BE1003547A3 - Appareil doseur de mousse de polyurethane. - Google Patents

Abstract

L'appareil doseur de mousse de polyuréthane comporte une chambre de mélange alésée dans un noyau de matière synthétique auto-lubrifiante (3) présentant, sur une portion de sa longueur, un rétrécissement annulaire autour duquel est monté un manchon métallique (15) prenant appui sur un organe de serrage (13, 26). On comprime la portion de noyau de matière synthétique autolubrifiante entourant les orifices d'alimentation (5, 6) au droit de ceux-ci afin d'améliorer l'étanchéité de la tige-soupape (8) et empêcher les infiltrations de réactifs à l'intérieur de la chambre de mélange, lorsque celle-ci est obturée par la tige-soupape (8).

Description

APPAREIL DOSEUR DE MOUSSE DE POLYURETHANE

La présente invention est relative à un appareil doseur de mousse de polyuréthane provenant de la réaction de deux réactifs amenés séparément par des orifices d'alimentation distincts dans une chambre de mélange formée d'un alésage ménagé axialement dans un noyau de matière synthétique auto-lubrifiante recouvrant la paroi intérieure d'un cylindre métallique creux monté sur un support f ladite chambre étant obturée par une tige-soupape coulissant à l'intérieur de l'alésage sous l'action d'un vérin pour commander le débit de deux réactifs s'écoulant à travers les orifices d'alimentation dans la chambre de mélange, et comportant un réceptacle à solvant disposé dans le prolongement de la chambre de mélange et traversé par la tige-soupape.

La fiabilité d'un appareil doseur de mousse de polyuréthane dépend en majeure partie de la perfection du joint d'étanchéité entre la tige-soupape et les orifices d'alimentation de la chambre de^ mélange. La moindre infiltration de réactifs entre le noyau de Téflon et la tige-soupape lorsque celle-ci se trouve en position d'obturation, provoque le coincement de la tige-soupape et l'obstruction des orifices d'alimentation en raison de la tendance des réactifs à réagir instantanément l'un avec l'autre.

Ainsi, on connaît par le document FR-A-2.511889, un pistolet doseur de mousse de polyuréthane provenant de la réaction de polyol et d'un polyisocyanate alimentant séparément une chambre de mélange.

La chambre de mélange est construite au moyen de deux demi-coguilles en acier inoxydable susceptibles de résister aux contraintes mécaniques exercées au cours du fonctionnement du pistolet doseur. Les première et seconde demi-coquilles sont disposées en alignement colinéaire pour former une cavité longitudinale intérieure. Un noyau en Téflon est inséré d'un côté de la cavité et est retenu à l'intérieur de la cavité par les parois de la seconde demi-coquille et par une bague de retenue.

La chambre de mélange présente deux orifices d'alimentation par lesquels deux composants fluides sont amenés séparément dans ladite chambre de mélange. Un tige-soupape coulisse à l'intérieur de l'alésage pour commander le débit des deux réactifs s'écoulant à travers les orifices d'alimentation vers l'alésage central du noyau et pour guider le jet de mousse giclant hors de la chambre de mélange.

Elle permet, dans une première position, aux réactifs de s'écouler à travers lesdits premier et deuxième orifices, et dans une seconde position empêche l'écoulement des réactifs à travers ceux-ci. La tige-soupape est actionnée vers l'avant ou l'arrière par un vérin pneumatique, électrique ou hydraulique fixé amovi-blement à celle-ci par le biais d'une pièce d'accouplement à emboîtement latéral.

Le noyau est maintenu sous une force de com-presssion s'exerçant selon une direction axiale et radiale par l'intermédiaire des parois de la seconde demi-coquille et par la bague de retenue, cette force étant exercée par une série de rondelles bombées.

dites rondelles de Belleville, maintenues dans leur position appropriée par une lèvre formée à l'extrémité de contact des deux demi-coquilles. Le noyau est pourvu d'un alésage axial, traversant longitudinalement ce noyau et communiquant avec l'extérieur de la chambre de mélange et avec le réservoir formé de l'autre côté de la cavité définie par la première demi-coquille. A l'intérieur du réservoir se trouve un fluide de nettoyage ou solvant, tel qu'un solvant cellulosique pour la mousse de polyuréthane.

Grâce à la précontrainte de pression exercée sur le noyau de Téflon, une étanchéité parfaite est assurée durablement entre l'alésage et la tige-soupape. Cette étanchéité empêche toute infiltration de réactifs dans la chambre de mélange mais ne parvient cependant pas à empêcher une saturation progressive du solvant en réactifs et en mousse.

De plus, comme la chambre de mélange forme un ensemble inviolable qu'il est impossible de démonter, il n'y a pas moyen de renouveler le solvant. En cas d'obstruction ou de blocage de la tige soupape, il ne reste qu'à démonter l'appareil doseur et à renouveler le cylindre avec sa tige soupape.

Cet appareil doseur connu présente également l'inconvénient de ne pas maintenir constant le dosage de chacun des composants pendant les premières secondes d'injection.

La présente invention vise à pallier ces inconvénients et propose un appareil doseur comportant une chambre de mélange aisément démontable sans perturbation exagérée de la ligne d'emballage sur lequel il est monté.

Elle concerne un appareil doseur tel que décrit dans le premier paragraphe du présent mémoire, lequel appareil doseur est caractérisé en ce que le réceptacle à solvant est accessible de l'extérieur en vue de faire circuler et/ou renouveler le solvant.

Dans une forme de réalisation préférée, le noyau de matière synthétique autolubrifiante présente à une extrémité frontale un rétrécissement annulaire, autour duquel est monté un manchon métallique prenant appui sur un organe de serrage.

Le manchon métallique permet de comprimer le noyau de matière synthétique autolubrifiante au droit des orifices d'alimentation lors du serrage d'un organe de serrage sur le cylindre métallique. La compression du noyau de Téflon au droit des orifices d'alimentation correspond à une valeur bien déterminée lorsqu'on insère entre le noyau de matière synthétique -auto-lubrifiante et le manchon métallique une série de rondelles Belleville.

L'organe de serrage peut être une coiffe munie d'un filet intérieur vissé sur une extrémité de l'appareil doseur qui est pourvu d'un filet extérieur correspondant. La coiffe amovible vissée à l'extrémité frontale du cylindre métallique permet de soumettre le noyau de matière synthétique auto-lubrifiante à une précontrainte de compression qui assure une étanchéité parfaite entre le joint formé par le noyau de matière synthétique auto-lubrifiante et la tige-soupape.

Dans une forme de réalisation particulière, le noyau de matière synthétique auto-lubrifiante est muni, au voisinage d'une partie médiane du cylindre métallique, d'une bague de centrage dont l'alésage se trouve dans le prolongement de celui du noyau. La bague de centrage et un joint torique à l'extrémité postérieure du cylindre métallique constituent un double point d'appui’et permettent de guider la tige-soupape le long du noyau de téflon en l'absence de tout grippage.

Pour effectuer le montage de la première forme de réalisation de l'appareil doseur, on procède comme suit : - on retire entièrement la tige-soupape; - on déverse le solvant usé après avoir incliné l'extrémité frontale de l'appareil doseur vers le bas ; - on rince l'appareil doseur avec un solvant frais après en avoir relevé l'extrémité frontale vers le haut; - on repousse la tige-soupape à l'intérieur du noyau et - on soumet celui-ci à une compression obtenue, par serrage de la coiffe sur le cylindre métallique.

Ces particularités et détails de l'invention ainsi que d'autres ressortiront de la description détaillée ci-jointe d'une forme de réalisation d'un appareil-doseur selon l'invention, avec référence aux dessins ci-annexés donnés à titre informatif et non limitatif de l'invention.

Dans ces dessins : la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil doseur selon l'invention ; les figures 2 et 3 sont des vues en coupe d'un cylindre métallique détaché du support montré à la figure 1. Elles montrent respectivement les positions d'obturation et d'ouverture de la chambre de mélange à l'aide de la tige-soupape; la figure 4 est une vue explosée du cylindre métallique illustré à la figure 2 ; les figures 5 et 6 montrent les positions d'obturation et d'ouverture de la chambre de mélange dans une seconde forme de réalisation du pistolet doseur selon l'invention.

Dans ces figures, les mêmes signes de référence désignent des éléments identiques et/ou analogues.

Comme illustré à la figure 1, un appareil doseur de mousse de polyuréthane suivant l'invention, désigné dans son ensemble par le signe de référence 1, comprend un cylindre creux 2 abritant un noyau de matière synthétique autolubrifiante 3 du type Téflon ® percé d'un alésage 4 axial formant chambre de mélange et de deux orifices d'alimentation radiaux 5,6. Le cylindre creux 2 est monté de façon amovible sur un support ou une poignée 7. L'alésage 4 est traversé par une tige-soupape 8 coulissant le long de l'alésage, sous la commande d'un vérin pneumatique 9, entre une première position dans laquelle des réactifs peuvent s'écouler à travers lesdits premier et second orifices d'alimentation radiaux 5, 6 dans la chambre de mélange et une seconde position gui obture lesdits orifices d'alimentation et empêche l'écoulement des réactifs vers la chambre de mélange.

Le vérin pneumatique 9 est fixé sur la poignée 7 à l'aide d'une goupille 10 tandis que le cylindre creux est monté de manière amovible sur le support dans le prolongement du vérin au moyen d'une tige filetée 11 et d'un bouton 12.

Les orifices d'alimentation 5, 6 sont pourvus d'une paire de vannes 14 et de conduits d'alimentation 28 appropriés permettant d'amener les réactifs séparément dans la chambre de mélange. Les réactifs chimiques formant la mousse de polyuréthane sont contenus dans des fûts non représentés.

Pour assurer une étanchéité entre la soupape-tige 8 et le noyau de Téflon 3, celui-ci est soumis à une précontrainte de compression par serrage à l'aide d'une coiffe filetée 13 vissée sur l'extrémité antérieure du cylindre métallique creux 2.

On impose une précontrainte de compression au noyau au droit des orifices d'alimentation 5, 6 en prévoyant dans le noyau 3, sur une partie de sa longueur, un rétrécissement annulaire autour duquel on monte un manchon métallique 15 prenant appui sur la coiffe filetée 13 que l'on visse sur l'extrémité antérieure du cylindre creux 2. En précomprimant la portion de noyau entourant les orifices d'alimentation 5, 6 on améliore l'étanchéité de la tige-soupape 8 et on empêche les infiltrations de réactifs à l'intérieur de la chambre de mélange lorsque celle-ci est obturée par la tige-soupape 8. Les efforts de précompression sont répartis sur le noyau 3 de Téflon à l'aide d'une série de rondelles Belleville 34.

Le noyau de Téflon 3 est muni au voisinage de la partie centrale du cylindre métallique creux 2, d'une bague de centrage 16 en acier inoxydable ayant une section circulaire de 5 mm de diamètre environ et une épaisseur de 2 mm environ, et dont l'alésage se trouve dans le prolongement de celui du noyau 3 (figure 4).

L'alésage est usiné avec une tolérance de 5/1000 mm par rapport au diamètre de la section transversale de la tige-soupape 8 et présente une partie conique 14 favorisant l'introduction de la tige-soupape 8 dans l'alésage 4.

Le cylindre métallique 2 est ainsi pourvu à chaque extrémité et au milieu de trous axiaux qui guident le déplacement axial de la tige-soupape 8. Ainsi, celle-ci ne risque pas de fléchir ni de se coincer sous les efforts qui lui sont appliqués par le vérin de commande 9. On évite ainsi une usure prématurée du noyau 3 et on prolonge la durée de vie et la fiabilité de l'appareil doseur 1. La précontrainte de compression de noyau 3 permet de compenser l'usure que subirait l'alésage 4. La tige soupape 8 obturée au droit du trou postérieur d'un joint torique 17 d'étanchéité et d'un rebord de retenue 28 usiné avec une précision de l/100e mm.

En position de retrait ou d'ouverture de la tige-soupape 8, position dans laquelle on assure la distribution de mousse de polyuréthane, une partie de la tige qui était précédemment à l'intérieur de l'alésage 4 pour obturer l'embouchure des orifices d'alimentation, est introduite dans un réceptable 18 contenant du solvant. Le solvant dissout les accumulations de mousse de polyuréthane qui, en l'absence de cette opération de nettoyage, risquerait d'obturer les ouvertures. Cependant le réceptacle de solvant 18 s'enrichit progressivement en réactifs et le solvant doit de temps en temps être renouvelé.

Suivant l'invention, on renouvelle le solvant dans le réceptacle 18 de la première forme de réalisation en procédant de la manière suivante : - on retire la tige-soupape 8; on déverse le solvant usé après avoir incliné l'extrémité frontale de l'appareil doseur vers le bas ; - on rince l'appareil doseur avec un solvant frais après en avoir relevé l'extrémité frontale vers le haut ; on repousse la tige-soupape 8 à l'intérieur du noyau 3 ; et on soumet celui-ci à une précontrainte de compression obtenue par serrage de la coiffe 13 sur le cylindre métallique 2.

Il suffit d'utiliser quelques gouttes de solvant pour renouveler celui-ci, en raison du faible volume du réceptacle 18 contenant le solvant. On uti- {r) lise de préférence de 1'éthylène-glycol ou du MESAMOL ^ de BAYER ®.

Le démontage de la chambre de mélange procure l'avantage de ne nécessiter que le remplacement des pièces défectueuses et non pas de l'ensemble des pièces. Ainsi, de nombreuses pièces assez coûteuses comme, par exemple, le cylindre métallique creux 2, la coiffe métallique 13 et la tige-soupape 8, (or, cette dernière est une pièce en acier de qualité usinée avec précision) peuvent être récupérées et réutilisées telles quelles. Seul le noyau 3 de Téflon usé ou détérioré doit être remplacé.

Le démontage de la chambre de mélange permet également d'éliminer toute obstruction des orifices d'alimentation 5, 6 et cause de coinçage de la tige-soupape 8. Il permet ainsi de renouveler le solvant. Il s'agit donc d'une mesure d'entretien préventif destinée à éviter une pollution exagérée du solvant et donc un blocage intempestif de l'appareil doseur 1.

Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, illustrée par les figures 5 et 6, les moyens d'actionnement et la chambre de mélange forment un ensemble compact indissociable monté conjointement sur une poignée de pistolet 7.

Le dispositif de commande et de contrôle est constitué d'une gâchette d'interrupteur 19 gui commande l'ouverture ou la fermeture d'une vanne d'obturation 31 d'un circuit de thermostatisation 20 comprenant une pompe hydraulique 21, un filtre 23 et un moyen de chauffage du solvant 32. La pompe hydraulique 21, pourvue du côté de refoulement, d'une soupape de surpression conduit le solvant sous une pression de 100 bars, dans une chambre 29 d'un vérin hydraulique 22 qui actionne la tige-soupape 8.

Simultanément de l'air sous pression est envoyé dans chacun des fûts, pour refouler les réactifs, dans la chambre de mélange au travers des conduits d'alimentation 15, 16 et des orifices d'alimentation 5, 6.

Pour rendre possible un dosage constant des composants de mousse de polyuréthane à l'aide d'un appareil doseur, il était connu de munir les conduits d'alimentation 15, 16 de l'appareil doseur d'un moyen de chauffage thermostatique destiné à maintenir constante la température des composants et en particulier du po-lyol.

On sait que la viscosité du polyol varie fortement avec la température et qu'en l'absence de chauffage on éprouve certaines difficultés à doser convenablement chacun des composants après chaque interruption prolongée du fonctionnement de l'appareil doseur.

Dans un développement préféré de l'appareil doseur suivant l'invention, on prévoit de munir d'un moyen de chauffage non seulement chacun des conduits d'alimentation, mais également la tête de l'appareil doseur.

Les appareils doseurs existants présentent en effet l'inconvénient de débiter, lors de chaque démarrage à froid, un mélange précurseur de mousse dans lequel les composants ne sont pas présents dans les proportions requises. On constate généralement une pénurie de polyol par rapport à l'isocyanate en raison de la viscosité plus élevée du polyol à température ambiante. Cette élévation de la viscosité freine le débit du polyol et est la cause d'un dosage insuffisant du polyol par rapport à l'isocyanate, dont la viscosité est moins sensible aux variations de température.

Il en résulte que le mélange précurseur de mousse ne gonfle pas non plus dans les proportions requises et ne fournit donc pas le volume de remplissage en mousse de polyuréthane escompté. Or, une variation du volume de mousse débité par l'appareil doseur perturbe gravement la qualité et la précision des opérations d'une machine automatique.

Pour remédier à cet inconvénient, on prévoit de libérer au moins un orifice d'accès dans le réceptacle à partir de l'extérieur en vue de renouveler ou faire circuler le solvant.

Dans un développement préféré de l'appareil doseur selon l'invention, on munit celui-ci d'un circuit de thermostatisation 20 dans lequel un fluide chauffant est maintenu en recirculation forcée dans une boucle fermée semblable à un circuit hydraulique. Le fluide chauffant est un solvant 30, de préférence du polyol porté à une température de 30 à 70°C dans un filtre chauffé. Le déplacement du solvant 30 est réalisé à l'aide d'une pompe hydraulique à débit constant 21, pourvue du côté du refoulement d'une soupape de surpression. Le circuit hydraulique comporte aussi un filtre 23, un moyen de chauffage du solvant 32, au moyen par exemple d'une résistance électrique et une vanne de commande 31 à deux positions comme illustré dans la figure 1.

Dès qu'on appuie sur la gâchette 19 du pistolet doseur, la vanne à deux positions 31 obture le circuit de thermostatisation 20 et provoque une augmentation de pression du solvant 30 en aval de la pompe 21. Le solvant sous pression sert de fluide hydraulique pour actionner le vérin 22 à l'encontre d'un ressort 35 et retire la tige-soupape 8 de l'alésage 4 en ouvrant les orifices d'alimentation 5 et 6, ce qui permet aux composants de mousse polyuréthane de s'écouler séparément vers la chambre de mélange.

L'excès de solvant refoulé par la pompe est libéré par une soupape de surpression et retourné vers la pompe.

Dès relâchement de la gâchette 19 du pistolet doseur, la vanne à deux positions libère le circuit hydraulique thermostatique. Le ressort 35 repousse la tige-soupape 18 dans l'alésage 4 et interrompt le dosage de mousse. La pompe hydraulique 21 assure la recirculation forcée du solvant chaud dans une boucle fermée du circuit hydraulique thermostatique et maintient les conduits d'alimentation en chacun des composants à température constante.

Ainsi, la tête de l'appareil doseur 1 est toujours maintenue à température quelle que soit la position de la gâchette 19. En position de repos de la gâchette, c'est-à-dire en l'absence d'injection, la tête est réchauffée par le solvant qui circule dans le circuit de thermostatisation. Par contre, en position de service alors que la circulation du solvant est interrompue, la tête de l'appareil-doseur est maintenue à température par le passage des composants de la mousse.

Ce fluide hydraulique est forcé de s'écouler au travers d'un filtre 23 dans une bombe de circulation fermée comprenant deux soupapes anti-retour 24 et 25.

Le pressage en précontrainte de compression du noyau de matière synthétique auto-lubrifiante 3 est réalisé à l'aide d'un manchon métallique 15 présentant une bride 26 que l'on visse sur une embouchure du pistolet doseur 1 à l'aide de goujons 36.

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La chambre de mélange est accessible de l'extérieur par simple dévissage de la bride. Ce dévissage supprime la précontrainte de compression et il devient possible de retirer le manchon 15. Après retrait du manchon 15, il devient ainsi possible de remplacer le noyau de Téflon 3 défectueux avec une perte de temps et de productivité réduite au minimum.

Claims (11)

1. Appareil doseur de mousse de polyuréthane provenant de la réaction de deux réactifs amenés séparément par des orifices d'alimentation distincts (5,6) dans une chambre de mélange formée d'un alésage (4) ménagé axialement dans un noyau (3) de matière synthétique auto-lubrifiante recouvrant la paroi intérieure d'un cylindre métallique creux (2) monté sur un support (7) ladite chambre étant obturée par une tige-soupape (8) coulissant à l'intérieur de l'alésage (4) sous l'action d'un vérin pour commander le débit de deux réactifs s'écoulant à travers les orifices d'alimentation (5,6) dans la chambre de mélange, et comportant un réceptacle (18) à solvant disposé dans le prolongement de la chambre de mélange et traversé par la tige-soupape (8), caractérisé en ce que le noyau de matière synthétique autolubrifiante présente, sur une portion de sa longueur, un rétrécissement annulaire autour duquel on monte un manchon métallique (15) prenant appui sur un organe de serrage (13, 26), gui comprime la portion de noyau de matière synthétique autolubrifiante entourant les orifices d'alimentation (5, 6) au droit de ceux-ci, afin d'améliorer l'étanchéité de la tige-soupape (8) et empêcher les infiltrations de réactifs à l'intérieur de la chambre de mélange lorsque celle-ci est obturée par la tige-soupape (8).

2. Appareil doseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des rondelles Belleville (34) sont insérées entre le manchon métallique (15) et la portion de noyau de matière synthétique autolubrifiante.

3. Appareil doseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de serrage est une coiffe (13) munie d'un filet intérieur vissé sur une extrémité de l'appareil doseur pourvu d'un filet extérieur correspondant .

4. Appareil doseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau de matière synthétique autolubrifiante est muni, au voisinage d'une partie médiane du cylindre métallique (2), d'une bague de centrage (16) dont l'alésage se trouve dans le prolongement de celui du noyau (3).

5. Appareil doseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réceptacle (18) est accessible de l'extérieur par dévissage en vue de renouveler et faire circuler le solvant.

6. Appareil doseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le vérin (22 ) est monté dans le réceptacle (18).

7. Appareil doseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête de l'appareil doseur (1) est munie d'un moyen de chauffage thermostatique livré par le fluide hydraulique qui commande le vérin (22) actionnant la tige soupape (8).

8. Appareil doseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tête est pourvue d'un circuit de thermostatisation (20) traversé par un fluide chauffant (30).

9. Appareil doseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fluide chauffant (30) est du solvant porté à une température déterminée.

10. Appareil doseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de thermostatisation (20) comporte une pompe hydraulique (21), de préférence à débit constant, pourvue du côté de refoulement d'un filtre (23), d'un moyen de chauffage du solvant (32) et d'une vanne d'obturation (31) du circuit de thermostatisation, rempli de solvant, de manière à forcer le solvant à repousser le vérin (22) qui actionne à son tour la tige-soupape (8) dans la chambre de mélange formée de l'alésage (4).

11. Procédé pour effectuer le montage d'un appareil doseur selon l'une quelconque des revendications précédentes et renouveler le solvant dans le réceptacle (18 ) de solvant, caractérisé en ce qu'on effectue les opérations suivantes : -on retire la tige-soupape (8); -on déverse le solvant usé après avoir incliné l'extrémité frontale de l'appareil doseur (1) vers le bas ; -on rince l'appareil doseur (1) avec un solvant frais après en avoir relevé l'extrémité frontale vers le haut ; -on repousse la tige-soupape (8) à l'intérieur du noyau (3); et -on soumet celui-ci à une compression obtenue par serrage de la coiffe (13) sur le cylindre métallique ( 2 ).