Brevet FR2488818A1 — publié le 19820226

L'invention concerne d'une façon générale un appareil pour étirer un fil et vise plus particulièrement un appareil perfectionné pour étirer un fil du type lubrifié à sec dans le- quel le fil étiré est refroidi par contact direct avec un li- quide réfrigérant. Dans un appareil classique pour étirer un fil d'acier, pjar exemple, le fil traverse un compartiment de lubrification dans lequel il se recouvre d'un lubrifiant sec, tel que du sa- von, avant d'Otre étiré à travers une matrice en carbure de tungatène pour réduire sa section. De la chaleur est produite perdant l'opération d'étirage par friction dans la matrice et de déformation du matériau. Il est généralement souhaitable de refroidir le fil étiré avant de l'étirer davantage, en raison du fait que la chaleur du fil détermine en général la vitesse maximale à laquelle ce fil peut 8tre étiré. En outre, si le fil est laissé à une température élevée pendant un temps relative- ment court, les caractéristiques physiques de ce fil peuvent être altérées. Dans un système pour étirer un fil revêtu d'un lubri- fiant sec, il est important que le fil soit séché avant qu'il punètre dans le compartiment de lubrification, en raison du fait que de l'eau déposée sur le fil détruit les qualités lu- brifiantes du lubrifiant et produit l'usure rapide de la ma- trice. Un appareil typique pour étirer un fil, dans lequel ce fil est lubrifié par un lubrifiant solide ou sec et refroidi Par un contact direct avec un liquide réfrigérant, est décrit et représenté dans le brevet des Etats-Unis ne 2 203 751 au nom de SIi0IiS pour "procédé et appareillage pour étirer un fil", délivré le 11 Juin 1940, et dans le brevet des Etats-Unis n0 3 973 426 aux noms de FUJITA ET AUTRES pour "procédé pour re- froidir un fil d'acier", délivré le 10 Août 1976. Lors de l'éti- rage d'un fil à l'aide d'un appareil du type général qui vient d'être décrit, un coulage ou une rupture du fil peut probable- mnient aboutir à une fuite du liquide réfrigérant de la chambre de rjfrigération au récipient qui contient le lubrifiant sec, Lovoquant ainsi une contamination de ce lubrifiant et un temps d'arrêt de la machine pour réparation. L'invention vise princi- aleient une solution à ce problème. L'invention concerne des perfectionnements à un ap- pareil pour étirer un fil lubrifié à sec, du type possédant des moyens pour réaliser un compartiment de lubrification destiné a contenir une certaine quantité d'un lubrifiant sec, un en- se.llble matriciel comprenant une matrice d'étirage ayant une ex- tre..ité d'entrée en communication avec le compartiment contenant le lubrifiant pour recevoir un fil et réduire sa section, et des moyens pour réaliser une chambre de refroidissement en com- L.unication avec l'extrémité de sortie de la matrice d'étirage urcitéS pour maintenir le liquide réfrigérant en contact de refroidissement aveQ. l'extrémité de sortie de la matrice d'é- tirage et avec le fil quittant cette extrémité de sortie, et des moyens pour faire circuler un liquide réfrigérant à tra- vers la chambre de réfrigération. Suivant l'invention, il est prévu un dispositif palpeur pour détecter l'approche d'une ex- tree:iité d'un fil en direction de l'extrémité d'entrée de la matrice d'étirage, et des moyens qui réagissent au dispositif détecteur précité pour interrompre la circulation de liquide réfrigérant à travers la chambre de réfrigération après dé- tection par le dTpositif détecteur de l'approche d'un fil. Ce fil est étiré à travers la matrice d'étirage immédiatement après avoir traversé le compartiment contenant un lubrifiant sec, un liquide réfrigérant circule à travers la chambre de r'frigération et autour du fil lorsqu'il quitte la matrice de tirae. Le fil sert à détecter une extrémité d'un fil qui ap- proche de l'extrémité d'entrée de la matrine. La circulation du liquide réfrigérant à travers la chambre de réfrigération est interrompue après détection de l'approche de l'extrémité d'un fil. Sur les dessins annexés: La figure 1 est un plan partiel d'un appareil d'é- tirage de fil suivant l'invention. La figure 2 est une vue latérale sensiblement à plus grande échelle de la botte de matrice de la figure 1, représentée partiellement en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1. Si l'on se reporte aux dessins, un appareil-pour étirer un fil lubrifié à sec réalisé suivant l'invention est représenté sur la figure 1 et désigné d'une façgn générale par la référence 10. L'appareil 10 représenté, qui peut, par exe.mple, comprendre une-partie d'une ligne progressive d'éti- rage de fil, comprend une botte de matrice désignée dans son ensemble par la référence 12. La botte de matrice 12 est montée entre un cabestan ou un bloc de traction 14 et un accumulateur de fil 16 qui peut recevoir un fil, comme on le voit en W, ve- nant d'un autre bloc de traction (non représenté). L'accumula- teur 16 amène le fil au bloc 14 qui l'étire à travers la botte de matrice 12. Si l'on se réfère maintenant plus particulièrement à la ifigure 2, la botte de matrice 12 représentée possède un ré- servoir de lubrifiant ou un compartiment 18 à son extrémité an- terieure ou extrémité d'entrée pour contenir une certaine quan- tité d'un lubrifiant sec tel que du savon en poudre, et une structure porteuse de matrice située à l'arrière du comparti- ment contenant le lubrifiant et qui supporte un ensemble matri- ciel représenté d'une façon générale en 20. L'ensemble matriciel 20 comprend un système pour refroidi? un fil étiré par contact direct avec un liquide réfrigérant qui traverse une chambre de réfrigération associée à l'ensemble matriciel. L'appareil 10 coLmprend en outre un dispositif pour interrompre la circulation du liquide réfrigérant et pour évacuer ce liquide de la chambre de réfrigération après détection de l'approche d'une extrémité du fil étiré afin d'empêcher une contamination du lubrifiant; tous ces appareils seront décrits plus en détail ci-après. Si l'on examine maintenant la botte de matrice 12 plus en détail, on voit que des rouleaux, supérieur et infé- rieur, de guidage 24, 24 montés sur là paroi antérieure de la botte de matrice dirigent le fil W vers l'intérieur de la botte à travers une entrée annulaire 26 qui est vissée dans la paroi antcrieure de la botte de matrice et possède un alésage 27 qui comprend une partie d'entrée convergente et de forme conique vers l'arrière. Un organe annulaire de ixation 28 boulonné à la _,aroi arrière du réservoir de lubrifiant 18 supporte un tube de lubrifiant 30. Ce tube possède un alésage 31 de forme coni- que qui va en s'élargissant vers l'arrière et est aligné co- a:;ialement avec l'alésage d'entrée 27. L'ensemble matriciel 20 est fixé à la botte de msa- trice 12 par un écrou annulaire 32 de retenue de la matrice iaintenu par vissage dans la paroi postérieure de la botte de matrice; cette dernière paroi est représentée par la référence 34. L'ensemble matriciel comprend un porte-matrice 36 relié par 4C vissa e à l'écrou de retenue 32. Un alésage 38 s'étend coaxiale- 248 8 8 18 ment & travers le porte-matrice et possède à son extrémité pos- térieure une sortie de diamètre réduit qui délimite une surface a:mulaire d'appui 40 dirigée vers l'avant. Des conduits d'admis- sion et d'échappement représentés respectivement en 42 et 44 sont reliés respectivement à des orifices d'entrée 46 et de sor- tie 48 qui communiquent avec l'alésage 38 dans un but qui appa- raltra plus loin de façon évidente. Un organe cylindrique d'étanchéité ou une matrice de calibrage 50 qui peut comprendre une pointe en carbure de tung- stène représentée en 50a est logée à l'intérieur de la partie postérieure de l'alésage 38, en contact avec la surface 40, comiae représenté sur la figure 2. La matrice 50 peut, si on le désire, exécuter une légère opération de traction pour "cali- brer" le fil; toutefois, le r8le principal de la matrice 50 est de coopérer avec le fil pour rendre étanche l'extrémité de sortie de l'ensemble matriciel 20, comme on l'indiquera ci- après plus en détail. L'ensemble matriciel 20 comprend en outre un manchon 52 de forme générale cylindrique, ayant la forme d'une bobine, loué de façon coulissante dans l'alésage 38 immédiatement en avant de la matrice d'étanchéité 50 et qui coopère avec le lo- Liement 36 pour délimiter au moins une chambre annulaire entou- rant une partie correspondante du manchon. Le manchon52 repré- senté possède une partie de forme générale cylindrique et des rebords annulaires 54 et 56 diamétralement élargis à ses extré- mités opposées qui viennent en contact avec la paroi de l'alé- sage 38. Une autre bride annulaire 58 entoure le corps du man- chon entre les rebords 54 et 56, comme le montre pratiquement la figure 2. Le corps du manchon 52 et les brides annulaires 54, 56 et 58 coopérent avec l'alésage 38 pour former deux cham- bres annulaires 60 et 62 entre le carter 36 et le manchon 52. La ciambre annulaire 60 est en communication fluide avec l'ex- trriité intérieure de l'orifice d'entrée 46, tandis que la chambre annulaire 62 communique avec l'orifice de sortie 48. Le manchon 52 possède un alésage coaxial qui comprend une par- tie convergente conique 64 dirigée vers l'arrière qui forme une connexion avec une partie 66 de forme générale cylindrique voi- sine de l'extrémité postérieure du manchon. La partie cylin- drique 66 a un diamètre légèrement supérieur au diamètre inté- rieur de la pièce d'étanchéité 50a. Au moins un passage 68 d'entrée de fluide est ménagé dans l'extrémité antérieure du manchon 52 et incliné vers l'avant et vers l'intérieur de la chambre annulaire 60 à la partie 64 de l'alésage et débouche à travers l'extrémité antérieure de l'alésage 64 pour réaliser une communication pour fluide entre la chambre 60 et l'alésage 64. Le nombre et la disposition de ces passages peuvent variera mais de préférence le manchon 52 possède huit passages 68 es- pacés angulairement de façon uniforme. Au moins un passage de sortie de fluide 70 réalise une coimnunication pour fluide entre l'alésage 66 et la chambre annulaire 62. Des anneaux en élasto- liàre forment des joints étanches au fluide en différents points à l'intérieur de l'ensemble matriciel, comme le montre la fi- gure 2. Une matrice d'étirage 72 qui comprend une partie de l'ensemble matriciel 20 et qui peut contenir une pièce en car- bure de tungstène comme indiqué en 72a est serrée entre l'extré- mité antérieure du manchon 52 et le dispositif 28 de fixation du tube en alignement coaxial avec le tube de lubrifiant 30 et la matrice d'étanchéité 50. Un système pour faire circuler un liquide réfrigérant afin de refroidir le fil étiré W et la matrice d'étirage 72 et pour refouler du réfrigérant depuis l'ensemble matriciel 20 dans le cas d'un coulage ou d'une rupture du fil est représenté de façon relativement schématique sur la figure 2. Plus précisé- ment, le conduit d'admission 42 est relié par une soupape de co.inande 74 à une source de réfrigérant liquide, de préférence de l'eau, indiquée en 76, et à une source d'air sous pression représentée par la référence 78. La soupape, qui est de préfé- rence actionnée par solénoïde, est réalisée de façon à envoyer o0 de l'air ou de l'eau au conduit d'admission 42. De préférence, la soupape de commande 74 possède une troisième position, ou position de fermeture, dans laquelle ni de l'air ni de l'eau n'est envoyé à l'ensemble matriciel 20. En variante, on peut "révoir à cet effet une soupape de fermeture séparée (non re- plesentée). Un dispositif palpeur est prévu pour détecter l'ap- roche de l'extrémité d'un fil W qui est étiré à travers la matrice 12. Plusieurs dispositifs palpeurs peuvent être uti- liszs dans ce but; toutefois, dans l'appareil représenté sur la fIigure 10, on utilise dans ce but un interrupteur 80. L'interrupteur 80, représenté schématiquement sur la figure 2, est monté au voisinage immédiat du trajet que suit le fil W et en avant de la botte de matrice 12. L'interrupteur 80 est relié a un circuit de commiande (non représenté) pour actionner la soupape à soléno!de 74 en réponse à la détection de l'extrémité d'un fil qui s'approche. Le circuit de commande peut également être réalisé de façon à arrêter l'appareil 10 après détection d'une extrémité de fil qui s'approches En fonctionnement normal, le fil W est étiré depuis l'accumulateur 16 et'à travers-la botte matricielle 12 par le bloc de traction 14. Si une tension normale est exercée sur le fil W au voisinage de l'interrupteur 80, la soupape de commande 74 sera maintenue dans une position dans laquelle de l'eau de refroidissement est envoyée à l'ensemble matriciel 20 depuis la source d'eau 76 à travers le conduit d'admission 42. De l'eau de refroidissement s'écoule dans la matrice, à travers l'orifice d'entrée 46, danq la chambre annulaire 60, et est refoulée sous pression et dans la direction de l'extrémité pos- térieure ou de sortie de la pièce de traction 70a à travers les passages 68, 68. De l'eau de refroidissement s'écoule vers l'arrière à travers les parties 64 et 66 des alésages et en dehors de lapartie 66 de l'alésage à travers le passage de sortie 70 dans la chambre annulaire 62 et, depuis cette cham- bre, à travers l'orifice de sortie 48 et à travers le conduit de sortie 44, juaqu'à un canal de drainage approprié. Une source suffisante d'eau de refroidissement à une température contrôlée peut être reliée à l'ensemble matriciel 20 pour main- tenir la température désirée pour le fil. Dats le cas d'un cou- lage ou d'une rupture de fil, un jeu soudain dans le fil W au voisinage da linrtèirupteti 80 oblige cet interrupteur à ac- tionner le circuit de commande agissant sur la soupape de com- maande 74 pour couper l'arrivée d'eau de refroidissement au conduit d'admission 42 et pour envoyer de l'air sous pression à ce dernier conduit, en vue de refouler l'eau de refroidisse- ment depuis l'ensemble matriciel 20 à travers le conduit d'-- échappement 44. L'interrupteur détecteur 80 sera, bien entendus placé à une dist-aence suffisante de la matrice de traction 72 pour assurer un temps suffisant pour "expulser" l'ensemble ma- triciel avant que l'extrémité du fil qui approche traverse la matrice 72, empochant ainsi l'échappement d'eau depuis l'en- semble matriciel 20 jusque dans le réservoir de lubrifiant 16. Bien que la matrice 50 puisse servir de matrice de calibrage de fil, son rôle principal est de coopérer avec le fil W pour réaliser une étanchéité à l'extrémité de sortie de la chambre de refroidissement. La matrice 50 peut 8tre suppri- mée; toutefois, la suppression de cette matrice aura pour résultat l'expulsion de liquide réfrigérant dans une direction axiale depuis l'extrémité postérieure de l'ensemble matriciel , en particulier pendant la partie "expulsion" du cycle dé- crit précédenmment. Etgnt donné que cette situation peut 8tre discutable, il est préférable de prévoir une matrice d'étan- chéité à l'extrémité de sortie de l'ensemble matriciel. REVENDICATIONS 1 - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec, pos- sédant des moyens pour réaliser un compartiment de lubrifica- tion destiné à contenir une certaine quantité d'un lubrifiant sec, un ensemble matriciel disposé axialeinent et comprenant une matrice d'étirage (72) ayant une extrémité d'entrée en com- munication avec le compartiment contenant le lubrifiant pour recevoir axialement un fil (W) après que celui-ci a traversé le compartiment de lubrification et en réduire la section lors- qu'il traverse la matrice d'étirage, et des moyens pour réali- ser une chambre de refroidissement en communication avec l'ex- trémité de sortie de la matrice d'étirage précitée pour main- tenir le liquide réfrigérant en contact direct avec l'extré- mité de sortie et avec le fil quittant cette extrémité de sor- tie, et des moyens pour faire circuler du liquide réfrigérant à travers la chambre de refroidissement, et caractérisé par un dispositif (80) pour détecter l'approche de l'extrémité d'un fil (W) qui se dirige vers la matrice d'étirage (72) précitée, et par un dispositif de cominande (74) qui réagit au dispositif de détection (80) pour interrompre la circulation du liquide réfrigérant à travers la chambre de refroidissement après la détection par le dispositif de détection (80) précité de l'ap- proche de l'extrémité d'un fil. 2 - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la revendication 1, caractérisé par un dispositif (78) d'évacuation de liquide qui réagit au dispositif détecteur (80) précité pour évacuer du liquide réfrigérant depuis la chambre de refroidissement précitée après détection de l'approche de l'extrémité d'un fil par le dispositif de détection (80). 3 - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande (74) comprend une partie du dispositif (78) pré- cité d'évacuation de liquide. 4 - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en qe que le dispositif de comliande précité-comprend une soupape de commande (74). Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif détecteur comprend un interrupteur (80) disposé à proximité du 2483R18 trajet que suit le fil (W) approchant de la matrice d'étirage (72). 6 - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de refroidissement précitée est partiellement délimitée par un porte-matrice (36) qui retient la matrice d'étirage (72). 7 - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la revendication 6, caractérisé en ce que la mhambre de refroidissement est en outre délimitée par un organe d'étan- chéité (50a) qui coopère avec le fil (W) pour rendre étanche l'extrémité de sortie de la chambre de refroidissement précitée. 8 - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe d'étan- chéité précité comprend une autre matrice (50a) supportée par le porte-matrice (36) à une certaine distance axiale de la ma- trice d'étiraEe (72). 9 - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la revendication 6, caractérisé en ce que le porte-matrice (36) comprend un logement (36) et un manchon (52) contenu dans ce loLement et ayant un alésage (64) disposé axialement qui délimite une partie de la chambre de refroidissement précitée. - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la combinaison des revendications 1 et 9, caractérisé en ce que: a) le manchon (52) et le logement (36) précités coo- pèrent pour délimiter au moins une chambre annulaire (60) qui entoure une partie du manchon (52) précité; b) ce manchon (52) possède un passage d'entrée de fluide (68) qui communique avec la chambre annulaire (60) et avec la chambre de refroidisse- ment précitées; et c) la chambre annulaire (60) et le passage d'entrée de fluide (68) précités comprennent les moyens pré- cités pour faire circuler du liquide réfrigérant. 11 -Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la revendication 10, caractérisé en ce que le passage d'entrée (68) est incliné vers l'intérieur, depuis le passage annulaire (60) précité et dans la direction de l'extrémité de sortie précitée, et se termine au voisinage de cette extrémité de sortie. 12 - Appareil pour étirer un fil lubrifié à sec sui- vant la revendication 10, caractérisé en ce que: a) le man- chon (52) et le logement (36) précités délimitent un certain nombre de chambres annulaires (60,62); b) le passage d'entrée (68) précité communique avec l'une (60) des chambres annulaires précitées; c) le manchon (52) précité possède un passage de sortie (70) qui comnmunique avec la chambre de refroidissement précitée et une autre des chambres annulaires (62); et d) l'autre des chambres annulaires (62) et le passage de sortie (70) précité comprennent aussi les moyens précités pour faire circuler du liquide réfrigérant. 13 - Procédé pour étirer et refroidir un fil dans un système d'étirage pour un fil lubrifié à sec ayant un ensemble matriciel comprenant une matrice d'étirage de fil et une cham- bre de refroidissement voisine de l'extrémité de sortie de la matrice d'étirage précitée, et caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: a) étirer le fil à travers la matri- ce immédiatement après l'avoir fait passer dans un lubrifiant sec; b) faire circuler du liuide réfrigérant à travers la chambre de refroidissement et autour du fil lorsque celui-ci quitte la matrice d'étirage précitée; c) agir sur le fil pour en détecter l'extrémité qui s'approche de l'extrémité d'entrée de la matrice; et d) interrompre la circulation du liquide réfrigérant à travers la chambre de refroidissement après dé- tection de-l'approche de l'extrémité d'un fil. 14 - Procédé pour étirer et refroidir un fil dans un système d'étirage pour un fil lubrifié à sec suivant la reven- dication 13, caractérisé en ce qu'on fait en outre sortir du liquide réfrigérant de la chambre de refroidissement après détection de l'approche de l'extrémité d'un fil. - Procédé pour étirer et refroidir un fil dans un système d'étirage pour un fil lubrifié à sec suivant la re- vendication 14, caractérisé en ce qu'on fait sortir le liquide réfrigérant en "l'expulsant" de la chambre de refroidissement. 16 - Procédé pour étirer et refroidir un fil dans un système d'étirage pour un fil lubrifié à sec suivant la re- vendication 15, caractérisé en ce que "l'expulsion" du liquide réfrigérant se fait en introduisant de l'air sous pression dans la chambre de refroidissement.