FR2496546A1 - EXTRUDER FOR THE MANUFACTURE OF PLASTIC PIPES - Google Patents

EXTRUDER FOR THE MANUFACTURE OF PLASTIC PIPES Download PDF

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Abstract

UNE EXTRUDEUSE DESTINEE A LA FABRICATION DE TUYAUX EN MATIERE PLASTIQUE ET EQUIVALENT COMPREND UN CYLINDRE 18, UNE VIS D'ALIMENTATION 11 MONTEE ROTATIVE A L'INTERIEUR DU CYLINDRE 18, UN OUTIL EN FORME DE TORPILLE 12 DISPOSE A L'EXTREMITE DE LA VIS D'ALIMENTATION 11 ET UNE MATRICE D'OUTIL 19 ENTOURANT L'OUTIL EN FORME DE TORPILLE 12. CE DERNIER EST REALISE DE FACON A CONSTITUER UN PROLONGEMENT DE LA VIS D'ALIMENTATION 11. IL PEUT PAR EXEMPLE ETRE FIXE RIGIDEMENT A L'EXTREMITE EXTERIEURE DE LA VIS D'ALIMENTATION 11 DE MANIERE A TOURNER EN MEME TEMPS QU'ELLE, OU IL PEUT ETRE COUPLE A LA VIS D'ALIMENTATION 11 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN ARBRE 15 QUI LA TRAVERSE AXIALEMENT.AN EXTRUDER FOR THE MANUFACTURE OF PLASTIC AND EQUIVALENT PIPES INCLUDES A CYLINDER 18, A SUPPLY SCREW 11 ROTATING INSIDE THE CYLINDER 18, A TOOL IN THE FORM OF A TORPEDO 12 PROVIDED AT THE END OF THE SCREW D '' SUPPLY 11 AND A TOOL MATRIX 19 SURROUNDING THE TORPEDOUS TOOL 12. THE LATTER IS PERFORMED TO CONSTITUTE AN EXTENSION OF THE SUPPLY SCREW 11. IT MAY, FOR EXAMPLE, BE FIXED RIGIDLY AT THE OUTER END FROM THE SUPPLY SCREW 11 IN A WAY TO TURN AT THE SAME TIME IT CAN BE COUPLED TO THE SUPPLY SCREW 11 THROUGH A SHAFT 15 WHICH THROUGH IT AXIALLY.

Description

Extrudeuse pour la fabrication de tuyaux en matière plastique.Extruder for the production of plastic pipes.

L'invention se rapporte à une extrudeuse pour la fabrication de tuyaux en matière plastique et équivalents et comprenant  The invention relates to an extruder for manufacturing plastic pipes and the like and comprising

un cylindre, une vis d'alimentation montée rotative à l'in-  a cylinder, a feed screw rotatably mounted inside

térieur du cylindre, un outil en forme de torpille disposé à l'extrémité extérieure de la vis d'alimentation et une  inside of the cylinder, a torpedo-shaped tool arranged at the outer end of the feed screw and a

matrice d'outil entourant l'outil en forme de torpille.  tool die surrounding the torpedo-shaped tool.

Quand on fabrique divers produits plastiques tubulaires au moyen d'une extrudeuse, on utilise presque exclusivement une  When manufacturing various tubular plastic products using an extruder, almost exclusively

tête d'extrusion conforme à la figure 1 du dessin annexé.  extrusion head according to Figure 1 of the accompanying drawing.

Dans l'extrudeuse, la matière plastique est fondue et homo-  In the extruder, the plastic is melted and homo-

généisée par suite de l'effet conjoint de la chaleur  generated by the joint effect of heat

introduite à travers la paroi cylindrique 1 et du cisaille-  introduced through the cylindrical wall 1 and shears-

ment produit par la vis 2. La masse fondue est transmise à la tête d'extrusion 3 o elle est divisée en plusieurs flux séparés en fonction du nombre d'ailes 4' qui supportent le corps 4 de l'outil en forme de torpille sur le corps de la tête d'extrusion 3. Après les ailes 4' la masse est unifiée et forme le produit défini par les dimensions de l'outil 5  ment produced by the screw 2. The molten mass is transmitted to the extrusion head 3 o it is divided into several separate streams according to the number of wings 4 'which support the body 4 of the torpedo-shaped tool on the body of the extrusion head 3. After the wings 4 ′ the mass is unified and forms the product defined by the dimensions of the tool 5

et de la matrice d'outil 6.and the tool matrix 6.

Un tel outil traditionnel présente l'inconvénient que, lorsque la masse divisée par les ailes du corps en forme de torpille est réunie, une section de joint est obtenue, dont la rigidité est féquemment inférieure à celle du reste du produit. La production d'un joint solide exige un temps long  Such a traditional tool has the disadvantage that, when the mass divided by the wings of the torpedo-shaped body is combined, a joint section is obtained, the rigidity of which is less than that of the rest of the product. Producing a solid joint takes a long time

et une pression et une température suffisamment élevées.  and a sufficiently high pressure and temperature.

Tous les facteurs ci-dessus réduisent le rythme de production et, fréquemment, rendent compliquée la construction de la tête d'extrusion.  All of the above factors reduce the rate of production and frequently make the construction of the extrusion head complicated.

La microstructure des matières plastiques au niveau molécu-  The microstructure of plastics at the molecular level

laire a un effet important sur les produits mécaniques à l'échelle macroscopique. Un paramètre de microstructure  laire has an important effect on mechanical products on a macroscopic scale. A microstructure parameter

typique est l'orientation moléculaire, c'est-à-dire l'oria-  typical is the molecular orientation, that is, the oria-

tation uniforme des molécules polymères dans une certaine direction en relation avec les dimensions macroscopiques de la matière plastique. Une telle orientation peut être produite lorsque la matière plastique fondue s'écoule à vitesse élevée dans un canal étroit ou lorsque le produit  uniform tation of polymer molecules in a certain direction in relation to the macroscopic dimensions of the plastic. Such orientation can be produced when the molten plastic material flows at high speed in a narrow channel or when the product

est tiré, à l'état fondu, dans une certaine direction.  is drawn, in the molten state, in a certain direction.

Dans un procédé de fabrication traditionnel d'un tuyau, l'orientation est produite dans la direction longitudinale du tuyau pour les deux raisons ci-dessus. C'est pourquoi la solidité du tuyau est habituellement plus élevée dans la direction axiale que dans la direction radiale. Toutefois, lorsque sous pression, la contrainte à la paroi du tuyau est plus élevée dans la direction transversale que dans la direction longitudinale, il s'ensuit que l'épaisseur de paroi d'un tuyau doit être plus élevée qu'elle ne le devrait  In a traditional method of manufacturing a pipe, the orientation is produced in the longitudinal direction of the pipe for the above two reasons. This is why the strength of the pipe is usually higher in the axial direction than in the radial direction. However, when under pressure, the stress at the pipe wall is higher in the transverse direction than in the longitudinal direction, it follows that the wall thickness of a pipe must be higher than it should

dans une situation optimum d'orientation.  in an optimum orientation situation.

L'invention se propose d'éliminer les inconvénients ci-dessus impliqués dans la fabrication traditionnelle,  The invention proposes to eliminate the above drawbacks involved in traditional manufacturing,

aussi bien que, d'autre part, d'engendrer de nouvelles pos-  as well as, on the other hand, to generate new pos-

sibilités pour l'optimisation des propriétés de solidité du produit en affectant la structure interne de la matière plastique. Suivant l'invention, le tuyau doit être orienté de manière que le degré et la direction d'orientation soient différents à différentes profondeurs dans la paroi du produit. Les -3- couches orientées fonctionnent ainsi à la manière de  possibilities for optimizing the solidity properties of the product by affecting the internal structure of the plastic. According to the invention, the pipe must be oriented so that the degree and the direction of orientation are different at different depths in the wall of the product. The oriented layers work in the same way as

renforts et le produit a des propriétés mécaniques excellen-  reinforcements and the product has excellent mechanical properties

tes. En contrôlant l'orientation de manière appropriée, on réalise une situation dans laquelle le rapport des solidités dans des directions différentes correspond au rapport des contraintes produites par la charge, une épaisseur optimale  your. By controlling the orientation appropriately, a situation is achieved in which the ratio of the solidities in different directions corresponds to the ratio of the stresses produced by the load, an optimal thickness.

et faible de paroi étant obtenue.and weak wall being obtained.

Ainsi, sur la base des considérations ci-dessus, l'invention se propose de réaliser une tête d'extrusion pour une extrudeuse de matière plastique appropriée à la fabrication  Thus, on the basis of the above considerations, the invention proposes to produce an extrusion head for a plastic extruder suitable for manufacturing

de produits tubulaires.tubular products.

En utilisant une telle tête d'extrusion a) le flux fondu de matière plastique n'a pas besoin d'être utilisé en parties à un stade quelconque dans les deux canaux de la tête d'extrusion, d'o il résulte que les portions de joints qui ont fréquemment un effet adverse sur la solidité du produit n'existent pas, et b) à la face interne du produit, une orientation moléculaire perpendiculaire à la direction du tirage est obtenue, d'o  By using such an extrusion head a) the molten flow of plastic material does not need to be used in parts at any stage in the two channels of the extrusion head, from which it follows that the portions of joints which frequently have an adverse effect on the solidity of the product do not exist, and b) on the internal face of the product, a molecular orientation perpendicular to the direction of the draft is obtained, whence

il résulte que la solidité du produit est augmentée.  it follows that the solidity of the product is increased.

Ces résultats peuvent être obtenus au moyen d'une extrudeuse principalement caractérisée en ce que l'outil en forme de  These results can be obtained by means of an extruder mainly characterized in that the tool in the form of

torpille est constitué d'un prolongement de la vis d'alimen-  torpedo consists of an extension of the supply screw

tation.tation.

Au moyen de l'invention, on obtient des avantages considéra-  By means of the invention, considerable advantages are obtained.

bles. Ainsi, grâce à l'extrudeuse réalisée, une orientation variant de couche en couche peut être obtenue et, en même temps, une division de la matière plastique fondue dans les  wheat. Thus, thanks to the extruder produced, an orientation varying from layer to layer can be obtained and, at the same time, a division of the molten plastic in the

canaux de la tête d'extrusion peut être supprimée.  extrusion head channels can be removed.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description  The invention will be better understood using the description

ci-après relative à des modes d'exécution donnés à titre -4- d'exemple, et du dessin annexé dans lequel la figure 2 est une vue latérale en coupe d'un premier mode d'exécution, la figure 3 est une vue latérale en coupe d'une  below relating to embodiments given by way of example and from the appended drawing in which FIG. 2 is a side view in section of a first embodiment, FIG. 3 is a view lateral section of a

tête d'extrusion conforme à un second mode d'exécu-  extrusion head in accordance with a second embodiment

tion. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la vis 11 de l'extrudeuse a été forée axialement de manière à être ouverte à l'intérieur sur toute sa longueur. L'outil en forme de torpille 12 est fixé à la vis 11 au moyen du palier  tion. In the embodiment of FIG. 2, the screw 11 of the extruder has been drilled axially so as to be open inside over its entire length. The torpedo-shaped tool 12 is fixed to the screw 11 by means of the bearing

13 et le joint est scellée au moyen d'un contre-filetage 14.  13 and the joint is sealed by means of a counter thread 14.

L'arbre 15 de l'outil 12 traverse -la vis et est, à l'autre extrémité, fixé à la boîte de vitesses 17-de l'extrudeuse au moyen d'un palier 16. Au moyen d'un moteur et de la boîte de vitesses 17 qui lui est reliée, l'outil 12 peut être amené en rotation dans un sens et à une vitesse désirés  The shaft 15 of the tool 12 crosses the screw and is, at the other end, fixed to the gearbox 17-of the extruder by means of a bearing 16. By means of a motor and the gearbox 17 connected to it, the tool 12 can be rotated in a desired direction and at a speed

quelconques.any.

Quand on fabrique un produit tubulaire au moyen de la tête d'extrusion représentée à la figure 2, il est clair en premier lieu que la masse plastique ne doit pas être divisée  When a tubular product is produced by means of the extrusion head shown in FIG. 2, it is first of all clear that the plastic mass must not be divided

en flux séparés dans les canaux de la tête d'extrusion.  in separate flows in the channels of the extrusion head.

D'autre part, suivant le frottement qui existe entre l'outil 12 et la masse et suivant la vitesse de rotation de la torpille, la partie intérieure du tuyau est entraînée dans un mouvement de rotation, à la suite duquel une orientée transversale est produite dans la partie intérieure, orientation qui est progressivement changée en une orientation longitudinale quand on s'approche de la surface extérieure de la paroi. Quand une direction et une quantité correctes sont recherchées pour l'orientation produite, les propriétés de solidité de la matière peuvent être utilisées d'une manière optimum et les propriété mécaniques désirées peuvent être réalisées avec une plus faible épaisseur de paroi, ce qui permet de réaliser des économies de matière -5- première. Au moyen du mode de réalisation de la figure 2, il également possible d'obtenir de nouvelles possibilités intéressantes pour des matières dont les propriétés de formation de joint sont très médiocres. Comme exemple de telles matières, on pourra mentionner le polyéthylène réticulé dont la capacité de formation de joint se détériore très rapidement lorsque le degré de réticulation augmente. Au moyen de la nouvelle construction, il est possible de permettre la réticulation  On the other hand, according to the friction which exists between the tool 12 and the mass and according to the speed of rotation of the torpedo, the internal part of the pipe is driven in a rotational movement, as a result of which a transverse orientation is produced in the inner part, orientation which is gradually changed to a longitudinal orientation when approaching the outer surface of the wall. When a correct direction and quantity are sought for the orientation produced, the solidity properties of the material can be used in an optimum manner and the desired mechanical properties can be achieved with a smaller wall thickness, which allows save raw materials -5-. By means of the embodiment of FIG. 2, it is also possible to obtain new interesting possibilities for materials whose joint-forming properties are very poor. As an example of such materials, mention may be made of crosslinked polyethylene, the capacity of which for forming a seal deteriorates very rapidly when the degree of crosslinking increases. By means of the new construction, it is possible to allow crosslinking

partielle de la matière première à l'intérieur de l'extru-  partial of the raw material inside the extru-

deuse et, néanmoins, d'obtenir un produit qui est utilisable  deuse and, nevertheless, to obtain a product which is usable

en ce qui concerne sa solidité.regarding its solidity.

Le mouvement de rotation de l'outil en forme de torpille 12, en conformité avec la figure 2, peut également être réalisé au moyen d'un outil traditionnel. Dans un tel cas, on fait passer l'outil en forme de torpille à travers un châssis et  The rotational movement of the torpedo-shaped tool 12, in accordance with FIG. 2, can also be carried out using a traditional tool. In such a case, the torpedo-shaped tool is passed through a chassis and

on le scelle au moyen d'un contre-filetage.  it is sealed by means of a counter thread.

Un second mode de réalisation possible, qui est plus simple  A second possible embodiment, which is simpler

et également plus restreint en ce qui concerne sa possibili-  and also more limited with regard to its possibility

té d'emploi, est représenté à la figure 3. Dans ce mode d'exécution, l'outil en forme de torpille tourne en relation  tee, is shown in Figure 3. In this embodiment, the torpedo-shaped tool rotates in relation

fixe avec la vis.fixed with screw.

Sans s'écarter de l'esprit de l'invention, on peut concevoir d'autres solutions que celles qui ont été illustrées. Ainsi, l'outil en forme de torpille peut être supporté au moyen d'un corps séparé muni d'un alésage pour le recevoir. Dans ce cas, le corps de l'outil en forme de torpille est, par exemple, de la manière traditionnelle, supporté par le corps  Without departing from the spirit of the invention, it is possible to conceive of other solutions than those which have been illustrated. Thus, the torpedo-shaped tool can be supported by means of a separate body provided with a bore to receive it. In this case, the torpedo-shaped tool body is, for example, in the traditional way, supported by the body

de la tête d'extrusion au moyen d'ailes.  of the extrusion head by means of wings.

-6--6-

Claims (6)

Revendications de brevet.Patent claims. - 1. Extrudeuse pour la fabrication de tuyaux en matière plastique et équivalents, comprenant un cylindre (18), une vis de rotation (11) montée rotative à l'intérieur du cylindre (18), un outil en forme de torpille (12) disposé à l'extrémité extérieure de la vis d'alimentation (11) et une matrice d'outil (15) entourant l'outil en forme de torpille (12), caractérisée en ce que l'outil en forme de torpille (12)  - 1. Extruder for the manufacture of plastic pipes and the like, comprising a cylinder (18), a rotation screw (11) rotatably mounted inside the cylinder (18), a torpedo-shaped tool (12) arranged at the outer end of the feed screw (11) and a tool die (15) surrounding the torpedo tool (12), characterized in that the torpedo tool (12) constitue un prolongement de la vis d'alimentation <11).  is an extension of the feed screw <11). 2. Extrudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil en forme de torpille (12) est  2. Extruder according to claim 1, characterized in that the torpedo-shaped tool (12) is fixé rigidement à l'extrémité extérieure de la vis d'alimen-  rigidly attached to the outer end of the feed screw tation (11), de manière à tourner en même temps qu'elle  tation (11), so as to rotate at the same time as (fig. 3).(fig. 3). 3. Extrudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil en forme de torpille (12) est monté rotatif par rapport à la vis d'alimentation (11, au moyen d'un arbre (15) qui traverse axialement ladite vis d'alimentation.  3. Extruder according to claim 1, characterized in that the torpedo-shaped tool (12) is rotatably mounted relative to the feed screw (11, by means of a shaft (15) which passes axially through said screw power supply. 4. Extrudeuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'arbre est couplé à une boite de vitesses (17) ou équivalent, au moyen de laquelle on peut le faire tourner dans un sens désiré et à une vitesse désirée quelconques indépendamment de la vitesse de rotation de la4. Extruder according to claim 3, characterized in that the shaft is coupled to a gearbox (17) or equivalent, by means of which it can be rotated in any desired direction and at any desired speed independently of the rotation speed of the vis d'alimentation (11).feed screw (11). 5. Extrudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil en forme de torpille (12) est  5. Extruder according to claim 1, characterized in that the torpedo-shaped tool (12) is supporté rotatif au moyen d'un châssis séparé muni d'un alé-  rotatably supported by means of a separate chassis provided with a sage pour ledit outil (12).wise for said tool (12). 6. Extrudeuse selon la revendication 1,  6. Extruder according to claim 1, caractérisée en ce que ledit châssis est, de la manière tra-  characterized in that said chassis is, in the tra- ditionnelle, supporté sur le corps de la tête d'extrusion au  supported on the body of the extrusion head at moyen d'ailes.way of wings.
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