Brevet FR2359059A1 — publié le 19780217

La présente invention concerne un dispositif destiné au transport continu de fil à travers un espace de traitement et comprenant un ou plusieurs éléments formant support sensiblement cylindriques susceptibles de tourner autour de leur propre axe et qui sont enveloppés dans leur totalité par le fil présenté sous la forme d'un enroulement hélicoïdal stable avançant automatiquement, ainsi que des mécanismes d'amenée et de sortie pour le fil qui communiquent à celui-ci la traction nécessaire et comportent une ou plusieurs poulies se trouvant en liaison dynamique avec les éléments formant support de façon à pouvoir tourner. Ci-après l'expression "fil" est utilisée dans son sens général et conprend des matières s1 étendant en longueur de tous genres qui présentent une section sensiblement uniforme, qu'il s'agisse d'une section circulaire comme celle de fils usuels ou d'une autre forme de section. En ce qui concerne les traitements physiques ou chimiques connus subis en continu par du fil, celui-ci doit obligatoirement séjourner dans l'espace de traitement pendant des durées déterminées en fonction du procédé de traitement. Ainsi, pour des débits et vitesses de fil économiquement acceptables, il arrive parfois que plusieurs centaines de mètre de fil doivent être logés dans un espace de traitement si lton veut traiter le fil sous la forme d'un seul brin. Afin de permettre néanmoins à une installation de traitement d'être relativement courte, on a déjà eu recours à des systèmes permettant de loger de telles longueurs de fil dans un espace de traitement plus réduit en déviant le fil de multiples fois ou consistant à transporter le fil sous forme d'enroulements hélicoidaux à travers l'espace de traitement. Le premier type de ces dispositifs dans lesquels le fil est tiré à travers l'espace ou les espaces de traitement à l'aide d'un mécanisme d'enroulement ou de bobinage et la longueur de fil, déterminée par la durée de séjour nécessaire et la vitesse de passage, est obtenue en faisant passer le fil a' maintes reprises sur despoulies de renvoi tournant librement est pour tout le moins problématique -du point de vue de la commande. Des limites s'imposent cependant à la possibilité d'aug menter à volonté le débit et d'accroître la vitesse de passage en multipliant les renvois, puisque le repliement continuel du fil dans un sens ,et dans l'autre influe défavorablement sur ses propriétés physiques. En outre, l'augmentation du nombre de renvois a pour effet d'augmenter considérablement les efforts de traction nécessaires au renvoi du fil et qui s 'ajou- tent à chaque renvoi, et de provoquer une usure excessive des surfaces de transport et des supports des poulies de renvoi. Ces inconvénients sont particulièrement sensibles dans le traitement de fils d'acier à haute résistance mécanique et empêchent parfois de respecter les exigences sévères en ce qui concerne la qualité. Le second type d'installations pour le transport de fils monobrins permet de loger la longueur de fil nécessaire sous la forme d'enroulements ou d'hélices dans un espace très réduit de façon à économiser beaucoup de place et de transporter ceuxci avec ménagement à travers les espaces de traitement au moyen d'organes commandés tels qu'éléments formant support, tambours et analogues.Ces dispositifs permettent, grace à des vitesses de passage élevées, d'obtenir des débits importants sans pour autant modifier sensiblement les propriétés physiques du fil mais la commande des organes transporteurs tels qu'éléments formant support, tambours,etc.,et leur réglage en ce qui concerne la vitesse de rotation et le couple continuent à poser un problème sérieux qui jusqu'à présent n'a pas pu être résolu d'une manière satisfaisante à la fois sur un plan technique et économique. Or la présente invention crée un dispositif du genre mentionné plus haut et qui permet, grâce à une mise à profit op- timale du volume de l'espace de traitement disponible, sans influencer sensiblement les propriétés physiques du fil, d'obtenir des débits importants pour un encombrement réduit et une faible longueur de l'installation, et de transporter du fil en continu à travers l'espace ou les espaces de traitement, sans mécanisme d'entrainement coûteux ni conmande compliquée des tambours ou éléments formant support, mais au moyen d'un effort de traction fourni par un mécanisme d'enroulement prévu de toute manière ou par un mécanisme de mise en oeuvre ultérieure. Ce but est atteint, pour un dispositif du genre mention né plus haut, suivant l'invention par le fait que la partie médiane en forme de cône tronqué de la poulie située du coté de sortie présente un angle d'inclinaison égal ou inférieur à l'angle de frottement par adhérence maximaleentre le fil et la poulie. D'autres particularités de la présente invention sont expliquées plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré schématiquement aux dessins annexés. La fig. 7 représente, en vue latérale et partiellement en coupe, une première forme de réalisation du dispositif. La fig. 1a représente, en perspective, le guidage du fil dans le dispositif de la fig. 1. La fig. 2 représente, en perspective, une deuxième forme de réalisation du dispositif. La fig. 3 montre, sous forme de diagramme, l'évolution de l'effort de traction exercé dans le fil lors de son guidage par le dispositif suivant l'invention. Le dispositif comporte un élément formant support 1 ainsi qu'une poulie 2 qui, coopérant avec ce dernier, reçoit le fil 7 déroulé de l'élément formant support 1 et présente, pour le guidage du fil, une surface de guidage 8 dont le diamètre 3 croît constamment dans la direction de réception. Tant l'élément formant support 1 que la poulie 2 sont montés ae façon à pouvoir tourner librement mais sont reliés l'un à l'autre du point de vue de l'entraSnement. Dans la forme de réalisation du dispositif représentée à la fig. 1 la poulie 2 fait partie de l'élément formant support 1 et se trouve disposée coaxialement sur le caté d'entrée de ce dernier, le c8té d'alimentation de la poulie 2 étant contigu à l'élément formant support 1 et une poulie de renvoi 3 étant prévue pour permettre au fil 7 déroulé de l'élément formant support d'être retourné a' la poulie 2. L'élément formant support 1 peut être réalisé d'une manière quelconque mais présente de préférence la forme décrite dans le brevet autrichien No 321 666 ou dans la demande de brevet autrichien A 993/74. Pans ce cas l'élément formant support 1 présente, du c8té d'entrée, un plateau de traction 4 et, du c8té de sortie, des organes d'arrêt 5 dont par exemple deux d'entre eux, disposés de manière diamétralement opposée sur des barrettes de glissement 6, empêchent les spires du fil de se relâcher, lesquelles barrettes de glissement 6, disposées en tout nombre voulu à des intervalles angulaires les unes par rapport aux autres, ont pour rôle de porter et guider les spires du fil 7 sans couvrir leur côté intérieur par rapport aux fluides de traitement amenés. On sait que dans le cas de tels dispositifs destinés à former et transporter en continu un enroulement hélicoïdal autour d'un élément formant support le fil se trouvant sur un mécanisme dérouleur ou de traitement préalable est enroulé, sous un effort de traction, sur l'élément formant support qui dans ce but est amené à tourner au moyen d'organes d'entrat- nement et de transmission d'énergie (moteurs, roues dentées, chaSnes,etc). Pour assurer un fonctionnement continu,le fil, en étant enroulé sur l'élément formant support, est en même temps retiré de celui-ci et à cet égard il convient en particulier de veiller à ce que les deux processus s'effectuent en synchronisme afin d'éviter à la fois un desserrement et un serrage excessif de l'enroulement de fil se trouvant autour de l'élément formant support. C'est également pour cette raison que dans la pratique un élément formant support destiné à véhiculer un enroulement de fil relativement important ne peut pas sans incident être amené à tourner en retirant directement le fil se trouvant sur celui-ci. Sur la base de ces considérations le fil 7/enroulé par le plateau de traction 4 sous l'effort de traction S7 est retiré de l'élément formant support 1 sous l'effort de traction S2 qui est calculé de telle sorte que l'enroulement ne risque ni de se relâcher autour de l'élément formant support 1 ni d'être trop serré sur celui-ci et puisse être dévié par l'intermédiaire de la poulie de renvoi 3 sur la surface de guidage8. Etant donné que- la déviation du fil demande-un supplément d'énergie, l'effort S2 se trouve porté à S2' et cet effort peut, en fonction du nombre de tours d'eùroulement du fil 7 dévié sur la poulie 2, être accru conformément à la loi régissant le frottement de cabales (S1' S21 e,) où "e" représente le logarithme népérien,"F" représente le coefficient de frottement entre le fil et la poulie et '" désigne- 1' angle d'enroulement. La poulie 2 munie de la surface de guidage 8 permet non seulement d'entrainer l'élément formant support 1 en liaison dynamique au moyen du fil 7 dévié sur la poulie 2 et retiré de celle-ci au moyen d'un mécanisme d'enroulement ou de mise en oeuvre ultérieure, mais règle encore automatiquement l'effort de traction S2 entre des limites déterminées. En conséquence, la surface de guidage 8 présente un angle dtinclinaison ss qui est avantageusement légèrement inférieur à l'angle de frottementt dont la valeur résulte de la relation p = arc tg P . Lorsque la poulie 2 est amenée à tourner de la manière déjà décrite, le fil passe à partir du diamètre D2 de ltélé- ment formant support 1 par l'intermédiaire de la poulie de renvoi 3 sur le diamètre D'2 de la surface de guidage 8 qui à cet instant est supérieur à P2 . L'effort de traction S2 augmente ainsi et les forces qui en résultent poussent les tours d'enroulement du fil 7 le long de la surface de guidage conique 8 vers le bas en direction de la zone de sortie où le diamètre est plus petit. Etant donné que les spires de l'enroulement de fil se trouvant sur l'élément formant support I ne présentent le plus souvent pas une meme périphérie fonction du diamètre D2, l'ef- fort de traction 82' varie constamment entre des limites déterminées et, par conséquent, les tours d'enroulement du fil 7 se déplacent également en permanence le long de la surface de guidage 8. Si l'effort de traction S > ' diminue, les tours d'enroulement passent sur un plus grand diamètre de la surface de guidage 8 alors qu'en cas d'augmentation de l'effort de traction ils sont au contraire poussés vers le bas sur un plus petit diamètre. Ce mode de réglage peut également se réaliser avec une certaine progressivité du fait que l'angle d'inclinaisonpde la surface de guidage 8 augmente ou diminue respectivement avec l'accroissement et la diminution du diamètre, c'est-àdire que la partie médiane en forme de cône tronqué 8 est arrondie suivant des gorges 10 qui aboutissent dans des plateaux terminaux Il. Il est également possible, à condition de choisir cor rectement les valeurs citées, de transporter des fils d'épaisseurs et natures différentes à travers l'espace de traitement avec le m & e dispositif. S'il s'agit de fils constitués par des matières très différentes, il est recommandable de prévoir plusieurs poulies 2 comportant plusieurs surfaces de guidage qui présentent des angles d'inclinaison ou rayons différents. Evidemment, dans le cadre de la présente invention, diverses modifications constructives peuvent être apportées à la forme et à la disposition de l'élément formant support 1 et à la poulie 2. il existe ainsi la possibilité, comme représenté à la fig. 2, de monter la poulie 2 séparément de l'élément formant support 1 et également de la disposer de façon axialement décalée par rapport à ce dernier. Pans ce cas l'élément formant support 1 doit cependant, du point de vue de la commande, être relié à la poulie 2 par exemple par un mécanisme d'entraînement à chaîne ou à courroie 9, les deux éléments constitutifs 1, 2 tournantde préférence à la nême vitesse angulaire.Dans ce cas la poulie de renvoi 3 peut également être supprinée à condition de monter la poulie 2 de telle sorte qu'elle puisse recevoir directement le fil 7 déroulé de l'élément formant support 1. L'élément formant support 1 peut de son côté être réalisé en tant que tambour formé d'une enveloppe et dans lequel sont éventuellement placées des barrettes de glissement dures s'étendant de préférence axialement et faisant saillie en partie sur la surface de l'enveloppe, les organes d'arrêt pouvant alors le cas échéant être supprimés à condition que la poulie de renvoi 3 et la poulie 2 soient agencées de telle sorte qu'une longueur d'enroulement désirée du fil sur l'élément formant support soit assurée par la position des poulies 3 et/ou 2 par rapport à l'élément formant support. Dans les deux exemples de réalisation l'effort de traction exercé dans les différents tronçons de fil présentent à peu près l'allure représentée au diagramme de la fig. 3 où T désigne le plateau de tirage, S l'élément formant support et P la poulie. De même, il est possible de monter l'élément formant support 1 avec la poulie 2 des deux côtés ou de monter la poulie à l'interieur-de l'élément formant support 1, la pénétra tion du fluide de traitement dans le mécanisme de support pouvant être évitée par exemple en amenant de l'eau en tant que lubrifiant par l'intermédiaire d'un vase de compensation muni d'un trop-plein. Enfin, il est possible de diviser l'élément cylindrique formant support 1 représenté à la fig. 1 en plusieurs, par exemple cinq, éléments cylindriques à chacun desquels une poulie est reliée rigidement du côté d'amenée, les poulies pouvant être montées fixes de manière à pouvoir tourner librement autour d'axes parallèles en étant disposées avec ces derniers sous forme d'anneau ou plus exactement en forme de pentagone régulier. Le fil, enveloppant l'ensemble des cinq éléments formant support, est amené sous une certaine contrainte de traction à l'une des extrémités pour être poussé, lors du premier tour d'enroulement sur chacun des cinq supports cylindriques, légèrement vers l'autre extrémité. Ainsi une grande partie de la contrainte de traction initiale du fil se trouve annulée et transformée en un couple négatif communiqué aux éléments formant support.De ce fait ltenrou- lement à présent relativement lâche peut être déplacé à peu près sous forme circulaire, sous la pression d'appui transmise de spire en spire, parallèlement à l'axe en direction de l'extrémité de sortie du fil, c'est-à-dire au total sensiblement à la manière d'une hélice. Du côté de sortie le fil est retiré de l'enroulement et amené par l'intermédiaire d'une poulie de renvoi sur l'une des poulies des éléments formant support, puis à partir de là, par exemple après un tour d'enroulement complet, sur la seconde poulie,etc.,jus- qu a ce qu'il soit enfin retiré de la dernière poulie sous un effort de traction légèrement supérieur à celui initial. Grâce à la forme profilée des poulies et au mode d'enroulement sur celles-ci on obtient que le fil, s'engageant sur les poulies dans des conditions de liaison dynamique de frottement réglées, cède chaque fois une partie de l'effort de traction sous forme de couple qu'il reçoit du côté de sortie. Le processus est donc en quelque sorte opposé à celui se produisant du côté d'entrée. A présent l'effort de traction s' accroît à nouveau dans la direction de mouvement du fil et le couple communiqué aux poulies est positif dans le sens de rotation des poulies et des éléments formant support. Les couples opposés des éléments formant support se trouvent donc au total compensés par les poulies de commande. Le dispositif suivant l'invention peut être utilisé de multiples façons. Ainsi le dispositif peut être avantageusement employé en liaison directe avec une machine a' tréfiler en tant que dispositif de traitement préalable ou postérieur ou bien en amont de la dernière filière en tant que dispositif de traitement final. Il existe également la possibilité de grouper plusieurs unités.du dispositif suivant l'invention de façon à obtenir une chaîne de traitement complète ou de les combiner avec d'autres types de dispositifs de traitement ou machines. REVENDICÂTI ONS 1 - Dispositif permettant de transporter en continu du fil à travers un espace de traitement et comprenant un ou plusieurs éléments formant support, sensiblement cylindriques, susceptibles de tourner autour de leur propre axe et qui sont enveloppés entièrement par le fil présenté sous la forme d'un enroulement hélicoïdal stable avançant automatiquement, ainsi que des mécanismes d'amenée et de sortie pour le fil qui com- muniquent à celui-ci également l'effort de traction nécessaire et comportent une ou plusieurs poulies associées aux éléments formant support en liaison dynamique de manière à pouvoir tourner, caractérisé en ce que la partie médiane en forme de cône tronqué 8 de la poulie 2 située du côté de sortie présente un angle d'inclinaison 9 égal ou inférieur à l'angle de frottement par adhérence maximale # entre le fil et la poulie. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie médiane en forme de cône tronque 8 est reliée par l'intermédiaire de gorges arrondies 10 des deux côtés à des plateaux terminaux Il connus en soi, qui sont espacés l'un de l'autre de façon à obtenir un angle d'enroule ment&alpha;qui satisfait à la condition S1' = S2' . e &alpha;, dans laquelle S S2' représente l'effort de traction subi par le fil au niveau de la poulie 2 du côté d'entrée, e représente la base du logarithme népérien, représente le coefficient de frottement et &alpha; l'angle d'en- roulement entre le fil et la poulie 2.