Brevet FR2540013A1 — publié le 19840803

La présente invention concerne un dispositif de refroidis- sement de fil pour machine à tréfiler. La réduction de section d'un fil métallique par tréfilage, c'est-à-dire par traction à travers une filière au moyen d'un cabestan d'enroulement, comme tout procédé de déformation mécanique, engen- dre de la chaleur qui a pour effet d'augmenter la température du fil tréfilé et des outillages en contact avec ce fil Cet accroissement de température modifie les caractéristiques mécaniques du fil Cette mo- dification est d'autant plus néfaste que les fils tréfilés sont en acier à teneur en carbone plus élevée et elle fait apparaître des phénomènes de vieillissement bien connus. Il en est ainsi particulièrement en ce qui concerne les ma- chines à tréfiler du type "à sec" o le lubrifiant utilisé pour faciliter le tréfilage est un produit pulvérulent et sec n'ayant aucun rôle refroidis- seur. Afin de limiter l'échauffement du fil et de le maintenir dans des limites acceptables du point de vue métallurgique, les machines à tréfiler modernes sont munies de dispositifs de refroidissement du fil qui sont en gros de deux sortes: les dispositifs à refroidissement indi- rect et les dispositifs à refroidissement direct. Le refroidissement indirect consiste à refroidir -par circu- lation de liquide les outillages en contact avec le fil, c'est-à-dire la filière et le cabestan de traction Le temps de séjour d'une tranche élé- mentaire de fil dans la filière étant extrêmement court, ce refroidisse- ment est très limité Par contre, le cabestan permet d'emmagasiner un grand nombre de spires augmentant ainsi la surface de contact entre le fil chaud et le cabestan refroidi Ce refroidissement est donc plus effi- cace mais est limité par son principe d'échange calorifique d'une part et par le contact purement linéaire entre le fil rond et le cabestan cylin- drique d'autre part. Le refroidissement direct peut être envisagé seul ou en complément du refroidissement indirect et il est de deux types: 40013 -2 5-o O à air: un soufflage autour du cabestan crée une chemise d'air ascen- dant et refroiditle fil accumulé sur le cabestan Ce procédé est fré- quemment employé de pair avec le refroidissement intérieur par liquide du cabestan décrit ci-dessus Il convient de noter que son efficacité est est d'autant plus grande que le fil/d'un diamètre plus faible Ses limites sont évidentes du fait de la faible chaleur spécifique de l'air Les principaux inconvénients de cette façon de procéder sont le bruit et le brassage polluant des savons et résidus de savon de tréfilage toujours présents sur la machine. par liquide: plusieurs systèmes existent et consistent à arroser le fil pendant son parcours entre la sortie de la filière et le point de tangence avec la chasse du cabestan. Ces systèmes s'avèrent peu efficaces sur les machines rapi- des, car, compte tenu du faible espace disponible, le temps dé séjour du fil dans ces systèmes est compris entre quelques dixièmes et quelques centièmes de seconde De plus, en cas de casse du fil, le liquide de refroidissement risque de traverser la filière et de se mélanger avec le savon de tréfilage situé en amont de la filière Il faut noter également que ces systèmes exigent généralement la confection de soies d'enfilage considérablement plus longues et rendent l'enfilage de la machine plus délicat. Un autre procédé consiste à pulvériser depuis l'extérieur le liquide de refroidissement directement sur les spires de fil accumulées sur le cabestan, ce qui permet d'obtenir une exposition plus longue du fil au refroidissement Un tel système serait efficace mais les ruissel- lements et centrifugations de liquide et l'atmosphère humide environnant la machine ne sont pratiquement pas acceptables. La production d'une machine à tréfiler étant une fonction de sa vitesse, les tréfileurs recherchent des machines de plus en plus ra- pides mais comme l'échauffement est également une fonction directe de la vitesse on se heurte à un problème difficile à résoudre. Ce problème est résolu, conformément à l'invention, en pratiquant dans la paroi externe du cabestan des fentes ou gorges ali- -3 - =entées les unes en liquide de refrcidissement, servant à amener ce liquide au contact du fil qui s'enroule sur le cabestan et dont les spires, jointives, forment un chemisage externe au cabestan dans lequel circule le liquide de refroidissement, les autres alimentées en air sous pression destiné à la reprise et à l'évacuation du liquide de refroidissement. ( onformément-à l'invention, la paroi externe du cabestan présente d'autres fentes ou gorges reliées également à la source d'air sous pression et destinées à régulariser la circulation du liquide de refroidissement dans le chemisage créé. Les divers caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description, qui va suivre, d'une de ses formes possible de réalisation Il est bien précisé, qu'il s'agit uniquement d'un exemple et que toutes autres dispositions pourraient 8 tre adoptées sans sortir du cadre de l'invention. Au cours de cette description on se réfère aux dessins ci- joints qui montrent: Fig 1 une vue schématique en élévation d'une machine à tréfiler dont le cabestan présente le dispositif suivant l'invention, Fig 2 une vue en coupe à échelle agrandie, par un plan axial, de ce cabestan. Ainsi qu'on le voit sur la Fig 1 la machine à tréfiler com- porte un cabestan de tréfilage 1 qui se présente comme un corps cylin- drique entraîné en rotation par un moteur 2 et une transmission 3 La partie inférieure du cabestan 4 tire le fil 4 a à travers la filière 5 placée en amont Plusieurs spires sont formées sur le cabestan par l'opéra- teur lors de l'enfilage de la machine afin d'obtenir l'effet cabestan né- cessaire au tréfilage et afin de couvrir l'airede refroidissement ser le cabestan Au fur et à mesure du tréfilage, les spires de fil montent le long du cabestan avant d'aller au bloc de tréfilage aval dans le cas des machines à tréfiler multiples ou aux appareils de réception du fil dans le cas du dernier bloc des machines multiples ou dans le cas des ma- chines à tréfiler monobloc. -4 - Conformément à l'invention, le cabestan présente sur sa péri- phérie externe des fentes ou gorges débouchant à l'extérieur du cabestan et qui ont chacune leur rôle les fentes ou gorges 6 servent à amener le liquide de refroidissement aux spires de fil 4 a qui s'enroulent sur le cabestan Dans ce but,eiles sont reliées, par des orifices 6 a, à une canalisation 7 de liquide de re- froidissement, eau par exemple, alimentée par un joint tournant 8, les fentes ou gorges 9, qui elles aussi débouchent à l'extérieur du cabes- tan et qui règnent sur une certaine hauteur, sont, à leur partie supérieure, reliées, par des-orifices 10, à une alimentation 11 en air comprimé par l'intermédiaire d'un joint tournant 12 A leur partie inférieure les fentes ou gorges 9 débouchent, par des orifices 13, traversant la paroi du ca- bestan, reliés à une canalisation (non représentée) de reprise et d'éva- cuation du liquide de refroidissement. Au-dessus des gorges 6 sont pratiquées des fentes 14 ali- mentées en air sous pression de façon analogue à celles des orifices 10 des gorges 9, par des canalisations lla couplées au joint tournant 12. Les joints tournants 8 et 12 peuvent d'ailleurs être réunis en un seul joint double liquide-air. Grâce aux dispositions suivant l'invention, les spires de fil 4 a, en contact intime -entre elles et avec le cabestan, du fait même de l'effort de tréfilage, constituent une chemise et le liquide apporté par les gorges 6 s'insinue dans les espaces triangulaires curvilignes 15 for- més entre la périphérie du cabestan et les spires de fil Cet espace con- tinu constitue une vis d'Archimède et le liquide est ainsi animé d'un mou- vement ascensionnel et rotatif en direction des couches supérieures de fil Cette ascension est limitée par la contre-pression de l'air provenant des fentes 14 Le liquide est ainsi forcé à cheminer suivant des plans sensiblement perpendiculaires à l'axe du cabestan jusqu'à ce qu'il soit collecté par les fentes ou gorges 9 sous l'action de la gravité et de l'air injecté par les orifices 10 et évacué par les orifices 13. -5- Suivant une variante de réalisation, les orifices 10, 13 et 14 sont branchés au moyen des tuyauteries 11, lia et du joint tournant 12 à un système d'aspiration (non représenté). De ce qui précède il résulte que le dispositif suivant l'inven- tion est un dispositif de refroidissement mixte: direct et indirect du fil, en ce sens que le fil est soumis à l'action directe du liquide de refroidis- sement, d'une part, et que le cabestan est également refroidi intérieure- par ce même liquide, participant ainsi au refroidissement du fil L'ef- ficacité du dispositif est encore renforcée par l'action de l'air comprimé qui, non seulement, sèche le fil, mais également aide à la propagation du liquide de refroidissement le long des spires et facilite son évacua- tion. S'il est nécessaire de parfaire le séchage du fil, le dispositif est complété par une chambre dans laquelle de l'air circule et traversée par le fil avant son introduction dans le savonnier et la filière du bloc de tréfilage aval. Le dispositif suivant l'invention est, en définitive, d'une effi- cacité supérieure à celle des dispositifs de refroidissement connus dont il pallie intégralement tous les inconvénients Il peut être utilisé seul ou conjointement au système de refroidissement de filière qui, de toute ma- nière, est nécessaire à la protection de la filière elle-même Le dispo- sitif est adaptable à toute machine à tréfil er de conception quelconque, mono ou multi-passes. -6 - REVENDICATIONS 1 Dispositif de refroidissement de fil pour machine à tré- filer comportant un cabestan de traction du fil, passant dans une filière, caractérisé en ce qu'il consiste en une pluralité de fentes ou gorges ( 6, 9) pratiquées dans la paroi externe du cabestan, alimentées les unes ( 6) en liquide de refroidissement et servant à amener ce liquide au contact du fil qui s'enroule sur le cabestan et dont les spires ( 4 a) jointives, for- ment un chemisage externe au cabestan dans lequel circule le liquide de refroidissement, les autres ( 9) alimentées en air sous pression destiné à la reprise et à l'évacuation du liquide de refroidissement. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des gorges ou fentes ( 14) alimentées en air sous pression, sont ménagées dans la paroi externe du cabestan au-dessus des gorges ou fentes ( 6) amenant le liquide de refroidissement aux spires de fil, de façon à régulariser la circulation du fluide de refroidissement entre les spires de fil et la paroi externe du cabestan. 3 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les diverses fentes ou gorges ( 6, 9, 14) sont alimentées en fluides par des orifices dans lesquels débouchent des canalisations alimentées en fluides par au moins un joint tournant. 4 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fentes ou gorges ( 9), de reprise du fluide de refroidissement sont, à leur partie supérieure, reliées à une source d'air sous pression et, à leur partie inférieure, par des ori- fices ( 13) à une canalisation d'évacuation du liquide de refroidissement.