Brevet FR3002478A1 — publié le 20140829

Tête de mélange et d'injection, comprenant un corps dans lequel s'étendent des conduits d'amenée des composants selon la direction d'injection. Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la 5 fabrication des équipements pour le moulage par injection. Plus précisément, l'invention concerne une tête intégrant et combinant les fonctions de mélange de différents composants et d'injection du mélange. Dans le domaine de l'invention, on distingue deux techniques d'injection bi-composant (ou multi-composants), à savoir : 10 - une technique mettant en oeuvre un organe de mélange et une tête d'injection séparés ; - les têtes intégrant à la fois les fonctions de mélange et d'injection. L'invention concerne cette deuxième technique. 15 Selon une conception classique des têtes de mélange et d'injection, la tête comprend un corps présentant un évidement central communiquant avec une buse d'injection (destinée à être intégrée dans un logement ménagé dans le moule), et dans lequel débouchent des conduits par lesquels les composants à mélanger pénètrent dans le 20 corps de la tête. Le mélange obtenu est dirigé vers la buse d'injection par l'intermédiaire de laquelle il est injecté dans le moule. Actuellement, les composants à mélanger et à injecter sont amenés dans le corps par des conduits externes au corps, dont la partie terminale s'étend selon une direction essentiellement radiale par rapport 25 au corps de la tête et communiquant avec un passage traversant la paroi du corps de la tête. En outre, chaque conduit d'amenée d'un composant est généralement associé à un conduit de rinçage, lui-même arrivant également sur la paroi du corps de la tête en s'étendant selon une direction radiale. 30 Par ailleurs, s'agissant de l'injection haute pression, les conduits d'amenée des composants sont associés chacun à des moyens de régulation de pression, qui font eux-mêmes saillie radialement à partir du corps de la tête de mélange et d'injection. Bien entendu, tous ces conduits et moyens de régulation de pression répartis radialement autour du corps de la tête de mélange et d'injection engendrent un encombrement relativement important, qui augmente bien sûr avec le nombre de composants à mélanger et à injecter. Outre l'encombrement de ces têtes de mélange et d'injection, celles-ci se présentent selon une configuration relativement complexe, ce 10 qui implique de devoir concevoir le moule en conséquence pour loger tout ou partie de ces têtes de mélange et d'injection. Or, il est bien connu que plus un moule est complexe à réaliser, plus il est couteux. De plus, les moules d'injection sont usinés de façon à intégrer 15 dans l'épaisseur de leur paroi des circuits de régulation thermique. De cette façon, on accélère le durcissement de la matière injectée, ce qui, par conséquent, permet de procéder au démoulage plus rapidement. Toutefois, avec l'encombrement et la forme complexe des têtes de mélange et d'injection actuels, il est plus difficile de répartir de façon 20 uniforme les circuits de régulation thermique, ce qui tend donc à augmenter les temps de durcissement, et donc à allonger les temps de mobilisation des moules, entraînant une perte de rendement. L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. 25 Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une tête de mélange et d'injection qui soit moins volumineuse que celle de l'art antérieur, ceci pour des composants de même type et en même nombre à mélanger et à injecter. L'invention a également pour objectif de fournir une telle tête de 30 mélange et d'injection dont la forme générale est notablement simplifiée. En ce sens, l'invention a pour objectif de proposer une telle tête de mélange et d'injection qui permette son intégration aisée dans le moule d'injection. Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle tête de mélange et d'injection qui engendre une conception du moule plus simple, s'agissant de la forme du logement de réception de la tête d'injection. Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une telle tête de mélange et d'injection qui permette une répartition optimale des circuits de régulation thermique dans le moule. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet une tête d'injection et de mélange d'au moins deux composants, comprenant : - un corps présentant une paroi délimitant un évidement s'étendant longitudinalement selon une direction d'injection, et communiquant avec une buse d'injection ; - des moyens d'amenée pour chaque composant, comprenant un conduit terminal débouchant dans ledit évidement ; - des moyens de régulation de pression associés au conduit terminal de chacun des moyens d'amenée ; - au moins un piston mobile en translation dans l'évidement du corps entre une position d'obturation et une position de libération du conduit terminal de chacun des moyens d'amenée, caractérisée en ce que chaque conduit terminal se prolonge dans le corps et communique, dans le corps, avec un conduit d'amenée longitudinal qui débouche du corps selon une direction longitudinale. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient une tête de mélange et 30 d'injection qui peut être mise en place sur le moule d'injection de façon notablement plus simple qu'avec les têtes du même type de l'art antérieur. En effet, avec une tête de mélange et d'injection selon l'invention, on obtient notamment les avantages suivants : un encombrement considérablement réduit au niveau de sa mise en place sur les moules : l'encombrement radial est réduit de façon très importante, les conduits étant intégrés au corps et s'étendant longitudinalement ou essentiellement longitudinalement ; en d'autres termes, les conduits d'amenée peuvent, sur la longueur de la tête, être intégrés et inclus dans la paroi du corps de la tête, contrairement à l'art antérieur où ils étaient présents à l'extérieur du corps en s'étendant radialement par rapport à celui-ci ; une forme de la tête grandement simplifiée : la tête est essentiellement constituée par des tronçons cylindriques, facilitant l'usinage du moule pour loger la buse d'injection, ce qui se traduit par une baisse des coûts d'usinage du moule et par une répartition plus performante des moyens de refroidissement du moule. On note qu'une tête de mélange et d'injection selon l'invention peut être utilisée en mono-composant, avec ou sans démoulant, quand 20 bien même elle est conçue pour deux composants ou plus. Selon une solution avantageuse, les moyens de régulation de pression sont présents dans des cavités s'étendant essentiellement radialement dans le corps. Dans une telle configuration, dans laquelle le corps présente une 25 surface externe à partir de laquelle s'étendent les cavités, les moyens de régulation de pression sont préférentiellement intégralement englobés dans les cavités. Ainsi, les moyens de régulation sont eux aussi inclus dans le corps de la tête de mélange et d'injection. En d'autres termes, on évite de 30 disposer les moyens de régulation de telle sorte qu'ils fassent saillie radialement du corps de la tête de mélange et d'injection, ce qui serait bien entendu contraire à l'objectif de l'invention, s'agissant de réduire l'encombrement de la tête au niveau de sa mise en place sur le moule. On note que l'intégration dans la paroi du corps des conduits d'amenée longitudinaux (selon le principe de l'invention) et des moyens 5 de régulation se traduit certes par une augmentation du diamètre du corps de la tête, ceci toutefois sans aucune mesure avec la réduction d'encombrement radial obtenu par rapport aux têtes de l'art antérieur. Avantageusement, un conduit retour communiquant avec ledit évidement est associé à chaque conduit terminal des moyens d'amenée. 10 De tels conduits permettent de procéder au rinçage de la tête de mélange et d'injection. Dans ce cas, chaque conduit retour se prolonge préférentiellement dans le corps et communique, dans le corps, avec un conduit essentiellement longitudinal qui débouche du corps selon une direction 15 longitudinale. De cette façon, les conduits retour sont conçus et intégrés de façon homogène avec les conduits d'amenée, et s'inscrivent par conséquent dans l'objectif de l'invention. Selon une solution préférentielle, chaque conduit terminal s'étend 20 orthogonalement à la direction d'injection. Dans ce cas, lesdites cavités s'étendent avantageusement chacune coaxialement avec un conduit terminal. La conception de la tête de mélange et d'injection est ainsi simplifiée en ce qui concerne la mise en communication des cavités avec 25 les conduits terminaux, et donc en ce qui concerne la mise en relation des moyens de régulation avec les conduits d'amenée. Selon un mode de réalisation préférentiel, la tête de mélange et d'injection comprend des moyens mobiles de mise en communication aptes à autoriser/obturer le passage entre un conduit terminal et le 30 conduit retour qui lui est associé. On peut ainsi aisément passer d'une phase d'injection correspondant à une position des moyens mobiles, à une phase de recirculation correspondant à une autre position des moyens mobiles. La recirculation est effectuée de façon connue en elle-même, pour maintenir le composant en température et en pression, évitant qu'il ne stagne et, par conséquent, qu'il durcisse. Dans ce cas, lesdits moyens mobiles de mise en communication sont préférentiellement intégrés au piston. Une telle caractéristique s'inscrit une fois encore dans l'approche d'intégration et de compacité de la tête de mélange et d'injection selon l'invention. En outre, on note que le passage de l'injection à la recirculation est obtenu avec un seul piston pour l'ensemble des composants, contrairement à l'art antérieur dans lequel, pour chaque composant, deux vérins sont mis en oeuvre : un vérin pour l'injection et un vérin pour le passage retour (recirculation). Avantageusement, lesdits moyens mobiles de mise en communication prennent la forme d'une poche positionnée et dimensionnée de façon à pouvoir constituer un passage entre un conduit terminal et le conduit retour qui lui est associé. Un tel moyen de mise en communication s'avère particulièrement 20 simple de conception et efficace autant que fiable dans son fonctionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et 25 non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue extérieure d'une tête de mélange et d'injection selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique d'une tête de 30 mélange et d'injection selon l'invention, selon une coupe longitudinale ; - les figures 3 et 4 sont des vues en transparence d'une tête de mélange et d'injection selon l'invention. En référence aux figures 1 à 4, une tête de mélange et d'injection de deux composants ou plus, selon l'invention, comprend : - un corps 1 présentant une paroi 11 délimitant un évidement s'étendant longitudinalement selon une direction d'injection D (figure 1), et communiquant avec une buse d'injection 2, montée à une extrémité de la tête de mélange et d'injection (ou formant un ensemble monobloc avec la 10 tête) ; - des moyens d'amenée 3 pour chaque composant, en prenant un conduit terminal 30 débouchant dans l'évidement 10 du corps 1, les composants se mélangeant dans l'évidement du corps et le mélange étant distribué par la buse d'injection 2 ; - un piston 4, mobile en translation dans l'évidement 10 du corps, entre une position d'obturation des conduits terminaux (selon une position telle que celle illustrée par la figure 2), et une position de libération des conduits terminaux des moyens d'amenée (le piston 3 étant translaté dans la tête de mélange et d'injection (vers la gauche selon la configuration illustrée par la figure 2). Selon le principe de l'invention, chaque conduit terminal 30 se prolonge, dans la paroi du corps 1 de la tête de mélange et d'injection, et communique, dans le corps, avec un conduit d'amenée 31 longitudinal selon la direction d'injection D (ou essentiellement longitudinale), et qui débouche du corps selon une direction longitudinale au travers d'une ouverture 32. On note que tous les conduits terminaux débouchent sensiblement 30 à la même hauteur de l'évidement du corps. Bien entendu, ces ouvertures 32 sont susceptibles d'accueillir des tuyaux ou des flexibles externes d'amenée des composants, et sont prévus pour être connectés avec ceux-ci de façon à supporter l'arrivée sous pression d'un composant. Par ailleurs, la tête de mélange et d'injection selon l'invention comprend des moyens de régulation 330 de pression associés au 5 conduit terminal des moyens d'amenée de chaque composant. Selon le présent mode de réalisation, ces moyens de régulation de pression sont intégrés dans des cavités 33 s'étendant radialement ou essentiellement radialement dans la paroi du corps 1 (par rapport à la direction longitudinale d'injection D). Les moyens de régulation de 10 pression sont montés dans les cavités de façon à ne pas dépasser de celles-ci et sont donc, en quelque sorte, « noyées » dans les cavités. De façon connue en soi, ces moyens de régulation de pression peuvent être constitués par des vis micrométriques, montées par exemple de façon à ce que la tête de ces vis micrométriques affleure la 15 paroi externe 110 du corps de la tête de mélange et d'injection. En outre, un conduit retour 34, communiquant lui aussi avec l'évidement 10 du corps de la tête de mélange et d'injection, en débouchant dans celui-ci, est associé à chaque conduit terminal des moyens d'amenée. Ces conduits retour se prolongent avantageusement 20 dans la paroi du corps et communiquent, dans le corps, avec un conduit 341, s'étendant longitudinalement ou essentiellement longitudinalement, et qui débouche du corps selon une direction longitudinale au travers d'une ouverture 342 (destinée à être connectée à des tubes ou des flexibles extérieurs). 25 Tel que cela apparaît sur les figures 2 à 4, on note que chaque conduit terminal s'étend radialement dans la paroi du corps. En outre, les cavités 33 à l'intérieur desquelles sont montées les vis micrométriques constituant les moyens de régulation de pression s'étendent chacune de façon orthogonale à un conduit terminal 30 (et en 30 communication avec celui-ci). Selon une autre caractéristique de l'invention, la tête de mélange et d'injection selon l'invention comprend des moyens mobiles de mise en communication aptes à autoriser/obturer le passage entre un conduit terminal 30 et un conduit retour 34. Selon le présent mode de réalisation, ces moyens mobiles de mise en communication sont intégrés au piston, et prennent la forme d'une chambre 41 positionnée et dimensionnée de façon à pouvoir constituer un passage entre un conduit terminal et le conduit retour qui lui est associé. Ainsi, le piston 4 détermine les différentes fonctions de la tête de mélange et d'injection selon l'invention, à savoir : - injection des différents composants avec injection simultanée d'un démoulant par le conduit retour ; - recirculation des produits en position « fermée » de la tête, c'est à dire lorsque les chambres 41 mettent en relation un conduit terminal avec un conduit retour associé. On note que les injecteurs constitués par les conduits terminaux sont usinés de façon à éviter l'effet de turbulence à l'intérieur de l'évidement du corps de la tête de mélange et d'injection. Pour cela, ils s'étendent avec une légère inclinaison (de l'ordre de 1° à 5°) par rapport à la perpendiculaire à la direction d'injection, en allant vers la buse. De plus, l'étanchéité de la tête de mélange et d'injection est assurée par l'emploi de matériaux thermoplastiques à propriétés thermiques et mécaniques à haute résistance. Comme mentionné précédemment, une tête de mélange et d'injection selon l'invention peut être utilisée en mono-composant, avec ou sans démoulant, quand bien même elle est conçue pour deux composants ou plus. Pour une utilisation mono-composant, il suffit de boucher les conduits non utilisés, ceci par exemple en vissant complétement les vis micrométriques de régulation. REVENDICATIONS1. Tête d'injection et de mélange d'au moins deux composants, comprenant : - un corps (1) présentant une paroi (11) délimitant un évidement (10) s'étendant longitudinalement selon une direction d'injection (D), et communiquant avec une buse 10 d'injection (2) ; - des moyens d'amenée (3) pour chaque composant, comprenant un conduit terminal (30) débouchant dans ledit évidement (10) ; des moyens de régulation (330) de pression associés au 15 conduit terminal (30) de chacun des moyens d'amenée ; au moins un piston (4) mobile en translation dans l'évidement (10) du corps entre une position d'obturation et une position de libération du conduit terminal (30) de chacun des moyens d'amenée, 20 caractérisée en ce que chaque conduit terminal (30) se prolonge dans le corps (1) et communique, dans le corps (1), avec un conduit d'amenée (31) longitudinal qui débouche du corps selon une direction longitudinale. 2. Tête d'injection et de mélange selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de régulation de pression (330) sont présents dans des cavités (33) s'étendant essentiellement radialement dans le corps. 3. Tête d'injection et de mélange selon la revendication 2, dans laquelle le corps (1) présente une surface externe à partir de laquelle s'étendent les cavités (33) caractérisée en ce que les moyens de régulation de pression (330) sont intégralement englobés dans les cavités (33). 4. Tête d'injection et de mélange selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un conduit retour (34) communiquant avec ledit évidement (10) est associé à chaque conduit terminal (30) des moyens d'amenée. 5. Tête d'injection et de mélange selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque conduit retour (34) se prolonge dans le corps (1) et communique, dans le corps (1), avec un conduit (341) essentiellement longitudinal qui débouche du corps selon une direction longitudinale. 6. Tête d'injection et de mélange selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque conduit terminal (30) s'étend de façon inclinée par rapport à la perpendiculaire à la direction d'injection (D). 7. Tête d'injection et de mélange selon la revendication 2, caractérisée 20 en ce que lesdites cavités (33) s'étendent chacune de façon orthogonale par rapport à un conduit terminal (30). 8. Tête d'injection et de mélange selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des 25 moyens mobiles de mise en communication aptes à autoriser/obturer le passage entre un conduit terminal (30) et le conduit retour (34) qui lui est associé. 9. Tête d'injection et de mélange selon la revendication 8, caractérisée 30 en ce que lesdits moyens mobiles de mise en communication sont intégrés au piston (4). 10. Tête d'injection et de mélange selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens mobiles de mise en communication prennent la forme d'une chambre (41) positionnée et dimensionnée de façon à pouvoir constituer un passage entre un conduit terminal 5 (30) et le conduit retour (34) qui lui est associé.