Installation pour la vulcanisation continue d'objets profilés de caoutchouc
de grande longueur.
La vulcanisation des objets de caoutchouc de grande longueur, tels que, par exemple, des tuyaux, des bandes et autre profilés, peut être effectuée essentiellement de deux manières différentes. On peut, par exemple, introduire dans une étuve des tronçons des objets à vulcaniser puis, après fermeture de l'étuve, admettre à l'intérieur de celle-ci de la vapeur d'eau sous pression pour élever la température des objets.
La température de vulcanisation étant approximativement atteinte, est maintenue un certain temps. Enfin, la pression de vapeur est supprimée et les objets sortis de l'étuve.
Ce procédé offre divers inconvénients, notamment celui d'être discontinu.
On peut aussi, d'autre part, déplacer de façon continue, de préférence d'un mouvement uniforme, l'objet à vulcaniser dans une enceinte chauffée.
La présente invention a pour objet une installation pour la vulcanisation continue par un fluide chaud sous pression, d'objets profilés de caoutchouc de grande longueur, tels que, par exemple, des tuyaux, des bandes et autres articles, caractérisée en ce qu'elle comporte une pompe faisant circuler dans un circuit fermé comprenant une enceinte de vulcanisation allongée, ce fluide chaud, dont la densité est telle que la majeure partie au moins du poids du tronçon de l'objet à vulcaniser se trouvant dans l'enceinte soit équilibrée, le tout étant disposé de manière à maintenir constantes dans toute l'enceinte de vulcanisation la température et la pression du liquide.
L'entrée de l'enceinte peut être raccordée directement à une filière ou à une boudineuse, sinon on pourra disposer à l'entrée un presseétoupe ou un dispositif d'étanchéité à labyrinthe analogue au dispositif qui peut être monté à la sortie de l'enceinte, et qui sera décrit plus loin.
Par le fait que la vulcanisation des profilés est opérée dans un milieu fluide chaud, dont la densité peut être choisie très voisine de la densité moyenne de l'objet à vulcaniser, on évite les inconvénients suivants qui ne manqueraient pas de se produire avec tout autre fluide de chauffage:
En raison de leur poids, les objets à vulcaniser subiraient des frottements importants dans l'enceinte de vulcanisation, qui peut, par exemple, être tubulaire; de plus, ces objets devraient être tirés sur toute la longueur de l'enceinte, ce qui est difficile lorsque ces objets sont très élastiques.
Au contraire, grâce à l'emploi d'un fluide de chauffage tel qu'il a été défini plus haut, l'objet à vulcaniser est soutenu par le milieu qui remplit l'enceinte de vulcanisation et, s'il y a contact avec les parois de l'enceinte, les efforts de frottement restent très réduits et l'effort de traction necessaire à l'avancement de l'objet à vulcaniser reste négligeable.
Si le fluide employé est un liquide, cela permet en outre de pratiquer la vulcanisation à une pression très supérieure à la pression normale de vapeur saturée, correspondant à la température de vulcanisation. On peut ainsi compenser très efficacement les tensions internes des gaz, qui peuvent être émis par les produits occlus dans le mélange de caout chouc, sous l'effet de la chaleur de la vulcanisation et qui risquent d'amener l'éclatement du caoutchouc. En outre, on peut dans ce cas ajouter au liquide des substances produisant, favorisant ou accélérant la vulcanisation, de sorte qu'il puisse servir non seulement d'agent physique (chauffage), mais aussi d'agent chimique de vulcanisation.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation suivant l'invention ainsi qu'une variante de détail de cette forme d'exécution.
La fig. 1 représente en coupe et en élevation cette forme d'exécution de l'installation.
La fig. 2 montre en coupe une variante du dispositif de liaison entre l'enceinte de vulcanisation et la tête d'une boudineuse.
Comme représenté par la fig. 1, à la tête d'une boudineuse 51 de type connu (dont on voit en 51a l'orifice d'entrée de caoutchouc, en 51b la vis de transport de la matière, en 51e la filière et en 51d des canaux de circulation d'un fluide chauffant) est relié un tube 52, constituant l'enceinte de vulcanisation et soigneusement calorifugé.
Le profilé 53 en caoutchouc, sortant de la filière, est anime d'un mouvement continu le long de l'axe dudit tube. Le liquide servant à véhiculer la chaleur nécessaire à la vulcanisation est admis dans ce tube par une tubulure 54a et ressort par une autre tubulure 54b
Une pompe de circulation 55 commandée par un moteur assure la circulation continue de ce liquide en circuit fermé.
Un réchauffeur 57 à vapeur (mais qui pourrait aussi être électrique par exemple maintient le liquide à une température constante par l'intermédiaire d'un thermostat, de façon que la température soit maintenue constante dans tout le tube 52. Ce thermostat qui n'est pas représenté pourrait être monte, par exemple, dans le tube 52.
Une pompe 58 dont la pression de refoulement, réglable, reste automatiquement constante et qui est commandée par un moteur, a sa conduite de refoulement reliée, par l'intermédiaire d'un clapet de retenue 60, avec la conduite de refoulement de la pompe de circulation 55. De cette façon, malgré les fuites, la pression du liquide est maintenue constante dans tout le tube 52.
La pompe 58 est alimentée par un petit réservoir 61 contenant un peu de liquide.
A l'extrémité de sortie du tube 52 opposec à la boudineuse, le profilé traverse nil dispositif d'étanchéité à labyrinthe comprenant plusieurs chambres 62 séparées par des cloisons 62a munies d'orifices coaxiaux, calibrés approximativement suivant la section du produit vulcanisé qui passe à travers ces orifices.
Le profilé passe ensuite dans une chambre médiane 63 de ce dispositif, reliée par une conduite 66 à une source d'air comprimé par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage de façon que la pression dans la chambre 63 soit très légèrement inférieure à celle du liquide dans le tube 52.
Du fait de la légère différence de pression, un peu de ee liquide s'écoule dans la chambre 63, tombe dans la poche 64 et est évacué par le purgeur 65 dans le récipient 61.
On voit ainsi que, prati;-emeat, il n'y a pas de pertes de liquide, ce qui est intéressant dans le cas où l'on utilise un liquide spé cial de prix : élevé.
L'air comprimé dans la chambre 63 est maintenu constamment à une pression très légèrement inférieure à celle du liquide par le dispositif de réglage du débit 68. Ce dispositif comporte un piston 70 au-dessus du- quel est admis, par le tube 69, le liquide sous pression et qui est soumis également à l'ae- tion antagoniste d'un ressort 76 dont la tension est réglable.
Ledit piston est solidaire d'un tiroir 70, qui contrôle la communication entre une tuyauterie 72 d'admission d'air comprimé et la conduite 616 amenant l'air à la chambre 63.
L'air comprimé provient d'un réservoir 73 alimenté lui-même par le compresseur 74 commandé par le monteur 75. Un dispositif de réglage maintient la pression constante dans le réservoir 73.
On voit que Si la pression du liquide est supérieure à l'effort du ressort 76, le piston distributeur descend et démasque plus ou moins complètement l'orifice d'admission d'air du dispositif 68. Si au contraire la pression du liquide devient inférieure à l'effort du ressort, l'admission de l'air est coupée.
Par un réglage convenable du ressort 76. on obtient ainsi que la pression du liquide reste un peu supérieure à celle de l'air comprimé.
A la suite de la chambre 63, le dispositif d'étanchéité comporte les chambres 77, agencées comme les chambres 62, et permettent de maintenir sans perte d'air importante la pression d'air dans la chambre 63.
Un dégazéificateur 78 placé sur le circuit du liquide permet d'éliminer les gaz ayant pu être entraînés dans le tube 52,
Un purgeur 79 sert à vidanger le tube 52 pour les manipulations et la mise en route.
Le profilé 5G, dont la vulcanisation est terminée lorsqu'il quitte le tube 52, est tiré à une vitesse uniforme par un cabestan de tirage 77a, et enroulé enfin sur une bobine 80.
Le choix du liquide a une grande importance dans l'exploitation de l'installation décrite ci-dessus. Pour obtenir un liquide ayant une densité très voisine de l'objet à vulcaniser, on peut utiliser soit une solution de sels dans l'eau (ainsi, par exemple, une solution aqueuse de chlorure de zinc dont la densité peut aller suivant la concentration jusqu'à 1,5), soit une suspension de matières lourdes insolubles et pulvérulentes, comme par exemple du sulfate de baryte (ainsi, par exemple, une boue baryteuse à 10% de SO4Ba en volume (50% en poids), dont la densité apparente moyenne est de 1,55), soit encore un solide fondu (bitumes, métal ou alliage métallique à bas point de fusion, par exemple à point de fusion inférieur à 150 ).
En choisissant la concentration de la solution ou de la suspension, on arrivera à régler très exactement la densité du liquide vul tanisant,
D'autre part, il est possible de mettre en solution dans le liquide choisi des produits favorisant la vulcanisation ou activant notablement sa vitesse; le liquide jouant alors non seulement le rôle physique de fluide de chauffage, mais aussi le rôle chimique de vulcanisant ou d'accélérateur ou du moins de vulcanisant ou d'accélérateur complémentaire, si une partie des substances vulcanisantes a été déjà incorporée au caoutchouc avant ou pendant le boudinage.
Comme produits de ce genre propres à être dissous dans le liquide, on peut citer, à titre d'exemple, un accélérateur de vulcanisation tel qu'un dithiocarbamate soluble dans l'eau, le pourcentage introduit étant fonction de la nature des mélanges de caoutchouc et de la rapidité de vulcanisation que l'on désire obtenir. I1 est ainsi possible d'utiliser dans ta boudineuse des mélanges de caoutchouc peu sensibles à prévulcanisation tout en assurant une grande vitesse de vulcanisation.
Si l'on utilise un liquide constitué par une suspension, la décantation de cette suspension n'est pas à craindre du fait de l'agitation créée par le passage du profilé dans le tube 52, par le brassage dû à la circulation du liquide vulcanisant, et enfin aux courants de convection inévitable dans un liquide chaud.
Un autre avantage de l'installation décrite réside dans le fait que le générateur de vapeur alimentant le réchauffeur peut être de dimensions réduites. Enfin, le bilan thermique est bon, car les pertes de calories sont faibles.
L'installation qui vient d'être décrite pourrait comporter, pour relier la boudineuse à l'enceinte de vulcanisation, le dispositif représenté à la fig. 2
La boudineuse 41, de type connu, comprend la vis 41, de transport du caoutchouc introduit en 41b, la matrice ou filière 45 et la vis de fixation 44. Cette boudineuse présente une tête, et dans l'axe de la filière est disposée la tête 43. de l'enceinte de vulcanisation, constituée, comme on l'a vu, par le tube 52.
Sur la tête de la boudineuse est fixée une garniture souple 46, serrée par un écrou 47, et une garniture identique 46b est fixée sur la tête 43l par un écrou 47b.
Ces garnitures souples 46, et 46b ont une section en équerre qui leur donne la forme d'une cuvette perforée et elles peuvent être réalisées en cuir ou en caoutchouc convenablement traité pour résister à la chaleur. iTn manchon métallique mobile 23 muni de deux poignées 48 coulisse à une extrémité sur la tête de la boudineuse et à l'autre sur la tête de l'enceinte et assure une liaison étanche entre la boudineuse et d'enceinte de vulcanisation.
Voici comment fonctionne ce dispositif:
Au début d'une fabrication, le manchon 23. est déplacé vers l'enceinte de vulcanisation de façon à laisser apparaître la tête de la boudineuse. (L'ajutage 54, est représenté plus à gauche qu'il n'est situé en réalité.) On in- troduit à travers le canal axial 41e de la boudineuse et l'enceinte de vulcanisation un noyau de longueur convenable destiné à guider le profilé en caoutchouc au début de la fabrication.
Puis la boudineuse est mise en marche et on procède comme il est connu au réglage de l'homogénéité de la section du caoutchouc débité par la filière; ce réglage effectué, on ramène vivement le manchon coulissant dans la position indiquée sur la fig. 3, à l'aide des poignées 48 et on admet le liquide de chauffage sous pression dans l'enceinte de vulcanisation par l'ajutage 54,.
Ce liquide remplit également le manchon de liaison 23 dont l'intérieur est en communication avec l'enceinte. Sous l'influence de la pression du liquide, les garnitures 46, et 46b se déforment et viennent s'appliquer sur la surface interne du manchon 23 réalisant ainsi un joint absolument étanche. Le filage du profilé et sa vulcanisation peuvent alors se poursuivre normalement.
Dans le cas d'un arrêt de la fabrication nécessité par un défaut (manque de matière, surépaisseur, cassure), il suffit de supprimer la pression qui règne dans le manchon 23 et le tube 52, de procéder à la vidange du liquide à l'aide d'un dispositif quelconque non representé sur la figure, et de repousser vers 59 le manchon 23 pour examiner le défaut et y remédier.
Ce dispositif à manchon coulissant possède sur d'autres dispositifs à vis ou emboîtement les avantages suivants: simplicité, étanchéité absolue et automatique, très grande rapidité de manoeuvre, ce qui est très important quand des défauts de fabrication slar- viennent.
Il est évident qu'un tel dispositif pourrait être égalelllent utilisé dans une installation pour la vulcanisatiou continue par un fluide chaud autre qu'un liquide.