FR2472970A1 - Multi-piece extrusion screw with self-tightening segment couplings - for assembly of selective replacement of complex screw profiles - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un organe de boudineuse tel qu'une vis ou un cylindre. The present invention relates to a extruder member such as a screw or a cylinder.
Dans les industries de transformation, et plus particulièrement dans le domaine des matières plastiques, les procédés d'extrusion se développent de plus en plus. In the processing industries, and more particularly in the field of plastics, extrusion processes are developing more and more.
Ces procédés sont assimilables à une mise en forme en continu, par laquelle, la matière à traiter est placée dans une trémie, d'où elle tombe dans les filets d'une vis qui tourne dans un cylindre chauffé. These processes can be likened to continuous shaping, whereby the material to be treated is placed in a hopper, from where it falls into the threads of a screw which turns in a heated cylinder.
Par suite, cette matière se trouve comprimée contre une filière située au bout du cylindre et sort sous forme de tube, de jonc ou de profilé. As a result, this material is compressed against a die located at the end of the cylinder and comes out in the form of a tube, a rod or a profile.
Or, un tel procédé est basé sur le fait que la pression à laquelle est soumise la matière à mouler augmente entre la trémie d'alimentation et la filière. Pour augmenter encore cette différence de pression, de manière usuelle, on utilise pour effectuer l'opération de boudinage, une boudineuse dans laquelle la vis à un pas décroissant. However, such a method is based on the fact that the pressure to which the material to be molded is subjected increases between the feed hopper and the die. To further increase this pressure difference, in the usual way, an extruder is used to carry out the extrusion operation, in which the screw has a decreasing pitch.
Or, il est bien connu que les zones de cette vis qui travaillent a' des pressions et à une température plus élevée, donc, celles qui sont les plus proches de la filière s'usent à une vitesse particulièrement élevée, ce qui nécessite un remplacement rapide de la totalité de l'appareillage, entralnant bien entendu une élévation considérable du prix de revient de l'opération d'extrusion. However, it is well known that the zones of this screw which work at pressures and at a higher temperature, therefore, those which are closest to the die wear at a particularly high speed, which requires replacement fast of the entire apparatus, entraining of course a considerable increase in the cost price of the extrusion operation.
La présente invention a pour objet de remédier a' ces inconvénients, en proposant une boudineuse dont l'usure ne nécessite pas un changement de la totalité de ces éléments. The object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a extruder whose wear does not require a change of all of these elements.
A cet effet, la présente invention a pour objet un organe de boudineuse, caractérisé en ce qu'il se compose de plusieurs éléments usinés séparément puis assemblés. To this end, the present invention relates to a plodder member, characterized in that it consists of several elements machined separately and then assembled.
De tels éléments sont généralement constitués par des tronçons de vis dont les extrémités sont munies de moyens d'assemblage mâles ou femelles, mais, il peut également être intéressant de prévoir un cylindre constitué de tels éléments, étant donné que si l'usure du cylindre est moins rapide que celle de la vis, la partie la plus proche de la filière s'use plus rapidement que sa partie voisine de la trémie d'alimentation. Such elements are generally constituted by sections of screws whose ends are provided with male or female assembly means, but, it may also be advantageous to provide a cylinder made up of such elements, given that if the wear of the cylinder is slower than that of the screw, the part closest to the die wears out more quickly than its part near the feed hopper.
Cette disposition est particulièrement intéressante, étant donné que lors d'une usure d'une partie de la vis ou du cylindre, elle permet de ne pas remplacer la totalité de cette vis ou de ce cylindre, mais uniquement la partie usée. This arrangement is particularly advantageous, given that during wear of a part of the screw or of the cylinder, it makes it possible not to replace all of this screw or of this cylinder, but only the worn part.
Selon une autre caractéristique de l'invention, se rapportant à une vis de boudineuse, les moyens d'assemblage sont constitués par un élément d'axe fileté prévu à l'extrémité de l'un des tronçons de vis à assembler coopérant avec un per çage taraudé dont la forme et les dimensions correspondent à celles de l'élément d'axe prévu à l'extrémité en vis-à-vis de l'autre tronçon de vis. According to another characteristic of the invention, relating to a extruder screw, the assembly means consist of a threaded axis element provided at the end of one of the sections of screw to be assembled cooperating with a per threaded bore whose shape and dimensions correspond to those of the axis element provided at the end opposite the other screw section.
Pour améliorer la rigidité de l'assemblage, et selon une autre caractéristique de l'invention, le sens des filetages est choisi de telle façon que le montage de la vis se fait en commençant par les éléments situés à proximité de la trémie d'alimentation, en finissant par ceux se trouvant du caté de la filière. To improve the rigidity of the assembly, and according to another characteristic of the invention, the direction of the threads is chosen in such a way that the mounting of the screw is done by starting with the elements located near the feed hopper. , ending with those in the caté sector.
En effet, comme il a été déjà signalé, le principe même de la boudineuse entratne une élévation graduelle de la pression le long de la vis dans le sens du mouvement de la matière, c'est-à-dire de la trémie d'alimentation vers la filière. Il en résulte une force axiale permanente agissant sur les filets de la vis, de la filière vers la trémie d'alimentation, empêchant ainsi tout autodesserrage des tronçons de vis. Indeed, as has already been pointed out, the very principle of the extruder causes a gradual increase in pressure along the screw in the direction of the movement of the material, that is to say the feed hopper. towards the sector. This results in a permanent axial force acting on the threads of the screw, from the die to the feed hopper, thus preventing any self-loosening of the screw sections.
Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas d'une vis de boudineuse à pas décroissant dans la direction de la tête d'extrusion, cette vis est formée de tron çons de vis ayant chacun un pas constant, le pas de chaque tronçon étant différent du pas du tronçon voisin. According to another characteristic of the invention, in the case of an extruder screw with decreasing pitch in the direction of the extrusion head, this screw is formed of sections of screws each having a constant pitch, the pitch of each section being different from the pitch of the neighboring section.
En plus des avantages liés à la différence de vitesse d'usure sur toute la longueur de la vis, cette disposition offre l'avantage de simplifier de beaucoup l'usinage de chacun des tronçons, étant donné qu'il est beaucoup plus facile de fabriquer un tronçon de pas constant, qu'un tronçon de pas variable. In addition to the advantages linked to the difference in wear speed over the entire length of the screw, this arrangement offers the advantage of greatly simplifying the machining of each of the sections, since it is much easier to manufacture. a constant step section, than a variable step section.
Par ailleurs, il est possible, à partir de mêmes tronçons de base, c'est-à-dire de même tronçons placés du caté de la trémie d'alimentation, de prévoir plusieurs possibilités de tronçons supplémentaires, pour obtenir différentes longueurs de transition, rapports de compression ou longueurs de calibrage, simplement en remplaçant un ou plusieurs tronçons de la vis par des éléments de rechange interchangeables. En d'autres termes, à partir de plusieurs tronçons de rechange, avec une seule vis de base, on peut effectuer l'extrusion de divers matériaux nécessitant des paramètres différents d'extrusion,
Il en résulte un élargissement des possibilités d'utilisation des boudineuses, -sans nécessité de posséder des vis complètes pour chaque matière à extruder.Furthermore, it is possible, from the same basic sections, that is to say from the same sections placed from the side of the feed hopper, to provide several possibilities for additional sections, in order to obtain different transition lengths, compression ratios or calibration lengths, simply by replacing one or more sections of the screw with interchangeable spare parts. In other words, from several spare sections, with a single base screw, it is possible to carry out the extrusion of various materials requiring different extrusion parameters,
This results in a widening of the possibilities of using extruders, without the need for complete screws for each material to be extruded.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les tronçons de vis présentent, sur leur face tournée vers la filière, des trous permettant d'insérer des outils facilitant le montage ou le démontage de la vis. According to another characteristic of the invention, the screw sections have, on their face facing the die, holes for inserting tools facilitating the mounting or dismounting of the screw.
Cette caractéristique simplifie les opérations de démontage et de réassemblage de la vis, et par suite diminue le temps nécessaire à ces différentes opérations. This characteristic simplifies the dismantling and reassembly operations of the screw, and consequently reduces the time necessary for these various operations.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les tronçons de vis présentent un pas constant mais des profondeurs différentes pour obtenir un rapport de compression voulu. According to another characteristic of the invention, the screw sections have a constant pitch but different depths to obtain a desired compression ratio.
Les éléments de boudineuse qui font l'objet de l'invention seront décrits plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est un schéma d'ensemble d'une telle boudineuse,
- la figure 2 représente un détail de l'assemblage de deux tronçons de vis dont l'un est représenté en totalité et l'autre partiellement.The extruder elements which are the subject of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is an overall diagram of such a extruder,
- Figure 2 shows a detail of the assembly of two sections of screws, one of which is shown in full and the other partially.
- la figure 3 représente un détail de l'assemblage de deux tronçons de cylindre de boudineuse. - Figure 3 shows a detail of the assembly of two sections of extruder cylinder.
Selon la figure l; la boudineuse, objet de l'invention, se compose d'une trémie d'alimentation 1, dans laquelle on introduit la matière à traiter selon la flèche A, par exemple de la matière plastique. According to Figure l; the extruder, object of the invention, consists of a feed hopper 1, into which the material to be treated is introduced according to arrow A, for example plastic.
Cette matière est ensuite introduite dans un cylindre chauffé 2 dans lequel se déplace une vis de boudineuse 3 commandée en rotation par un moteur 5, qui conduit la matière introduite par la trémie d'alimentation 1, jusqu a une filière 4 fixée sur la tête 6 de la boudineuse et dont la cavité 7 présente une section correspondant au profil désiré pour la matière extrudée. This material is then introduced into a heated cylinder 2 in which moves a extruder screw 3 controlled in rotation by a motor 5, which conducts the material introduced by the feed hopper 1, to a die 4 fixed on the head 6 of the extruder and whose cavity 7 has a section corresponding to the desired profile for the extruded material.
Le principe de cette opération est basée sur une élévation de la température et de la pression, de la trémie 1 à la filière 4, dans le sens de la flèche B. Pour augmenter la différence de pression entre la trémie 1 et la filière 4, la vis 3 est à pas décroissant dans la direction de la tête d'extrusion 6, selon la flèche B. The principle of this operation is based on an increase in temperature and pressure, from the hopper 1 to the die 4, in the direction of arrow B. To increase the pressure difference between the hopper 1 and the die 4, the screw 3 is with decreasing pitch in the direction of the extrusion head 6, according to arrow B.
L'invention est basée sur le fait que les zones de la vis 3 et du cylindre 2 qui travaillent aux pressions et températures les plus élevées, c'est-à-dire celles qui sont les plus proches de la filière 4, s'usent beaucoup plus rapidement que le reste du cylindre ou de la vis. Ce fait entraîne, dans les boudineuses de type classique, l'obligation de remplacer assez rapidement l'ensemble du cylindre, et surtout de la vis, ce qui augmente considérablement le prix de revient du procédé. The invention is based on the fact that the zones of the screw 3 and of the cylinder 2 which work at the highest pressures and temperatures, that is to say those which are closest to the die 4, wear out much faster than the rest of the cylinder or screw. This fact involves, in the conventional type extruders, the obligation to replace the cylinder assembly, and especially the screw, fairly quickly, which considerably increases the cost price of the process.
Selon l'invention, la vis 3 et le cylindre 2 se composent de tronçons 2', 3' qui sont usinés séparément puis assemblés, grâce à des moyens d'assemblage mâles et femelles prévus à cet effet aux extrémités de ces tronçons 2', 3'. According to the invention, the screw 3 and the cylinder 2 consist of sections 2 ', 3' which are machined separately and then assembled, using male and female assembly means provided for this purpose at the ends of these sections 2 ', 3 '.
Cette disposition empêche, lors d'une usure de la partie de la vis ou du cylindre la plus proche de la filière, de remplacer ces éléments, sans avoir l'obligation de remplacer la totalité de la vis ou du cylindre. This arrangement prevents, when the part of the screw or cylinder closest to the die is worn, from replacing these elements, without having to replace the entire screw or cylinder.
Selon la figure 2, les moyens d'assemblage de deux tronçons adjacents 3' et 3" d'une vis de boudineuse 3, sont constitués par un élément d'axe fileté 8 prévu à l'extrémité de l'un des tronçons 3', qui coopère avec un perçage taraudé 9, de formes et de dimensions correspondant à celles de l'élément d'axe 8 prévu à l'extrémité en vis-à-vis de l'autre tronçon de vis 3". According to FIG. 2, the means for assembling two adjacent sections 3 'and 3 "of a extruder screw 3, are constituted by a threaded axis element 8 provided at the end of one of the sections 3' , which cooperates with a threaded bore 9, of shapes and dimensions corresponding to those of the axis element 8 provided at the end opposite the other screw section 3 ".
Bien entendu, dans le cas d'une matière se déplaçant dans le sens de la flèche B entre la trémie d'alimentation 1 et la filière 4, la différence de pression existant d'un bout à l'autre de la vis 3 engendre une force-axiale permanente X, qui agit sur les filets 10 de la vis 3. Of course, in the case of a material moving in the direction of arrow B between the feed hopper 1 and the die 4, the pressure difference existing from one end to the other of the screw 3 generates a permanent axial force X, which acts on the threads 10 of the screw 3.
En conséquence, et pour utiliser l'action de cette force X pour empêcher un auto-desserrage en cours de fonctionnement de l'assemblage entre les tronçons 3' et 3, le filetage des éléments 8 et 9 est choisi de telle manière que l'assemblage de la totalité de la vis-3 soit effectué dans le sens de la compression, ctest-à-dire que l'on commence à mettre en place les éléments 3', 3", qui sont les plus proches de la trémie d'alimentation 1. Consequently, and to use the action of this force X to prevent self-loosening during operation of the assembly between the sections 3 ′ and 3, the threading of the elements 8 and 9 is chosen in such a way that the assembly of the entire screw-3 is performed in the direction of compression, that is to say that one begins to set up the elements 3 ', 3 ", which are closest to the hopper power supply 1.
Par ailleurs, pour faciliter l'assemblage et le démontage de ces éléments, il est prévu, sur la face arrière de chacun des éléments, des trous 11 prévus pour recevoir un outil de démontage. Furthermore, to facilitate assembly and disassembly of these elements, there are provided, on the rear face of each of the elements, holes 11 provided for receiving a disassembly tool.
Dans le cas d'une boudineuse à pas variable, il est intéressant, pour diminuer le prix de revient de la fabrication, de prévoir des tronçons 3', 3 ayant un pas constant. In the case of a variable pitch extruder, it is advantageous, in order to reduce the manufacturing cost price, to provide sections 3 ′, 3 having a constant pitch.
Le dispositif, objet de l'invention, permet d'utiliser une seule vis de base de la boudineuse pour obtenir différentes longueurs de transition, ainsi que différents rapports de compression ou longueurs de calibrage, simplement en remplaçant un ou plusieurs éléments consécutifs 3', 3" de la vis 3 par des éléments de rechange interchangeables. The device, object of the invention, makes it possible to use a single base screw of the extruder to obtain different transition lengths, as well as different compression ratios or calibration lengths, simply by replacing one or more consecutive elements 3 ′, 3 "from screw 3 by interchangeable spare parts.
Donc, étant donné que l'on dispose de plusieurs éléments de rechange 3', 3, avec une seule vis de base, on peut effectuer l'extrusion de divers matériaux nécessitant des paramètres différents d'extrusion. Therefore, since there are several spare elements 3 ′, 3, with a single base screw, it is possible to carry out the extrusion of various materials requiring different extrusion parameters.
Il en résulte un élargissement des possibilités d'utilisation de la boudineuse qui n'oblige pas à posséder des vis complètes pour chaque matière a' extruder. This results in a widening of the possibilities of use of the extruder which does not oblige to have complete screws for each material to be extruded.
Selon la figure 3, l'invention s'applique également à des cylindres de boudineuse 2 se composant de tronçons 2' dont deux sont représentés schématiquement sur la figure. According to Figure 3, the invention also applies to extruder cylinders 2 consisting of sections 2 ', two of which are shown schematically in the figure.
Les extrémités de chacun de ces tronçons forment deux épaulements 20, 20' se correspondant deux à deux et formant deux étages de gradins 21, 22 dont l'un comporte un filetage 23 de pas inverse au sens de rotation de la vis. Par ailleurs ce gradin 23 se termine sur sa partie interne par une surface biseautée 24 faisant office de cône daétanchéité. The ends of each of these sections form two shoulders 20, 20 'corresponding two by two and forming two stages of steps 21, 22 one of which has a thread 23 of opposite pitch to the direction of rotation of the screw. Furthermore, this step 23 ends on its internal part with a bevelled surface 24 acting as a sealing cone.
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