Brevet FR2695654A1 — publié le 19940318

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D'UN FIL EN MOUVEMENT. L'invention concerne un perfectionnement apporté aux dispositifs pour le traitement thermique de fils en mouvement, afin de conférer à ces derniers certaines propriétés de retrait et/ou voluminosité et/ou élasticité. Dans la suite de la description, on utilisera l'expression classique de "four" pour désigner un tel dispositif qui, bien entendu, peut être utilisé aussi bien pour traiter des fils continus, mono ou multifilamentaires que des filés de fibres. Par ailleurs, l'invention sera décrite plus particulièrement à la texturation par fausse torsion, mais il est évident que cela n'est pas limitatif et qu'elle peut également trouver des applications dans d'autres domaines, et en général dans tous les cas où l'on souhaite traiter thermiquement, avec précision, des fils se déplaçant à une vitesse élevée. Plus précisément, le perfectionnement selon l'invention porte sur les fours réalisés conformément aux enseignements de la demande de brevet européen no. 92 420172 (publication: 524111), correspondant à la demande US SN 904 029 dont le contenu est intégré en tant que besoin à la présente description. Dans le brevet précité, le Demandeur a décrit, ainsi que cela ressort de la figure I annexée qui est une reproduction de la figure 7 de ce brevet, un nouveau type de four utilisable notamment lors d'une opération d'étirage-texturation, et qui est essentiellement constitué par une enceinte isolante qui entoure un bloc chauffant avec lequel elle définit un canal longitudinal ouvert sur l'extérieur, à l'intérieur duquel passe le fil à traiter, des moyens de guidage dudit fil étant prévus pour assurer son positionnement à l'intérieur du four. Le mode de réalisation illustré à la figure 1 permet de traiter simultanément en parallèle deux fils (5). Le bloc chauffant est constitué par un ensemble qui comporte au moins deux sections cylindriques (A,B) ayant des diamètres différents, disposés dans le prolongement l'une de l'autre.Grâce à une telle conception de four, les fils sont maintenus à une distance constante de la surface du cylindre (A) de faible diamètre, de telle sorte que l'élévation de température soit obtenue, dans cette zone, par radiation alors qu'ils viennent en contact avec la surface de la zone (B) de grand diamètre, la transmission de chaleur étant alors réalisée par contact ou conduction. Par rapport aux fours conventionnels, une telle solution permet de réaliser des ensembles de conception particulièrement simples, autorisant la réalisation d'échanges thermiques adaptés en fonction des traitements, par exemple d'avoir une élévation lente et régulière de la mise en température du fil suivi d'un choc thermique plus important, ou de combiner de telles phases de manière différente sur toute la longueur du fil permettant, en résumé, d'avoir des zones de chauffage distinctes par radiation ou par conduction. Elle autorise également une température très élevée lors du passage du fil à l'intérieur du four, l'échange thermique étant réalisé de manière très régulière, les risques de vibration (donc irrégularités dans le traitement) étant pratiquement totalement éliminés et la mise en place à l'intérieur du four étant facilitée. Si un tel type de four donne satisfaction pour la plupart des fils chimiques, il a cependant été constaté que dans le cas des fils synthétiques, en polyester notamment, ayant un titre au brin élevé (2,2 dtex par exemple), la montée en température du fil à coeur était délicate à réaliser. A l'inverse, se pose également le problème des fils ayant un titre aux brins très fins et qui peuvent se trouver détériorés notamment lors de la phase de lancement. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement à la conception de tels fours qui permet de résoudre l'ensemble de ces problèmes, facilite la maintenance (nettoyage, changement d'éléments..) et permet également de réaliser rapidement et sans difficulté le remplacement d'un élément de chauffage donné par un autre adapté en fonction du traitement et permettant ainsi, si on le souhaite, d'adapter une machine en fonction des différents types de fils à traiter, étant donné qu'il est bien connu que les conditions de traitement thermiques peuvent varier en fonction de la nature du fil (nature chimique, titre global,... et/ou titre des brins élémentaires le composant). D'une manière générale, le dispositif de chauffage conforme à l'invention est du type constitué par une enceinte isolante qui entoure un bloc chauffant avec lequel elle définit un canal longitudinal à l'intérieur duquel passe le fil à traiter (ou les fils à traiter), des moyens de guidage dudit fil étant prévus pour assurer son positionnement, ledit bloc chauffant étant constitué par un ensemble comportant au moins deux section cylindriques ayant des diamètres différents, disposés dans le prolongement l'une de l'autre, le fil étant à une distance constante de la surface de petit diamètre, et venant tangenter à la surface cylindrique de grand diamètre de préférence en formant une hélice le long de celle-ci, et il se caractérise en ce que la section cylindrique de grand diamètre est constituée par un ensemble monobloc comportant sur sa longueur des zones en retrait. Si selon une forme de réalisation conforme à l'invention, le bloc de forme générale cylindrique de grand diamètre présente des zones en retrait ayant une longueur égale à celles des zones avec lesquelles le fil est en contact, il peut être envisagé de faire varier la longueur desdites zones les unes par rapport aux autres, et ce selon toute configuration souhaitée, par exemple d'avoir, si l'on considère le sens de progression du fil, une succession de zones de contact longueur croissante ou inversement. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation qui suit et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels - la figure 1 illustre, comme dit précédemment, la structure générale d'un élément chauffant d'un four réalisé conformément aux enseignements de la demande de brevet européen 92 420172 (publiction: 524 111); - les figures 2 et 3 illustrent schématiquement, en élévation, deux types d'éléments chauffants réalisés conformément au perfectionnement conforme à l'invention. Si l'on se reporte aux schémas annexés, et en reprenant les mêmes références que celles utilisées dans le brevet européen précité, le four conforme à l'invention est du type comprenant un bloc isolant (15), en matériau réfractaire, de forme cylindrique et comportant un canal interne, également cylindrique, destiné à recevoir un élément chauffant, désigné par la référence générale (E), également de forme générale cylindrique et comportant, dans le mode de réalisation décrit, deux zones (A) et (B) de diamètres différents. Les zones (A) et (B) peuvent avoir des longueurs identiques ou des longueurs différentes. A titre indicatif, un élément chauffant ayant une longueur de soixante centimètres et comportant deux zones égales (A,B) de trente centimètres chacune, est particulièrement adapté pour réaliser une machine de texturation par fausse torsion. La différence des diamètres des deux zones (A) et (B) est en général de l'ordre de quelques millimètres. Pour un four de machine de texturation, une différence de diamètre de l'ordre de huit à dix millimètres convient pour la plupart des matières textiles. Un tel bloc peut être réalisé soit en une seule pièce, soit en deux pièces élémentaires, l'une correspondant à la zone de faible diamètre (A), et l'autre à la zone de grand diamètre (B).Ce ou ces bloc(s) sont réalisé(s) par moulage et par usinage d'une céramique ou d'un acier inoxydable, de préférence traité superficiellement de manière à augmenter sa dureté (par exemple traitement au plasma). A l'intérieur du bloc ainsi réalisé, est noyée une résistance chauffante (non représentée) comportant de préférence un élément thermocouple incorporé permettant de réaliser une régulation précise de la température. L'ensemble bloc chauffant (E) et matériau isolant (15) est entouré par un capotage en tôle par exemple. Des éléments guide-fils prévus au moins à l'entrée et à la sortie du four assurent son positionnement à l'intérieur de ce dernier, de telle sorte que, d'une part, il soit maintenu écarté de la surface chauffante de la zone (A) et, d'autre part, qu'il vienne en contact avec la surface du cylindre de la zone (B), permettant ainsi d'avoir une combinaison de chauffage par radiation et de chauffage par contact ou conduction. Par ailleurs, conformément aux enseignements du brevet européen précité, le bloc chauffant ainsi réalisé est disposé à l'intérieur du conduit interne du bloc isolant (15) qui comporte un chemisage ou volet obturateur, comportant une fente longitudinale permettant, lors du lancement, lorsque ladite fente est en concordance avec la fente du bloc isolant, de mettre aisément en place le fil. L'ensemble chauffant et matériau isolant est entouré par un capotage en tôle par exemple. Conformément à l'invention, la zone (B) de grand diamètre comporte, sur sa longueur, des zones (21) en retrait dont le diamètre peut être égal ou non à celui de la zone (A). On obtient donc ainsi une surface chauffante comportant une alternance de zones avec lesquelles le fil est en contact et de zones avec lesquelles le fil n'est pas en contact. Cette alternance de zones peut être soit de même longueur comme illustré à la figure 2, par exemple trente millimètres de longueur pour chacune d'entre elles, soit au contraire être de longueur progressive comme cela ressort de la figure 3. Par rapport à la solution préconisée selon les enseignements du brevet européen 92 420172 (publication: 524 111), une telle solution présente des avantages additionnels par le fait qu'elle permet de réaliser des traitements thermiques réguliers ou irréguliers (progressifs ou dégressifs), qu'elle supprime pratiquement totalement les phénomènes de vibration de fils et qu'elle autorise une montée progressive de la température, facilitant la pénétration et évitant de "brûler" les couches superficielles. il convient également de noter, contrairement à ce qui est préconisé dans la solution antérieure, il n'est pas nécessaire d'avoir des éléments de guidage du fil à l'intérieur même du four et que l'on obtient un très bon guidage du fil en n'ayant que le guide (1) à chaque extrémité. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de chauffage d'un fil en mouvement, constitué par une enceinte isolante qui entoure un bloc chauffant avec lequel elle définit un canal longitudinal à l'intérieur duquel passe le fil (5) à traiter, des moyens de guidage dudit fil (5) étant prévus pour assurer son positionnement, et ledit bloc chauffant étant constitué par un ensemble comportant au moins deux sections cylindriques (A,B) ayant des diamètres différents, disposés dans le prolongement l'une de l'autre, le fil (5) étant à une distance constante de la surface (A) de petit diamètre, et venant tangenter à la surface cylindrique (B) de grand diamètre, en formant de préférence une hélice le long de celle-ci, caractérisé en ce que la section cylindrique (B) de grand diamètre est constituée par un ensemble monobloc comportant sur sa longueur des zones en retrait (21). 2/ Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones en retrait (21) ont une longueur égale à celle des zones de contact dans la section de grand diamètre. 3/ Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des zones de contact dans la section de grand diamètre, est croissante (ou inversement) si l'on considère le sens de déplacement du fil (5) à traiter.