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Est-a
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DANS
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Physical
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4 d
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350 bars
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10 bars
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25 percent de
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Molecule
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DES
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cobalt
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nickel
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Organism
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helice
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2516437A1
Family ID 2027828
Probable Assignee Japan Steel Works Ltd
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title GRANULATEUR CONTINU POUR PLASTIQUES
Abstract
_________________________________________________________________
CETTE MACHINE SE COMPOSE D'UN MALAXEUR 1 A DOUBLE VIS 5, D'UNE POMPE A
ENGRENAGES 2 ET D'UNE UNITE DE DECOUPAGE 3. DES PARTIES INTERMEDIAIRES
TRONCONIQUES 4B DU FOURREAU ET DES PARTIES INTERMEDIAIRES 5B DES VIS
DEFINISSENT ENTRE ELLES DEUX FENTES CONIQUES DONT LA LARGEUR PEUT ETRE
VARIEE PAR LE DEPLACEMENT AXIAL DU FOURREAU 4 PAR RAPPORT AUX VIS, CE
QUI PERMET DE REGLER LE DEGRE DE MALAXAGE. LES PARTIES AVANT 5C DES
VIS, DE PLUS FAIBLE DIAMETRE, TOURNENT DANS DES PARTIES AVANT DE
CHAMBRES CYLINDRIQUES QUI NE COMMUNIQUENT PAS LATERALEMENT ENTRE
ELLES.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne une machine appelee "granulateur
continu" pour faire fondre, malaxer et granuler en continu des
materiaux macromoleculaires.
On connatt un dispositif pour faire fondre, malaxer et granuler des
resines, qui est constitue d'un malaxeur avec une vis dont les deux
extremites sont supportees pour plastifier et malaxer la resine, ainsi
que d'une extrudeuse monovis pour granuler la resine.
Cette combinaison d'un malaxeur et d'une extrudeuse est relativement
volumineuse, consomme beaucoup d'energie et n'evite pas le chauffage
intense et/ou de longue duree de la resine.
Un autre dispositif de l'art anterieur est constitue d'un malaxeur
dont la vis est supportee a une extremite seulement et' d'une machine
a granuler branchee en serie avec l'extremite du mala- xeur,
l'ensemble servant egalement a faire fondre, a malaxer et a granuler
en continu Cependant, une vis supportee a une extremite seulement est
soumise a une forte contre-pression, ce qui demande un palier de butee
de structure complexe De plus, la vis doit etre relativement longue
pour permettre la granulation a l'encontre de la contre-pression
elevee Ce dispositif est de ce fait de grande longueur et de
construction couteuse Il n'est pas possible de faire tourner la vis a
une vitesse elevee en raison du risque d'endommagement du fourreau par
le contact avec la vis La capacite de production du dispositif est
ainsi limitee.
Encore un autre dispositif connu comporte une pompe a engrenages
monteea l'extremite de sortie d'une extrudeuse double vis.
L'un des inconvenients de ce dispositif est que l'extrudeuse n'offre
pas de possibilite de regler le degre de malaxage du materiau pendant
le fonctionnement, ce qui exclut une regulation destinee a obtenir un
produit de haute qualite suivant le type et la nature de la resine
traitee Une autre difficulte provient du fait que, comme l'extrudeuse
double vis poss de deux chambres cylindriques qui communiquent entre
elles a travers une ouverture laterale, les vis tournant dans ces
chambras sont exposees a des forces laterales dues a la pression de la
resine, tendant a presser les vis contre le fourreau, provoquant ainsi
l'endomaiagement de celui-ci Plus les vis montees en porte a faux sont
longues et plus leur vitesse de rotation est elevee, plus grande est
la tendance a l'endommagement du fourreau.
Pour ces raisons, la capacite de production de ce dispositif est
egalement limitee. partant de cet etat de la technique, l'invention
vise a apporter un granulateur continu comprenant un malaxeur a double
vis dont le degre de malaxage du materiau soit reglable, de meme
qu'une pompe a engrenages combinee avec le malaxeur, lequel possede, c
6 te sortie du materiau, des chambres cylindriques independantes qui
ne communiquent pas lateralement entre elles, ce qui supprime les
problemes mentionnes dans ce qui precede de l'art anterieur.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention ressortiront
plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de
realisation non limitatif, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels
la figure 1 est une vue de c 6 te partiellement en coupe axiale d'un
granulateur continu selon l'invention; la figure 2 est une coupe
transversale de cette machine, prise suivant la ligne II-II de figure
1; la figure 3 est un graphique montrant les resultats d'essais
comparatifs de la consommation d'energie par une machine de l'art
anterieur et par une machine selon l'invention; et les figures 4 a et
4 b montrent, a plus grande echelle, des details d'une unite de
decoupage comme celle faisant partie de la machine representee figure
1.
Le granulateur continu represente sur les dessins se compose d'un
malaxeur a double vis 1, d'une pompe a engrenages 2 et d'une unite de
decoupage 3 Le malaxeur 1 possede un fourreau 4 contenant deux vis 5
entrainees en rotation par un moteur 7 par l'intermediaire d'un
variateur de vitesse 6 Chacune des vis 5 se compose d'une partie
arriere ou partie principale 5 a de plastification et de malaxage de
la resine introduite, d'une partie intermediaire 5 b definissant une
fente conique reglable pour regler le degre de malaxage de la resine
entre elle-meme et une partie tronconique 4 b du fourreau, ainsi que
d'une partie avant 5 c Le fourreau 4 possede une tubulure
d'alimentation 4 a pour l'introduction du materiau dans le malaxeur 1,
la partie intermediaire tronconique 4 b deja mentionnee et une partie
avant, situee a droite de la partie tronconique 4 b sur les dessins,
qui porte un event 4 c et forme interieurement des parties de chambre,
dans lesquelles tournent les parties avant 5 c des vis, qui ont un
plus faible diametre interieur que les autres parties de ces chambres
Les vis 5 sont axialement fixes mais le fourreau 4 peut etre deplace
dans ce sens, ce qui permet de regler la largeur des fentes coniques
entre les parties intermediaires 5 b des vis et les parties
tronconiques 4 b du fourreau La figure 2 montre que les parties avant
des chambres, dans lesquelles tournent les parties avant 5 c des vis,
sont independantes l'une de l'autre, c'est-a-dire ne communiquent pas
lateralement.
Le fourreau 4 du malaxeur est monte mobile axialement, par des
roulettes 4 e, sur un socle 8 et peut etre deplace dans ce sens, par
rapport aux vis 5, par un verin hydraulique 9 installe sur le socle 8
L'extremite avant du fourreau 4 forme un detendeur 4 d, auquel est
raccordee la pompe a engrenages 2, avec formation d'une chambre
intermediaire 10 Cette chambre est pourvue d'un capteur de pression Il
qui detecte la pression dans la chambre 10 et sert a la commande de la
pompe a engrenages 2 par une unite de commande (non representee)
L'unite de decoupage 3 situee a l'avant de la pompe 2 contient
interieurement, voir figure 4, un tamis 20, des filieres 22, des lames
de decoupage et d'autres pieces non representees en detail.
Comme on peut le voir sur la figure 4, la machine peut comporter une
premiere soupape de decharge 23 installee en amont de la pompe 2 et
partant de la chambre 10 Par cette soupape peut etre dechargee la
totalite ou une partie de la resine fondue debitee par les vis 5,
l'autre partie sortant par les filieres 22.
La soupape de decharge 23 a pour but de permettre l'evacuation de
portions de materiau non fondues, ou l'evacuation de matieres
etrangeres, de maniere a eviter leur introduction dans la pompe 2 et
l'endommagement des engrenages de celle-ci La soupape de decharge 23
est ouverte a la mise en marche de la machine pour decharger la resine
non fondue ou insuffisamment fondue Lorsqu'il est etabli que la resine
est suffisamment fondue et ne contient pas de matieres etrangeres, la
soupape 23 est fermee, de sorte que tout le materiau debite par les
vis 5 passe ensuite par la pompe a engre- nages. Une seconde soupape
de decharge, representee de facon plus detaillee et a titre d'exemple
non limitatif sur la figure 4 b, peut etre prevue en amont des
filieres 22 pour, a la suite d'un arret de la machine et avant le
debut de l'operation de decou- page produisant les granules, evacuer
le materiau situe entre la pompe et les filieres Gr 4 ce a
l'evacuation de ce materiau du passage entre la pompe et les filieres
par l'ouverture temporaire de cette seconde soupape de decharge, la
machine est capable de toujours delivrer des granules de haute qualite
Figure 4 b est une coupe de la soupape prise suivant un plan normal a
l'ecoulement de la resine sur figure 4 a La seconde soupape peut etre
combinee avec la pompe, les filieres ou les deux.
La pompe 2 et l'unite de decoupage 3 sont montees sur un chariot 13 a
ce qui leur permet de participer aux deplacements axiaux du fourreau
4.
Fonctionnement La resine introduite par la tubulure d'alimentation 4 a
est fondue, malaxee et transportee par les parties principales 5 a des
vis Le degre de malaxage du materiau peut etre regle par la variation
de la largeur des fentes coniques formees entre les parties interme-
diaires 5 b des vis et 4 b du fourreau, par le deplacement de ce
dernier au moyen du verin hydraulique 9 La resine fondue, apres avoir
ete malaxee au degre desire, est transportee par les parties avant 5 c
des vis au detendeur 4 d puis dans la pompe a engrenages 2 Pendant le
transport de la resine par les -parties avant 5 c des vis, elle est
degazee, comme desire, grace a la prevision de l'event 4 c La resine
fondue est debitee par la pompe 2 sous une pression elevee, de l'ordre
de 150 a 350 bars, dans l'unite de decoupage 3, o le materiau est
granule La pression dans la chambre 10 ou pression a la sortie du
detendeur 4 d, sous laquelle est maintenue la resine fondue a l'entree
de la pompe 2, est detectee par le capteur 11 Ce capteur fait partie
d'un systeme de regulation a boucle fermee pour la regulation de la
vitesse de rotation de la pompe 2 ou du moteur 7, au moyen d'une unite
de commande non representee, de maniere que la pression detectee par
ce capteur soit toujours comprise dans une plage desiree, allant par
exemple de 5 a 10 bars La resine fondue est donc maintenue sous
16457 une pression relativement basse, de 5 a 10 bars par exemple, en
amont de la pompe 2, tandis que sa pression en aval de cette pompe est
elevee, allant de 150 a 350 bars par exemple.
Le granulateur continu selon l'invention permet de regler librement le
degre de malaxage du materiau par le reglage, pendant le
fonctionnement de la machine, de la largeur de la fente formee entre
la partie intermediaire de chacune des vis et la partie tronconique
correspondante du fourreau Il est ainsi possible de malaxer le
materiau a basse temperature sans risque d'un malaxage excessif Le
materiau malaxe peut etre delivre par la pompe a engre- nages 2 a
l'unite de decoupage 3 sous une pression elevee, pendant que la
pression au niveau du detendeur 4 d est en permanence regulee a une
valeur basse, de sorte que les parties avant 5 c des vis peuvent etre
relativement courtes La basse pression au niveau du detendeur 4 d a
notamment pour consequence que la force agissant lateralement sur les
parties avant 5 c des vis est faible Cette particularite, ajoutee a
l'independance des chambres en aval des fentes 4 b/5 b, a pour
consequence que la pression exercee par la resine fondue sur les
parties avant 5 c des vis est uniforme dans toutes les directions
radiales et que, par suite, la resine elle-meme agit comme un palier
supportant les parties avant tournantes des vis, ce qui diminue le
risque que ces parties de vis viennent en contact avec le fourreau et
endommagent la paroi de celui-ci Comme les vis 5 peuvent ainsi etre
entrainees a une vitesse de rotation elevee, la machine peut avoir un
debit de granules eleve Sa consommation d'energie est en outre
fortement reduite parce que le malaxage excessif du materiau est evite
et parce que le materiau est delivre sous une pression relativement
basse au c 6 te admission de la pompe a engrenages Le graphique de
figure 3 montre schematiquement les resultats d'essais comparatifs de
la consommation d'energie d'une machine convention- nelle sous forme
d'un malaxeur a double vis combine avec une extru- deuse monovis et de
la consommation d'energie d'un granulateur continu selon l'invention
L'examen de ce graphique fait ressortir que la machine selon
l'invention permet une reduction de 20 a 25 percent de la consommation
d'energie.
Bien que, dans l'exemple qui vient d'etre decrit, la pression au
niveau du detendeur soit maintenue constante par la regulation de la
vitesse de rotation de la pompe a engrenages, la pression peut
egalement etre regulee par la vitesse de rotation du moteur 7 du
malaxeur a double vis, la variation de cette vitesse correspondant a
une variation du debit de ce malaxeur La surface interne du fourreau
peut porter un revetement a base de cobalt ou a base de nickel pour
contribuer a eviter l'endommagement du fourreau par les vis En vue de
leur rotation a une vitesse plus elevee, le pas d'helice des vis peut
etre choisi dans une plage etendue, allant de 0,1 a 0,5 D (D etant le
diametre interieur de la chambre cylin- drique du fourreau).
Comme il vient d'etre decrit, l'invention apporte un granulateur
continu comprenant un malaxeur a double vis dont le degre de malaxage
peut etre regle par la variation d'une section d'ecoulement du
materiau traite Le fourreau de ce malaxeur possede une partie avant,
situee a l'avant de la section d'ecoulement reglable, qui possede pour
chacune des vis une partie de chambre dont le diametre interieur est
plus petit que la partie de chambre situee en amont de la section
d'ecoulement reglable De plus, les chambres ne communiquent pas entre
elles dans la partie avant du fourreau Le granulateur comprend en plus
une pompe a engrenages a la suite d'un detendeur prevu a la sortie du
malaxeur, de meme qu'une unite de decoupage a la sortie de la pompe
L'ensemble d'un tel granulateur permet de regler le degre de malaxage
du materiau, permet d'empecher les vis de frotter sur et d'endommager
la paroi du fourreau et permet d'extruder des granules a un debit et
une vitesse plus eleves que les machines de l'art anterieur.
Claims
_________________________________________________________________
R E V E N D I C A T I O N S
1 Granulateur continu pour materiaux macromoleculaires, comprenant un
malaxeur a vis et un dispositif de granulation, caracterise en ce que
le malaxeur (1) est a double vis et est suivi, dans l'ordre, d'un
detendeur (4 d), d'une pompe a engrenages (2) et d'une unite de
decoupage (3) comme dispositif de granulation et en ce que le malaxeur
(1) est pourvu d'un dispositif de reglage pour regler le degre de
malaxage du materiau traite, le malaxeur (1) possedant un fourreau (4)
definissant des chambres, dans lesquelles tournent les vis (5), qui
ont un plus petit diametre dans une partie avant que dans une partie
arriere et les parties avant des chambres ne communiquent pas entre
elles lateralement.
2 Granulateur selon la revendication 1, caracterise en ce que les
parties avant des chambres recoivent au moins les parties avant (5 c)
des vis.
3 Granulateur selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que le
dispositif de reglage comporte une section d'ecoulement de materiau
traite dans le malaxeur (1) et des moyens pour varier cette section
d'ecoulement.
4 Granulateur selon la revendication 3, caracterise en ce que la
section d'ecoulement est definie par au moins une fente conique entre
une partie de vis (5 b) et une partie de fourreau (4 b). Granulateur
selon la revendication 4, caracterise en ce que les moyens pour varier
la section d'ecoulement permettent de produire un deplacement axial
relatif du fourreau (4) et des vis (
5), en vue de la variation de largeur de ladite fente.
6 Granulateur selon l'une quelconque des revendications 1 a 5,
caracterise en ce que l'unite de decoupage (3) comporte des filieres
(22) et une soupape de decharge en amont des filieres et en aval de la
pompe a engrenages (2).
7 Granulateur selon l'une quelconque des revendications 1 a 6,
caracterise en ce qu'il comporte une soupape de decharge (23) en amont
de la pompe a engrenages (2).
8 Granulateur selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce qu'il possede un dispositif (11) pour detecter la
pression du materiau traite en amont de la pompe a engrenages (2) en
vue de la regulation du debit de cette pompe.
9 Granulateur selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce qu'il possede des moyens (7, 8) pour entrainer le
malaxeur (1) et un dispositif (11) pour detecter la pression du
materiau traite en amont de la pompe a engrenages (2) en vue de la
regulation de ces moyens d'entrainement.
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