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La présente invention se rapporte aux appareils d'extrusion pour la fabrication d'articles tubulaires et pour le revêtement de tuyaux, de tiges, de tubes et autres. Plus précisément l'invention concerne un appa- reil perfectionné qui, tout en permettant particulièrement l'extrusion d' objets de meilleure qualité et de revêtements métalliques, en plomb par exemple, convient également au travail d'autres matières, telles que les matières plastiques ou le caoutchouc.
L'extrusion, et notamment celle de matières ayant une certaine plasticité telles que le plomb est une technique connue, et deédispositifs ont été conçus pour la réaliser. Ces dispositifs d'extrusion antérieurs n'ont toutefois pas donné pleine satisfaction, car nombreux sont ceux qui exigent un matériel compliqué et coûteux, et on a constaté que souvent ils ne produisent pas un produit extrudé aussi uniforme et dense qu'on le désire.
Dans de nombreux cas, et en particulier lorsqu'il s'agit le recouvrir des tiges et des tubes, ces procédés antérieurs ne réalisaient pas une liaison assez intime entre la matière de base et le recouvrement pour que ce dernier empêche effectivement l'infiltration entre eux d'un fluide corrosif, le re- couvrement protecteur perdant de ce fait la majeure partie de son utilité.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant d dessin que du texte faisant, bien entendu partie de la dite invention.
La fig. 1 est une vue en élévation d'un appareil à extruder et à recouvrir conforme à la présente invention.
La fig. 2 est une vue en coupe verticale de¯l'appareil passant par la ligne 2-2 de la Fig. 1.
La fig. 3 est une coupe transversale à plus grande échelle du bloc d'extrusion de la Fig. 2, passant par la ligne 3-3 de celle-ci et
La fig. 4 est une coupe analogue à celle de la Fig. 3 dans laquelle les matrices d'extrusion sont remplacées par des matrices de revêtement.
L'extrusion en général, et celle du plomb en particulier, en vue de fabriquer des tubes de dimensions et de formes variées, ainsi que pour recouvrir ou ohemiser des tubes et des tiges, a soulevé de nombreux problè- me difficiles à résoudre. Bien que des nombreux procédés et dispositifs aient été conçus pour répondre aux besoins de l'industrie, aucun d'eux n'a vrai- ment donné satisfaction, car ils sont souvent trop compliqués et coûteux pour une utilisation industrielle généralisée. L'invention qui va être dé- crite ci-après apporte une solution à ces problèmes et permet la production de produits bien meilleurs à un prix relativement bas.
Selon l'invention un appareil d'extrusion comprend une matrice ou filière à travers, ou autour de laquelle on extrudé une matière plastique, telle que du plomb, une chambre associée à la filière pour fournir la ma- tière plastique extrudée et pourvue d'un dispositif pour comprimer la ma- tière plastique et la forcer hors de la chambre à travers ou autour de la filière.
Dans le mode de réalisation représenté sur les Figs. 1 à 3, la ma- chine d'extrusion 10 comporte deux montants verticaux 11 et 12 réunis l'un à l'autre par deux traverses 13 et 14 en forme de cornières. Ces traverses peuvent être soit soudées, soit boulonnées aux montants 11 et 12, et assu- rent, en plus de leur fonction normale qui est de maintenir l'écartement des montants, celle de guides formant supports pour le bloc d'extrusion 15 disposé à mi-dstance entre les montants 11 et 12.
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Le bloc d'extrusion 15 est maintenu dans sa position centrale par rapport aux montants 11 et 12 au moyen de quatre vis de commande 16, 17, 18 et 19, qui tournent à leurs extrémités extérieures, dans les mon- tants 11 et 12 et tourillonnent dans des paliers 20 et 21 fixés à la sur- face supérieure et inférieure du bloc d'extrusion 15. En réalité les vis in- férieures 16 et 17 peuvent être formées soit d'un élément unique traversant le palier 20, qui sera alors maintenu de façon à entourer le milieu de cet élément, ou bien elles peuvent tourillonner indépendamment dans le palier 20 et être accouplées par un élément d'accouplement approprié interposé entre elles.
Les vis 18 et 19 peuvent être agencées de la mêmamanière et reliées au palier 21 de façon qu'il soit constamment maintenu dans la posi- tion centrale entre les montants 11 et 12.
Les vis de commande 17 et 19 traversent et, de préférence, dépas- sent le montant 12 pour recevoir respectivement des poulies 22 et 23. La poulie 22, qui est couplée à la vis 17, est montée assez près de la face extérieure du montant 12, tandis que la poulie 23, qui est portée par la vis 19, est suffisamment écartée du montant 12 pour que la courroie 25 qui l'en- traîne ne vienne pas gêner le fonctionnement de la poulie 22. La courroie 24, entraînant la poulie 22, et la courroie 25 sont entraînées toutes deux par des poulies 26 et 27 calées sur l'arbre de sortie 28 d'un réducteur de vitesse approprié 29. Dans le présent exemple, un moteur électrique 30 constitue la source d'énergie motrice, mais il va de soi que toute autre source d'actionnement appropriée pourrait également être utilisée.
L'arbre 31 du moteur 30 porte un pignon droit 32 qui engrène avec un second pignon droit 33 calé sur l'arbre 34 sortant du côté droit du réducteur de vitesse 29, ainsi que le montre la fig. 1. Le mouvement de rotation du moteur est ainsi transmis, par l'intermédiaire du réducteur de vitesse 29 et des pou- lies 22 et 23, qui ont le même diamètre et tournent par conséquent à la même vitesse aux vis de commande 16, 17, 18 et 19 et dans une direction ou dans l'autre, suivant le sens de rotation du moteur.
La rotation de ces vis d'entraînement a pour effet de déplacer deux chariots 35 et 36 en les rapprochant ou en les éloignant du bloc d'extrusion, suivant leur sens de rotation. Dans le mode de réalisation représenté, les vis 17 et 19 sont filetées à droite et ont pour fonction de supporter et de déplacer le chariot 35. Une rotation de ces vis dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre déplace le chariot vers la gauche en en- traînant un piston 37 fixé au centre du chariot, et qui pénètre dans une ouverture latérale du bloc d'extrusion 15 ainsi qu'il sera décrit plus loin.
Une rotation des vis 17 et 19 dans le sens des aiguilles d'une montre, dé- placera le chariot vers la droite en l'éloignant du bloc 15. En ce qui con- cerne les vis de commande 16 et 18, qui sont filetées à gauche, c'est l'in- verse qui se produira. La rotation en sens inverse de celui des aiguilles d'une montre entraînera le chariot 36 vers la gauche sur la fig. 1, et vice- versa. Le chariot 36 est semblable au chariot 35 et porte également un pis- ton central 38 qui pénètre dans une ouverture ménagée dans le côté gauche du bloc d'extrusion 15.
Lors de l'extrusion des métaux avec l'appareil représenté sur la fig. 1, et notamment lors de l'extrusion de plomb, il est avantageux de maintenir la température du bloc d'extrusion 15 entre certaines limites, afin de garder au métal le degré de plasticité voulu. A cette fin le bloc 15 est chauffé, de préférence au gaz ou à l'électricité, et est également pourvu d'un appareil de contrôle approprié de la température. Dans le cas du chauffage électrique, on peut utiliser quatre éléments chauffants 39 à 42, qui seront disposés à l'intérieur du bloc en des points situés au-des- sus et en-dessous des points d'entrée des pistons 37 et 38 dans le bloc 15.
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Ces éléments chauffants peuvent être oonnectés d'une manière appropriée quelconque qui dépend du caractère et du type d'éléments utilisés. On peut également prévoir un élément thermostatique convenable en un point appro- prié du bloc d'extrusion 15 ou sur ce bloc, afin d'enregistrer la tempéra- ture de la matière extrudée, et régler l'apport d'énergie calorifique sui- vant les besoins.
La Fig. 3 montre en coupe horizontale le bloc dtéxtrusion 15 qui présente essentiellement la forme d'un cube pourvu d'une ouverture horizon- tale 43 qui le traverse transversalement. La forme et les dimensions de cet-. te ouverture lui permettent de recevoir les pistons 37 et 38 qui y coulis- sent ainsi qu'il a été mentionné à propos de la fig. 1. En plus de cette ouverture transversale 43, une seconde ouverture 44 dont l'axe est perpen- diculaire et dans le plan de l'axe de l'ouverture 43 est prévue dans le bloc. Les extrémités de cette ouverture 44 sont taraudées, comme on peut le voir en 45 et 46, afin de recevoir les matrices mâle et femelle 47 et 48 permettant l'extrusion de tubes.
La matrice femelle est constituée par un bouchon pourvu d'une tête extérieure 49, de préférence de section hexa- gonale afin de faciliter son montage et sa fixation dans la partie droite de l'ouverture 44. La surface inférieure 50 de ce bouchon ou de cette ma- trice femelle 48 est plane et agencée de manière à être située dans le même plan que le bord droit de l'ouverture 43. Il, présente par ailleurs une ouverture centrale de section réduite 51 qui, comme on peut le remar- quer, définit le diamètre extérieur du tube à extruder et une partie exté- rieure 52 de diamètre plus grand qui sert simplement à guider le tube formé 53 en dehors de la matrice femelle 48.
La matrice mâle 47 ou partie mâle de la filière est quelque peu semblable à la partie femelle en ce sens qu'elle présente également une tête hexagonale 54' destinée à la fixer solidement à l'intérieur du bloc 15 par coopération avec les filets 46 pratiqués dans l'ouverture 44. Ce qu'on peut appeler la pointe de la partie 47 de la filière a une section de forme géné- rale conique 55 partant du bord gauche de l'ouverture 43 et s'étendant vers la droite de celle-ci, ainsi que le montre la fig. 3. Cette partie conique se termine à l'aplomb de la face 50 de la matrice femelle 48 et se prolon- ge par une partie cylindrique 56 qui pénètre à l'intérieur de cette dernière sur une distance égale à la longueur de la partie de section réduite 51 de son ouverture centrale.
On a trouvé lors de l'extrusion de tubes, et en particulier de tu- bes de plomb, que la position de la pointe 56 de la partie mâle 47 de la fi- lière par rapport à l'ouverture centrale de la matrice femelle 48 est tout à fait critique. On a trouvé qu'en pratique la longueur de la pointe 56 ne doit pas dépasser le. double du diamètre de l'ouverture 51. Dans le cas de l'extrusion de tubes ayant un diamètre extérieur compris entre 0,6 cm en- viron et 3,8 cm environ, on a constaté que la longueur de la partie cylin- drique 56 et de la partie rétrécie correspondante 51 doit être de l'ordre de 1,27 cm. Le procédé permet une extrusion relativement rapide du plomb qui présente alors une densité relativement élevée, le tube présentant des dimensions et une configuration uniformes sur toute sa longueur.
Lors de la mise en ouvre de cette forme de l'invention, on actionne les vis de commande 16, 19 de manière à extraire complètement les pistons 37 et 38 de l'ouverture 43. On introduit ensuite des blocs de plomb 54 pré- formés dans l'ouverture 43 de chaque côté du bloc 15, puis on fait tourner le moteur 30 afin d'amener les pistons dans leurs ouvertures respectives' et les appliquer contre les blocs de plomb. On chauffe en même temps le bloc 15 à une température de l'ordre de 177 à 316 , et de préférence autour de
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288 , afin d'éviter la fusion réelle du plomb. Les pistons 37 et 38 sont ensuite rapprochés l'un vers l'autre sous une pression comprise entre 472 kg/mm2 et 1.575 kg/mm2 environ.
Du fait que le plomb se trouve dans un état semi-plastique, il est refoulé vers l'extérieur entre la pointe 56 de la matrice et la paroi qui l'entoure 51 de la matrice femelle et forme le tube 53. On a trouvé que bien qu'un groupe de blocs de plomb 54 permette la fa- brication d'une longueur finie de tube, on peut obtenir un tube de toute longueur voulue en arrêtant simplement le processus et en insérant de nou- veaux blocs de plomb 54. Cet arrêt ne provoque aucun joint ni solution de continuité dans le tube et permet d'obtenir un tube uniforme exempt de toute imperfection.
On peut, à l'aide du même procédé, appliquer un revêtement ou che- mise de plomb par exemple, sur des fils métalliques, des tiges, des tubes et autres, en remplaçant les matrices mâle et femelle 47 et 48, représentés à la Fig. 3, par les filières de chemisage 57 et 58 de la Fig. 4. La partie femelle 58 de cette filière correspond sensiblement à la matrice 48 de la fig. 3, en ce qu'elle est également pourvue d'une tête extérieure hexagona- le 59 pour la fixer dans le bloc 15 grâce à un filetage approprié qui coo- père avec les filets 45 du bloc 15. Mais cette filière 58 diffère de la matrice femelle 48 de la fig. 3 en ce que sa partie de section réduite 60 est un peu plus longue que la partie correspondante 51 de la matrice en filière d'extrusion 48.
La partie restante 61 de l'ouverture centrale est plus grande afin de former un espace sensiblement annulaire autour de l'ob- jet terminé.
La partie mâle 57 de la filière comporte une tête hexagonale 62 d'une pièce avec le corps 57 de la filière, et sa portion intérieure présen- te la forme d'un cône 63 convergeant d'une manière générale uniforme depuis le bord gauche de l'ouverture 43 jusqu'à un point situé légèrement à l'in- térieur de l'ouverture 60 de la partie femelle 58, point où. le cône intersec- te une ouverture centrale 64 par laquelle passe la tige ou le tune 65 devant recevoir le revêtement. En pratique la distance qui sépare cette intersection de la face intérieure 66' de l'élément 58 de la filière ne doit pas dépasser, de préférence, l'épaisseur du revêtement appliqué, soit environ de 0,8 mm à 1,6 mm pour un traitement normal.
La mise en oeuvre de cette forme de l'invention comprend les mêmes phases opératoires, que la précédente, sauf que le tube ou la tige 65 est inséré dans l'appareil à travers la partie mâle 57 de la filière, et qu'après application de la pression par les pistons 37 et 38 le plomb plastifié 54 est refoulé vers l'extérieur à travers l'espace annulaire ménagé dans la filière et délimité d'une part par le tube 65 et d'autre part par l'ouver- ture 60 de la partie femelle, en formant le revêtement 66.
Avec une filière dont les éléments sont agencés de la manière re.- présentée sur le dessin et ainsi qu'il a été décrit, on a trouvé qu'on ob- tenait un revêtement dense et bien adhérent,et que par ailleurs la qualité de l'attache entre les deux métaux est fonction de la longueur de la partie 60 de diamètre réduit dans laquelle le plomb forme un revêtement autour du tuyau ou du tube . La longueur de cette partie de diamètre réduit ne doit pas dépasser, de préférence, huit fois le diamètre du tuyau ou du tube à recouvir. Dans le cas de tuyaux dont le diamètre est compris entre 0,63 cm et 3,81 cm, la partie 60 aura, de préférence, une longueur d'environ 5,0 cm.
Le procédé et l'appareil pour l'application de revêtements qui vient d'être décrit, peut également être utilisé pour obtenir sur un tube à la fois une attache mécanique solide et une liaison chimique. Dans ce cas, la tige ou le tube à recouvrir est d'abord nettoyé et recouvert d'une fine
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couche d'étain, de plomb ou d'antimoine, solidement fixée par l'utilisation de décapants appropriés tels que le chlorure de zinc, le chlorure stanneux ou autres. La tige ou le tube après avoir été ainsi préparé est inséré dans la partie mâle 57 de la filière, et l'opération de revêtement est effectuée de la manière décrite précédemment. De cette façon la couche extérieure fond réellement et s'attache au revêtement préliminaire en raison des pressions élevées et de la température qui sont utilisées.
Lorsqu'il s'agit de revêtir des tubes à paroi mince, il peut être avantageux d'insérer dans le tube un mandrin d'acier afin de prévenir son écrasement Sous l'action des pressions d'extrusion. On a trouvé en outre, que la forme de l'invention représentée à la fig. 3, permet l'extrusion de n'importe quel profil désiré, tout en procurant les avantages énumérés plus haut. De même, on peut appliquer un revêtement sur des tubes, des tiges, des coussinets et autres objets, dont les contours sont irréguliers, . l' aide du procédé et de l'appareil décrits en regard de la fig. 4.
Quoique l'on ait décrit cet appareil et son fonctionnement à propos de l'extrusion de plomb et de métaux similaires, il va de soi qu'il peut tout aussi facilement être utilisé pour extruder d'autres matières telles que le caoutchouc, les matières plastiques et autres, ou appliquer des re- vêtements en ces matières, et que d'une manière générale, il peut être uti- lisé pour recouvrir d'une matière avec une autre dont le point de fusion est sensiblement différent, et lorsque la chaleur et la pression provo- quent l'adhérence des matières entre elles avec ou sans utilisation d'un agent de liaison.
Il va de soi que l'on peut apporter des modifications aux modes de réalisation de l'appareil représentés et décrits, notamment par substi- tution de moyens techniques équivalents sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1. Un appareil d'extrusion comportant un bloc d'extrusion caracté- risé en ce que des matrices mâle et femelle coopérant ensemble sont montées dans ce bloc, la partie femelle de la matrice étant pourvue d'une ouverture et la partie mâle présentant une partie de section réduite qui pénètre à l'intérieur de cette ouverture, et en ce qu'un dispositif est agencé de fa- çon à refouler une matière pouvant être extrudée entre ces matrices.
2. Un appreil d'extrusion, suivant 1, caractérisé en ce que le bloc comprend deux canaux qui se coupent et le traversent de préférence à angle droit, la matrice femelle obture l'une des extrémités de l'un de ces canaux, tandis que la matrice mâle ferme l'autre extrémité de ce canal.
3. Un appareil d'extrusion, suivant 1 et 2, caractérisé en ce que la partie de section réduite de la matrice mâle pénètre à l'intérieur de l'ouverture de la matrice femelle sur une longueur qui ne dépasse pas deux fois le diamètre de cette ouverture.
4. Un appareil d'extrusion, suivant 1-3, caractérisé en ce que la matrice mâle comprend une partie conique qui intersecte le second canal.
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