FR3144037A1 - Extrudeuse volumétrique miniaturisée utilisant des vis coniques jumelées pourvues chacune d’un filetage dont le pas augmente pour maintenir une cylindrée constante - Google Patents

Abstract

L’invention concerne une extrudeuse (1) comprenant une première vis (2) et une seconde vis (3) coniques, montées contrarotatives dans un fourreau (4) et qui définissent un étage volumétrique (11) au sein duquel les filetages (5, 6) sont interpénétrés et conjugués l’un par rapport à l’autre de sorte à former, entre le fourreau (4) et les vis (2, 3) une succession de chambres (7, 8) fermées en forme de C afin de conférer à l’extrudeuse (1) un fonctionnement volumétrique, et en ce, dans une partie au moins de l’étage volumétrique, le pas (P5, P6) du filetage desdites vis (2, 3) augmente selon une loi de compensation (LP5_11, LP6_11) prédéterminée, de préférence quadratique, afin que les chambres (7, 8) fermées successives présentent chacune un volume individuel qui reste égal à un volume (V2, V3) constant prédéterminé formant la cylindrée de la vis considérée (2, 3). Figure 15

Description

EXTRUDEUSE VOLUMÉTRIQUE MINIATURISÉE UTILISANT DES VIS CONIQUES JUMELÉES POURVUES CHACUNE D’UN FILETAGE DONT LE PAS AUGMENTE POUR MAINTENIR UNE CYLINDRÉE CONSTANTE

La présente invention concerne le domaine général de l’extrusion, et plus particulièrement le domaine de l’extrusion de matériaux à base de caoutchouc.

La présente invention trouve notamment application dans la fabrication d’éléments destinés à entrer dans la constitution de bandages pour roues de véhicules.

Il est connu que les opérations d’extrusion requièrent généralement un contrôle précis du débit du matériau extrudé, pour éviter la génération de produits non conformes, et donc la mise au rebut desdits produits.

Or, en pratique, il est parfois difficile d’assurer un tel contrôle précis du débit du matériau extrudé lors de phases transitoires du processus d’extrusion, telles que les phases de démarrage, d’arrêt puis de redémarrage de la ligne d’extrusion. Cette difficulté tient notamment à ce que, durant de telles phases transitoires, la température des outils d’extrusion d’une part, et la vitesse des organes mécaniques mobiles de la ou des extrudeuses d’autre part, ne sont pas stabilisées, ce qui provoque des variations des propriétés rhéologiques et du comportement du matériau extrudé.

Pour assurer la maîtrise du débit du matériau extrudé, il est connu de mettre en place des extrudeuses dites « volumétriques », c’est-à-dire des extrudeuses qui sont pourvues d’organes mécaniques mobiles, tels que des pistons, des roues dentées ou des vis jumelées interpénétrées, qui sont agencés de manière à créer, au sein de l’extrudeuse, une ou plusieurs chambres qui vont, sous l’effet du mouvement cyclique desdits organes mécaniques mobiles, tout d’abord s’ouvrir et augmenter leur volume pour accueillir le matériau entrant, puis se refermer de sorte à emprisonner une quantité donnée dudit matériau, et enfin se contracter pour refouler mécaniquement hors de la chambre ladite quantité captive de matériau.

Ainsi, de telles extrudeuses sont capables de délivrer, quelle que soit la pression qui règne en sortie de l’extrudeuse, un volume de matériau extrudé, dit « cylindrée » de l’extrudeuse, qui est constant pour chaque nouvelle itération du fonctionnement cyclique de l’extrudeuse, c’est-à-dire, dans l’exemple ci-dessus, un volume de matériau extrudé qui est identique à chaque aller et retour du piston, respectivement à chaque tour des roues dentées, ou à chaque tour des vis jumelées.

Les installations qui utilisent de telles extrudeuses volumétriques présentent par ailleurs souvent une structure à plusieurs étages, chaque étage étant formé par une extrudeuse d’un type choisi, et ce afin de pouvoir assurer l’ensemble des fonctions que représentent l’alimentation de l’installation en matériau, la plastification du matériau, la montée en pression du matériau, puis de dosage volumétrique du matériau en sortie de l’installation.

Ainsi, par exemple, il est connu d’associer en série, au sein d’une même installation, une extrudeuse monovis, de type vis d’Archimède, d’une part, qui comprend une vis montée en rotation dans un fourreau et qui assure l’alimentation, la plastification, et une certaine montée en pression et en température du matériau par cisaillement, avec d’autre part une pompe à engrenage, dont l’orifice d’admission est connecté à l’orifice de refoulement de l’extrudeuse monovis, et dont les roues dentées contrarotatives assurent, en coopération avec le carter de ladite pompe à engrenage, la montée finale en pression et le fonctionnement volumétrique de l’installation.

Toutefois, de telles installations sont particulièrement encombrantes et lourdes.

Ceci est particulièrement vrai lorsque ces installations sont destinées à extruder un matériau à base de caoutchouc. En effet, afin de ne pas dégrader le matériau à base de caoutchouc, il est nécessaire de ne pas exposer celui-ci à des températures trop élevées, ce qui impose de ne pas faire tourner les roues de la pompe à engrenage à une vitesse trop élevée. Dès lors, si l’on souhaite assurer un débit de matériau extrudé suffisant, il est nécessaire d’opter pour une pompe à engrenage qui présente une grosse cylindrée, et par conséquent de grandes dimensions.

On connaît également des installations de coextrusion telles que celle décrite dans la demande WO-2017/109419 déposée par la demanderesse, au sein de laquelle un premier étage formé par une vis de gavage assure l’alimentation d’un second étage comprenant des vis jumelles interpénétrées et conjuguées qui assurent le fonctionnement volumétrique. Si un tel agencement permet avantageusement de multiplier le nombre de voies d’extrusion raccordées à une même tête d’extrusion tout en conservant une tête d’extrusion relativement compacte, et de garantir un débit relativement élevé et bien contrôlé de chacun des matériaux extrudés, les installations de ce type restent toutefois dédiées à des applications de coextrusion qui visent à réaliser des profilé complexes réunissant de nombreux matériaux extrudés, et présentent, globalement, en raison de la multiplicité des voies d’extrusion, un encombrement relativement important.

Par ailleurs, les installations connues peuvent se révéler relativement coûteuses, non seulement à l’acquisition mais également en exploitation, en raison notamment de leur consommation d’énergie et de leur complexité d’entretien.

Les objets assignés à l’invention visent par conséquent à remédier aux inconvénients susmentionnés et proposer une extrudeuse miniaturisée qui présente un encombrement et un poids réduit tout en conservant un fonctionnement volumétrique satisfaisant qui permette un excellent contrôle du débit du matériau extrudé.

Les objets assignés à l’invention sont atteints au moyen d’une extrudeuse destinée à extruder un matériau, ladite extrudeuse comprenant :
- un fourreau,
- une première vis qui est montée en rotation dans le fourreau autour d’un premier axe central et qui est pourvue d’un premier filetage,
- une seconde vis qui est montée en rotation dans le fourreau autour d’un second axe central et qui est pourvue d’un second filetage,
lesdites première vis et seconde vis étant contrarotatives et agencées de manière à ce que le premier filetage et le second filetage coopèrent pour acheminer le matériau de l’amont vers l’aval du fourreau, ladite extrudeuse étant caractérisée en ce que :
- la première vis est conique, de sorte que le diamètre de sommet du premier filetage décroît le long du premier axe central, dans le sens amont-aval, selon un premier angle de conicité prédéterminé,
- la seconde vis est conique, de sorte que le diamètre de sommet du second filetage décroît le long du second axe central, dans le sens amont-aval, selon un second angle de conicité prédéterminé,
en ce que ladite extrudeuse comprend un étage dit « étage volumétrique » au sein duquel le premier filetage de la première vis et le second filetage de la seconde vis sont interpénétrés et conjugués l’un par rapport à l’autre de sorte à former d’une part, entre le fourreau et la première vis, le long du premier axe central, une première série de chambres successives fermées en forme de C et d’autre part, entre le fourreau et la seconde vis, le long du second axe central, une seconde série de chambres successives fermées en forme de C, afin que la rotation des première et seconde vis génère un déplacement positif du matériau capté par la première série de chambres et du matériau capté par la seconde série de chambres,
et en ce qu’au moins une partie de l’étage volumétrique forme un étage dit « étage volumétrique isochore », au sein duquel :
- le pas du premier filetage augmente le long du premier axe central, dans le sens amont-aval, au fur et à mesure que le diamètre de sommet du premier filetage diminue, selon une loi dite « première loi de compensation » qui permet à l’augmentation progressive du pas du premier filetage de compenser la conicité de la première vis afin que, dans ledit étage volumétrique isochore, le volume individuel de chacune des chambres fermées de la première série de chambres fermées reste égal à un même volume nominal constant prédéterminé, dit « cylindrée de première vis », assorti d’une tolérance maximale de +/- 2%, de préférence de +/-1%, voire de +/-0,5%, et
- le pas du second filetage augmente le long du second axe central, dans le sens amont-aval, au fur et à mesure que le diamètre de sommet du second filetage diminue, selon une loi dite « seconde loi de compensation » qui permet à l’augmentation progressive du pas du second filetage de compenser la conicité de la seconde vis afin que, dans ledit étage volumétrique isochore, le volume individuel de chacune des chambres fermées de la seconde série de chambres fermées reste égal à un même volume nominal constant prédéterminé, dit « cylindrée de seconde vis », assorti d’une tolérance maximale de +/- 2%, de préférence de +/-1%, voire de +/-0,5%.

Avantageusement, l’extrudeuse selon l’invention permet d’assurer à elle seule la plastification du matériau, la montée en pression, et un fonctionnement volumétrique au débit précisément contrôlé, et ce en occupant un espace relativement réduit.

L’agencement des filetages selon l’invention, dont le pas s’allonge, dans l’étage volumétrique isochore, au fur et à mesure que le cône de la vis rétrécit, permet avantageusement de concilier la conicité des vis avec la constance du volume de chaque chambre fermée tandis que ladite chambre progresse d’amont en aval le long de l’axe central de la vis, au fur et à mesure de la rotation de la vis sur elle-même. Ainsi, le volume de matériau extrudé qui est capté par la chambre qui s’ouvre à l’entrée amont de l’étage volumétrique isochore est le même volume unitaire captif qui est transporté par chaque chambre fermée de l’étage volumétrique isochore qui est comprise entre la vis et le fourreau, et le même volume qui est refoulé par la chambre qui s’ouvre à l’extrémité aval de l’étage volumétrique isochore. Ce volume unitaire constant correspond avantageusement au volume de matériau extrudé qui est expulsé à chaque tour complet de la vis considéré, c’est-à-dire à la cylindrée de ladite vis.

Du fait que, à chaque instant considéré, le volume des différentes chambres fermées définie le long de son axe central par une même vis conique est constant, ou quasi-constant en tenant compte des tolérances admissibles susmentionnées, c’est-à-dire que ledit volume ne subit ni réduction ni augmentation substantielle, quelle que soit la position que la chambre fermée considérée occupe le long de l’axe, on obtient un convoyage régulier du matériau contenu dans les chambres fermées, le long de l’axe central de chaque vis, de l’amont vers l’aval de l’extrudeuse.

Ceci assure un fonctionnement volumétrique de chaque vis conique tout en évitant notamment des problèmes de surpression locale et donc des problèmes de fuite entre les chambres successives d’une même vis, qui pourraient apparaître si l’on comprimait excessivement le matériau captif d’une chambre fermée en cherchant à réduire le volume de ladite chambre sans donner audit matériau la possibilité de s’échapper, ou encore des problèmes de chute locale de pression et de cavitation, qui pourraient apparaître si l’on tendait à créer une expansion du matériau captif d’une chambre fermée en augmentant le volume de ladite chambre, c’est-à-dire en augmentant le volume accessible audit matériau, sans augmenter la quantité de matériau disponible dans ladite chambre.

A ce titre, on notera que, ainsi qu’on le verra plus bas, on peut avantageusement associer à l’étage volumétrique, en amont dudit étage volumétrique et au sein des mêmes première et seconde vis, un étage d’alimentation qui permettra de travailler et de comprimer le matériau afin d’assurer un gavage de l’étage volumétrique.

La conicité des vis présente quant à elle plusieurs avantages.

Un premier avantage de la conicité est que la portion amont de la vis, qui correspond à la grande base de l’enveloppe tronconique dans laquelle s’inscrit ladite vis, présente un diamètre large et offre donc un accès large pour l’introduction du matériau dans l’extrudeuse, ce qui permet d’assurer la fonction d’alimentation dans de bonne conditions.

Un second avantage de la conicité est que la surface projetée du filetage, considérée dans un plan normal à l’axe central de la vis, décroît le long de l’axe, de sorte que ladite surface projetée est minimale au niveau de l’extrémité aval de la vis conique, qui correspond à la petite base de l’enveloppe tronconique dans laquelle s’inscrit ladite vis. Ainsi, ladite surface projetée du filetage est minimale justement dans la zone où le matériau exerce à l’encontre de la vis la pression la plus élevée, nécessaire pour vaincre la pression qui règne en sortie de l’extrudeuse et propulser le matériau à travers la filière d’extrusion connectée à la sortie de l’extrudeuse. En minimisant l’aire de la surface projetée qui est soumise à la pression exercée sur la vis par le matériau soumis à l’action de l’extrudeuse, on réduit l’effort axial résultant qu’exerce le matériau à l’encontre de la vis et des paliers qui soutiennent ladite vis et permettent la rotation de celle-ci dans le fourreau. Par conséquent, on pourra sans risque réduire la taille de ces paliers, et ainsi gagner en compacité et en légèreté.

Un troisième avantage de la conicité est de réduire la surface mouillée de la vis, c’est-à-dire la surface de la vis qui est au contact du matériau, par rapport à ce que serait cette même surface mouillée au sein d’une vis cylindrique droite qui présenterait un diamètre constant et une longueur axiale égale à la longueur de la vis conique. En réduisant la surface mouillée, ainsi que le bras de levier qui correspond, en chaque point de ladite surface mouillée, à la distance radiale mesurée entre l’axe central de la vis et ledit point considéré, on réduit le couple résistant qu’exerce le matériau, du fait de sa viscosité, à l’encontre de la rotation de la vis. Une extrudeuse selon l’invention requiert donc un couple d’entraînement relativement peu élevé, ce qui permet de réduire la taille, ainsi que le poids, du ou des moteurs et du ou des réducteurs qui entraînent les première et seconde vis en rotation.

Pour l’ensemble de ces raisons, l’invention permet avantageusement de mettre en œuvre une extrudeuse compacte, légère, relativement peu sujette à l’inertie mécanique, à l’inertie thermique, et aux vibrations.

Avantageusement, du fait de sa légèreté et de sa compacité, une telle extrudeuse peut être embarquée sur un dispositif de transport qui permet de déplacer et positionner ladite extrudeuse de manière dynamique par rapport à un support de réception sur lequel on construit l’objet souhaité, ce qui permet de réaliser ledit objet par impression tridimensionnelle en déposant le matériau extrudé sur ledit support de réception aux endroits voulus et dans les quantités voulues.

D’autres objets, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu’à l’aide des dessins annexés, fournis à titre purement illustratif et non limitatif, parmi lesquels :

La illustre, selon une vue en perspective, une paire de première vis et de seconde vis contrarotatives jumelées selon une première variante de l’invention, au sein de laquelle l’étage volumétrique est précédé d’un étage d’alimentation dans lequel chacune des première et seconde vis est mono-filet.

La est une vue de détail du dessus d’une vis de la paire de vis de la .

La illustre, selon une vue en perspective, une paire de première vis et de seconde vis contrarotatives jumelées selon une seconde variante de l’invention, au sein de laquelle l’étage volumétrique est précédé d’un étage d’alimentation dans lequel chacune des première et seconde vis est bi-filet.

La est une vue de dessus d’une vis de la paire de vis de la .

La illustre, selon une vue de détail en perspective, l’étage volumétrique isochore d’une paire de vis coniques contrarotatives jumelées utilisées dans une extrudeuse selon l’invention, par exemple la paire de vis de la ou celle de la .

La est une vue de dessus de la paire de vis de la .

La est une vue de face, depuis l’aval, de la paire de vis des figures 5 et 6.

La figue 8 est une vue en coupe, dans un plan contenant le premier axe central de la première vis et le second axe central de la seconde vis conique, de l’étage volumétrique isochore d’une extrudeuse selon l’invention, au sein de laquelle les vis des figures 5 à 7 coopèrent avec un fourreau pour former deux séries de chambres fermées en forme de C.

La est une vue en perspective des volumes définis, le long du premier axe central, par la première chambre fermée et la dernière chambre fermée de la première série de chambres fermées en forme de C de l’étage volumétrique, et plus particulièrement de l’étage volumétrique isochore, d’une extrudeuse selon l’invention.

La illustre, en superposition sur les chambres de la , d’une part l’enveloppe tronconique fictive externe à l’intérieure de laquelle s’inscrit le sommet du premier filetage, et qui correspond donc à l’enveloppe tronconique hors-tout de la première vis, et d’autre part l’enveloppe tronconique fictive interne qui s’inscrit dans le fond du premier filetage, et qui correspond donc à l’enveloppe tronconique du noyau de la première vis, dans l’étage volumétrique isochore.

La est une vue de dessus des chambres représentées sur les figures 9 et 10, et de l’enveloppe tronconique fictive externe.

La est une vue latérale, depuis l’amont de la vis, des chambres illustrées sur les figures 9 à 11.

La illustre, selon une vue rabattue dans un plan de référence qui est, par convention, normal au premier axe central et tangent à l’extrémité axiale amont de l’étage volumétrique isochore de la première vis conique, un principe de dimensionnement dudit étage isochore de la première vis conique.

La est un exemple d’installation d’extrusion mettant en œuvre une tête de pose mobile qui embarque une extrudeuse à deux vis coniques selon l’invention.

La est un exemple de lois de dimensionnement du filetage d’une vis conique utilisée par l’invention, ici en lien préférentiel avec la première variante illustrée sur figures 1 et 2, faisant apparaître l’augmentation quadratique du pas du filetage dans l’étage volumétrique isochore, et la réduction du filetage dans l’étage d’alimentation qui précède ledit étage volumétrique isochore.

La présente invention concerne une extrudeuse 1, destinée à extruder un matériau, et plus particulièrement une extrudeuse 1 de type « bi-vis ».

Ladite extrudeuse comprend, de façon connue en soi, un fourreau 4, de préférence métallique.

Ladite extrudeuse 1 comprend, tel que cela est bien visible sur les figures 1 à 8 : - une première vis 2 qui est montée en rotation dans le fourreau 4 autour d’un premier axe central X2 et qui est pourvue d’un premier filetage 5,
- une seconde vis 3 qui est montée en rotation dans le fourreau 4 autour d’un second axe central X3 et qui est pourvue d’un second filetage 6.

Lesdites première et seconde vis 2, 3 sont contrarotatives et agencées de manière à ce que le premier filetage 5 et le second filetage 6 coopèrent pour acheminer le matériau de l’amont vers l’aval du fourreau 4, selon un mouvement global d’avance noté ici « FWD ».

Par commodité de description, on désignera par « axiale » une direction parallèle à l’axe central X2, X3 de la vis 2, 3 considérée, et par « radiale » une direction perpendiculaire à l’axe central X2, X3 de la vis 2, 3 considérée.

On notera que le premier axe central X2 et le second axe central X3 sont géométriquement sécants.

Par « contrarotatives », on indique que la première vis 2 et la seconde vis 3 tournent dans des sens de rotation opposés.

En outre lesdites première et seconde vis 2, 3 sont synchrones, c’est-à-dire tournent avantageusement à des vitesses de rotation qui sont égales l’une à l’autre en valeur absolue, bien que de signes contraires.

Le premier filetage 5 peut, notamment en fonction de l’étage de la première vis 2 que l’on considère le long du premier axe central X2, comprendre un filet unique, ou, en variante, plusieurs filets présentant un même pas et décalés angulairement.

On désigne par « premier chenal » 9 la rainure hélicoïdale, ou, dans le cas d’une pluralité de filets, chacune des rainures hélicoïdales, qui est délimitée par et entre deux profils pleins du premier filetage 5 qui se succèdent axialement, c’est-à-dire qui sépare deux profils pleins du premier filetage 5 dont l’un est immédiatement voisin de l’autre.

De même, le second filetage 6 peut, en fonction de l’étage de la seconde vis 3 que l’on considère le long du second axe central X3, comprendre un ou plusieurs filets, de préférence en nombre égal au nombre de filet(s) du premier filetage 5 avec lequel ledit second filetage 6 coopère.

On désigne par « second chenal » 10 la rainure hélicoïdale, ou, dans le cas d’une pluralité de filets, chacune des rainures hélicoïdales, qui est délimitée par et entre deux profils pleins du second filetage 6 qui se succèdent axialement, c’est-à-dire qui sépare deux profils pleins du second filetage 6 dont l’un est immédiatement voisin de l’autre.

Le sens du premier filetage 5 sera opposé au sens du second filetage 6, c’est-à-dire que la première vis 2 pourra posséder un filetage 5 à gauche tandis que la seconde vis 3 possède un filetage 6 à droite, ou inversement, la première vis 2 pourra posséder un filetage 5 à droite tandis que la seconde vis 3 possède un filetage 6 à gauche.

Plus globalement, la seconde vis 3 est de préférence l’image en miroir de la première vis 2, de sorte que les caractéristiques de l’une pourront se déduire à l’identique, par symétrie, des caractéristiques de l’autre.

Selon l’invention, la première vis 2 est conique, de sorte que le diamètre de sommet D_5C du premier filetage 5 décroît le long du premier axe central X2, dans le sens amont-aval, selon un premier angle de conicité A5 prédéterminé.

De même, la seconde vis 3 est conique, de sorte que le diamètre de sommet D_6C du second filetage 6 décroît le long du second axe central X3, dans le sens amont-aval, selon un second angle de conicité A6 prédéterminé.

Tel que cela est visible sur les figures 2, 4, 6, 8 et 11, l’angle de conicité A5, A6 correspond à l’angle d’inclinaison que forme, dans un plan contenant l’axe central X2, X3 de la vis 2, 3 considérée, l’enveloppe tronconique E2, E3 fictive dans laquelle s’inscrit ladite vis 2, 3, enveloppe tronconique E2, E3 qui est donc tangente aux sommets 5C, 6C successifs du filetage 5, 6 de la vis 2, 3 considérée, par rapport au cylindre droit fictif de base circulaire, centré sur l’axe central X2, X3, et dans lequel s’inscrit la vis 2, 3 considérée.

De manière équivalente, l’angle de conicité A5, A6 correspond au demi-angle au sommet de l’enveloppe tronconique E2, E3 fictive dans laquelle s’inscrit la vis 2, 3 considérée, et donc à l’angle formé entre l’axe central X2, X3 et chaque ligne génératrice de la paroi inclinée de l’enveloppe tronconique E2, E3 fictive dans laquelle s’inscrit la vis 2, 3.

En pratique, le premier angle de conicité A5 est égal au second angle de conicité A6.

Plus particulièrement, le premier axe central X2 et le second axe central X3 étant géométriquement sécants, le premier angle de conicité A5 et le second angle de conicité A6 valent chacun la moitié de l’angle au sommet formé par l’intersection du premier axe central X2 et du second axe central X3, tel que cela est visible sur la .

Bien entendu, la paroi interne du fourreau 4, qui coopère avec l’une des vis 2, 3, présente, elle aussi, un profil conique, conjugué au profil conique de ladite vis 2, 3, c’est-à-dire qui suit globalement la même enveloppe tronconique fictive, en étant circonscrite à ladite enveloppe tronconique E2, E3. La paroi interne du fourreau 4 va donc globalement en rétrécissant au fur et à mesure que l’on parcourt ledit fourreau 4 dans le sens amont-aval FWD, selon le même angle de conicité A5, 46 que la vis 2, 3.

De préférence, le premier angle de conicité A5 et le second angle de conicité A6 sont compris chacun entre 1,8 degrés et 3 degrés, de préférence entre 2 degrés et 2,5 degrés, encore plus préférentiellement égaux à 2,5 degrés.

Les inventeurs ont en effet constaté que, pour une longueur de vis donnée, et donc pour un encombrement donné, ces valeurs d’angle de conicité correspondent à un bon compromis entre d’une part les efforts résistants exercés sur la vis 2, 3, que l’on cherche à minimiser, et d’autre part la capacité des vis à recevoir et à pouvoir exploiter un couple moteur relativement élevé.

En particulier, on recherchera un compromis optimal entre :
- un angle de conicité A5, A6 qui soit suffisamment élevé
i) pour obtenir une réduction significative de la surface terminale de la vis 2, 3, qui correspond à la petite base de l’enveloppe tronconique E2, E3 dans laquelle s’inscrit ladite vis 2, 3, et par conséquent pour obtenir une réduction significative des efforts axiaux qui résultent de la pression exercée par le matériau extrudé à l’encontre de la vis 2, 3 considérée, ce qui permet de réduire la taille des paliers et des butées axiales qui soutiennent axialement la vis 2, 3, et
ii) pour créer un entraxe suffisant, entre la première vis 2 et la seconde vis 3, au niveau de la zone amont 2U, 3U desdites vis 2, 3, pour pouvoir disposer d’un espace suffisant pour y loger un réducteur solide et puissant ainsi que des arbres de fort diamètre aptes à entraîner lesdites vis 2, 3 et à leur communiquer à chacune un couple moteur élevé, et
- un angle de conicité A5, A6 qui soit suffisamment modéré
i) pour que le diamètre de la vis 2, 3 dans la zone amont 2U, 3U reste suffisamment petit pour éviter d’offrir au matériau extrudé un fort bras de levier par rapport à l’axe central X2, X3 de la vis, et donc limiter le couple résistant qu’oppose ledit matériau extrudé à la rotation de la vis 2, 3, et
ii) pour ne pas trop affiner les vis 2, 3 à leur pointe, c’est-à-dire pour que les noyaux de la première vis 2 et de la seconde vis 3 présentent, jusqu’à et y compris à l’extrémité aval 2D, 3D desdites vis 2, 3, une épaisseur de matière suffisante pour pouvoir supporter et transmettre sans dommage, notamment sans déformation irréversible en torsion, un couple moteur élevé.

Au vu des valeurs d’angle de conicité A5, A6 susmentionnées, l’angle au sommet formé par l’intersection (fictive) du premier axe central X2 avec le second axe central X3, qui vaut la somme des deux angles au sommet A5 et A6, et donc plus préférentiellement le double de l’angle au sommet A5, sera compris entre 3,6 degrés et 6 degrés, de préférence égal à 5 degrés.

Selon l’invention, l’extrudeuse 1 comprend un étage 11 dit « étage volumétrique » au sein duquel le premier filetage 5 de la première vis 2 et le second filetage 6 de la seconde vis 3 sont interpénétrés et conjugués l’un par rapport à l’autre de sorte à former d’une part, entre le fourreau 4 et la première vis 2, le long du premier axe central X2, une première série de chambres 7 successives fermées en forme de C et d’autre part, entre le fourreau 4 et la seconde vis 3, le long du second axe central X3, une seconde série de chambres 8 successives fermées en forme de C, afin que la rotation des première et seconde vis 2, 3 génère un déplacement positif du matériau capté par la première série de chambres 7 et du matériau capté par la seconde série de chambres 8.

Par « interpénétrés », on indique que, tel que cela est bien visible sur les figures 1, 3, 5, 6, et 8, les premier et second filetages 5, 6 sont agencés de sorte que le sommet 5C du premier filetage 5 arrive sensiblement au niveau du fond 6R du second filetage 6, et réciproquement, le sommet 6C du second filetage 6 arrive sensiblement au niveau du fond 5R du premier filetage 5, si bien que le filetage 5, 6 de chaque vis 2, 3 pénètre le chenal 10, 9 défini par le filetage 6, 5 de l’autre vis 3, 2 sur toute la hauteur radiale dudit chenal 10, 9.

A titre indicatif, on prévoit entre le sommet 5C, 6C d’un filetage et le fond 6R, 5R de l’autre filetage un jeu radial JR1 fonctionnel qui est, certes, non nul pour assurer un mouvement relatif sans heurt d’une vis 2 par rapport à l’autre vis 3, mais qui est, surtout, de préférence, inférieur ou égal à 0,3 mm pour assurer un fonctionnement volumétrique sans fuite.

Par « conjugués », on indique que, tel que cela est bien visible sur les figures 1, 3, 5, 6, et 8, le premier filetage 5 et le second filetage 6 sont agencés de sorte que la largeur axiale pleine du premier filetage 5, c’est-à-dire la largeur axiale de la section pleine du profil du premier filetage 5, remplit la largeur axiale du second chenal 10 défini par le second filetage 6 et délimité axialement entre deux flancs 6F successifs du second filetage 6 et, réciproquement, la largeur axiale pleine du second filetage 6 remplit la largeur axiale du premier chenal 9 défini par le premier filetage 5 et délimité axialement entre deux flancs 5F successifs du premier filetage 5. Ainsi, les flancs 5F du premier filetage épousent sensiblement les flancs 6F du second filetage et réciproquement.

A titre indicatif, pour assurer un fonctionnement volumétrique sans fuite, on pourra prévoir entre le flanc 5F, 6F d’un filetage et la portion du flanc 6F, 5F de l’autre filetage la plus proche un jeu axial fonctionnel JA1 qui est inférieur ou égal à 0,3 mm.

Pour les mêmes raisons de fonctionnement et d’étanchéité en fonctionnement, on prévoira un jeu radial JR2 entre le sommet 5C, 6C du filetage de la vis 2, 3 et la portion radialement la plus interne de la paroi du fourreau 4, avec laquelle coopère le sommet 5C, 6C considéré du filetage, lequel jeu radial JR2 est non nul et, de préférence, égal ou inférieur à 0,1 mm, notamment dans l’étage volumétrique 11.

Avantageusement, tel que cela est schématisé sur les figures 8, 9, 10 et 11, chacune des première et seconde séries de chambres 7, 8 créées dans l’étage volumétrique 11 permet tout d’abord de capturer le matériau dans une première chambre 7, 8, formant l’accès amont à l’étage volumétrique 11, première chambre que la rotation de la vis 2, 3 va refermer sur le matériau extrudé, afin de maintenir un volume correspondant dudit matériau extrudé captif à l’intérieur de ladite chambre fermée, qui est délimitée par l’espace en forme de C compris entre ladite vis 2, 3 et le fourreau 4, puis convoyer vers l’aval 2D, 3D le matériau, à l’intérieur de ladite chambre 7, 8 fermée, en déplaçant progressivement ladite chambre 7, 8 vers l’aval 2D, 3D, le long de l’axe central X2, X3, selon un mouvement global d’avance en translation, noté ici FWD, grâce au mouvement de rotation de la vis 2, 3.

Par nature, les chambres 7, 8 fermées d’une même série de chambres ne communiquent pas entre elles, de sorte que chaque volume unitaire de matériau extrudé contenu dans une chambre 7 se trouve isolé du volume unitaire de matériau extrudé contenu dans chacune des autres chambres 7, notamment dans chacune des chambres adjacentes. Avantageusement, le matériau extrudé ne peut donc pas remonter vers l’amont 2U, 3U de la vis 2, 3, quelle que soit par ailleurs la pression qui règne à l’extrémité aval 2D, 3D de la vis 2, 3 conique, au niveau où la dernière chambre 7, 8 de la succession de chambres 7, 8 s’ouvre sur la sortie de l’extrudeuse 1.

Ainsi, à chaque tour complet de rotation des vis 2, 3, les chambres 7, 8 se décalent vers l’aval 2D, 3D, et donc font progresser le matériau extrudé, le long de l’axe X2, X3 de chaque vis considérée, d’une distance axiale qui est égale au pas P5, P6 du filetage 5, 6 à l’endroit considéré.

Le volume de matériau extrudé qui est délivré en sortie de l’extrudeuse 1 à chaque tour complet des vis 2, 3, autrement dit la « cylindrée » totale de l’extrudeuse 1, correspond ainsi à la somme des volumes unitaires contenus respectivement dans la dernière chambre 7 fermée de la première succession de chambres 7, délimitée par la première vis 2, et dans la dernière chambre 8 fermée de la seconde succession de chambres 8, délimitée par la seconde vis 3, c’est-à-dire à la somme de la cylindrée de la première vis 2 et de la cylindrée de la seconde vis 3.

Cette capacité volumétrique de l’extrudeuse 1 permet d’ajuster précisément le débit d’écoulement du matériau extrudé en ajustant la vitesse de rotation des vis 2, 3.

Avantageusement, on notera que le fait que chaque vis 2, 3 génère, avec le fourreau 4, une multiplicité de chambres 7, 8 qui se suivent axialement, et qui sont séparées les unes des autres par le filetage 5, 6 de la vis 2, 3 considérée, permet de renforcer globalement l’étanchéité de l’extrudeuse 1, et de réduire la sensibilité de cette étanchéité à l’usure desdites vis 2, 3, en formant autant d’obstacles successifs à l’encontre de possibles remontées du matériau extrudé dans le sens allant de l’aval 2D, 3D vers l’amont 2U, 3U, le long du fourreau 4, entre le fourreau 4 et la vis 2, 3 considérée.

Selon l’invention, et tel que cela est bien visible sur les figures 1, 3, 5, 6, 8 et 15, au moins une partie de l’étage volumétrique 11, et plus préférentiellement la totalité de l’étage volumétrique 11, forme un étage dit « étage volumétrique isochore » 11A, au sein duquel :
- le pas P5 du premier filetage 5 augmente le long du premier axe central X2, dans le sens amont-aval, au fur et à mesure que le diamètre de sommet du premier filetage D_5C diminue, selon une loi dite « première loi de compensation » LP5_11 qui permet à l’augmentation progressive du pas P5 du premier filetage 5 de compenser la conicité de la première vis 2 afin que, dans ledit étage volumétrique isochore 11A, le volume individuel de chacune des chambres 7 fermées de la première série de chambres fermées reste égal à un même volume nominal V2 constant prédéterminé, dit « cylindrée de première vis » V2, assorti d’une tolérance maximale de +/- 2%, de préférence de +/-1%, voire de +/-0,5%, et
- le pas P6 du second filetage 6 augmente le long du second axe central X3, dans le sens amont-aval, au fur et à mesure que le diamètre de sommet du second filetage D_6C diminue, selon une loi dite « seconde loi de compensation » LP6_11 qui permet à l’augmentation progressive du pas P6 du second filetage 6 de compenser la conicité de la seconde vis 3 afin que, dans ledit étage volumétrique isochore 11A, le volume individuel de chacune des chambres 8 fermées de la seconde série de chambres fermées reste égal à un même volume nominal V3 constant prédéterminé, dit « cylindrée de seconde vis » V3, assorti d’une tolérance maximale de +/- 2%, de préférence de +/-1%, voire de +/-0,5%.

En d’autres termes, chacune des chambres 7 fermées délimitées par la première vis 2 et le fourreau 4 présentera sensiblement voire exactement le même volume individuel, sensiblement voire exactement égal au volume individuel des chambres 7 voisines, et sensiblement voire exactement égal au volume de la cylindrée de première vis V2, c’est-à-dire ici un volume individuel égal à V2 +/- 2%, de préférence égal à V2 +/- 1%, voire égal à V2 +/- 0,5%.

De même, chacune des chambres 8 fermées délimitées par la seconde vis 3 et le fourreau 4 présentera sensiblement voire exactement le même volume individuel, sensiblement voire exactement égal au volume individuel des chambres 8 voisines, et sensiblement voire exactement égal au volume de la cylindrée de seconde vis V3, c’est-à-dire ici un volume individuel égal à V3 +/- 2%, de préférence égal à V3 +/- 1%, voire égal à V3+/- 0,5%.

D’un point de vue dynamique, le volume individuel de chaque chambre 7, 8 fermée en C varie ainsi de moins de 2%, de moins de 1%, voire de moins de 0,5% par rapport au volume individuel de référence que constitue la cylindrée de vis V2, V3, voire reste égal audit volume individuel de référence, sur l’ensemble des positions axiales successives qu’occupe la chambre 7, 8 fermée considérée lors de son transfert d’amont en aval de l’étage volumétrique isochore 11A sous l’effet de la rotation de la vis 2, 3, et plus préférentiellement depuis la fermeture de ladite chambre 7, 8 à la limite amont 11U de l’étage volumétrique 11 jusqu’à la réouverture de ladite chambre à la limite aval 11D de l’étage volumétrique 11, ici en sortie de l’extrudeuse 1.

De manière équivalente, si l’on considère, plutôt qu’une vision dynamique de transfert d’une chambre le long de l’axe, une vision statique de répartition des chambres 7, 8 d’une même série de chambres à un instant considéré, cela revient à dire que toutes les chambres 7, 8 fermées de la série de chambres 7, 8 fermées délimitées par la vis 2, 3 considérée présentent toutes un volume individuel sensiblement voire exactement identique, égal au volume unitaire de référence, à +/- 2%, préférentiellement à +/- 1%, voire à +/- 0,5%.

On notera que l’agencement proposé par l’invention permet à l’extrudeuse 1 d’assurer une précision de débit volumique inférieure ou égale à 2%, voire inférieure ou égale à 1%, c’est-à-dire de débiter un volume constant à +/- 2%, voire +/-1% par tour de vis, et ce, de préférence, pour des pressions de sortie pouvant être comprises entre 200 bar et 500 bar, et pour un débit volumique compris entre 1 dm³/min et 6 dm³/min.

De préférence, la cylindrée de première vis V2 est égale à la cylindrée de seconde vis V3.

De préférence, la cylindrée de première vis V2 et la cylindrée de seconde vis V3 sont comprises chacune entre 8 cm³et 50 cm³, par exemple entre 10 cm³et 30 cm³, notamment entre 10 cm³et 20 cm³.

Comme indiqué plus haut, le pas P5 du premier filetage 5 augmente progressivement, dans l’étage volumétrique isochore 11A, et plus préférentiellement sur l’ensemble de l’étage volumétrique 11, le long du premier axe central X2 de la première vis 2, dans le sens allant de l’amont vers l’aval, au fur et à mesure que le diamètre de ladite première vis 2 décroit, de sorte que le pas P5 est strictement plus grand à l’extrémité aval 11D de l’étage volumétrique de la première vis 2, au niveau de la dernière chambre 7 formant la chambre de sortie de ladite première vis 2, que ledit pas P5 ne l’est à l’extrémité amont 11U de l’étage volumétrique de la première vis 2, au niveau de la première chambre 7 formant la chambre d’entrée.

Cette augmentation du pas P5 du premier filetage 5 est de préférence monotone, et plus préférentiellement linéaire, le long de l’axe central X2, entre d’une part la valeur dudit pas P5 considérée au niveau de l’extrémité amont de l’étage volumétrique isochore 11A, ici l’extrémité amont 11U de l’étage volumétrique 11, valeur qui est dite « pas d’entrée » P5_in, et d’autre part la valeur, plus élevée, dudit pas P5 considérée au niveau de l’extrémité aval de l’étage volumétrique isochore 11A, ici l’extrémité aval 11D de l’étage volumétrique 11, valeur qui est dite « pas de sortie » P5_out.

Cette variation du pas P5 du premier filetage 5, ici un agrandissement continu dudit pas P5 le long de l’axe central X2, sur tout l’étage volumétrique isochore 11A, et plus préférentiellement sur tout l’étage volumétrique 11, de la première vis 2, permet d’augmenter progressivement la largeur axiale W9 du chenal 9 défini par le premier filetage 5, tel que cela est bien visible sur les figures 1, 2, 3, 8, 9 et 11, de manière à compenser la variation correspondante, ici un rétrécissement continu, du diamètre de la première vis 2, en l’occurrence un rétrécissement qui touche au moins le diamètre de sommet du premier filetage D_5C, et de préférence également le diamètre de fond du premier filetage D_5R, et ce afin de maintenir le volume individuel de chaque chambre 7 fermée sensiblement voire exactement constant, tandis que ladite chambre 7 est progressivement transférée vers l’aval par le mouvement de rotation de la première vis 2.

En d’autres termes, le premier chenal 9 défini par le filetage 5 de la première vis possède, dans l’étage volumétrique isochore 11A, et de préférence sur l’ensemble de l’étage volumétrique 11, un pas P5 et une largeur W9 qui augmentent de façon progressive le long de l’axe central X2, et plus particulièrement qui augmentent continument selon une fonction croissante de la distance parcourue le long de l’axe central X2, afin que chaque portion sensiblement annulaire dudit premier chenal 9 qui est délimitée simultanément par la première vis 2, par la paroi interne du fourreau 4 (ou, de manière équivalente, par l’enveloppe tronconique E2), et par le filetage 6 de la seconde vis 3 qui obture les extrémités de ladite portion du premier chenal 9, de sorte que ladite portion du premier chenal 9 forme l’une des chambres 7 fermées en C, présente un volume qui est invariant lorsque ladite chambre 7 se déplace d’amont en aval sous l’effet de la rotation conjointe des premières et seconde vis 2, 3, et, à chaque instant considéré, qui est égal au volume des chambres 7 fermées voisines de la même série de chambres 7 fermées.

Les considérations ci-dessus relatives à la variation du pas P5 du premier filetage 5, et donc de la largeur axiale W9 du premier chenal 9, s’appliquent bien entendumutatis mutandisau pas P6 du second filetage 6 et largeur axiale W10 du second chenal 10, qui, de manière analogue, augmentent de façon monotone, le long du second axe central X3, de sorte que le pas P6 du second filetage évolue entre une valeur minimale correspondant à un pas d’entrée P6_in à l’extrémité amont de l’étage volumétrique isochore 11A, qui coïncide de préférence avec l’extrémité amont 11U de l’étage volumétrique 11, et une valeur maximale correspondant à un pas de sortie P6_out à l’extrémité aval de l’étage volumétrique isochore 11A, qui coïncide de préférence avec l’extrémité aval 11D de l’étage volumétrique 11. Ainsi, le volume individuel de chaque chambre 8 fermée est maintenu sensiblement constant.

Dans tous les cas, pour assurer un engrènement fluide des première et seconde vis 2, 3, le pas P5 du premier filetage 5 est égal au pas P6 du second filetage, à chaque abscisse considérée le long de la bissectrice de l’angle au sommet qui est formé par l’intersection du premier axe central X2 et du second axe central X3.

Bien entendu, tel que cela est bien visible sur les figures 2, 4, 5, 6, 8 et 15, comme c’est le cas pour les largeurs axiales W9, W10 des chenaux 9, 10, c’est-à-dire des portions creuses des premier et second filetages 5, 6, la largeur axiale de la portion pleine du profil du premier filetage 5 augmente avec le pas P5 dudit premier filetage 5, et de même pour la largeur axiale de la portion pleine du profil du second filetage 6 qui augmente avec le pas P6 dudit second filetage 6, de manière à ce que les premier et second filetages 5, 6 restent conjugués le long des vis 2, 3, et maintiennent ainsi l’étanchéité des chambres 7, 8, en occupant chacun toute la largeur du chenal 10, 9 délimité par le filetage 6, 5 de l’autre vis. En d’autres termes, dans l’étage volumétrique isochore 11A, et plus préférentiellement dans l’ensemble de l’étage volumétrique 11, chacun des premier et second filetages 5, 6 va simultanément en augmentant son pas P5 et en épaississant son profil, le long de l’axe central X2, X3, au fur et à mesure que le diamètre de sa vis conique 2, 3 décroît.

De préférence, la première loi de compensation LP5_11 est une fonction quadratique croissante de la valeur d’abscisse axiale considérée le long du premier axe central X2.

De préférence, respectivement, la seconde loi de compensation LP6_11 est une fonction quadratique croissante de la valeur d’abscisse axiale considérée le long du second axe central X3.

Avantageusement, la première loi de compensation LP5_11 et la seconde loi de compensation LP6_11 pourront s’exprimer sous forme d’un polynôme du second degré en fonction de l’abscisse axiale.

De préférence, les première et seconde vis 5, 6 étant image l’une de l’autre, la première loi de compensation LP5_11 et la seconde loi de compensation LP6_11 seront identiques.

L’avantage de fonctions quadratiques est que l’on peut compenser par un accroissement du pas P5, P6 du filetage 5, 6 un rétrécissement qui est surfacique, donc bidimensionnel, et qui est lié à un rétrécissement conjoint du diamètre de sommet D_5C, D_6C du filetage 5, 6 et du diamètre de fond D_5R, D_6R du filetage 5, 6.

En effet, de préférence, dans l’étage volumétrique isochore 11A, et plus préférentiellement dans tout l’étage volumétrique 11, le noyau 12 de la première vis 2 et le sommet du filetage 5 de cette même première vis 2 rétrécissent conjointement, chacun selon un angle de conicité, et plus préférentiellement selon un même angle de conicité A5 de sorte qu’ils suivent donc globalement, dans un plan radial de coupe contenant l’axe central X2, des pentes parallèles.

En d’autres termes, de préférence, au moins dans l’étage volumétrique 11, le diamètre de fond du premier filetage D_5R décroît selon le premier angle de conicité A5, de sorte que la hauteur du premier filetage H5 est constante le long du premier axe central X2.

Avantageusement, cela permet de limiter l’expansion axiale du pas P5 de filetage 5, à chaque tour hélicoïdal du filet, nécessaire pour maintenir la cylindrée de vis V2 constante, mais également de conserver une cylindrée de première vis V2 significative et une bonne circulation du matériau dans le chenal 9. A l’inverse, on comprendra que si la hauteur H5 du premier filetage allait en décroissant, notamment en décroissant fortement, par exemple par rapport à un noyau 12 cylindrique, alors il faudrait fortement allonger le pas P5 du filetage 5 pour maintenir la cylindrée V2 constante, ce qui nécessiterait d’allonger la vis 2 et serait potentiellement néfaste pour l’étanchéité des chambres 7.

A titre indicatif, on pourra par exemple conserver, notamment dans l’étage volumétrique 11, un pas P5 de filetage qui est inférieur au plus petit diamètre D_5C_min de sommet dudit filetage 5 dans ledit étage volumétrique 11.

De manière analogue, dans l’étage volumétrique isochore 11A, et plus préférentiellement dans tout l’étage volumétrique 11, le noyau 13 de la seconde vis 3 et le sommet du filetage 6 de cette même seconde vis 3 rétrécissent conjointement, chacun selon un angle de conicité, de préférence selon un même angle de conicité A6 afin de suivre globalement, dans un plan radial de coupe contenant l’axe central X2, des pentes parallèles.

Ainsi, le diamètre de sommet D_5C, D_6C du filetage 5, 6 de chacune des première et seconde vis 2, 3, c’est-à-dire le diamètre externe de la vis 2, 3, ainsi que le diamètre de fond D_5R, D_6R dudit filetage 5, 6, c’est-à-dire le diamètre interne de ladite vis 2, 3, décroissent continûment le long de l’axe central X2, X3 de la vis 2, 3 considérée, selon un même angle de conicité A5, A6 prédéterminé, tandis que le pas P5, P6 du filetage 5, 6 augmente continûment, afin de compenser la diminution conjointe du diamètre de fond de filetage D_5R, D_6R et du diamètre de sommet de filetage D_5C, D_6C, de sorte que les chambres 7, 8 fermées successives que délimite la vis 2, 3 considérée présentent chacune un volume individuel qui est sensiblement constant d’une chambre 7, 8 à l’autre, le long de l’axe central X2, X3.

Ainsi, la hauteur de filetage H5 de la première vis 2 conique, dite « hauteur de premier filetage H5 » est de préférence constante le long de l’axe central X2 de ladite première vis conique 2, au moins dans l’étage volumétrique 11.

Il en ira de préférence de même pour la hauteur H6 de filetage de la seconde vis conique 3.

De façon usuelle, la hauteur de filetage H5 de la première vis 2 désigne, tel que cela est visible sur la , la distance qui sépare le point milieu du fond 5R du premier chenal 9, considéré à mi-distance axialement des deux flancs 5F qui bordent ledit chenal, d’une part, de la droite génératrice qui est tangente aux sommets 5C du premier filetage bordant ledit premier chenal 9, c’est-à-dire de la droite correspondant à l’intersection de l’enveloppe tronconique E2 avec ledit plan de coupe radial, d’autre part. En d’autres termes, la hauteur de filetage H5 est la longueur du segment de droite perpendiculaire à la génératrice de l’enveloppe tronconique E2 et qui passe par le point milieu du fond 5R du premier chenal 9.

De même pour la hauteur H6 du filetage 6 de la seconde vis 3, considérée perpendiculairement à l’enveloppe tronconique E3.

Toutefois, par commodité de calcul dans ce qui suit, on pourra considérer également la projection H5’, H6’ de la hauteur de filetage H5, H6 dans un plan normal à l’axe central X2, X3 de la vis 2, 3 considérée.

De préférence, dans l’étage volumétrique 11, quelle que soit la position angulaire qui est adoptée respectivement par chacune des première et seconde vis 2, 3 autour de son axe central X2, X3 au cours du mouvement contrarotatif desdites premières et seconde vis 2, 3, le nombre de chambres 7 de la première série, qui se trouvent simultanément dans un état fermé, de même que le nombre de chambres 8 de la seconde série, qui se trouvent simultanément dans un état fermé, est égal ou supérieur à quatre, voire égal ou supérieur à cinq, limite basse, et de préférence inférieur ou égal à vingt, voire inférieur ou égal à douze, limite haute, par exemple compris entre quatre et dix, ou entre cinq et huit.

Les inventeurs ont en effet constaté qu’il était nécessaire de prévoir une succession axiale de plusieurs chambres 7, 8 le long d’une même vis 2, 3, ici au moins quatre, voire au moins cinq chambres, pour obtenir une étanchéité satisfaisante, et donc un fonctionnement volumétrique satisfaisant, y compris en présence de fortes pressions en sortie de l’extrudeuse 1.

A l’inverse, les inventeurs ont également constaté qu’il était préférable de limiter le nombre de chambres 7, 8 le long d’une même vis 2, 3, et plus globalement la longueur L2, L3 de ladite vis 2, 3, typiquement en prévoyant moins de vingt, moins de douze, voire moins de dix chambres le long d’une même vis, afin notamment d’éviter le risque de fournir trop de travail au matériau, car un excès de travail conduirait à un échauffement excessif du matériau, potentiellement préjudiciable audit matériau, de sorte que l’utilisation de vis 2, 3 longues multipliant les chambres 7, 8 nécessiterait de réduire préventivement la vitesse de rotation des vis 2, 3, occasionnant ainsi une limitation du débit maximal utile de l’extrudeuse 1.

En outre, en limitant la longueur L2, L3 des vis 2, 3, ainsi que le nombre de chambres, on réduit le couple résistant opposé par le matériau, et donc le couple moteur nécessaire à l’entraînement des vis 2, 3, ce qui permet de limiter la consommation d’énergie tout en assurant un bon rendement, et notamment un bon débit massique, de l’extrudeuse 1.

On notera que le dimensionnement susmentionné est particulièrement adapté à l’extrusion d’un matériau à base de caoutchouc, puisque la faible longueur de vis limite la durée de séjour du matériau extrudé dans l’extrudeuse 1, durée pendant laquelle ledit matériau extrudé est exposé au travail des vis 2, 3. On évite ainsi avantageusement une surchauffe et donc une altération du matériau à base de caoutchouc.

On notera également qu’une extrudeuse 1 selon l’invention, lorsqu’elle est dédiée à l’extrusion d’un matériau à base de caoutchouc, ne requiert pas une longueur de vis L2, L3 importante pour assurer une étanchéité satisfaisante, et notamment peut se satisfaire d’une longueur axiale de vis L2, L3, plus particulièrement d’une longueur axiale filetée, qui représente entre 4 fois et 10 fois le diamètre maximal desdites vis 2, 3, contrairement aux extrudeuses connues destinées aux matériaux thermoplastiques et qui, en raison de l’importante fluidité de tels matériaux thermoplastiques, doivent présenter une grande longueur, typiquement de l’ordre de 40 fois le diamètre maximal de la vis.

L’extrudeuse 1 selon l’invention peut ainsi être bien plus courte et plus légère que les extrudeuses connues, tout en conservant une capacité volumétrique satisfaisante.

La longueur L3 de la seconde vis 3, qui correspond ici à la longueur filetée totale de ladite seconde vis 3, est avantageusement égale à la longueur L2 de la première vis 2, qui correspond ici à la longueur totale filetée de ladite première vis 2.

Selon une caractéristique préférentielle qui peut constituer une invention à part entière, l’extrudeuse 1 comprend un étage dit « étage d’alimentation » 20 qui précède l’étage volumétrique 11 et au sein duquel :
- le premier filetage 5 est agencé de manière que, au fur et à mesure que le diamètre de sommet D_5C dudit premier filetage 5 décroît le long du premier axe central X2, dans le sens amont-aval, selon le premier angle de conicité A5, le pas P5 dudit premier filetage 5 diminue également, le long du premier axe central X2, dans le sens amont-aval, conformément à une loi dite « première loi de compression » LP5_30, de sorte à favoriser une compression du matériau à l’approche de l’étage volumétrique 11, et
- le second filetage 6 est agencé de manière que, au fur et à mesure que le diamètre de sommet D_6C du second filetage 6 décroît le long du second axe central X3, dans le sens amont-aval, selon le second angle de conicité A6, le pas P6 du second filetage 6 diminue également, le long du second axe central X3, dans le sens amont-aval, conformément à une loi dite « seconde loi de compression » LP6_30, de sorte à favoriser une compression du matériau à l’approche de l’étage volumétrique 11.

Avantageusement, ledit étage d’alimentation 30 permet de recevoir le matériau, de travailler celui-ci et de le pré-comprimer afin d’assurer le gavage de l’étage volumétrique, et ainsi d’une part assurer un bon remplissage de la première chambre 7, 8 de chaque vis 2, ce qui permet d’optimiser la cylindrée V2, V3 effective de chaque vis 2, 3, et d’autre part limiter le gradient de pression entre l’amont et l’aval de l’étage volumétrique 11, ce qui évite les fuites et remontée de matériau dans le sens contraire au mouvement d’avance FWD souhaité.

On notera que, avantageusement, la première vis 2 et la seconde vis 3 coopèrent de façon non volumétrique au sein de l’étage d’alimentation 30, ce qui autorise notamment l’utilisation d’un pas P5, P6 de filetage 5, 6 étendu, et donc de chenaux 9, 10 très larges, ce qui facilite l’insertion et l’avalement du matériau dans l’extrudeuse 1, en particulier lorsque ledit matériau parvient à l’extrudeuse sous forme d’une bande continue.

De préférence, le plus petit pas P5, P6 de chaque vis 2, 3 considéré dans l’étage d’alimentation 30, sera strictement supérieur au plus long pas P5, P6 de cette même vis 2, 3 considéré dans l’étage volumétrique 11, et plus particulièrement dans l’étage volumétrique isochore 11A.

A titre indicatif, et toujours dans le but de maintenir des chenaux larges favorables à l’avalement du matériau, le pas P5, P6 initial dans l’étage d’alimentation 30 sera de préférence égal ou supérieur à 0,5 fois le diamètre D_5C, D_6C du sommet du filetage 5, 6 considéré à l’extrémité amont dudit étage d’alimentation 30.

Bien entendu, on pourra prévoir dans le fourreau 4, en vis-à-vis de l’étage d’alimentation 30, un orifice d’admission, pourvu éventuellement d’une trémie, pour permettre au matériau d’entrer dans le fourreau 4.

Selon une possible variante de réalisation, illustrée sur les figures 1, 2 et 15, la première vis 2 et la seconde vis 3 peuvent être mono-filet dans l’étage d’alimentation 30, et plus préférentiellement aussi bien dans l’étage d’alimentation 30 que dans l’étage volumétrique 11.

Avantageusement, on peut ainsi avoir des filets uniques qui s’étendent en continu, mais en adaptant leur pas P5, P6, à travers l’étage d’alimentation 30 puis l’étage volumétrique 11 de chaque vis 2, 3.

Cependant, de préférence, selon une autre variante de réalisation, illustrée sur les figures 3 et 4, dans l’étage d’alimentation 30, la première vis 2 et la seconde vis 3 sont toutes deux à filets multiples, de préférence bi-filet, de sorte que le premier filetage 5 et le second filetage 6 comprennent chacun au moins deux filets qui couvrent une même étendue axiale commune et qui sont déphasés angulairement l’un par rapport à l’autre autour de l’axe central X2, X3 de la vis 2, 3 considérée.

Cette multiplication des filets dans l’étage d’alimentation 30 permet notamment de faciliter l’accroche du matériau, en particulier lorsque celui-ci est apporté sous forme d’une bande, et son avalement par les vis 2, 3.

Cet agencement améliore en outre le travail du matériau et sa montée en pression pour favoriser le gavage de l’étage volumétrique 11 situé directement en aval de l’étage d’alimentation 30.

En revanche, de préférence, la première vis 2 et la seconde vis 3 sont chacune, dans l’étage volumétrique 11, mono-filet.

Les vis 2, 3 pourront alors présenter une zone de transition 31 entre l’étage d’alimentation 30 et l’étage volumétrique 11, permettant de passer d’un multi-filet en amont à un mono-filet en aval, et le cas échéant de passer d’une géométrie de noyau 12, 13 à une autre géométrie de noyau 12, 13, par exemple pour adapter le diamètre de fond de filet D_5R, D_6R et/ou l’angle de conicité du noyau 12, 13.

En effet on notera que, de préférence, le noyau 12 de la première vis 2 présente, dans l’étage d’alimentation 30, une forme cylindrique droite ou une forme tronconique dont l’angle de conicité est strictement inférieur au premier angle de conicité A5.

Respectivement, le noyau 13 de la seconde vis 3 présente de préférence, dans l’étage d’alimentation 30, une forme cylindrique droite ou une forme tronconique dont l’angle de conicité est strictement inférieur au second angle de conicité A6.

Un tel agencement permet avantageusement de conserver un diamètre de fond de filet D_5R, D_6R relativement fort dans l’étage d’alimentation 30, ce qui permet de transmettre un couple moteur élevé aux vis 2, 3, et de garder une « réserve de diamètre » à partir de laquelle on pourra ensuite procéder à la réduction tronconique du noyau 12, 13 dans l’étage volumétrique isochore 11A, sans risque de trop affaiblir structurellement les vis 2, 3.

En outre, un angle de conicité faible voire nul du noyau 12, 13 dans l’étage d’alimentation 30 facilite la réduction du volume des chenaux 9, 10 sous l’effet de la réduction du pas P5, P6 du filetage 5, 6, ce qui favorise donc la compression du matériau et donc le gavage de l’étage volumétrique 11.

Dans la zone de transition 31, tel que cela est visible sur les figures 3 et 4, les filets multiples de l’étage d’alimentation 30 pourront se terminer sous forme de becs 32, qui ouvrent les chenaux 9, 10 pour permettre au matériau de pénétrer dans les chambres 7, 8 de l’étage volumétrique 11.

En pratique, les étages volumétriques isochores 11A respectifs des première et seconde vis 2, 3 coniques peuvent être dimensionnées selon la méthode ci-dessous, et en référence aux figures 11, 12 et 13.

Par simple volonté de concision, on décrira le dimensionnement de la première vis 2 conique, sachant que le dimensionnement de la seconde vis 3 conique s’opérera de manière analogue.

Dans l’absolu, on pourrait prévoir au sein de l’étage volumétrique 11, notamment dans une portion axiale amont de l’étage volumétrique 11 qui précéderait l’étage volumétrique isochore 11A, des chambres 7, 8 fermées dans lesquelles on ne prévoirait pas d’accroissement du pas P5, P6, notamment pour obtenir initialement un effet de compression renforcé, au sein de l’étage volumétrique 11, entre la première chambre et la seconde chambre de la série de chambres 7, 8 considérée, après le remplissage de la première chambre par l’étage d’alimentation 30. Cependant, par commodité de description, on considérera de préférence dans ce qui suit une variante préférée de réalisation selon laquelle tout l’étage volumétrique 11 est concerné par la loi de compensation LP5_11, LP6_11, c’est-à-dire que l’étage volumétrique isochore 11A s’étend à tout l’étage volumétrique 11, sur toute l’étendue axiale de ce dernier, de sorte que les limites axiales amont et aval de l’étage volumétrique isochore 11A coïncident avec les limites amont 11U et aval 11D de l’étage volumétrique 11.

On désignera comme « grand diamètre extérieur » D_5C_max, D_6C_max le diamètre de sommet du filetage 5, 6 de la vis 2, 3, considéré à l’extrémité amont 11U de l’étage volumétrique isochore 11A, qui forme ainsi le diamètre de la grande base, circulaire, de l’enveloppe tronconique E2 dudit étage volumétrique isochore 11A.

De manière analogue, on désignera comme « petit diamètre extérieur » D_5C_min, D_6C_min, qui est strictement inférieur au grand diamètre extérieur D_5C_max, D_6C_max, le diamètre de sommet du filetage 5, 6 de la vis 2, 3, considéré à l’extrémité aval 11D de l’étage volumétrique isochore 11A, qui forme ainsi le diamètre de la petite base, circulaire, de l’enveloppe tronconique E2 dudit étage volumétrique isochore 11A.

Avantageusement, le grand diamètre extérieur D_5C_max de la première vis 2 sera égal au grand diamètre extérieur D_6C_max de la seconde vis 3, et le petit diamètre extérieur D_5C_min de la première vis 2 sera égal au petit diamètre extérieur D_6C_min de la seconde vis 3.

Pour déterminer la loi de compensation LP5_11, on déterminera tout d’abord, en plusieurs abscisses différentes le long de l’étage volumétrique isochore 11A, et plus préférentiellement au moins à l’extrémité amont 11U et à l’extrémité aval 11D de l’étage volumétrique 11A, et de préférence en une ou plusieurs abscisses supplémentaires comprises entre ces extrémités, le rayon du sommet du filetage à utiliser pour obtenir la cylindrée V2 voulue, puis on interpolera les points ainsi définis au moyen d’une loi polynomiale du second degré, qui constituera la loi de compensation LP5_11 permettant de définir le rayon de sommet du filetage 5 en toute abscisse de l’étage volumétrique isochore 11A.

A cet effet, on décide tout d’abord de la cylindrée V2 de la première vis 2, c’est-à-dire du volume de matériau extrudé que ladite vis 2 doit expulser à chaque fois que ladite vis 2 exécute un tour complet en rotation autour de son axe central X2. Cette cylindrée V2 correspond en pratique au volume individuel V2, invariant, des différentes chambres 7 en C de la première série de chambres 7 fermées. Lesdites chambres 7 fermées correspondent aux différentes portions du premier chenal 9 qui se succèdent le long du premier axe central X2 et qui sont chacune d’une part comprises entre ladite vis 2 et la paroi interne du fourreau 4, et d’autres part fermées par le second filetage 6 de l’autre vis 3 qui pénètre dans le premier filetage 5 de sorte à obturer localement le premier chenal 9.

On se réfère ensuite à l’enveloppe tronconique E2 de l’étage volumétrique isochore 11A de la première vis 2 pour calculer :
- d’une part le rayon d’entrée R2_in, qui correspond au rayon du sommet 5C du premier filetage 5 à l’extrémité amont 11U de l’étage volumétrique isochore 11A, et qui vaut donc la moitié du grand diamètre extérieur D_5C_max, lequel correspond au diamètre de la grande base de l’enveloppe tronconique E2,
- et d’autre part le rayon de sortie R2_out de l’étage volumétrique isochore 11A, qui correspond au rayon du sommet 5C du premier filetage 5 à l’extrémité aval 11D de l’étage volumétrique isochore 11A, et qui vaut donc la moitié du petit diamètre extérieur D_5C_min, lequel correspond au diamètre de la petite base de l’enveloppe tronconique E2.

Pour cela, on considère :
- la longueur L11A de l’étage volumétrique isochore 11A, qui est, comme la cylindrée V2, choisie par le concepteur, ladite longueur L2 étant mesurée le long du premier axe central X2, c’est-à-dire le long de la droite qui porte la hauteur de l’enveloppe tronconique E2 (et qui correspond donc, dans un plan de coupe contenant le premier axe central X2, à la bissectrice de l’angle au sommet de l’enveloppe tronconique E2),
- la longueur totale L_tot qui correspond à la hauteur mesurée entre la grande base de la première enveloppe tronconique E2 et le sommet S2 du cône de ladite première enveloppe tronconique E2,
- l’angle de conicité A5 de la première vis 2, également choisi par le concepteur, de préférence dans les plages de valeurs indiquées plus haut.

Par simple trigonométrie dans un plan de coupe radial contenant le premier axe central X2, et tel que cela est illustré sur la , on a :
R2_in = L_tot * tan (A5)
R2_out = (L_tot – L2) * tan (A5)

Connaissant la hauteur H5 choisie du premier filetage 5, et donc la projection H5’ de ladite hauteur dans un plan normal à l’axe central X2, on en déduit une valeur R1_in dite « demi-entraxe apparent d’entrée », qui, dans le plan de la grande base de la première enveloppe tronconique E2, lequel plan est normal au premier axe central X2, correspond à la distance radiale mesurée entre d’une part l’axe central X2 et d’autre part l’intersection M1 du plan de la grande base de la première enveloppe tronconique E2 avec une droite X1 qui correspond à l’axe médian de l’extrudeuse 1 et qui chemine à équidistance du premier axe central X2 et du second axe central X3, dans le plan qui contient à la fois le premier axe central X2 et le second axe central X3 :
R1_in = R2_in – (H5’ / 2)

De manière analogue, dans le plan de la petite base de la première enveloppe tronconique E2, on déduit la valeur R1_out du demi-entraxe apparent de sortie :
R1_out = R2_out – (H5’ / 2)

Dans le plan de la grande base de la première enveloppe tronconique E2, on identifie ensuite, comme cela est illustré sur la , le segment circulaire dit « segment circulaire de troncature en entrée » 20_in, qui correspond au domaine compris entre d’une part la corde d’arc C20 qui passe par le point d’intersection M1 et qui est perpendiculaire au rayon issu du premier axe central X2 et d’autre part l’arc de cercle qui est délimité par cette corde d’arc C20 et dont le rayon correspond au rayon d’entrée R2_in.

L’aire A20_in de ce segment circulaire de troncature en entrée 20_in vaut :
A20_in = ½ * (R2_in)²* (alpha_in – sin(alpha_in))
où alpha_in représente l’angle couvert par l’arc de cercle qui délimite le segment circulaire de troncature en entrée 20_in, et vaut donc :
alpha_in = 2 * Arccos (R1_in / R2_in)

De manière analogue, on considère l’aire du segment circulaire de troncature en sortie 20_out :
A20_out = ½ * (R2_out)²* (alpha_out – sin(alpha_out))
où alpha_out représente l’angle couvert par l’arc de cercle qui délimite le segment circulaire 20_out, et vaut donc :
alpha_out = 2 * Arccos (R1_out / R2_out)

Dans le plan de la grande base de la forme tronconique E2, l’aire A7_in de la chambre 7 d’entrée est considérée comme étant la différence entre l’aire de l’anneau compris entre le fond 5R du premier filetage 5 et le sommet 5C du premier filetage d’une part, et l’aire de troncature qui est occupée par le filetage 6 de la seconde vis 3 qui pénètre dans le chenal 9 de la première vis 2.

Ladite aire de troncature, de forme sensiblement ovale, est égale, au vu de l’agencement symétrique des première vis 2 et seconde vis 3, à deux fois l’aire A20_in du segment circulaire de troncature d’entrée 20_in susmentionné.

Ainsi, dans la mesure où, à l’extrémité amont 11U de létage volumétrique isochore 11A, le sommet 5C du premier filetage se situe à un rayon qui correspond au rayon d’entrée R2_in, et le fond 5R du premier filetage à un rayon situé à une hauteur H5’ en retrait du sommet 5C du filetage, on obtient :
A7_in = π * [(R2_in)²– (R2_in – H5’)²] – (2 * A20_in)

De manière analogue, dans le plan de la petite base de la forme tronconique E2, on peut définir l’aire A7_out de la chambre 7 de sortie, à l’extrémité aval 2D de la première vis :
A7_out = π * [(R2_out)²– (R2_out – H5’)²] – (2 * A20_out)

On définit ensuite le pas d’entrée P5_in, considéré à l’abscisse axiale de l’extrémité amont 2U de la première vis, comme étant le rapport entre la cylindrée V2 souhaitée et l’aire A7_in de la chambre d’entrée telle que définie ci-dessus :
P5_in = V2 / A7_in

De manière identique, on définit le pas de sortie P5_out à l’extrémité aval 2D de la première vis 2, comme étant le rapport de cette même cylindrée V2, voulue constante, par l’aire de la chambre de sortie A7_out (laquelle est, de fait, plus petite que l’aire A7_in de la chambre d’entrée) :
P5_out = V2 / A7_out

Une fois ces deux valeurs extrémales de pas P5_in, P5_out fixées, on peut répéter l’opération en une ou plusieurs abscisses intermédiaires, et appliquer au nuage de points obtenu une loi de régression, de préférence une loi polynomiale du second degré, qui définira la loi de compensation LP5_11.

L’invention porte bien entendu également sur une installation 100 qui, tel que cela est visible sur la , comprend une extrudeuse 1 selon l’une quelconque des caractéristiques décrites dans ce qui précède, pour débiter un matériau, de préférence un mélange à base de caoutchouc.

L’installation 100 comprend un bâti 101. Ce bâti forme avantageusement un référentiel fixe, et peut correspondre au sol du bâtiment accueillant l’installation, ou à un châssis éventuellement fixé au bâtiment.

L’installation 100 comprend également un support de réception 102, tel qu’un plateau, un tambour ou un noyau torique, qui est destiné à recevoir le matériau extrudé par l’extrudeuse 1.

Ledit support de réception 102 est porté par le bâti 101, et peut être monté mobile par rapport au bâti 101. Par exemple, dans le cas d’un tambour ou d’un noyau formant une forme de révolution autour d’un axe principal Y102, ledit tambour ou ledit noyau peut être monté en rotation, de préférence en rotation motorisée, par rapport au bâti 101, autour dudit axe principal Y102.

L’installation 100 comprend en outre un dispositif de transport robotisé 103, tel qu’un robot cartésien, comme illustré sur la , ou un bras robotisé anthropomorphe, qui porte l’extrudeuse 1 et qui est agencé de manière à pouvoir, pendant que l’extrudeuse 1 débite le matériau extrudé, déplacer ladite extrudeuse 1 par rapport au support de réception 102, afin de pouvoir poser le matériau extrudé en différents emplacements du support de réception 102, selon un agencement souhaité prédéterminé.

La légèreté et la compacité de l’extrudeuse 1 selon l’invention permettent en effet d’utiliser ladite extrudeuse 1 au sein d’une tête de pose 104 mobile, embarquée sur le dispositif de transport robotisé 103.

Le dispositif de transport robotisé 103 qui porte l’extrudeuse 1 est interposé entre le bâti 101 et l’extrudeuse 1 de manière à pouvoir, pendant que l’extrudeuse débite le matériau extrudé, déplacer ladite extrudeuse par rapport au bâti 101 et par rapport au support de réception 102, selon un mouvement qui est avantageusement distinct, et pilotable séparément, du mouvement propre éventuel qui anime le support de réception 102 par rapport au bâti 101.

Ainsi, le dispositif de transport robotisé 103 pourra de préférence déplacer l’extrudeuse 1 en translation selon au moins un axe, de préférence au moins deux axes, voire trois axes orthogonaux afin de positionner l’extrudeuse 1 dans le référentiel du bâti 101.

Le dispositif de transport robotisé 103 pourra par exemple comprendre à cet effet au moins une, de préférence deux, platines motorisées de translation 106, 107, par exemple deux platines motorisées de translation 106, 107 horizontales, qui se croisent perpendiculairement.

Par ailleurs, le dispositif de transport robotisé 103 pourra de préférence déplacer l’extrudeuse 1 en rotation selon au moins un axe, deux axes, voire trois axes pour orienter l’extrudeuse par rapport au support de réception 102 en tangage, en roulis et/ou en lacet.

La tête de pose 104 comprendra une filière, connectée en sortie de l’extrudeuse 1, afin de conférer au matériau extrudé une forme appropriée, par exemple la forme d’un ruban aplati.

La tête de pose 104 pourra également comprendre un organe applicateur 105, tel qu’un rouleau presseur 105, agencé pour presser contre le support de réception le matériau extrudé qui sort de l’extrudeuse 1 à travers la filière.

La tête de pose 104, et plus particulièrement l’extrudeuse 1, sera de préférence alimentée par une bande continue de matériau en provenance d’une unité de stockage ou d’une unité de production.

L’installation porte enfin sur un procédé d’extrusion mettant en œuvre une extrudeuse 1, ou une installation 100, selon l’invention.

En particulier, l’invention concerne l’utilisation d’une extrudeuse 1 selon l’invention, ou d’une installation 100 selon l’invention, pour extruder un mélange à base de caoutchouc, par exemple pour fabriquer une partie d’un bandage pour roue de véhicule, notamment une partie d’un bandage pneumatique.

Ainsi, l’extrudeuse 1, et plus globalement l’installation 100, pourra être agencée pour poser une bande de caoutchouc cru sur un tambour ou sur un noyau torique.

De préférence, à cette occasion, l’extrudeuse 1 fournira un débit massique supérieur ou égal à 1 kg/min, par exemple compris entre 1 kg/min et 6 kg/min, pour une vitesse de rotation de chacune des première et seconde vis 2, 3 qui est inférieure ou égale à 300 tr/min, par exemple comprise entre 10 tr/min et 300 tr/min

Ces performances seront de préférence atteignables tandis que la pression en sortie de l’extrudeuse, en sortie de la dernière chambre 7, 8 et juste à l’entrée de la filière, est comprise entre 150 bar et 500 bar, pour une température du matériau comprise entre 80°C et 150°C.

Bien entendu, l’invention n’est nullement limitée aux seules variantes de réalisation décrites dans ce qui précède, l’homme du métier étant notamment à même d’isoler ou de combiner librement entre elles l’une ou l’autre des caractéristiques susmentionnées, ou de leur substituer des équivalents.

Claims (13)

1. Extrudeuse (1) destinée à extruder un matériau, ladite extrudeuse (1) comprenant :
   - un fourreau (4),
   - une première vis (2) qui est montée en rotation dans le fourreau (4) autour d’un premier axe central (X2) et qui est pourvue d’un premier filetage (5),
   - une seconde vis (3) qui est montée en rotation dans le fourreau (4) autour d’un second axe central (X3) et qui est pourvue d’un second filetage (6),
   lesdites première vis (2) et seconde vis (3) étant contrarotatives et agencées de manière à ce que le premier filetage (5) et le second filetage (6) coopèrent pour acheminer le matériau de l’amont vers l’aval du fourreau (4), ladite extrudeuse (1) étant caractérisée en ce que :
   - la première vis (2) est conique, de sorte que le diamètre de sommet (D_5C) du premier filetage (5) décroît le long du premier axe central (X2), dans le sens amont-aval, selon un premier angle de conicité (A5) prédéterminé,
   - la seconde vis (3) est conique, de sorte que le diamètre de sommet (D_6C) du second filetage (6) décroît le long du second axe central (X3), dans le sens amont-aval, selon un second angle de conicité (A6) prédéterminé,
   en ce que ladite extrudeuse (1) comprend un étage dit « étage volumétrique » (11) au sein duquel le premier filetage (5) de la première vis (2) et le second filetage (6) de la seconde vis (3) sont interpénétrés et conjugués l’un par rapport à l’autre de sorte à former d’une part, entre le fourreau (4) et la première vis (2), le long du premier axe central (X2), une première série de chambres (7) successives fermées en forme de C et d’autre part, entre le fourreau (4) et la seconde vis (3), le long du second axe central (X3), une seconde série de chambres (8) successives fermées en forme de C, afin que la rotation des première et seconde vis (2, 3) génère un déplacement positif du matériau capté par la première série de chambres (7) et du matériau capté par la seconde série de chambres (8),
   et en ce qu’au moins une partie de l’étage volumétrique forme un étage dit « étage volumétrique isochore » (11A), au sein duquel :
   - le pas (P5) du premier filetage (5) augmente le long du premier axe central (X2), dans le sens amont-aval, au fur et à mesure que le diamètre de sommet du premier filetage (D_5C) diminue, selon une loi dite « première loi de compensation » (LP5_11) qui permet à l’augmentation progressive du pas (P5) du premier filetage (5) de compenser la conicité de la première vis (2) afin que, dans ledit étage volumétrique isochore (11A), le volume individuel de chacune des chambres (7) fermées de la première série de chambres fermées reste égal à un même volume nominal (V2) constant prédéterminé, dit « cylindrée de première vis » (V2), assorti d’une tolérance maximale de +/- 2%, de préférence de +/-1%, voire de +/-0,5%, et
   - le pas (P6) du second filetage (6) augmente le long du second axe central (X3), dans le sens amont-aval, au fur et à mesure que le diamètre de sommet du second filetage (D_6C) diminue, selon une loi dite « seconde loi de compensation » (LP6_11) qui permet à l’augmentation progressive du pas (P6) du second filetage (6) de compenser la conicité de la seconde vis (3) afin que, dans ledit étage volumétrique isochore (11A), le volume individuel de chacune des chambres (8) fermées de la seconde série de chambres fermées reste égal à un même volume nominal (V3) constant prédéterminé, dit « cylindrée de seconde vis » (V3), assorti d’une tolérance maximale de +/- 2%, de préférence de +/-1%, voire de +/-0,5%.
2. Extrudeuse selon la revendication 1 caractérisée en ce que la première loi de compensation (LP5_11) est une fonction quadratique croissante de la valeur d’abscisse axiale considérée le long du premier axe central (X2), et, respectivement, la seconde loi de compensation (LP6_11) est une fonction quadratique croissante de la valeur d’abscisse axiale considérée le long du second axe central (X3).
3. Extrudeuse selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le premier angle de conicité (A5) et le second angle de conicité (A6) sont compris chacun entre 1,8 degrés et 3 degrés, de préférence entre 2 degrés et 2,5 degrés, encore plus préférentiellement égaux à 2,5 degrés.
4. Extrudeuse selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que, dans l’étage volumétrique (11), quelle que soit la position angulaire qui est adoptée respectivement par chacune des première et seconde vis (2, 3) autour de son axe central (X2, X3) au cours du mouvement contrarotatif desdites premières et seconde vis (2, 3), le nombre de chambres (7) de la première série, qui se trouvent simultanément dans un état fermé, de même que le nombre de chambres (8) de la seconde série, qui se trouvent simultanément dans un état fermé, est égal ou supérieur à quatre, voire égal ou supérieur à cinq, limite basse, et de préférence inférieur ou égal à vingt, voire inférieur ou égal à douze, limite haute, par exemple compris entre quatre et dix, ou entre cinq et huit.
5. Extrudeuse selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que la cylindrée de première vis (V2) et la cylindrée de seconde vis (V3) sont comprises chacune entre 8 cm³et 50 cm³, par exemple entre 10 cm³et 30 cm³, notamment entre 10 cm³et 20 cm³.
   
6. Extrudeuse selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que, au moins dans l’étage volumétrique (11), le diamètre de fond du premier filetage (D_5R) décroît selon le premier angle de conicité (A5), de sorte que la hauteur du premier filetage (H5) est constante le long du premier axe central (X2).
7. Extrudeuse selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce qu’elle comprend un étage dit « étage d’alimentation » (30) qui précède l’étage volumétrique (11) et au sein duquel :
   - le premier filetage (5) est agencé de manière que, au fur et à mesure que le diamètre de sommet (D_5C) dudit premier filetage (5) décroît le long du premier axe central (X2), dans le sens amont-aval, selon le premier angle de conicité (A5), le pas (P5) dudit premier filetage (5) diminue également, le long du premier axe central (X2), dans le sens amont-aval, conformément à une loi dite « première loi de compression » (LP5_30), de sorte à favoriser une compression du matériau à l’approche de l’étage volumétrique (11), et
   - le second filetage (6) est agencé de manière que, au fur et à mesure que le diamètre de sommet (D_6C) du second filetage (6) décroît le long du second axe central (X3), dans le sens amont-aval, selon le second angle de conicité (A6), le pas (P6) du second filetage (6) diminue également, le long du second axe central (X3), dans le sens amont-aval, conformément à une loi dite « seconde loi de compression » (LP6_30), de sorte à favoriser une compression du matériau à l’approche de l’étage volumétrique (11).
8. Extrudeuse selon la revendication 7 caractérisée en ce que le noyau (12) de la première vis (2) présente, dans l’étage d’alimentation, une forme cylindrique droite ou une forme tronconique dont l’angle de conicité est strictement inférieur au premier angle de conicité (A5), et, respectivement, le noyau de la seconde vis (3) présente, dans l’étage d’alimentation (30), une forme cylindrique droite ou une forme tronconique dont l’angle de conicité est strictement inférieur au second angle de conicité (A6).
9. Extrudeuse selon la revendication 7 ou 8 caractérisée en ce que, dans l’étage d’alimentation (30), la première vis (2) et la seconde vis (3) sont toutes deux à filets multiples, de préférence bi-filet, de sorte que le premier filetage (5) et le second filetage (6) comprennent chacun au moins deux filets qui couvrent une même étendue axiale commune et qui sont déphasés angulairement l’un par rapport à l’autre autour de l’axe central (X2, X3) de la vis (2, 3) considérée.
10. Extrudeuse selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que la première vis (2) et la seconde vis (3) sont chacune, dans l’étage volumétrique (11), mono-filet.
11. Installation (100) comprenant une extrudeuse (1) selon l’une des revendications 1 à 10 pour débiter un matériau, de préférence un mélange à base de caoutchouc, l’installation comprenant également un support de réception (102), tel qu’un plateau, un tambour ou un noyau torique, qui est destiné à recevoir le matériau extrudé par l’extrudeuse (1), ainsi qu’un dispositif de transport robotisé (103), tel qu’un robot cartésien ou un bras robotisé anthropomorphe, qui porte l’extrudeuse (1) et qui est agencé de manière à pouvoir, pendant que l’extrudeuse (1) débite le matériau, déplacer ladite extrudeuse (1) par rapport au support de réception (102), afin de pouvoir poser le matériau extrudé en différents emplacements du support de réception (102), selon un agencement souhaité prédéterminé.
12. Utilisation d’une extrudeuse (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, ou d’une installation (100) selon la revendication 11, pour extruder un mélange à base de caoutchouc.
13. Utilisation selon la revendication 12 caractérisée en ce que l’extrudeuse (1) fournit un débit massique supérieur ou égal à 1 kg/min, par exemple compris entre 1 kg/min et 6 kg/min, pour une vitesse de rotation de chacune des première et seconde vis (2, 3) qui est inférieure ou égale à 300 tr/min, par exemple comprise entre 10 tr/min et 300 tr/min.