Brevet FR3027838A1 — publié le 20160506

- 1 - L'invention concerne les dispositifs d'extrusion ou de mélangeage d'élastomères ou de produits plastiques, notamment pour la fabrication de pneumatiques de roue. On connait un dispositif d'extrusion d'élastomères ou de produits plastiques qui comprend une vis d'extrusion reçue dans une cavité d'un fourreau. La vis comprend 5 plusieurs modules ou manchons montés sur un support de la vis, le long d'un axe principal de la vis. Chaque manchon présente différents reliefs sur sa surface radiale externe assurant diverses fonctions, par exemple pour modifier localement les propriétés d'écoulement de la gomme dans la cavité, telles que sa pression ou sa vitesse, ou pour mélanger ou découper la gomme. Cette construction modulaire de la 10 vis permet de remplacer facilement un manchon défectueux, ou encore d'adapter les manchons au type de mélange. Ce type de vis comprenant un ou plusieurs manchons est intéressant, mais pose dans certains cas un problème d'étanchéité. En effet, la gomme chaude sous pression dans la cavité a tendance à s'infiltrer entre les faces d'appui des manchons puis à 15 pénétrer dans l'alésage formé entre le support et les manchons, même avec un serrage important de la vis. Dans ce cas, lorsqu'on souhaite démonter la vis et changer les manchons, par exemple pour les remplacer par des manchons neufs ou présentant d'autres formes de reliefs, la gomme s'est solidifiée dans l'alésage et entre les faces d'appui des manchons. Il est alors difficile de démonter la vis, et il est nécessaire de 20 décoller la gomme solidifiée du support et des manchons, ce qui représente une opération fastidieuse. De plus, cette gomme solidifiée représente une perte de matière, puisqu'elle n'est pas utilisable. Un but de l'invention est d'améliorer l'étanchéité de la vis. A cet effet, on prévoit selon l'invention un manchon destiné à l'extrusion ou au 25 mélangeage d'élastomères ou de produits plastiques, qui comprend : - un corps, - au moins un relief s'étendant sur une surface radiale externe du manchon, et - au moins une bague ménagée dans le corps et présentant une face d'extrémité axiale en affleurement avec une face d'extrémité axiale du corps, 30 le corps étant réalisé dans un premier matériau présentant un coefficient de dilatation thermique inférieur à un coefficient de dilatation thermique d'un second matériau dans lequel est réalisée la bague. Ainsi, lorsque le manchon s'échauffe au contact de la gomme chaude sous pression, la bague se dilate plus que le corps du manchon. La dilatation de la bague engendre 35 une pression de contact importante de la bague sur une surface d'appui sur laquelle le manchon s'appuie lorsqu'elle est montée sur la vis, qu'il s'agisse d'une partie de la vis ou d'un autre manchon. Cette pression de contact permet de créer une étanchéité - 2 - suffisante aux extrémités axiales du manchon, et empêche la gomme chaude sous pression de s'infiltrer dans l'alésage situé entre le manchon et le support de la vis sur laquelle il est monté. Avantageusement, le corps et la bague sont réalisés en métal. De préférence, le corps comprend de l'acier et/ou la bague comprend de l'aluminium. Ces matériaux sont résistants en étant relativement peu onéreux, et l'acier présente un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui de l'aluminium. Avantageusement, le manchon comprend au moins deux bagues. On assure ainsi l'étanchéité aux deux extrémités axiales du manchon, cette étanchéité étant encore meilleure si deux manchons de ce type sont contigus. On prévoit également selon l'invention une vis destinée à l'extrusion ou au mélangeage d'élastomères ou de produits plastiques, qui comprend au moins un manchon selon l'invention. Avantageusement, la vis comprend au moins deux manchons. On peut ainsi prévoir un grand nombre de configuration de la vis, et ainsi obtenir une large gamme de gommes. Avantageusement, la vis est agencée de sorte que deux bagues de deux manchons juxtaposés de la vis soient en contact l'une avec l'autre. Ainsi, les pressions de contact des deux bagues appartenant à deux manchons juxtaposés s'additionnent pour améliorer l'étanchéité entre ces deux manchons. On prévoit aussi selon l'invention une installation destinée à l'extrusion ou au mélangeage d'élastomères ou de produits plastiques, qui comprend une vis selon l'invention. On prévoit également selon l'invention un procédé de fabrication d'un manchon destiné à l'extrusion ou au mélangeage d'élastomère ou de produits plastiques, qui comprend les étapes consistant à: - installer une bague dans une extrémité axiale d'un corps du manchon, et - rectifier le manchon de sorte que la bague présente une face d'extrémité axiale 30 en affleurement avec une face d'extrémité axiale du corps. Ce procédé permet d'obtenir le manchon selon l'invention. On va maintenant décrire un mode de réalisation de l'invention à l'appui des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une vis d'extrusion d'un mode de 35 réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective et en section partielle d'un manchon de la vis de la figure 1, - 3 - - la figure 3 est une vue en coupe transversale de la vis de la figure 1, et - la figure 4 est une vue partielle en coupe axiale de la vis de la figure 1. On a illustré en figure 1 une vis 2 selon l'invention. Cette vis 2 est destinée à l'extrusion ou au mélangeage d'élastomères ou de produits plastiques, dans le cas 5 présent de la gomme dans le but de fabriquer des pneumatiques de roue. Ces roues sont destinées par exemple à des véhicules de tourisme, des véhicules légers, des véhicules utilitaires, des véhicules de type poids lourd ou encore des engins de génie civil. La gomme est constituée par exemple d'un mélange de caoutchouc naturel, de caoutchouc synthétique, de charges renforçantes, d'adjuvants et d'huile. Une des 10 fonctions de la vis peut être d'effectuer une partie au moins du mélange des constituants à l'intérieur du dispositif d'extrusion. La vis 2 a une forme générale allongée à symétrie de révolution autour d'un axe principal longitudinal 4 de la vis. La vis comprend un support 6, ici formé par un mandrin en acier, sur lequel est montée une pluralité de modules ou manchons 8 selon 15 l'invention. Cette vis 2 est destinée à être montée dans une installation (non représentée) destinée à l'extrusion ou au mélangeage d'élastomères ou de produits plastiques. Pour assurer le bon positionnement des manchons 8 par rapport au support 6, ce dernier présente à une des extrémités longitudinales de la vis 2 un épaulement 10 20 destiné à mettre en butée longitudinale les manchons 8, et la vis 2 comprend à son autre extrémité longitudinale un écrou de serrage 12 en acier apte à exercer un serrage de la vis 2 dans la direction longitudinale. Lorsque l'écrou 12 est serré, les manchons sont immobiles les uns par rapport aux autres sous l'effet de la friction. On dit alors que les manchons 8 sont dans leurs positions de fonctionnement. On pourra toutefois 25 prévoir des moyens de blocage en rotation des manchons 8, tels qu'un clavetage. On pourra aussi doter les manchons 8 de cannelures ou de dentures coopérant avec des reliefs semblables du support 6. Chaque manchon 8 présente au moins un relief 14 s'étendant sur une surface radiale externe 16 du manchon. Ces reliefs 14 assurent certaines fonctions de la vis 2, 30 telles que le mélangeage de la gomme, la découpe de la gomme ou la modification locale des propriétés d'écoulement de la gomme, comme sa pression ou sa vitesse. Ici, les reliefs 14 d'un manchon 8 forment des spires hélicoïdales centrées sur un axe principal du manchon, cet axe principal étant confondu avec l'axe longitudinal 4 de la vis 2 lorsque le manchon est monté sur le support 6. On pourra néanmoins prévoir 35 que les reliefs 14 soient d'une tout autre forme que celle ici décrite. On observe que le relief 14 est d'un seul tenant avec le manchon 8. Un des manchons 8 est illustré plus en détails sur les figures 2 et 3. Il comprend un - 4 - corps 18 et au moins une bague 20 ménagée dans le corps 18 et présentant une face d'extrémité axiale en affleurement avec une face d'extrémité axiale du corps 18. Le manchon 8 comprend ici deux bagues 20, situées à chacune de ses extrémités longitudinales, mais on pourra prévoir que le manchon soit doté d'un nombre de bagues différent. Les bagues 20 sont situées à proximité de la surface radiale externe 16 du manchon 8. Chaque bague 20 présente une forme cylindrique à section circulaire. Le corps 18 et la bague 20 du manchon 8 sont réalisés en métal. Ici, le corps 18 est réalisé dans un premier matériau présentant un coefficient de dilatation thermique inférieur à un coefficient de dilatation thermique d'un second matériau dans lequel sont réalisées les bagues 20. Plus précisément, le corps 18 comprend de l'acier et les bagues 20 comprennent de l'aluminium. Dans une variante, le corps 18 est en acier et les bagues 20 en zinc ou en un alliage de zinc. Chacun des manchons 8 est fabriqué par le procédé comprenant les étapes 15 consistant à : - installer les bagues 20 dans des logements des extrémités axiales du corps 18 du manchon 8, et - rectifier le manchon 8 de sorte que les bagues 20 présentent chacune une face d'extrémité axiale en affleurement avec une face d'extrémité axiale du corps 18. 20 La rectification peut avoir lieu par usinage ou par polissage (ou par une autre opération) de la face des manchons 8. Elle permet d'améliorer l'état des surfaces d'appui entre les manchons 8 une fois ces derniers montés sur la vis 2 et de faire en sorte que la face d'extrémité du corps 18 et celle de la bague 20 associée soient coplanaires et perpendiculaires à l'axe 4. 25 On va maintenant voir comment les propriétés des manchons 8 permettent d'améliorer l'étanchéité de la vis 2. On a illustré en figure 4 un des manchons 8 occupant sa position de fonctionnement sur le support. Deux manchons juxtaposés de la vis 2 sont serrés l'un contre l'autre sous l'action de l'écrou de serrage 12. Ils sont donc en contact mutuel. 30 Lorsque la gomme chaude pénètre dans l'installation et entre en contact avec la vis 2, et avec les manchons 8, la température de ces derniers augmente significativement. Les manchons 8 se dilatent alors dans toutes les directions, et en particulier dans la direction longitudinale 4. Etant donné que l'aluminium des bagues 20 présente un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui de l'acier des corps 18, les bagues 35 20 se dilatent dans la direction longitudinale 4 dans une plus grande mesure que les corps 18 et viennent en contact l'une avec l'autre. La dilatation des bagues 20 engendre donc une pression de contact longitudinal à chaque interface entre deux manchons qui tend à fermer ces interfaces, qui ne sont pas parfaitement planes du fait de la rugosité jamais nulle des bagues et des manchons. Cette pression de contact est suffisante pour rendre la vis 2 étanche à la gomme chaude sous pression. L'étanchéité est ainsi assurée à chaque interface entre deux modules. De la même manière, l'étanchéité est également assurée aux deux interfaces extrêmes, à savoir entre l'épaulement 10 et le manchon 8 en contact avec l'épaulement 10, et entre l'écrou de serrage 12 et le manchon 8 en contact avec l'écrou de serrage 12. A titre d'exemple, une bague 20 en un alliage d'aluminium ayant une longueur de 10 mm et ménagée dans le corps 18 en acier d'un manchon 8 exerce une pression de contact de 888 bars (888. 105 Pa) sur le module voisin lorsqu'on chauffe l'ensemble à 100°C, la température usuelle de travail des mélans de gomme. Une telle pression de contact est suffisante pour maintenir les manchons 8 serrés et en contact, et ceci même pour des valeurs élevées (par exemple supérieures à 100 bars (100.105 Pa)) de la pression de gomme à l'intérieur du dispositif d'extrusion. L'étanchéité est d'autant plus efficace si la vis 2 est agencée de sorte que deux bagues 20 de deux manchons 8 juxtaposés de la vis soient en contact l'une contre l'autre, comme cela est visible sur la figure 4, par addition des pressions de contact engendrées par les deux bagues 20. Une fois que la vis 2 est à l'arrêt, c'est-à-dire lorsqu'on fait cesser l'écoulement de la gomme chaude, les manchons 8, et en particulier leurs corps 18 et leurs bagues 20, refroidissent et reprennent leur forme initiale. Si on souhaite démonter la vis 2, on retire l'écrou de serrage 12 puis les manchons 8 un par un. Grâce à l'étanchéité de la vis 2, la gomme ne s'est pas infiltrée dans un alésage situé entre les manchons 8 et le support 6. Les manchons 8 peuvent donc être retirés sans difficulté. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. La vis peut comporter des manchons de formes différentes de ceux illustrés dans les figures et décrits précédemment. Le support et l'écrou de serrage de la vis, ainsi que les corps et les bagues des manchons peuvent être réalisés dans des matériaux autres que ceux décrits précédemment, à condition que le corps soit réalisé dans un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique inférieur à un coefficient de dilatation thermique d'un matériau dans lequel est réalisée la bague. REVENDICATIONS1. Manchon (8) destiné à l'extrusion ou au mélangeage d'élastomères ou de produits plastiques, caractérisé en ce qu'il comprend : - un corps (18), - au moins un relief (14) s'étendant sur une surface radiale externe (16) du 5 manchon (8), et - au moins une bague (20) ménagée dans le corps (18) et présentant une face d'extrémité axiale en affleurement avec une face d'extrémité axiale du corps (18), le corps (18) étant réalisé dans un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique inférieur à un coefficient de dilatation thermique d'un matériau dans lequel 10 est réalisée la bague (20). 2. Manchon (8) selon la revendication précédente, dans laquelle le corps (18) et la bague (20) sont réalisés en métal. 3. Manchon (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le corps (18) comprend de l'acier. 15 4. Manchon (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la bague (20) comprend de l'aluminium. 5. Manchon (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui comprend au moins deux bagues (20) aux extrémités axiales respectives du corps (18). 6. Vis (2) destinée à l'extrusion ou au mélangeage d'élastomères ou de produits 20 plastiques, qui comprend au moins un manchon (8) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Vis (2) selon la revendication précédente, qui comprend au moins deux manchons (8). 8. Vis (2) selon la revendication précédente, agencée de sorte que deux bagues 25 (20) de deux manchons (8) juxtaposés de la vis (2) soient en contact l'une avec l'autre. 9. Installation destinée à l'extrusion ou au mélangeage d'élastomères ou de produits plastiques, qui comprend une vis (2) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8. 10. Procédé de fabrication d'un manchon (8) destiné à l'extrusion ou au mélangeage d'élastomère ou de produits plastiques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes 30 consistant à: - installer une bague (20) dans une extrémité axiale d'un corps (18) du manchon (8), et - rectifier le manchon (8) de sorte que la bague (20) présente une face d'extrémité axiale en affleurement avec une face d'extrémité axiale du corps (18).