Brevet FR2123289A1 — publié le 19720908

t 2123289 la présente invention se rapporte à un appareil et à un procédé destinés à contrôler si des filaments sont en mouvement. Jusqu'à présent, pour contrôler la production des filaments,il fallait qu'une personne observe continuellement l'appareil d'où 5 ils sortent, le temps passé pour cet examen représente une dépense appréciable, et ce travail est souvent incommode et pénible en raison de l'emplacement du poste de sortie de ces filaments. Il est souvent désirable de coordonner un arrêt de la production des filaments avec des modifications simultanées dans 10 d'autres phases du traitement, qui peuvent être exécutées à une certaine distance du poste précité. Cette coordination est difficile et peut exiger la présence d'un autre observateur et/ou de dispositifs de communication entre les postes de contrôle. Dans la fabrication des filaments de verre pour filés texti-15 les, on surveille continuellement les cuvettes d'où les filaments sortent, et les bobinoirs sur lesquels les filés formés par des groupes de ces filaments sont enroulés, pour évaluer le rendement de l'installation, les facteurs vérifiés sont la durée pendant laquelle les filaments sortent normalement de la cuvette, la durée 20 de marche du bobinoir et la durée qui s'écoule entre la rupture d'un filament et l'arrêt de son bobinoir. On utilise ces facteurs pour déterminer la durée de fonctionnement normal de chaque cuvette et la durée moyenne de fonctionnement de leur ensemble, pour déterminer le temps passé à changer les tubes du bobinoir et à 25 remettre ce dernier en marche, et pour contrôler le métrage produit. la présente invention a pour but de remédier aux inconvénients actuels grâce à un appareil et à un procédé destinés à contrôler automatiquement la production des filaments et à déce- . 30 1er leur rupture. Elle concerne un procédé de contrôle du mouvement des filaments qui consiste à déceler les conditions ambiantes à proximité immédiate de ces filaments, ce qui permet de déceler les modifications que le mouvement desdits filaments y crée, et à émettre 35 un signal indiquant ces conditions. Elle concerne aussi un appareil destiné à contrôler le mouvement de.filaments, qui comporte un détecteur des conditions 71 47269 2 2123289 ambiantes, qu'un support maintient à proximité immédiate d'un filament, de sorte qu'il signale les modifications que le déplacement de ce filament crée dans des conditions ambiantes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente in-5 vention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. -Sur ce dessin : 10 la figure 1 est une vue en bout schématique d'un appareil de production de moches de filé, et représente des détecteurs à thermocouple, montés près des becs par lesquels les filaments qui forment deux filés sont extrudés, ainsi que des dispositifs électriques de commande qui utilisent les signaux émis par ces 15 thermocouples ; et la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne 2-2 de la figure 1, d'une cuvette et d'un thermocouple disposé près d.'un groupe de filaments, et elle représente schématique ment le courant d'air créé par le déplacement de ces filaments. 20 On peut utiliser le procédé et l'appareil selon l'invention dans la production de filaments en diverses matières, telles que le verre, la soie artificielle, le"Nylon" ou l'acétate de cellulose. On les décrira ici à propos du verre, parce qu'ils sont utilisables particulièrement dans la fabrication des filés de ver-25 re. On remarquera que ce procédé et cet appareil sont basés sur le fait que les conditions ambiantes varient suivant que les filaments sont en mouvement ou non. Dans une forme de réalisation, on décèle la modification créée par l'existence ou l'absence d'un courant d'air ambiant au voisinage d'un groupe de filaments. Le 30 détecteur émet des signaux qui indiquent si ces filaments sont immobiles ou en mouvement. Bien que l'on puisse utiliser d'autres genres de détecteurs pour mesurer au voisinage des filaments le courant d'air que leur mouvement crée et qui affecte les conditions ambiantes, on utilise selon l'invention un détecteur composé d'un 35 thermocouple connecté à un amplificateur. On a représenté sur les figures 1 et 2 une partie d'une cuvette 10, qui est destinée à contenir du verre fondu et dont le 71 47269 3 2123289 fond est percé de petits orifices 11. Chacun de ces derniers est entouré d'un "bec 12 (figure 2). les filaments 13 sortent de ces orifices sous la forme de filés de verre fondu qui en sont extraits par gravité. Pendant que ces filaments se solidifient, un 5 bobinoir les tire vers le bas à grande vitesse. Dans l'exemple représenté, deux groupes, pouvant se composer de centaines de filaments 13, sont_d'abord assemblés par un certain nombre de dévidoirs à gorges 14, qui les font converger en quatre sous-groupes 15 en les guidant parallèlement dans les gor-10 ges 16. A un poste d'enduction, on applique un apprêt liquide, qui peut être un liant, un lubrifiant, un agent d'union, ou une combinaison de ces produits. On peut appliquer cet apprêt en le pulvérisant, ou en faisant frotter les filaments sur un feutre saturé dudit apprêt, ou encore au moyen d'un rouleau de transfert 15 (non représenté) précédant les dévidoirs. On peut rassembler les sous-groupes 15 pour former deux filés 18 au moyen d'un dévidoir 19 à gorges. Puis>chacun de ces filés est amené à un mécanisme de chariotage 21, et ensuite à un tube 22 monté sur un mandrin 23. 20 On bobine simultanément les deux filés 18 en formant deux moches 20. Pour cela, on fixe chaque filé au mandrin 23, que l1on fait ensuite tourner au moyen d'un moteur 24, alimenté par l'intermédiaire d'un dispositif programmeur 25. A un moment donné, après la mise en rotation du mandrin, ce dispositif 25 met en 25 marche un moteur de chariotage 26 et un mécanisme 27 commandant le va-et-vient de ce mandrin, le mécanisme de chariotage 21 déplace le filé entre des positions extrêmes selon une loi déterminée par les rampes 28. Ce déplacement complète le mouvement de va-et-vient (flèche A), sur une glissière 30, d'un chariot 29 30 portant le mandrin 23 et le moteur 24. Si la durée qui s'écoule entre la rupture des filaments sortant des becs 12 et l'arrêt du bobinage est excessive, cela indique que le surveillant est inattentif ou surchargé, ou qu'il y a une autre cause, qui crée un temps mort excessif et une per-35 te de production. Il est donc important de contrôler cette durée. En tournant, le mandrin 23 fait sortir les filaments 13 des orifices 11 et les tire à une vitesse comprise entre environ 71 47269 2123289 1500 et 4600 m/minute. A cette vitesse, ils s'amincissent sensiblement pendant qu'ils sont visqueux et un très petit volume de verre est retenu sur les becs 12 en formant des ménisques 31» ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 2. En raison de leur 5 grande vitesse et de leur écartement relativement faible, ces filaments créent un courant de gaz ambiant, de l'air dans le cas de la formation de filaments de verre.. En pratique, les becs sont disposés en deux rangées et sont écartés d'environ 0,25 mm d'axe en axe, ceux de la rangée intérieure étant légèrement déca-10 lés par rapport à ceux de la rangée extérieure, de sorte que les filaments forment un rideau se déplaçant de haut en bas. l'air aspiré par ce rideau suit le trajet des flèches de la figure 2 et entraîne une partie appréciable de la chaleur rayormée par le fond de la cuvette et par le verre qui en sort. On utilise 15 les variations de température attribuables à ce phénomène pour déceler les interruptions du mouvement des filaments. On utilise par exemple une cuvette 10 à huit cents becs pour produire huit sous-filés 15 à cent filaments, que l'on fait converger pour former deux filé§/a*quatre cents filaments, les-20 quels sont ensuite bobinés. Même un seul filament peut aspirer de l'air, mais en pratique il faut un détecteur extrêmement sensible pour déceler la différence de température produite par le courant d'air que crée le déplacement de ce seul filament. Dans les conditions industrielles, un détecteur ayant cette sensibilité 25 peut être influencé par des modifications des conditions ambiantes qui n'indiquent pas un déplacement du filament. Par conséquent, les variations du débit de l'air sont plus importantes à proximité d'un groupe de filaments. Par exemple, un groupe d'environ cent filaments écartés d'environ 0,25 mm d'axe en axe, à une tempéra-30 ture supérieure à environ 1100°C et tirés à une vitesse comprise entre environ 1500 et 4600 mètres/minute, produit une variation de température appréciable. Il aspire assez d'air ambiant à moins d'environ 37°C pour ramener la température décelée à 0,3 mm de la couche extérieure de ces filaments et à 0,3 mm au-dessous des becs, 35 à 55 - 110°C au-dessous de celle qui existe au même endroit lorsque ce groupe est immobile, dans le cas par exemple où ces filaments ont cassé et ne sont plus tirés. 71 47269 5 2123289 La rupture d'un, ou plusieurs filaments interrompt l'extru-sion des groupes plans de filaments 13 sortant des becs 12. La charge créée par la masse/te verre fondu contenue dans la cuvette 10 fait sortir ces filaments sous la forme de filés relativement 5 gros. Leur déplacement dans la rangée est suffisant pour casser ou "balayer" des filaments adjacents. Cette cassure progresse dans le groupe, plusieurs filaments cassés se réunissant fréquemment en formant des larmes. Lorsque tous les filaments qui constituent un filé ont été formés, on arrête d'habitude le bobinoir, 10 on enlève les tubes 22 et on en monte d'autres sur le mandrin . 23. Puis on reprend tous les filaments cassés pour les réinsérer dans les dévidoirs 14 et 19 et les relier à ce mandrin ou aux tubes 22. On fait alors tourner ledit mandrin, puis on met en marche les mécanismes de chariotage et de va-et-vient. 15 Les détecteurs représentés sur les figures 1 et 2 sont des thermocouples 32 en chromel-alumel qui sont centrés sur les groupes de filaments adjacents aux extrémités de la cuvette 10. Ils sont montés à environ 0^3 mm au-dessous de l'orifice des becs 12 et à environ 0,3 mm des filaments extérieurs. On peut les régler 20 de façon qu'ils décèlent facilement une variation' de 8°C de la température de service. Dans cette position, ils réagissent presque immédiatement aux variations de température créées par une modification du courant de gaz à proximité des orifices, en émettant un signal facile à détecter. Ils réagissent dans les trois 25 secondes qui suivent la rupture d'un filament en émettant un signal que des conducteurs 34 injectent dans un amplificateur 33. Ces signaux y sont étalonnés pour les températures de service intéressantes, puis sont appliqués à un circuit de commande qui peut comporter des indicateurs, des organes de commande, des en-, 30 registreurs ou des combinaisons de ces appareils, ainsi qu'on l'expliquera plus loin. Une source d'énergie 35, avantageusement à courant continu de 12 volts, si l'on utilise des éléments solides dans l'amplificateur, alimente ce dernier. On choisit un thermocouple en chromel-35 alumel parce qu'il convient pour les températures qui régnent au-dessous de la cuvette d'où sortent des fibres de verre. Cependant, on peut utiliser d'autres thermocouples pour ces filaments 71 47269 6 2123289 de verre et l'on peut faire les modifications voulues si la température au voisinage desdits filaments est différente. Etant donné que la quantité d'air aspiré, et donc l'importance du refroidissement, varie avec la vitesse des filaments, l'amplifica-5 teur 33 comporte les éléments de réglage appropriés pour s'adapter au niveau des signaux représentant la température qui peut régner dans différentes conditions de service. Les therraocouples émettent un signal qui est une fonction inverse de la vitesse linéaire des filaments. Ils peuvent ainsi déceler, et représenter par 10 un signal significatif, non seulement la rupture des filaments, mais aussi une modification de leur vitesse. Ces signaux, de l'importance du millivolt, sont injectés dans l'amplificateur 33» dont l'élément de sortie peut être le contact d'un relais normalement ouvert ou normalement fermé. On 15 peut appliquer le signal émis à un circuit de commande tel qu'un avertisseur 36, un compteur (non représenté) et/ou un enregistreur d'incidents 38 relié à l'amplificateur par un conducteur 37. Si l'on veut utiliser un contrôle coordonné, on peut aussi connecter l'appareil programmeur 25 à cet enregistreur 38 par un 20 conducteur 39. Ce montage indique le rapport du moment où le mouvement normal des filaments cesse au voisinage des "becs 12, à la durée comprise entre l'arrêt et la remise en marche du bobinoir. De même, on peut utiliser les signaux qui indiquent l'arrêt de ce mouvement des filaments en les faisant passer du conducteur 25 37 au conducteur 39, pour commander l'appareil programmeur 25 de manière qu'il arrête le bobinoir. Le fait d'arrêter automatiquement ce dernier supprime le risque que, pendant qu'il manipule les filaments pour les amener au bobinoir, l'ouvrier prenne aussi par inadvertance les filaments pendants dans le mécanisme de 30 chariotage en mouvement .Un autre mode de commande peut consister à appliquer à l'appareil programmeur un signal d'arrêt du bobinage si celui-ci s'est effectué sans interruption pendant une durée suffisante pour que le bobinoir porte le métrage désiré. On comprendra que l'on envisage d'utiliser la détection 35 d'une modification du mouvement des filaments dans un certain nombre d'applications en plus de celles précitées d'avertissement et/ou d'enregistrement des incidents. On peut l'utiliser par 71 47269 2123289 exemple pour envoyer un signal à un ordinateur destiné à calculer le rendement, ou pour émettre un signal destiné à diminuer la température de la cuvette pendant que l'on décharge le "bobinoir. En variante, on peut utiliser des dispositifs détecteurs 5 d'écoulement pour déceler le courant d'air aspiré au voisinage des filaments en mouvement, notamment s'il n'existe pas de différence sensible de température à cet emplacement. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que 10 l'on pourra y apporter diverses variantes sans sortir de son cadre. 71 47269 8 2123289 REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle du mouvement de filaments, par exemple de filaments de verre extraits d'un récipient contenant du verre fondu, caractérisé par le fait que l'on détecte un état 5 d'ambiance très près d'un filament, de manière à déceler les modifications que le mouvement de ce filament apporte à cet état, et on provoque l'émission/ signal indiquant ledit état, ce signal étant applicable, de préférence, à un circuit de commande. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le 10 fait que l'on.détecte le courant de fluide ambiant circulant très près du filament. 3. Procédé selon là revendication 1, caractérisé par le fait que l'on détecte la température très près du filament. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le 15 fait que l'on détecte la température ambiante et ses modifications provenant du courant d'air que crée un filament sortant d'un récipient qui contient du verre fondu. 5. Procédé selon la revendication 4* caractérisé par le fait que l'on détecte la température qui règne très près d'un ori- 20 fice du récipient. . 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on maintient le verre fondu du récipient à une température supérieure à environ 1100°C, on maintient l'air ambiant à une température inférieure à environ 55°C et l'on crée un cou- 25 rant de cet air en extrudant le filament de l'orifice à une vitesse supérieure à environ 1500 mètres par minute. 7. Appareil de contrôle du mouvement de filaments par application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un détecteur 30 d'un état ambiant, qu'un support maintient très près d'un filament, de sorte que ce détecteur décèle cet état et les modifications que le mouvement de ce filament y apporte. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le détecteur est destiné à déceler un courant du fluide 35 ambiant. 9. Appareil selon la revendication 8, utilisé dans un traitement dans lequel, du fait que le mouvement d'un filament provoque un courant du fluide ambiant, la température à proximité de 71 47269 9 2123289 ce filament n'est pas la même lorsque ce dernier est immobile ou est en mouvement, caractérisé par le fait que le détecteur est destiné à détecter la température. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 5 9» caractérisé par le fait qu'un amplificateur est connecté au détecteur de manière à recevoir de ce dernier un signal qui indique l'état ambiant, et comporte des organes destinés à le régler de façon à l'adapter au niveau du signal indiquant une condition de service particulière, un circuit de commande étant connecté 10 à cet amplificateur de manière à recevoir le signal qui sort de ce dernier. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait qu'il fait partie d'une installation de fabrication de filaments de verre, comportant d'une part un 15 récipient qui est destiné à contenir du verre fondu et qui comporte un orifice d'où le filament sort à l'état fondu, et d'autre part un dispositif de traction destiné à faire passer ce filament devant le détecteur à une vitesse qui lui fait aspirer l'air sous un débit qui est une fonction directe de cette vitesse, de 20 sorte que le signal émis par ce détecteur est fonction inverse de ladite vitesse. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il y a plusieurs filaments à proximité desquels se trouve le détecteur. 25 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait qu'il fait partie d'une installation de fabrication de filaments de verre, comportant d'une part un récipient qui est destiné à contenir du verre fondu et qui comporte des orifices d'où le filament sort à l'état fondu, et d'au--30 tre part un dispositif de traction destiné à faire passer ces filaments devant le détecteur à une vitesse qui leur fait aspirer l'air avec un débit qui est.une fonction directe de cette vitesse, de sorte que le signal émis par ce détecteur est fonction inverse de ladite vitesse. 35 14. Appareil selon l'une des revendications 11 et 13* caractérisé par le fait que le détecteur est disposé très près du ou des filaments et du ou des orifices,par exemple à environ 0,3 mm d'au moins l'un de ces filaments et à environ 0,3 mm d'au moins l'un de ces orifices.