Brevet FR2519354A1 — publié le 19830708

La présente invention est relative à une installation pour l'essorage, le séchage et/ou la teinture de matières fibreuses ou poreuses. Elle s'applique à l'essorage et au séchage de matières fibreuses les plus diverses et quelle que soit la forme sous laquelle elles se présentent. L'invention s'applique aux matières fibreuses textiles avant filature (sous forme de bourre), en cours de filature (sous forme de rubans de peignée ou"tops"), ou après filature (sous forme de fils) et mGme à des produits tissés ou tricotés. Elle s'applique également aux matières non textiles fibreuses ou poreuses. L'invention est particulièrement adaptée à l'essorage et au séchage de matières fibreuses se présentant sous la forme de bobines, telles que les bobines de rubans de peignée appelées aussi "tops" obtenues aux différentes étapes du démêlage ou cardage des fibres à partir des bourres ou amas de fibres. On connaît déjà des installations associant des machinesd'essorage à circulation d'air ou à centrifugation avec des séchoirs à circulation d'air ou à rayonnement haute ou hyper fréquence. Toutefois, ces installations requièrent des opérations de manutention importantes en temps et en main-d'oeuvre pour le transfert des matières à traiter d'une machine à l'autre. La Demanderesse a par ailleurs réalisé des machines d'essorage et de séchage dans lesquelles ces deux opérations sont réalisées dans une enceinte unique par circulation forcée d'air, alternativement de l'extérieur vers l'intérieur, et inversement, de la matière à traiter avec chauffage éventuel de l'air au moins pendant la phase de séchage, à travers des matières textiles peu denses ou présentant une épaisseur relativement faible de matière à traverser. De telles machines pourraient en principe être utilisées pour le traitement de matières plus denses ou présentant une épaisseur à traverser plus importante. Toutefois, dans une telle utilisation, les conditions opératoires requièrent l'utilisation de puissances énergétiques élevées non compatibles avec une exploitation industrielle, qui ne seraient pas sans incidence sur la qualité des produits obtenus. On connaît également des machines pour l'essorage et le séchage de produits fibreux ou poreux fonctionnant selon un autre procédé, suivant lequel les matières sont soumises à une circulation d'air par dépression ou aspiration, ainsi qu'à un rayonnement haute fréquence ou hyperfréquence. L'application du vide partiel a pour effet de débarrasser la matière de la majeure partie de son eau (essorage), tandis que le ravonnement vaporise l'eau résiduelle (séchage) dans des zones moins accessibles telles que les espaces inter-fibres. Une telle machine a succion et à rayonnement n'est utilisable que pour le traitement de faibles quantités de matière, ce qui la rend insuffisante pour une exploitation industrielle. Le but de la présente invention est de réaliser une installation d'essorage,de séchage et/ou de teinture qui ne présente pas les inconvénients précités en ce qu'elle permet le traitement de matières plus denses ou présentant une épaisseur à traverser plus importante tout en évitant les risques de dommages sur la qualité des ma- tières,tels que les risques de migration et de jaunissement grâce à l'emploi simultané ou successif d'un ou plusieurs moyens d'action tendant à abaisser le taux d'humidité de la matière à traiter.Un autre avantage de la présente invention réside dans la diminution sensible des temps de traitement sans faire appel à des procédés d'action de trop forte intensité, par exemple une forte pression de la circulation forcée de gaz, qui serait préjudiciable aux qualités physiques des fibres, des rubans ou des fils. La présente invention offre également l'avantage d'effectuer, le cas échéant, l'opération de séchage a une température sensiblement inférieure à celle à laquelle sont effectuées les opérations de séchage dans les machines de l'Art antérieur, évitant ainsi tout risque de préjudice sur les qualités physiques et/ou chimiques des fibres. La présence de plusieurs moyens tendant à diminuer le taux d'humidité de la matière, permet de choisir dans une certaine mesure la température de séchage et de permettre, en conséquence, d'effectuer simultanément certains traitements de teinture ou de fixation d'apprêts par l'action de la chaleur. Pour atteindre ce but, l'installation d'essorage, de séchage et/ou de teinture de matières fibreuses ou poreuses selon la présente invention, comporte en combinaison - des moyens de circulation d'un gaz travers lesdites matières afin de les débarrasser d'une partie de leur eau, - des moyens d'application d'un rayonnement haute ou hyper fréquence sur lesdites matières pour vaporiser une autre partie de l'eau, lesdites vapeurs étant évacuées par lesdits moyens de circulation du gaz. Les moyens de circulation du gaz sont avantageusement des moyens de circulation forcée d'un gaz sous pression traversant les matières à traiter dans un sens allant de l'extérieur vers l'intérieur desdites matières, ou dans le sens inverse, lesquels moyens peuvent avantageusement coopérer avec des moyens de production d'un vide partiel dans la cuve de traitement, permettant une aspiration ou succion des fluides. Les moyens de circulation forcée et les moyens de production du vide peuvent être mis en oeuvre cumulativement au cours du cycle de traitement, en alternance seulement. Les moyens de production d'un vide sont mis en oeuvre préférentiellement au cours de la première phase (essorage). Alternativement, l'essorage peut être réalisé par la circulation forcée du gaz dans le sens allant de l'extérieur des matières vers l'intérieur, L'essorage peut aussi être réalisé par la mise en oeuvre des deux moyens successivement. De façon préférentielle également, les moyens de production du rayonnement sont mis en oeuvre pendant la seconde phase (séchage) , simultanément avec la circulation forcée du gaz dans le sens allant de l'intérieur vers l'ex- térieur des matières. De préférence; le gaz est chauffé à une température prédéterminée pour le séchage, au moyen d'un réchauffeur. Un tel chauffage s'avère d'autant plus nécessaire que les quantités de matière à traiter sont importantes. De manière préférentielle également, des moyens sont prévus pour supporter une multiplicité de piles de volumes unitaires de matière à traiter, tels que des bobines de rubans de peignée ou analogues. Lesdits moyens de support des piles peuvent être entraînés en rotation autour d'un axe parallèle à la (ou les) pile(s). Dans le cas d'une cuve cylindrique, les moyens de support des piles (dispositif porte-matière) sont entraînés en rotation autour de l'axe longitudinal de la cuve. Dans le but de réaliser une économie d'énergie, il est prévu un échangeur de chaleur pour réaliser la récupération des calories du gaz de sortie de la cuve de traitement au profit du gaz d'entrée alimentant les moyens de circulation forcée du gaz. Selon un perfectionnement, il est prévu une conduite de derivation (by-pass) dudit échangeur de chaleur pour le recyclage d'une partie du gaz chaud et humide de sortie de la cuve de traitement dans les moyens de circulation force, afin de rendre homogène en fin de traitement le taux de reprise d'humidité final des matières. Dans une atmosphère à température et humidité données, chaque matière textile tend selon sa nature à fixer un pourcentage déterminé d'eau par rapport à sa masse sèche. Ce taux est appelé taux de sorption ou taux de reprise, et ce taux influence directement les propriétés physiques de la matière textile : masse, tenacité, élasticité, résistance électrique, etc... Ce taux est très important pour les étapes ultérieures (filature, tricotage, tissage), s'il s'agit de matières fibreuses. De nombreuses possibilités existent pour faire concourir les différents moyens d'action tendant à absorber l'humidité des matières juqu'à un taux d'humidité de l'ordre de 17,5 % + 1,5 t. Les différentes possibilités peuvent être utilisées afin de rechercher la solution optimale au regard du temps de traitement et/ou de l'économie d'énergie et/ou de l'efficacité du traitement. En fin de traitement, le recyclage d'une partie de l'air chaud et humide de sortie de la cuve de traitement comme on l'a indiqué ci-dessus, permet d'obtenir un taux d'humidité uniforme à l'intérieur de la matière traitée. Associée aux avantages déjà mentionnés plus haut, cette possibilité confère un grand intérêt à l'installation industrielle selon la présente invention, notamment dans la fourniture des rubans de peignée aux filatures dont l'air est conditionné afin de respecter un certain degré d'hygroscopicité. L'invention sera mieux comprise à l'aide du com plément de description qui va suivre, qui se réfère à un exemple de réalisation non limitatif de l'objet de l'invention, accompagné des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un plan schématique de l'installation d'essorage, de séchage et/ou de teinture selon l'inven tion, - la figure 2 est une vue en coupe schématique de la cuve de traitement et du dispositif portant la matière, dans le cas d'une application de l'invention au traitement d'une multiplicité de piles de volumes unitaires de ma tière à traiter, - la figure 3 est une vue schématique en coupe transversa le selon la ligne I-I de la figure 1 montrant la dispo sition d'un volume unitaire de matière à traiter à l'in térieur de la cuve de traitement, et les dispositifs de réflexion et de répartition des rayonnements haute ou hyperfréquence, - la figure 4 est une vue schématique en coupe transver sale selon la ligne II-II de la figure 2, montrant la disposition des piles de volumes unitaires de matière à traiter et les dispositifs de réflexion et de réparti tion des rayonnements haute ou hyperfréquence. L'installation d'essorage, de séchage et/ou de teinture telle que représentée sur le dessin de la figure 1, comporte une cuve de traitement 1, de préférence cylindrique, fermée à sa partie supérieure par un couvercle amovible 2 et assurant une fermeture étanche. A l'intérieur de la cuve de traitement est représenté schématiquement un élément porte-matière 3, solidaire d'une colonne creuse 4, de préférence cylindrique, dont la paroi est munie d'une multiplicité d'ouvertures 5 pour permettre le passage de l'air entre le volume intérieur de la colonne 4 et le volume intérieur de l'élément porte-matière 3. De la même façon, des ouvertures 6 sont prévues sur la surface périphérique de l'élément portematière 3, pour permettre le passage de l'air entre le volume intérieur dudit élément porte-matière et l'espace intérieur de la cuve de traitement 1. L'ensemble formé par la colonne 4 et l'élément porte-matière 3 constitue le dispositif porte-matière, qui peut être statique ou animé d'un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal, au moyen du dispositif d'entraînement en rotation 7 de type adéquat et connu en soi. L'installation comprend des moyens de production d'une circulation d'air à travers la matière placée dans l'élément porte-matière 3. Au moyen de commandes appropriées, la circulation d'air peut s'effectuer de l'intérieur vers l'extérieur de la matière ou en sens inverse. Ces moyens comprennent une conduite d'entrée d'air à la pression atmosphérique 8, un moyen de compression de l'air 9, qui peut être un ventilateur ou un surpresseur, un réchauffeur 10, à la sortie duquel sont prévues deux canalisations : une canalisation 11 d'alimentation de la cuve de traitement l,et une canalisation 12 d'alimentation de la colonne 4 du dispositif porte-matière, sur chacune desquelles est montée une vanne d'ouverture et de fermeture, respectivement îîa et 12a. I1 est également prévu deux canalisations de sortie, respectivement 13 pour la cuve de traitement et 14 pour le dispositif porte-matière, munies chacune d'une vanne d'ouverture et de fermeture, respectivement 13a et 14a. En aval desdites vannes 13a et 14a, les deux canalisations de sortie 13 et 14 forment une canalisation commune d'échappement 15 qui alimente l'échangeur de chaleur 16 pour la récupération des calories de l'air de ladite conduite d'échappement 15. Une partie de l'air de la conduite d'échappement 15 peut être directement remit en circulation forcée au moyen de la conduite 17, dont le passage est commandé par la vanne d'ouverture et de fermeture 17a. L'installation comprend également des moyens de succion de l'air de la cuve de traitement comprenant une conduite 18 en communication avec la colonne du dispositif porte-matière, une vanne d'ouverture et de fermeture 18a, et un moyen de production de vide 19 au moins partiel, tel qu'un vase de dépression ou une pompe à vide. L'installation comprend,de plus, des moyens de chauffage par application de rayonnements haute ou hyperfréquence, connus en soi, représentés schématiquement sur les dessins. Ces moyens comprennent un générateur 20, des applicateurs de rayonnement 21 et des dispositifs de réflexion et de répartition 22, représentés schématiquement sur le dessin des figures 3 et 4. Ces dispositifs de ré flexion et de répartition sont très utiles dans le cas d'une multiplicité de piles de volumes unitaires de matière à traiter, comme le prévoit la variante ci-après. Selon une variante représentée sur le dessin des figures 2 et 4, le dispositif porte-matière comprend une multiplicité de colonnes 4a à 4d, recevant chacune une pile d'éléments porte-matière, respectivement 3a à 3d, pour le traitement d'une multiplicité de piles de volumes unitaires de matière à traiter. Chaque colonne comporte plusieurs éléments unitaires porte-matière empilés. Sur le dessin de la figure 4, on a représenté une vue schématique en coupe transversale de la disposition de la matière sur quatre piles 4a à 4d. I1 s'agit d'un exemple non limitatif, le nombre de piles pouvant être inférieur ou supérieur selon les dimensions données à la cuve de traitement. Excepté la conformation du dispositif portematière, l'installation pour l'essorage, le séchage et/ou la teinture d'une multiplicité de piles de volumes unitai -res-ie-matière, comprend les mêmes moyens que l'installa- tion décrite ci-dessus pour un volume unitaire de matière à traiter. Le fonctionnement de l'installation sera décrit en se reportant principalement au dessin de la figure 1, pour le traitement d'un volume unitaire de matière à traiter. La matière étant placée dans l'élément portepièce, sous la forme d'une bobine de ruban de peignée par exemple, et le couvercle 2 de la cuve de traitement 1 étant fermé, la matière est soumise à une circulation d'air sensiblement transversale, dans le sens allant de ltexté- rieur de ladite matière vers l'intérieur. La circulation d'air est obtenue en fermant les vannes 12a, 13a et 18a. L'air comprimé par le moyen de compression 9, qui peut être réchauffé par le réchauffeur 10, est introduit dans la cuve de traitement par la canalisation 11, traverse la matière à traiter et est évacué par la colonne 4, et les canalisations 14 et 15. La circulation forcée d'air sous pression débarrasse la matière d'une majeure partie de son eau, par compression et entraînement. Alternativement ou successivement, la circulation d'air et par conséquent l'enlèvement d'une partie de l'eau contenue dans la matière, peut être obtenue par dépression dans la cuve au moyen du dispositif de production de vide 19 en ouvrant les vannes 18a et 13a, et en fermant les vannes îîa, 12a et 14a. Simultanément à la circulation d'air produite par l'un ou l'autre moyen indiqué ci-dessus, la matière est également soumise à un rayonnement haute ou hyperfréquence qui vaporise l'eau,et plus particulièrement celle retenue dans les espaces interfibres ou qui adhère aux fibres et que peut difficilement atteindre la circulation d'air. Dans une seconde phase, on procède au séchage, de préférence au-moyen de la circulation forcée d'air dans le sens inverse de celle précédemment décrite, en ouvrant les vannes 12a et 13a et en fermant les vannes pila, 14a et 18a. De cette façon, l'air comprimé par le moyen de compression 9, chauffé par le réchauffeur 10, est introduit par la canalisation 12 dans la colonne 4 du dispositif portematière et traverse sensiblement transversalement la matière à traiter dans le sens allant de l'intérieur vers l'extérieur de ladite matière à traiter. L'air s'échappe de la cuve de traitement par la canalisation 13, puis la canalisation d'échappement 15. Pendant cette phase de séchage, on maintient l'application du rayonnement haute ou hyperfréquence sur la matière à traiter. Une partie des calories de l'air chaud de la conduite d'échappement 15 est récupérée au moyen de l'échangeur de chaleur air-air 16 pour chauffer l'air de la conduite d'alimentation 8. Une telle disposition offre l'avantage d'une économie d'énergie. Lorsque le taux d'humidité requis de la matière est atteint, on ouvre la vanne 17a. Une partie de l'air chaud et humide de la conduite 15 d'échappement,est recyclé dans la circulation forcée d'air, pour être appliqué de nouveau sur les matières à traiter, afin d'homogénéiser le taux de reprise d'humidité final'desdites matières. En variante, on peut différer la mise en oeuvre des moyens de chauffage par rayonnement haute ou hyperfréquence après une première période dite d'essorage. Pour cette première période d'essorage, on recourt aux moyens de circulation forcée d'air dans le sens allant de l'extérieur vers l'intérieur de la matière, soit aux moyens de circulation d'air par dépression, soit successivement aux premiers et aux seconds moyens de circulation. On peut également effectuer cette opération d'essorage en utilisant une circulation forcée d'air dans le sens allant de l'-intérieur versol'extérieur de la machine, en alternance soit avec une circulation forcée dans l'autre sens, soit avec une circulation par dépression. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 10- Installation d'essorage, de séchage et/ou de teinture de matières fibreuses ou poreuses, au moins une unité de volume desdites matières étant placée dans une cuve de traitement, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison : - des moyens de circulàtion d'un gaz (8 à 15 et 18,19) à travers lesdites matières afin de les débarrasser d'une partie de leur eau ; - des moyens d'application d'un rayonnement haute-fréquence ou hyper-fréquence (20,21,22) sur lesdites matières pour vaporiser une autre partie de leur eau, lesdites vapeurs étant évacuées par lesdits moyens de circulation du gaz. 2 - Installation selon la Revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de circulation d'un gaz sont des moyens de circulation forcée (8 à 15) d'un gaz sous pression traversant les matières à traiter dans un sens allant de l'extérieur desdites matières vers l'intérieur ou dans le sens inverse. 30- Installation selon la Revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de circulation d'un gaz comprennent, en outre, des moyens de production d'un vide partiel (18,19) dans la cuve de traitement (1). 4 - Installation selon la Revendication 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de production d'un vide partiel (18,19) communiquent avec la partie intérieure des unités de volume de matière à traiter, de manière à réaliser une aspiration de l'extérieur vers l'intérieur desdites matières à traiter. 5 - Installation selon la Revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (3,4,3a à 3d, 4a à 4d) pour supporter au moins une pile de plusieurs volumes unitaires de matière à traiter. 60- Installation selon la Revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens pour supporter la matière à traiter sont animés d'un mouvement de rotation d'axe paral lèle à l'axe de la(ou des) pile(s) de matière à traiter. 7 - Installation selon la Revendication l, caractérisée en ce qu'il est prévu un échangeur de chaleur (16) pour réaliser un transfert de chaleur du gaz de sortie de la cuve de traitement vers le gaz d'entrée qui alimente les moyens de circulation forcée du gaz. 80- Installation selon la Revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu une conduite de dérivation (17) pour le recyclage d'une partie du gaz chaud et humide de sortie de la cuve de traitement (1) directement dans les moyens de circulation forcée, afin de rendre homogène en fin de traitement le taux de reprise final des matières.