Brevet FR3151785A1 — publié le 20250207

L’invention concerne un poinçon (1) d’une presse (2), telle qu’une presse rotative mono-poinçon pour la fabrication de comprimés ou bâtonnets solides à partir d’une poudre. Selon l’invention, le poinçon comprend un corps (3) tubulaire avec une extrémité inférieure fermée et une extrémité supérieure ouverte, le corps (3) comprenant intérieurement un piston annulaire (4) étanche traversé de manière étanche par une tige de compression (5) pour obturer l’extrémité supérieure ouverte du corps (3), la tige de compression (5) présentant un piston non étanche (6) à une extrémité inférieure de manière à délimiter dans le corps (3) et de part et d’autre du piston (6) de la tige (5), une chambre inférieure (7) et une chambre supérieure (8), de volumes variables et remplies d’un liquide, de sorte qu’un déplacement du piston annulaire (4) vers l’extrémité inférieure du corps (3) comprime la chambre supérieure (8) et déplace le liquide de la chambre supérieure (8) vers la chambre inférieure (7) ce qui entraine concomitamment l’expansion de la chambre inférieure (7) et le déplacement de la tige de compression (5) d’une position rentrée dans le corps (3) vers une position extraite du corps (3) dans laquelle l’extrémité supérieure de la tige est destinée à comprimer la poudre. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Poinçon hydraulique pour presse rotative, et presse rotative équipée d’un tel poinçon La présente invention se rapporte au domaine technique des presses, telles que les presses rotatives utilisées par exemple pour fabriquer des comprimés à partir de matériau pulvérulent pour l’industrie cosmétique ou pharmaceutique. La présente invention concerne un poinçon hydraulique pour de telles presses, ainsi qu’une presse équipée d’un tel poinçon. Art antérieur Dans les procédés de fabrication actuels, l'utilisation de presses rotatives mono poinçon est courante pour comprimer de la poudre et former des comprimés solides. Ces presses ne comprennent qu’un seul jeu de poinçons, généralement positionné en partie inférieure, et déplacé selon des mouvements de vas et vient, pour comprimer la poudre dans une matrice, en contre appui d’une enclume par exemple. Cependant, ces presses présentent des limitations en termes de hauteur de dosage, ce qui limite la capacité de production. Les presses rotatives mono poinçon standard ont généralement une hauteur de dosage d'environ 45 mm. La hauteur de dosage de ces presses rotatives mono poinçon ne sont pas aisément adaptable, et en l’espèce, il s’avère difficile de doubler la hauteur de dosage en vue de fabriquer des bâtonnets solides. En pratique, afin d’augmenter la hauteur de dosage, on utilise le plus souvent des presses doubles poinçons, c’est-à-dire avec deux jeux de poinçon en vis-à-vis pour comprimer la poudre. Il est également connu de l’état de la technique le document JP2004034130 qui décrit une machine de moulage de poudre utilisée pour la fabrication de comprimés ou de pilules. Ce document prévoit l’utilisation de poinçons supérieur et inférieur, en vis-à-vis pour compresser la poudre. En particulier le poinçon inférieur vient fermer une matrice pour permettre le dépôt de la poudre, et le poinçon supérieur se déplace ensuite verticalement pour presser la poudre. Un mécanisme d’entraînement, notamment hydraulique, permet d’actionner le poinçon inférieur. Il comprend un vérin fixé à une plaque, un piston et un cylindre. Une unité de commande utilise les informations de position d’un capteur linéaire pour calculer la position cible du poinçon et ajuster le mouvement vertical en conséquence en agissant sur des électrovannes. L’unité de commande permet également d’ajuster la hauteur de dosage désirée. Ce système est plus particulièrement adapté à des presses doubles poinçon, mais son inconvénient réside dans sa complexité, et notamment dans l’utilisation d’une source extérieure d’énergie pour piloter les électrovannes et l’hydraulique du poinçon. Il est également connu le document FR2141434 qui décrit un fonctionnement assez proche de celui présenté ci-avant. Ce document décrit une presse de compression qui permet de comprimer de la poudre entre un poinçon supérieur et un poinçon inférieur pour former des produits solides. La presse comprend un cadre avec une traverse supérieure, une traverse inférieure et une traverse intermédiaire. Une table porte-matrice et une table porte-poinçon inférieur coulissent librement entre la traverse intermédiaire et la traverse supérieure. La traverse intermédiaire porte un vérin à double effet et à double tige qui est actionné par la pression d’un fluide. Lorsque le fluide est introduit dans le vérin, la tige principale sort et atteint une butée réglable fixée à la table porte-poinçon inférieur. En même temps, une contre-tige sort et soulève la table porte-matrice liée à celle-ci. Cela crée une chambre de dosage réglable dont la hauteur est déterminée par la position de la butée. La poudre est alors introduite dans la chambre. Ensuite, en introduisant à nouveau le fluide sous pression dans le vérin, la tige principale et le poinçon supérieur se déplacent vers le bas, comprimant la poudre entre les poinçons. Une butée réglable peut limiter la course de la table porte-matrice vers le haut. Une fois la compression terminée, le fluide est admis au-dessus du piston du vérin, ce qui fait remonter la table porte-poinçon inférieur et le poinçon inférieur. La compression par le bas se poursuit jusqu’à ce qu’une pression prédéterminée soit atteinte. Ensuite, le fluide est admis au-dessus du piston pour faire remonter le vérin et l’ensemble mobile à leur position initiale pour éjecter le comprimé. Ce document se rapporte également aux presses doubles poinçons, et demeurent complexe dans sa mise en œuvre. Le pilotage du poinçon inférieur nécessite également l’utilisation d’une source extérieure d’énergie. L’un des buts de l’invention est donc de remédier aux problèmes de l’art antérieur en fournissant un poinçon hydraulique qui permet d’augmenter la hauteur de dosage d’une presse, en particulier d’une presse rotative mono-poinçon. A cet effet, il a été mis au point un poinçon comprenant un corps tubulaire avec une extrémité inférieure fermée et une extrémité supérieure ouverte. Le corps comprend intérieurement un piston annulaire étanche traversé de manière étanche par une tige de compression pour obturer l’extrémité supérieure ouverte du corps. La tige de compression présente un piston non étanche à une extrémité inférieure de manière à délimiter dans le corps et de part et d’autre du piston de la tige, une chambre inférieure et une chambre supérieure, de volumes variables et remplies d’un liquide, de sorte qu’un déplacement du piston annulaire vers l’extrémité inférieure du corps comprime la chambre supérieure et déplace le liquide de la chambre supérieure vers la chambre inférieure ce qui entraine concomitamment l’expansion de la chambre inférieure et le déplacement de la tige de compression d’une position rentrée dans le corps vers une position extraite du corps dans laquelle l’extrémité supérieure de la tige est destinée à comprimer la poudre. Le poinçon selon l’invention trouve une application avantageuse dans une presse mono-poinçon pour la fabrication de comprimés ou bâtonnets solides à partir d'une poudre. Le poinçon hydraulique selon l’invention permet d'obtenir le déplacement d’une tige interne de compression, augmentant ainsi la hauteur de dosage d’une presse rotative mono-poinçon standard, ce qui permet d'augmenter la cadence de fabrication des bâtonnets solides à partir de poudre comprimée. De préférence, l’extrémité supérieure de la tige de compression comprend un piston de tête destiné à s’engager de manière étanche dans une colonne de compression d’une matrice d’une presse, ce qui permet de garantir une compression efficace de la poudre dans la colonne de compression de la matrice, assurant ainsi la qualité et l'uniformité des comprimés ou bâtonnets solides produits. Selon une forme de réalisation particulière, le piston de tête est vissé axialement à l’extrémité supérieure de la tige de compression ce qui facilite le montage et le démontage du poinçon, permettant ainsi une maintenance aisée de l'équipement. Par ailleurs, il est possible d’envisager d’utiliser des poinçons de tête de d’épaisseurs différentes pour ajuster le réglage de la pression et de la hauteur de dosage. De préférence, le corps est en deux parties coaxiales visées l’une dans l’autre, afin d’offrir une plus grande flexibilité pour l'assemblage et le désassemblage, facilitant ainsi la manipulation et le remplacement de certaines pièces du poinçon. Selon une forme de réalisation particulière, l’extrémité inférieure du corps présente un alésage débouchant dans la chambre inférieure, obturé par un bouchon. De cette manière, cela permet un remplissage et un vidage pratiques des liquides dans les chambres supérieure et inférieure du poinçon. Le retour du pison en position tige de compression rentrée peut se faire de plusieurs manières., un ressort est disposé dans la chambre supérieure en appui contre le piston annulaire du corps et contre le piston de la tige, pour les éloigner l’un de l’autre. La mise en communication fluidique des chambres supérieure et inférieure du corps peut se faire de tout manière appropriée, par exemple avec un jeu entre le piston et le corps, ou bien le piston non étanche comprend des orifices destinés à cette mise en communication. L’invention concerne également une presse pour la fabrication de comprimés ou bâtonnets solides à partir d’une poudre, comprenant des moyens de déplacement axial du poinçon, une matrice présentant une colonne de compression d’une poudre. Selon l’invention, la presse comprend au moins un poinçon selon l’une des caractéristiques précitées, avec la matrice positionnée en contre appui axial contre le piston annulaire du poinçon pour le déplacer vers l’extrémité inférieure du corps afin d’entrainer le déplacement du liquide de la chambre supérieure vers la chambre inférieure et, concomitamment, le déplacement de la tige de compression d’une position rentrée dans le corps vers une position extraite du corps dans laquelle l’extrémité supérieure de la tige est destinée à comprimer la poudre dans la colonne de la matrice. Cela permet d’augmenter la hauteur de dosage d’une presse mono-poinçon standard en vue par exemple de fabriquer des batônnets solides, avec une cadence industrielle. De préférence, la presse est une presse rotative, et les moyens de déplacement axial du poinçon sont sous la forme d’une came adaptée pour déplacer le poinçon par poussée axiale contre l’extrémité inférieure du corps du poinçon. Ces caractéristiques et avantages techniques rendent l'invention innovante et avantageuse par rapport à l'art antérieur dans le domaine de la fabrication de comprimés ou bâtonnets solides à partir de poudre comprimée. La est une vue, en coupe longitudinale, de trois poinçons hydrauliques à différents stades de compression, poussés par une came d’une presse rotative mono-poinçon. Description détaillée de l’invention En référence à la , la présente invention concerne un poinçon (1) hydraulique destiné à être utilisé dans une presse (2), notamment une presse rotative mono-poinçon, pour la fabrication de comprimés ou bâtonnets solides à partir d'une poudre. Le poinçon (1) se caractérise par sa structure et son fonctionnement novateurs, qui permettent d'obtenir une compression efficace de la poudre et d'améliorer les performances de la presse (2). La conception du poinçon (1) selon l’invention permet en particulier d’augmenter la hauteur de dosage de poudre à comprimer. L’invention trouve une application avantageuse pour comprimer une poudre avec une hauteur de dosage de 100mm, afin de créer des bâtonnets solides pouvant rentrer dans un goulot de 20mm. Le poinçon (1) est composé d'un corps (3) tubulaire avec une extrémité inférieure fermée et une extrémité supérieure ouverte. À l'intérieur du corps (3) se trouve un piston annulaire (4) étanche, traversé de manière étanche par une tige de compression (5) qui obture l'extrémité supérieure ouverte du corps (3). Le piston annulaire (4) présente un joint torique externe qui assure l’étanchéité entre le corps (3) et le piston annulaire (4), et un joint torique interne qui assure l’étanchéité entre le piston annulaire (4) et la tige de compression (5). En d’autres termes, c’est l’assemblage du piston annulaire (4) étanche et de la tige de compression (5) qui permet d’obturer l’ouverture supérieure du corps (3). La tige de compression (5) présente un piston non étanche (6) à son extrémité inférieure, d’un diamètre plus grand que celui de la tige (5), créant ainsi une chambre inférieure (7) et une chambre supérieure (8) de volumes variables de chaque côté du piston (6) de la tige (5). Le piston non étanche (6) du poinçon (1) est par exemple équipé d'orifices (6a) de mise en communication des chambres supérieure (8) et inférieure (7), permettant un transfert fluide du liquide lors de l'expansion de la chambre inférieure (7) et du déplacement de la tige de compression (5). Lorsque le piston annulaire (4) est déplacé vers l'extrémité inférieure du corps (3), la chambre supérieure (8) est comprimée, entraînant le déplacement du liquide de la chambre supérieure (8) vers la chambre inférieure (7). Cette compression de la chambre supérieure (8) et l'expansion concomitante de la chambre inférieure (7) provoquent le déplacement de la tige de compression (5) d’une position rentrée dans le corps (3) vers une position extraite du corps (3). Lors de l’extraction, l'extrémité supérieure de la tige de compression (5) comprime la poudre. Cette configuration permet de maximiser la course du poinçon (1) hydraulique puisque celle-ci correspond à la somme de la course donnée par la came et de la course de la tige de compression (5). C’est de cette manière que la hauteur de dosage de la poudre peut être augmentée car la course de compression du poinçon (1) est allongée. En pratique, cette technique permet, par exemple, de doubler la course hauteur de dosage d’une presse (2) rotative mono-option standard, et donc de pouvoir réaliser aussi bien des comprimés de poudre, que des bâtonnets de poudre d’une hauteur plus importante que celle d’un comprimé, sur la même presse (2), avec le poinçon (1) hydraulique selon l’invention. Par ailleurs, les mouvements de fluide à l’intérieur du poinçon (1) sont gérés automatiquement et mécaniquement, sans nécessiter d’apport énergétique externe, telle qu’une unité de commande ou un circuit hydraulique avec des électrovannes. Le poinçon (1) hydraulique selon l’invention est autonome. L'extrémité supérieure de la tige de compression (5) est dotée d'un piston de tête (9), avec un joint torique externe, qui s'engage de manière étanche dans une colonne de compression (10) d'une matrice (11) de la presse (2). Ce piston de tête (9), vissé axialement à l'extrémité supérieure de la tige de compression (5), garantit une compression efficace et uniforme de la poudre dans la colonne de la matrice (11). Le corps (3) du poinçon (1) peut être constitué de deux parties coaxiales (3a, 3b) vissées l'une dans l'autre, ce qui permet un montage et un démontage faciles du poinçon (1). De plus, l'extrémité inférieure du corps (3) présente un alésage (12) débouchant dans la chambre inférieure (7), obturé par exemple par un bouchon vissé, permettant ainsi un remplissage et un vidage pratiques des liquides dans les chambres supérieure et inférieure du poinçon (1). Pour assurer le bon fonctionnement du poinçon (1), un ressort (13) est disposé dans la chambre supérieure (8) en appui contre le piston annulaire (4) du corps (3) et contre le piston de la tige. Ce ressort (13) permet d'éloigner ces éléments l'un de l'autre et de maintenir une force d'appui appropriée et de permettre la rétractation de la tige de compression (5) une fois la compression terminée pour pouvoir enchainer un autre cycle de compression. L'invention concerne également la presse (2) pour la fabrication de comprimés ou bâtonnets solides à partir d'une poudre. Cette presse (2) est équipée d'au moins un poinçon (1) hydraulique tel que décrit ci-avant. La matrice (11) de la presse (2) présente une colonne de compression (10) de la poudre et est positionnée en contre appui axial contre le piston annulaire (4) du poinçon (1). En pratique, la matrice (11) comprend par exemple une portée cylindrique (11a) dans laquelle s’engage la tige de compression (5), réalisant ainsi un appui circulaire sur le piston annulaire (4). Cela permet de déplacer le piston annulaire (4) vers l'extrémité inférieure du corps (3), lorsque le poinçon (1) est déplacé axialement vers le haut, entraînant le déplacement du liquide de la chambre supérieure (8) vers la chambre inférieure (7) et le déplacement concomitant de la tige de compression (5) pour réaliser la compression de la poudre dans la colonne (10) de la matrice (11). Si la presse (2) est une presse rotative, les moyens de déplacement axial du poinçon (1) peuvent être sous la forme d'une came (14) adaptée pour déplacer le poinçon (1) par poussée axiale contre l'extrémité inférieure du corps (3) du poinçon (1). L'invention décrite présente de nombreux avantages et effets techniques. Elle permet une compression efficace de la poudre dans la fabrication de comprimés ou bâtonnets solides, avec une amplitude de mouvement accrue de la tige de compression ce qui permet d’augmenter la hauteur de dosage de la poudre. Elle offre également une facilité de montage, démontage et maintenance du poinçon grâce à sa structure modulaire. De plus, l'utilisation de la presse rotative et de la came assure un fonctionnement continu et efficace de la presse, améliorant ainsi la productivité de la fabrication. Poinçon (1) d’une presse (2), telle qu’une presse rotative mono-poinçon pour la fabrication de comprimés ou bâtonnets solides à partir d’une poudre caractérisé en ce qu’il comprend un corps (3) tubulaire avec une extrémité inférieure fermée et une extrémité supérieure ouverte, le corps (3) comprenant intérieurement un piston annulaire (4) étanche traversé de manière étanche par une tige de compression (5) pour obturer l’extrémité supérieure ouverte du corps (3), la tige de compression (5) présentant un piston non étanche (6) à une extrémité inférieure de manière à délimiter dans le corps (3) et de part et d’autre du piston (6) de la tige (5), une chambre inférieure (7) et une chambre supérieure (8), de volumes variables et remplies d’un liquide, de sorte qu’un déplacement du piston annulaire (4) vers l’extrémité inférieure du corps (3) comprime la chambre supérieure (8) et déplace le liquide de la chambre supérieure (8) vers la chambre inférieure (7) ce qui entraine concomitamment l’expansion de la chambre inférieure (7) et le déplacement de la tige de compression (5) d’une position rentrée dans le corps (3) vers une position extraite du corps (3) dans laquelle l’extrémité supérieure de la tige est destinée à comprimer la poudre. Poinçon (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’extrémité supérieure de la tige de compression (5) comprend un piston de tête (9) destiné à s’engager de manière étanche dans une colonne de compression (10) d’une matrice (11) d’une presse (2). Poinçon (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston de tête (9) est vissé axialement à l’extrémité supérieure de la tige de compression (5). Poinçon (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (3) est en deux parties coaxiales (3a, 3b) visées l’une dans l’autre. Poinçon (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’extrémité inférieure du corps (3) présente un alésage (12) débouchant dans la chambre inférieure (7), obturé par un bouchon. Poinçon (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un ressort (13) est disposé dans la chambre supérieure (8) en appui contre le piston annulaire (4) du corps (3) et contre le piston (6) de la tige (5), pour les éloigner l’un de l’autre. Poinçon (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston non étanche (6) comprend des orifices (6a) de mise en communication des chambres supérieure et inférieure. Presse (2) pour la fabrication de comprimés ou bâtonnets solides à partir d’une poudre, comprenant des moyens de déplacement axial du poinçon (1), une matrice (11) présentant une colonne de compression (10) d’une poudre, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un poinçon (1) selon l’une des revendications précédentes, et en ce que la matrice (11) est positionnée en contre appui axial contre le piston annulaire (4) du poinçon (1) pour le déplacer vers l’extrémité inférieure du corps (3) afin d’entrainer le déplacement du liquide de la chambre supérieure (8) vers la chambre inférieure (7) et, concomitamment le déplacement de la tige de compression (5) d’une position rentrée dans le corps (3) vers une position extraite du corps (3) dans laquelle l’extrémité supérieure de la tige est destinée à comprimer la poudre dans la colonne de la matrice (11). Presse (2) selon la revendication 8, caractérisée en ce qu’elle est rotative, et les moyens de déplacement axial du poinçon (1) sont sous la forme d’une came (14) adaptée pour déplacer le poinçon (1) par poussée axiale contre l’extrémité inférieure du corps (3) du poinçon (1).