Brevet FR2766846A1 — publié le 19990205

DISPOSITIF DE FORMATION D'UN VOILE DE FIBRES EN BOURRE, EN PARTICULIER POUR LE CHARGEMENT D'UNE MACHINE TEXTILE TELLE QU'UNE CARDE La présente invention a pour objet un dispositif de formation d'un voile de fibres en bourre, qui est plus particulièrement destiné à être positionné en amont d'une machine textile telle qu'une carde, pour en assurer le chargement en continu en matière textile. Elle concerne plus particulièrement un perfectionnement apporté à la reprise du flux d'air de densification en sortie de la cheminée d'alimentation d'un tel dispositif. Les dispositifs de formation d'un voile de fibres en bourre, tels que ceux utilisés pour le chargement d'une carde, comportent de manière usuelle une cheminée d'alimentation qui est ouverte à ses extrémités supérieure et inférieure, et qui est pourvue en partie basse d'une ou plusieurs ouverture d'échappement d'air. Ils comportent également des moyens permettant d'alimenter en matière fibreuse en bourre la cheminée d'alimentation par son extrémité supérieure ouverte, des moyens de reprise de la matière fibreuse en bourre, du type rouleaux alimentaires, qui sont disposés en sortie de l'extrémité inférieure de la cheminée d'alimentation, et des moyens de mise en circulation forcée d'un flux d'air de densification de la matière fibreuse entre la partie supérieure de la cheminée d'alimentation et la ou les ouvertures d'échappement. Un souci constant des constructeurs et des utilisateurs des dispositifs précités est d'obtenir en sortie de la cheminée d'alimentation un voile dont l'épaisseur doit être la plus régulière possible sur toute la largeur, encore appelée arasement, de la cheminée d'alimentation. Dans ce but, on cherche dans ces dispositifs à obtenir une répartition homogène de l'air de densification à l'intérieur de la cheminée d'alimentation, d'une part en prévoyant en amont de la cheminée d'alimentation un système de chicanes permettant de briser le flux d'air de densification et de le répartir de manière homogène à l'entrée de la cheminée d'alimentation sur toute la largeur de la cheminée, et d'autre part en assurant la reprise du flux d'air de densification en partie basse de la cheminée d'alimentation sur toute la largeur de la cheminée d'alimentation, la ou les ouvertures d'échappement s'étendant sensiblement sur toute cette largeur. Jusqu'à présent, le flux d'air de densification en sortie de la cheminée d'alimentation est repris directement par aspiration dans une conduite de reprise d'air positionnée à proximité de la ou des ouvertures d'échappement, soit pour ensuite être recyclé en circuit fermé et être réinjecté dans la cheminée d'alimentation, soit pour être refoulé dans l'air ambiant après avoir éventuellement été filtré. Dans les dispositifs connus à ce jour, bien que l'on repartisse de manière homogène l'air à l'entrée de la cheminée d'alimentation et que l'on prévoit un échappement de l'air de densification sur toute la largeur de la cheminée d'alimentation, il subsiste en pratique sur la largeur de la cheminée d'alimentation une ou plusieurs zones d'accumulation préférentielle de la matière fibreuse à l'intérieur de la cheminée d'alimentation, qui nuisent à la régularité du voile formé en sortie de cheminée. Le but de la présente invention est d'améliorer ces dispositifs connus de formation de voile de fibres en bourre, pour réduire et si possible éliminer les zones préférentielles d'accumulation de matière à l'intérieur de la cheminée, et par là-même obtenir un voile ayant une meilleur homogénéité sur toute sa largeur. La solution de l'invention consiste essentiellement à avoir cherché à améliorer la reprise du flux d'air de densification par aspiration en sortie de la cheminée d'alimentation, afin de limiter au maximum l'influence de cette reprise par aspiration sur le flux d'air circulant à l'intérieur de la cheminée d'alimentation. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la ou les ouvertures d'échappement débouchent directement dans une chambre de détente dont le volume est suffisamment important et qui est pourvue d'une ou plusieurs ouvertures de reprise par aspiration de l'air à l'intérieur de la chambre suffisamment éloignées de la ou des ouvertures d'échappement, pour créer à l'intérieur de la chambre de détente, immédiatement en sortie de la ou des ouvertures d'échappement, une zone tampon qui s'étend au moins sur toute la section de la ou des ouvertures d'échappement, et dans laquelle l'air issu de la cheminée d'alimentation subit une détente de telle sorte que les vitesses d'air dans la zone tampon vont en décroissant depuis la ou les ouvertures d'échappement. Dans les dispositifs connus de l'état de la technique, la demanderesse a pu constater que le flux d'air de densification subit toujours une accélération immédiatement en sortie de la cheminée d'alimentation au moins dans sa portion la plus proche du ou des conduits de reprise par aspiration, laquelle accélération se traduit par une perturbation du parallélisme et une augmentation locale des vitesses de flux d'air à l'intérieur même de la cheminée d'alimentation, perturbant ainsi l'homogénéité du flux d'air de densification à l'intérieur de la cheminée d'alimentation. Cette perturbation du flux d'air de densification explique l'accumulation préférentielle des fibres dans certaines zones de la cheminée d'alimentation. Comparativement, dans le dispositif de l'invention, la mise en oeuvre de la zone tampon de détente de l'air issu de la cheminée d'alimentation permet de réduire les effets perturbateurs liés à l'aspiration créée à travers les ouvertures de reprise. Dans le cadre de l'invention, plus les vitesses résiduelles atteintes par les vitesses d'air dans la zone tampon seront faibles, et moins le flux d'air de densification à l'intérieur de la cheminée d'alimentation sera perturbé. Avantageusement, la chambre de détente est conçue de telle sorte que dans la zone tampon les vitesses d'air atteignent des vitesses résiduelles inférieures ou égales à 1,5m/s. Dans une variante préférée de réalisation, le dispositif comprend une boîte de répartition d'air communiquant avec la chambre de détente par l'intermédiaire d'une fente qui assure la fonction d'ouverture de reprise par aspiration, et qui est parallèle à la largeur de la cheminée d'alimentation et de longueur sensiblement égale à la largeur (I) de la ou des ouvertures d'échappement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple préféré de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexé sur lequel - La figure 1 est une représentation schématique vue de côté d'un dispositif de formation d'un voile de fibres en bourre mettant en oeuvre une chambre de détente conformément à l'invention, - La figure 2 est une vue en perspective de la chambre de détente du dispositif de la figure 1, - et la figure 3 illustre de manière schématique un exemple particulier de recyclage dans l'air ambiant de l'air de densification aspiré en sortie du dispositif de la figure 1. Le dispositif 1 de la figure 1 permet de former un voile de fibres en bourre qui est réceptionné en sortie par exemple sur un tablier 2 (représenté en pointillés) permettant l'acheminement en continu du voile de fibres en bourre formé jusqu'à une machine textile telle que par exemple une carde (non représentée). Ce dispositif comprend deux cheminées verticales sensiblement positionnées dans le prolongement de l'autre, une cheminée supérieure 3 dite cheminée de réserve et une cheminée inférieure 4 dite cheminée d'alimentation. Dans la zone intermédiaire 5 entre les deux cheminées 3 et 4, sont montés rotatifs un cylindre alimentaire 6 et un cylindre ouvreur 7 qui dans l'exemple particulier illustré ont des sens de rotation opposés. La matière fibreuse en vrac est introduite, par exemple par voie pneumatique, dans la partie supérieure de la cheminée de réserve 3, s'achemine par gravité jusqu'au cylindre alimentaire 6 et se trouve déchiquetée par le cylindre ouvreur 7 en étant amenée jusqu'à l'extrémité supérieure ouverte 4a de la cheminée d'alimentation 4. A l'opposé, I'extrémité inférieure 4b de la cheminée d'alimentation 4 est également ouverte. En sortie de cette extrémité inférieure ouverte 4b sont montées rotatifs deux rouleaux alimentaires 8 qui assurent la reprise de la matière fibreuse en bourre en partie basse de la cheminée de réserve 4 pour l'acheminer en sortie du dispositif 1. La dimension de la cheminée d'alimentation 4 dans un plan transversal au plan de la figure 1 correspond à la largeur de la cheminée d'alimentation, et est encore communément appelée arasement de la cheminée d'alimentation. En pratique, la longueur des rouleaux alimentaires 8 est sensiblement égale à cette largeur, et le voile de fibres en bourre délivré sur le tablier 2 en sortie du dispositif i présente une largeur sensiblement égale à la largeur de la cheminée d'alimentation 4. Si l'on se réfère à la figure 1, la cheminée d'alimentation 4 comporte également en amont des rouleaux alimentaires 8, une ouverture d'échappement 9 au niveau de laquelle est montée une grille 10. Si l'on se réfère à la figure 2, I'ouverture d'échappement 9 est de forme sensiblement rectangulaire de largeur l et de hauteur H1. Dans l'exemple particulier de réalisation illustré, la grille 10 comporte une pluralité de barreaux verticaux iOa qui délimitent deux à deux une pluralité d'ouvertures d'échappement réparties sur toute la largeur . En pratique cette largeur I correspond de préférence sensiblement à la largeur de la cheminée d'alimentation 4. Dans une autre variante la grille 10 pourrait être supprimée, ou remplacée par une grille perforée. En partie supérieure du dispositif 1 est prévu au moins un ventilateur il qui permet de souffler un flux d'air de densification à l'intérieur de la cheminée d'alimentation 4. Dans l'exemple illustré ce flux d'air est introduit dans la cheminée d'alimentation 4 par son extrémité supérieure 4a. Dans une autre variante, I'introduction de ce flux d'air de densification pourrait être réalisée en un autre point de la partie supérieure de la cheminée d'alimentation, situé au-dessus du niveau de l'ouverture d'échappement 9. Immédiatement en sortie du ventilateur il est en outre prévu un système de chicanes 12 qui permet par déflexions successives de briser le flux d'air ventilé et par là-même d'obtenir une répartition homogène du flux d'air de densification à l'entrée et sur toute la largeur de la cheminée d'alimentation 4. Le flux d'air de densification à l'intérieur de la cheminée d'alimentation 4 permet d'accélérer en direction des rouleaux alimentaires 8 la matière fibreuse introduite dans la cheminée d'alimentation 4, laquelle matière fibreuse vient s'accumuler au-dessus des deux rouleaux alimentaires 8. Le flux d'air de densification est évacué au-dessus du niveau de la matière fibreuse par l'ouverture d'échappement 9. Conformément à l'invention, afin de perturber au minimum l'orientation et les vitesses du flux d'air de densification à l'intérieur de la cheminée d'alimentation 4, I'ouverture d'échappement 9 communique avec une chambre de détente 13 qui est pourvue d'une ouverture de reprise par aspiration 14 de l'air à l'intérieur de la chambre de détente 13. La chambre de détente 13 présente un volume suffisant et l'ouverture de reprise par aspiration 14 est suffisamment éloignée de l'ouverture d'échappement 9 pour qu'il se crée à l'intérieur de la chambre de détente 13 une zone tampon A, qui s'étend sur toute la largeur ! et au moins sur toute la hauteur H1 de l'ouverture d'échappement 9, et dans laquelle l'air en sortie de la cheminée d'alimentation 4 subit une détente, les vitesses d'air dans la zone tampon A décroissant jusqu'à atteindre une valeur résiduelle Vr faible. Dans l'exemple particulier de la figure 1, la zone tampon A peut être décomposée en deux zones 15 et 16. Dans la première zone 15, le flux d'air issu de la cheminée d'alimentation 4 est un flux sensiblement parallèle, les vecteurs vitesse de ce flux d'air étant orientés sensiblement parallèlement les uns aux autres sur toute la largeur ! et toute la hauteur H1 des ouvertures d'échappement, et leur module va en décroissant plus on s'éloigne de l'ouverture d'échappement 9 en direction de la deuxième zone 16. Dans cette deuxième zone 16, les vitesses de flux d'air atteignent des valeurs résiduelles faibles Vr, de telle sorte qu'il peut être considéré que l'air à l'intérieur de la chambre de détente est approximativement au repos dans la deuxième zone 16. L'air à l'intérieur de la chambre de détente est repris par aspiration à travers l'ouverture de reprise 14, par des moyens qui seront décrits ultérieurement. L'aspiration qui est créée à travers l'ouverture de reprise 14 se traduit à l'intérieur de la chambre de détente 13 par une troisième zone 1 7 dépressionnaire, qui est séparée de la première zone i 5 par la zone 16, et qui se traduit par la création d'un flux d'air accéléré en direction de l'ouverture de reprise 14. On comprend à la lumière de l'explication ci-dessus que le flux d'air sensiblement parallèle issu de la cheminée d'alimentation 4 n'est pas perturbé par le flux d'aspiration créé par la zone dépressionnaire 17 au voisinage de l'orifice de reprise 14. L'aspiration créée à travers l'orifice de reprise 14 ne vient donc pas perturber l'orientation et la vitesse du flux d'air parallèle à travers la grille d'échappement 10 et n'influence pas de manière sensible la distribution du flux d'air de densification à l'intérieur de la cheminée d'alimentation 4, et par là-même l'homogénéité du voile de fibres produit en sortie du dispositif 1. Tout ce passe comme si le flux d'air de densification s'échappait librement de la cheminée d'alimentation 4 à travers l'ouverture d'échappement 9 sans être perturbé par l'aspiration créée à travers l'ouverture de reprise 14. II revient à l'homme du métier d'adapter la géométrie et la dimension de la chambre de détente 13, ainsi que la position de l'ouverture de reprise par aspiration 14, en fonction principalement de la section de l'ouverture d'échappement 9 (largeur , hauteur H1), du débit du ventilateur il, de la section de l'ouverture de reprise 14, de la vitesse du flux d'air à travers cette ouverture de reprise, et de la vitesse d'air résiduelle que l'on cherche à atteindre dans la zone 16. Dans l'exemple particulier de réalisation des figures 1 et 2, la chambre de détente 13 comporte une face avant 13a constituée par la grille d'échappement 10, une face arrière i 3b rectangulaire de largeur et de hauteur H3 supérieure à la hauteur -Hi de la face avant i 3a, deux parois latérales verticales 13c, 13d, une paroi supérieure 13e et une paroi inférieure 13f. La chambre de détente 13 se compose essentiellement d'une première partie qui présente une section constante identique à la section de l'ouverture d'échappement 9, et qui s'étend depuis l'ouverture d'échappement 9 sur une longueur d1, et une seconde partie qui présente d'une part dans un plan vertical une section supérieure à la section (I x H1) dé la première partie et d'autre part un volume supérieur au volume de la première partie. Cette seconde partie s'étend jusqu'à la face arrière 1 3b située à une distance d3 de l'ouverture d'échappement 9. Plus particulièrement, dans la seconde partie de la chambre de détente 13, la paroi inférieure 13f forme un entonnoir sensiblement en forme de V, dans le fond duquel est prévu l'ouverture de reprise par aspiration 14. L'ouverture de reprise d'air 14 n'est donc pas située dans le prolongement de la première partie à section constante de la chambre de détente 13, mais est décalée dans un plan vertical par rapport à l'ouverture d'échappement 9. Si l'on se réfère à la figure 1, I'ouverture de reprise 14 est distante de l'ouverture d'échappement 9, d'une distance d2 prise dans un plan horizontal et d'une distance H2 prise dans un plan vertical. L'ouverture de reprise 14 peut avoir une forme quelconque. On peut en outre prévoir une pluralité d'orifices de reprise 14 de faible section réparties localement sur toute la largeur ! de la chambre de détente. Dans une variante préférée de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2, I'ouverture de reprise 14 se présente sous la forme d'une fente de faible largeur e et de longueur sensiblement identique à la largeur !, et orientée parallèlement à la grille d'échappement 10, c'est-à-dire à la largeur de la cheminée d'alimentation 4. Cette ouverture 14 en forme de fente communique avec une boîte de répartition 18 par l'intermédiaire d'un canal rectiligne 19 de hauteur h. Le volume intérieur de la boîte de réparation 18 et la largeur e de l'ouverture de reprise d'air 14 en forme de fente sont choisis de telle sorte que la perte de charge du flux d'air aspiré à travers la fente 14 soit importante en sorte d'obtenir une bonne répartition du flux d'aspiration à travers la fente sur toute la longueur de la fente 14. On crée ainsi un flux d'aspiration à travers la fente 14 qui est avantageusement réparti de manière sensiblement homogène sur toute la largeur I de la chambre de détente 13. En partie basse, la boîte de répartition 19 communique avec une buse cylindrique 20 par l'intermédiaire de deux raccords 21. Cette buse 20 comporte une face d'extrémité 20a fermée et une face d'extrémité 20b ouverte par laquelle l'air aspiré est évacué. Si l'on se réfère à la figure 3, I'aspiration à travers la fente 14 le boîtier de répartition 18 et la buse 20 est créée au moyen d'un ventilateur 22 raccordé à la face ouverte 20b de la buse 20. En sortie de ce ventilateur 22, I'air issu du dispositif i est dirigé vers un système de filtration 23 par exemple un système de filtres à manche en vue d'être débarrassé des poussières ou fibres résiduelles véhiculées par cet air. En sortie du cylindre de filtration 23, I'air est libéré dans l'air ambiant. Dans une autre variante de réalisation, I'air en sortie de la buse 20 pourrait être recyclé en circuit fermé vers l'intérieur du dispositif 1. Dans ce cas, on raccorde la sortie 20b de la buse 20 directement à l'entrée du ventilateur 11. Dans un exemple précis de réalisation donné à titre purement indicatif, la largeur l valait 2500mm. Le débit d'air du ventilateur il en fonctionnement normal, c'est-à-dire une fois la cheminée d'alimentation chargée en matière fibreuse était de 2200m3/h. La vitesse moyenne des flux d'air à travers la grille d'échappement 10 à un niveau de la grille dépourvu de fibres valait environ 6 à 7 m/s. Les vitesses des flux d'air à travers la grille d'échappement mesurées à une hauteur donnée étaient sensiblement égales sur toute la largeur l, les écarts de vitesse étant au mximum de 5%. La vitesse du flux d'air aspiré à travers la fente 14 était sensiblement égale sur toute la longueur de la fente et valait environ 30m/s. Le volume global de la chambre de détente 13 valait approximativement 0,5m3. Les distances d1, d2 et d3 valaient respectivement 170mm, 370mm et 605mm. Les hauteurs H1, H2 et H3valaient respectivement 232mm, 200mm et 420mm. La largeur e de la fente 14 valait environ 8mm. La hauteur h du canal 19 valait environ 48mm. Le volume de la boîte de répartition 18 valait approximativement 0,03m3. Les vitesses d'air en sortie de la cheminée d'alimentation 4 chutaient pour atteindre dans la zone 16 des vitesses résiduelles Vr inférieures ou égales à 1,5 m/s. Plus précisément, à l'intérieur de la zone 16, les vitesses résiduelles d'air n'étaient pas homogènes mais étaient plus importantes en partie supérieure, c'est-à-dire dans la partie de zone au droit de l'ouverture d'échappement 9. Globalement la vitesse moyenne de l'air dans la deuxième zone 16 était estimée à 0,5m/s. Dans une variante de réalisation, il est également possible de prévoir dans la face arrière 13b de la chambre de détente 1 3 des orifices d'évacuation d'air mettant en communication l'intérieur de la chambre 1 3 avec l'atmosphère extérieure du dispositif 1 et de prévoir au niveau de ces orifices un média filtrant. Ces orifices d'évacuation permettent avantageusement lors de la phase initiale de chargement de la cheminée d'alimentation 4 de fonctionner avec un débit d'air plus important que celui prévu dans la deuxième phase de fonctionnement une fois la cheminée d'alimentation 4 chargée, le surplus d'air étant automatiquement évacué par les orifices de la paroi arrière 1 3. Lorsque la cheminée d'alimentation 4 est chargée, c'est-à-dire lorsque le niveau de matière a atteint à l'intérieur de la cheminée 4 un niveau prédéterminé, on travaille alors avec un débit d'air de fonctionnement plus faible, I'intégralité de l'air fourni par le ventilateur 11 étant évacuée par la fente 13 par la mise en oeuvre du ventilateur 22. REVENDICATIONS 1. Dispositif de formation d'un voile de fibres en bourre, plus particulièrement destiné au chargement en continu d'une machine textile telle qu'une carde, et comportant une cheminée d'alimentation (4) qui est ouverte à ses extrémités supérieure (4a) et inférieure (4b), et qui est pourvue d'une ouverture d'échappement d'air (9) de section donnée ou de plusieurs ouvertures d'échappement d'air réparties sur une section donnée, des moyens (3,6,7) permettant d'alimenter en matière fibreuse en bourre la cheminée d'alimentation (4) par son extrémité supérieure ouverte, des moyens de reprise de la matière fibreuse en bourre, du type rouleaux alimentaires (8), qui sont disposés en sortie de l'extrémité inférieure de la cheminée d'alimentation, et des moyens (11) de mise en circulation forcée d'un flux d'air de densification entre la partie supérieure de la cheminée d'alimentation (4) et la ou les ouvertures d'échappement (9), caractérisé en ce que la ou les ouvertures d'échappement (9) débouchent directement dans une chambre de détente (13) dont le volume est suffisamment important et qui est pourvue d'une ou plusieurs ouvertures de reprise (14) par aspiration de l'air à l'intérieur de la chambre suffisamment éloignées de la ou des ouvertures d'échappement (9), en sorte de créer à l'intérieur de la chambre de détente, immédiatement en sortie de la ou des ouvertures d'échappement, une zone tampon (A) qui s'étend au moins sur toute la section de la ou des ouvertures d'échappement (9), et dans laquelle l'air issu de la cheminée d'alimentation subit une détente de telle sorte que les vitesses d'air dans la zone tampon vont en décroissant depuis la ou les ouvertures d'échappement (9). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre de détente (13) est conçue de telle sorte que dans la zone tampon les vitesses d'air atteignent des vitesses résiduelles inférieures ou égales à 1,5m/s. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend une boîte de répartition d'air (18) communiquant avec la chambre de détente (13) par l'intermédiaire d'une fente (14) qui assure la fonction d'ouverture de reprise par aspiration, et qui est parallèle à la largeur de la cheminée d'alimentation et de longueur sensiblement égale à la largeur (l) de la ou des ouvertures d'échappement (9). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la chambre de détente (13) est constituée d'une première partie qui présente une section constante identique à la section de l'ouverture d'échappement (9), et qui s'étend depuis l'ouverture d'échappement (9) sur une longueur lob,), et une seconde partie dans laquelle est prévue l'ouverture de reprise d'air (14), et qui présente une section et un volume supérieurs respectivement à la section et au volume de la première partie. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'ouverture de reprise d'air (14) est décalée dans un plan vertical par rapport à l'ouverture d'échappement (9).