Brevet FR2005825A1 — publié le 19691219

-1- 2005825 La présente invention a trait à un imprégnateur de filaments pour emploi dans des appareils de fabrication d*articles en filaments enroulés compacts, c'est-à-dire des articles ayant une paroi consistant en filaments enroulés qui sont fixés en position par un liant. Ces filaments sont généralement 5 en verre ou autre matière caractérisée par une haute résistance à la traction et un poids faible, ou en d'autres termes par un rapport très élevé résistance/poids, le liant peut être-une résine thermodurcissable, comme par exemple un polymère épo-xy, qui imprègne les enroulements et, une fois durcie, devient 10 fixée de façon permanente et lie ainsi, en un article ne nécessitant aucune armature les filaments enroulés.» Ces articles sont conçus essentiellement pour servir dans des applications exigeant un poids faible en même temps que la capacité de résister à de fortes pressions ou autres contraintes, comme par exemple 15 une enveloppe de fusée, ou la flèche d'un bras de préhension, ou la capacité de résister à de fortes tensions électriques comme l'exige les tubes de dis joncteurs.» Plus particulièrement, la présente invention concerne un imprégnateur pour emploi dans un procédé appelé "enroulement 20 en mouillé" dans lequel un groupe ou faisceau de filaments, qui est appelé "mèche de préparation", est imprégné avec le liant avant enroulement, et les caractéristiques de rareté de vides de la structure enroulée sont obtenues en travaillant cette mèche de préparation pendant l'imprégnation afin d'en éliminer 25 les vides. Ainsi, sont éliminés de la structure enroulée tous vides qui résulteraient, sans cela, d'un enroulement avec une mèche de préparation ayant de l'air emprisonné entre ou sur ses filaments» Les vides sont éliminés de la mèche de préparation en faisant passer celle-ci, sur une série d'éléments de guida- 30 ge pendant qu'elle est immergée dans le liant résineux, et par des organes d'essuyage complémentaires agissant sur ladite mèche au fur et à mesure qu'elle passe sur les éléments de guidage pour essuyer de sa surface, l'air emprisonné et entraîné et l'aplatir, et chasser ainsi de force ou "exprimer" l'air 35 prisonnier. Les objets de la présente invention sont la fourniture d'un imprégnateur de mèche de préparation du type sus-mentionné pour fabriquer des articles en filaments enrohlés compacts 59 0994S -2- 2005825 imprégnateur qui est simple et facile à utiliser et à entretenir et qui éliminera plus efficacement les vides de la mèche de préparation. Les objets ci-dessus et d'autres ont été réalisés conformément à la présente invention par un imprégnateur du type ci-5 dessus dans lequel les éléments de guidage délimitant le chemin de la mèche de préparation immergée sont montés dans des organes de guidage qui constituent des chicanes ou diviseurs qui séparent la chambre à résine en plusieurs compartiments successifs et qui peuvent eux-mêmes être facilement retirés de leur 10 position de fonctionnement pour leur nettoyage ou celui de 1'imprégnateur. Les compartiments successifs de la chambre à résine sont effectivement fermés de façon étanche par les organes de guidage, ce qui fait que l'air retiré de la mèche de préparation à chaque diviseur est confiné à la chambre dans laquelle le il est retiré et n'est pas entraîné dans les chambres suivantes par la mèche de préparation ou par la, circulation, du liant En vue des objets ci-dessus et d'autres encore, la présente invention est décrite ci-après en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 20 Figure 1 est une vue en plan par dessus d'un imprégnateur comportant la présente invention ; Figure 2 est une vue en coupe longitudinale sensiblement suivant 2-2 de Figure 1 ; Figure 3 est une vue en coupe transversale suivant sensible-25 ment 3-3 de Figure 1 ; Figure 4 est une vue en élévation de l'extrémité de sortie de 1'imprégnateur de Figure 1 % Figure 5 est une vue en plan par dessus, analogue à Figure 1 d'un autre imprégnateur comportant la présente invention ; 30 Figure 6 est une vue en coupe, sensiblement suivant 6-6 de Figure 5 ; Figure 7 est une vue en coupe, sensiblement suivant 7-7 de Figure 5<> En référence aux dessins, il est représenté un imprégnateur 35 comprenant une chambre à résine ,1 ayant un fond à double paroi 2, des côtés £ et 4, et une paroi d'extrémité £ à l'extrémité d'entrée des filaments. L'extrémité de débit ou de sortie des filaments de cette chambre est fermée par une paroi d'extrémité 6» 69 09945 -3- 2005825 Une série de chicanes £ sont prévues entre les parois du fond à double paroi, des cotés et des extrémités pour délimiter un trajet d'écoulement pour un fluide de chauffage à travers l'espace enclos depuis une entrée 8 jusqu'à la sortie Disposée à l'intérieur de la chambre à résine 1_, il y a 5 une série de quatre organes de guidage 11_ disposés en traverse la dite chambre et espacés les uns des autres, qui agissent pour diviser la chambre 1_ en plusieurs compartiments à résine comprenant un compartiment d'entrée des filaments 12, un compartiment d'évacuation ou de sortie des filaments 1h et trois comparti- 'lO ments intermédiaires 14» La résine est introduite dans le compartiment de sortie des filaments 1j5 par un orifice d'adnaission de résine 1j?« Du compartiment 1_2» la- résine se répand par dessus le sommet des guides 11., pour remplir successivement chacun des compartiments intermédiaires 14 et pour fournir de la résine 15 y au compartiment d'entrée 12» La hauteur des guides 11_ détermine le niveau opératoire de la résine dans chacun des compartiments, niveau qui est indiqué en 13a, 14a, 14b, 14c et 12a dans la Figure 2, dans les compartiments successifs depuis le compartiment de sortie des filaments 15 jusqu'au compartiment d'entrée 12» 20 Les guides 11_ comprennent chacun une base 169 dont les extrémités sont reçues à coulisse dans une paire en vis à vis de canaux verticaux en forme de U 12, fixés aux éléments intérieurs des parois latérales 2. e"k 4° Chacune de ces bases 16 porte plusieurs éléments de guidage 18 - trois dans la mise en oeuvre PS """" représentée dans les figures 1 à 4 - qui peuvent être sous forme de tiges dressées sur la base 16 et disposées ei^éelation espa- . cée le long de cette base et vers une de ses extrémités, de manière à ce que, lorsque les guides 11 sont montés dans la chambre 1_ de manière alternativement inversés, les tiges correspondantes 18 sur les organes 11_ successifs soient disposées en quinconce le long de la chambre pour délimiter un trajet en zigzag pour les fils. Pour empêcher la résine de passer d'un compartiment au suivant autrement qu'en se répandant par dessus le sommet des ^ guides 11, ces derniers sont munis chacun de pièces d'extrémité dressées qui peuvent également, par commodité, être en forme de tiges et qui sont conçues pour former un prolongement vers le haut essentiellement lisse de lg/paro.x d'extrémité de la "base 16 69 09945 2005825 engageant la face adjacente du canal 17. Celle des pièces d'extrémité 1g, qui est 1& plus éloignée de l'élément de guidage adjacent 18 est reliée à cet élément de guidage adjacent 18 par une eleison semblable à une feuille 20. En-tre l'autre pièce d'extrémité et l'élément de guidage adjacent 18, de mê-5 me qu'entre chaque paire d'élément de guidage 18, est disposé un élément de fermeture étanche 21 qui consiste en un support vertical 22 (Figure 2) qui peut également être, en forme de tige dressée sur la base 15. Ce support 22 a une portion de diamètre réduit entre ses extrémités, portion qui est entourée 1QÎ d'uqfaaachon souple et gonflable 22 scelle à ses extrémités à la périphérie du support par l'alésage pratique dans la base 16, et qui reçoit l'extrémité inférieure du support 22, et par un chapeau 2A qui encercle l'extrémité supérieure de ce support 22. 1^ Le manchon 23 est apte à être gonflé en engagement d'é- tanchéité à la résine avec les éléments respectifs de guidage 18 ou la pièce d'extrémité 1£ par de l'air ou autre fluide introduit par un alésage transversal pratiqué dans le support 22 et qui communique avec vin alésage axial 2£ qui communique lui-20 même, avec un alésage 26 pratiqué dans la base 16. Cet alésage 26 est relié à une source de fluide sous pression par un conduit 22. et un alésage 28, axial par rapport à ladite pièce d'extrémité 19* Ce manchon 2£ non seulement procure un Joint étanche déformable qui permet à la mèche de préparation K, 25 de passer tout en empêchant le passage de résine, mais tend également àçtrapriaar la mèche de préparation B contre la sur- . face de guidage des filaments des éléments de guidage 18, et tend ainsi à en exprimer l'air emprisonné dedans et dégonfler les vides. 3Q Les guides 11. sont essentiellement identiques, sauf qu'ils sont disposés alternativement bout pour bout, afin de donner une disposition en quinconce le long de la chambre 1_, et sont progressivement plus courts en hauteur en allant de 1'extrémité de sortie des filaments à 18extrémité d'entrée des fila— • 35 msntso Sette disposition en quinconce est conçue pour donner rm trajet tortueux ou en zigzag pour- les mèches de préparation S à travers la chambre à résine 1S de manière à ce qu'elles soient plus nettement courbées sur les éléments de guidage 18 69 09945 2005825 -5- et que l'air emprisonné soit plus efficacement expulsé des dites mècheso La hauteur progressivement plus petite, qui peut être limitée aux éléments de guidage 18 et aux cloisons 20 de manière à ce que les éléments de fermeture étanche 21_ des différents é-léments de guidage 11. puissent être tous identiques, est con-5 çue pour assurer que la résine s'écoule uniquement vers l'extrémité d'entrée des filaments de la chambre 1. e^ isole ainsi, la résine contaminée d'air à cette extrémité d'entrée. Ainsi, au fur et à mesure que les filaments passent successivement dans les compartiments intermédiaires 14 et finalement dans le compar-10 timent de sortie 1^, ils passent dans de la résine qui est de plus en plus exempte d'air. La hauteur de la mèche de préparation E dans la chambre à résine 1_ de la mise en oeuvre de l'invention représentée est contrôlée par une tige de guidage 2% s'étendant transversalement 15 à ladite chambre dans le compartiment 12, et par une paire de -- tiges transversales de guidage £0 et 31 dans le compartiment de sortie des filaments 12» Juste en face des tiges 30 et situées dans le compartiment 1j5 est prévu un guide-séparateur 32 qui consiste en une base £5 montée à coulisse à ses extrémités 20 dans les éléments en U ^4, qui, comme les éléments en ïï 12, sont fixés verticalement aux parois latérales ^ et 4 de la chambre 1<> Cette base 33 a un certain nombre de tiges de guidage disposées verticalement à traverg^Lsequelles les mèches de préparation R sont enfilées, ce qui procure un contrôle de la largeur du 25 ruban de mèches de préparation imprégnées. Dans la paroi d'extrémité 6 de la chambre 1_ est prévu un joint étanche de sortie, indiquée d'une manière générale en 36, pour permettre à la mèche de préparation S de sortir de la chambre d'une manière réduisant au minimum l'emprisonnement d'air 50 sur la surface de ladite mèche ou l'aspiration d'air dans la résine. Le joint étanche de sortie 36 comprend un corps 37« qui est fixé à la paroi d'extrémité 6 de la chambre à résine 1_, par exemple par des boulons dont les queues 38 sont vissées dans le corps 37» Ce. corps ^Z, est disposé par dessus -une ou-55 verture 40 de la paroi d'extrémité 6 et sert à fermer cette ouverture. Au centre du corps £2. es^ formée line ouverture dont la paroi périphérique constitue une surface de guidage qui reçoit la mèche de préparation R de la tige de guidage 31. Le 0994S 2005825 corps 22, a une section tubulaire de montage 42 sur laquelle est monté le moyeu 4^ d*un obturateur intérieur 44. Pour coopérer avec cet obturateur intérieur 44, afin de définir un joint étanclie déformable à travers lequel la mèche de préparation R peut passer sans laisser fuir de résine, il y a un obturateur extérieur 4£ qui est monté entre un disque de support et un organe de compression 4£ eux«-mêmes portés par un boulon 48 monté sur un support 4^1 fixé au corps 57o Aux fins d1enfilement le corps a une £eirfce ouverte vers le haut £0 qui coupe le haut de 11 ouverture 410 Dans le fonctionnement de 1'imprégnateur de la présente invention, de la résine est introduite dans la chambrel. par l'admission et est maintenue à la température optimum au moyen de la chemise chauffante procurée par les doubles parois et à laquelle du fluide de chauffage est envoyé par l'admission 8, et de laquelle ledit fluide s1 échappe par 11 orifice de sortie ®es serpentins de chauffage peuvent aussi être inclus dans la zone à résine de 11imprégnateur. Une mèche de préparation R est amenée sous la tige de guidage 2£, puis autour des éléments de guidage 18 des guides successifs 11_, jusqu'aux tiges de guidage £0 et 51 et finalement jusqu'au $oint étanche de sortie ]56o Au fur et 4 mesure que la mèche de préparation avance, la majeure partie de l'air qui est emprisonné dans ses filaments ou entraîné sur sa surface est éliminé au fur et à mesure que ladite mèche passe dans la résine se trouvant dans le compartiment d'entrée 12, et qu'elle passe sous la tige de guidage 2^, et entre l'élément de guidage 18 et son élément d'étanchéité associé 21_ jusque dans le premier compartiment intermédiaire 14» La mèche de préparation S passe ensuite entre les éléments de guidage 18 et les éléments d'étanchéité y associée 21_ des guides 11 successifs» A chaque élément de guidage 1j3, la mèche de préparation est aplatie et l'air en est expriméo Ladite mèche devient ainsi, de plus en plus exempte d'air au fur et à mesure qu'elle va vers le joint étanche de sortie £6 duquel, elle émerge finalement dans un état essentiellement exempt d'air». 69 09945 -7- 2005825 Un des avantages essentiels de la présente invention est que chaque guide 11. peut être rapidement enlevé simplement en le soulevant hors des éléments en ïï 12 pour le nettoyer et nettoyer la chambre 1., ou "bien réparer ou remplacer le dit guide. Les manchons 25 « qui sont de préférence en caoutchouc, 5 peuvent être facilement remplacés quand ils deviennent inutilisables par suite de détérioration ou d'abrasion, et tout l'ensemble peut être nettoyé facilement et à fond. Dans une certaine mesure, la tension imposée à la mèche de préparation, et qui a une influence importante qur les caractéristiques d'en-10 roulement, peut être contrôlée par un contrôle de la pression imposée aux manchons 25. Par suite de son écoulement à rebours depuis l'extrémité de débit ou de sortie de la chambre jusqu'à l'extrémité d'entrée, la résine dans les compartiments à résine successifs est 15 de plus en plus exempte d'air, si bien que la quantité d'air qui est entraînée dans le compartiment suivant par la mèche de préparation est de plus en plus réduite. L'aplatissement positif de ladite mèche par les éléments d'étanchéité 21 contre les surfaces de guidage des éléments de guidage 18 aide également 20 à éliminer de l'air et des vides de la mèche de préparation. Dans les figures 5» 6 et 7 est représentée une mise en oeuvre de l'invention qui diffère de celle des figures 1 à 4 essentiellement en ce que les éléments de guidage des filaments sont horizontaux au lieu d'être verticaux et sont aptes à être 25 pivotés jusqu'à une position ouverte ou d#enfilement. L'imprégnateur des figures 5j 6 et 7 comporte une chambre à résine qui est désignée par la et qui, comme la chambre à résine 1, a un fond à double paroi 2a, des côtés ftâ* une P®r°i d'ex trémité à l'extrémité d'entrée des filaments» L'extrémité de 50 sortie des filaments de la chambre 1_a est fermée par une paroi d'extrémité 6a« La chambre la est divisée par une série de quatre organes transversaux de guidage 11a en plusieurs compartiments à résine comprenant un compartiment d'entrée des filaments 12a, un com-55 partiment de sortie des filaments 15a et trois compartiments intermédiaires 14a. La résine est introduite dans le compartiment de sortie 15a par une admission 15a et de là se répand par dessus le sommet des guides 11a jusqu'aux compartiments inter— 69 09945 2005825 médiaires successifs 14a et finalement au compartiment d'entrée des filaments 12a» La mise en oeuvre de l'invention représentée dans les figures 5 à'7 est conçue essentiellement pour faciliter l'en-filement des filaments à travers 1'imprégnateur et, dans ce but, 5 les éléments de guidage 18a sont disposés horizontalement au lieu de l'être verticalement. Plus particulièrement, chacun des guides 11a comprend une base 16a dont les extrémités sont reçues à coulisse dans une paire en vis à vis d'éléments en forme de U 17a fixés aux parois latérales £a et 4a. Les guides 10 11a comprennent également des barres de recouvrement £1 surplombant chacune des bases 16a» Les éléments de guidage 18a sont portés alternativementi par les bases 16a et les barres 51 * les bases 16a et les barres £1 en alternance étant de hauteur différentei comme illustré dans la figure 6, de manière à dé-15 finir un trajet tortueux ou en zigzag pour les filaments. Aux fins de montage, la base 16a ou la barre £1 peut être en deux pièces pour recevoir les éléments de guidage 18a» Chacune des barres est monté à pivot à une extrémité au moyen d'un pivot £2, sur un bras vertical de la base 16a» 20 i,es barres £1 sont maintenues en relation espacée à leur extrémité articulée par des manchons écarteurs £4 qui entourent le pivot £2. A leur extrémité libre, les barres £1_ sont espacées par une poignée qui a une barre transversale 56» un bras descendant s'étendant entre cette barre £6 et chacune 25 des barres ^1, et une pièce de poignée 58» La poignée ^ assure donc le soulèvement simultané des barres £1 autour de leurs pivots pour assurer 1'enfilement de 1'imprégnâteurjr , Les guides 11 sont de hauteur allant en diminuant depuis le compartiment de sortie des filaments jusqu'au comparti-50 ment d'entrée des filaments afin de confiner la résine contaminée d'air à l'extrémité d'entrée des filaments de 1*imprégnateur» Les éléments d'étanchéité 21a sur les différents guides 11a sont portés alternativement par les barres £1 et les bases 35 16a. Ces éléments d'étanchéité 21a sont en forme de tubes et reposent dans des rainures des bords des barres ^1 et des base*-16a« Chacun des tubes 21a est relié, à son extrémité libre, à ua raccord (figure 7) monté dans la barre ou dans la base 16a à l'extrémité de la rainure, raccord qui est apte à mainte- BAD ORIGINAJ. 69 09943 -9- 2005825 nir le tube de façon libérable et à en fermer l'extrémité. Chaque tube 21a s'étend depuis le raccord 22 long de la rainure respective, autour de l'extrémité articulée de la barre et vers le haut entre l'extrémité de la barre £1 et l'élément intérieur de paroi de la paroi latérale 4a, et est raccor-5 dé à son extrémité, à une tuyauterie 50 de fourniture d'air sous pression aux éléments d'étanchéité pour pousser ceux-ci en engagement d'étanchéité avec les éléments de guidage respectifs 18a. Les filaments sont reçus de la source d'approvisionnement et guidés jusqu'au premier guide 11a par une barre de guidage 61, disposée dans le compartiment d'entrée des filaments 12a» barre portée par des supports 62 fixés de façon amovible aux parois latérales £a et 4a. Depuis le dernier élément de guida-ge 18a les filaments sont envoyés à uxl joint étanche de sortie 15 56a par un guide-séparateur 52a qui consiste en une base 55a montée pour coulisser à ses extrémités dans des éléments en U, 54a» et qui a plusieurs tiges de guidage 55a verticales disposées en quinconce. L1imprégnateur des figures 5 à 7 est muni d'une vidange 20 6^ dams le fond du compartiment d'entrée des filaments 12a pour vidanger du systèmolà résine remplie d'air. Un avantage de 1'imprégnateur des figures 5» 6 et 7 par rapport à celui des figures 1 à 4, est, outre 1*enfilement plus facile mentionné plus haut, le fait qu'une plus grande ;propor-^5 tion de la longueur des éléments de guidage 18a est active dans le guidage de filaments, si bien que 1'imprégnateur est donc, en un sens, plus efficace ; un autre avantage de 1'imprégnateur des figures 5 à 7 est que le tube 21a, qui est ordinairement faitde caoutchouc pour assurer la souplesse et l'élasticité 30 requises pour l'étanchéité mais qui se détériore" très rapidement dans la résine chauffée, peut être facilement remplacé. 69 09945 2005825 HEVEHDIOATIOHS 1.- Imprégnateur pour emploi dans une enrouleuse pour la fabrication .d'articles enroulés en filaments compacts,ledit imprégnateur comprenant une chambre à résine (1) apte à être remplie de résine jusqu'à un niveau opératoire (13a),des moyens de sortie des filaments assurant le passage de filaments mouillés de résine hors de la chambre,et une pluralité d'organes de guidage des filaments- (11) définissant un trajet pour les 10filaments immergés,et agencés pour travailler ces filaments pour en éliminer les vides,caractérisé en ce que les dits organes de guidage des filaments sont montés de façon amovible dans des positions de travail espacées le long de la chambre à résine et s'étendent transversalement à celle-ci pour la 15 diviser en compartiments à résine successifs comprenant un compartiment d'entrée des filaments (12) et un compartiment de sortie des filaments (15),chacun desdits organes de guidage comprenant une base (16),un élément de guidage tes filament® (18) porté par cette base et ayant une surface d'engagement des 20 filaments au-dessous du niveau de la résine9 et «a moyen défor-aable d'étanchéité (21) apte à coopérer élastiquement avec l'élément de guidage pour comprimer les filaments passamt entre l'élément de guidage et le moyen d'étanchéité (21) contre la surface d'engagement de filaments des éléments de guidage respec-25 tifs,et à procurer un joint étanche pour empêcher la résine de passer avec les filaments d'un des dits compartiments dans le compartiment adjacent à travers l'ouverture ménagée dans ledit élément de guidage de l'organe de guidage,les dits organes de guidage (11) comportant, en outre, des moyens (20) pour empêcher 30 la résine de s'écouler au-delà d'eux dans le sens longitudinal de la chambre à résine du compartiment d'entrée des filaments au compartiment de sortie des filaments. 2.- Imprégnateur selon la revendication 19dans lequel ledit moyen de sortie des filaments est disposé au-dessous du niveau 35 de la résine et comprend des moyens pour empêcher la résine de s'échapper avec les filaments. 3»- Imprégnateur selon la revendication 2,dans lequel ledit moyen de sortie des filaments comporte une paire de disques souples entre lesquels passent les filaments. 40 4.- Imprégnateur selon la revendication 1,dans lequel le 69 09945 2005825 dit moyen d'étanchéité consiste en on tube gonflable apte & §tre dilaté contre ledit élément de guidage. 5»- Imprégnateur selon la revendication 1,dans lequel les dits organes de guidage peuvent être retirés verticalement de 5 ladite chambre à résine. 6.- Imprégnateur selon la revendication 5»dans lequel les dits organes de guidage sont montés à coulisse pour passer verticalement à leur position de travail et la quitter verticalement . 10 7»- Imprégnateur selon la revendication 5»dans lequel les dits organes de guidage sont montés pour passer par pivotement à leur position de travail et la quitter par pivotement. 8.- Imprégnateur selon la revendication 1,dans lequel la chambre à résine est munie d'une admission de résine dirigée 13 dans le compartiment à résine «djacent au moyen de sortie des filaments et l'alimentation en résine pour chaque compartiment est assurée par la résine passant par dessus chacun des organes de guidage successivement, du compartiment de sortie des filaments au compartiment d'entrée des filaments. 20 9.- Imprégnateur selon la revendication 8,dans lequel les organes de guidage sont de hauteur allant en diminuant depuis le compartiment de sortie des filaments jusqu'au compartiment d'entrée des filaments. 10.- Imprégnateur selon la revendication 1,dans lequel les 25 éléments de guidage des organes de guidage successifs définissent pour les filaments, un trajet tortueux à travers le compartiment à résine.