Brevet FR3099401A1 — publié le 20210205

Description Titre de l'invention : BUSE D'INJECTION OBTURÉE RÉGLABLE [0001] DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION [0002] L'invention a trait au domaine de l'injection de matériaux tels le plastique et le silicone et notamment aux adaptations permettant à une buse (l'injection de moduler son obturation et son ouverture. [0003] DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR [0004] Une buse d'injection plastique est un (les sous-ensembles constituant les dispositifs connus sous le nom de presse à injecter, presse ou machine d'injection machine à injecter. [0005] La presse à injecter plastique est le dispositif qui, d l'aide d'un moule, permet de produire des pièces plastiques plus ou moins complexes. [0006] La buse à injection se situe à l'extrémité de sortie de la vis d'injection (parfois appelée vis de plastification) et assure notamment l'interface mécanique avec le moule. [0007] Il existe des buses dites obturées qui comprennent un clapet d'obturation du canal d'injection qui est commandé lors du contact avec le moule. [0008] Il est également connu d'utiliser un ressort pour commander le retour en position dudit clapet. [0009] La présence d'un clapet commandé par ressort permet une obturation automatique de la buse en fin de procédé d'injection lorsque la pression exercée par le matériau dans la buse diminue, ce qui évite la présence de gouttes froides de matériau susceptible de boucher la buse. [0010] Il existe également des buses équipées d'une chauffe intégrée assurant le maintien en température de la matière plastique chauffée. [0011] Néanmoins, les ressorts à boudin classiques ne permettent pas de moduler l'obturation et l'ouverture de la buse en fonction du besoin du procédé. H n'est pas en effet aujourd'hui possible de déclencher l'ouverture en fonction d'une pression définie ou du moins de changer cette pression seuil sur une même buse. [0012] En effet, le réglage de la raideur d'un ressort à boudin accompagnant une course de valeur fixe requiert la possibilité de réaliser des ressorts de diamètre ou de longueur différents ce qui n'est pas facile dans les configurations géométriques actuelles. Il est également possible de changer le matériau du ressort mais cela induit des coûts élevés de fabrication. [0013] Si de nouveaux ressorts pouvaient être proposés, il est en outre difficile dans les géométries actuelles de changer ledit ressort 2 [0014] De plus, les ressorts à boudin requièrent en outre une géométrie du corps de buse qui rend difficile l'intégration d'un moyen de chauffage et le nettoyage. [0015] Enfin, des modifications sur le ressort ne peuvent être réalisées sans que sa durée de vie ne soit diminuée. [0016] Certaines solutions proposent de placer le ressort à l'extérieur de la buse. Néanmoins, ces solutions non seulement augmentent l'encombrement extérieur du dispositif mais rend plus difficile également la chauffe de la buse. [0017] BRÈVE DESCRIPTION DE L'INVENTION [0018] Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches visant à l'obtention d'une buse d'injection à obturation réglable. [0019] Ces recherches ont abouti à la conception et à la réalisation d'une buse présentant une conception originale permettant de résoudre les problèmes de l'art des buses de l'art antérieur. [0020] La buse d'injection d'un matériau à injecter de l'invention est du type de celle comprenant : [0021] - un corps creux avec une âme creuse présentant un orifice d'entrée du matériau à injecter et un orifice de sortie dudit matériau, [0022] - un embout de buse équipant l'orifice de sortie et présentant une surface extérieure et une surface intérieure, [0023] - une aiguille d'obturation mobile selon son axe longitudinal, [0024] - un guide aiguille guidant en translation ladite aiguille, [0025] - un organe élastique associé à l'aiguille pour la maintenir en contact avec la surface intérieure de l'embout de buse à des fins d'obturation et pour autoriser l'aiguille à s'écarter de ladite surface intérieure sous l'effet de la contrainte du matériau à des fins de passage du matériau. [0026] Elle est remarquable en ce que ledit organe élastique est constitué par au moins une lame ressort disposée transversalement à l'axe de déplacement de ladite aiguille et logé dans un logement traversant transversalement le guide aiguille et ledit corps. [0027] En facilitant l'accès au ressort, l'innovation consiste à proposer une solution d'obturation (obturation et auto-ouverture) modulable en fonction du besoin du procédé, et donc d'un déclenchement ouverture à partir d'une pression processus définie. En effet, l'utilisation d'une lame ressort permet de requérir un volume d'accueil inférieur pour l'organe élastique en comparaison avec un ressort à boudin. L'orientation transversale facilite l'accès au logement de la lame ce qui va faciliter le changement du ressort selon le procédé et le matériau injecté. Ce changement peut être réalisé sans nécessiter le démontage total de la buse. [0028] Cette solution « lame ressort amovible» permet une palette de duretés donc de pos- sibilités plus importante (pression faible à l'ouverture, ou très forte à l'ouverture). 3 [0029] Ainsi, par exemple, pour certain matériau plus chargé (en fibres), la lame ressort utilisée peut présenter une dureté plus importante que pour des matériaux moins chargés. Ce paramètre n'était pas modulable avec les solutions utilisant des ressorts de l'art antérieur. [0030] En outre, l'utilisation d'un ressort en forme de lame permet le changement des carac- téristiques du ressort sans diminuer sa durée de vie. [0031] Un autre avantage de l'utilisation d'une telle géométrie de ressort réside dans la facilité de nettoyage ce qui est particulièrement important lorsque les lames doivent être interchangées. [0032] Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ladite lame ressort est bombée vers la surface intérieure dudit embout de busc. Ainsi, la contrainte du matériau sur l'extrémité de l'aiguille d'obturation conduit la lame ressort à revenir à une forme aplanie. [0033] Selon un mode de réalisation préféré, la lame est pré-chargée pour être calibrée sur l'effort demandé à l'ouverture. Ainsi la force exercée par la matière plastique sur le pointeau d'obturation (extrémité de l'aiguille d'obturation) déforme la lame dans la limite de son élasticité et libère le flux d'injection. [0034] Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'extrémité arrière de l'aiguille vient en contact avec ladite lame ressort, la portion de surface avec laquelle vient en contact l'extrémité est préformée d'un volume concave pour accueillir ladite extrémité. [0035] Le positionnement des différents éléments en est facilité. [0036] Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ledit corps adopte une surface extérieure cylindrique sur laquelle s'emmanche un manchon creux cylindrique amovible venant fermer le logement transversal. L'accessibilité et la fermeture du logement accueillant la lame ressort sont donc rendues plus aisées. [0037] Plus précisément, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, ledit corps est préformé extérieurement de rainures d'accueil de joints annulaires venant en contact avec la surface intérieure dudit manchon pour mettre en oeuvre une étanchéité. De plus, ledit corps de buse est équipé d'une collerette sur laquelle vient en appui une extrémité dudit manchon, une solution vissée directe entre le manchon et le corps ou indirecte au moyen d'une vis et/ou d'un écrou assure le maintien en position dudit manchon. [0038] Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ladite lame ressort est réalisée dans une des matières suivantes : [0039] - acier inoxydable, [0040] - alliage métaux de type inconel. [0041] Le choix de la lame et sa dureté et donc la force de déclenchement d'ouverture, sont définis par le besoin de maintien « fermé » lors de la phase de dosage précédant l'injection proprement dite. En effet, lors du dosage, la pression matière en bout de vis, augmente, (notamment en travail avec une contre-pression). Il faut donc choisir la dureté de cette lame en fonction de cette donnée de procédé. [0042] La busc de l'invention permet d'envisager un conditionnement différent sous la forme d'un set où une même buse est vendue associée à une pluralité de lames ressorts de duretés différentes et correspondant à des matériaux à injecter différents. [0043] Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'une buse d'injection conforme à l'invention. Brève description des dessins [0044] La [fig. 1] est un dessin schématique d'une vue de face en coupe d'une busc conforme à l'invention ; [0045] La [fig.2] est un dessin schématique d'une vue de dessus en coupe de la busc de la [Fig.1] ; [0046] La [fig.3] est un dessin schématique d'une vue de gauche extérieure de la buse de la [Fig.1] ; [0047] La [fig.4] est un dessin schématique d'une vue de face extérieure d'une lame ressort conforme à l'invention ; [0048] La [fig.5] est un dessin schématique d'une vue de dessous extérieure de la lame ressort de la [Fig.4]; [0049] La [fig.6] est un dessin schématique d'une vue de gauche extérieure de la lame ressort de la Fig.4]. [0050] DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ [0051] Comme illustrée sur les figures 1, 2 et 3, la buse d'injection d'un matériau à injecter (non illustré) est référencée B dans son ensemble et est du type de celle comprenant un corps creux 100 avec une âme creuse 110 présentant un orifice d'entrée 120 du matériau à injecter et un orifice de sortie 130 dudit matériau. Cette buse B est disposée à l'extrémité d'une vis de plastification (non illustrée) qui amène le matériau tel du plastique chaud. [0052] La buse B comprend un embout de buse 200 se vissant sur l'orifice de sortie 130 et présentant une surface extérieure 210 et une surface intérieure 220. Cet embout de buse 200 commande l'accès axial à l'âme creuse 110 de la buse. La surface extérieure 220 vient en contact avec le moule (non illustré). [0053] Une aiguille d'obturation 300 mobile selon son axe longitudinal (double flèche Fl) vient prendre appui sur la surface intérieure 220 à des fins d'obturation de l'embout de busc 200 et donc de la busc B. Cette aiguille 300 comprend une pointe (ou pointeau) 310 et une tige 320. C'est la tête 310 qui vient prendre appui sur la surface intérieure 220 de l'embout de buse 200 et qui est préformée de surface coopérant avec l'embout 200 et de surfaces sur lesquelles vient prendre appui le matériau à injecter lors de son passage dans la buse B pour faire reculer et donc s'écarter la pointe 310 de la surface intérieure 220. Cette tête 310 est sensiblement conique mais présente une pluralité de portions coniques ou tronconiques successives d'angles différents. [0054] Lorsque l'aiguille 300 s'écarte le matériau à injecter peut passer par l'embout de buse 200 et remplir le moule (non illustré). [0055] Un guide aiguille 400 guide en translation (double flèche FI) ladite aiguille 300 en guidant sa tige 320. Pour ce faire, le guide aiguille 400 est préformé d'un alésage 410 longitudinal dans lequel glisse la tige 320. [0056] Selon le mode de réalisation illustré, la tige 320 est en plusieurs parties, ce qui permet d'adapter le matériau de chaque partie (alliage acier, alliage isolant), son traitement, sa forme en fonction du besoin. [0057] Cc guide aiguille 400 est logé dans l'âme creuse 110 du corps de buse 100 qui forme un épaulement 111 sur lequel vient prendre appui le guide aiguille 400. Lors du montage, ce guide aiguille 400 est introduit par l'orifice 130 dans l'âme creuse 110. L'embout de busc 300 coopérant par vissage avec ledit orifice 130 vient maintenir en position le guide aiguille 130 contre l'épaulement 111. [0058] Comme illustré sur la figure 2, le guide aiguille 400 comprend en outre une pluralité de canaux 420 percés autour de l'axe longitudinal (occupé par l'alésage 410) parallèlement à ce dernier pour le passage du matériau à injecter. [0059] Conformément aux principes d'une obturation automatique, un organe élastique 500 est associé à l'aiguille 300 pour la maintenir en contact avec la surface la surface intérieure 220 de l'embout de buse 200 à des fins d'obturation et pour autoriser l'aiguille 300 à s'écarter de ladite surface intérieure 220 sous l'effet de la contrainte du matériau à des fins de passage du matériau. Ainsi, lorsque la pression du matériau à injecter cesse, l'organe élastique 500 ramène l'aiguille 300 en position d'obturation. [0060] Afin d'autoriser la modulation du comportement de l'aiguille en fonction de la pression et du type de matériau injecté, la buse B de l'invention a été conçue de façon à faciliter l'interchangeabilité de l'organe élastique 500 sans nécessiter le démontage total de la buse. [0061] Ainsi, conformément à l'invention, ledit organe élastique 500 est constitué par une lame ressort disposée transversalement à l'axe de déplacement de ladite aiguille 300 selon la double-flèche Fl et logé dans un logement traversant transversalement le guide aiguille 400 et ledit corps 100. 6 [0062] Le guide aiguille 400 est donc ménagé d'un logement traversant et transversal 430 dans lequel évolue lors de sa déformation la lame ressort 500. Comme illustre sur la figure 2, le logement 430 présente une profondeur autorisant la déformation de la lame 500 mais une largeur n'autorisant que le glissement selon la double-flèche Fl . [0063] Ce logement transversal 430 se prolonge dans le corps 100 de la buse B par des logements 140 et 150 disposés en opposition par rapport à l'axe qui accueillent les extrémités de la lame ressort 500. Ces logements 140 et 150 constituent les extrémités d'un trou percé transversalement dans le corps 100. Ce trou est débouchant à ses deux extrémités et permet ainsi d'avoir accès à la lame ressort 500 pour en assurer le changement. Il doit néanmoins être bouché pour permettre à la buse B de fonctionner. [0064] Pour réaliser cela, ledit corps 100 adopte une surface extérieure cylindrique sur laquelle s'emmanche un manchon creux cylindrique amovible 600 venant fermer le logement transversal en recouvrant les ouvertures définies dans le corps par les logements 140 et 150. [0065] Ledit corps 100 est en outre préformé extérieurement de rainures d'accueil de joints annulaires 700 venant en contact avec la surface intérieure dudit manchon 600 pour mettre en oeuvre une étanchéité. [0066] Ledit corps 100 est préformé d'une collerette 160 sur laquelle vient en appui une extrémité dudit manchon 600, une solution vissée au moyen d'un écrou 610 se vissant sur le corps 100 assure le maintien en position dudit manchon 600 sur la collerette 160. [0067] L'accès au logement transversal du ressort 500 est donc facilité sans nuire à l'étanchéité de la buse B. [0068] Selon le mode de réalisation illustré, la buse B accueille en outre dans l'épaisseur de son corps un moyen de chauffage 800 permettant de maintenir à bonne température le matériau à injecter. [0069] Comme illustrée sur les figures 4, 5 et 6, la lame ressort 500 est bombée au repos vers la surface intérieure de ladite buse. C'est la contrainte du matériau à injecter sur la surface de la pointe 310 de l'aiguille 300 qui va conduire la lame ressort 500 à une forme plus rectiligne. Néanmoins, la lame est montée avec une pré-charge pour atteindre la valeur de déclenchement requise. [0070] C'est l'extrémité arrière de la tige 320 de l'aiguille 300 vient en contact avec ladite lame ressort 500, la portion de surface avec laquelle vient en contact l'extrémité est préformée d'un volume concave 510 pour accueillir ladite extrémité. [0071] On comprend que la buse qui vient d'être ci-dessus décrite et représentée, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 7 REVENDICATIONS[Revendication 1] Buse d'injection (B) d'un matériau à injecter du type de celle comprenant : - un corps creux (100) avec une âme creuse (110) présentant un orifice d'entrée (120) du matériau à injecter et un orifice de sortie (130) dudit matériau, - un embout de buse (200) équipant l'orifice de sortie (130) et présentant une surface extérieure et une surface intérieure, - une aiguille d'obturation (300) mobile selon son axe longitudinal, - un guide aiguille (400) guidant en translation ladite aiguille (300), - un organe élastique (500) associé à l'aiguille (300) pour la maintenir en contact avec la surface intérieure de l'embout de buse (200) à des fins d'obturation et pour autoriser l'aiguille (300) à s'écarter de ladite surface intérieure sous l'effet de la contrainte du matériau à des fins de passage du matériau, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit organe élastique (500) est constitué par au moins une lame ressort disposée transversalement à l'axe de déplacement de ladite aiguille (300) et logé dans un logement transversal (430) traversant transversalement le guide aiguille (400) et ledit corps (100). [Revendication 2] Buse (B) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ladite lame ressort (500) est bombée vers la surface intérieure dudit embout de buse (200). [Revendication 3] Buse (B) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE l'extrémité arrière de l'aiguille (300) vient en contact avec ladite lame ressort (500), la portion de surface avec laquelle vient en contact l'extrémité est préformée d'un volume concave pour accueillir ladite extrémité [Revendication 4] Buse (B) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit corps (100) adopte une surface extérieure cylindrique sur laquelle s'emmanche un manchon creux cylindrique amovible (600) venant fermer le logement transversal (430). [Revendication 5] Buse (B) selon la revendication 4, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit corps (100) est préformé extérieurement de rainures d'accueil de joints annulaires (700) venant en contact avec la surface intérieure dudit manchon (600) pour mettre en oeuvre une étanchéité. [Revendication 6] Buse (B) selon la revendication 4, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT 8 [Revendication 7] QUE ledit corps de buse (100) est équipé d'une collerette (160) sur laquelle vient en appui une extrémité dudit manchon (600), une solution vissée directe entre le manchon (600) et le corps (100) ou indirecte au moyen d'une vis et/ou d'un écrou assure le maintien en position dudit manchon (600). Buse (B) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ladite lame ressort (500) est réalisée dans une des matières suivantes : - acier inoxydable, - alliage métaux de type inconel.