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TUYERE POUR LA FABRICATION DE FILS CREUX ARTIFICIELS
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ET PROCEDE POUR LA FABRICATION DE CES TUYERES.
La présente invention est relative aux tuyères pour la fabrication de fils creux artificiels, tels que soie artificielle
ou laine artificielle, devant remplacer les fils naturels de par exemple coton, laine animale ou soie naturelle et ayant en général un diamètre de 5 - 80 my.
L'un des objets de la présente invention est constitué par
des tuyères permettant une fabrication simple et économique de tels fils sous forme de fils creux. Un autre objet de la présente Invention est constitué par un procédé de fabrication simple de telles tuyères.
La fabrication de fils artificiels creux a fait déjà l'objet de nombreuses recherches car les fils artificiels à section pleine sont sous plusieurs rapports inférieurs aux fils naturels
et par la formation d'espaces creux les propriétés des fils artificiels se rapprochent beaucoup de celles des fils naturels. Jus-
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re techniquement satisfaisante sous forme de fils creux des fils artificiels ayant les dimensions des fils naturels très fins,
<EMI ID=2.1> Cela doit être attribué au fait que jusqu'à présent des dispositifs spéciaux étaient considérés nécessaires pour assurer un passage ininterrompu de la masse à filer à travers la tuyère.
Les dispositifs utilisés jusqu'à présent sont basés principalement sur la constatation que par l'emploi d'un mandrin formateur d'espace creux à l'intérieur du canal de la tuyère, le passage irréprochable de la masse à filer serait troublé et que par le mouvement en sens opposés d'un noyau formateur d'espace creux et de la tuyère, ce danger peut être évité.
Par exemple, il a été proposé d'introduire la solution à filer dans les espaces creux formés entre deux cylindres rainurés tournant en sens opposés et d'insérer des aiguilles dans ces espaces de telle manière que les fils se formant entre les cylindres le soient sous forme creuse.
D'après une autre proposition on fait mouvoir de fines aiguilles dans les ouvertures de tuyère, d'un mouvement alternatif. Il a été cependant montré que ces procédés ne conviennent pas pour la fabrication de fils fins, car à cause des faibles diamètres ces dispositifs ne sont pas d'application pratique, abstraction faite de la difficulté de fonctionnement: la fabrication de fils creux uniformes n'a pas réussi juaqu'à présent avec ces dispositifs. Même les procédés et dispositifs qu'on a employé pour la formation creuse de diamètresplus grands, tels que chambres à air, par exemple en cellulose, n'ont pas réussi pour la fabrication de fils fins, car les dispositifs employés pour cela ne s'appliquent qu'aux tuyères ayant une seule ouverture et ne peuvent pas être appliquées aux tuyères employées pour fils fins artificiels possédant un grand nombre d'ouvertures.
La présente invention consiste principalement en ce que des noyaux fixes, par exemple sous forme de fils ou petits tubes axiaux, sont prévus dans les ouvertures de tuyères telles que celles employées d'ordinaire pour la filature de la laine cellulosique ou de la soie artificielle de grosseur et forme diverses.
La présente invention est basée notamment sur la constata'tion surprenante qu'on peut obtenir au moyen d'un tel dispositif simple les fils artifioiels les plus fins aux cavités uniformes, traversant le fil d'un bout à l'autre, sans troubler le passage irréprochable de la masse à filer à travers la tuyère et avant tout sans modification fondamentale des procédés de filature employés jusqu'à présent.
L'emploi pratique de ces tuyères a montré que la crainte qu'on avait éprouvée jusqu'à présent d'un dérangement de l'écoulement uniforme de la masse à filer à cause du dispositif de noyaux dans l'ouverture des tuyères, n'est pas fondée. Il a été montré que le liquide à filer, par exemple de la viscose ne s'écoule pas en bloc après sa sortie.du canal annumaire d'une tuyère suivant la présente invention, car la coagulation de l'extérieur se fait tellement vite que la croûte extérieure formée en premier lieu suffit pour obtenir la forme tubulaire, malgré l'espace creux à l'intérieur et de la présence de viscose non encore gonflée.
La disposition de parties mobiles spéciales, telles que aiguilles à mouvement alternatif, s'est montrée superflue et ne serait pas réalisable pour les dimensions en question alors que, ainsi qu'il a été déjà dit, à cause des faibles dimensions des fils, la solidité extrêmement faible de la couche extérieure coagulée suffit pour donner au fil creux une consistance suffisante. La paroi interne plus ou moins fluide du fil creux ne
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tionnement d'une certaine durée on obtient des fils irréprochables ayant les dimensions les plus grandes; ainsi par exemple pour des épaisseurs de paroi correspondant à un diamètre de noyau d'envi-
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qu'à des épaisseurs de paroi correspondant à un diamètre de noyau d'environ 60 my et à un diamètre de perforation d'environ
80 my. Comme la composition du bain de filature et du bain de précipitation peut influencer la vitesse de coagulation et que la résistance du fil formé dépend jusqu'à un certain degré de la vitesse de coagulation, on peut, par le réglage de ces facteurs, fabriquer des fils creux avec des épaisseurs de paroi variant entre de fortes limites. On peut de cette manière fabriquer des fils creux continus, ce qui devait paraître impossible jusqu'à présent.
La tuyère consiste principalement, comme déjà dit ci-dessus, en un corps de tuyère de construction connue, dans les nombreuses fines perforations duquel se trouvent prévus des fils axiaux, pouvant avoir n'importe quelle section, par exemple cylindrique ou une autre forme que la forme ronde et en partie cônique dans le sens de la longueur et en partie cylindrique, et pouvant être retenus d'une manière appropriée dans leur position dans la perforation. Les perforations de la tuyère peuvent aussi avoir les sections les plus variées, par exemple du côté de l'entrée, c'est à-dire peuvent être élargies côniquement à la surface interne du corps de tuyère.
Pour la fixation des mandrins formateurs de creux ou des noyaux on peut connecter ceux-ci mêmes ou par l'intermédiaire de corps de connexion spéciaux avec la tuyère. La connexion se fait principalement à l'entrée de l'ouverture de tuyère, ou au voisinage de cette ouverture. Ainsi par exemple, par l'emploi d'un noyau plein en forme de fil on peut ancrer celui-ci à la perforation de la tuyère par un fil transversal, ce qui donnera environ la forme d'une croix, de telle manière que les deux extrémités du fil transversal peuvent pénétrer dans le métal du corps de tuyère. Le fil transversal peut également être amené en connexion résistante avec la tuyère par matage. Quand le fil transversal ne peut être fixé que par pressage, il est naturellement nécessaire de choisir pour la tuyère un métal plus mou que celui du fil transversal.
Lorsque la tuyère et le fil sont formés d'un même alliage, on emploiera de préférence des alliages pouvant être ennoblis, et notamment pour le fil transversal il sera à l'état déjà annobli, et pour la tuyère à l'état non encore annobl� L'amélioration de la tuyère ne se fait donc dans ce cas qu'après fixation,
Au lieu d'un fil transversal on peut aussi employer deux fils transversaux, par exemple deux fils se croisant, qui forment une croix axiale.
Afin de fixer le fil formant l'espace creux sans fils transversaux, on presse vers l'intérieur une petite quantité de la matière du corps de tuyère au moyen d'un outil approprié des deux côtés du fil introduit dans l'ouverture de la perforation, de manière à former de petite barrettes transversales qui tiennent fortement le fil entr'elles.
Le noyau formateur d'espace creux, par exemple fil ou tube,
a environ la longueur de la perforation de la tuyère. Pour des diamètres très petits, il est cependant préférable d'employer des noyaux plus longs de telle sorte qu'ils dépassent un peu l'ouverture de sortie du côté extérieur de la tuyère.
Lors de l'emploi de petits tubes, qui en général ne sont envisagés que pour des sections plus grandes de la perforation, d'environ 1 mm. et au-dessus, et pour des buts spéciaux tels que le procédé de filature dit par "étirage", ils sont prolongés audelà de l'endroit de fixation dans le corps de tuyàne intérieur vers l'arrière, et les extrémités postérieures des tuyères introduites éventuellement dans un nouvel espace creux fermé, constitué par les éléments de la tuyère et par les fluides spéciaux du petit tube, tels que air ou gaz, pour faciliter la formation de l'espace creux.
A cet espace creux de chaque tuyère on peut adjoindre des canalisations de connexion au récipient d'air avec des dispositifs de pression correspondants et analogues. Même des liquides, tels que les liquides des bains de précipitation, peuvent être introduits de cette manière à travers les tubes à l'intérieur des fils, Afin d'éviter la fixation de noyaux pleins par les fils transversaux mentionnés ci-dessus ou par matage avec le corps de tuyère ou d'autres mesures accessoires, on peut, d'après un second mode de réalisation de l'invention, obtenir le noyau plein en le formant de la matière même de la tuyère. Le mandrin formateur de creux est fait dans ce cas d'une pièce avec la tuyère.
Ce mode dtobtention du noyau est réalisé principalement en perforant un canal annulaire au moyen d'un outil approprié avec la condition qu'il reste encore une connexion entre le noyau et la tuyère. Dans ce but, on peut par exemple procéder de telle manière que
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forateur tubulaire on réalise une perforation annulaire seulement jusqu'à une certaine profondeur en-dessous de la surface interne de la tuyère, et du fond de ce canal annulaire on exécute des
nt perforations séparées vers l'intérieur de la tuyère, qui renferme encore des connexions entre la tuyère et le noyau. Par ces perforations le liquide à filer peut pénétrer de l'intérieur de la tuyère dans le canal annulaire et, entourant le noyau,former des fils creux.
Il a été montré d'une manière surprenante que le tourillon ou noyau formé de cette manière, malgré ses faibles dimensions, par exemple 50 - 100 my, et malgré le frottement exercé et ltaspiration provoquée par le retrait du perforateur creux qui le forme, n'est pas arraché. Au lieu de la perforation au moyen d'un perforateur creux et de l'insertion du corps de tuyère au moyen d'aiguilles de plus petits diamètres, on peut aussi utiliser un outil qui par sa forme ne peut pénétrer le corps de tuyère que partiellement. Par exemple, un type de perforateur à couronne s'est montré approprié dont les surfaces d'attaque exécutent complètement dés tourillons dépassant la base de la tuyère.
Ces tourillons peuvent avoir n'importe quelle section, pour former par exemple de petites perforations de connexion coniques ou cylindriques vers l'un des canaux annulaires qui ne dépassent pas complètement la base de la tuyère. Un tel outil peut être fabriqué de la manière la plus simple en enlevant par rodage,des parties d'un corps creux approprié, de sa surface frontale, par exemple d'un tuyau en matériau approprié, de telle manière qu'il
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leurs être aiguisés en forme de coin*
Tandis que les modes de réalisation ci-dessus se-rapportent à des dispositifs dans lesquels les mandrins formateurs d'espaces creux, c'est-à-dire les noyaux pleins ou creux, sont connectés avec la tuyère d'une manière rigide, on peut aussi d'après un autre mode de réalisation, fixer le mandrin de manière,amovible
à la tuyère. Plus spécialement, pour la facilité du nettoyage
il s'est montré avantageux de rendre le mandrin amovible.
Les modes de réalisation décrits ci-après facilitent cependant même dans les dispositifs rigides non amovibles, l'insertion des mandrins dans les perforations,
Ce mode de réalisation consiste en ce que le mandrin a sa section augmentée dans la région de la perforation de tuyère sur certaines parties de sa périphérie, c'est-à-dire qu'il est formé avec des ajutages ou avec une partie de son axe de section plus grande qui, en vue d'assurer une introduction irréprochable du liquide de filage dans le mandrin, ne correspond qu'en partie à la section de son guidage dans le corps de tuyère. Le dispositif peut être tel qu'en dessous d'un mandrin de petite longueur on forme des encoches axiales parallèles en forme d'ailettes par estampage du matériau don�est constitué le mandrin, lesquelles encoches mènent à la perforation de tuyères et retiennent la partie restante de ce mandrin, plus spécialement la partie qui
se trouve à l'avant, eentralement dans la partie constituant la sortie de l'ouverture de la tuyère, notamment dans le trou de filage ou embouchure. Ou bien le dispositif peut être tel que la perforation pour une tige renforcée, par exemple une tige cylindrique aplatie des deux côtés, passe d'abord dans un espace creux, par exemple en forme de cône, qui se prolonge dans l'ouverture de filage proprement dite, dans laquelle le mandrin proprement dit disposé à l'extrémité de l'arbre, est retenu centralement. Le diamètre de là perforation du petit cylindre mentionné en dernier lieu correspond par sa-largeur libre au diamètre voulu du fil, d'environ 5 - 80 my et forme le trou de filature proprement dit, tandis que la section conique forme une chambre antérieure, et la section cylindrique plus grande forme le guidage pour l'arbre renforcé du mandrin.
Par les parties aplaties des deux côtés de l'arbre en tronc de cône, celui-ci ne pénètre que partiellement dans le cône mais laisse passer des canaux d'écoulement entre les parties aplaties et les parois du guidage cylindrique et conique des deux côtés vers la chambre antérieure et vers le trou de filage.
Les divers noyaux peuvent éventuellement être fixés avec les extrémités libres postérieures à une plaque qui peut s'avancer
un peu dans la paroi de la tuyère, permettant un enlèvement simul' tané particulièrement facile des ajutages en vue du nettoyage. Plus spécialement, dans un tel dispositif de mandrin, par exemple d'arbres renforcés sur une plaque, il s'est montré avantageux dans le but d'une plus facile insertion et avant tout pour éviter des endommagements des fines sections antérieures du noyau, d'élargir côniquement l'ouverture d'admission de la perforation de tuyère sur le côté interne du corps de tuyère.
Dans le dessin ci-joint se trouvent montrés quelques modes de réalisation de tuyères de filature suivant l'invention, ou leurs parties constitutives décrites ci-dessus. En se reportant
à ces dessins, d'autres détails de la présente invention seront expliqués plus en détail.
Fig. 1 montre en coupe longitudinale une perforation usuelle de tuyère à échelle plusieurs fois agrandie. Fig. 2 montre également en coupe longitudinale deux vues à
90[deg.] l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de la perforation,_ d'une perforation de tuyère avec mandrins suivant l'invention. Fig. 3 montre une tuyère agrandie en coupe longitudinale avec tube servant de mandrin. Fig. 5 montre une vue du dessus correspondant le long d'une <EMI ID=7.1> Fig. 6 montre une coupe longitudinale faite dans une partie du corps de tuyère avec le tourillon formé hors de la matière même pendant la fabrication, � échelle agrandie. Fig. 7 est une vue du dessus d'une partie de tuyère suivant la fig. 6 après achèvement de la perforation. Fig. 8 est une coupe perpendiculaire à la surface I - I de la fig. 7.
Fig, 9 montre en perspective un outil pour la formation de perforations suivant les figs. 6 - 8. Fig. 10 est une coupe longitudinale à travers une perforation de tuyère suivant un autre mode de réalisation. Fig. 11 est un noyau appartenant à la perforation suivant la fig, 10 avec l'axe en vue latérale. Fig. 12 est une vue du dessus du noyau suivant la fig. 11. <EMI ID=8.1> par rapport à l'autre un noyau suivant la fig. 11 dans sa perforation suivant la fig. 10. Fige 15 montre également agrandie d'une manière considérable, une partie du corps de tuyère ayant une autre forme de perforation eh coupe longitudinale. Fig. 16 montre en coupe longitudinale plusieurs perforations de tuyères dans lesquelles se trouvent des noyaux fixés dans une plaque. Fig. 17 est une vue du dessus de la base de la tuyère et notamment à la partie supérieure en coupe horizontale le long de
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de tuyère intérieur, En se reportant aux dessins, d'après la fig. 1 la perforation usuelle 1 est formée avec une entrée 2 s'élargissant côniquement vers l'intérieur. D'après la fig. 2, dans une telle perforation 1, se trouve fixé un fil 4 introduit depuis l'entrée 2 et maintenu dans cette entrée en direction axiale au moyen d'un
fil transversal 3. Le fil 3 et le fil 4 peuvent être faits en
une seule pièce. Suivant la fig. 3, un fil 5 formateur d'espace creux se trouve fixé dans le corps de tuyère 6 au moyen du fil transversal 3 qui dépasse l'ouverture de sortie de la perforation. Dans les figs. 4 et 5 le chiffre de référence 7 désigne la tuyère, 8 désigne la perforation de la tuyère, montrant comme dans les figs. 1 - 3, une admission s'élargissant côniquement vers l'extérieur. Les tubes sont désignés par 9. Ils sont prolongés vers l'extérieur au-delà du corps intérieur de la tuyère, et après repliement au niveau du bord de tuyère, ils sont fixés dans un ciment 10 résistant aux acides et aux alcalis, de telle manière qu'ils fassent saillie vers l'extérieur autour de la périphérie du ciment annulaire. Ce ciment annulaire est placé sur le bord de tuyère 11.
Sur le ciment se trouve placé l'anneau 12 recourbé vers l'extérieur, soudé en 15 de manière à faire corps avec le rebord
11 et renfermant avec ce rebord un espace creux 13, c'est-à-dire une chambre annulaire dans laquelle aboutit l'admission 14 pour l'insufflation ou injection d'air, gaz ou liquide de précipitation, afin de conduire plus loin vers l'intérieur au moyen des petits tubes 9 les fils qui se sont formés. Pour la fabrication de telles tuyères on peut par exemple procéder comme suit :
Après que la tuyère a reçu la perforation correspondant au mandrin, on ancre un petit tube après l'autre par passage du fil transversal dans la perforation de tuyère ou par fixation du petit tube à travers la matière du corps de tuyère au moyen d'un outil approprie par le côte opposé du tube sur la base interne de -La tuyère. Chaque petit tube est ensuite recourbé, après cette fixation, et pressé dans le ciment 10 placé à l'avant, de sorte que l'extrémité du tube fait un peu saillie hors du ciment vers l'extérieur.
La fixation du tube suivant se fait chaque fois seulement après que le précédent a été fixé de cette manière en haut et en bas d'une manière irréprochable. Après que les divers tubes ont
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cette manière, anneau et tuyère sont soudés ou brasés en 15 au bord du rebord 11. Comme ciment, les polymères des résines artifi-
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lièrement avantageux.
Dans la fig. 6, le chiffre 16 ihdique la partie de tuyère formant le fond de l'enveloppe. Dans cette partie se trouve forée la perforation annulaire 17, formée au moyen d'un perforateur creux cylindrique, rotatif, jusqu'à environ 1/3 du corps de tuyère. Dans cette perforation le tourillon 18 s'est formé par l'emploi d'un perforateur, et il constituera le noyau. Pour obtenir une arrivée du liquide dans le canal annulaire 18, on a fait suivant la fig.7 des perforations 19 jusqu'à l'intérieur de la tuyère. Ces perforations s'élargissent côniquement vers le haut, comme le montre
la fig. 8.
L'outil suivant la fig. 9 consiste en un tube 20 fabriqué en acier pour outil, à la surface frontale 31'duquel, par exemple par rodage latéral, sont formés les tranchants en saillie,22. Au lieu de deux ajutages 22 on peut prévoir un ou plusieurs ajutages , de toute forme et section voulues.
Les ajutages ou tranchants peuvent par exemple être aiguisés, etc,
L'outil peut aussi avoir une autre forme que la forme ronde, ou avoir une section rectangulaire. Le diamètre intérieur peut par exemple être diminué par degrés ou recevoir une forme cônique à la partie supérieure. Avec l'aide de cet outil on forme un espace creux analogue, comme suivant la fig. 8 mais l'outil est conduit sous pression d'en bas contre le oorps. de tuyère extérieur. De petites déformations peuvent être facilement éliminées par rodage.
Par ce dispositif, on obtient divers avantages, notamment
-ceux qui ne peuvent être obtenus que par l'emploi d'ouvriers expérimentés, étant données les dimensions très réduites, et on évite aussi l'introduction difficile des fils formateurs d'espaces creux, le découpage de ces fils et enfin le finissage même des fils fins. De même on évite le danger d'un déplacement du mandrin et par conséquent celui de l'obtention de fils creux non uniformes qui existe dans l'autre mode de réalisation de la fixation. Les perforations correspondantes avec des noyaux déplaçables axialement d'une manière irréprochable à distance égale des parois de <EMI ID=12.1>
Dans les figs. 10 à 15, le corps de tuyère est désigné par
23, la perforation cylindrique de l'arbre 24 du tourillon montré dans la fig. 11 et désigné par 25; le chiffre 26 désigne la chambre antérieure cônique, 27 est le trou d'entrée de la perforation de tuyère. L'arbre 24 montre un cylindre dépassant vers le haut le tronc de cône 28, :aplati sur toute sa hauteur sur deux côtés opposés, et portant sur la petite base du tronc de cône le mandrin proprement dit 29 de dimensions voulues, par exemple 50 - 60 my diamètre.
A travers les sections cylindriques restant après l'aplatissement l'arbre passe avec ses parois cylindriques 30 et 31 dans la partie cylindrique 25'de la perforation et se place partiellement avec la base correspondante du tronc de cône dans la chambre en forme de cône creux 26 (figs. 13, 14). Entre les parois plates
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et 26 reste en section un canal ayant approximativement la forme d'une demi-lune des deux côtés du tranchant, permettant le passage du liquide qui entre dans la direction de la flèche dans le canal
27. L'arbre 24 peut bien entendu, comme décrit ci-dessus, être fixé au corps de tuyère par matage ou par un autre procédé analogue, mais présente des avantages spéciaux lorsque le dispositif comprend une plaque tenue à écartement convenable au-dessus du corps de tuyère. Notamment, les noyaux des diverses perforations <EMI ID=14.1>
tuyères. Le dispositif empêche un endommagement des mandrins délicats 29, qui de cette manière peuvent être employés aux dimensions les plus réduites.
Suivant la fig. 14, la partie cylindrique d'entrée de la perforation est de nouveau élargie côniquement vers l'extérieur pour faciliter l'introduction de noyaux particulièrement délicats. La partie conique d'admission est désignée par 34. Suivant les figs. 16 et 17 les mandrins 36 sont fixés dans la plaque 35 et sont introduits avec leurs extrémités libres dans la perforation
37 côniquement élargie dans l'entrée.
Les mandrins 36 sont élargis par estampage près de la perforation en 38, avec des saillies 39 en forme de croix et d'ailettes dont la hauteur permet un guidage du mandrin 36 dans les perforations de tuyère et qui tiennent la partie 40 formatrice d'espace creux constituant le mandrin proprement dit, centralement dans la perforation.
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tout par suite de la possibilité de donner des dimensions plus fortes à l'axe ou dtun guidage plus sûr dans l'entrée de tuyère, la mise en place et la fixation du mandrin finsent considérablement) facilitées, et notamment après qu'il.a été montré qu'il est suffisant d'entourer le noyau de tous côtés, même pour une faible sec" tion du canal de tuyère et notamment dans la dernière partie du trou d'entrée.