Brevet FR2710077A1 — publié le 19950324

i Procédé et appareil de fabrication d'un fil retors La présente invention porte sur un procédé de fabrication d'un fil retors au moyen d'un rotor de broche qui présente un canal guide-fil faisant suite à l'axe creux de broche et dirigé sensiblement radialement vers l'extérieur pour un fil qui, après sa sortie de ce canal guide-fil, est conduit avec formation de ballon à un point de centrage situé dans le prolongement de l'axe creux de broche, dans l'espace délimité par le ballon de fil étant introduite de la matière fibreuse démêlée qui traverse le rotor de broche en direction axiale. Elle porte également sur un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, comportant au moins un rotor de broche, monté tournant dans un bâti de machine et pouvant être entraîné, qui présente un axe creux de broche auquel fait suite un canal guide-fil s'étendant sensiblement radialement vers l'extérieur pour un fil qui, après sa sortie de ce canal guide-fil, est conduit avec formation de ballon à un point de centrage situé dans le prolongement de l'axe creux de broche et ensuite à un groupe de bobinage, et un dispositif d'introduction de matière fibreuse démêlée dans l'espace délimité par le ballon de fil, lequel dispositif présente un conduit d'amenée entrant coaxialement d'en bas dans le rotor de broche. Un procédé de ce type et un appareil pour la mise en oeuvre de celui-ci sont présentés dans le DE-37 21 364 C2. Dans ce procédé connu, un fluide est introduit sans perturbations dans l'espace limité par le ballon de fil grâce au fait que le rotor de broche présente plusieurs ailettes directrices rayonnantes et que le canal guide-fil traverse une de ces ailettes directrices. Comme fluide introduit dans l'espace limité par le ballon de fil est mentionné, dans le cas d'une broche de retordage à double torsion, de l'air climatisé ainsi que des fluides à deux phases, tels que gouttes en suspension dans l'air, qui sont destinés à exercer des effets spéciaux sur le fil. Il est aussi indiqué que ce procédé permet d'introduire de la matière fibreuse. Le problème à la base de l'invention était de créer un procédé de fabrication d'un fil retors à au moins deux composants dutype ci-dessus, dans lequel seule de la matière fibreuse démêlée est amenée à la broche de retordage et le fil retors fini est extrait de la broche. Dans le DE-OS 1 785 366, qui date déjà de 1972, est présenté un procédé de filage qui est actuellement encore appelé "filage d'éléments" et dans lequel de la matière fibreuse est rangée en un ruban de fibres qui est mis sous la forme d'un ballon tournant dans lequel au moins deux torsions sont données au ruban de fibres par tour du ballon et le fil produit est extrait. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé de filage connu comporte une chambre de filage située sur une broche et dans laquelle la matière fibreuse est introduite par un tube d'entrée de fil, coaxial avec la broche, et un canal s'étendant radialement dans le rotor de broche. A l'intérieur de cette chambre de filage se trouve un anneau collecteur de la matière fibreuse, qui est retransformée là en une mèche. Le ruban de fibres sortant du banc d'étirage passe par un canal situé sur l'axe de la broche, dans lequel il reçoit une première torsion et d'o il sort en direction radiale et entre dans un ballon tournant entourant la chambre de filage dans lequel il reçoit la deuxième torsion. Cette idée est reprise dans le DE 4 023 397 A1 de 1992, dans lequel est de nouveau présenté un procédé de filage de fibres en fil et un dispositif de filage pour la mise en oeuvre de ce procédé, o de la matière fibreuse est amenée à un rotor de filage et le fil extrait, de l'orifice d'extraction, passe extérieurement autour du rotor de filage en un arc tournant en sens contraire coaxialement au rotor de filage et est évacué. Dans un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé de filage connu, le rotor de filage est monté dans un rotor à double torsion qui est lui-même monté tournant dans un corps fixe. Le fil extrait du rotor de filage est ramené à l'axe commun du rotor de filage et du rotor à double torsion par un canal d'extraction situé dans le rotor à double torsion et s'étendant extérieurement en un arc autour du rotor de filage et est évacué vers le haut à travers le dispositif d'entraînement du rotor à double torsion. Une deuxième torsion est alors imprimée au fil. La matière fibreuse est amenée au rotor de filage par un canal d'amenée situé dans le rotor à double torsion dont l'orifice récepteur est symétrique et l'orifice de sortie excentrique par rapport à l'axe du rotor à double torsion. Dans le DD-88001 enfin, est présenté un procédé de fabrication d'un fil textile constitué d'au moins deux filés, dans lequel sont utilisés deux dispositifs de filage à rotor placés l'un au-dessus de l'autre, le tube d'extraction de fil du dispositif supérieur de filage à rotor entrant dans le rotor du dispositif inférieur de filage à rotor et étant coaxial avec le tube d'extraction de fil du dispositif inférieur de filage à rotor. Le fil produit dans le dispositif supérieur de filage à rotor est réuni au fil produit dans le dispositif inférieur de filage à rotor et enlacé par celui-ci. Dans ce procédé connu, il n'est pas produit de ballon de fil. L'invention résout le problème indiqué ci-dessus, pour le procédé caractérisé par le fait que le flux amené axialement de matière fibreuse démêlée est divisé en au moins deux flux partiels qui sont chacun d'abord conduits radialement vers l'extérieur, ensuite conduits vers le haut jusqu'à une hauteur fixée dans le même sens que le fil et à distance constante de celui-ci, en tournant dans le ballon de fil, sensiblement parallèlement à l'axe creux de broche, puis conduits sensiblement radialement vers l'intérieur chacun à un dispositif de filage placé à l'intérieur du ballon de fil, d'o un fil est extrait et conduit vers le bas dans la direction axiale, les fils extraits étant conduits ensemble à l'axe creux de broche. Un appareil pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention est caractérisé par le fait qu'au rotor de broche est fixé un élément guide-fil contigu à l'orifice de sortie du canal guide-fil et menant au point de centrage, et le conduit d'amenée de la matière fibreuse est divisé à l'intérieur du rotor de broche en au moins deux branches dont la première partie s'étend radialement vers l'extérieur et la deuxième partie, solidaire du rotor de broche, s'étend vers le haut parallèlement à l'axe creux de broche jusqu'à une hauteur fixée, et à chacune de ces branches de conduit fait suite un tube d'amenée s'étendant sensiblement radialement vers l'intérieur qui débouche dans un dispositif de filage placé à l'intérieur du ballon de fil, les dispositifs de filage étant placés l'un au-dessus de l'autre et présentant des tubes d'évacuation de fil s'étendant coaxiaux l'un à l'autre et à l'orifice d'entrée de l'axe creux de broche. Des perfectionnements avantageux de l'appareil font l'objet des revendications dépendantes. Dans les procédés de retordage classiques, au-dessus du rotor de la broche sont placées, dans l'espace délimité par le ballon de fil, des bobines alimentaires qui portent la provision de fil à retordre. Si l'on veut fabriquer un fil retors directement à partir de matière fibreuse démêlée, un premier problème à résoudre est d'introduire la matière fibreuse démêlée dans l'espace délimité par le ballon de fil. Ce problème est résolu en principe à d'autres fins, comme exposé dans le DE 3 721 364 C2 mentionné au début. A partir de cet état de la technique, l'idée fondamentale de l'invention est d'utiliser directement la matière fibreuse introduite dans la broche de retordage pour la fabrication d'un fil retors à au moins deux composants et d'amener cette matière fibreuse de façon, d'une part, qu'elle ne perturbe pas le ballon de fil et, d'autre part, qu'il y ait assez de place pour loger comme il le faut, dans l'espace délimité par le ballon de fil, plusieurs dispositifs de filage auxquels la matière fibreuse est amenée en flux séparés, tandis que les fils extraits passent ensemble par l'axe creux de la broche et le ballon. Pour créer suffisamment de place et éviter de manière certaine une perturbation du ballon de fil, dans le procédé de l'invention, les flux partiels de matière fibreuse démêlée sont conduits vers le haut sensiblement dans la zone de la courbe enveloppe du ballon définie par le fil tournant, en tournant à la même vitesse que le fil et se trouvant toujours à distance constante de celui-ci. Cela permet de conduire chacun des flux partiels jusqu'à une hauteur fixée d'o il peut ensuite être amené en direction radiale vers l'intérieur au dispositif de filage qui lui est affecté. Cette conduite donne suffisamment de place pour permettre de placer dans l'espace délimité par le ballon des dispositifs de filage connus, comme par exemple des dispositifs de filage à rotor avec leurs dispositifs d'entraînement et les dispositifs nécessaires d'amenée d'énergie et d'évacuation de fil. L'appareil de l'invention peut être conçu par exemple de façon que les fils extraits soient conduits du canal guide-fil à un tube guide-fil, d'une part fixé au rotor de broche et tournant avec celui-ci et, d'autre part, conduisant au point de centrage et conduits au point de centrage par ce tube guide-fil, tandis que les flux partiels de matière fibreuse démêlée sont conduits vers le haut dans des branches de conduit qui sont également des tubes fixés au rotor de broche et tournant avec celui-ci qui montent de façon analogue au tube guide-fil et à des distances angulaires données de celui-ci. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'appareil de l'invention, de façon connue en soi, le limiteur de ballon entourant la broche est fixé au rotor de broche, donc tourne avec lui. Le rotor de broche forme ainsi le fond d'un pot fermé qui présente une paroi cylindrique et est fermé en haut par un couvercle dans lequel se trouve l'orifice de sortie de fil. Dans cette forme de réalisation, la partie formant le ballon du fil retors conduit vers le haut s'applique sur la face intérieure du limiteur de ballon tournant avec le rotor de broche, et les flux partiels de matière fibreuse sont conduits vers le haut aux dispositifs de filage à l'intérieur de la paroi cylindrique dans des branches de conduit situées à cet endroit. Comme expliqué en détail plus loin à l'aide d'un exemple de réalisation, il est opportun de produire une dépression à l'intérieur du pot formé du rotor de broche, du limiteur de ballon tournant avec celui-ci et du couvercle. Le procédé de l'invention est expliqué en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation, représenté sur les dessins, d'un appareil pour sa mise en oeuvre. Sur les dessins: - la figure 1 est une représentation extérieure en perspective d'un appareil pour la production d'un fil retors à deux composants à partir de matière fibreuse démêlée, - la figure 2 est une coupe verticale d'une partie de l'appareil de la figure 1, et - la figure 3 est une coupe verticale détaillée de la partie inférieure de l'appareil de la figure 2. L'appareil représenté sur les dessins comporte un rotor de broche 1 qui est monté tournant par sa queue creuse centrale 1.1, par l'intermédiaire de roulements 4, dans un bâti de machine, par exemple dans un banc à broches B. A l'extrémité inférieure de la queue creuse 1.1 est placée, comme habituellement sur les broches de retordage à double torsion, une noix 5 pour l'attaque d'une courroie d'entraînement. A cet endroit peut naturellement aussi être placé directement un moteur d'entraînement. Le rotor de broche 1 forme le fond d'un pot fermé ayant une paroi cylindrique 2, jointe rigidement à son extrémité inférieure au rotor de broche 1, et un couvercle 3 appliqué, par l'intermédiaire de joints 3.2, sur la paroi cylindrique et présentant à son point le plus haut, sur l'axe du pot, un oeillet de sortie de fil 3.1. Le rotor de broche 1 présente, sur sa face supérieure, l'axe creux central de broche 1.2, auquel fait suite, avec un premier oeillet de renvoi 1.3 entre les deux, le canal guide-fil 1.4, qui s'étend radialement vers l'extérieur à l'intérieur du rotor de broche 1 et à l'extrémité de sortie, située immédiatement devant la face intérieure de la paroi cylindrique 2, duquel est placé un deuxième oeillet de renvoi 1.5. Sur le rotor de broche 1 est monté, par l'intermédiaire d'un roulement 14, le stator 7 d'un premier dispositif de filage à rotor, sur lequel est monté, par l'intermédiaire d'un roulement 15, le rotor 8. Sur le stator 7 est montée tournante, par l'intermédiaire d'un roulement 16, une douille support 9 à l'extrémité supérieure de laquelle est monté, de nouveau par l'intermédiaire d'un roulement 17, le stator d'un deuxième dispositif de filage à rotor dans lequel est monté, par l'intermédiaire d'un roulement 18, le rotor 11 de ce dispositif de filage. Les deux stators 7 et 10 sont immobilisés dans une position fixe par rapport au bâti de machine B par des ensembles d'aimants permanents 12 et 13 agissant de l'extérieur, sans contact. Le premier dispositif de filage à rotor comporte un moteur électrique d'entraînement 19 placé entre le stator 7 et le rotor 8, tandis que le deuxième dispositif de filage à rotor présente de façon correspondante un moteur électrique d'entraînement 20. L'énergie électrique motrice est amenée par le rotor de broche 1, par l'intermédiaire d'un contact à bague 21.1, à un conducteur 21.2 s'étendant dans le stator 7 et par l'intermédiaire d'un contact à bague 21.3, d'un conducteur 21.4 s'étendant dans la douille support 9 et d'un autre contact à bague 21.5, à un conducteur 21.6 s'étendant dans le stator 10. L'énergie électrique est amenée au premier contact à bague 21. 1 situé sur le rotor de broche 1 par des conducteurs non représentés et éventuellement un autre contact à bague prévu sur la queue centrale de broche 1.1. L'énergie électrique peut naturellement aussi être amenée et transmise entre les éléments tournant les uns par rapport aux autres d'une autre manière, par exemple avec transmission par induction au moyen d'une porteuse à haute fréquence. La conversion dynamométrique d'énergie peut aussi être utilisée pour la production et l'amenée de l'énergie électrique nécessaire. Le premier dispositif de filage à rotor porte en outre un tube d'évacuation de fil 10.1 coaxial avec le rotor de broche qui est joint au stator 10 et dont l'extrémité supérieure entre dans le rotor 11, tandis que l'extrémité inférieure entre d'en haut coaxialement à la douille support 9 dans le rotor 8 de l'autre dispositif de filage à rotor et est coaxiale avec le tube d'évacuation de fil 7.1 de ce dispositif de filage, qui est joint au stator 7 et dont l'extrémité supérieure entre dans le rotor 8 et l'extrémité inférieure se trouve immédiatement devant l'orifice d'entrée de l'axe creux de broche 1.2. La matière fibreuse démêlée est amenée au rotor de broche 1 par un conduit 6 traversant axialement la queue creuse centrale 1.1 qui se divise à l'intérieur du rotor de broche 1, de manière non représentée, en deux branches qui s'étendent radialement vers l'extérieur. La première branche, visible sur la figure 1, a une première partie 6.1 s'étendant radialement vers l'extérieur dans le rotor de broche 1 à laquelle fait suite une partie 6.2 qui s'étend vers le haut à l'intérieur de la paroi cylindrique 2 et va jusqu'à une hauteur fixée au-dessus du rotor 8 du dispositif inférieur de filage à rotor. A la partie 6.2 fait suite un tube d'amenée 6.3 s'étendant radialement vers l'intérieur qui entre d'en haut dans le rotor 8. L'autre branche du conduit s'étend, dans sa partie inférieure, non représentée, également radialement vers l'extérieur dans le rotor de broche 1 et, dans une deuxième partie 6.4 représentée seulement partiellement dans la zone supérieure, vers le haut dans la paroi cylindrique 2 jusqu'à une hauteur fixée au-dessus du rotor 11 du dispositif supérieur de filage à rotor. A cet endroit y fait suite le tube d'amenée 6.5, qui s'étend radialement vers l'intérieur et entre d'en haut dans le rotor 11. Pour des raisons de représentation, les branches de conduit 6.2 et 6.4 sont représentées sur la figure 2 comme si elles s'étendaient vers le haut à l'intérieur de la paroi cylindrique 2 sur le même côté. Dans une forme de réalisation pratique, les premières parties des branches s'étendent radialement vers l'extérieur dans le rotor de broche 1 dans des directions différentes, de sorte que les deuxièmes parties des branches sont décalées d'un angle fixé dans la direction circonférentielle du rotor de broche. Cet angle peut être par exemple de 180 . Dans ce cas, il est bon que le canal guide-fil 1.4, également représenté dans le plan du dessin sur la figure 2, s'étende dans le rotor de broche 1 en faisant par exemple un angle de 90 avec les branches et qu'ainsi son orifice de sortie 1.5 soit décalé de 90 dans la direction circonférentielle du rotor de broche des deuxièmes parties des branches de conduit 6.2 et 6.4. Comme on le voit sur la figure 3, à l'extrémité extérieure du conduit 6 d'amenée de la matière fibreuse se joint un dispositif de démêlage des fibres 24 connu en soi et non expliqué en détail dans la suite. En outre, pour que l'intérieur du pot constitué du rotor de broche 1, de la paroi cylindrique 2 et du couvercle 3 puisse être mis en dépression, la paroi de la queue creuse centrale 1.2 et la noix d'entrainement 5 sont traversées par un conduit de dépression 1.6 qui débouche frontalement à la noix d'entrainement 5 et est à cet endroit relié par un élément de liaison 23 à une conduite allant à une pompe à vide non représentée. Dans l'exemple de réalisation représenté, le conduit de dépression 1. 6 débouche à son extrémité intérieure dans le canal guide-fil 1.4. Le conduit de dépression 1.6 peut naturellement aussi déboucher à un autre endroit à l'intérieur du pot. Comme tout l'intérieur du pot, à l'exception de l'oeillet de sortie 3.1 placé dans le couvercle 3, est fermé, la dépression produite agit aussi dans la zone des dispositifs de filage à rotor pour conduire le flux de matière fibreuse démêlée amené par les deux branches de conduit dans la zone de ces dispositifs. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, pour des raisons de sécurité et énergétiques, l'ensemble de l'appareil est entouré d'un cylindre de protection 22 fixé au bâti de machine B. Au-dessus de l'appareil est placé un groupe de bobinage 25 de type connu auquel le fil sortant de l'oeillet de sortie 3.1 est amené par l'intermédiaire d'un dispositif 27 pour l'extraction et pour l'égalisation de la longueur des fils et d'un galet de renvoi 26. L'appareil représenté sur les figures 1 à 3 fonctionne de la manière suivante. La matière fibreuse amenée par le conduit 6 va, sous l'action de la dépression, par les branches de conduit 6.1-6.2 ou 6.4 et les tubes d'amenée 6.3 et 6.5, dans les rotors 8 et 11 des dispositifs de filage à rotor, dans chacun desquels est produit un fil. Le fil sortant du dispositif supérieur de filage à rotor est extrait par le tube d'évacuation de fil 10.1 et conduit par le tube d'évacuation de fil 7.1 à l'orifice d'entrée de l'axe creux de broche 1.2. De la même manière, le fil produit dans le rotor 8 est conduit par le tube d'évacuation de fil 7.1, conjointement avec l'autre fil, à l'axe creux de broche 1.2. Les deux fils subissent ainsi simultanément un enlacement et entrent ensemble dans la zone de retordage. Ensuite, le fil retors passe dans le canal guide-fil 1.4 et entre en passant par l'oeillet de sortie 1.5 dans un ballon de fil appliqué sur la face intérieure de la paroi cylindrique 2, d'o il sort par l'oeillet de sortie 3.1 du couvercle 3 pour aller au groupe de bobinage. Les deux rotors 8 et 11 peuvent ou non tourner dans le même sens que le rotor de broche 1. Les rotors tournants 8 et 11 des dispositifs de filage à rotor s'appuient sur les stators 7 et 10 immobilisés par les ensembles d'aimants permanents 12 et 13. Le tube d'amenée inférieur 6.3 traverse la douille support 9, qui ainsi tourne avec le rotor de broche 1 par rapport aux stators fixes 7 et 10. Revendications 1. Procédé de fabrication d'un fil retors au moyen d'un rotor de broche (1) qui présente un canal guide-fil (1.4) faisant suite à l'axe creux de broche (1.2) et dirigé sensiblement radialement vers l'extérieur pour un fil qui, après sa sortie de ce canal guide-fil (1.4), est conduit avec formation de ballon à un point de centrage situé dans le prolongement de l'axe creux de broche (1.2), dans l'espace délimité par le ballon de fil étant introduite de la matière fibreuse démêlée qui traverse le rotor de broche (1) en direction axiale, caractérisé par le fait que le flux amené axialement de matière fibreuse démêlée est divisé en au moins deux flux partiels qui sont chacun d'abord conduits radialement vers l'extérieur, ensuite conduits vers le haut jusqu'à une hauteur fixée dans le même sens que le fil et à distance constante de celui-ci, en tournant dans le ballon de fil, sensiblement parallèlement à l'axe creux de broche (1.2), puis conduits sensiblement radialement vers l'intérieur chacun à un dispositif de filage (7-8; 10-11) placé à l'intérieur du ballon de fil, d'o un fil est extrait et conduit vers le bas dans la direction axiale, les fils extraits étant conduits ensemble à l'axe creux de broche (1.2). 2. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant au moins un rotor de broche (1), monté tournant dans un bâti de machine et pouvant être entraîné, qui présente un axe creux de broche (1.2) auquel fait suite un canal guide-fil (1.4) s'étendant sensiblement radialement vers l'extérieur pour un fil qui, après sa sortie de ce canal guide-fil (1.4), est conduit avec formation de ballon à un point de centrage situé dans le prolongement de l'axe creux de broche (1.2) et ensuite à un groupe de bobinage, et un dispositif d'introduction de matière fibreuse démêlée dans l'espace délimité par le ballon de fil, lequel dispositif présente un conduit d'amenée (6.3; 6.5) entrant coaxialement d'en bas dans le rotor de broche (1), caractérisé par le fait qu'au rotor de broche (1) est fixé un élément guide-fil contigu à l'orifice de sortie du canal guide- fil (1.4) et menant au point de centrage, et le conduit d'amenée (6.3; 6. 5) de la matière fibreuse est divisé à l'intérieur du rotor de broche (1) en au moins deux branches (6.1-6.2, 6.4) dont la première partie s'étend radialement vers l'extérieur et la deuxième partie, solidaire du rotor de broche (1), s'étend vers le haut parallèlement à l'axe creux de broche (1.2) jusqu'à une hauteur fixée, et à chacune de ces branches de conduit (6.1-6.2, 6.4) fait suite un tube d'amenée (6.3; 6.5) s'étendant sensiblement radialement vers l'intérieur qui débouche dans un dispositif de filage (7-8; 10-11) placé à l'intérieur du ballon de fil, les dispositifs de filage (7-8; 10-11) étant placés l'un au- dessus de l'autre et présentant des tubes d'évacuation de fil s'étendant coaxiaux l'un à l'autre et à l'orifice d'entrée de l'axe creux de broche (1.2). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le rotor de broche (1) forme le fond d'un pot fermé qui présente une paroi cylindrique (2) et un couvercle (3) ayant un orifice de sortie de fil placé sur l'axe et formant le point de centrage, et l'orifice de sortie du canal guide-fil (1.4) est placé immédiatement devant la face intérieure de la paroi représentant l'élément guide-fil, tandis que les deuxièmes parties des branches de conduit (6.1-6.2, 6.4) sont situées à l'intérieur de la paroi cylindrique et les dispositifs de filage (7-8; 10-11) sont placés à l'intérieur du pot. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que, sur le dessous du rotor de broche (1), est prévu, coaxialement à l'extérieur du conduit d'amenée (6.3; 6.5) de la matière fibreuse, un canal annulaire qui communique avec l'intérieur du pot et auquel peut être raccordé un dispositif de production d'une dépression. 5. Appareil selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que les dispositifs de filage (7-8; 10-11) sont des dispositifs de filage à rotor qui présentent chacun un rotor (8; 11) dans lequel entre le tube d'amenée (6.3; 6.5), et un stator (7; 10) sur lequel est monté le rotor (8; 11) et sur lequel est placé le dispositif d'entraînement du rotor (8; 11), un dispositif d'immobilisation agissant sans contact empêchant le stator (7; 10) de tourner et le tube d'évacuation de fil, fixé au stator (7; 10), traversant coaxialement le rotor et le stator.