BE516559A - - Google Patents

Description

  MACHINE POUR TREFILER ET MELANGER DES MATERIAUX FLUIDES, VISQUEUX, PATEUX,

THERMOPLASTIQUES OU AUTRES.

  
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pression en vue de tréfiler des matières pâteuses ou thermoplastiques utilisant en général la résistance au mouvement de ces mêmes matériaux du au frottement contre les parois de la canalisation qui les transporte, parois qui sont entraînées dans un mouvement relatif. 

  
Les machines du type à vis tirent parti de ces résistances en utilisant les composantes de celles-ci suivant les axes de ces vis, résistances agissant contre les flancs des filets; d'où résulte la poussée axiale en avant et la pression qui en est la conséquence et qui assure le tréfilage et  le débit voulu. Les machines à engrenages pourraient fonctionner également Sans mettre à profil les frottements visqueux internes propres des matériaux, étant donné que les pompes volumétriques fonctionnent efficacement.

  
Les machines à vis présentent toutes un inconvénient fonctionnel

  
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tamment dans le cas de matières qui supportent mal des stagnations possibles dans la machine.

  
Une matière typique parmi les thermoplastiques est le chlorure

  
de polyvinile non plastifié (rigide ou dur). Cette matière n'est travaillée dans les machines à vis qu'avec beaucoup de difficultés : l'inconvénient mentionné plus haut se manifeste alors sur les flancs des filets opposés à ceux qui travaillent; contre ces flancs, en particulier dans les zones arrière où

  
il n'y a pas encore de compressions, se forment des cavitations de matière,

  
et les parties qui y adhèrent ont tendance à y rester, ne subissant pas l'effet de translation que le plein flux devrait leur imprimer.

  
La présente invention a pour but d'obtenir des machines pour laminer et mélanger, réalisant un progrès par rapport à celles qui sont employées actuellement, en ce sens qu'elles assurent un traitement plus uniforme de tou-te la masse plastique; une élimination plus facile des possibilités de stagnation des matériaux dans la machine même; la possibilité de tréfiler la matière plastique même sur de larges fronts, de manière à permettre de résoudre aisément le problème de l'extraction directe de feuilles larges, le. problème du revêtement, au moyen de thermoplastiques ou autres, de surfaces déterminées de plaques de matériaux rigides ou flexibles telles que des tôles métalliques, des feuilles de contre-plaqué, de papier, de carton, de tissu, résilles, etc... et par conséquent de créer de nouveaux produits industriels.

  
L'invention concerne notamment une machine pour le tréfilage et

  
le mélange continu de fluides visqueux plastiques ou thermoplastiques, en particulier, ou autres, caractérisée par ce qu'elle utilise les mouvements relatifs de deux surfaces rapprochées de manière à constituer des canaux plats qui, venant à se remplir de matière visqueuse, créent ainsi des mouvements relatifs entre la matière et les parois mêmes dans les couches limites correspondantes.

  
Suivant un mode de réalisation, une paroi transversale, fixe par rapport à une des surfaces, racle l'autre surface, mobile par rapport à la première, rompant ainsi la couche limite correspondante, la paroi transversale recueillant et envoyant sous pression, dans un canal de tréfilage, le

  
flux de matière qui en résulte.

  
La figure 1 représente une disposition de deux surfaces planes ou courbes, rapprochées l'une de l'autre. On suppose que la paroi inférieure

  
1 se meut suivant la flèche 2 par rapport à la surface 3 considérée comme

  
fixe.

  
Les raisonnements ci-après.s'appliquent également, sans que les résultats en soient modifiés, si on considère la paroi 1 comme fixe, la paroi

  
3 devenant mobile, ou toute autre combinaison, pourvu que les deux parois soient animées d'une certaine vitesse relative, l'une par rapport à l'autre.

  
Une paroi 15, solidaire du corps fixe qui porte la paroi 3, frotte contre la paroi 1. Si une matière plastique remplit l'espace 5 entre les deux surfaces voisines 1 et 3 et si on suppose que la chambre 4 est fermée

  
au début par des parois frontales 6 glissant sur la surface 1, comme le montre la fig. 2 qui représente une coupe suivant S-S de la fig. 1, on voit que

  
la matière plastique se trouve soumise à l'action du mouvement imprimé à la paroi 1 suivant la flèche 2.

  
Les lois physiques, qui régissent les phénomènes résultants d'un mouvement relatif entre des matériaux fluides visqueux et les parois qui les contiennent, appliquées à cette disposition particulière, contraignent la matière visqueuse à suivre le mouvement de la paroi mobile 1 et en direction

  
de la flèche 2 au moins sur une hauteur correspondant à la couche limite caractérisant ce matériau. Il en résulte inévitablement un réel débit de matiè-

  
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canal qui se trouve ainsi réalisé.

  
Dans le cas imaginé ici, et étant donné qu'on suppose fermés par les parois 6 de la fig. 2 la chambre 4 et l'espace 5, le débit moyen traversant la section a-a sera nul. Cela veut dire que la matière occupant l'espace 5 délimité par les parois voisines 1 et 3 et par les parois transversales 6 est contrainte de se mouvoir dans le canal 5 de manière à créer un contrecourant à travers une autre partie de la section a-a, courant qui compensera le flux précédent correspondant à la couche limite sur la paroi mobile 1. Cela équivaut à un mélange de la matière plastique sous l'action du mouvement relatif entre les deux parois rapprochées.

   Ce mélange persiste, même si on fait communiquer la chambre 4 avec l'extérieur par une section étranglée, pourvu que la vitesse Vl de la paroi 1 soit telle qu'elle crée des débits dans la couche limite proprement dite supérieurs au débit de tréfilage résultant de l'ouverture sur l'extérieur de cette chambre 4. 

  
Les lois physiques qui régissent la répartition des pressions sta-

  
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que avançant en direction de la flèche 2 et, par suite, une pression finale '  Po supérieure à toute autre dans la chambre 4. Cette pression sera fonction  uninominale du coefficient de viscosité physique et dynamique de la matière, de la distance h entre les parois 1 et 3, de l'étendue de ces parois en di-

  
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port à la paroi 3 et de la vitesse relative de la matière par rapport aux parois. 

  
Il résulte de tout cela que le dispositif ainsi schématisé peut créer une pression Po dans la matière enfermée dans la chambre 4, donner un débit de tréfilage correspondant, provoquer un mélange continuel de la matière à tréfiler et remplir donc toutes les conditions qui caractérisent le fonctionnement d'un tréfileur mélangeur. 

  
Si le canal 4 alimentait un second élément pareillement disposé et convenablement dimensionné et si celui-ci alimentait éventuellement à son tour un troisième élément, et ainsi de suite, on créerait une machine qui pourrait réaliser des pressions finales plus élevées, des mélanges plus intimes et un séjour plus prolongé de la matière dans la machine même.

  
La fig. 3 représente une des formes possibles de réalisation d'une machine fonctionnant suivant la caractéristique essentielle de la présente invention.

  
La paroi mobile est constituée ici par la paroi extérieure d'un corps cylindrique 16 disposé coaxialement dans la chambre cylindrique d'un corps extérieur 8. 

  
La surface cylindrique intérieure du corps 8 est interrompue suivant une génératrice 10 et raccordée à la surface de la paroi inférieure d'une canalisation 11 délimitée par cette paroi, et une autre paroi supérieure prise dans la partie 8 du corps extérieur. Cette seconde paroi se raccorde avec la surface de la paroi intérieure du corps râcleur 15 qui vient poser en lame de couteau sur une génératrice du corps cylindrique 16 au voisinage de'la zone 10 de la paroi interne creuse du corps 8 formant une chambre de conduite de la matière dans le canal plat Il qui peut alimenter une filière quelconque placée en 12. 

  
La surface cylindrique interne du corps 8 est également interrompue suivant une génératrice dans la zone 9, où elle se raccorde avec une autre surface prise dans le corps 8, comme on le voit clairement sur la fig. 3, jusqu'à la paroi de la trémie d'alimentation 14. Le corps 15, qui sert à rompre la couche limite sur la paroi extérieure de 16, se raccorde à l'autre paroi de la trémie 14 de manière à constituer la bouche d'alimentation sur la paroi 8a du corps extérieur.. 

  
La matière, sous forme de pâte, de poudres thermoplastiques, etc... reste prise au fond de la trémie entre la surface tournante du corps 16 et' la surface fixe interne du corps 8.

  
La couche limite se forme dans la masse plastique d'une manière continue dès que tout l'espace compris entre les deux surfaces voisines en mouvement relatif a été entièrement rempli : cela équivaut à un amorçage de cette pompe du type visqueux. A partir de ce moment, l'appareil fonctionne avec régularité, suivant le schéma de la fig. 1. La matière continuellement alimentée dans la trémie 14 arrive sous pression dans le canal de tréfilage
11 et passe de là dans la filière 12. La.pression de' tréfilage et le coefficient de mélange dépendront de la vitesse de rotation du corps 16 pour chaque type et pour chaque dimension de filière 12 que l'on emploiera.

   Les chambres 
13 représentées fig. 3 sont prévues pour faire circuler dans le corps extérieur de la machine des fluides destinés à chauffer ou à refroidir la matière en traitement; les canaux 16f prévus dans le corps tournant 16 l'ont été dans le même but. 

  
La forme ainsi donnée à la machine se prête particulièrement

  
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ple, des feuilles minces de matière thermoplastiques, des feuilles de chlorure de polyvinile en vue d'en faire des tapis, des tapisseries, etc..., des plaques transparentes ou en couleur d'acétates de cellulose, de polysty.--

  
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que; au dépôt de couches de matière plastique ou autre sur une face d'un matériau préalablement plat tel que carton, papier, tissu, filets, etc... La fig. 5 représente une disposition grâce à laquelle on peut résoudre, par exemple, le problème du revêtement des deux faces à la fois des produits plats cités ci-dessus au moyen de couches de matières thermoplastiques ou  autres, ou bien encore le problème du tréfilage de profilés fantaisie compor; tant des veines obtenues en tréfilant simultanément deux matières de couleurs différentes, donnant un aspect nacré, etc... 

  
Cette machine pourra également constituer un dispositif utile pour obtenir d'autres produits spéciaux plus compliqués par simple tréfilage de profilés.

  
La machine représentée fig. 5 se compose de deux corps tournants
25 et 26 symétriquement disposés l'un à côté de l'autre. On voit nettement sur la figure comment on peut introduire dans la machine un produit plat devant y recevoir un revêtement de matière plastique. On y voit en 21 la coupe longitudinale de ce produit dans le sens de l'avancement, en 20 la filière d'entrée, en 22 la filière de revêtement.

  
On peut alimenter cette machine, comme toute autre machine rentrant dans le cadre de la présente invention, au moyen d'un système d'alimentation forcée par vis sans fin ou spirale disposé comme indiqué en 23

  
dans la fig. 5. En 23 sont les vis d'alimentation qui pourront même être au nombre de quatre, c'est-à-dire deux vis supérieures et deux vis inférieuresaux extrémités mêmes de la machine dans le cas de machines de grande longueur.

  
La fig. 6 représente un autre exemple de réalisation de machine

  
à tréfiler et mélanger rentrant dans le cadre de la présente invention. 

  
La partie tournante est constituée par le cylindre 27 dont les éléments destinés à rompre les couches limites sont, dans ce type de machine, soit pris sur le corps tournant même, soit rapportés sur celui-ci. On a, dans ce type et sur le corps tournant même une succession de zones actives, chacune d'elles étant alimentée par la zone précédente. Les zones sont toujours séparées entre elles par des filets annulaires parallèles simplement fermés si les lames de rupture de la couche limite sont fixées sur la partie fixe 

  
ou chemise de la machine qui peut porter, dans ce cas, les canaux d'alimentation entre une zone et la suivante; ou bien ces filets annulaires peuvent être interrompus au droit des génératrices portant les filets râcleurs destinés à rompre les couches limites quand ceux-ci sont pris dans la partie tournante, comme dans le cas représenté fig. 6. Les flèches dessinées sur le corps 27 de la fig. 6 montrent le parcours suivi par la matière passant d'une zone à l'autre jusqu'à parvenir à l'extrémité de la machine, dans la chambre de tréfilage qui ne diffère pas d'une filière ordinaire à vis.

  
On peut alimenter la machine comme il est indiqué fig. 7 où on voit une coupe de la machine au droit de la trémie 32. On pourrait aussi l'alimenter autrement au moyen d'une vis sans fin prise dans le corps tournant, même dans la zone au-dessous de la trémie d'alimentation. On applique dans cet exemple de réalisation le principe de la multiplication des pressions dans les différentes zones nécessaires alimentées chacune par la zone précédente. 

  
On peut aussi réaliser le même type de machine en prenant les zones de travail successives sur la partie interne du corps fixe.

  
Tout autre mode de réalisation tomberait dans le domaine de la présente invention, quelles que soient la forme des surfaces voisinantes, leur disposition l'une par rapport à l'autre et l'orientation de la tranche rompant les couches limites qui pourra être disposée en hélice au lieu de l'être suivant les génératrices des surfaces de révolution, de même que les

  
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jours autour d'un axe; on pourra aussi réaliser le schéma de la fig.'l en' prenant pour surface mobile un ruban flexible sans fin entraîné comme une courroie de transmission posée sur deux poulies, une à chaque extrémité.'Dans tous les cas de réalisation décrites ci-dessus, la surface creuse peut servir de support à la surface tournante, de même que celle-ci peut être supportée .

  
à ses extrémités par des supports extérieurs de manière à être parfaitement centrée sur la première.

  
On évite, dans ce dernier cas, les frottements entre les parois roulant l'une sur l'autre, ce qui peut être utile afin d'éviter que l'usure  des parois qui travaillent puisse altérer la transparence ou la coloration des matières thermoplastiques très délicates, ou salir des produits chimiques, alimentaires, etc... La grande élasticité que le type de machine, objet'de la présente invention, offre quant au choix des différents moyens de combiner entre eux les deux surfaces voisinantes et l'élément râcleur qui provoque la rupture des couches limites rend plus aisée la solution des problèmes de tréfilage et de profilage les plus variés qu'il est souvent difficile de résoudre avec les machines à schéma rigide utilisées jusqu'à présent.

  
Une machine à vis ne permet naturellement pas de tréfiler sur un large front, et, si on voulait le faire avec une machine à engrenages, on devrait dimensionner dans ce but les supports d'extrémité de manière à résister aux très gros efforts qui se reporteraient sur eux comme conséquences des pressions internes de la machine agissant sur de grandes surfaces de denture.

  
Il est possible, avec des machines de ce type et des rotors de grand diamètre, d'exécuter le travail en plusieurs phases sur des fractions angulaires de la circonférence, symétriquement disposées de manière à équili-  brer les efforts sur le rotor et à neutraliser par suite les poussées sur les supports. d'extrémité de celui-ci.

  
Dans les machines du type objet de la présente invention, les chambres de travail ménagées entre les surfaces voisinantes peuvent avoir une hauteur très faible par rapport à la profondeur des filets généralement exécutés sur les vis, d'où le grand avantage qu'on en retire ultérieurement en pouvant ainsi refroidir ou réchauffer toujours aisément toute la masse de matière en traitement. Le fait que les surfaces qui travaillent dans cette machine sont très voisines l'une de l'autre supprime également l'inconvénient résultant des vitesses périphériques différentes qui nuisent, dans les machines

  
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Voici quelques autres détails de construction qui pourraient être utiles pour l'étude d'une machine du type objet de la présente invention. On voit en 17, sur la figure 4, des élargissements des chambres de travail disposés perpendiculairement aux vitesses relatives des surfaces voisinantes. Ces chambres sont utilisées soit pour ralentir la marche de la matière dans la machine, soit pour éviter les filets de matière en mouvement et assurer un . meilleur mélange en l'effectuant même dans le sens transversal, soit comme collecteur de répartition et d'égalisation des pressions et des débits. On peut réaliser les surfaces raclantes au terme des chambres de travail au moyen de pièces appuyées par des réactions élastiques agissant perpendiculairement aux réactions actives des pressions internes.

   On pourra transmettre le mouvement aux pièces tournantes au moyen de simples réducteurs de vitesses, de changements de vitesse-réducteurs ou de variateurs de vitesse du type continu, on pourra éventuellement faire varier de manière continue la distance qui sépare les parois de la chambre de travail en montant la partie mobile excentrée sur la partie fixe ou en faisant varier d'une manière quelconque les profils en coupe des surfaces de travail.

  
On pourra établir le corps extérieur de la machine en plusieurs parties soit pour en faciliter le démontage et l'entretien mécanique, soit encore pour permettre de nettoyer plus aisément et plus rapidement l'intérieur de la machine même..

Claims (1)

1. RESUME.

   La présente invention comporte les caractéristiques ci-après et

   leurs combinaisons possibles.

   1. Machine pour le tréfilage et le mélange continu de fluides

   visqueux, plastiques ou thermoplastiques, en particulier ou autres, caractérisée par ce qu'elle utilise les mouvements relatifs de deux surfaces rappro- <EMI ID=10.1>

   matière visqueuse, créent ainsi des mouvements relatifs entre la matière et

   les parois mêmes dans les couches limites correspondantes.

   2. Suivant un mode de réalisation, une paroi transversale, fixe

   par rapport à une des surfaces, racle l'autre surface, mobile par rapport à

   la première, rompant ainsi la couche limite correspondante, la paroi transversale recueillant et envoyant sous pression dans un canal de tréfilage le

   flux de matière qui en résulte.

   3. Les surfaces voisinantes en mouvement relatif sont constituées

   par la surface extérieure d'une pièce tournante et par la surface intérieure

   d'une pièce fixe contenant la première et cela quelle que soit la forme donnée à ces parois.

   4. Les surfaces voisinantes sont des surfaces de révolution semblables l'une à l'autre, délimitant des intervalles barrés d'une manière

   quelconque par une combinaison de parois raclantes qui rompent les couches

   limites.

   5. La partie tournante intérieure est cylindrique et d'une longueur quelconque, tandis que la partie fixe extérieure a une surface interne

   dont le contour est partiellement cylindrique et partiellement raccordé à

   une ouverture par laquelle on fait arriver la matière à traiter.

   6. Les deux parties cylindriques sont coaxiales.

   7. La paroi racleuse est disposée le long d'une génératrice de

   la surface cylindrique mobile.

   8. La surface de la partie fixe s'ouvre le long d'une de ses génératrices pour se raccorder à une autre surface qui forme la chambre ou le

   canal de tréfilage avec la surface de la pièce racleuse et une autre surface

   à laquelle celle-ci se raccorde.

   9., Une des surfaces voisinantes s'élargit sous forme de. canaux

   disposés en travers du mouvement formant ainsi des chambres collectrices,

   soit en vue de ralentir la progression de la matière, soit pour éviter les

   pertes de matière et obtenir un meilleur mélange en le faisant même dans

   le sens transversal, soit pour obtenir une répartition plus uniforme des débits et des pressions.

   10. Les intervalles délimités par les surfaces voisinantes sont

   . divisés en zones ou étages successifs, au moyen de filets dont des tronçons sont dans le sens du mouvement relatif et d'autres dans le sens des génératrices des surfaces ou en hélice par rapport à celles-ci; ces tronçons fonctionnant comme élément racleur et dirigeant la matière dans des canaux qui

   sont pris dans la paroi qui porte les filets et qui ont pour fonction de relier chaque zone à la suivante.

   11. Chacun de ces canaux sert de chambre d'alimentation de la

   zone suivante en lui transmettant la matière provenant de la zone précédente, de sorte qu'on accroît la pression d'une zone à l'autre jusqu'à la pression de tréfilage en fin de traitement, et on allonge ainsi le chemin parcouru par la matière, même si on n'utilise que de faibles diamètres; enfin

   on améliore le mélange de la matière et on prolonge ainsi le temps pendant

   lequel la matière séjourne entre les surfaces voisinantes.

   12. On obtient tous les résultats obtenus avec la machine décrite aux paragraphes précédents en alimentant une série de cylindres tour-nants, chacun étant alimenté par le cylindre précédent jusqu'au dernier cylindre qui alimente le canal de tréfilage.

   13. Un cylindre moteur de grande longueur permet d'utiliser un canal de tréfilage latéral avec embouchure de tréfilage rectangulaire parallèle aux génératrices du cylindre et à la tranche raclante du couteau qui décolle la couche limite.

   14. Cette couche de tréfilage porte une filière à lèvres rapprochées d'un profil quelconque permettant soit le tréfilage-de feuilles ou plaques planes, soit le tréfilage de plaques ondulées ou d'un profil quelconque, en matières thermoplastiques ou autres et, en particulier, dans le domaine des thermoplastiques, en vue de la fabrication de tapis en chlorure de polyvinile et de tapisseries.

   15. La machine se compose de deux corps symétriquement disposés à côté l'un de l'autre, de manière à permettre d'yn introduire ensuite des feuilles planes rigides ou flexibles telles que des feuilles de métal, des feuilles de papier ou de carton, ou bien des tissus, des filets, résilles etc.. jusqu'à ce qu'elles parviennent entre les lèvres d'une filière à section rectangulaire ou profilée d'une manière quelconque, un des corps tréfilant la matière plastique sur une des faces de la feuille et l'autre sur la face opposée de manière à constituer sur les deux faces un revêtement en matière plastique ou thermoplastique en couches d'une épaisseur quelconque.

   16. On peut tréfiler simultanément des matériaux différents,

   ou diversement colorés ou nacrés de manière à obtenir des profils veinés ou . de fantaisie.

   17. Les machines sont pourvues de canalisations pour la circulation de fluides destinés à chauffer ou à refroidir les surfaces voisinantes, par conséquent les matières en cours de traitement.

   18. Produits industriels tels que tôles métalliques revêtues de matière thermoplastique sur une ou deux faces, feuilles de contreplaqué revêtues de matière thermoplastique sur une ou deux faces, papier ou carton, tissus, filets et résilles métalliques ou en autre matière revêtus d'une pu plusieurs couches de matières thermoplastiques.

   19. Produits industriels revêtus de couches thermoplastiques de caractéristiques différentes sur une face et sur l'autre.