Brevet FR2229125A1 — publié le 19741206

La présente invention concerne des installations pour la fabrication de résistances filaires et, plus particulièrement, des installations pour la fabrication d'ébauches de telles résistances. On connaît des installations pour la fabrication d'ébauches de résistances filaires, dans lesquelles un filament de verre, issu d'un four de fusion de verre comportant un élément chauffant est amené ensuite par un dérouleur à un dispositif pour l'application d'un matériau conducteur de courant servant de résistance et de protection sur le filament de verre ; chacun de ces dispositifs comporte alors un four individuel comprenant un élément chauffant et une cuve contenant le matériau conducteur de courant, ainsi qu'un capteur à contacts, pour le contrôle de la valeur de la résistance du matériau conducteur en différentes régions des ébauches de résistances filaires par rapport à la valeur nominale imposée, ledit capteur est directement disposé à la suite du four, dans le sens de translation du filament de verre et est électriquement relié à l'appareil de contrôle et de mesure associé. Dans les installations du genre précité, les cuves contenant le matériau conducteur de courant servant de résistance et de protection sont disposées directement dans les fours. Les cuves sont périodiquement extraites à la main des fours pour être regarnies de matériau conducteur de courant. La valeur de la résistance du matériau conducteur en différentes régions des ébauches de résistances filaires est contrôlée par l'opérateur à l'aide du cadran d'un appareil de contrôle et de mesure, tandis que la température intérieure des fours est contrôlée à l'aide des cadrans de thermorégulateurs. Selon les écarts de la valeur des résistances, par rapport à la valeur nominale, l'opérateur modifie à la main, par exemple à l'aide d'un rhéostat ou d'un variateur mécanique, la vitesse de déroulement du filament qui passe alors d'une façon plus rapide ou plus lente à travers les fours. Il en résulte que l'épaisseur de la pellicule de matériau conducteur déposée sur le filament dans les fours varie, ainsi que la valeur de la résistance du fil. Lors d'un accroissement de la vitesse de déroulement du fil, pour réduire ses écarts de diamètre et éviter des ruptures, l'opérateur doit simultanément accroître à la main, par l'intermédiaire du thermorégulateur, la température du four de fusion du verre. La viscosité du verre fondu dans le four diminue alors et sa ductilité augmente. Le filament étiré conserve alors son diamètre et il n'y a pas de risque de rupture. Lors d'une réduction de la vitesse de déroulement du filament (pour augmenter la résistance du filament), la température du four de fusion du verre diminue, ce qui provoque un accroissement de la viscosité du verre, une réduction de sa ductilité ainsi qu'une stabilisation du diamètre du filament. Pour faire varier en outre la valeur de la résistance du filament, l'opérateur modifie, à l'aide des thermorégulateurs, la température des fours contenant le matériau conducteur de courant. Lors d'un accroissement de la température, la saturation des vapeurs du matériau conducteur de courant augmente, ainsi, par conséquent, que son interaction avec le fil qui traverse le four. Il en résulte un accroissement de l'épaisseur de la pellicule déposée sur le filament, et une diminution de sa résistance. Lorsque la température diminue, la quantité de vapeur contenue dans le four diminue, l'épaisseur de la pellicule déposée sur le filament diminue également, tandis que sa résistance augmente. Lors d'une variation du diamètre du filament, que l'opérateur mesure périodiquement à l'aide d'un instrument de mesure (micromètre), la superficie conductrice du filament varie, ainsi que, par conséquent, la valeur de sa résistance. De cette façon, pour maintenir la valeur de la résistance à la valeur nominale imposée, l'opérateur doit non seulement surveiller en permanence de nombreux appareils, mais il doit également en commander. Il est évident qu'il ne sera pas capable d'exécuter toutes les opérations nécessaires avec la précision et dans les délais imposés, ces opérations influençant alors la qualité de la fabrication des ébauches de résistances filaires. Le rendement de production d'ébauches satisfaisantes dans les installations précitées est donc relativement faible (20 à 40%). Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients exposés ci-dessus. On se propose donc de mettre au point une installation pour la fabrication d'ébauches de résistances filaires, dans laquelle au moins un des dispositifs pour l'application du matériau conducteur de courant, servant de résistance ou de protection, serait réalisé de manière à permettre de maintenir automatiquement, sans intervention de l'opérateur, et avec une précision élevée, les valeurs nécessaires de la résistance et du diamètre des ébauches de résistances filaires produites. Ce problème est résolu dans une installation pour la fabrication d'ébauches de résistances filaires, dans laquelle le filament de verre issu du four de fusion du verre, comportant un élément chauffant, est ensuite amené par un mécanisme de traction à un dispositif pour l'application du matériau conducteur de courant servant de résistance et de protection sur le filament de verre, chacun de ces dispositifs étant alors doté d'un four individuel comprenant un élément de chauffage et une cuve contenant le matériau conducteur, et d'un capteur à contacts pour le contrôle de la valeur de la résistance du matériau conducteur en différentes régions des ébauches de résistances filaires, par rapport à la valeur nominale de résistance imposée, monté directement en aval du four dans le sens de translation du filament de verre, et électriquement relié à un appareil de contrôle et de mesure, conformément à l'invention, par le fait qu'au moins l'un des dispositifs précités comporte un mécanisme pour amener le matériau conducteur de courant à un four individuel correspondant, doté d'une commande pour la traction d'un filament supplémentaire, servant de porteur au matériau conducteur de courant à appliquer sur le filament de verre et passant ensuite à travers une cuve, disposée en amont du four dans le sens de la translation du filament de verre, contenant le matériau conducteur de courant, ainsi qu'un four, la commande étant alors électriquement reliée à l'appareil de contrôle et de mesure de manière que, selon le signal du capteur à contacts indiquant une variation de la valeur de la résistance du matériau conducteur en différentes régions des ébauches de résistances filaires par rapport à la valeur nominale de cette résistance, l'appareil de contrôle et de mesure délivre un signal à la commande pour modifier la vitesse de traction du filament supplémentaire. Pour la préparation des filaments avec une précision élevée relativement au diamètre, ctest-à-dire avec une surface du filament proche de la valeur nominale qui correspond à sa résistance nominale, il sera avantageux de doter l'installation, sur la partie où est tiré le filament de verre, d'un appareil pour le contrôle du diamètre du filament de verre, électriquement relié à l'élément chauffant du four de fusion du verre, de telle manière qu'en présence d'une variation de diamètre du filament, il délivre une commande modifiant la température de l'élément chauffant du four de fusion du verre, ce qui entrain une variation de la viscosité du verre et, par conséquent, du diamètre du filament étiré et de sa surface, avec pour conséquence que la résistance du matériau conducteur de courant en différentes régions des ébauches de résistances filaires contrôlées par les capteurs à contacts se trouvera modifiée. Un tel mode de construc;ion de l'installation pour la fabrication d'ébauches de résistances filaires assure la production d'ébauches présentant des valeurs nominales imposées très précises en ce qui concerne aussi bien les paramètres géométriques (diamètre), que la résistance, sans intervention manuelle de l'opérateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, et qui se réfère à la figure unique du dessin annexé. L'installation, pour la fabrication d'ébauches de résistances filaires, conforme à l'invention, représentée schématiquement sur la figure, comporte un four 1 pour la fusion du verre 2, muni d'un élément chauffant 3 et d'un thermorégulateur 4 électriquement relié à ce dernier. Le filament de verre 5 issu du four 1 est étiré par le mécanisme de traction 6 et, pour modifier son orientation du sens vertical au sens horizontal, il est prévu un disque 7 associé à un galet de compression 8 monté sur une tringle 10 équipée d'un ressort 9. L'installation comporte également un dispositif 11 pour l'application du matériau conducteur de courant, servant de résistance sur le filament de verre 5, suivi d'un dispositif 12 appliquant le matériau conducteur de courant servant de protection sur le matériau résistif du filament de verre 5, suivi d'un appareil 13 pour le contrôle du diamètre du filament de verre 5, du mécanisme de traction 6 mentionné précédemment et d'un dispositif 14 pour le découpage du filament 5 en ébauches de résistances filaires de longueur imposée 1. Chacun des dispositifs 11 et 12 comporte un four indivi duel 15 et 16,-équipé d'un élément chauffant 17 et 18, relié électriquement au thermorégulateur 19 et 20, et une cuve 21 et 22 contenant un matériau conducteur de courant. La cuve 21 est garnie d'une solution de matériau conducteur de courant servant de résistance 23, et la cuve 22 d'une solution de matériau conducteur de courant 24 servant de protection, destiné à améliorer la stabilité mécanique, thermique et électrique du matériau servant de résistance 23. Les cuves 21 et 22 sont respectivement disposées en amont des fours 15 et 16, dans le sens de la translation du filament de verre 5. Chacun des dispositifs 11 et 12 comporte également des capteurs à contacts à mercure 25 et 26, pour le contrôle de la résistance du matériau conducteur de courant rappliqué sur le filament de verre 5 en différentes régions des ébauches de résistances filaires par rapport à la valeur nominale imposée, directement disposés en aval des fours 15 et 16, dans le sens de translation du filament de verre 5. Le capteur 25 contrôle la valeur de la résistance du matériau conducteur de courant servant de résistance appliqué, tandis que le capteur 26 contrôle la résistance du matériau conducteur de courant servant de protection appliqué. Les capteurs 25 et 26 sont électriquement reliés à leurs appareils de contrôle et de mesure respectifs 17 et 28 dont les boîtiers sont mis à la terre. En outre, chacun des dispositifs 11 et 12 comporte respectivement des mécanismes 29 et 30 pour l'amenée du matériau conducteur de courant 23 et 24 aux fours individuels 15 et 16. Les mécanismes 29 et 30 comportent respectivement des commandes 31 et 32 pour la traction de filaments supplémentaires 33 et 34 constitués par des fils bouclés sur eux-mêmes, tendus sur trois galets de guidage 35 et 36, et sur un galet de commande 35' et 36'. L'un des galets de guidage 35 et 36 est disposé dans la cuve 21 et 22 et imprègne le filament 33 et 34 de matériaux conducteurs de courant servant respectivement de résistance 23 et de protection 24. Dans le mode de réalisation considéré ici, on utilise des filaments 33 et 34 én laine de verre. Le filament 33 constitue le porteur du matériau conducteur de courant servant de résistance 23 à appliquer sur le filament de verre 5. Le filament 34 constitue le porteur du matériau conducteur de courant servant de protection 24 pour son application sur le filament de verre 5 par dessus le matériau précédent. Le filament 33 passe ensuite à travers la cuve 21 et le four 15, tandis que le filament 34 passe à travers la cuve 22 et le four 16 ; les filaments 33 et 34 étant alors disposés dans les fours 15 et 16 sous le filament de verre 5 et parallèlement à ce dernier, ce qui accroît la régularité d'application du matériau conducteur de courant sur le filament de verre 5, car dans ce cas, la durée de translation en commun des deux filaments 5,33 et 5,34 dans les fours 15 et 16 augmente. Les commandes 31 et 32 sont électriquement reliées respectivement aux appareils de contrôle et de mesure 27 et 28, de manière que, selon le signal des capteurs à contacts 25 et 26, concernant la variation de la résistance du matériau conducteur de courant en différentes régions des ébauches de résistances filaires, par rapport à la valeur nominale imposée, les appareils de contrôle et de mesure 27 et 28 délivrent à leur commande respective un signal pour modifier la vitesse de traction des filaments supplémentaires 33 et 34. Chaque commande 31 et 32 est liée cinématiquement par une transmission à vis sans fin, constituée par une vis sans fin 37 et 38 et une roue tangente 39 et 40, respectivement aux galets 35' et 36' sur lesquels passent respectivement les filaments supplémentaires 33 et 34. La tension des filaments 33 et 34 est assurée par des galets-41 et 42 fixés sur des tringles 45 et 46, équipées de ressorts 43 et 44. Corme appareil 13, assurant le contrôle du diamètre du filament de verre 5 recouvert du matériau servant de résistance et de protection, on utilise un appareil pneumatique sans contact, muni d'une canalisation 47 d'air dont le débit servira à déterminer les écarts de diamètre du filament 5 par rapport à la dimension imposée.L'appareil 13 est électriquement relié par l'intermédiaire du thermorégulateur 4, à l'élément chauffant 3 du four 1 de fusion du verre 2, de manière que, lors des variations du diamètre du filament 5, il actionne une commande faisant varier la température de l'élément de chauffage 3, ce qui entraîne la variation de la viscosité du verre 2 dans le four 1, donc de sa ductilité et, par conséquent, une variation du diamètre du filament 5, de sa surface extérieure et, finalement, une variation de la résistance du matériau conducteur en différentes régions des ébauches de résistances filaires contrôlées par les capteurs à contacts 25 et 26. Le mécanisme de traction 6 du filament de verre 5 comporte une commande réglable 48 qui par une transmission à vis sans fin, formée par une vis sans fin 49 et une roue tangente 50, est liée cinématiquement au disque élastique 51 disposé sous le filament de verre 5, tout en étant liée cinématiquement à l'autre disque élastique 52 situé au-dessus du filament de verre 5. Le dispositif 14 pour le découpage du filament 5 en ébauches de résistances filaires de longueur imposée 1 est réalisé sous la forme de deux lames 53 et 54, disposées en face l'une de l'autre. La lame 54 est fixée sur l'armature d'un électroaimant 55, électriquement relié à un contact 56 et à un contact réglable 57, muni d'une butée réglable 58 par l'intermédiaire de laquelle il sera possiDle de modifier la longueur 1 des différentes ébauches de résistances filaires (conventionnellement représentée en pointillé sur le dessin). Les repères 59 et 60 du dessin désignent les contacts respectifs des capteurs à contacts à mercure 25 et 26 portant sur leurs faces des gouttes de mercure, et disposés dans les boîtiers des capteurs mentionnés. Le repère 61 du dessin désigne l'appareil qui règle la vitesse de rotation de la commande 48 du mécanisme de traction 6 du filament de verre5ectriquement relié à ladite commande. Sur ce même dessin, les flèches A et B indiquent l'orien- tation d'évacuation des résidus technologiques (vapeurs du matériau conducteur de courant ne se déposant pas sur le filament de verre 5) à l'extérieur des fours 15 et 16, et la flèche C, la direction suivant laquelle l'air est débité à travers la canalisation 47 de l'appareil 13. On a décrit en détail ci-dessus un mode de réalisation d'installation pour la fabrication d'ébauches de résistances filaires comportant des mécanismes 29 et 30 amenant le matériau conducteur de courant aux fours 15 et 16, prévus aussi bien pour le dispositif Il appliquant le matériau conducteur de courant servant de résistance sur le filament de verre 5, que pour le dispositif 12 appliquant le matériau conducteur de courant servant de protection sur le filament de verre 5, ce qui permet d'obtenir des ébauches de haute qualité présentant la valeur nominale imposée et demeurant stables sous l'action des charges électriques, thermiques et mécaniques. Cependant, on peut se contenter d'un mode de réalisation d'installation comportant un mécanisme amenant le matériau conducteur seulement pour l'un des dispositifs mentionnés, mais, dans ce cas, le pourcentage de résistances convenables, relativement à leur diamètre nominal, sera réduit et leur qualité s'en trouvera affectée. Le principe de fonctionnement de l'installation conforme à l'invention, pour la fabrication d'ébauches de résistances filaires décrite ci-dessus, est le suivant. Dans le four 1, le verre 2 chargé en boulettes est fondu par l'élément chauffant 3 et traverse la filière circulaire du four 1 pour s'écouler en formant un filament de verre mince 5. Ensuite, le filament de verre 5 passe sur le disque 7 et, en position horizontale, se déplace sous l'action du mécanisme de traction 6, successivement à travers le four 15, le capteur à contacts 25, le four 16, le capteur à contacts 26, l'appareil 13 et, ensuite,le contact 56 qui, sous l'action du filament 5 se déplace vers la droite (sur le dessin) et s'applique sur le contact réglable 57. La fermeture de ces contacts 56, 57, enclenche 1' électro - aimant 55 dont l'armature 55 déplace vers le bas la lame 54 qui applique le filament 5 sur la lame 53. Il en résulte que,suivant la ligne définie par les tranchants des lames 53 et 54, sont engendrées des concentrations de tension qui sectionnent une ébauche de résistance filaire de longueur 1. Le matériau conducteur de courant des cuves 21 et 22 est amené respectivement aux fours 15 et 16 sur les filaments 33 et 34 qui passent sur les galets 35 et 36 plongeant dans les cuves 21 et 22. Le déplacement continu des filaments 33 et 34 est as suré respectivement par les commandes 31 et 32. En cas d'écarts de résistance sur la région du filament 5, par rapport à la valeur nominale imposée, les capteurs 25 et 26 délivrent respectivement un signal aux appareils de contrôle et de mesure 27 et 28 qui transmettent à leur tour un signal aux commandes 31 et 32 pour faire varier la vitesse de rotation des vis sans fin 37 et 38, des roues tangentes 39 et 40 et des galets de commande 35' et 36' qui sont cinématiquement liés à ces derniers. Il en résulte que la vitesse des filaments 33 et 34 varie respectivement, et que, simultanément, on obtiendra une variation des quantités de matériaux conducteurs de courant servant de résistance et de protection, amenées aux fours 15 et 16.La saturation de vapeur du matériau conducteur de courant dans les fours 15 et 16 varie son interaction avec le filament 5, augmente ou diminue (en fonction de la valeur de saturation), donc il se produira une variation (en plus ou en moins) de la résistance de la région du filament 5. Lorsque la résistance atteint la valeur nominale imposée, la vitesse des filaments 33 et 34 est maintenue constante par les commandes 31 et 32. En cas d'écarts du diamètre du filament 5 par rapport à la dimension imposée, le débit d'air à travers la canalisation 47 (suivant la flèche C) de l'appareil 13 varie (pour une augmentation de diamètre,il diminue, et pour une diminution de diamètre,il augmente). L'appareil 13 délivre alors un signal au thermorégulateur 4 qui fait varier la température de l'élément chauffant 3, ctest-à-dire du four 1. La viscosité du verre 2 contenu dans le four est alors modifiée, sa ductilité aussi et il en va par conséquent de même du diamètre du filament 5 véhiculé par le mécanisme de traction 6 à une vitesse constante. En même temps que le diamètre du filament 5 varie, la vitesse des filaments 33 et 34 varie également automatiquement, car en présence d'une variation du diamètre, la surface extérieure du filament 5 varie également, ainsi que, par conséquent, la valeur de sa résistance. Lorsque le diamètre du filament 5 revient à la valeur nécessaire, la température du four 1 et la vitesse des filaments 33 et 34 se stabilisent. Les ébauches sont alors réalisées à leur valeur nominale imposée. La vitesse optimale de traction du filament 5 est assurée par l'intermédiaire de l'appareil 61 et de la commande réglable 48. La température optimale des fours 15 et 16 est assurée respectivement par les thermorégulateurs 19 et 20. La constance de la tension des filaments 33 et 34 est assurée par l'intermediaire des galets 41 et 42. Le changement d'orientation du mouvement du filament 5,du plan vertical au plan horizontal lest assuré à l'aide du galet 8. L'installation, pour la fabrication d'ébauches de résistances filaires, conforme à l'invention, assure la production d'ébauches présentant la valeur nominale requise. Cette ins tallation permet, en outre, d'améliorer la qualité du filament produit (absence de boursoufflures et de défauts) et de la pellicule de matériau conducteur de courant qui est alors appliquée d'une façon uniforme suivant toute la surface du filament, étant donné que le filament supplémentaire, par l'intermédiaire duquel le matériau conducteur de courant est amené au four, circule parallèlement au filament de verre. Le pourcentage d'ébauches de résistances filaires présentant la valeur nominale imposée est alors amélioré dans la proportion de deux à trois fois. Comme il va de soi, et commue il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDILATIONS 1. Installation pour la fabrication d'ébauches de résistances filaires, dans laquelle le filament de verre issu d'un four de fusion du verre comportant un élément chauffant est amené ensuite par un mécanisme de traction aux dispositifs pour l'application du matériau conducteur de courant servant de résistance et de protection sur le filament de verre considéré, chacun de ces dispositifs comportant alors un four individuel, comnranant un élément chauffant et une cuve contenant le matériau conducteur de courant, ainsi qu'un capteur à contacts pour le contrôle de la résistance du matériau conducteur appliqué sur le filament de verre, en différentes régions des ébauches de résistances filaires, par rapport à la valeur nominale de résistance imposée, directement placé en aval du four dans le sens de la translation du filament de verre et électriquement relié à l'appareil de contrôle et de mesure, laquelle installation est caractérisée par le fait qu'au moins un des dispositifs précités (11,12) comporte un mécanisme (29,30) pour amener le matériau conducteur de courant (23,24) au four individuel(15,16) correspondant, doté d'une commande (31,32) pour la traction d'un filament supplémentaire (33,34) servant de porteur au matériau conducteur de courant à appliquer sur le filament de verre(5) et passant ensuite à travers une cuve (21,22) disposée en amont du four (15,16) contenant le matériau conducteur de courant(23, 24) dans le sens de la translation du filament de verre (5), la commande (31,32) étant alors électriquement reliée à l'appareil de contrôle et de mesure (27,28), de manière que,selon le signal du capteur à contacts (25,26) indiquant une variation de la valeur de la résistance du matériau conducteur de courant en différentes régions des ébauches des résistances filaires par rapport à la valeur nominale de cette résistance, l'appareil de contrôle et de mesure (27,28) délivre un signal à la commande (31,32) pour modifier la vitesse de traction du filament supplémentaire (33,34). 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que, sur la partie où est tiré le filament de verre (5), il est prévu un appareil (13) pour le contrôle du diamètre du filament de verre (5), électriquement relié à l'élément chauffant (3) du four (1) de fusion du verre (2), de telle manière qu'en présence d'une variation du diamètre du filament (5), il délivre une commande modifiant la température de lté- lément chauffant (3) du four (1) de fusion du verre (2), ce qui entraîne la variation de la résistance du matériau conducteur de courant sur différentes régions des ébauches de résistances filaires contrôlées par les capteurs à contacts (25,26).