Dispositif pour la formation d'une tête en matière plastique
sur une ébauche tubulaire
La présente invention a pour objet un dispositif pour la formation d'une tête en matière plastique, destinée à recevoir un moyen de fermeture, sur une ébauche tubulaire aussi en matière plastique, comprenant une matrice et un noyau sur lequel l'ébauche tubulaire est placée et au moins une ouverture pour l'injection de la matière plastique chauffée pour la formation de la tête du tube.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que ladite ouverture est située à l'endroit de l'extrémité de l'ébauche tubulaire où la tête du tube doit être formée, en ce que cette ouverture s'étend à cet endroit pratiquement sur toute la périphérie pour obtenir une injection régulière de la matière destinée à la formation de la tête, et en ce qu'un dispositif permet d'ouvrir et de fermer ladite ouverture en passant d'une position à une autre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif selon l'invention ainsi que des variantes.
Les fig. 1 à 8 sont des vues en élévation en coupe montrant les différents stades de fabrication d'une tête de tube plastique à l'aide d'une première forme d'exécution du dispositif.
La fig. 9 est une vue en élévation, en coupe par la ligne 9-9 de la fig 10, d'un appareil pour le moulage de tubes de façon continue, appareil équipé de ladite forme d'exécution du dispositif.
La fig. 10 est une vue en plan de cet appareil.
Les fig. 11 à 14 sont des vues de variantes de la première forme d'exécution.
La fig. 15 est une vue partielle en coupe axiale, d'une deuxième forme d'exécution de ce dispositif.
La fig. 16 est une vue semblable d'une variante de cette forme d'exécution.
Pour le moulage d'un tube en matière plastique au moyen du dispositif objet de l'invention tel qu'illustré schématiquement aux fig.
1 à 8, on enfile une ébauche de tube 1 sur une douille 2 formant le corps d'un noyau dont la tête 3 s'adapte sur l'extrémité de la douille 2 par une surface conique 4. L'ébauche 1 dépasse l'extrémité de la douille 2 comme représenté à la fig. 1. On dispose ensuite ce noyau avec l'ébauche dans une matrice 5 (fig 2) en une pièce servant au moulage de la tête du tube.
Le noyau est centré à l'aide d'un prolongement cylindrique 6 de la tête 3 du noyau, s'engageant dans un logement cylindrique 7 correspondant de la matrice 5. Un filet de vis 8 sert à la formation du goulot fileté du tube.
Une buse d'injection formée de deux parties 9 et 10 mobiles axialement l'une par rapport à l'autre est introduite dans le noyau (fig.
3). La partie 9 constitue un manchon s'étendant axialement à l'intérieur de la douille 2 du noyau avec un espace intermédiaire 1 1 d'isolation thermique ou pour un fluide de refroidissement. La partie 10 de la buse constitue un organe d'obturation coopérant avec l'extrémité intérieure conique du manchon 9, l'espace annulaire 12 entre cet organe et le manchon formant un canal annulaire pour le passage de la matière plastique.
Un tuyau 13 est disposé concentriquement dans une tige tubulaire 14 venue de fabrication avec l'organe d'obturation 10 et s'étendant axialement à l'intérieur du manchon 9, ce tuyau servant à introduire un fluide chauffant pour maintenir la matière plastique se trouvant dans le canal 12 à une température égale ou supérieure à celle de ramollissement.
L'extrémité du manchon 9 de la buse présente une surface d'appui conique 15 destinée à coopérer avec une surface correspondante de l'organe d'obturation 10 et une surface d'appui conique 16 destinée à coopérer avec une surface correspondante de la douille 2 du noyau comme il sera décrit ci-après.
La buse est alors ouverte en poussant l'organe d'obturation 10 vers le haut comme représenté à la fig. 4. La tête du noyau 3 se déplace axialement dans la matrice 5 jusqu'à ce que le prolongement 6 soit complètement engagé dans le logement 7 correspondant. Dans cette position, l'espace ménagé entre la tête de noyau 3 et la matrice 5 détermine la forme et l'épaisseur de la tête du tube à mouler. De plus, un passage annulaire est ouvert entre les surfaces coniques 4 et 15 et les surfaces correspondantes de la tête 3 et de l'organe d'obturation 10 respeotivement, faisant communiquer l'intérieur du noyau avec l'endroit même de l'extrémité de l'ébauche de tube 1 où doit se faire la soudure. La matière plastique est alors injectée sous pression dans le canal 12 dans le sens des flèches de la fig. 4 et vient remplir l'espace prévu pour la tête du tube.
On forme ainsi ladite tête et on la soude simultanément à l'extrémité de l'ébauche 1. L'air de l'espace de moulage est chassé à travers des orifices ou rainures non représentés faisant communiquer la partie supérieure de cet espace avec l'extérieur de la matrice ou simplement par le jeu entre 5 et 6. Pendant cette opération, la matière plastique est maintenue à la température de ramollissement par le chauffage de la buse. La matrice 5 peut être refroidie ou maintenue à une température constante par circulation d'un fluide (dans des canaux non représentés) et l'ébauche de tube 1 est ainsi maintenue à une température. inférieure à celle de ramollissement. Selon le cas, ce refroidissement n'est pas nécessaire pour obtenir ce résultat.
Lorsque l'espace de moulage est rempli, on ferme la buse en déplaçant axialement le manchon 9 jusqu'à ce que sa surface 15 vienne s'appuyer contre l'organe d'obturation 10. Le manchon 9 entraîne dans son mouvement la douille 2 fermant ainsi le passage annulaire ayant servi à l'injection de la matière de moulage de la tête du tube. La matière plastique se trouvant dans la matrice, est encore sous pression.
On dégage ensuite la buse (fig. 6). La matière plastique reste sous pression car la douille 2 est maintenue appliquée contre la tête 3 du noyau. Le tube moulé se refroidit par contact avec la matrice 5 et les pièces 2 et 3 et l'opé- ration de démoulage peut être effectuée. Pour cela, la matrice en une seule pièce, est dévissée pour dégager le filet de vis 8 comme représenté à la fig. 7. Un mandrin 17 appliqué contre le prolongement 6 de la tête 3 dans le sens de la flèche, retient en place la tête 3 pendant l'éloignement de la matrice. Pour le dégagement du tube, on insuffle de l'air comprimé dans l'intérieur du noyau. La tige 17 recule alors un peu pour permettre à la tête 3 de s'écarter légèrement de la douille 2 sous l'effet de cette pression, ce qui dégage d'abord le tube de cette douille et ensuite de cette tête.
Au lieu d'être en une seule pièce, la matrice pourrait être en plusieurs pièces. Dans ce cas, le dégagement de la matrice se fait radialement pour le démoulage du filet de vis.
On pourrait également prévoir un dégagement axial combiné avec un dégagement radical de la matrice.
Pour effectuer les opérations décrites cidessus, on utilise, par exemple, un appareil tel que représenté aux fig. 9 et 10.
Cet appareil comporte un disque rotatif 18 portant six noyaux 2, 3, dans les positions I,
II, III, IV, V et VI, six organes 19 de serrage des matrices 5 et quatre matrices 5. Un mécanisme central destiné à transporter les matrices de la position V à la position I comprend un manchon de guidage 20 monté dans un moyeu 21 solidaire du disque 18, une tige 22 capable de coulisser dans le manchon 20 et dont l'extrémité supérieure est munie d'une tête de butée 23 pour limiter le déplacement de la tige 22 vers le bas et d'un bras 24 dont l'extrémité en forme de fourche est destinée à s'engager sur le corps de la matrice 5. Ce bras est retenu axialement sur la tige 22 par un écrou 25 vissé sur l'extrémité filetée 26 de cette tige et une clavette 27 empêche ledit bras 24 de tourner autour de la tige 22.
Les organes de serrage 19 sont fixés aux extrémités supérieures de tiges 28 montées coulissantes ét pivotantes dans des paliers 29.
Chaque organe de serrage 19 présente une extrémité en forme de fourche destinée à coopérer avec une saillie cylindrique 30 de la matrice 5.
Les mécanismes de commande du disque 18, des tiges 28 et de la tige centrale 22 n'ont pas été représentés.
Le fonctionnement de l'appareil décrit est le suivant
En position I, l'ébauche de tube 1 est mise en place sur le noyau 2, 3, et la matrice 5 est amenée, par le mécanisme central à partir de la position V sur l'ébauche de tube. A cet effet, la tige 22 est soulevée d'une quantité déterminée, pivotée autour de son axe, jusqu'à ce que la matrice vienne au-dessus de l'ébauche de tube, puis abaissée par-dessus cette ébauche. Le disque 18 tourne de 1/6 de tour et pendant cette rotation l'organe de serrage pivote de 90O dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de la position I puis descend pour presser la matrice contre le disque (position II).
En position II, la buse d'injection (non représentée) est amenée dans la douille 2 du noyau comme décrit précédemment, cette buse est ouverte, la matière plastique est injectée, la buse est ensuite refermée puis ressortie et le disque tourné de 1/6 de tour. Pendant la rotation du disque, de la position II à la position
III, le moule reste fermé.
En position III, stabilisation de la matière moulée. Le disque tourne de 1/6 de tour, le moule restant fermé de la position III à la position IV.
En position IV, la matière moulée continue à se stabiliser. Pendant que le disque tourne de 1/6 de tour pour passer de la position
IV à la position V, l'organe de serrage 19 pivote de 90" dans le sens contraire des aiguilles d'une montre pour libérer la matrice.
En position V, la matrice est éloignée du noyau et transportée à la position I par le mécanisme central, comme déjà décrit. L'organe de serrage 19 reste dans sa position soulevée et pivotée pendant la rotation du disque de la position V à la position VI.
Dans cette dernière position VI, le tube moulé est éjecté.
Le disque tourne de 1/6 de tour avec l'organe de serrage 19 restant dans sa position soulevée, pour arriver à la position I et le cycle d'opérations recommence.
I1 est évident qu'une grande quantité de variantes peuvent être apportées au cycle décrit ci-dessus ; c'est ainsi que le nombre des stations peut être augmenté, ce qui permettrait d'accélérer le rythme de production en réduisant le temps pour chacune des stations.
Les stations de stabilisation peuvent aussi être augmentées ou réduites si l'on accélère le refroidissement par jet d'air ou même par jet de neige carbonique.
Le mécanisme de serrage des matrices peut être exécuté d'autre façon, par exemple il peut être hydraulique, à genouillère, à levier, etc.
De plus, les opérations de serrage et de desserrage peuvent être faites à des stations réservées à cet effet.
La fig. 1 1 montre, à grande échelle, une première forme d'exécution du dispositif pour la formation d'une tête sur une ébauche tubulaire, à un stade intermédiaire situé entre la fig. 4 et la fig. 5. La matrice 5 n'a pas été représentée pour des raisons de clarté du dessin. Sur cette fig. 11, on retrouve l'ébauche 1 enfilée sur la douille 2 du noyau, dont la tête 3 est écartée de cette douille pour ménager le passage annulaire amenant la matière plastique à l'endroit même de l'extrémité de l'ébauche 1. Le manchon 9 de la buse isolé thermiquement de la douille 2 par l'espace 11, est également écarté de l'organe obturateur 10, sa surface conique 15 coïncidant avec la surface conique 4 de la douille 2 pour laisser le passage annulaire libre.
La tête du tube vient d'être moulée et soudée simultanément à l'extrémité de l'ébauche 1, la matière plastique remplissant encore ledit passage annulaire et le canal 12 de la buse.
Dans la variante de la fig. 12, le noyau comporte une douille 31 sur laquelle vient s'adapter une tête 32 du noyau. La douille 31 pourrait également être solidaire de la tête 32.
Des trous 33 évasés vers l'extérieur sont percés dans la tête 32 à proximité de l'extrémité de la douille 31 sur laquelle est enfilée l'ébauche de tube 1, de manière à amener la matière plastique à l'endroit même de l'extrémité de l'ébauche 1. On remarquera que la génératrice intérieure de chaque trou 33 est parallèle à l'axe longitudinal du noyau, ceci pour faciliter le démoulage. La buse d'injection comprend dans cette variante, un organe obturateur 34 percé de trous 35 correspondant aux trous 33.
Des manchons concentriques 36 et 37 déterminent un canal annulaire 38 pour amener la matière plastique aux trous 35. Lorsque la tête du tube est moulée, l'organe obturateur 34 est pivoté pour fermer les trous 33. Le tube terminé présente alors à l'intérieur des saillies périphériques formées par la matière plastique restée dans les trous 33.
Dans la variante de la fig. 13, le noyau comporte une douille formée de deux parties coulissantes, l'une 39 fixe recevant l'ébauche de tube 1 et l'autre 40 déplaçable- entre la partie fixe 39 et la tête 41 du noyau. La buse comprend un manchon 42 monté dans la partie mobile 40 de la douille du noyau et un organe d'obturation 43 dont l'extrémité évasée s'adapte sur la tête 41, un passage annulaire 45 étant ménagé entre l'organe 43 et la surface conique 42' du manchon 42. La partie mobile 40 de la douille du noyau présente une surface conique 44 destinée à venir dans le prolongement de la surface conique de la tête 41 définissant la paroi intérieure de la tête du tube.
Lorsque cette tête est moulée, le manchon 42 est soulevé avec la partie mobile 40 jusqu'à ce que la surface conique 42' vienne s'appliquer contre la surface correspondante de l'organe 43, fermant ainsi le passage annulaire 45.
Dans la variante de la fig. 14, le noyau comprend une douille mobile 46 présentant une surface conique 47 dirigée vers l'intérieur et déterminant avec le manchon mobile 48 de la buse un passage annulaire 49 pour l'injection de la matière plastique. Comme dans le cas de la variante représentée à la fig. 13, le manchon 48 présente une surface conique destinée à venir s'appliquer contre la surface correspondante de l'organe obturateur 43' pour fermer le passage 49. En montant, la douille 46 vient fermer le passage en s'appliquant contre la surface conique de la tête 41'.
Dans le dispositif décrit, on injecte sous pression la matière plastique par l'intérieur de l'ébauche de tube. On va décrire maintenant le cas où la matière plastique est injectée à partir de l'extérieur de l'ébauche mais toujours à l'endroit même de l'extrémité de cette ébauche pour simultanément former la tête du tube et la souder à ladite extrémité.
La fig. 15 montre une deuxième forme d'exécution du dispositif permettant de former la tête du tube à partir de l'extérieur de l'ébauche. Ce dispositif comprend un noyau 50 en une seule pièce portant l'ébauche de tube 1, et une matrice comportant, d'une part, une tête 51 centrée sur le prolongement axial cyhn- drique 52 du noyau 50 et, d'autre part, un manchon 53 déplaçable axialement et dont une partie de la paroi intérieure vient en contact avec l'ébauche de tube 1 au voisinage de son extrémité où doit se faire la soudure. Le reste de la paroi intérieure du manchon 53 s'écarte ensuite de l'ébauche de tube pour laisser un espace vide e.
Ce manchon 53 présente à son extrémité adjacente à la tête 51, une surface conique 53' destinée à coopérer avec une surface conique correspondante 51' de la tête 51 et une surface conique 54 contre laquelle vient s'appliquer une surface correspondante de la partie extérieure 55 d'une buse d'injection 55' désignant un organe obturateur de la buse. La tête 51 de la matrice présente également une surface conique 56 coopérant avec une surface correspondante de l'organe obturateur 55'. La partie extérieure 55 et l'organe obturateur 55' de la buse comportent, en outre, des surfaces coniques coopérantes 53" respectivement 51" qui, dans la position représentée à la fig. 15, prolongent les surfaces coniques 53' respectivement 51'.
Le manchon 53 est représenté séparé de la tête 51 par un espace annulaire 57 pour le passage de la matière plastique injectée par la buse en vue de la formation de la tête du tube. La partie extérieure 55 de la buse comporte une chambre annulaire 58 pour du fluide chauffant destiné à maintenir la matière plastique à une température supérieure à celle de ramollissement dans un espace annulaire 59 ménagé entre la chambre 58 et l'organe obturateur 55' et communiquant avec le passage 57.
Lorsque l'injection de matière plastique est terminée et que l'extrémité libre de l'ébauche de tube 1 est soudée à la tête du tube comme décrit précédemment, le manchon 53 et la partie extérieure 55 de la buse sont déplacés axialement dans le sens des flèches jusqu'à ce que les surfaces 53' et 53" viennent s'appliquer contre les surfaces 51' et 51" respectivement.
Le passage 57 est alors fermé de même que l'extrémité de l'espace annulaire 59 de la buse d'injection ce qui permet de la retirer sans que la matière plastique ne s'échappe. La fig. 15 illustre le stade qui suit l'injection de la matière plastique et précède la fermeture du passage 57.
Pour le démoulage du tube terminé, la buse est retirée, le manchon 53 est ensuite éloigné de la tête 51 qui, à son tour, est séparée du noyau par dévissage, le tube étant alors dégagé du noyau comme déjà décrit.
Dans la variante de la fig. 16, la partie extérieure 60 de la buse d'injection s'adapte sur une portée cylindrique 61 formée à l'extrémité d'un manchon 62 semblable au manchon 53 de la fig. 15 et entourant l'ébauche de tube 1 avec un espace vide intermédiaire f. Un épaulement 63 retient la partie 60 vers le bas.
La tête 64 de la matrice présente une surface cylindrique 65 de même diamètre que la portée 61 sur laquelle vient s'adapter un organe obturateur intérieur 60' de la buse d'injection pour former un joint. Une surface annulaire plane 65' de la tête 64 est destinée à coopérer avec une surface correspondante 62' du manchon 62. Les parties extérieure 60 et intérieure 60' de la buse présentant également des surfaces planes coopérantes 62" respectivement 65" destinées à être appliquées l'une contre l'autre lorsque le manchon est déplacé axialement dans le sens des flèches pour fermer la buse.
Le mode de fonctionnement de cette variante est le même que celui de la forme d'exé- cution représentée à la fig. 15.