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" Structure de soupape pour extrutieutes"
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La présente invention est relative à une construction
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de soupape pour extrudeuxea et, plus particulièrement, elle concerne une structure de soupape dest1née à commander l'écoule- ment d'une matière plasti\,"U6 extrudée à partir d'une extrudeuse
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vers une structure de matrice, pour l'extrusion de tubes des
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minces pellicules de matière lastique.
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Des matrices pour l'extrusion de divers types de matières thermoplastiques, telles que le polyéthylène ou le '
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polypropylène, sont bien connues dans la technique. Narma9.erieizt la résine en fusion est chassée à travers l'orifice annulaire afin d'être façonnée en tant que tube qui est retiré continuel-
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lement de l'orifice servant de matrice. Dans le passé, la matière -' plastique en fusion a pénétré dans la matrj.ce en 2 ou plus des deux courants. Ces courants se rejoignent avant de traverser .
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l'orifice formateur de tubes. Us.pdnts où les courants se re- joignent se sont révélés former une coupure ou une section élar-
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gie à type bourrelet dans la pellicule extrudée, ce qui pertur- be l'apparence d'un produit fini.
Lë pl\lnoipe de la preste invention est d'offre =6 nouvelle soupape d'ecoulemenj ctatique destinée à commande - si l'écoulement de masse de la résine en fusion. Si on le déGir8J cette nouvelle soupape peut être équ:Uiorfe en fonctionnement-' afin d'asaurer des conditions de pression prédéterminées pour ' ' l1extrudeuxe, Grâce à l'utilisation nouvelle d'un système de - commande de mesure
Il est de pratique courante, lorsqu'on utilise des extrudeuses pour extruder des matières plastiques ou analogues,
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d'utiliser une soupape de cOJ1l.!lande entre 1 taahïne d'extrusion et la matrice d'extrusion. La difficulté principale rencontrée
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avc de ,telles soupapes dans le passé, a été d'optenir un écou-. lèvent, aérodynamique de la matière plastique en'fusion à tra- vere Ilazeemblaee.
Lorsque des matières critiquas, telles que du vinyle rigide et d'autres matières aisément décdmpoaables sont ameeD à tra-verser des soupapes de cbnceptiçn classique, cette mqti;'re .e:jt souvent retenue ou retardée dans les-recoins, le% coins et endroits 'analogues, ce qui. provoque la formation de courants parasites s eot::e il s'en produit toujours lorsque 4 'courant laminaire uniforme quelconque est détourné autour d'une '
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section, non aérodynamique quelconque. Cette action de courants
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parasites soumet les matières retenues à. ''le la chaleur pour une longueur de temps supérieure à ce que leur structure chimique stabilisée peut supporter. Par conséquent, la matfère plastique
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se décomposera et contaminera le processus d' ex'\...,'u310n.
Lorsque 1 ceci survient, le processus d extrusion ne peut pas être poursuivi, étant donné que ces particules brûlées se brisent et
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gênent le produit exteudé. ¯g,'] La conception de soupape suivant la présenta invention
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offre un nouvel écoulement aérodynamique du produit ercrudé, grâce à l'utilisation d'une lise élargie en forme d'aiguille ou de tulipe pour la 4oupape. L'écoulement est écarté nlr la. tige ronde avec un aL -le d' ap:roc:.e de l'ordre de 45 , ",1,tico,,.""ÎI ronde elle-même se présentant au courant en fusion par c\' aect arrondies, ce,qui réduit la formation de courant parasites nt turbulents qui se produiraie/ et sans cela.
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De plus, suivant l'invertion, la tisse de soupape et mise continuellement en rotation avec une vitesse de l'ordre d'un tour par minute,ce qui la lave automatiquement par le courant fusion avec lequel elle entre en contact.
Toujours suivent l'invention, l'on prévoit un nouveau
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systèroe de coumanàe de pression automatique pour extrudeuses, dans lequel un agencement du type asservi restitue automatiquement La tigai e soupape pour maintenir une certaine pression prédétermi- ée au-delà de la soupape de commande.
' Par conséquent, un but principal de la présente in-
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- x: ion est d'offrir une nouvelle construction de soupape des- t:\) \ à commander l'écoulement de la résine en fusion vers une watr < d'extrusion.
Un autre but de l'invention est d'offrir une nouvelle
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matrJt équilibrée pour l'extrusion de pellicules de polyoléfine avec 1'8 épaisseurs de l'ordre de i,4 à 2 mils,,
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..¯ Iloujours un autre but de l'invention est d'offrir une nouvelle structure de soupape pour des extrudeuses, qui assu- re'* une''contrepression prédéterminée sur l'extrudeuse,
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Un autre but de l'invention est d'offrir une nouvelle structure de soupape pour des extrudeuses, qui offre un'écoule- . ment pratiquement aérodynamique de produit en fusion à travera la soupape.
Encore un autre but de la présente invention est d'of-
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o . irir une nouvelle structure de soupape pour des extrudeuses, qui "tourner continuellement autour de son axe.
D'autres détails et particularités de 1 3.nventiPnres-
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sortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans les- quels
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La figure 1 est une vue en coupe transversale laté- rale d'une structure de soupape 'Pour une matrice eu,rant la pré-
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sente invention.
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La figure 2 est une vue en plan correspor., mt à la fi- 8ure 1 suivant les lignes 2 - 2 de cette figure 1 'La figure 3 est une vue en plan de la bag.3 d'ancrage de matrice de la figure 1.
;La figure 4 est une vue en coupe transvf-,iîale de la 'e clxanci-aqede matrioe'de la figure 31 suivaa les lignes .
.# - 4 4 de cette dernière figure.
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la figure 5 est une vue en coupe trarceraale laté.:ale et-une matrice utilisant le principe diécoulen-e.4 équilibré x.;- là figure 1 et dans laquelle la bagt w'orifice yest ,. s,molr3.é et rerpla$b.e par des bagues avec d'..i res diamètres ' dicrfic°, en illustrant en outre l'utilisatioji une soupape stat.1 que - pour-1.4,-C, ommander l' i ntxoduc,tiôz d'une c3îne en fusion
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vers la matrice.
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' ' La figure'6 -est une vue en coupe 4 Knsversale corres- ..pondant à la fisure 5, suivant les lignes '- 6é Je cette dernière >"11@9e. "- .. p
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La figure 7 est une vue en coupe transversale de la nouvelle structure de soupape suivant l'invention, en combinai- son avec la nouvelle structure de soupape commandée et mise en rotation automatiquement*.
En se'référant tout d'abord aux figures 1 à 4, la matrice qui y eat représentée est connectée à une source appro priée quelconque 10 d'une résine en fusion à fourniture sous pression, telle-que du polyéthylène. La résine en fusion est chassée à travers le canal 11 d'un conduit 12 sous une pression qui peut être commandée par des moyens de soupape , telsque décritsplus en détails ci-aprèa.
La résine pénètre alors dans la matrice 13 à l'endroit de la chambre principale 14, qui est formée entre l'adaptateur de matrice 15 et le mandrin de matrice 16. L'adaptateur de matrice 15, qui est soudé à l'organe 12 et qui peut être sup- porté par celui-ci, est fixé à la bague d'ancrage de matrice 17 par plusieurs boulons, tels que les boulons 18 et 19.
La partie inférieure du mandrin 16 est alors vissée dans 3.'ou- . verture taraudée 1?a de la bague d'ancrage de matrice 17.
La bague d'ancrage de matrice 17 reçoit alors le corps de matrice 20 qui présente une plaque d'orifice externe 21 qui est boutonnée à l'aide de plusieurs boulons tels que les boulons 21a et 21b.
La partie 20 du corps de matrice possède une partie de bride en prolongement 22 qui présente plusieurs ouvertures de , part en part, afin de recevoir plusieurs boulons respectifs, tels que les boulons 23 et 24. Les divers boulons tels que les boulons 23 et 23a sont alors visses dans des ouvertures taraudée respectives pratiquées dans le rebord en saillie 24de la bague d'ancrage de matrice 17. L'alignement de la plaque d'orifice de la bague de matrice 21 peut alors être contrôlé grâce à un
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.é0 ..' T.'.':.' ' ajustage approprié des divers boulons tels que les boulera 23 '
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et 23a> qui s'étendent autour de la bride 22.
Un autre jeuxçlp,-" Moulons d'ajustage, tels que les boulons 24ae 24b à et 24CI, (figure 2) passe dansdes ouvertures taraudées 24e, 2kf, 24g 9É 24h, respectivement, du rebord 24 et viennent s'appliquer contre' le corps de matrice 20 pour permettre un ajustage latéral de la plaque 21.
Le mandrin 16 reçoit une plaque d'orifice de mandrin 25 grâce à des boulons tels que les boulons 26 et 2? à l'endroit où les plaques 25 et 21 définissent l'orifice annulaire 28 à travers lequel le tube de matière plastique est extrudé? '-1
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Il est clair qu'un ajustage approprié des boulons dans la bride 22 et le rebord 24 amènera la configuration de 1'orifice,
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28 prendre la forme appropriée pour le processus â"ectruiraa'. pour lequel il existe une distance constante entre tous les point du diamètre externe de la plaque 25 et le diamètre Interne de., la.
plaque 21, les plaques 21 et 25 étant à même niveau, Afin de permettre d'avoir de l'air dans le tube en
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voie d'extrusion ou un gaz analogue'quî maintiendra le tube gonflée une source d'air peut être connectée au conduit 29 qui
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s'étend complètement à travers la matrice' à l'aide d'un tube. 4 à air d'aiguille de noyau 30 qui s'étend entre la partie de cprpo de mtrioe 15 et le mandrin 16.
Le mandrin 16 reçoit par un.pa8 ll de via l'extrémité'supérieure de l'aiguille de noyau 30, tandis
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que l'extrémité inférieure de cello-ci est fixée au fond 11 4 :'j oofps de matrice 15 par un écrou, tel que l'éorou 31 et un '5 ; 7 '.-" . 3 1 a .. que - ; .7. 'f II convient de iewarqueijtoutes les structures déôiioe tes précédemment sont essentiel.smér,t-analagues à des atruotures déjà utilisées précédemment. La résine en fusion est prélevée .-
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; de la chambre 14 de la figure 1 pour être envoyée à la Ghambe. ; " ,1. '' , 4"..
40 qui est créée entre le diamètre externe du mandrin 16 et 3e¯' ..f ' ' ' 'E> É "' ' >B l
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diamètre interne du corps de matrice 20. Comme représenté au mieux aux figures 3 et 4, la bague d'ancrage de matrice 17 est dotée d'un jeu interne d'orifices 50, 51, 52 et 53 qui est che- vauché par un jeu d'orifices 54, 55,56 et 57. Chacun des ori- fices 50 à 57 établit une communication entre la chambre d'entrée.
principale 14 et la zone 40, de telle sorte que, comme on s'en rendra compte d'après les figures 3 et 4, le fluide en.fusion est divisé en quatre courants internes et quatre courants exter- nes concnntriques, Chacun des courants est alors amené à se 'cha- vaucher comme, par exemple, les courants venant des fentes 52 et 56, qui ne se joindront pas mutuellement le long d'une ligne distincte.
Par conséquent, lorsque le fluide pénètre dans la chambre 40, il n'y aura pas de jonction principale entre les courants pénétrant dans cette,chambre 40, de telle sorte que le tube finalement extrudé à l'orifice 28 n'offrira pas de ligne de soudure visible.
Il convient en outre de remarquer que les fentes adja- centes de chacun des anneaux de fente sont rétrécies vers l'exté- rieur et se chevauchent à l'endroit où les fentes émergent dans ' la chambre 40. A titre d'exemple, la fente 50 présenté une pre- mière section d'extrémité rétrécie 50a, qui chevauche la section d'extrémité rétrécie 51a de la fente 51. Il s'est révélé qu'un tel rapport d'association chevauchante améliore les caractéristi- ques de non formation de lignes de soudure du système.
Une sedonde forme de réalisation de la structure de matrice est représentée aux figures 5 et 6,-oÙ les éléments ana- logues à ceux des figures 1 à 4 ont reçu les mômes références.
La prèmière modification de la forme de réalisation des figures 5 et 6 se rencontre dans les plaques d'orifice exter- ne, et interne 60 et 61. La plaque externe 60 présente une sur-
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fa.ce d'orifice Évasée vers l'extérieur 62 et elle est fixée'de'- façon amovible la partie de corps de matrice 63 par une aso- W: ciation à pas de vis 64.
Une plaque d'orifice intérieure 61 .
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présente une surface d'orifice rétrécie vers l'extérieur 6, . , ", : qui coopère avec la surface d'orifice 62 pour définir un orifice
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',de sortie angulaire 66 ayant un diamètre particulier quelconque*" La plaque intérieure 65 est alors boulonnée sur le mandrin 16, par exemple à l'aide des boulons 67 et 68. Le nouvel agencement .
.de plaquer d'orifice représenté à la figure 5 permet l'enlèvement aisé des plaques 61 et 60 et leur remplacement par une paire de plaques analogues qui peuvent donner un autre diamètre 4 l'orifice'60. Ainsi, la nouvelle matrice de latigure 5 permet la modification aisée et simple d'une dimension de tube parti-
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jeulière sans exiger le remplacement de l'ensemble de la struc*- turc de.motrice) comme c'était le cas dans le passée
Il convient de remarquer que la matrice est capable d'avoir / n'importe quel diamètre d'orifice, étant donné que la surface
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.dorifice 62 peut s'évaser vers l'intérieur aussi bien que vers, 'l'extérieur,
Une gamme typique de diamètres d'orifice pour la matrice représentée pourrait s'étendre de 2 à 10 pouces..
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¯ ¯ ,11 est clair que le même type de bagues à'ancra6e"'y, 4e.*ateioo 1? est utilisé dans la forme de réalisation de la ¯' figure ,5t pour produire un tube analogue à celui décrit pour < , ( ,ie&'tigwis 1 à 4. 11 faut toutefois remarquer que les nouVelle4 parties de plaques d'orifice amovibles et,emplaçabl3 de la' figure 5 pourraient être utilisées dans des matrices qui ne com- portent pas ce type de bague d'ancrage de matrice.
La figure 5 représente en outre une nouvelle façon de l'écoulement de la! résine en fusion à travers le
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canal 1't , . suïvan- ..a présente invention.
Plus particulièrement, la figure 5 représente un or-
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gane de soupape 70 qui possède une tête élargie 71. La soupape -
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70 est reçue à coulissement dans une plaque d'adaptation 72 et coopère avec un siège de soupape annulaire 73 qui commande
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l'écoulement de la résine en fusion depuis la chambre love;ri3 ltouverture 1i Si on le déaire, la soupape 79 peut être clavette vis-à-vis de la plaque en rotation 72. Une plaque 74 est alors fixée à l'organe 72, par exemple à l'aide d'un boulon 75, et elle reçoit par un pas de vis le boulon d'ajustage 76 qui établit un contact de rencontre avec l'extrémité de droite de 1'organa de soupape 70.
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Ce nouvei:a$eucoment permet & la soupape 70 d'être rapprochée ou écartée du siège de soupape 73 sans exiger une ro- tation de l'organe de soupape 70. Ainsi, une commande extrêmement
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précise et étroite de I'aou.er :ent du fluide dans la matrice Lff F1,lkfDix°lâ 13 3=8 provoqué pa? une îkbgonq'o de 4r âiàtpiô d8 la %µte de soupape êt àà siège ?Jà En outre, cette conception de soupdpe amène 3écau ment dtpolère ,en fusion à étre divisé autour de cette soupape, en évitant ainsi toute ligna de soudure. De même, le polymère cherche a prendre une forme elliptique sur la tige, ce qui a pour résultat un parcours plus aérodynamique que celui obtenu dans le passé.
Ceci est très important pour un fonctionnement couronné de succès et empêche "de brûler en place jeu polymères.
En outre, la soupape peut être mise en .rotation en une position fixée quelconque afin de se nettoyer d'elle-même lorsqu'elle est utilisée avec des matières thermoplastiques très critiques, tel- les que du chlorurp de polyvinyle non plastifié.
La figure 7 illustre la nouvelle structure de soupape de la figure 5, telle que modifiée suivant une variante pour
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la commande de la latructure de soupape. Plus particulièrement et suivant l'invention, la tige de soupape 70 est reliét directe- ment à une roue dentée 80 qui engrène avec une roue 46nt6o coopé- rante 81.
Cette dernière est à mon tour entraînée 4 partir de
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. ' . < fl" fi'4 '-,VM''-' 1'assemblage r6&ucteur.à engrenage 82 qui'est ouppolt4 . façon désirée quelconque, par exemple sur'une plaque ' Éé b e suppôt-83 et qui est entraîné, z son tp, à pat'tir 4'un , d'entraînement approprié 84 avec une, botte à vitesse varia1:ie.,.,:>'
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Le moteur 84 est mis en action d'une façon appropgiµÀ;
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quelconque, de telle sorte que la roue dentée 80 et ainsi la $$,, '
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ZA de soupape 70 et la tête ?i sont amenéole tourner Qont3,.ny.,,: , 'lament avec une vitesse approximativement. d'un tour par minuts.. dQ telle sorte que la tête de soupape 71 et la tige 70 son'!,;
con tilauellez-ent et automatiquement lav6çlla le courant en fuaion qui traverse la soupape. ,/,¯ Comme décrit plus en détails ci-après, la tige de ao;4, pape 70 est mobile exialemont dans des bute de , 9ùmmando,, . dq ; <,,, + ; ," tello 08.1ie' qua la llW@iliijp 48 , iaquo 6ga%õ @1 Qi ilt1uU1UJI1i .:.:,; ûuparieupe toi-là de ià roue denrée ëô et, oz p&t.8ul 'K'j .àux* une largeur de l'ordre de' la distance de déplacement pIÉÎÉÙ. ; . mise pour la tige de soupape 70< w ' j, ¯ ,- f . Ôjï]) ;, .
Suivant une autre caractéristique de itieutiçm i' éà ' ' . "'t'j. prévoit un appareillage pour commander automatiquement la poai-'? , * . '''*'', tion de la t8te de soupape .71 afin de maintenir une prasaion .<' ]? , .. , , F =?;] constante derrière la soupape 71 et donc .une pression d'extru'-'.J *" .j,j,; 1..1 Ouse constante pour l'extrudeuse connectée au dispositif (non l#ih< 'représentée). =.. 1 1# Ce nouvel agencement comprend tin cylindre 90 (Il.= type désira quelconque dans lequel peut ne déplacer un pistON. 91q VA'} tige de piston 9a est tixh au piston 91 ..et est reliée à 1" 1'9U,8" s' -* " ' .. dentée 80, par un approprié-93.
Il convient de pas manquer que l'accouplement 93 peut permettre una, boÈa%19n p$la" rive entre la roue dentée 80 et le piston 91 ou, *'une' al,1t:t'. tf9.9.Q1i1. le piston 91 peut tourner dans le'cylindre afin de per", .. mettre la -rotation continue de la :roue dentée 80. Un canal 94', 1 Mt'alors formé derrière la soupape 91 et ce canal 94 est QO=00"
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té $. une jauge de pression appropriée 95.
Le nouveau système de commanderai prévu pour entra!- ner le, piston. 91 dans le cylindre 90 de façon à maintenir la pression mesurée par la jauge de pression 95, à une valeur cons- tante quelconque. Ce nouveau système de commande est représenté schématiquement à la figure 7 comme comprenant un$ pompe appro- priée 96, qui est connectée à une soupape de détente de pression
97, par l'intermédiaire d'une soupape/d'arrêt convenable 98. La soupape de détente de pression 97 est alors convenablement con- nectée à la jauge de pression 95 et à une soupape de commande d'écoulement 99, qui est connectée au côté de droite du cylindre
90 afin d'appliquer une pression de commande au sommet du pis- ton 91, afin de commander ainsi la position de la soupape 71.
La soupape de détente de pression agit comme un signal étalon ou signal calibre dans un système asservi et% elle peut être réglée par exemple à une pression de 3 000 livres par pouce carré, si cette valeur constitue la pressi&n que l'on désire maintenir pour l'extrudeus. Cette valeur de pression calibrée est alors mesurée vis-à-vis de la pression effective Mesurée par la jauge 95, en amenant les deux pressions à s'opposer mu- tellement, de telle sorte que toute différence de pression se révèle en tant que signal d'erreur permettant de commander la position de la soupape de commande d'écoulement 99.
Ainsi, si la pression mesurée par la jauge de pression 95 est inférieure à la valeur prédéterminée de 3 000 livres par pouce carre, la sou- pape de commande d'écoulement 99 sera déplacée vers la position d'ouverture, en permettant ainsi/une certaine quantité appropriée de fluide provenant de la pompe 96 d'être appliquée au cylindre
90, ce qui déplace le piston 91 vers la gauche et ferme légère- ment l'ouverture entre la tête de soupape 71 et son siège 73, ce qui augmente la pression derrière la soupape.
Ainsi, l'assemblage raprésenté à la figure 7 sera rame-
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u4 4 un.état d'équilibre entre les deux systèmes hydrau1iqueJ(
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comprenant l'extrudeuse, d'une part, et la pompe 96, dé l'autre, pissant par l'intermédiaire de la soupape de détente de pression 97
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Il convient de xemarquer en particulier que poul%,U,4,1, tonnbionnenent d'extrusion satisfaisant de la structure de mairie représentée aux figures ta 6, des variations de pression, d'exf trudeuse aussi faibles que 100 livres par pouce carré cffeetet 'de façon perturbatrice le processus, de telle sorte 'qu'un nou-
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veau aystème de commande automatique pour cette pression est ' # -très largement désiré.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en. aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir 'du cadre du présent brevet; REVENDICATIONS
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t.
Soupape statique destinée à commander écoulement d'C résine en fusion à travers une bague de siège de soupape, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie de tige se termi- nant à une première extrémité par une partie de tête élargie, ladite partie de tête élargie étant adjacente à ladite bague . de siégea soupape, des moyens de support de la tige, lesdits moy-
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:1ne de support de iN tigr-e recevant L coulissement axial ladite; tige et: des moyens d'ajustage traversant lesdits moyens dé et,p-