Brevet FR2474065A1 — publié le 19810724

1. L'invention concerne le filage, et plus particu- lièrement le filage à fibre libérée, réalisé à l'aide d'une machine conçue de manière à constituer un perfectionnement par rapport à des machines de type voisin, telles que celles décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 978 648, n0 3 992 865, n0 4 107 911 et n0 4 142 354, ces perfectionnements portant sur l'économie, la consommation d'énergie, la propreté du fonctionnement, les perturbations sonores minimales, la souplesse permise pour la composition du fil et le débit de production du fil atteint par la mise en oeuvre d'une combinaison unique de moyens pneumatiques et mécaniques. L'appareil selon l'invention tel que décrit dans le présent mémoire comprend un dispositif de filage dans lequel une mèche de fibres est introduite dans un flux d'air afin d'être dispersée et collectée sous la forme d'un fil primaire ou élémentaire qui est déplacé entre des surfaces rotatives produisant un frottement de manière à condenser et tordre les fibres pour former un fil parfait, sans fausse- torsion, le dispositif de filage comprenant un élément qui délimite un canal allongé, de diamètre uniforme, un entonnoir situé à une première extrémité de ce canal et par lequel la mèche pénètre dans le dispositif, cet entonnoir présentant un canal allongé de diamètre inférieur à celui du dispositif et concentrique à ce dernier canal, des moyens introduisant des jets d'air à l'intérieur du canal allongé, en arrière de l'extrémité intérieure de l'entonnoir et à la périphérie de ce dernier afin d'engendrer dans celui-ci un tourbillon qui collecte les fibres détachées de la mèche pour former un fil primaire, des moyens, situés à l'autre extrémité du canal, pouvant tourner autour de l'axe longitudinal de ce canal, dans le sens de la rotation du tourbillon, afin de donner une vraie torsion au fil primaire sortant du canal. Le tourbillon est produit par plusieurs orifices ménagés dans la paroi du canal, en arrière de l'extrémité intérieure de l'entonnoir et à la périphérie de ce dernier, tangentiellement à la surface intérieure du canal, ces orifices introduisant de l'air comprimé dans le canal. Un distributeur entoure le canal afin 2. d'alimenter les orifices en air comprimé. Les moyens situés à l'autre extrémité du canal et destinés à tordre le fil primaire comprennent une piste annulaire, concentrique à l'axe du canal, et des éléments de frottement disposés dans la piste, afin d'être mis en rotation autour de l'axe du canal tubulaire sous le contact de l'air introduit dans le canal par les orifices. Les éléments précités comprennent des organes roulants qui, lorsqu'ils tournent dans la piste, présentent des surfaces tangentes à des côtés diamétralement opposés du fil tournant autour de l'axe de ce fil, dans le sens de rota- tion du tourbillon, ces surfaces ayant pour fonction de tordre les fibres à leur sortie. Les organes roulants ont un diamètre tel que leurs surfaces sont sensiblement tangentes à l'axe central du canal et ils peuvent tourner librement autour de leur propre centre, tout en tournant en bloc autour de l'axe tangentiel du canal. Des orifices de sortie sont ménagés en arrière de la piste annulaire et des organes, destinés à recouvrir les orifices, sont montés de manière à pouvoir tourner par rapport à l'élément tubulaire afin de découvrir partiellement ou totalement lesdits orifices. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: - la figure 1 est une coupe verticale partielle, perpendi- culaire au trajet d'avance du fil à produire, montrant le dispositif de filage de la machine selon l'invention; - la figure 2 est une coupe transversale, à échelle agrandie, du dispositif de filage de la machine montrée sur la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle en plan du dispositif représenté sur la figure 2; - la figure 4 est une coupe transversale partielle de l'extré- mité avant du dispositif de filage, montrant les orifices de sortie ou d'évacuation, inclinés vers l'avant; et - la figure 5 est une élévation partielle, à échelle agrandie, des organes roulants dont l'écartement est représenté avec exagération afin de faire apparaître le fil parfait et d'indiquer son sens de rotation lorsqu'il passe entre ces organes. 3. Les figures représentent le dispositif 10 à filer selon l'invention, disposé entre deux rouleaux avant 12 qui entraînent une mèche ou tout autre élément équivalent afin de la diriger de deux manchons 14 vers le dispositif à filer, et deux rouleaux 16 d'extraction qui entraînent le fil parfait du dispositif à filer vers un appareil à bobiner (non représenté) dans lequel le fil est enroulé sur un support ou un tube convenable. Les manchons 14 étirent les fibres de la mèche pour leur donner l'amincissement et le parallélisme souhaités, et ils les dirigent vers les rouleaux avant 12 qui, eux-mêmes, font passer la mèche étirée de fibres parallèles dans le dispositif à filer. Le dispositif de filage selon l'invention est conçu pour produire un fil parfait, sans fausse torsion, par filage à fibre libérée et, dans la forme de réalisation repré- sentée, ce dispositif comprend un élément qui présente un canal allongé 18, de diamètre uniforme, formé à l'intérieur d'une structure tubulaire constituée de deux parties 20 et 22 présentant des ouvertures 24 et 26 et maintenues de manière que ces ouvertures soient en alignement axial-à l'intérieur d'un bloc 28 de tête présentant un alésage 30. La partie 20 est montée à l'intérieur de l'alésage , dans des bagues 32 et 34 de centrage espacées axialement et fixées à l'intérieur de l'alésage. A l'entrée du canal 18, un entonnoir 36, qui délimite un canal allongé 38 coaxial au canal 18, est monté dans l'ouverture 24. L'entrée vers le canal 38 est évasée èn 40 afin de faciliter l'engagement de la mèche. L'extrémité intérieure de l'entonnoir présente une conicité 42. La partie 20 est d'un diamètre extérieur infé- rieur au diamètre de l'alésage 30 du bloc de tête afin qu'un canal 44 de distribution soit délimité dans le côté intérieur de l'alésage 30, dans le côté extérieur de la partie 20 et entre les bagues 32 et 34 de centrage. Un canal 46 ménagé dans le bloc 28 de tête est relié, par une première extrémité 48, au distributeur et son autre extrémité présente un trou taraudé 50 destiné à recevoir une extrémité filetée correspon- dante d'une conduite d'air ou de tout autre fluide sous - 24T40'65 4. pression. La paroi de la partie 20 entourant l'extrémité conique de l'entonnoir présente des orifices 52 espacés circonférentiellement, situés en arrière du bout 'térieur de l'extrémité conique 42, orientés tangentiellement à la surface intérieure du canal 18 et inclinés vers l'avant et vers l'extrémité opposée du canal 18. La partie 22 est emmanchée dans l'alésage 3.0 contre la bague 34 de centrage; elle fait saillie vers l'avant du bloc de tête et elle comporte une partie 54 de diamètre réduit sur laquelle est monté un bloc 56 présentant un évidement annulaire 58 tourné vers l'avant et dont -le diamètre est supérieur à celui du canal 18-, cet évidement 58 étant concentrique au canal 18. Le bloc 56 est fileté exté- rieurement et un chapeau 62, présentant un évidement annulaire 64 dont la forme correspond à celle de l'évidement 58, est monté sur le bloc 56 au moyen d'une bride taraudée 66. Le bloc 56 présente une ouverture centrale 68 destinée à recevoir l'extrémité réduite de la partie 22, et le chapeau présente une ouverture centrale 70, les évidements 58 et ' 4du bloc et du chapeau formant ensemble une piste annulaire dans laquelle sont montés deux organes roulants 74 dont le diamètre est tel que, lorsqu'ils sont disposés de manière à être diamétralement opposés l'un à l'autre à l'intérieur de la piste annulaire, leurs surfaces opposées 76 forment un passage étroit pour le fil. Les organes roulants peuvent être sphériques ou cylin- driques et, dans la forme de réalisation représentée ils sont constitués de billes sphériques. Les surfaces des évidements ont une forme à peu près toriqueaafinm que les organes roulants 74 puissent se déplacer librement en roulant dans la chambre formée par la piste, autour d'un axe qui coincide avec l'axe longitudinal du canal 18 et-qu'ils puissent tourner autour de leur propre centre. Bien que deux billes soient représentées, il est possible de n'utiliser qu'un organe roulant. La partie 22 située en arrière du bloc 56 présente des orifices 76 espacés à sa périphérie et orientés radia- lement, comme montré sur la figure 1. Une bague 78 est montée sur la partie 22 de manière à pouvoir tourner sur cette dernière, et cette bague comporte un manchon court 80 qui 5. présente des orifices 82 espacés à sa périphérie et orientés également radialement. En faisant tourner la bague 78, on peut aligner ou non les orifices 82 avec les orifices 76 et faire varier ainsi le débit de l'air circulant dans le canal 18. Lors de l'utilisation, une mèche ou un ruban, ayant subi l'étirage souhaité, arrive aux rouleaux avant 12 et passe de ces derniers dans le canal 38 de l'entonnoir 36. De l'air sous pression convenable est fourni au dispositif de filage et pénètre dans le distributeur 44 par le canal 46, puis, par les orifices 52, dans le canal 18, en arrière de l'extrémité avant conique 42 de l'entonnoir, tangentiellement à la surface intérieure du canal 18 et vers l'avant par rapport à l'axe du canal 18. Par conséquent, l'arrivée de l'air provoque la formation d'un tourbillon puissant qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à l'axe du canal 18 en même temps qu'il se déplace vers l'avant dans ce canal. En portant contre les rouleaux disposés dans la piste annulaire, le flux d'air comprimé qui tourne en hélice provoque une rotation de l'ensemble de ces rouleaux autour d'un axe qui coïncide avec l'axe du canal 18, les rouleaux étant opposés diamétralement l'un à l'autre et-pouvant cepen- dant tourner librement autour de leur centre. A présent, si une mèche ou tout autre élément équivalent est avancé par les rouleaux d'alimentation 12 de manière à pénétrer dans le canal 38 de l'entonnoir, puis dans le canal 18, cette mèche est dispersée par le tourbillon d'air progressant vers l'avant à l'intérieur du canal 18 afin qu'il se forme un espace et que ladite mèche soit, à l'intérieur du canal, mise sous la forme d'un fil primaire qui, lui-même, est avancé de manière à arriver à la chambre des organes roulants et à passer entre ces organes en rotation qui, en tournant dans le même sens que le tourbillon, condensent et tordent en même temps le fil primaire de façon que ce dernier sorte de la piste des rouleaux sous la forme d'un fil parfait. Les organes roulants ou billes tendent à condenser et polir le fil. Le nombre de tours par centimètre, caractérisant la torsion du fil par le dispositif de filage décrit ci- dessus, peut être augmenté ou diminué par une rotation de la 6. bague 78 afin d'aligner les orifices 82 et 76 pour qu'ils se chevauchent sur un degré plus ou moins grand. Si on augmente la pression de l'air, comme c'est le cas lorsque les orifices 76 sont partiellement fermés, la vitesse de rotation des organes roulants 74 augmente également. Plus l'échappement de l'air comprimé est important, plus la pression provoquant la rotation des organes 74 est faible. La figure 4 représente une forme de réalisation sensiblement modifiée de la machine selon l'invention dans laquelle les orifices 76 situés à l'extrémité avant de la partie 22 sont inclinés vers l'avant. Les orifices 82 de la bague 78 sont inclinés vers l'avant d'une manière correspon- dante. L'inclinaison vers l'avant, par rapport au sens d'écoulement de l'air dans le canal 18, permet un échappement de l'air moins turbulent dans la zone des orifices et, par conséquent, atténue la perturbation des fibres du fil sous sa forme primaire à l'intérieur du canal 18. Les organes roulants 74 présentent avantageu- sement des surfaces lisses et ils peuvent être réalisés en métal, en bois ou en matière plastique; ils peuvent être creux ou pleins et ils sont avantageusement inertes envers les conditions atmosphériques. Comme indiqué précédemment, les orifices 52 sont disposés de manière à provoquer une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre à l'intérieur du canal 18. Cependant, ces orifices peuvent être disposés de manière à produire une rotation de sens opposé par simple changement de la position de ces orifices; sans sortir du cadre de l'invention. Par conséquent, le dispositif de filage selon l'invention permet la production de fils à torsion à droite et à torsion à gauche. Le dispositif de filage est monté de manière qu'il puisse être déplacé par rapport aux rouleaux avant, c'est-à- dire qu'il puisse être rapproché ou éloigné des rouleaux avant, et il est apparu que la qualité du fil peut être modifiée par un tel mouvement. Il est souhaitable que le dispositif de filage ne soit pas éloigné des rouleaux avant d'une longueur supérieure à celle d'une fibre. 7. Sur les figures, la mèche est indiquée en M et le fil parfait en FP. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la machine décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. 8. REVENDICATIONS 1. - Machine de filage direct, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de filage alimenté en une mèche (M) et duquel un fil parfait (FP) est extrait, le dispositif (10) de filage présentant une chambre cylindrique allongée (18) de diamètre uniforme, un entonnoir (36) à une première. extrémité de la chambre et par lequel la mêche pénètre dans la chambre, cet entonnoir présentant un canal allongé (38) dont le diamètre est inférieur à celui de la chambre et qui est concentrique à ladite chambre, des moyens (52) destinés à introduire des jets d'air à l'intérieur de la chambre, en arrière de l'extrémité intérieure (42) de l'entonnoir et à la périphérie de ce dernier, ces jets étant orientés vers l'avant pour produire un tourbillon se déplaçant vers l'avant dans ladite chambre, ce tourbillon formant à l'intérieur de la chambre un fil primaire sans fausse torsion, et des moyens (74) situés à l'autre extrémité-de la chambre, étant destinés à faire tourner le fil primaire, au fur et à mesure qu'il est extrait, dans le sens de rotation du tourbillon pour donner à ce fil une vraie torsion. 2. - Machine à filer, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément tubulaire qui délimite une chambre tubu- laire allongée (18) de diamètre uniforme, un entonnoir (36) situé à une première extrémité de la chambre tubulaire et par lequel une mèche (M) de fibres est introduite dans la chambre, cet entonnoir présentant un canal allongé (38) dont le diamètre est inférieur à celui de la chambre tubulaire et qui est concentrique à ladite chambre, plusieurs orifices sens de rotation du tourbillon. 3. - Machine selon la revendication 2, carac- térisée en ce qu'un distributeur (44) entoure la chambre tubulaire afin d'alimenter lesdits orifices en air comprimé. 4. - Machine selon la revendication 2, carac- térisée en ce que la chambre tubulaire présente, à son autre extrémité et en arrière de la piste annulaire, des orifices (76) de décharge disposés à la périphérie de la chambre, un élément (78) pouvant être tourné par rapport à la chambre tubulaire afin de recouvrir partiellement ou totalement lesdits orifices. 5. - Machine à filer, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément tubulaire allongé qui délimite un premier canal (18) de diamètre uniforme, un entonnoir (36) situé à une première extrémité de l'élément tubulaire et présentant un second canal dernier, ces orifices débouchant dans le premier canal tangen- tiellement à ce dernier et sous une certaine inclinaison vers l'avant par rapport à ce dernier, lesdits orifices étant alimentés en air sous pression, une cage, montée à l'autre extrémité de l'élément tubulaire, présentant une piste annulaire (58, 64) qui est concentrique à l'axe du premier canal, deux organes roulants (74) montés dans ladite piste à l'intérieur de la cage, ayant un diamètre tel que leurs surfaces sont à peu près tangentes à l'axe central longi- tudinal du premier canal, la piste ayant une section droite semicirculaire de manière que les organes roulants puissent 10. - tourner librement ensemble à l'intérieur de la piste, autour de l'axe du canal et qu'ils puissent également tourner autour de leur propre centre. 6. - Machine selon la revendication 5, carac- térisée en ce que l'extrémité avant de l'élément tubulaire présente, en arrière de ladite cage, des orifices espacés (76) situés à la périphérie de cet élément tubulaire, un organe (78) présentant des orifices (82) espacés de manière corres- pondante, cet organe (78) étant monté sur la surface périphérique de la partie de l'élément tubulaire présentant lesdits orifices (76), de manière à pouvoir tourner autour dudit élément tubulaire pour recouvrir, à certains moments, lesdits orifices (76) et pour les découvrir partiellement ou totalement à d'autres moments. 7. - Machine selon la revendication 2, carac- térisée en ce qu'elle comporte des rouleaux (12).d'alimen- tation destinés à faire avancer la mèche vers l'intérieur de l'entonnoir à la première extrémité de l'élément tubulaire, et des rouleaux (16) d'alimentation destinés à extraire le fil de. l'autre extrémité de l'élément tubulaire. 8. - Machine à filer, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (10) de filage et des moyens (12, 14, 16) destinés à faire avancer en continu une mèche (M) vers le dispositif de filage et à extraire de ce dernier un fil parfait (FP), le dispositif de filage comprenant un organe qui délimite un premier canal tubulaire allongé (18) de diamètre uniforme et prédéterminé, un élément (36) situé à l'entrée dudit premier canal tubulaire allongé et délimitant un second canal tubulaire et allongé (38) dont le diamètre est inférieur à celui du premier canal et qui est centré par rapport à ce dernier, de manière qu'une première extrémité (42) du second canal avance dans le premier canal tubulaire et allongé, des moyens (56, 62), situés à l'extrémité de sortie du premier canal tubulaire et allongé, délimitant une piste annulaire (58, 64) de plus grand diamètre et concentrique à ce premier canal avec l'extrémité avant duquel elle communique par une ouverture allongée dont le diamètre correspond sensiblement à celui du premier canal, des moyens alimentant en air comprimé 1I1. le premier canal tubulaire et allongé, à la périphérie du second canal longitudinal et en arrière de son extrémité intérieure, et des organes (74) qui peuvent tourner dans la piste annulaire autour de l'axe du premier canal tubulaire et allongé, présentant des surfaces sensiblement tangentes audit axe. 9. - Machine à filer selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'extrémité (42) de l'élément présentant le second canal tubulaire et allongé est conique et en ce que des orifices (52) sont ménagés dans la paroi du premier canal allongé, autour de la partie conique. 10. - Machine à filer selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits orifices débouchent dans le premier canal tangentiellement à la surface intérieure de ce dernier, les orifices débouchant notamment dans le premier canal sous un certain angle afin d'être inclinés vers l'avant. 11. - Machine selon la revendication 8, carac- térisée en ce que le bord périphérique de l'ouverture partant de la piste annulaire est arrondi. 12. - Machine selon la revendication 8, carac- térisée en ce que lesdits organes pouvant tourner dans la piste annulaire comprennent des organes roulants (74) disposés dans ladite piste annulaire, ces organes roulants pouvant être notamment deux billes positionnées dans la piste annulaire. - 13. - Machine selon la revendication 12, carac- térisée en ce que la piste annulaire est de forme torique et de section droite circulaire, les organes roulants (74) pouvant tourner librement autour de l'axe de l'élément tubulaire et autour de leur propre centre dans cette piste. 14. - Machine selon la revendication 8, carac- térisée en ce que l'élément tubulaire présente des orifices (76) situés à sa périphérie et en avant de l'extrémité conique du second canal, et en arrière de ladite piste annulaire, ces orifices étant orientés perpendiculairement à l'axe du premier canal, ou bien étant inclinés vers l'avant par rapport à l'axe du premier canal. 15. - Procédé de filage, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner un faisceau de fibres autour d'un axe 12. prédéterminé pendant que ce faisceau est retenu à l'intérieur d'un tourbillon d'air comprimé, progressant vers l'avant et tournant dans le même sens afin de produire un fil primaire, le procédé consistant également à alimenter en fibres l'extrémité du fil primaire située à l'intérieur du tourbillon, à un débit déterminé par rapport à la vitesse d'avance du tourbillon afin qu'un espace soit maintenu entre les fibres de la mèche et les fibres de l'extrémité du fil, cet espace permettant d'éliminer toute fausse, torsion de l'extrémité du fil et conférant en outre une certaine torsion au fil primaire entre des surfaces tournantes et opposées de frottement. 16. - Procédé de filage à fibre libérée, carac- térisé en ce qu'il consiste à faire avancer en continu une mèche dans un flux d'air canalisé de manière à progresser hélicoidalement suivant un trajet prédéterminé, à collecter les fibres à l'intérieur du flux alors qu'elles sont détachées de la mèche pour former un fil primaire, à faire tourner ce fil primaire pour condenser et tordre les fibres dudit fil afin qu'elles forment un fil parfait, et à extraire le fil parfait de ce flux. 17. - Procédé selon la revendication 16, carac- térisé en ce qu'il consiste à faire avancer la mèche dans un canal de section réduite pour introduire ladite mèche dans le flux, et à extraire le fil parfait de ce flux en le faisant passer dans un canal de section réduite. 18. - Machine selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comporte des moyens (12, 14) destinés à introduire la mèche dans l'entonnoir et des moyens destinés à déplacer le dispositif de filage par rapport au premier moyen cité, ces premiers moyens pouvant être notamment des rouleaux avant (12), la machine pouvant notamment comprendre des rouleaux avant (12) qui introduisent la mèche dans l'entonnoir et des éléments permettant, le cas échéant, de rapprocher et d'éloigner le dispositif de filage des rouleaux avant.