Généralement les têtes d'extrusion utilisées pour la fabrication des conducteurs électriques isolés comprennent une zone d'entrée de forme conique raccordée à un conduit de répartition de forme annulaire. d'axe perpendiculaire à celui de la zone d'entrée. La tête d'extrusion est généralement fixée à l'extrémité de la boudineuse, machine dans laquelle la matière plastique est chauffée, homogénéisée et refoulée sous pression vers la zone d'entrée de la tête d'extrusion. Le conduit de répartition s'étend autour d'un passage central ajusté au diamètre du fil et dans lequel ce dernier est guidé. Ce conduit de répartition a la forme d'un tube conique et débouche dans le passage central ce qui provoque le dépôt de la matière plastique sous forme d'une gaine. autour du fil.
On sait que la constante diélectrique d'un isolant plastique est améliorée si cette matière est à l'état expansé. Il faut, pour cela, que la composition et les conditions thermiques de mise en forme de la matiére plastique satisfassent à certaines caractéristiques bien déterminées et que, de plus, le refroidissement de la gaine à la sortie de l'extrudeuse se fasse dans des conditions prédéterminees. Toutefois, comme les fils isolés au moyen d'une gaine de matière plastique expansée présentent l'inconvénient que cette gaine n'est pas toujours étanche et est très fragile, il est donc prefé rable de revêtir la gaine expansée d'une seconde gaine de protection. Cette dernière peut également être en matière plastique à condition que celle-ci soit compacte.
Pour réaliser des fils isolés comportant une gaine interne expansée et une gaine externe de protection, on utilise jusqu'à maintenant des installations qui comportent deux boudineuses placées côte à côte et deux têtes d'extrusion ou une tête combinée comportant deux conduits de répartition coaxiaux raccordés chacun à une des boudineuses. La première boudineuse alimente le premier conduit de répartition, de manière à ce qu'il dépose sur le fil métallique une couche de matière expansée ou qui subit le phénomène d'expansion à la sortie de la tête d'extrusion tandis que le second conduit est relié à la seconde extrudeuse dont les conditions de travail sont telles que la couche de matière plastique externe qui se dépose sur la gaine expansée est étanche et sans expansion. Dans la plupart des cas, la couche externe est constituée d'une autre matière que la couche interne.
Cependant, on connaît des matières plastiques qui, traitées à une certaine température, donnent lieu au phénomène d'expansion, alors que si elles sont traitées à une autre température, elles sont aptes à former une couche étanche.
Le but de la présente invention est de permettre la fabrication de fils métalliques isolés comportant une couche de matière plastique expansée ou solide et une deuxième couche externe dans des conditions plus rationnelles que jusqu'à maintenant.
Dans ce but, la présente invention a pour objet une tête d'extrusion pour la fabrication de fils métalliques gainés d'une isolation plastique, caractérisée en ce qu'elle comprend une zone d'entrée reliée à deux conduits de répartition annulaires coaxiaux qui dirigent sur le fil deux couches de matière plastique superpo sées et en ce que la liaison entre la zone d'entrée et l'un des conduits de répartition est réalisée par un conduit de dérivation équipé d'un échangeur de chaleur.
L'utilisation de cette tête d'extrusion permet d'isoler des fils avec une seule boudineuse alors que les procédés connus antérieurement nécessitaient deux machines de ce genre.
L'unique figure du dessin annexé est une vue en élévation partiellement coupée d'une forme de réalisation de la tête d'extrusion selon l'invention.
On voit au dessin l'extrémité du cylindre d'une boudineuse I et le corps 2 de la tête d'extrusion qui est raccordé au cylindre 1 par des moyens connus (non représentés). Le corps 2 présente un conduit d'entrée de forme conique ou cylindrique 3 qui s'étend dans l'axe de la boudineuse et se termine par une ouverture 4 de faible diamètre débouchant dans un passage transversal cylindrique 5. L'axe de ce passage transversal est perpendiculaire à celui du conduit d'entrée 3 et de l'ouverture 4. Il est occupé par un cylindre de guidage 6 de forme tubulaire à l'intérieur duquel le fil métallique 7 est conduit. Pour cela, un manchon de guidage 8 est fixé et guidé dans le passage central du cylindre de guidage 6.
Ce manchon est retenu à l'extrémité gauche du cylindre 6 par un écrou (non représenté). Il présente à sa partie antérieure des creusures périphériques qui assurent la répartition de la matière régulièrement autour de l'axe ou manchon et qui se prolongent jusqu'à la pointe conique 15. Ces creusures forment un passage annulaire 9 qui constitue un conduit de répartition et qui est raccordé à l'ouverture 4 par une forure transversale 10 pratiquée à travers la paroi du cylindre de guidage 6. L'extrémité droite, c'està-dire l'extrémité aval du manchon 8, présente une face tronconique 15 qui s'étend en regard d'une face tronconique correspondante d'une filière 11 engagée à l'intérieur du cylindre 6.
Cette filière 11 présente, outre sa face tronconique amont qui s'étend en regard de l'extrémité du manchon 8, une face tronconique aval située en regard d'une face tronconique correspondante d'un embout 12 qui constitue une deuxième filière. Cet embout est maintenu dans une position coaxiale au cylindre 6 par une bague de répartition 13 à l'intérieur de laquelle l'embout 12 est ajusté et qui est engagée dans une partie élargie du passage central du cylindre 6. Dans le sens axial, la première filière 11 est retenue du côté aval par un rebord interne de la bague de répartition 13 tandis que la deuxième filière 12 est retenue par l'écrou 14, vissé sur l'extrémité aval du cylindre 6.
Ainsi, l'espace libre maintenu entre le manchon 8 et la pièce intercalaire 11 prolonge le conduit de répartition 9. Il comprend une zone tronconique 15 et une seconde zone en forme de fuseau 16 au centre de laquelle le fil passe et dans laquelle se dépose une première couche de la gaine de matière plastique destinée à isoler le fil 7. Cette première couche provient de la boudineuse 1 par le passage 3, l'ouverture 4 et les conduits 10 et 9.
Entre l'embout 12 et la pièce intercalaire 11 subsiste également un passage annulaire 17 de forme tronconique, qui constitue un second conduit de répartition. Ce second conduit 17 est relié à un perçage transversal 18 pratiqué dans la paroi du cylindre 6 à l'aval du perçage 10. La liaison entre le perçage 18 et le conduit 17 est assurée par une gorge annulaire 19 tournée dans la périphérie de la bague 13 et par une série de forures radiales 20 que présente cette bague 13. Ces forures débouchent, comme on le voit au dessin, dans la zone où les pièces 11 et 12 sont maintenues en regard l'une de l'autre.
La pièce 11 étant ajustée par son extrémité amont dans le cylindre 6, alors que la piéce 12 est ajustée par son extrémité aval dans la bague 13 ajustée elle-même dans le cylindre 6, il existe un passage continu et unique entre la forure 18 et le conduit de répartition 17 et ce passage est extrêmement distinct du passage (10, 9, 15).
Le conduit de répartition 17 est destiné à déposer autour de la couche de matière plastique qui se forme dans le conduit 16 une couche externe de faible épaisseur constituant la gaine étanche du fil 7. Pour cela, la forure 11 est reliée à la face interne du conduit d'entrée 3, d'une part par une forure transversale 21 pratiquée dans la paroi du corps 2, et d'autre part, par un échangeur de chaleur 22. Ce dernier est constitué d'une pièce en forme de T dont la partie supérieure est fixée contre une face plane 23 du corps 2 par des boulons 28 qui traversent une plaque de fixation 29 et le corps 2, de part et d'autre du passage 3.
L'échangeur de chaleur présente un conduit central de forme coudée 24 formé par deux forures perpendiculaires dont l'une est obturée à une extrémité par une vis 25 munie d'un pointeau et servant au réglage du débit, mais débouche à son autre extrémité en regard de la forure 21, tandis que l'autre forure est ajustée de façon à se raccorder à la forure 18. La face externe de la partie verticale de la pièce 22 présente une série de gorges annulaires 26 qui sont coaxiales au conduit central de la pièce 22 et qui sont fermées extérieurement par une virole de tôle 27 soudée sur la pièce 22.
La gorge 26 supérieure communique par deux forures verticales ménagées dans la branche horizontale supérieure de la pièce 22 avec des conduits d'amenée et d'évacuation d'un liquide de refroidissement, tandis que les diverses gorges 26 sont reliées les unes aux autres par des perçages de manière à réaliser une circulation continue autour du conduit central de la pièce 22. La partie verticale du conduit 21 pourrait avoir un profil différent d'un cercle pour augmenter l'efficacité du refroidissement. En réglant la température du liquide qui circule dans les gorges 26, on peut régler la température de la matière plastique qui traverse le conduit 24 et l'amener dans le conduit de répartition 17 à une température différente de celle de la matière plastique qui parvient dans le conduit de répartition 15.
Ainsi donc, les deux couches de matière plastique qui se déposent successivement sur le fil 7 d'une part par le conduit 15 et d'autre part par le conduit 17, bien qu'ayant la même composition chimique, sont dans des états physiques différents, de sorte que leur évolution au cours du refroidissement de la gaine, qui a lieu alors que le fil gainé traverse une zone libre située à l'aval de la tête décrite, puis un bac de refroidissement, se fait différemment. En particulier, grâce à la construction de la tête décrite ci-dessus, il est possible de régler les conditions physiques de la matière plastique qui passe par le conduit 17 et celles de la matière plastique qui passe par le conduit 15 de façon que cette dernière subisse une phase d'expansion à la sortie de la tête d'extrusion alors que la gaine extérieure reste compacte.
On obtient ainsi avec une seule boudineuse et une seule tête d'extrusion une gaine à deux couches dont l'une est expansée ou compacte et assure dans le premier cas un coefficient diélectrique élevé, tandis que l'autre couche est compacte et assure l'étanchéité de l'isolation. Au cas où une isolation compacte est appliquée sur le fil on évite des défauts d'isolation en déposant deux couches consécutives compactes.
L'échangeur de chaleur 22 ne sera pas nécessairement utilisé comme refroidisseur. Dans certaines conditions, il pourrait se produire que le fluide circulant dans les gorges 26 doive être un fluide de chauffage élevant la température de la matière plastique qui a été dérivée par les conduits 21 et 24.
En outre, dans une variante, l'écrou 14 pourrait aussi être pourvu d'une manchette de circulation d'eau assurant le réglage de la température.
Generally, the extrusion heads used for the manufacture of insulated electrical conductors comprise an inlet region of conical shape connected to a distribution duct of annular shape. of axis perpendicular to that of the entry zone. The extrusion head is generally attached to the end of the extruder, a machine in which the plastic material is heated, homogenized and delivered under pressure to the inlet area of the extrusion head. The distribution duct extends around a central passage adjusted to the diameter of the wire and in which the latter is guided. This distribution duct has the shape of a conical tube and opens into the central passage which causes the deposition of the plastic material in the form of a sheath. around the wire.
It is known that the dielectric constant of a plastic insulator is improved if this material is in the expanded state. For this, it is necessary that the composition and the thermal conditions for shaping the plastic material satisfy certain well-defined characteristics and that, moreover, the cooling of the sheath at the outlet of the extruder takes place under conditions predetermined. However, as the wires insulated by means of an expanded plastic sheath have the disadvantage that this sheath is not always waterproof and is very fragile, it is therefore preferable to coat the expanded sheath with a second sheath of protection. The latter can also be made of plastic, provided that the latter is compact.
To produce insulated wires comprising an expanded internal sheath and an external protective sheath, installations have hitherto been used which include two extrusion machines placed side by side and two extrusion heads or a combined head comprising two coaxial distribution conduits connected. each to one of the extruders. The first extruder feeds the first distribution duct, so that it deposits on the metal wire a layer of expanded material or which undergoes the phenomenon of expansion at the outlet of the extrusion head while the second duct is connected to the second extruder, the working conditions of which are such that the outer plastic layer which is deposited on the expanded sheath is sealed and without expansion. In most cases, the outer layer is made of a different material than the inner layer.
However, plastic materials are known which, treated at a certain temperature, give rise to the expansion phenomenon, whereas if they are treated at another temperature, they are capable of forming a sealed layer.
The aim of the present invention is to allow the manufacture of insulated metal wires comprising a layer of foamed or solid plastic material and a second outer layer under more rational conditions than until now.
To this end, the present invention relates to an extrusion head for the manufacture of metal wires sheathed with plastic insulation, characterized in that it comprises an inlet zone connected to two coaxial annular distribution ducts which direct on the wire two superposed layers of plastic material and in that the connection between the inlet zone and one of the distribution ducts is produced by a bypass duct equipped with a heat exchanger.
The use of this extrusion head makes it possible to isolate wires with a single extruder, whereas the previously known methods required two machines of this type.
The sole figure of the accompanying drawing is a partially cutaway elevational view of one embodiment of the extrusion head according to the invention.
The drawing shows the end of the cylinder of an extruder I and the body 2 of the extrusion head which is connected to the cylinder 1 by known means (not shown). The body 2 has an inlet duct of conical or cylindrical shape 3 which extends along the axis of the extruder and ends with an opening 4 of small diameter opening into a cylindrical transverse passage 5. The axis of this passage transverse is perpendicular to that of the inlet duct 3 and of the opening 4. It is occupied by a guide cylinder 6 of tubular shape inside which the metal wire 7 is led. For this, a guide sleeve 8 is fixed and guided in the central passage of the guide cylinder 6.
This sleeve is retained at the left end of cylinder 6 by a nut (not shown). It has at its front part peripheral hollows which distribute the material regularly around the axis or sleeve and which extend to the conical point 15. These hollows form an annular passage 9 which constitutes a distribution duct and which is connected to the opening 4 by a transverse bore 10 made through the wall of the guide cylinder 6. The right end, that is to say the downstream end of the sleeve 8, has a frustoconical face 15 which s' extends opposite a corresponding frustoconical face of a die 11 engaged inside the cylinder 6.
This die 11 has, in addition to its upstream frustoconical face which extends opposite the end of the sleeve 8, a downstream frustoconical face situated opposite a corresponding frustoconical face of a nozzle 12 which constitutes a second die. This end piece is held in a position coaxial with the cylinder 6 by a distribution ring 13 inside which the end piece 12 is fitted and which is engaged in an enlarged part of the central passage of the cylinder 6. In the axial direction, the the first die 11 is retained on the downstream side by an internal rim of the distribution ring 13 while the second die 12 is retained by the nut 14, screwed onto the downstream end of the cylinder 6.
Thus, the free space maintained between the sleeve 8 and the intermediate piece 11 extends the distribution duct 9. It comprises a frustoconical zone 15 and a second spindle-shaped zone 16 at the center of which the wire passes and in which is deposited. a first layer of the plastic sheath intended to insulate the wire 7. This first layer comes from the extruder 1 through the passage 3, the opening 4 and the conduits 10 and 9.
Between the end piece 12 and the intermediate piece 11 also remains an annular passage 17 of frustoconical shape, which constitutes a second distribution duct. This second duct 17 is connected to a transverse bore 18 made in the wall of cylinder 6 downstream of bore 10. The connection between bore 18 and duct 17 is provided by an annular groove 19 turned in the periphery of the ring. 13 and by a series of radial bores 20 that this ring 13 has. These bores open out, as can be seen in the drawing, into the zone where the parts 11 and 12 are held facing each other.
The part 11 being adjusted by its upstream end in the cylinder 6, while the part 12 is adjusted by its downstream end in the ring 13 itself adjusted in the cylinder 6, there is a continuous and single passage between the bore 18 and the distribution duct 17 and this passage is extremely distinct from the passage (10, 9, 15).
The distribution duct 17 is intended to deposit around the layer of plastic material which forms in the duct 16 a thin outer layer constituting the sealed sheath of the wire 7. For this, the bore 11 is connected to the internal face of the wire. inlet duct 3, on the one hand by a transverse bore 21 made in the wall of the body 2, and on the other hand, by a heat exchanger 22. The latter consists of a T-shaped part whose the upper part is fixed against a flat face 23 of the body 2 by bolts 28 which pass through a fixing plate 29 and the body 2, on either side of the passage 3.
The heat exchanger has a central elbow-shaped duct 24 formed by two perpendicular bores, one of which is closed at one end by a screw 25 fitted with a needle and serving to adjust the flow rate, but opens at its other end in sight of the bore 21, while the other bore is adjusted so as to connect with the bore 18. The outer face of the vertical part of the part 22 has a series of annular grooves 26 which are coaxial with the central duct of the part 22 and which are closed externally by a sheet metal ferrule 27 welded to part 22.
The upper groove 26 communicates by two vertical bores formed in the upper horizontal branch of the part 22 with ducts for supplying and discharging a cooling liquid, while the various grooves 26 are connected to each other by means of holes so as to achieve continuous circulation around the central duct of the part 22. The vertical part of the duct 21 could have a profile other than a circle to increase the cooling efficiency. By adjusting the temperature of the liquid which circulates in the grooves 26, it is possible to adjust the temperature of the plastic material which passes through the duct 24 and bring it into the distribution duct 17 at a temperature different from that of the plastic material which arrives in. the distribution duct 15.
Thus, the two layers of plastic material which are deposited successively on the wire 7 on the one hand through the conduit 15 and on the other hand through the conduit 17, although having the same chemical composition, are in different physical states. , so that their development during the cooling of the sheath, which takes place while the sheathed wire passes through a free zone located downstream of the head described, then a cooling tank, is done differently. In particular, thanks to the construction of the head described above, it is possible to adjust the physical conditions of the plastic material which passes through the duct 17 and those of the plastic material which passes through the duct 15 so that the latter undergoes an expansion phase at the exit of the extrusion head while the outer sheath remains compact.
Thus, with a single extruder and a single extrusion head, a two-layer sheath is obtained, one of which is expanded or compact and provides in the first case a high dielectric coefficient, while the other layer is compact and ensures the waterproofing of the insulation. In the event that compact insulation is applied to the wire, insulation defects are avoided by depositing two consecutive compact layers.
The heat exchanger 22 will not necessarily be used as a cooler. Under certain conditions, it could happen that the fluid flowing through the grooves 26 must be a heating fluid raising the temperature of the plastic which has been diverted through the conduits 21 and 24.
In addition, in a variant, the nut 14 could also be provided with a water circulation sleeve ensuring the temperature adjustment.