (1) comporte, dans ladite zone, deux évidements (9) diamétralement opposés dans chacun desquels sont disposés au moins un élément (20) de mesure de la déformation de la chemise (4) et au moins un élément (40) de mesure de la température. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments (20) de mesure de la déformation et les éléments (30) de mesure de la pression sont perpendiculaires à l'axe de la chemise (4). 4. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments (20) de mesure de la déformation et les éléments (40) de mesure de la pression sont disposés dans un même plan perpendiculaire à l'axe de la chemise (4). 5. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément (20) de mesure de la déformation est formé par une tige (21) filetée vissée dans un support (45) solidaire du fourreau (1) et comportant, à une extrémité (21b), une jauge de contrainte (24) en contact avec la paroi externe (4a) de la chemise (4). 6. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément (40) de mesure de la température est formé par un thermocouple. 7. Machine d'extrusion du type comprenant un fourreau (1) muni d'un alésage (3) destiné à recevoir une chemise (4) dans laquelle est entraînée en rotation au moins une vis (7, 8), caractérisée en ce que le fourreau (1) est équipé, dans au moins une zone, d'un dispositif (10) de mesure d'efforts selon l'une quelconque des revendications précédentes.