Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
201~264
PROCEDE POUR CONTROLER LA TEMPERATURE DANS UN FOUR-
.
TUNNEL OUVERT A SES DEUX EXTREMITES, ET DISPOSITIF POUR LA
MISE EN OEUVRE DU PROCEDE.
La présente invention concerne le domaine des traitements
5 thermiques d'objets passant dans un four-tunnel ouvert à ses deux
extrémités, et plus précisément le contrôle de la température dans de tels
fours-tunnels.
Les fours-tunnels concernés comportent habituellement des
moyens de convoyage des objets, des moyens de chauffa~e ou de
10 refroidissement disposés le long de leurs parois latérales et des moyens
pour insuffler un fluide gazeux à une température prédéterminée dans une
direction essentiellement perpendiculaire à la direction de convoyage des
objets.
L'insufflage de fluide gazeux, par exemple d'air, peut être
15 utilisé dans de tels fours-tunnels aussi bien pour un refroidissement que
pour un chauffage des objets convoyés, et c'est dans cette acceptation large
que le terme "four-tunnel" devra être compris dans le cadre de la présente
invention.
De nombreux domaines d'applications peuvent être en fait
20 concernés, et l'on peut citer, pour le refroidissement, le cas de bouteilles
en verre qu'il convient de refroidir de manière contrôlée après cuisson
principalement en vue de leur allègement, et pour le chauffage le cas de
l'application d'un tronçon de gaine ou manchon thermorétractable sur un
objet, cas dans lequel le manchon, enfilé de façon lâche sur l'objet à
25 décorer et/ou protéger, est chauffé à une température supérieure à celle du
ramollissement du film constitutif pour sa rétraction sur ledit objet.
L'invention concerne plus spécialement ce dernier cas, mais on
comprendra qu'il ne s'agit que d'une application particulière du procédé de
contrôle de la température faisant l'objet de ladite invention, et que
30 celle-ci n'est nullement limitée à une telle application.
Il est aujourd'hui bien connu d'utiliser certains films
plastiques, de les imprimer ou non, et de les former en tube en scellant les
deux bords rabattus l'un sur l'autre de la bande, afin de pouvoir décorer
et/ou protéger un objet, ou plus particulièrement l'emballage d'un produit.
... . . . . --....... . ....... - - . - - - ~ -- , . - ~
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2 ~01~264
C'est ainsi que l'on munit de plus en plus des récipients tels
que bouteilles, bombes, aérosols, flacons, boîtes de conserves et autres
objets d'emballage, d'un manchon ou fourreau protecteur, ou encore d'une
bague d'inviolabilité, en matière plastique thermorétractable. Ce manchon
5 est disposé autour du récipient et, après chauffage extérieur à une
température supérieure à celle du ramollissement, il doit épouser avec le
minimum de déformation le contour du récipient (voir par exemple le
Brevet Français N 2 346 129 et le Brevet Allemand N 26 10 051). Pour
réaliser de tels fourreaux rétractables, on utilise des films plastiques
10 (généralement en chlorure de polyvinyle) auxquels une mémoire est
conférée lors de leur fabrication, et en général qualifiés de rétractables
Ces films sont en général étirés essentiellement dans le sens du périmètre
des objets à revêtir, de façon à ce qu'ils acquièrent une mémoire dans la
direction d'étirage (ou pourcentage de rétraction) pouvant aller jusqu'à
15 70 % (en fait les films couramment utilisés possèdent un pourcentage
compris entre 50 et 60 %); la mémoire dans le sens longitudinal,
c'est-à-dire celui correspondant à la hauteur du tronçon de gaine n'est
quant à elle que de l'ordre de 3 à 7 %.
On sait en effet que pour conférer une mémoire à un film de
20 matière plastique (en chlorure de polyvinyle, polystyrène ou polyester par
exemple), celui-ci doit être chauffé à une température très précise, choisie
généralement inférieure au point de transition vitreux de la matière
plastique délimitant la zone amorphe et la zone élastique, tandis qu'on le
soumet à une traction transversale et/ou longitudinale. En chauffant le
25 film, on provoque son ramollissement, autorisant le fluage des molécules et
permettant ainsi d'augmenter les dimensions initiales du film, mais en
contrepartie avec une réduction de l'épaisseur initiale dudit film.
De tels films, qui généralement sont imprimés et/ou décorés
pour servir d'étiquettes sur l'objet à revêtir, sont dits "mono-orientés" ou "à
30 mono-orientation prépondérante". Si l'on utilise des films en chlorure de
polyvinyle cristal, I'impression peut être réalisée à l'envers, d'où un brillantextérieur allié à une protection de l'impression contre les risques
d'effacement. Outre l'aspect décoration, il peut être question de protection,
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3 2~162~4
non seulement pour l'inviolabilité d'un contenant, mais aussi comme
barrière, par exemple pour réduire les pertes de parfum avec un emballage
en polypropylène, ou des pertes de gaz carbonique pour les boissons
gazeuses dans des emballages en téréphtalate de polypropylène.
Une telle application a trouvé un large débouche dans la vente
des produits offerts au grand public, car elle permet notamment une grande
richesse de décoration, avec reproduction éventuelle de clichés photogra-
phiques, et une utilisation pour des objets de contours très variés.
Si les techniques de ~abrication des films rétractables, leur
impression et leur mise en tube, ainsi que la pose des manchons autour des
objets ou emballages sont aujourd'hui pratiquement maîtrisées, il n'en va
pas de même pour l'opération de rétraction desdits manchons, et ce
d'autant plus que l'objet ou l'emballage présente une section irrégulière de
forme triangulaire, carrée ou rectangulaire, avec des faces présentant des
zones convexes et/ou concaves.
Il est en effet impératif que la rétraction s'effectue de
manière uniforme autour de l'objet ou de l'emballage, c'est-à-dire sans pli,
ni frisure, ni cratère de la gaine, et sans déformation des impressions
réalisées sur le film, ce qui, outre l'aspect purement esthétique a
égalèment un effet sur l'utilisation directe (lecture des codes Barres,
mentions légales, ou notices d'emploi par exemple).
Les difficultés rencontrées pour maîtriser l'opération de
rétraction proviennent en grande partie de problèmes d'ordre essentiel-
lement thermique, car la température à laquelle le film est chauffé doit
alors être à la fois précise, constante, et homogène sur toute la surface
dudit film, et en outre aussi basse que possible.
La température doit tout d'abord être précise.
En effet, il faut savoir que quelques degrés seulement séparent
la zone élastique de la zone amorphe, et que chaque film plastique possède,
selon sa nature et sa formulation, son propre point de ramollissement et sa
température de séparation entre la zone élastique et la zone amorphe. La
connaissance de la température correspondant au début de la zone amorphe
est d'une importance primordiale pour opérer la rétraction d'un film, car le
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4 2V162~
film restitue sa mémoire tant que sa température reste inférieure à celle
du début de la zone amorphe, la mémoire acquise dans la zone élastique
étant au moins partiellement perdue si cette température est dépassée.
A titre d'exemple, un film dont le début de la zone amorphe
5 se situe à 110C et possédant une mémoire lui confèrant une capacité de
rétraction de 50 ~O~ ne pourra pas restituer ce pourcentage si la
température de 110C est dépassée. Il ne serait donc pas possible dans un
tel cas, pour un objet dont la forme nécessite du fait de sa section de
disposer de 50 % de taux de rétraction, de conformer le film sur l'objet de
10 façon satisfaisante. De nombreux types d'objets seraient donc ainsi exclus
de la possibilité de pouvoir être revêtus d'un manchon thermorétracté.
La température doit ensuite être constante, car il est aisé,
pour le spécialiste qui connaît les courbes de rétraction d'un film en
fonction de la température (voir figure 5, les courbes RL de rétraction
15 longitudinale et RT de rétraction transversale correspondantes), de
comprendre qu'à un instant donné, si le film est soumis à une température
de 80C, il est possible d'obtenir un pourcentage de rétreint qui est aux
environs de 32 % dans le sens transversal, mais que si à un autre instant la
température n'est plus que de 75C, la partie du film qui aura été soumise
20 à cette température ne pourra subir qu'un pourcentage de rétreint de 20 %,
dans le sens transversal: une telle différence au niveau du pourcentage de
rétreint (ou taux de rétraction) pour un si faible écart de température
montre bien la nécessité d'avoir une température constante.
Cette température doit aussi être homogène sur toute la
25 surface du film.
En effet, conformément à la courbe de rétraction précitée, et
dans le cas d'un objet à section simple et droite, si on réalise simultané-
ment en deux points du film les conditions des points précités (sur la
courbe RT de figure 5, le point A 80C; 32 % d'une part, et le point B
30 7SC; 20 % d'autre part), la rétraction ne sera pas du même pourcentage
aux deux points du film, et on constatera alors une distorsion ou
déformation de l'impression.
:
20162G4
Il faut aussi signaler qu'en dépit d'une homogénéité de
température également constante, on peut enregistrer une perte de calories
au niveau du film, consécutive au fait que le film, dans le cas d'un objet à
forme concave, pourra être partiellement appliqué sur la surface dudit objet
5 et partiellement être dans le vide. Par son contact avec la surface de
l'objet, les calories reçues par le film seront transférées à l'objet lui-même,
provoquant alors les conséquences qui ont été signalées pour les points A et
B précités.
Cette tempéra~ure doit enfin être aussi basse que possible.
En effet, la forte mono-orientation du film permet de libérer
par exemple 50 % de rétraction transversale pour seulement 7 à 8 % de
rétraction longitudinale. Par contre, si la température à laquelle le film est
chauffé venait à excéder notablement celle qui permet de libérer 50 % de
rétraction transversale, outre le fait que l'on ne pourrait pas obtenir ces
15 50 %, on augmenterait le pourcentage de rétraction longitudinale. Le
rapport rétraction transversale sur rétraction longitudinale diminuerait
alors, pour atteindre une valeur se traduisant par une déformation
incontrôlée de l'impression, puisqu'un point du décor se déplacerait en
même temps sur un axe vertical et un axe horizontal, sa position devenant
20 alors totalement aléatoire. Dans ces conditions, on ne peut amplifier le
décor dans les deux directions lors de son impression pour tenir compte de
la rétraction du film.
Les considérations ci-dessus montrent qu'il est en réalité
essentiel de pouvoir contrôler la température avec une ~rande précision
25 dans le four-tunnel utilisé.
Pour tenter de résoudre certaines des difficultés rappelées
ci-dessus, divers moyens ont été préconisés, comme par exemple:
I'utilisation de fours-tunnels à zones multiples de préchauffage-rétreint
avec des tubes flexibles de soufflage d'air (Brevet Européen N 0 058 602),
30 ou encore la réalisation de plis rentrants en contact avec la surface des
objets sur le périmètre du manchon à rétreindre. On peut citer aussi le
Brevet Français N 2 328 614.
: . .
2016264
Plus récemment, la demanderesse a proposé d'insuffler un
fluide gazeux entre l'objet et le manchon lâche à rétreindre pour gonfler le
manchon et le maintenir hors de contact avec l'objet à revêtir, la
température du fluide gazeux étant choisie nettement inférieure à celle du
5 ramollissement du film constitutif du manchon, ce qui permet d'équilibrer
progressivement les températures des faces intérieure et extérieure du
manchon, et de contrôler le gradient thermique dans le film pour réaliser le
contact film-objet à l'instant désiré (voir à cet effet le Brevet Français
N 2 588 828).
Cette solution est intéressante, mais ne résoud pas le
problème du contrôle de la température dans le four-tunnel, dans la zone
concernée par les moyens d'insufflage du fluide gazeux.
Or ce contrôle de température est crucial pour parvenir à
réaliser effectivement la rétraction du manchon en portant en même temps
15 les faces intérieure et extérieure dudit manchon à une même température
prédéterminée, qui est précisément celle correspondant à la séparation
entre la zone élastique et la zone amorphe du film.
Un tel contrôle dans les fours-tunnels est très délicat à
réaliser en raison des nombreuses perturbations extérieures bousculant en
20 permanence le niveau thermique de l'environnement dans la zone concernée
par les moyens d'insufflage.
Il est en effet aisé d'insuffler un fluide gazeux à une
température constante prédéterminée, mais il est par contre pratiquement
impossible de figer la température dans une zone donnée du four-tunnel,
25 notamment en se calant sur une température correspondant à celle choisie
pou~ la rétraction d'un manchon.
Or les spécialistes doivent inévitablement faire face à des
perturbations extérieures qui sont d'origine variées. L'intérieur du
four-tunnel est en effet soumis sur sa longueur à des courants de convexion
30 qui déplacent en permanence les zones de températures (courants dus
notamment à la température et au nombre des objets passant dans le
four-tunnel et/ou à un appel d'air dans ledit four-tunnel). Il faut également
mentionner l'inertie thermique du système de rétraction et celle du
système de convoyage des objets.
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Finalement, les spécialistes de ce domaine constatent un
besoin réel d'une technique permettant de contrôler la température de
manière satisfaisante.
L'état de la technique est également illustré par le Brevet
Américain N 4 198 560 décrivant un four-tunnel à réflecteurs chauffants
dont l'inclinaison est réglable manuellement, le E~revet Français
N 2 565 553 (moyens de chauffage montés sur une potence articulée); on
peut également citer les Brevets Allemands N 28 52 967 et N 20 24 239,
et le Brevet Européen N 0 128 056, dans lesquels sont décrits divers
moyens mécaniques permettant de régler l'écartement de parois chauf-
fantes en fonction de la géométrie extérieure des objects concernés.
L'invention a pour objet de proposer un procédé et un
dispositif de mise en oeuvre pour contraler avec précision la température
dans un four-tunnel ouvert à ses deux extrémités, afin de résoudre les
difficultés précitées.
Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé et un
dispositif qui soient à la fois simples et fiables, et qui permettent
notamment d'assurer une rétraction parfaitement homogène pour un
manchon thermorétractable, sans déformation des impressions, ni formation
de plis, frisures ou cratères, et ce quelles que soient la forme et la
dimension de l'objet à décorer et/ou protéger.
Subsidiairement, dans le cadre de l'application particulière
précitée, ~n autre objet ae l'invention est de pouvoir opérer cette
rétraction contr~lée sous des températures moyennes à la surface du film,
par exemple 100C, ce qui évite les nombreux inconvénients précités des
rétractions aléatoires sous des températures atteignant classiquement 180 à
250C, et de plus réduit la consommation d'énergie ainsi que la longueur du
four-tunnel de rétraction utilisé.
Il s'agit plus particulièrement d'un procédé pour contraler la
température dans un four-tunnel ouvert à ses deux extrémités et dans
lequel des objets se déplacent par l'action de moyens de convoyage, ledit
four-tunnel comportant des moyens de chauffage ou de refroidissement
disposés le long de ses deux parois latérales entre lesquelles passent les
objets convoyés, caractérisé par le fait qu'il consiste à capter la
... . .
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g 2~1626~
température régnant dans une zone particulière du four-tunnel où une
température prédéterminée est recherchée, et à organiser un déplacement
transversal des moyens de chauffage ou de refroidissement dans une
direction essentiellement perpendiculaire à la direction de convoyage des
5 objets à l'aide d'un asservissement faisant en sorte que lesdits moyens de
chauffage ou de refroidissement se déplacent automatiquement, selon un
rapprochement ou un éloignement mutuel, lorsque la température captée
s'écarte de ladite température prédéterminée, ce qui a pour effet d'assurer
en permanence pour le ou les objets concernés un environnement à
10 température constante dans cette zone du four-tunnel.
De préférence, le déplacement transversal des moyens de
chauffage ou de refroidissement est organisé symétriquement par rapport
au plan médian du four-tunnel de part et d'autre duquel sont disposées les
parois latérales dudit four-tunnel; en particulier, le déplacement
15 transversal des moyens de chauffage ou de refroidissement est obtenu en
déplaçant deux caissons latéraux sur la face intérieure desquels sont
disposés lesdits moyens. Plus spécialement, il sera intéressant d'organiser
ces déplacements transversaux de telle sorte que sa valeur varie
linéairement en fonction de l'écart détecté entre la température captée et
20 la température prédéterminée.
~ vantageusement en outre, la température est captée dans
Iadite zone particulière du four-tunnel au voisinage du passage des objets,
aussi loin que possible des moyens de chauffage ou de refroidissement; en
particulier, la température est captée à l'aide d'une thermo-sonde fixe qui
25 est protégée contre l'action directe des moyens de chauffage ou de
refroidissement.
Dans le cadre d'une application particulière du procédé, visant
à appliquer un tronçon de gaine ou manchon thermorétractable sur un objet,
et dans lequel le manchon, enfilé de façon lâche sur l'objet, est chauffé
30 pour sa rétraction sur ledit objet, ladite température prédéterminée sera
choisie pour produire une ré~raction homogène du manchon lorsque l'objet
revêtu de son manchon pénètre dans ladite zone particulière du four-tunnel
où est assuré un environnement à température constante grâce au
déplacement transversal asservi des moyens de chauffage.
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201~26~
De préférence alors, pendant leur passage dans le four tunnel,
les objets sont également soumis à un insufflage de fluide gazeux dans une
direction essentiellement perpendiculaire à la direction de convoyage
desdits objets pour réaliser un gonflement préalable de chaque manchon
lorsque l'objet correspondant pénètre dans la zone particulière du
four-tunnel, I'insufflage se faisant à ladite température prédéterminée dans
ladite zone particulière; en particulier, I'insufflage de fluide gazeux est
effectué en dirigeant un flux de fluide gazeux par le dessus des objets,
selon un écoulement de direction générale sensiblement verticale.
Avantageusement en outre, avant de parvenir dans la zone du
four-tunnel concernée par l'insufflage du fluide gazeux, I'objet revêtu de
son manchon subit un préchauffage par l'action des seuls moyens de
chauffage dudit four-tunnel, pour atteindre une température très proche
du point de rétraction du manchon.
De préférence également, après la zone du four-tunnel
concernée par l'insufflage du fluide gazeux, I'objet sur lequel le manchon
est rétracté subit un chauffage par l'action des moyens de chauffage dudit
four-tunnel et d'un moyen de soufflage supplémentaire, pour etre porté
pendant un court instant à une température élevée, nettement supérieure à
la température prédéterminée du fluide gazeux, ce qui correspond à une
phase de finition ou lissage.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en
oeuvre du procédé précité, et destiné à équiper un four-tunnel comportant
des moyens de convoyage des objets, des moyens de chauffage ou de
refroidissement disposés le long de ses deux parois latérales, entre
lesquelles passent les objets convoyés, caractérisé par le fait qu'il comporte
un organe de captage de température disposé dans une zone particulière du
four-tunnel où une température prédéterminée est recherchée, au moins un
chariot supportant les moyens de chauffage ou de refroidissement, ledit
chariot étant mobile transversalement selon une direction essentiellement
perpendiculaire à la direction de convoyage des objets, et des moyens
motorisés d'entraînement pour déplacer automatiquement ledit chariot
lorsque la température captée par ledit organe s'écarte de ladite
température prédéterminée, en vue d'un rapprochement ou d'un éloigne-
ment mutuel desdits moyens de chauffage ou de refroidissement.
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lo 2Vl6~6~
De préférence, le chariot mobile porte un caisson latéral sur
la face intérieure duquel sont disposés des moyens de chauEfage ou de
refroidissement, de façon que le déplacement transversal asservi concerne
ledit caisson la-téral du four-tunnel.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le
dispositif comporte deux chariots supporEant les moyens de chauffage ou de
refroidissement associés à chacune des parois latérales du four-tunnel, le
déplacement transversal desdits chariots étant organisé symétriquement par
rapport au plan médian du four-tunnel de part et d'autre duquel sont
disposées les parois latérales dudit four-tunnel. Avantageusement alors, les
deux chariots mobiles se déplacent sur des rails transversaux associés
prévus en partie inférieure du four-tunnel, en dessous des moyens de
convoyage des objets, lesdits chariots mobiles étant en outre reliés aux
moyens motorisés d'entraînement par un moyen de couplage commun.
De préférence alors, les moyens motorisés d'entraînement sont
essentiellement constitués par un ensemble moto-réducteur, le moyen de
couplage étant de préférence réalisé sous la forme d'une chaîne
transversale continue entraînée par ledit ensemble moto-réduceur et dont
chaque brin porte un chariot mobile.
Dans ce cas, il est intéressant que l'ensemble moto-réducteur
comporte un moteur électrique dont la commande est reliée à l'organe de
captage de température par l'intermédiaire d'un régulateur de température
associé, et un réducteur à la sortie duquel est prévue un pignon engrénant
avec une chaîne transversale continue solidaire des chariots; en particulier,
la liaison de l'ensemble moto-réducteur avec le pignon d'entraînement et
avec le régulateur de température de l'organe de captage de température
est telle que le déplacement de chacun des chariots varie linéairement en
fonction de l'écart de température détecté par ledit organe de captage de
température, par exemple d'un mm par degré Celsius.
Avantageusement en outre, I'organe de captage de tempéra-
ture est une thermo-sonde f ixe reliée à un régulateur de température,
ladite thermo-sonde présentant un moyen de protection contre l'action
directe des moyens de chauffage ou de refroidissement.
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Il 2016~64
De préférence, la thermo-sonde est logée dans un tube
protection ouvert dans lequel règne une dépression, et l'extrémité
inférieure ouverte du tube protecteur est en biseau, en étant tournée du
côté des objets convoyés; en particulier~ le tube protecteur est un tube en
5 quartz relié à un venturi d'aspiration.
Dans le cadre d'une application particulière visant à appliquer
un tronçon de gaine ou manchon thermorétractable sur un objet, en
chauffant le manchon enfilé de façon lâche sur l'objet pour la rétraction
dudit manchon sur ledit objet, il est intéressant que le dispositif comporte
10 des moyens de chauffage disposés le long des deux parois latérales du
four-tunnel essentiellement constitués par des éléments chauffants, par
exemple des émetteurs à rayonnement infra-rouge.
De préférence alors, le dispositif comporte également des
moyens pour insuffler vers les objets convoyés un fluide gazeux dans une
15 direction essentiellement perpendiculaire à la direction de convoyage,
I'insufflage se faisant dans ladite zone particulière du four-tunnel, à ladite
température prédéterminée associée au déplacement transversal asservi des
éléments chauffants.
- Avantageusement dans ce cas, les moyens d'insufflage
20 comportent une boîte de soufflage présentant inférieurement une fente
allongée pour produire une lame d'air continue, ladite boîte de soufflage
étant disposée au-dessus du four-tunnel afin de diriger un flux de fluide
gazeux par le dessus des objets, selon un écoulement de direction générale
sensiblement verticale. Plus précisément, la boîte de soufflage comporte
25 une succession de registres permettant de faire varier le débit d'air selon
différentes zones longitudinales du four-tunnel, et elle est supportée par
une potence, avec possibilité d'un réglage en hauteur et/ou longitudinal de
la position de ladite boîte de soufflage.
Il est enfin intéressant que le dispositif comporte également,
30 en aval de la boîte de soufflage, un organe de soufflage supplémentaire,
par exemple du type ventilateur-extracteur, permettant un éventuel
surchauffage final des objets.
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12 201626~
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî-
tront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et du
dessin annexé, concernant un mode de réalisation particulier, étant entendu
qu'il ne s'agit ici que d'un exemple, car la mise en oeuvre du procédé de
5 I'invention peut naturellement se faire selon diverses variantes, en se
référant aux figures où:
- la figure 1 est une vue laterale d'un dispositif conforme à l'invention,
équipant un four-tunnel dans lequel passent des objets convoyés, le
dispositif étant ici également muni de moyens de chauffage, et de
moyens d'insuflage en partie supérieure, ces derniers moyens n'étant en
réalité nullement obligatoires;
- la figure 2 est une coupe longitudinale du four-tunnel de la figure 1,
permettant de mieux distinguer les éléments chauffants disposés sur la
face intérieure de chaque caisson latéral dudit four-tunnel;
- la figure 3 est une vue en plan partielle illustrant un détail du
four-tunnel des figures 1 et 2, relatif aux moyens d'entraînement associés
au déplacement latéral asservi de chacun des caissons;
- la figure 4 est une vue en coupe illustrant un autre détail relatif à la
thermo-sonde servant à capter la température, cette thermo-sonde étant
protégée contre l'action directe des éléments chauffants, et étant relié à
un venturi d'aspiration;
- la figure 5 est un diagramme illustrant pour mémoire deux courbes
typiques' RT et RL représentatives des variations du pourcentage de
rétreint (% R) en fonction de la température T (en ~C): ce diagramme
déjà commenté plus haut illustre l'importance d'avoir une température à
la fois précise, constante et homogène pour que la rétraction puisse
s'effectuer dans des conditions optimales (le diagramme de la figure 5 ne
sera donc pas commenté dans la description qui va suivre).
Ainsi que cela est visible sur les figures 1 et 2, le dispositif de
contrôle de température conforme à l'invention équipe ici un four-tunnel
101 comportant des moyens de convoyage 102 des objets 103, et des moyens
de chauffage 104 disposés le long de ses parois latérales 106.
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2016264
13
Dans le cas d'un refroidissement, les moyens 104 seront
remplacés par tous moyens, tels qu'air pulsé, permettant de refroidir
l'ambiance.
Cependant, le dispositif de contrôle va être ici décrit dans le
5 cadre de son application particulière à la rétraction d'un manchon
thermorétractable sur un objet à décorer ou à protéger, application dans
laquelle le manchon enfilé de façon lâche sur l'objet est chauffé à une
température supérieure à celle du ramollissement du film constitutif dudit
manchon sur ledit objet.
Le four-tunnel 101 comporte deux parois latérales 106
réalisées sous la forme d'un caisson, dont la longueur et la hauteur sont
fonction de l'objet sur lequel un manchon thermorétractable 107 peut être
rétracté, et de la cadence requise. Sur les faces intérieures de chaque
caisson 106, on a disposé une série d'éléments chauffants 104, qui peuvent
être des émetteurs à rayonnement infra-rouge. Ces émetteurs sont répartis
sur la hauteur des objets concernés, selon une ou plusieurs séries d'éléments
superposés. De façon connue, ces éléments sont reliés à un dispositif de
régulation de température (non représenté) soit unitairement, soit par
groupes, avec une thermo-sonde incorporée 190 dans l'élément ou le groupe
d'éléments concerné (ces thermo-sondes ne sont visibles que sur la figure
2): il s'agit là d'une simple régulation classique des moyens de chauffage
de tels fours-tunnels. Il va de soi que ces émetteurs à rayonnement
infra-rouge pourraient être remplacés par tous moyens équivalents, et être
éventuellement complétés par des volets de répartition du flux d'air chaud.
Les moyens de convoyage 102 sont illustrés ici sous forme d'un
transporteur sans fin, mais il est naturellement possible d'utiliser en
variante une chaîne munie de dispositifs permettant la préhension des
objets et animée d'un mouvement continu ou pas à pas, tout en maintenant
les objets dans une position fixe ou en faisant tourner lesdits objets sur
eux-mêmes. Ainsi, les objets à revêtir 103 circulent sur le transporteur sans
fin 102 après dépose d'un manchon lâche 107 autour de chaque objet par
une machine connue en soi, c-tte dépose étant effectuée avant que l'objet
n'entre dans le four-tunnel 101.
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14 ~ 6~6~
Conformément à un aspect fondamental du procédé de
l'invention, on capte la température régnant dans une zone particulière du
four-tunnel 101 où une temperature prédéterminée est recherchée, et on
organise un déplacement transversal des moyens de chauffage 104 dans une
5 direction essentiellement perpendiculaire à la direction de convoyage des
objets 103, à l'aide d'un asservissement faisant en sorte que lesdits moyens
de chauffage se déplacent automatiquement, selon un rapprochement ou un
éloignement mutuel, lorsque la température captée s'écarte de ladite
température prédéterminée, ce qui a pour effet d'assurer en permanence
10 pour le ou les objets concernés un environnement à température constante
dans cette zone du four-tunnel.
Pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, le dispositif
comporte, conformément à un aspect essentiel de l'invention, un organe 108
de captage de température disposé dans une zone particulière du
15 four-tunnel où une température prédéterminée est recherchée, au moins un
chariot 109 supportant les moyens de chauffage 104, ledit chariot étant
mobile transversalement selon une direction essentiellement perpendicu-
laire à la direction de convoyage des objets 103, et des moyens motorisés
d'entraînement 110 pour déplacer automatiquement le chariot 109 lorsque
20 la température captée par le organe 108 s'écarte de ladite température
prédéterminée, en vue d'un rapprochement ou d'un éloignement mutuel
desdits moyens de chauffage.
Ainsi, conformément à cet aspect fondamental de l'invention,
on parvient à obtenir un excellent contrôle de la température dans le
25 four-tunnel grâce à un déplacement transversal asservi des moyens de
chauffage, étant entendu que cet asservissement pourrait aussi bien
concerner des moyens de refroidissement dans le cadre d'une autre
application.
Il est intéressant de prévoir que le déplacement transversal
30 des éléments de chauffage 104 soit organisé symétriquement par rapport au
plan médian P du four-tunnel 101 de part et d'autre duquel sont disposées
les parois latérales 106 dudit four-tunnel. En effet, le rapprochement ou
l'éloignement des éléments de chauffage 104 est ainsi toujours effectué de
la même quantité, ce qui préserve l'homogénéité de la température dans le
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" 15 2~1626~
four-tunnel. De ce fait, en cours de fonctionnement, on observe un
flottement transversal permanent, avec des petits mouvements d'oscillation
correctifs, pour les éléments de chauffage 104.
Les éléments chauffants 104, ici realisés sous forme
d'éléments infra-rouge, sont habituellerment supportes par des chandelles
dans les caissons latéraux 106. De ce fait, il est plus simple d'organiser le
déplacement transversal des éléments chauffants 104 en déplaçant les deux
caissons latéraux 106 sur la face intérieure desquels sont disposés lesdits
éléments. Le déplacement transversal des éléments chauffants 104, ou plus
précisément en l'espèce des caissons latéraux 106 portant lesdits éléments
chauffants, sera de préférence organisé de telle sorte que sa valeur varie
linéairement en fonction de l'écart detecté entre la température captée et
la température prédéterminée.
Ainsi que cela est visible sur la figure 1, la température est
de préférence captée par la thermo-sonde fixe 108 dans la zone
particulière précitée du four-tunnel 101 au voisinage du passage des objets
103, aussi loin que possible des éléments chauffants 104. Ainsi que cela sera
ultérieurement décrit en regard de la figure 4, il sera avantageux de
prévoir une thermo-sonde 108 protégée contre l'action directe des moyens
de chauffage.
Ainsi que cela a été dit plus haut, il est prévu au moins un
chariot mobile 109 portant un caisson latéral 106 sur la face intérieure
duquel sont disposés les éléments chauffants 104, de façon que le
déplacement transversal asservi concerne ledit caisson latéral du
four-tunnel 101. Il est cependant avantageux de prévoir deux chariots 109
supportant les moyens de chauffage 104 associés à chacune des parois
latérales du four-tunnel 101, le déplacement transversal desdits chariots
étant organisés symetriquement par rapport au plan médian P du
four-tunnel de part et d'autre duquel sont disposées les parois latérales
dudit four-tunnel.
Un tel mode de realisation est illustré aux figures I et 2, et
les moyens d'entraînement associés au déplacement latéral asservi de
chacun des caissons seront décrits plus en détail en regard de la vue
partielle de la figure 3.
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Chaque caisson latéral 106 est supporté par une colonnette
122 dont la base est fixée à une plaque support 120. Chacune des plaques
supports glisse sur des rails transversaux 111 prévus sur une platine
associée 112, par l'intermédiaire de cavaliers associés 117. On aurait pu
5 naturellement prévoir un rail unique servant de support de glissement pour
les deux caissons latéraux 106, cependant le mode de realisation illustré
ici, comportant des paires de cavaliers 119 et 117, procure une excellente
stabilité du système, même en cas de caissons latéraux de longueurs
importantes.
10Les deux chariots mobiles 109 se déplacent ainsi sur des rails
transversaux associés 111, qui sont ici prévus en partie inférieure du
four-tunnel, en dessous des moyens 102 de convoyage des objets. Les
chariots mobiles 109 sont en outre reliés aux moyens motorisés d'entraîne-
ment 110 par un moyen de couplage commun 113. En l'espèce, le moyen de
15couplage 113 est réalisé sous la forme d'une chaîne transversale continue
dont chaque brin porte un chariot mobile 109: plus précisément, I'un 117
des deux cavaliers associés à chaque chariot mobile est solidarisé par une
patte 118 à la chaîne transversale continue 113, tandis que l'autre 119 de
ces cavaliers sert simplement de support de glissement. On est ainsi assuré
20que les deux chariots mobiles 109, et donc les caissons latéraux 106 qu'ils
supportent, sont mobiles transversalement d'une même quantité par rapport
au plan médian P, ainsi que cela est schématisé par la double flèche 127.
En l'espèce, les moyens motorisés d'entraînement 110 sont ici
essentiellement constitués par un ensemble moto-réducteur 114, 115: cet
25ensemble moto-réducteur comporte un moteur électrique 114 dont la
commande est reliée à la thermo-sonde 108 par l'intermediaire d'un
régulateur de température associé (non représenté ici), et un réducteur 115
à la sortie duquel est prévu un pignon 116 engrénant avec la chaîne
transversale continue 113. Ainsi, la chaîne transversale continue 113 passe
30 sur le pignon 116, et à son autre extrémité sur un pignon 121 qui sera de préférence relié à un organe tendeur de chaîne.
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201626~
17
Il sera interessant de faire en sorte que les liaisons de
l'ensemble moto-réducteur 1 14, 1 15 avec le pignon d'entraînement 1 16 et
avec le régulateur de temperature de la thermo-sonde 108 soient telles que
le déplacement de chacun des chariots 109, et donc des caissons latéraux
106 qu'ils supportent, varie linéairernent en fonction de l'écart de
temperature détecté par ladite thermo-sonde, par exemple d'un mm par
degré Celsius.
Il sera avantageux de prévoir à cet effet un moto-réducteur
electrique comportant une grande réduction, afin de disposer de mouve-
ments très lents, parfaitement contrôlés: en particulier, une réduction de
1:5000, procurant des déplacements linéaires de l'ordre de 2 cm/mn, pourra
donner d'excellents résultats dans une telle application. Il va de soi que
l'ensemble moto-réducteur pourrait être remplacé par tout moyen
mécanique équivalent, tel qu'une vis à deux filets inverses dont l'axe serait
alors perpendiculaire à l'axe de l'arbre de sortie du réducteur précédem-
ment décrit. Une telle variante a pour avantage que la vis à filets inverses
effectue elle-même la réduction, mais une telle vis reste délicate à
réaliser.
Dans le cas où les éléments chauffants du type infra-rouge
104 seraient remplacés par des buses de soufflage d'air pulsé, le principe
de déplacement transversal resterait exactement le même, en organisant un
déplacement des caissons latéraux dans lesdites buses (de tels caissons
latéraux seraient comparables en volume à ceux utilisés ici pour le support
des éléments chauffants 104).
On va maintenant décrire plus précisément la structure de la
thermo-sonde 108 en référence à la figure 4.
Ainsi que cela a été dit plus haut, la température est captée à
l'aide d'une thermo-sonde 108 qui est fixe, et protégée contre l'action
directe des éléments chauffants 104. Il est en effet intéressant que la
thermo-sonde fixe 108, reliée à un régulateur de température, présente un
moyen de protection contre l'action directe des éléments chauffants 104, en
étant de préférence logée dans un tube protecteur ouvert tel que le tube
180, dans lequel règne une dépression. La thermo-sonde 108 comprend ainsi
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2~162~4
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un corps 191 prolongé inferieurement par un capillaire 181 dont l'extrémité
libre 182 constitue la pointe de captage de température. Le corps 191 est
fixé dans un raccord en T 184, qui support le tube protecteur 180, et sert
également de raccordement, par sa branche latérale 186, à un flexible 187
menant à un venturi d'aspiration 188. Le venturi d'aspiration 188, faisant
partie d'un circuit 189, d'utilisation classique pour creer une dépression
dans un circuit, grâce à un raccordement au niveau du col du venturi. Le
tube protecteur 180 est de préférence réalisé en quartz, pour résister
correctement à l'action des éléments chauffants 104, et il est intéressant
10 d'observer que son extrémité inférieure ouverte 183 en biseau, en étant
tournée du côté des objets convoyés 103 : ainsi, le biseau prévu
inférieurement à l'ouverture du tube 180 permet à la fois de réaliser une
excellente protection de la sonde contre l'action directe des éléments
chauffants 104, et d'admettre un flux d'air (flèches 131) qui correspond
15 avec une excellente précision à l'air qui était au voisinage de l'objet,
c'est-à-dire précisément à l'air dont on veut mesurer la température. Grâce
à une telle protection de la sonde contre les perturbations thermiques, on
parvient à effectuer des mesures extrêmement précises, ce qui induit
naturellement un pilotage très fin de l'asservissement du déplacement
20 transversal des éléments chauffants. Le raccordement de la thermo-sonde
108 n'est ici schématisé que par le flexible de sortie 185 du corps 191 de
ladite thermo-sonde.
Ainsi, il sera aisé de prévoir un déplacement des éléments
chauffants 104 organisé de telle sorte que sa valeur varie linéairement en
25 fonction de l'écart détecté entre la température captée par la thermo-
sonde 108 et la température prédéterminée que l'on recherche dans unezone particulière du four-tunnel correspondant à la zone de rétraction: la
température prédéterminée varie en fait elle-même en fonction de la
température de l'atelier où sont réalisées les opérations de rétraction, de
30 sorte qu'il sera avantageux d'organiser le pilotage de telle sorte que la
somme de la température de l'atelier et de ladite température prédé-
terminée soit en permanence essentiellement constante.
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201~264
Si l'on revient à la figure 1, on constate que la thermo-sonde
108 est portée par un support 192 ici relié au support de moyens
d'insufflage d'un fluide gazeux. La thermo-sonde l08 sera naturellement
montée sur son support 192 avec de multiples possibilités de réglage
positionnel, afin de disposer l'ouverture en biseau 183 du tube protecteur
180 au meilleur endroit possible.
Le déplacement transversal asservi des éléments chauffants
104 constitue une caractéristique essentielle du procédé du dispositif de
l'invention, ce déplacement transversal étant schématisé par le flèches 126
sur la figure 1. En effet, c'est essentiellement grâce à ce déplacernent
transversal asservi des éléments chauffants 104 que l'on parvient à assurer
un environnement à température constante dans la zone particulière du
four-tunnel 101 dans laquelle pénètre l'objet 103 revêtu de son manchon
107, ce qui permet de réaliser une rétraction homogène dudit manchon sur
ledit objet.
Il est cependant intéressant de prévoir que, pendant leur
passage dans le four-tunnel 101, les objets 103 sont également soumis à un
insufflage de fluide gazeux dans une direction essentiellement perpendicu-
laire à la direction de convoyage desdits objets pour réaliser un gonflement
préalable de chaque manchon 107 lorsque l'objet i03 correspondant pénètre
dans la zone particulière du four-tunnel 101: l'insufflage se fait en
particulier à ladite température prédéterminée dans cette zone particu-
lière. De préférence, I'insufflage de fluide gazeux sera effectué en
dirigeant un flux ou fluide gazeux par dessus des objets 103 convoyés
essentiellement horizontalement, selon un écoulement de direction
générale sensiblement verticale.
Ainsi qu'illustré aux figures 1 et 2, le dispositif de l'invention
comporte également des moyens 105 pour insuffler vers les objets convoyés
103 un fluide gazeux, comme indiqué précédemment. Les moyens
d'insufflage 105 comportent essentiellement une bolte de soufflage 150
présentant inférieurement une fente allongée 151 pour produire une lame
d'air continue, ladite boîte de soufflage étant disposée au-dessus du
four-tunnel 101 afin de diriger un flux ou fluide gazeux par le dessus des
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2~1626~
ob jets 103, selon un écoulement de direction genérale sensiblement
verticale. Sur la figure 1, on constate que la boîte de soufflage est equipee
d'une grille interieure 149, disposée essentiellement dans un plan
horizontal, et dont la fonction est double: cette grille permet d'uni-
5 formiser l'écoulement du fluide gazeux, ce qui permet d'obtenir un fluxregulier, et permet aussi de casser la vitesse élevée du fluide lorsque l'on
utilise un ventilateur de soufflage, comme c'est le cas icio
La boîte de soufflage 150 est munie supérieurement de
manchons de raccordement 155 sur lesquels viennent se brancher des
10 canalisations associées 156. Les moyens de soufflage illustrés ici ne
constituent naturellement qu'un exemple, on distinguè ainsi un moteur 157
monté sur un socle 158, et actionnant un ventilateur 159, à la sortie duquel
est prévue une boîte de résistances chauffantes 160, dont les embouts de
sortie 161 sont reliés aux canalisations 156 précitées. Il sera naturellement
15 prévu de pouvoir régler les moyens de chauffage de la boîte 160, afin que
la température de l'air ainsi soufflé corresponde effectivement à la
température prédéterminée qui est recherchée.
En plus de la température, il est avantageux de pouvoir
également régler le débit de sortie de chacune des canalisations 156. Il
20 pourra par exemple être réalisé par des tiroirs 162 associés à chacun des
embouts de raccordement 155, les tiroirs 162 étant chacun équipés d'un
registre 163 réalisé sous la forme d'une plaquette mobile que l'on tire plus
ou moins à la façon d'un diaphragme tout à fait classique. Il est ainsi
possible de doser le debit d'air insufflé selon des zones successives
25 longitudinales, le reglage pouvant s'avérer intéressant dans certaines
applications (le réglage des registres 163 est schématisé par la flèche 128
sur la figure 1).
De préférence, la boîte de soufflage 150 est supportée par une
potence 173, 174, avec possibilité d'un réglage en hauteur et/ou
30 longitudinal de la position de ladite boîte de soufflage.
En l'espèce, la boîte de soufflage 150 est fixée sur un support
152 présentant une barrette longitudinale de liaison 153 qui coulisse dans
une glissière en forme de C 154 solidaire d'une tête de support 174 faisant
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2, 201626~
partie de la potence. Le support 152 peut d'ailleurs également supporter la
thermo-sonde 108, comme illustré en figure 1. Un tel montage permet un
montage longitudinal de la boîte de soufflage 150, schématise sur la figure
2 par la flèche 130. f~insi que cela a été dit plus haut, il est intéressant de
5 pouvoir ajuster la hauteur de la boîte de soufflage 150, pour disposer d'un
réglage de la position de celle-ci selon une direction essentiellement
verticale, ce qui permet d'envelopper parfaitement les objets munis de leur
manchon passant dans ie four-tunnel. Les vues des figures I et 2 illustrent
un mode de réalisation simple permettant un tel réglage en hauteur. La
10 boîte de soufflage 150 est en effet ici supportée par une potence dans une
tête 174 déjà citée, qui est montée coulissante sur deux branches verticales
173, avec interposition de galets de guidage 175. Le réglage sera obtenu
par tout moyen mécanique classique, par exemple avec le système à vis sans
fin illustré ici: ce système comporte un volant de réglage 177 et un renvoi
d'angle 178, montés sur une platine horizontale 176, avec une vis sans fin
de sortie 179 aboutissant à un écrou 171 porté par une platine supérieure
172 solidaire de la tête de support 174.
La boîte de soufflage 150 peut être ainsi parfaitement
positionnée au-dessus des objets passant dans le four-tunnel, d'insuffler par
20 le dessus de ces objets un f luide gazeux porté à la temperature
prédéterminée recherchée.
On notera que la boîte de soufflage 150 est ici raccordée à un
ventilateur commun 159 par des tubulures de raccordement associées 156,
mais il est bien évident que l'on pourra prévoir plusieurs ventilateurs
25 indépendants associés à des circuits indépendants d'amenée d'air. En
variante, on pourra également prévoir de disposer le ventilateur 159, et la
boîte de résistances associée 160 à la tête de support 174, ce qui procure
plusieurs avantages. En effet, avec une telle disposition, le ventilateur est
tout à fait protégé dans une enceinte fermée, ce qui permet un filtrage de
30 l'air insufflé, l'isole des éventuelles poussières passant au niveau du sol; en
outre, les canalisations de raccordement 156 pourront être réalisees avec
des dimensionnements beaucoup plus courts.
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201B264
22
Bien que nullement obligatoires, les moyens d'insufflage qui
viennent d'être décrits permettent cependant, dans l'application particu-
lière à la rétraction d'un manchon thermorétractable sur un objet, d'obtenir
un effet de ballonnement extremement favorable dudit manchon avant que
celui-ci ne soit rétracté sur l'objet. Cet effet de ballonnement est très
avantageux, car il permet de résoudre une difficulté que connaissaient bien
les spécialistes du domaine. Ils savent en effet qu'il n'est pas possible
d'obtenir une rétraction homogène entre les surfaces en contact avec l'objet
et celles qui ne le sont pas: en effet, avec un tel contact, la température
varie sur la périphérie du film selon les zones concernées, entraînant des
pourcentages différents de rétraction alors que celle-ci est souhaitée
homogène (certaines parties du film voient alors leur rétraction stoppée dès
leur contact avec l'objet, tandis que les zones du ou des plis, provenant du
fait que le manchon se présente sous forme d'un tronçon de gaine à plat, se
rétractent trop par rapport à ce qui était initialement prévu).
On distingue également, sur la figure 2, un organe de
soufflage supplémentaire 123 monté en aval de la boîte de soufflage 150,
par exemple réalisé sous forme d'un ventilateur-extracteur, pour permettre
un éventuel surchauffage final des objets 103. Un tel organe de soufflage
supplémentaire a pour fonction de porter l'objet sur lequel le manchon est
rétracté, pendant un court instant, à une température élevée (nettement
supérieure à la température prédéterminée précitée dans la zone de
rétraction), ce qui correspond à une phase de finition ou de lissage. En
l'espèce, I'organe de soufflage 123 a été réalisé sous la forme d'un
compartiment aval 125 de la boîte de soufflage 150, alimenté par une
canalisation de raccordement propre 124. Il va de soi cependant que l'on
pourra prévoir un caisson séparé, avec ses propres moyens d'alimentation et
de chauffage à résistances électriques. La température de l'air insufflé par
ce moyen de soufflage supplémentaire 123 sera par ailleurs de préférence
contrôlée à l'aide d'une thermo-sonde disposée à l'intérieur de la buse de
sortie (non représentée ici).
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23 20162~4
Il est ainsi possible d'organiser dans des conditions optimales
les zones d'entrée et de sortie du four-tunnel 101: en particulier, avant de
parvenir dans la zone du four-tunnel concernée par l'insu~flage du fluide
gazeux, on pourra prévoir que l'objet 103 revêtu de son manchon 107 subit
5 un préchauffage par l'action des seuls éléments chauffants 104 dudit
four-tunnel, pour atteindre une température très proche du point de
rétraction du manchon. Par ailleurs, après la zone du four-tunnel concernée
par l'insufflage du fluide gazeux, I'objet sur lequel le manchon 107 est
rétracté pourra subir un chauffage par le moyen de soufflage supplémen-
10 taire 123 précité, en étant porté pendant un court instant à unetempérature élevée, nettement supérieure à la température prédéterminée
du fluide gazeux, ce qui correspond à une phase de finition ou de lissage.
Le procédé de l'invention, et le dispositif de mise en oeuvre
associé, permettent ainsi d'opérer la rétraction parfaitement homogène
15 d'un manchon thermo-rétractable, grâce à un contrôle constant et précis de
la température dans le four-tunnel.
Le contrôle du champ thermique évite ainsi tout insufflage
d'air à une température excessive, dans le cas où un tel insufflage est
prévu, ce qui aurait pour conséquence de rendre inhomogène la rétraction
20 en raison des différences de température entre les faces intérieure et
extérieure du manchon thermo-rétractable, et de rétracter en autre le haut
- du manchon avant le bas de celui-ci, ce qui obturerait le passage de l'air et
gênerait la rétraction de la partie inférieure du manchon. On évite
également tout insufflage d'air à une température insuffisante, ce qui
25 aurait pour conséquence de rendre inhomogène la rétraction du manchon, et
d'obturer la partie inférieure du manchon en raison d'une rétraction
prématurée de cette zone inférieure. -
L'invention permet de résoudre ainsi de façon particulière-
ment simple et efficace le problème thermique qu'il est nécessaire de
30 résoudre pour maîtriser l'opération de rétraction, en parvenant à réaliser
dans uen zone critique du four-tunnel, concernée par la rétraction du
manchon thermorétractable, une température qui est à la fois précise,
constante, et homogène. Un tel contrôle permet de s'affranchir le plus
possible des inévitables perturbations extérieures.
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2016264
24
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient
d'etre décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des
moyens équivalents, les caractéristiques essentielles fi~urant aux revendica-
tions.
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