Brevet FR2049167A1 — publié le 19710326

On a déjà essayé de fabriquer des hélices en moulant des filaments enrobés dans une résine. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2 852 424, on forme avec des filaments de verre un fil lâche non torsadé, on l'imprègne de résine liquide, on l'in-5 sère dans un tube flexible et on l'enroule en hélice sur un mandrin pendant qu'il est enfermé. On durcit la résine pendant que l'ensemble est sur le mandrin, puis on retire l'hélice enfermée dans le tube et on arrache ce dernier. La longueur des hélices fabriquées selon ce procédé est limitée en pratique et ce procédé 10 est onéreux et long. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 378 426, un moule réutilisable composé de courroies sans fin qui constituent respectivement les faces complémentaires intérieure et extérieure de ce moule,est enroulé en hélice sur un tambour tournant. Les 15 courroies, les fibres de verre brut et lettr liant sont superposés à leur arrivée sur le tambour et sont séparés quand ils le quittent et en tournant, ce tambour entraîne toute longueur donnée de l'ensemble des courroies et des fibres. La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil 20 pour fabriquer en continu des hélices en filaments liés, et en particulier à un procédé et un appareil qui n'apportent pas de limitation aux paramètres de traitement des matières qui composent les hélices. Elle vise à simplifier le procédé et l'appareil, à éviter d'avoir à manipuler des moules, à stabiliser les dimensions 25 transversales des hélices en diminuant leur retour élastique et leur déformation dans le plan transversal et à donner aux spires la section désirée pour des applications diverses. Le procédé selon l'invention pour fabriquer une hélice en fibres de verre liées par une résine thermodurcissable dure,con-30 siste à assembler des filaments en un cordon et à les enduire d'un liant thermodurcissable, à soumettre ce cordon à un traitement préalable de façon à durcir partiellement le liant, à faire passer le cordon dans un guide tel qu'un trajet sinueux fixe qui l'enferme et qui a la conformation de l'hélice désirée, et à durcir 35 complètement le liant pour'lui donner une forme stable pendant que le cordon est enfermé dans le guide. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nul-40 lement limitatif, une forme de réalisation conforme à 70 20886 2049167 l'invention. Sur ce dessin : La figure 1 est un plan schématique d'un appareil selon l'invention; 5 la figure 2 en est une vue en élévation latérale ; la figure 3 est une vue détaillée en plan de la surface façonneuse et du dispositif de traction du cordon conformés à l'invention; et les figures 4 à 6 sont des coupes partielles de surfaces 10 formeuses d'hélices dont les sections sont respectivement semi-circulaire, en "T]' et triangulaire. On fabrique selon l'invention des hélices 11 en filaments de verre ou autres en enduisant ces filaments d'une résine 13, en en réunissant plusieurs en formant un cordon de filasse 14, en 15 faisant passer ce cordon sur une surface façonneuse 1 5 qui a le diamètre, la section et le pas de l'hélice désirée, et en traitant la "résine de façon à la durcir et lui donner un état physique stable pendant que le cordon passe sur cette surface. En pratique, on fabrique une hélice ayant un diamètre intérieur nominal 20 de 203 mm, une section de x 3*2 mm et un pas d'environ 19 mm à partir de quatre - couronnes 1.6. de cordon 17 composé de soixante torons comportant chacun 200 filaments continus de verre d'un diamètre d'environ 9 microns. On fait passer ce cordon dans une bague 18 et dans une cuve 19 contenant la résine 13• On améliore 25 le mouillage dès filaments et du cordon par la résine en leur faisant subir une traction pendant qu'ils suivent- un chemin sinueux délimité par des barres 21 de la cuve. Ces barres égalisent la tension des divers torons de façon à améliorer les caractéristiques de traitement de la filasse formée par la combinaison des 30 filaments. Les quatre torons de filaments.sont assemblés dans un orifice 22 qui applique une traction plus grande au cordon 14 de filasse imbibée de résine et dose la quantité de résine qu'il contient. On retarde le durcissement de la résine 13, qui peut être 35 une résine phénolique liquide contenant 64# de matières solides et'diluée dans la proportion de 3 parties en volume d'éthynol pour 4 parties de résine, jusqu'à ce qu'elle soit appliquée aux filaments , en la maintenant à une température relativement basse. Lorsqu'elle sort de la cuve 19 et a passé dans l'orifice doseur 40 22, on la chauffe pour augmenter sa fluidité, ce qui facilite un 70 20886 2049167 enrobage complet des filaments, élimine une partie de ses matières volatiles et amorce son durcissement en formant une croûte sur le cordon. Une enceinte chauffante 23 est disposée sur le trajet de ce cordon de façon à élever sa température et à amorcer le 5 durcissement. Si l'on fait avancer le cordon à une vitesse d'en- 1,2 a viron 5 à 10 mètres/minute, on utilise un tunnel d'une longueur de/ 2,4 m chauffé par exemple par une résistance électrique qui peut être portée à une température de 370 à 600°C environ et est disposée de façon à chauffer les parois métalliques de ce tunnel. 10 De l'enceinte 23, le cordon est amené à une surface façonneu se 15 de forme hélicoïdale conforme à celle de l'hélice que l'on désire fabriquer. Cette surface est avantageusement celle d'une gorge d'un cylindre façonneur fixe 25 représenté sur la figure 3. On durcit la résine à un état stable pendant qu'elle passe sur 15 la surface en chauffant cette dernière. Dans le cas du cylindre 25 , on peut disposer à proximité des résistances électriques chauffantes (non représentées)pour donner la température de durcissement désirée pendant la durée où chaque longueur de l'hélice est en contact avec la gorge 15. Comme on le sait, on peut éta-20 blir et maintenir cette température au moyen de dispositifs détecteurs appropriés, tels que des thermocouples et des dispositifs de réglage qui en dépendent (non représentés). Une température de l'ordre de 540 à 450 °C convient pour durcir la résine du cordon et formerune hélice pendant une durée de séjour dans la gorge 25 correspondant au parcours d'un arc de 300 à 540 degrés sur un tambour/dont le diamètre intérieur au fond de la gorge 15 est de 225 mm et le diamètre extérieur 228 mm, si le cordon avance dans cette gorge en faisant huit à douze tours par minute. Il existe d'autres dispositifs de formage et de durcissement. 30 Une gouttière portée par un cylindre ou un moulinet constitue une surface de façonnage que l'on peut chauffer directement ou placer dans un four. Les conditions du façqftnage sont que, à mesure que le cordon avance, il soit maintenu à la forme hélicoïdale et à la section désirée pendant une combinaison de durée et de tempé-35 rature qui assurent que la résine subit un durcissement suffisant pour qu'elle soit stable et conserve la forme désirée. Comme on le sait, l'importance du durcissement est une fonction de la durée, laquelle diminue quand la température augmente. Il faut remarquer^que la croûte partiellement durcie formée 40 sur le cordon 14 au préchauffage permet de faire passer ce cordon 70 20886 2049167 k sur la surface 15 sans que la matière se dépose sur cette dernière. Cela permet de traiter en continu un cordon de toute longueur désirée sans avoir à interrompre le traitement pour nettoyer cette surface. 5 La traction qui fait avancer le cordon dans l'appareil lui est appliquée par un tambour 27 dont la surface de traction 28 est en contact avec la face intérieure de l'hélice durcie quand celle-ci quitte la surface 15. Ce tambour est monté dans l'axe de cette surface hélicoïdale et tourne dans le sens du pas de l'hélice 10 à une vitesse déterminée par la durée de durcissement désirée. En pratique, le diamètre de ce tambour correspond au diamètre intérieur de la surface façonneuse, et sa surface 28 est moletée. Il est écarté axialement du cylindre 25 et un doigt 29 monté à 1'.extrémité de la surface 15 guide l'hélice vers le tambour. Celui-ci 15 a une longueur suffisante pour porter plusieurs spires de l'hélice. Ces spires y sont disposées parallèlement puisqu'on peut aisément modifier leurs pas. Un rouleau presseur 30 repoussé élastiquement contre l'hélice et le tambour et tournant dans un étrier 31, augmente la traction que ce tambour applique à cette hélice. 20 Le mécanisme 32 d'entraînement du tambour peut être un mé canisme à vitesse variable; il est disposé du coté du cylindre opposé au poste 33 de réception de 1'hélice,afin d'éviter de la gêner à sa sortie du tambour 2J. On peut régler la position angulaire de la surface 15 sur son axe pour obtenir la durée désirée de 25 séjour de l'hélice dans ladite surface.' C'est ainsi que, si le cordon est introduit tangentiellement au cylindre 25 en un point de la ligne A-B de la figure 3, la durée de séjour correspond à la durée de parcours d'un arc à J>60° s'il est introduit au point C, ou d'un arc de 720° s'il est introduit au point D, étant donné 30 qu'il doit parcourir ces arcs pour atteindre la sortie E. Si l'on fait tourner le cylindre de 60° de façon à amener la sortie E en E', la durée de séjour à partir de C sera ramenée à la durée de parcours d'un arc de 300°, ou d'un arc de 660° à partir du point D. On peut de même choisir d'autres positions angulaires pour dé-35 terminer la durée de séjour désirée et établir, en coopération avec la vitesse du mécanisme 32, la durée de durcissement de la résine. L'hélice terminée est déposée au poste de réception 33 qui est adjacent au tambour et qui peut être constitué par une broche en forme de dôme à doigts radiaux 34. Un guide 35 saisit l'hélice 40 à sa sortie du tambour et fait tourner le cordon de 90° de façon 70 20886 2049167 5 que l'axe de l'Hélice soit vertical au poste 33- On peut donner au cordon diverses sections pendant qu'il passe dans la surface façoniieuse. Ainsi qu'on l'a représente, cette surface peut avoir une section semi-circulaire comme sur la 5 figure 4, en forme de"T"comme sur la figure 5, ou triangulaire comme sur la figure 6. L'appareil permet de fabriquer des hélices dont les spires ont les diverses sections, et des hélices de diamètres et de pas différents si on l'équipe de surfaces 15, de tambours 27 et de postes de réception 33 appropriés. C'est ainsi, 10 que si l'on veut fabriquer une hélice à diamètre intérieur de 355 mm, on monte au poste de façonnage un cylindre 25 dont le diamètre au fond de la gorge 15 a cette valeur, on monte sur le mécanisme 32 un tambour 27 de même.diamètre, on dispose de manière appropriée le rouleau de retenue 30 et on remplace la broche du 15 poste de réception 33 par une autre ayant les dimensions voulues. On règle les paramètres dijttraitement en fonction du traitement de durcissement que la résine doit subir. Si la section des spires de l'hélice n'est pas modifiée, on diminue la vitesse de rotation du tambour de façon à maintenir le durcissement préliminaire et le 20 durcissement dans la surface façonneuse dans les limites voulues. Pour une hélice de 355 nim de diamètre à section semi-circulaire de 3,2 x 3,2 mm, la température de pré-chauffage peut être de l'ordre de 480 à 600°C, celle du façonnage de 340 à 450°C et la vitesse de rotation du tambour de traction de 4 à 8 tours par minute. 25 II va de soi que la présente invention n'a été décrite ci- dessus qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, mais que l'on pourra y apporter toutes modifications sans sortir de son cadre. 70 20886 6 2049167 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une hélice en filaments de fibres de verre liés par une résine thermodurcissable durcie, caractérisé par le fait que l'on assemble les filaments en un cordon 5 et on les enduit d'un liant thermodurcissable, on soumet ce cordon à un premier traitement de façon à durcir partiellement le liant, on fait passer le cordon dans un guide fixe qui l'entoure et qui a la conformation de l'hélice désirée, qui suit, par exemple un parcours sinueux, et on durcit le liant en lui donnant un état 10 physique stable pendant que le guide entoure le cordon. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait passer les filaments enduits dans un orifice étroit de manière à augmenter leur"imprégnation par le liant et à régler la quantité de liant qui leur est appliquée. 15 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on peut faire varier, d'une part la durée pendant laquelle les filaments restent dans le guide, et d'autre part la quantité de chaleur appliquée au liant pendant que le cordon est guidé. 20 4 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend une surface façonneuse hélicoïdale fixe, un dispositif de chauffage de cette surface, et un mécanisme qui tire le cordon le long de ladite surface à une vitesse correspondant aux 25 caractéristiques de durcissement du liant. 5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le dispositif de traction comprend un tambour dont le diamètre et à peu près égal au diamètre intérieur de l'hélice, et un mécanisme faisant tourner cé tambour. JO 6 - Appareil selon l'une des revendications 4 et 5, caracté risé par le fait qu'il comprend un bain dans lequel on fait passer les filaments, et un poste de pré-traitement destiné à durcir partiellement le liant en formant une croûte sur le cordon. 7 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, 35 caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif tendeur qui applique une tension aux filaments enduits afin d'en exprimer 1'excès de liant.