Brevet FR2197715A1 — publié le 19740329

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de refroidissement d'un élément filiforme en mouvement, notammcnt d'un élément comme un conducteur électrique constitué pa -:re âme métallique de faible section recouverte d'une gaine de matière plastique isolante. Dans les installations de fabrication de conducteurs électriques à ame métallique, par exemple en cuivre ou en aluminium, revêtue d'une gaine de matériau isolant en matière plastique comme du PVC, l'âme métallique est enrobée dans la gaine isolante dans une boudineuse dont le conducteur sort animé d'une vitesse élevée et avec sa gaine à une température de l'ordre de 30000, de sorte que le fil doit nécessairement être refroidi avant d'être enroulé sur un support comme une bobine. Certains dispositifs connus de refroidissement comprennent un bac rempli d'eau ou d'un autre liquide de refroidissement dans lequel circule l##me métallique revêtue de la gaine isolante chaude. Pour des éléments fins et fragiles, le frottement dans l'eau, à vitesse élevée, peut entratrier à des déformations importantes de 1'ame métallique et/ou de sa gaine notamment à des allongements qui détériorent l'élément fabriqué. Dans d'autres dispositifs connus, l'élément filiforme circule dans une gouttière et le liquide de refroidissement est projeté sur ledit élément à l'aide de jets transversaux à son sens de déplacement. Dans le cas d'éléments à grande vitesse de défilement, fabriqués sur des machines modernes, ces dispositifs de refroidissement conduisent également à des détériorations et déformations inadmissibles de l'Sme métallique et de sa gaine isolante, en raison des chocs qui se produisent à la rencontre des jets de liquide de refroidissement et de l'élément. En outre, dans ces dispositifs connus, le liquide de refroidissement est projeté sous forme d'éclaboussures hors de la gouttière, ce qui rend l'utilisation sinon dangereuse, du moins gênante pour le personnel d'exploitation de l'installation de fabrication des éléments soumis au refroidissement. C'est, d'une manière générale, un but de l'invention de fournir un procédé et un dispositif de refroidissement d'éléments filiformes en mouvement qui pallie les inconvénients mentionnés ci-dessus des procédés et dispositifs connus. C'est, à cet égard, un but de l'invention de fournir un procédé et un dispositif par lequel puissent être refroidis des éléments filiformes fins et fragiles comme des conducteurs électriques à åme métallique revêtue d'une gaine isolante en matière plastique sans détérioration d'aucune sorte desdits éléments. C'est aussi un but de l'invention de fournir un procédé de refroidissement d'éléments filiformes en mouvement et un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé qui n'entranent pas de sujétions d'exploitation d'une installation de fabrication de tels éléments filiformes, comme des conducteurs électriques ou analogues. C'est encore un but de l'invention de fournir un tel dispositif qui soit de constitution simple et, par conséquent, à fonctionnement sans aléas, de coft comparable ou inférieur à celui des dispositifs connus. C'est également un but de l'invention de fournir un dispositif de refroidissement d'un élément filiforme en mouvement susceptible d'autre adapté rapidement, et sans difficultés, à la fabrication d'éléments différant entre eux par leur nature ou leur dimension. Le procédé selon l'invention, de refroidissement d'un élément filiforme en mouvement, comme un conducteur électrique à âme métallique revêtue d'une gaine isolante de matière plastique, est caractérisé en ce qu'on fait circuler ledit élément dans au moins une veine de liquide de refroidissement, de forme annulaire sur une partie importante de sa longueur, le liquide de la veine annulaire étant animé d'une vitesse sensiblement égale à celle du fil en mouvement. Le dispositif pour la miss en oeuvre du procédé selon l'invention comprend alors au moins une buse de projection d'une veine de liquide annulaire de refroidissement, ladite buse, traversée axialement par un conduit de guidage de l'élément à refroidir, étant reliée à une pompe de mise en mouvement du liquide de refroidissement animé d'une vitesse sensiblement égale à celle du déplacement dudit élément. Selon une autre caractéristique de l'invention, la ou les buses sont disposées sur une paroi d'extrémité d'un conduit allongé fermé dont la paroi opposée est percée d'une ouverture de sortie de l'élément filiforme à refroidir, des moyens de collecte du liquide de refroidissement à l'extrémité aval du conduit étant reliés à un réservoir auquel est abouchée la canalisation d'aspiration de la pompe de mise en mouvement dudit liquide pour la formation d'un circuit fermé de liquide. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend une pllltalité de buses dont chacune est munie d'une tuyère d'éjection à montage amovible sur un corps de répartition relié à la tubulure de refoulement de la pompe pour le refroidissement d'un même élément filiforme sur un trajet à multiplicité de tronçons rectilignes. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans le quel : - la figure 1 est une vue schématique, en élévation, d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'une buse de dispositif selon l'invention ; - la figure 3 est une vue de dessus d'une partie de dispositif selon l'invention. Une installation de fabrication d'un conducteur électrique à Cbae métallique, par exemple en cuivre ou en aluminium, revêtue d'une gaine de matériau isolant en matière plastique comme du PVC, comprend une boudineuse B à vis d'extrusion V et moteur d'entratne- ment M. Le fil métallique A amené à la boudineuse B sort de élle-ci suivant un conducteur F animé d'une vitesse élevée qui peut être de l'ordre de 20 à 30 m/sec. et qui est constitué par l1Sie Â revêtue d'une gaine de matériau isolant dont la température, à la sortie de la boudineuse, peut être de l'ordre de 30000. Pour refroidir l'élément filiforme F, préalablement à son enroulement sur un support comme une bobine, non représenté, l'invention prévoit de faire circuler ledit élément dans une veine de liquide de refroidissement, de forme annulaire sur une partie importante de sa longueur, le liquide de la veine étant animé d'une vitesse sensiblement égale à celle de l'élément en mouvement. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, le dispositif selon l'invention 10 comprend un conduit ou bottier allongé fermé, 11, à paroi supérieure 12, paroi inférieure 13 et parois transversales d'extrémités amont et aval 14 et 15, respectivement, par rapport au sens de déplacement du fil F montré par la flèche f. Dans le conduit ou bottier 11 est logée, au voisinage de la paroi 14, une tette 20 accessible de l'extdrieur du bottier 11 par une ouverture 21 fermée par un volet 22. La tette 20 comprend un corps 23 dans l'axe 24 duquel circule l'élément filiforme F et dd naissant un volume 25 de grandes dimensions auquel est abouchée la tubulure 26 de refoulement d'une pompe 27. La partie du corps 23 qui limite le volume 25 se prolonge, axialement, par une partie tronconique 28 de demi-angle sommet R dont 1' extrémité libre est conformée suivant une bride 29 à filetage externe 30.Avec ce dernier est propre à coopérer, de manière amovible, le taraudage 31 d'un manchon 32 dont est solidaire une tuyère tronconique 33 de demi-angle au sommet a et dont l'extrémité libre à une section circulaire d'air Ss. Les angles a et ss ne dépassent pas 150. Pour le guidage de l'élément filiforme F dans la tête 20 on prévoit, dirigé suivant l'ase 24, un tube de guidage interchangeable 35, dont le diamètre interne est choisi légèrement supérieur à celui de l'élément filiforme F à refroidir et qui est fixé de manière aisément amovible dans la cheminée 36 d'un canon 37 du corps 23, de manière qu'à son extrémité aval 38 sa paroi soit distante de la paroi de la tuyère 33, limitant avec celle-ci un intervalle annulaire 39 par lequel est projeté le fluide de refroidissement par l'intermédiaire de la pompe 27. On forme ainsi, autour de l'élément F en mouvement, une veine liquide annulaire sur une partie importante de la longueur du boiter 11, qui peut être de l'ordre d'une dizaine de mètres. Selon l'invention, les caractéristiques des sections de passage du dispositif de buse 50 constitué par la partie tronconique 28 de la tête 93s la tuyère 33 et le tube 35, ainsi que les conditions de fonctionnement de la pompe, sont choisies pour que la vitesse du liquide de refroidissement, dans sa partie formant une veine annulaire entourant l'élément filiforme F, soit sensiblement la vitesse de déplacement dudit élément. Pratiquement aucun effort hydrodynamique de freinage de l'élément filiforme F par la veine de liquide de refroidissement n'apparaît, de sorte qu'aucun effet mécanique défavorable n'est exercé sur l'élément filiforme F par le refroidissement. Après avoir formé une enveloppe cylindrique autour de l'élément filiforme F sur une partie de la longueur du bottier 11, le liquide de refroidissement, comme de l'eau, retombe par gravité sur le fond 13 dubottier 11. Dans la zone de retombée de la veine liquide sur le fond 13, celui-ci est avantageusement muni de déflecteurs 40 destinés à éviter toute éclaboussure parasite du liquide sur l'élément filiforme F en mouvement. Le liquide s'échappe du bottier 11 par un ou des forages 41 du fond 13 et est recueilli dans un bac de collecte 42 relié par une canalisation 43 à un réser voir 44 auquel est abouchée la tubulure 45 d'aspiration de la pompe 27. Dans une forme de réalisation avantageuse, (figure 3), on prévoit de refroidir l'élément filiforme F en le faisant circuler plusieurs fois dans le bottier ll. Celui-ci loge alors, au voisinage de sa paroi d'extrémité amont 14 et de sa paroi d'extrémité aval 15, des poulies de renvoi 481, 482 pour faire p-sser l'élé- ment filiforme F, préalablement à sa sortie hors du bottier 11 par un orifice 46, dans un dispositif de buse 502, analogue au dispositif 501, Pour le refroidissement d'un conducteur électrique constitué par une $me de cuivre d'un diamètre-de 4 à 8/poème de mm enrobée dans une gaine de polyéthylène d'un diamètre externe de 0,7 à 1,5 mm dont la température à la sortie de la boudineuse était de l'or- dre de 3000 C, et se déplaçant à la vitesse de 30 à 40m/seconde, un dispositif ayant les caractéristiques suivantes a donné de bons résultats: - diamètre interne du tube 35 de guidage du conducteur: 5 mm - angles0 - angle ss 15 - vitesse de la veine de liquide sans turbulence 30m/seconde - section de l'intervalle annulaire 39 : 100 mm2 - section droite Se de la sortie de la filière 33: 80 mm 2 - longueur du dispositif : 150 mm. REVL?NDICATI)NS 1 - Procédé de refroidissement d'un élément filiforme en mouvement, comme un conducteur électrique à âme métallique revêtue d'une gaine isolante de matière plastique, caractérisé en ce qu'on fait circuler ledit élément dans au moins une veine de liquide de refroidissement, de forme annulaire sur tne partie importante de sa longueur, le liquide de la veine annulaire étant animé d'une vitesse sensiblement égale à celle du fil en mouvement. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une buse de projection d'une veine annulaire de liquide de refroidissement, ladite buse traversée axialement par un conduit de guidage de l'é- lément à refroidir étant reliée à une pompe de mise en mouvement du liquide de refroidissement animé d'une vitesse sensiblement égale à celle du déplacement dudit élément. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ou les buses sont disposées sur une paroi d'extrémité d'un conduit ou bottier allongé fermé dont la paroi opposée est percée d'une ouverture de sortie de l'élément filiforme à refroidir, des moyens de collecte du liquide de refroidissement à l'extrémité aval du bottier étant reliés à un réservoir auquel est abouchée la tubulure d'aspiration de la pompe de mise en mouvement dudit liquide pour la formation d'un circuit fermé dudit liquide. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque buse est munie d'une tuyère d'éjection à montage amovible sur un corps de répartition relié à la tubulure de refoulement de la pompe. 5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une multiplicité de buse et des moyens de guidage de l'élément filiforme à refroidir pour faire passer celui-ci en succession, dans chacune des buses, préalablement à sa sortie du bottier.