Brevet FR3027837A1 — publié le 20160506

Domaine de l'invention La présente invention concerne d'une façon générale les systèmes pour l'injection d'un article de forme générale annulaire. Etat de la technique On connaît déjà des systèmes d'injection permettant d'injecter des pièces de forme générale annulaire. De tels systèmes comprennent une buse pourvue d'un orifice de sortie dont la section est annulaire, pouvant être obturée. Le document W02010103133 donne un exemple d'un tel système. Dans ce système connu, une protubérance prévu en bout de buse s'engage dans un évidement formé dans une partie de moule, en autorisant toutefois un mouvement de la partie de moule grâce à des jeux déterminés. Résumé de l'invention La présente invention vise à proposer un système dans lequel on puisse d'une manière extrêmement simple et efficace assurer un centrage de la buse sur une région de moule susceptible de former un orifice d'injection annulaire, en vue d'une excellente géométrie de cet orifice et une excellente homogénéité de l'injection à travers celui-ci, notamment dans le cadre de l'injection de pièces annulaires à parois minces. On propose à cet effet un système pour l'injection d'un article avec amenée annulaire de matière dans une cavité d'injection, caractérisé en ce qu'il comprend une buse d'injection comportant : un corps de buse possédant une partie intérieure et une partie extérieure concentriques, au moins la partie de corps intérieure délimitant un orifice d'injection généralement annulaire, un obturateur généralement cylindrique apte à se déplacer entre les parties intérieure et extérieure pour sélectivement occuper une position d'obturation de l'orifice d'injection ou de dégagement de l'orifice d'injection, des moyens de déplacement de l'obturateur entre ses deux positions, des moyens pour amener de la matière fondue à injecter à l'orifice d'injection, la partie de corps intérieure définissant à son extrémité libre au voisinage de l'orifice d'injection un aménagement pour une coopération de formes avec une partie de moule autour de laquelle la matière doit être injectée, et des moyens élastiques étant prévus pour solliciter la partie de corps intérieure en direction de ladite partie de moule. Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce système comprennent les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en toutes combinaisons techniquement compatibles : * l'orifice d'injection est défini entre la partie de corps intérieure et la partie de corps extérieure. * la partie de corps extérieure est formée d'un manchon rapporté sur une platine traversée par la partie de corps intérieure et par rapport à laquelle la partie de corps intérieure est mobile. * l'orifice d'injection est défini entre la partie de corps intérieure et une autre partie de moule. * les moyens d'amenée de matière comprennent un canal d'amenée de matière formé généralement axialement dans la partie de corps intérieure, et un épanouissement entre ledit canal et la périphérie de la partie de corps intérieure au voisinage de son extrémité libre. * les moyens d'amenée de matière comprennent un passage annulaire formé entre la partie de corps intérieure et la partie de corps extérieure. * le passage annulaire est formé à l'extérieur de l'obturateur. * la coopération de formes comprend des aménagements mâle et femelle dotés de surfaces de centrage aptes à venir en contact mutuel lors d'une amenée de la buse sur le moule, pour centrer la buse sur ladite partie de moule autour de laquelle la matière doit être injectée. * la partie de corps intérieure de la buse est apte à guider le déplacement de l'obturateur en coulissement. On propose également selon l'invention un équipement pour l'injection multi-cavités, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de systèmes comme définis ci-dessus, alimentés en matière à injecter par des moyens d'alimentation communs, et des moyens de commande d'obturation pilotés de façon commune. Brève description des dessins D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : Les Figures 1A et 1B sont des vues en coupe axiale d'une système d'injection annulaire obturé selon une première forme de réalisation de l'invention, respectivement dans une position ouverte et une position obturée, Les Figures 2A et 2B sont des vues en coupe axiale d'une système d'injection annulaire obturé selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, respectivement dans une position ouverte et une position obturée, Les Figures 3A et 3B sont des vues en coupe axiale d'une système d'injection annulaire obturé selon une troisième forme de réalisation de l'invention, respectivement dans une position ouverte et une position obturée, les coupes étant situées dans deux plans orthogonaux l'un à l'autre, et Les Figures 4A et 4B sont des vues en coupe axiale d'une système d'injection annulaire obturé selon une quatrième forme de réalisation de l'invention, respectivement dans une position ouverte et une position obturée. Description détaillée d'une forme de réalisation préférée On notera tout d'abord que les indications du type « haut », « bas », « supérieur », « inférieur », etc. utilisées dans la présente description sont à comprendre relativement à l'orientation de la buse telle que montrée sur les 302 7 8 3 7 4 Figures, mais que dans la pratique la buse pourra prendre toute autre orientation. On notera également que d'une Figure à l'autre, des éléments ou parties identiques ou similaires sont désignées dans la mesure du possible 5 par les mêmes signes de référence. Dans certains cas, leurs équivalents fonctionnels sont désignés par le même signe de référence complété par un « prime ». En référence tout d'abord aux Figures 1A et 1B, un système d'injection comprend une buse d'injection 100 possédant un corps de buse formé d'une 10 partie intérieure 110 et d'une partie extérieure 120 coaxiales. La partie intérieure est un corps cylindrique dans lequel est formé un canal d'amenée de matière 111 comme on le détaillera plus loin. La partie extérieure 120 est formée d'une pièce tubulaire relativement mince, à l'extrémité supérieure de laquelle est formé une collerette sortante 15 121. Cette collerette coopère avec une bague vissée 122 pour sa fixation sur une platine 200 possédant un fourreau 201 fileté intérieurement à cet effet. La partie intérieure 110 du corps de buse traverse une ouverture 202 de la platine et présente un épaulement intermédiaire 112 formant transition avec une partie supérieure de diamètre plus petit, à travers laquelle le canal 20 111 se prolonge. Ce canal débouche en partie supérieure sur un passage P d'amenée de matière fondue. Ce passage est défini conjointement dans un guide 300 à travers ladite partie supérieure de diamètre plus petit peut coulisser, et par un bouchon de verrouillage 400 formant nez d'accostage sur lequel vient 25 s'appliquer de façon étanche une buse de presse non représentée. Un moyen élastique 500, formé ici d'une rondelle conique 401 de type « Belleville » associée à une bague 402 de transmission d'efforts, permet d'exercer sur la partie de corps intérieure 110, au niveau de l'épaulement 112, un effort de poussée vers le bas sur ladite partie 110, à des fins 30 expliquées plus loin. Le guide 300 peut comporter un dispositif de chauffage 910 tel qu'un fil résistif entouré en hélice autour de celui-ci, pour une mise en température propre à éviter le refroidissement de la matière fondue dans la partie haute du canal 111. Le guide 300 se loge dans un espace intérieur défini par un vérin annulaire 600 de commande d'un obturateur tel qu'on va maintenant le décrire. L'obturateur 700 présente la forme d'un tube mince s'étendant étroitement entre la partie de corps intérieure 110, en étant guidé par cette dernière, et la partie de corps extérieure 120, en pouvant coulisser entre les deux. Il est muni en partie supérieure d'une collerette sortante 701 pour sa solidarisation à une platine de commande 800 assujettie au vérin 600 comme on va le voir plus loin. Cette solidarisation est effectuée à l'aide d'une bague 801 vissée à la platine à l'aide de boulons 802. Le vérin 600, de type pneumatique ou hydraulique, comprend une pièce extérieure 601 et une pièce intérieure 602 formant corps de vérin et définissant ensemble une chambre annulaire 603 dans laquelle se meut un piston annulaire 604. A ce vérin sont solidarisées, par exemple par vissage un ensemble de tiges de transmission 605, qui traversent de façon étanche une paroi inférieure 602a de la pièce intérieure 602 pour être également solidarisées à la platine de commande 800, par exemple à l'aide de boulons transversaux (non représentés) bloquant les parties inférieures de ces tiges 605 à l'intérieur d'alésages 803 de la platine 800 dans lesquelles s'engagent lesdites parties inférieures. En partie inférieure de la buse, la partie de corps extérieure 120 est entourée par un second dispositif de chauffage 920, ici encore constitué par exemple par un fil résistif enroulé en hélice autour de ladite partie. Le bord terminal inférieur de la partie de corps extérieure 120 se termine en retrait de la partie de corps intérieure 110. Cette dernière comporte un ensemble de passages obliques 113 pour la matière fondue, par exemple au nombre de deux, trois ou quatre régulièrement répartis angulairement, Ces passages s'étendent à partir de l'extrémité inférieure du canal 111 en débouchant dans un espace de sortie annulaire 114 formé dans la face cylindrique externe de la partie de corps intérieure 110, au voisinage de son extrémité inférieure 116. La partie inférieure de l'obturateur 700 présente quant à elle une partie terminale 702 de diamètre réduit à des fins expliquées plus bas. La face inférieure de la partie de corps intérieure 110 possède un 10 aménagement en creux 115 de section tronconique, s'évasant vers l'extérieur, à des fins expliquées dans la suite. La buse est montée sur un plateau de presse B pour former un système d'injection comprenant par ailleurs, de façon connue de l'homme du métier, les composants usuels tels qu'amenée de fluide de commande du 15 vérin, etc. Ce système d'injection est susceptible d'être déplacé relativement à un moule M pour coopérer avec lui et réaliser des cycles d'injection. Seuls la partie de moule supérieure M1 et un noyau M2 du moule sont représentés. Le moule permet de former une pièce injectée PI par injection 20 selon un orifice d'injection annulaire défini conjointement entre l'extrémité inférieure 116 de la partie de corps intérieure 110 et l'extrémité inférieure d'un alésage A de la partie de moule Ml, dimensionné pour autoriser la buse 100 à s'y engager, lors de l'accostage du système d'injection sur le moule. Le noyau de moule M2, solidarisé au reste du moule par des moyens 25 connues en soi, fait saillie sur une distance déterminée dans l'alésage A de la partie de moule Ml, pour délimiter avec la partie de moule Ml, en partie basse de l'alésage A, le haut d'une cavité annulaire destinée à former une partie tubulaire ou moyeu, débordant vers le haut, de la pièce moulée. On observe que l'orifice annulaire d'injection débouche sur la partie supérieure 30 de la cavité annulaire, dans sa zone radialement la plus à l'extérieur. On observe également que la partie rétrécie en diamètre 702 de l'obturateur 700 s'ajuste intimement dans la partie inférieure, la plus étroite, de l'alésage A, pour être capable d'assurer une étanchéité avec elle vis-à-vis de la matière fondue. Afin d'assurer une bonne homogénéité de l'amenée de matière en direction circonférentielle, on assure un centrage de la buse 100, via la partie intérieure 110 du corps de buse, sur le moule, et plus particulièrement sur le noyau de moule M2. A cet effet, le noyau de moule présente une protubérance M21 de forme généralement complémentaire de celle de l'aménagement en creux 115 prévu au bout 116 de la partie 110 du corps buse, de manière à assurer par coopération de forme au niveau des surfaces tronconiques un guidage de la buse assurant, lorsque l'appui est complet comme illustré sur les Figures 1A et 1B, un centrage de la buse par rapport à la cavité de moule et en particulier par rapport à son noyau M2. De la sorte, on évite que ce centrage ait lieu au niveau de la partie extérieure 120 du corps de buse, plus mince et plus deformable, ce qui risquerait notamment de coincer l'obturateur annulaire 700 entre les parties 110 et 120 du corps de buse. On notera que, grâce à l'appui élastique de la partie 110 du corps de buse sur le moule, via la rondelle « Belleville » 401 ou autre moyen élastique, un appui satisfaisant est toujours assuré, tout en autorisant des écarts dimensionnels, soit de fabrication des différentes pièces, soit causés par la dilatation. La Figure 1A illustre la buse dans une position ouverte, le piston de vérin 604, la platine 800 et l'obturateur 700 occupant une position haute où l'espace de sortie annulaire 114 est dégagé en partie basse, la matière fondue amenée par le canal 111 pouvant ainsi circuler vers l'orifice annulaire d'injection défini entre le bas de la partie de corps 110 et la partie de moule Ml, tandis que le contact étroit entre la partie basse 702 de l'obturateur 700 et la partie basse de l'alésage A empêche la matière fondue de circuler vers l'extérieur du moule. La Figure 1B illustre la buse dans une position fermée, l'espace de sortie annulaire 114 étant isolé de l'extérieur par la partie basse 702 de l'obturateur 700. L'injection est alors stoppée et un nouveau cycle peut être réalisé après éjection des pièces injectées et ré-accostage entre système d'injection et moule, ou avec accostage du système d'injection sur un nouveau moule. En référence maintenant aux Figures 2A et 2B, on va représenter une autre forme de réalisation de l'invention. On ne décrira pas à nouveau les différentes pièces du système, mais on présentera simplement les différences essentielles entre ce système et celui des Figures 1A et 1B. Une première différence réside dans la structure de la buse et la coopération avec le moule. On trouve toujours une partie de corps de buse intérieure 110 définissant un canal généralement axial 111 pour la matière fondue, et une partie de corps de buse extérieure 120. Mais cette dernière est ici réalisée avec une plus grande épaisseur, et abrite directement, dans une gorge en hélice formée extérieurement, le dispositif 920 de chauffage par effet Joule. En outre, cette partie 120 joue un rôle dans le processus d'injection dans la mesure où l'orifice annulaire d'injection est défini entre la base de la partie de corps intérieure 110 et une base 123 de la partie de corps extérieure 120, elle-même de diamètre réduit par rapport au reste de la partie de corps 120 et engagée étroitement dans la base de l'alésage A de la partie de moule Ml. De façon homologue de ce rétrécissement, la partie basse 702 de l'obturateur 700 présente un diamètre réduit par rapport au corps principal de cet obturateur, via une partie de transition généralement tronconique. Enfin on observe que l'espace annulaire de sortie 114 s'étend sur une longueur axiale plus importante, partant de la partie de diamètre nominal de la buse vers sa partie de diamètre réduit. En outre, dans la position accostée, la surface inférieure 116 de la partie de corps 110 vient se placer généralement dans le plan d'interface entre la partie de moule M1 et une partie inférieure de moule, non représentée. On comprend que cette configuration est adaptée pour l'injection de pièces sans moyeu débordant vers le haut. On comprend que d'une façon générale, la géométrie de la zone de sortie de matière de la buse peut être conçue assez librement en fonction du moule et de ses contraintes d'accostage et d'injection. Ainsi on peut prévoir comme illustré sur les Figures 2A et 2B une configuration dont le diamètre de la partie terminale de la buse est plus ou moins réduit en fonction des besoins, la partie principale de la buse restant dimensionnée en fonction des contraintes usuelles pour l'homme du métier, notamment stabilité mécanique, intégration de moyens de chauffage, etc. On peut également prévoir une partie terminale en retrait de l'interface entre les parties de moule supérieure M1 et inférieure non représentée, ou au contraire s'étendant au delà de cette interface. Cette forme de réalisation diffère également de celle des Figures 1A et 1B en partie supérieure. Ainsi le vérin 600 de commande de l'obturateur 700 est ici remplacé par un renvoi d'angle mécanique, une pièce mobile 604' équivalente fonctionnellement du piston des Figures 1A et 1B étant directement solidaire de l'obturateur 700, via la collerette 701 dudit obturateur assemblée avec la pièce mobile 604 par des moyens (tels qu'une bague vissée) non illustrés. La pièce 604' est guidée dans un espace défini entre une partie de bâti supérieure 400' assurant le guidage et la poussée élastique de la partie intérieure 110 du corps de buse dans la région haute, et une platine 200' reliée à la partie supérieure de bâti 400' via un ensemble de tiges de guidage 605' montées entre les parties 400' et 200'. La commande de déplacement de la pièce de commande d'obturation 604' est réalisée par coulissement horizontal d'un tiroir 650 pourvu d'un ensemble de rampes inclinées en creux 651 (typiquement deux rampes agencées symétriquement de façon à équilibrer les efforts) et coopérant avec un ensemble de doigts (non représentés) solidaires de la pièce de commande 604' pour sélectivement placer celle-ci en position levée, buse ouverte (Figure 2A, tiroir sorti) ou abaissée, buse obturée (Figure 2B tiroir rentré). On notera ici que dans cette forme de réalisation la partie de corps extérieure 120 est réalisée d'un seul tenant avec la platine 200'. Enfin il est à observer que la poussée élastique de la partie de corps intérieure 110 est réalisée par une rondelle de type « Belleville », 401, sans bague de report d'efforts 402. Les Figures 3 et 4 illustrent une troisième forme de réalisation de l'invention, selon deux coupes perpendiculaires l'une à l'autre, la Figure 3 illustrant la commande mécanique tandis que la Figure 4 illustre l'amenée de matière. Sur ces deux Figures, la buse est en position ouverte. La principale différence entre cette forme de réalisation et les précédentes réside en ce que l'amenée de la matière fondue est réalisée non pas via l'intérieur de la partie de corps intérieure 110, mais extérieurement à celle-ci, dans un canal de section annulaire 125 défini entre la partie de corps extérieure 120 et l'obturateur 700. L'amenée de la matière fondue s'effectue dans ce cas au niveau de la platine 200, à travers un passage défini conjointement par ladite platine et par la zone supérieure de la partie extérieure 120 du corps de buse, et débouchant dans le canal annulaire 125 formé antre ladite partie extérieure 120 et l'obturateur 700. Dans cette forme de réalisation, la structure de commande d'obturation est une structure à vérin similaire à celle de la Figures 1A et 1B, et les moyens de chauffage de la buse sont similaires à ceux des Figures 2A et 2B. En outre, une série de rondelles de type « Belleville » 401 est intercalée entre un épaulement 117, saillant radialement vers l'extérieur, de la partie de corps intérieure 110 et le fond d'un logement borgne 302 formé dans la pièce de structure 300 pour accueillir lesdites rondelle,s de telle sorte que là encore, les efforts appliquées à la partie de corps intérieure 110 s'exercent via les moyens élastiques que constitue l'empilement desdites rondelles. 302 7 8 3 7 11 On notera pour terminer que la buse se termine par un embout 150 fixé par exemple par vissage sur la partie de corps extérieure, de façon connue en soi. L'orifice d'injection annulaire est ainsi défini entre le bas de la partie de corps intérieure 110 et la région de sortie de la buse 150, par 5 laquelle elle s'appuie sur la base de l'alésage A de la partie de moule Ml. La Figure 4 illustre l'amenée de la matière fondue à travers deux passages P1 et P2 s'étendant dans la pièce de structure 300 qui sollicite la partie de corps intérieure 110. Enfin les Figures 5A et 5B illustrent un agencement similaire à ceux 10 des Figures 3 et 4 en ce que la matière fondue est amenée à travers un canal de section annulaire 125 formé entre la partie extérieure 120 du corps de buse et l'obturateur cylindrique 700, toujours logé étroitement autour de la partie de corps intérieure 110. On observe en partie supérieure un ressort hélicoïdal de compression 15 401' opérant entre un bouchon fileté 300' monté dans une pièce de structure recevant la partie de corps intérieure avec liberté de coulissement. On observe également une configuration d'amenée de matière fondue différente, avec un passage P3 formé dans une platine 800' et communiquant avec le canal annulaire 125 formé dans la buse. 20 Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et représentée sur les dessins, mais l'homme du métier saura y trouver de nombreuses applications et y apporter de nombreuses variantes et modifications. En particulier : 25 - elle peut être utile pour réaliser des pièces de tailles extrêmement diverses ; typiquement, le diamètre de l'orifice de sortie annulaire peut être compris entre quelques mm et une dizaine de cm ; - elle peut mettre en jeu des matières injectables extrêmement diverses, - elle peut être déclinée avec une large variété d'agencements, selon la configuration du moule, de la presse associée, des moyens de commande d'obturation, de l'amenée de la matière fondue. REVENDICATIONS1. Système pour l'injection d'un article avec amenée annulaire de matière dans une cavité d'injection, caractérisé en ce qu'il comprend une buse d'injection comportant : un corps de buse (100) possédant une partie intérieure (110) et une partie extérieure (120) concentriques, au moins la partie de corps intérieure délimitant un orifice d'injection généralement annulaire, un obturateur (700) généralement cylindrique apte à se déplacer entre les parties intérieure et extérieure pour sélectivement occuper une position d'obturation de l'orifice d'injection ou de dégagement de l'orifice d'injection, des moyens (600; 650) de déplacement de l'obturateur entre ses deux positions, des moyens (P; Pi, P2; P3; 111 ; 125) pour amener de la matière fondue à injecter à l'orifice d'injection, la partie de corps intérieure (110) définissant à son extrémité libre (116) au voisinage de l'orifice d'injection un aménagement (115) pour une coopération de formes avec une partie de moule (M2) autour de laquelle la matière doit être injectée, et des moyens élastiques (401 ; 401') étant prévus pour solliciter la partie de corps intérieure en direction de ladite partie de moule. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'injection est défini entre la partie de corps intérieure (110) et la partie de corps extérieure (120). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de corps extérieure (120) est formée d'un manchon rapporté sur une platine (800) traversée par la partie de corps intérieure et par rapport à laquelle la partie de corps intérieure est mobile. 302 7 8 3 7 14 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'injection est défini entre la partie de corps intérieure (110) et une autre partie de moule (M1). 5 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'amenée de matière comprennent un canal (111) d'amenée de matière formé généralement axialement dans la partie de corps intérieure, et un épanouissement (113, 114) entre ledit canal et la périphérie de la partie de corps intérieure (110) au voisinage de son extrémité libre (116). 10 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'amenée de matière comprennent un passage annulaire (125) formé entre la partie de corps intérieure (110) et la partie de corps extérieure (120). 15 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le passage annulaire (125) est formé à l'extérieur de l'obturateur (700). 8. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la 20 coopération de formes comprend des aménagements mâle (M21) et femelle (115) dotés de surfaces de centrage aptes à venir en contact mutuel lors d'une amenée de la buse sur le moule, pour centrer la buse (100) sur ladite partie de moule (M2) autour de laquelle la matière doit être injectée. 25 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie de corps intérieure (110) de la buse (100) est apte à guider le déplacement de l'obturateur (700) en coulissement. 10. Equipement pour l'injection multi-cavités, caractérisé en ce qu'il 30 comprend une pluralité de systèmes selon l'une des revendications 1 à 8,alimentés en matériaux par des moyens d'alimentation communs, et des moyens de commande d'obturation commandés de façon commune.