Brevet FR2899884A1 — publié le 20071019

DISPOSITIF D'ALIMENTATION DE PREFORMES A GRANDE CADENCE L'invention se rapporte au domaine technique des procédés de fabrication de corps creux en matériau thermoplastique, notamment récipients tels que pots, flacons ou bouteilles, procédés dans lesquels on fabrique d'abord une préforme par injection avant d'obtenir le récipient final au cours d'une étape de soufflage ou d'étirage-soufflage. L'invention trouve une application avantageuse dans les installations de soufflage de récipients, par exemple en polyéthylène téréphtalate (PET) à partir de préformes préalablement moulées par injection, préformes qui sont introduites dans un four de conditionnement thermique, constituant une partie de l'installation, avant d'être transférées vers la zone de soufflage proprement dite de l'installation. On rappelle qu'une préforme est un objet sensiblement tubulaire fermé à une extrémité axiale et dont l'ouverture présente la forme définitive du col du corps creux final. Depuis quelques années, la fabrication de récipients en matière plastique à partir de préformes préalablement injectées a connu un essor considérable, notamment grâce à l'emploi du polyéthylène téréphtalate (PET). Entre-temps, d'autres matériaux ont été envisagés et/ou utilisés avec plus ou moins de succès tels, à titre d'exemples non limitatifs, le polyéthylène naphtalate (PEN), le polypropylène (PP), ou des mélanges ou superpositions de divers matériaux. Dans l'installation de soufflage, les préformes sont déversées en vrac dans un bac ou trémie. Elles sont conventionnellement prélevées de ce bac par un tapis élévateur qui vient les déverser à l'extrémité supérieure d'une trémie d'alignement. Les préformes glissent vers le fond de la trémie où elles sont récupérées dans un rail d'alimentation lui-même relié à la machine de soufflage. Les installations de soufflage à grande cadence comportent conventionnellement un grand nombre d'unités de soufflage ou d'étirage soufflage montés sur une machine tournante de type carrousel. Les installations de soufflage à carrousel permettent d'obtenir de fortes cadences de production. Ainsi, par exemple, pour un matériau tel que le PET, il est possible de produire, par étirage soufflage, plus de 1500 récipients par heure et par moule. Une opération particulièrement délicate consiste, en partant de préformes en vrac, à les orienter correctement pour leur entrée dans la machine de soufflage. Cette opération est complexe pour les souffleuses actuelles fonctionnant à une cadence pouvant atteindre 50 000 bouteilles par heure. La demanderesse a développé des trémies de démêlage et d'alignement ainsi que des rails d'alimentation en préformes pour machines de soufflage, comprenant pour certaines des dispositifs d'éjection avec des moyens permettant l'évacuation des préformes mal orientées ou imbriquées, emboîtées, ces moyens étant décrits par exemple dans les documents FR 2 675 481, FR 2 816 297 et FR 2 864 051. Les rails d'alimentation en préformes comprennent deux rouleaux parallèles motorisés tournant en sens inverse et inclinés par rapport au sol. L'écartement entre les rouleaux est réglable et calculé pour laisser passer le corps des préformes mais pas leur collerette. Les préformes sont déversées en haut des rouleaux et viennent se loger entre les rouleaux, sous l'effet de la gravité. L'inclinaison des deux rouleaux et leur rotation permet aux préformes, suspendues par leur collerette, de se déplacer. II existe une demande de machines de soufflage permettant des cadences de fabrication très supérieures à celles actuellement atteintes. La demanderesse a constaté que, pour alimenter une souffleuse à cadence de fabrication de 80 000 bouteilles par heure ou plus, il est nécessaire de prévoir des rails d'alimentation d'une très grande longueur de sorte à constituer une zone tampon d'alimentation en préformes. Les dispositifs d'alignement ou encore les dispositifs d'éjection de préformes mal positionnées provoquent en effet des irrégularités dans le flux des préformes. Or il est important de disposer d'un nombre sensiblement constant de préformes en entrée de machine de soufflage. La mise en oeuvre de rails d'alimentation de grande longueur a pour résultat de devoir placer le système d'orientation des préformes à plusieurs mètres au dessus du sol. Les interventions des opérateurs et la maintenance sont désagréables à des hauteurs de plusieurs mètres. La mise en oeuvre de rails d'alimentation de grande longueur conduit par ailleurs à un encombrement important au sol. Une autre solution, envisagée pour permettre de hautes cadences, a été de mettre en parallèle deux dispositifs dont les rails de sortie aboutissent en un point de jonction. Toutefois, cette solution pose des problèmes au niveau de la jonction où certaines préformes peuvent se coincer. Pour tenter de résoudre les problèmes des diverses solutions connues, le document FR 2 850 641 propose la mise en place d'un réceptacle cylindrique pourvu de deux plateaux superposés tournant au dessus d'une plaque de glissement circulaire inclinée, les deux plateaux tournant en sens inverses l'un de l'autre. Le plateau supérieur est d'un diamètre plus faible que le plateau inférieur. Le plateau inférieur est pourvu d'alvéoles dimensionnées pour ne pouvoir contenir qu'une seule préforme. La plaque de glissement est pourvue, en partie haute du réceptacle, d'une fente oblongue sur en secteur d'arc d'environ 90 . Les préformes sont déversées en partie basse du réceptacle, zone dans laquelle les préformes viennent se loger dans les alvéoles du plateau inférieur. Lorsqu'une alvéole logeant une préforme vient en regard de la fente de la plaque de glissement, la préforme bascule puis tombe du réceptacle. Le dispositif décrit dans le document FR 2 850 641 présente des inconvénients. En premier lieu, ce dispositif ne peut être employé pour différents types de préformes. La fente oblongue de basculement des préformes a deux largeurs bien déterminées pour un type de préforme donnée : la première largeur est inférieure au diamètre de la collerette mais supérieure au diamètre du corps de la préforme. De plus, le remplissage des alvéoles s'effectue au point bas du réceptacle incliné, ce point bas constituant une zone d'accumulation dans laquelle viendront stagner les préformes imbriquées et emboîtées, sans que l'opérateur puisse immédiatement les voir. L'invention vise à pallier les problèmes mentionnés ci-dessus, en proposant un nouveau dispositif d'alimentation en préformes pour machines de soufflage qui puisse le cas échéant atteindre de très hautes cadences, pouvant par exemple dépasser les 80 000 préformes par heure. L'invention concerne, selon un premier aspect, un dispositif d'alimentation centrifuge comprenant une enceinte extérieure recevant d'une part un anneau monté en rotation dans l'enceinte et s'étendant dans un plan sensiblement horizontal, et d'autre part un disque monté en rotation à l'intérieur dudit anneau, l'axe de rotation du disque étant incliné par rapport à l'axe de rotation de l'anneau, le disque et l'anneau étant sensiblement tangents l'un à l'autre dans une zone de transfert et étant distants l'un de l'autre dans une zone de chargement située à un niveau inférieur à celui de la zone de transfert, l'anneau étant entouré par un guide latéral déterminant, avec le rebord intérieur de l'anneau, une largeur utile de l'anneau, l'anneau desservant un canal de sortie dont l'entrée est située au dessus d'une partie de largeur utile de l'anneau, l'anneau étant pourvu de crans sensiblement radiaux, le dispositif comportant des moyens permettent de régler la largeur utile de l'anneau. Ainsi, par largeur utile on désigne ici la largeur de la surface de l'anneau employée lors du fonctionnement du dispositif, cette largeur étant mesurée suivant une direction radiale à l'axe de rotation de l'anneau. Dans une mise en oeuvre, les moyens permettant de régler la largeur utile de l'anneau sont constitués par des moyens de déplacement du guide latéral ; ils comprennent des tronçons courbes de guide montés en coulissement radial sur un support solidaire de l'enceinte. Dans une réalisation particulière avantageuse, l'anneau est tronconique, de sorte que son rebord intérieur est à un niveau supérieur à son 25 rebord extérieur. Dans une mise en oeuvre avantageuse, le dispositif comprend des moyens permettant de régler indépendamment la vitesse de rotation de l'anneau et du disque, l'anneau tournant dans le même sens que le disque et à une vitesse sensiblement égale ou supérieure à celle du disque. 30 L'invention concerne, selon un deuxième aspect, une machine de soufflage de récipients, notamment en PET ou PEN, cette machine comprenant un dispositif tel que présenté ci-dessus, pour son alimentation en préformes. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, cette description étant effectuée à la lumière des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un dispositif d'alimentation centrifuge en préformes selon l'invention ; la figure 2 est une vue de détail d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif 1 représenté en figure comprend une enceinte 2 cylindrique fixe, cette enceinte 2 recevant intérieurement un anneau 3 et un disque 4 tournant chacun dans l'enceinte. L'axe 5 de rotation du disque 4 est incliné par rapport à l'axe 6 de rotation de l'anneau 3 de sorte que le disque 4 est incliné par rapport à l'anneau 3. Dans l'exemple illustré, l'axe 6 de rotation de l'anneau 3 est sensiblement vertical, c'est-à-dire que l'anneau 3 s'étend dans un plan sensiblement horizontal. Dans une mise en oeuvre, l'angle d'inclinaison entre les deux axes est d'environ 10 . La projection du rebord intérieur de l'anneau 3 parallèlement à son axe 6 de rotation délimite un cylindre virtuel, d'axe 6, dans lequel le disque 4 est circonscrit. Le disque 4 est disposé de façon telle qu'une portion de son bord, dans la zone référencée 10 sur la figure 1, est située à proximité du rebord intérieur de l'anneau 3, sensiblement au niveau du plan supérieur de ce dernier, et la portion du disque diamétralement opposée est située à un niveau inférieur. En d'autres termes, au niveau de la zone 10, le disque 4 et l'anneau 3 sont sensiblement tangents l'un à l'autre. Une paroi latérale 7, dont le rebord supérieur, sensiblement circulaire, est situé à proximité de et en regard du rebord intérieur de l'anneau 3, entoure le disque 4 au plus près. Ainsi, du fait de l'inclinaison du disque 4 relativement à l'anneau 3, le disque 4 et la paroi latérale 7 définissent un creux constituant une zone de chargement 8 dans laquelle les préformes 9 peuvent être déversées en vrac, par exemple par une bande transporteuse ou tout autre moyen, tel que celui schématisé sous la référence 90 sur la figure 1, en parvenant au dessus de la zone de chargement 8. Comme on le comprendra plus loin, la zone 10 constitue une zone de transfert des préformes 9 entre le disque 4 et l'anneau 3. Un guide latéral 15, qui sera décrit en détail ultérieurement, est disposé relativement à l'anneau 3, de façon à constituer une butée périphérique permettant aux préformes 9 de rester sur l'anneau 3. L'anneau 3 présente une largeur radiale réglable, par le biais de moyens qui seront décrits en détail par la suite, permettant de déplacer le guide. L'anneau 3 présente également des crans ou saillies radiales 3a, régulièrement réparties sur son pourtour. Pour un type de préformes données, l'opérateur règle la largeur de l'anneau 3 de telle sorte que cette largeur soit sensiblement égale au diamètre maximum des préformes 9 chargées dans le dispositif. Ce diamètre maximum correspond le plus souvent au diamètre externe de la collerette 11 (visible en figure 2) des préformes 9. Ce réglage a pour effet d'éviter que deux préformes 9 se retrouvent côte à côte sur l'anneau 3. La largeur ainsi obtenue est appelée "largeur utile" de l'anneau 3. L'anneau 3 et le disque 4 sont mis en rotation par tous moyens moteurs appropriés, des moyens permettant le réglage séparé de la vitesse de rotation de l'anneau 3 et du disque 4. Dans un mode de mise en oeuvre, le diamètre de l'anneau 3 est de l'ordre de 2 mètres, la vitesse de rotation de l'anneau 3 de l'ordre de 60 tours par minute, et de préférence celle du disque 4 est légèrement inférieure. La rotation du disque 4 provoque le déplacement des préformes depuis la zone de chargement 8 jusque vers la zone de transfert 10. Au niveau de cette zone de transfert 10, la force centrifuge exercée par la rotation du disque 4 fait passer les préformes 9 sur l'anneau 3 et la présence de crans sur l'anneau 3 provoque l'accrochage des collerettes 11 des préformes 9 sur cet anneau 3. Suite à l'accrochage, la rotation de l'anneau 3, avantageusement à une vitesse supérieure à celle du disque 4, a pour effet d'amener chaque préforme 9 à reposer complètement sur l'anneau 3, l'axe d'élancement 12 de la préforme 9 étant sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution 6 de l'enceinte 2. De plus, pour contrer la force centrifuge exercée par la rotation de l'anneau 4, il est prévu un guide latéral 15 entourant au moins partiellement l'anneau 3 et qui sera décrit plus en détail ultérieurement. De préférence, l'anneau 3 est conique, et la conicité est telle que le rebord intérieur de l'anneau 3 est à un niveau supérieur au rebord extérieur, de sorte que lors de l'arrêt du dispositif 1, les préformes 9 se trouvant sur l'anneau 3 restent maintenues sur l'anneau 3, en venant se mettre en butée contre le guide latéral, par leur propre poids. Du fait de la distance angulaire séparant la zone de chargement 8 et la zone de transfert 10, la rotation du disque 4 a pour effet d'amener un grand nombre de préformes 9 en une position favorable au transfert vers l'anneau 3, l'axe d'élancement 12 de ces préformes 9 étant déjà sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution 6 de l'enceinte 2 lorsque ces préformes 9 glissent le long de la paroi latérale 7 de l'enceinte 2. Les préformes 9 qui ne sont pas positionnées avec leur axe d'élancement 12 tangent à l'anneau 3 se trouvent en déséquilibre dans la zone de transfert 10, et retombent sur le disque 4. Les préformes entraînées par l'anneau 3 sortent du dispositif 1 par un canal 13 de sortie dont l'entrée est située au dessus de l'anneau 3 et dont un côté est dans le prolongement du guide latéral 15 susmentionné, qui sera décrit en détail ultérieurement. Il est à noter que les préformes 9 entrent dans ce canal 13 de sortie aléatoirement avec leur ouverture 14 placée vers la sortie ou à l'opposé de la sortie du canal 13. Dans l'exemple, l'entrée du canal 13 est dans une zone sensiblement diamétralement opposée à la zone de transfert 10. II est à noter que la disposition diamétralement opposée n'est pas limitative : il convient avant tout que l'entrée du canal 13 soit éloignée de la zone de transfert 10 de façon telle que, statistiquement, un nombre suffisant de préformes 9 y parviennent correctement stabilisées eu égard à la cadence souhaitée. L'on décrit maintenant les moyens permettant de régler la largeur utile de l'anneau 3, pour l'adapter à différentes tailles de préformes. Le dispositif 1 comprend le guide latéral 15 susmentionné qui est formé de tronçons sensiblement identiques et en arc de cercle. Ce guide latéral 15 forme surface latérale circulaire d'appui des préformes 9 entraînées par l'anneau 3. Les tronçons de guide latéral 15 sont montés, via des tiges radiales 16, sur un support externe 17 solidaire de l'enceinte 2. Le coulissement radial de ces tiges 16 par rapport au support externe 17 permet de modifier la largeur de l'anneau 3 tournant laissé accessible aux préformes 9. En d'autres termes, le guide latéral permet de modifier la largeur du trottoir formé par l'anneau 3, trottoir mobile sur lequel sont entraînées les préformes 9 dans la zone de transfert 10. Le dispositif présente de nombreux avantages. En premier lieu, il permet une alimentation en préformes à très haute cadence. En théorie, avec les valeurs numériques évoquées auparavant (diamètre de 2 mètres, vitesse de l'anneau à 60 tours par minute, il est possible de distribuer plus de 200 000 préformes de 10 cm de longueur par heure, en supposant que les préformes soient transférées sur l'anneau à la queue leu leu. Pratiquement on dépasse largement les 80 000 préformes par heure qui n'étaient pas atteignables par les dispositifs connus jusqu'alors. Les préformes 9 sont transportées sur l'anneau 3 sensiblement à l'horizontale et ne sont basculées qu'après sortie du dispositif. De plus, l'enceinte peut être placée à l'horizontale et près du sol, les interventions de maintenance et dé dépannage étant ainsi aisées. Le réglage de la largeur utile de l'anneau permet d'adapter le dispositif à différentes préformes (ou autres objets analogues). REVENDICATIONS , 1. Dispositif d'alimentation centrifuge comprenant une enceinte (2) extérieure recevant d'une part un anneau (3) monté en rotation dans l'enceinte et s'étendant dans un plan sensiblement horizontal, et d'autre part un disque (4) monté en rotation à l'intérieur dudit anneau (3), l'axe de rotation (5) du disque (4) étant incliné par rapport à l'axe de rotation (6) de l'anneau (3), le disque (4) et l'anneau (3) étant sensiblement tangents l'un à l'autre dans une zone de transfert (10) et étant distants l'un de l'autre dans une zone de chargement (8) située à un niveau inférieur à celui de la zone de transfert (10), l'anneau (3) étant entouré par un guide latéral (15) déterminant, avec le rebord intérieur de l'anneau, une (largeur utile de l'anneau, caractérisé en ce que l'anneau dessert un canal (13) de sortie dont l'entrée est située au dessus d'une partie de largeur utile de l'anneau, et en ce que l'anneau (3) est pourvu de crans (3a) sensiblement radiaux, et en ce que le dispositif comporte des moyens permettent de régler la largeur utile de l'anneau (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens permettant de régler la largeur utile de l'anneau sont constitués par des moyens de déplacement du guide latéral (15). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déplacement du guide latéral (15) comprennent des tronçons courbes de guide montés en coulissement radial sur un support (17) solidaire de l'enceinte. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau (3) est tronconique, de sorte que son rebord intérieur est à un niveau supérieur à son rebord extérieur. 30 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant de régler indépendamment la vitesse de rotation de l'anneau (3) et du disque (4), l'anneau (3) tournant dans le même sens que le disque (4) et à une vitesse25sensiblement égale ou supérieure à celle du disque (4). 6. Machine de soufflage de récipients, notamment en PET ou PEN, cette machine comprenant un dispositif tel que présenté dans l'une quelconque 5 des revendications précédentes pour son alimentation en préformes.