Brevet FR3028794A1 — publié le 20160527

Domaine de l'invention La présente invention concerne d'une façon générale les systèmes pour l'injection d'articles en matière synthétique. Etat de la technique De tels systèmes comprennent un ensemble d'injecteurs accostés à un moule définissant un ensemble de cavités d'injection. Dans les injecteurs dits « obturés », un vérin actionne le déplacement d'un obturateur capable de sélectivement laisser passer ou arrêter la matière fondue en bout d'injecteur, au niveau de la buse, ou plus en amont au niveau de l'arrivée de matière dans l'injecteur. Les vérins utilisés conventionnellement sont des vérins pneumatiques ou hydrauliques. Ces vérins sont en général montés sur le distributeur ou bloc chaud qui accueille les injecteurs, de façon fixe. Ils sont soumis à de nombreuses contraintes : - les variations de température du distributeur lors de la mise en service et de l'arrêt du système sont susceptibles de générer des dilatations différentielles induisant de fortes contraintes et susceptibles de fatiguer les composants du vérin et d'induire des fuites ; - dans le cas particulier d'un vérin pneumatique, l'environnement du 20 système d'injection créée à la longue des accumulations de saletés (particules de matière injectée, graisses, etc.) au sein même de la chambre du vérin, ce qui altère son fonctionnement. Résumé de l'invention 25 L'invention vise à proposer un système d'injection pourvu d'au moins un vérin pneumatique de commande d'obturation, dans lequel tout ou partie des problèmes ci-dessus soient soulagés. On propose à cet effet un système pour l'injection d'un article en matière synthétique, comprenant un distributeur possédant un corps de 3028794 2 distributeur dans lequel est formé un passage d'amenée de la matière synthétique fondue, au moins un injecteur fixé sur le distributeur et abritant dans un corps d'injecteur un passage de départ de matière vers une cavité d'injection d'un moule, ledit passage de départ étant en communication avec 5 le passage d'amenée, un obturateur capable de sélectivement interdire ou autoriser le passage de la matière fondue en sortie de l'injecteur, et un vérin apte à commander les déplacements de l'obturateur, le vérin comprenant un corps de vérin définissant une chambre dans laquelle est apte à se déplacer un piston entraînant l'obturateur, et des conduites d'amenée d'air comprimé 10 dans la chambre au-dessus et au-dessous du piston, le système étant caractérisé en ce que le corps de vérin est fixé en appui annulaire sur l'injecteur en étant espacé du corps de distributeur. Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce système comprennent les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en 15 toutes combinaisons techniquement compatibles : * le vérin est monté à rotation libre sur un épaulement formé sur le corps d'injecteur. * le système comprend une pièce de fixation filetée apte à s'engager dans une extrémité du corps d'injecteur adjacente au vérin pour brider le corps de vérin contre ledit épaulement. * la pièce de fixation est également apte à bloquer une pièce de guidage de l'obturateur dans le corps d'injecteur. * la pièce de guidage d'obturateur présente un passage de renvoi s'étendant entre ledit passage d'amenée de matière formé dans le corps de distributeur et le passage de départ de matière formé dans le corps d'injecteur. * le corps de vérin comprend deux plateaux enserrant entre eux une couronne périphérique cylindrique. * le vérin est fixé sur l'injecteur par bridage de son plateau adjacent à l'injecteur sur ce dernier. 3028794 3 * il est prévu des moyens d'étanchéité en matière synthétique, notamment en fluoroélastomère, entre la périphérie du piston et le corps de vérin. * le système comprend entre la chambre du vérin et l'extérieur au 5 moins un passage de fuite de section contrôlée apte à autoriser la circulation d'un flux d'air de nettoyage vers l'extérieur à partir d'une zone de la chambre exposée à l'air comprimé. * il est prévu des passages de fuite entre la couronne périphérique et les deux plateaux, respectivement. 10 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 15 limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : Les figures 1A et 1B sont des vues en coupe axiale partielle de la région d'un distributeur d'un système d'injection d'articles en matière synthétique, région dans laquelle se situe un injecteur obturable équipé d'un vérin selon l'invention, respectivement dans une position ouverte et dans une 20 position fermée de l'obturateur, La Figure 2 est une vue en perspective éclatée des composants principaux du vérin illustré sur les Figures 1A et 1B, et La Figure 3 est une vue partielle à échelle agrandie de la région du vérin sur la Figure 1A. 25 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 d'un système d'injection telle que 30 montrée sur les figures, mais que dans la pratique le système pourra prendre toute autre orientation. 3028794 4 En référence aux figures, on a représenté partiellement un système d'injection d'articles en matière synthétique, destiné à s'accoupler à un moule doté d'un ensemble de cavités d'injection. Le système comprend une partie 100 formant distributeur, possédant 5 un corps principal de distributeur 102 dans lequel est formé un passage 104 d'amenée de matière à injecter. Dans un alésage vertical 106 du distributeur est monté un injecteur 200 possédant un corps généralement cylindrique 202 abritant coaxialement un passage ou alésage 204 apte à amener la matière fondue en direction de 10 la cavité d'injection associée (non illustrée). Dans sa région inférieure, l'injecteur possède des aménagements 206, conventionnels en eux-mêmes, pour le montage d'un embout d'accostage non représenté. Un vérin de commande d'obturation 300 est monté en partie supérieure du distributeur à l'opposé de l'extrémité d'injection de manière à 15 commander le déplacement axial d'une tige 302 d'obturateur, reçue coaxialement dans le passage 204. Cette tige est reliée à un élément d'obturation, qui peut être l'extrémité libre de la tige elle-même ou un élément rapporté, et qui coopère avec un aménagement d'obturation (typiquement un rétrécissement du passage d'amenée au voisinage de l'embout pour 20 sélectivement interdire le passage de la matière fondue en direction de la cavité d'injection, ou l'autoriser. Ces aménagements d'obturation son connus en eux-mêmes et ne sont pas représentés. La tige 302 est guidée étroitement dans une pièce de support, d'étanchéité et de guidage 110 reçue intimement dans une partie supérieure 25 élargie 205 de l'alésage 204 de l'injecteur, la transition entre les parties 204 et 205 formant un épaulement sur lequel s'appuie la pièce 110. Cette pièce 110 possède une ouverture latérale 111 débouchant dans le passage 104 d'amenée de matière du distributeur, et une ouverture inférieure 112 débouchant dans l'alésage 204, avec une région de coude 30 arrondie 113 à la transition entre ces deux ouvertures. 3028794 5 La pièce 110 possède par ailleurs en partie supérieure un alésage traversant axial 114 dans lequel coulisse la tige 302, et un épaulement extérieur 115 situé dans sa partie supérieure et destiné à l'appui d'une pièce de fixation 130 maintenant la pièce 110 serrée dans son alésage 205 en 5 partie supérieure du corps 202 de l'injecteur 200. A cet effet, la pièce 130 possède un filetage extérieur 138 qui coopère avec un taraudage intérieur 208 formé en partie supérieure de l'injecteur. La pièce 130 possède par ailleurs une bride extérieure périphérique 131 destinée comme on va le voir plus en détail dans la suite à assurer la fixation 10 en place du vérin. Le vérin 300 comprend un corps de vérin formé d'un plateau supérieur 310, d'un plateau inférieur 312 et d'une couronne périphérique 314, l'ensemble délimitant une chambre de vérin 315 de forme cylindrique aplatie. Les plateaux supérieur et inférieur 310, 312 sont fixés l'un à l'autre par un 15 ensemble de boulons 370 visibles sur la Figure 2, en emprisonnant entre eux périphériquement la couronne 314. Au sein de la chambre 315 est susceptible de coulisser un piston 320. L'étanchéité entre le piston et le corps de vérin (en l'espèce au niveau de la couronne 314) est assurée par deux joints 321, 322, ici des joints toriques. 20 Grâce à la spécificité du montage du vérin sur le distributeur, telle qu'on va la détailler plus loin, la température du vérin peut être maintenue à un niveau raisonnable (typiquement de l'ordre de 200 °C), si bien qu'il est possible d'utiliser, par opposition à une solution à segments métalliques coûteuse et plus complexe, des joints en matériau synthétique, de préférence de type 25 fluoroélastomère de type Viton® ou analogue. Le piston 320 est guidé dans le corps de vérin grâce à une partie en forme de manchon 321 (voir Figure 3) formée d'un seul tenant avec le piston et traversant un orifice circulaire 311 formé dans le plateau supérieur 310 du corps de vérin. Un joint torique 325, également de préférence en 30 fluoroélastomère, assure l'étanchéité entre le manchon 321 et le plateau 310. L'intérieur du manchon 321 est taraudé, et reçoit par vissage une pièce 350 3028794 6 extérieurement filetée de liaison avec l'obturateur 302. Une pièce de serrage 360 également filetée est vissée par dessus la pièce 350 pour assurer son blocage en place. Comme le montre la figure 2, la pièce 350 possède dans sa région 5 inférieure un logement 351 en forme de canal diamétral, de section générale en forme de T, qui accueille une tête 303 également en forme générale de T, formée en partie supérieure de l'obturateur, de manière à ce que les déplacements du piston 320 dans sa chambre provoque les déplacements correspondants de l'obturateur 302. Le montage de l'obturateur sur la pièce 10 350 s'effectue en enfilant latéralement la tête 303 dans le logement 351, de manière à autoriser le démontage du vérin 300 en pouvant laisser l'injecteur pourvu de son obturateur sur le corps de distributeur. On notera ici que la liaison filetée entre les pièces 350, 360 et le manchon 321 du piston 320 permet de régler finement la position 15 longitudinale de l'obturateur 302 pour optimiser son fonctionnement. Le vérin est alimenté par une première conduite d'air comprimé 331 communiquant avec la partie supérieure de la chambre 351 via un raccord d'air comprimé 330, et par une deuxième conduite d'air comprimé 333 communiquant avec la partie inférieure de ladite chambre via un raccord 332. 20 On comprend qu'en appliquant sélectivement de l'air comprimé à l'une des conduites 331, 333, et en autorisant l'air à s'échapper via l'autre conduite, le piston 320 du vérin peut sélectivement être déplacé vers le haut ou vers le bas, pour sélectivement laisser passer la matière fondue en bout d'injecteur ou l'arrêter. 25 On va maintenant décrire la façon dont le vérin 300 est monté sur le système. Tout d'abord, le plateau inférieur 312 du corps de vérin est pourvu d'une ouverture centrale circulaire 313 dont le diamètre correspond de façon assez précise au diamètre extérieur d'une partie supérieure 207, rétrécie, du corps d'injecteur 202. Un épaulement 209 sépare cette partie rétrécie du 30 reste du corps, épaulement contre lequel la base du plateau de vérin 312, autour de l'ouverture 313, peut venir s'appuyer. On observe que dans la 3028794 7 position de l'injecteur 200 une fois monté dans le distributeur 100, l'épaulement 209 se trouve légèrement au-dessus de la surface supérieure du corps de distributeur (typiquement d'une distance d'une fraction de millimètre à quelques millimètres). 5 On observe également que la bride 131 de la pièce de fixation 130 présente un diamètre extérieur plus grand que le diamètre de l'ouverture 313 du plateau 312. La montage du vérin 300 sur le distributeur s'effectue en fixant tout d'abord le plateau inférieur sur le système (vérin à se stade non encore 10 assemblé). A cet effet, on place tout d'abord la pièce de fixation 130 de telle sorte qu'elle traverse l'ouverture 313 du plateau 312, avec sa bride 131 en appui contre le dessus du plateau 312 autour de l'ouverture. La pièce 110 étant en place dans le corps d'injecteur 202, La pièce 131 est alors vissée par le dessus du corps d'injecteur et serrée pour d'une part bloquer la pièce 15 110 par appui de la base de la pièce 130 contre l'épaulement 115 de la pièce 110, ladite pièce 110 étant retenue à l'extrémité axiale opposée par un épaulement 209' formé dans le corps d'injecteur, et pour d'autre part bloquer le plateau 312 du vérin entre la bride 131 et l'épaulement 209 du corps d'injecteur. 20 Ensuite, le piston 320 du vérin est mis en place, la tête 303 de l'obturateur étant glissée latéralement dans le logement 351 de la pièce 351, puis la couronne 314 et le plateau supérieur 310 du vérin sont mis en place, l'assemblage final étant assuré par les boulons 370. On observe en particulier sur la Figure 3 que le vérin 300 n'est en 25 contact avec le système d'injection que par la région annulaire du plateau 312 qui est en appui contre l'épaulement 209 de l'injecteur, et que par ailleurs le vérin 300 n'est pas en contact direct avec le distributeur 100, un espace libre e d'une épaisseur déterminée par la hauteur de l'épaulement 209 par rapport au dessus du corps de distributeur 102. Ceci limite 30 significativement la propagation de la chaleur du système vers le vérin, et celui-ci, soumis à des contraintes de dilatation thermique très limitées, peut 3028794 8 être réalisé avec des matériaux économiques, sans surdimensionnement ou autres précautions. On observe également que le vérin 300, en contact potentiellement glissant contre l'épaulement 209 de l'injecteur, peut tourner sur l'axe de 5 l'injecteur en présence d'efforts extérieurs (exercés par exemple par les conduites d'air comprimé 331, 333), ce qui limite significativement les contraintes appliquées au vérin. Enfin, comme on l'a vu, une opération de serrage unique de la pièce 130 permet d'assujettir à la fois la pièce 110 et le vérin 300 à l'injecteur. 10 Selon une autre caractéristique avantageuse du vérin, celui-ci possède des moyens pour assurer l'auto-nettoyage de sa chambre 315. Il est classique qu'un vérin pneumatique exposé à l'environnement difficile d'un système d'injection de matière plastique voit à la longue sa chambre de travail s'encrasser, des particules de matière étant susceptible de s'y 15 accumuler soit en étant amenés par l'air comprimé, soit du fait d'une étanchéité insuffisante. Selon cet aspect, on prévoit entre les différents éléments définissant la chambre 315, à savoir les plateaux 310, 312 et la couronne 314, des interstices ou passages de fuite de dimensions contrôlées (par exemple des 20 fentes d'une largeur d'une fraction de mm) qui permettent, lorsque de l'air comprimé est appliqué dans la zone correspondante de la chambre pour mouvoir le piston, de faire en sorte qu'une fraction de cet air (limitée de matière à garder une poussée suffisante sur le piston) puisse s'échapper de ladite zone en entraînent avec elle les salissures présentes dans la chambre. 25 L'homme du métier saura dimensionner la section de ces passages de fuite par rapport à la superficie de travail du piston 320 pour ne pas compromettre l'efficacité des commandes d'ouverture/fermeture de l'obturateur 302. Avantageusement, ces passages de fuite sont répartis sur toute la circonférence du vérin pour assurer un nettoyage efficace. 30 Bien entendu, l'homme du métier saura apporter à l'invention de nombreuses variantes. En particulier : 3028794 9 - en fonction de l'effort devant être exercé par le vérin, il saura dimensionner ses composants, et en particulier la surface de travail du piston, et le cas échéant recourir à une solution multi-chambres, - les matériaux des différentes pièces et leur dimensionnement seront 5 adaptés aux contraintes du système notamment en termes de température, d'efforts à transmettre, etc. REVENDICATIONS1. Système pour l'injection d'un article en matière synthétique, comprenant un distributeur (100) possédant un corps de distributeur (102) dans lequel est formé un passage (104) d'amenée de la matière synthétique fondue, au moins un injecteur (200) fixé sur le distributeur et abritant dans un corps d'injecteur (202) un passage (204) de départ de matière vers une cavité d'injection d'un moule, ledit passage de départ étant en communication avec le passage d'amenée (104), un obturateur (302) capable de sélectivement interdire ou autoriser le passage de la matière fondue en sortie de l'injecteur, et un vérin (300) apte à commander les déplacements de l'obturateur, le vérin comprenant un corps de vérin (310, 312, 314) définissant une chambre (315) dans laquelle est apte à se déplacer un piston (320) entraînant l'obturateur, et des conduites d'amenée d'air comprimé dans la chambre (315) au-dessus et au-dessous du piston (320), le système étant caractérisé en ce que le corps de vérin (310, 312, 314) est fixé en appui annulaire sur l'injecteur (200) en étant espacé du corps de distributeur (102). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin (300) est monté à rotation libre sur un épaulement (209) formé sur le corps d'injecteur (202). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce de fixation filetée (130) apte à s'engager dans une extrémité du corps d'injecteur (202) adjacente au vérin (300) pour brider le corps de vérin contre ledit épaulement (209). 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce de fixation (140) est également apte à bloquer une pièce (110) de guidage de l'obturateur dans le corps d'injecteur (202). 3028794 11 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce de guidage d'obturateur (110) présente un passage de renvoi (111, 112, 113) s'étendant entre ledit passage (104) d'amenée de matière formé dans le 5 corps de distributeur (102) et le passage de départ de matière (204) formé dans le corps d'injecteur (202). 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps de vérin comprend deux plateaux (310, 312) enserrant entre eux une 10 couronne périphérique cylindrique (314). 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le vérin (300) est fixé sur l'injecteur (200) par bridage de son plateau (312) adjacent à l'injecteur sur ce dernier. 15 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens d'étanchéité (321, 322) en matière synthétique, notamment en fluoroélastomère, entre la périphérie du piston )320) et le corps de vérin (310, 312, 314). 20 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend entre la chambre (315) du vérin et l'extérieur au moins un passage de fuite de section contrôlée apte à autoriser la circulation d'un flux d'air de nettoyage vers l'extérieur à partir d'une zone de la chambre exposée à l'air 25 comprimé. 10. Système selon la revendication 9 prise en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu des passages de fuite entre la couronne périphérique (314) et les deux plateaux (310, 312), 30 respectivement.