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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la Société dite: A.H.HUNT LIMITED Procédé pour le traitement de papier métallisé et our la fabrication de condensateurs électriques à l'aide de ce papier. Demandes de BrevetsAnglais du 23 octobre 1942 et 24 novembre 1942 en sa faveur et en faveur de Monsieur R.A. GROUSE.
Cette invention concerne des perfectionnements aux procédés pour le traitement de papier métallisé et à la fabrication de condensateurs électriques au moyen de ce papier métallisé.
Dans les condensateurs en papier métallisé le papier constitue le diélectrique et la surface métallisée une électrode du condensateur; deux bandes de papier métallisé peuvent être enroulées ensemble pour constituer un condensateur, pourvu que chacune de ces bandes présenté au moins une marge exempte de métal.
Il est nécessaire que la marge soit exempte de métal en vue d'éviter qu'il ne se produise un arc ou un court-circuit d'une électrode à l'autre, et cette marge doit être d'autant plus large que le voltage auquel le condensateur doit être utilisé est plus élevé.
Toutefois, dans l'intérêt de la compacité, la niarge doit être maintenue à une valeur minimum compatible avec la tension de service à laquelle le condensateur doit être employé; ceci implique évi- demment une tension disruptive dépassant considérablement la tension de service, mais pas au point de gaspiller de la place en exigeant une margeanormale.
Par exemple, s'il s'agit d'un condensateur qui doit fonctionner à 150 volts, il suffit que la tension disruptive soit de 300 volts. Dans/ce but, une marge n'excédant pas 1/64 pouce de largeur serait suffisante mais il est difficile d'établir par les moyens ordinaires une marge présentant ce degré d'exiguïté.
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L'un des outs de la présente invention est de; proauire du papier métallisé propre à ²être employé dans la fabrica- tion de condensateurs électriques et dont la marge ou la bande non métallisée est obtenue sans masquer le parler lors de l'opération Initiale de production de la surface métallisée. Bien que dahs ces condensateurs, la disposition d'une marge non métallisée constitue la condition principale, il est quelquefois dé-
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siràble d'employer du papier où la bande non métallisée se trou- ve sur la surface principale au papier et non seulement sur la
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marge.
En outre, dans les phases intermédiaires de la fabrication des condensateurs on peut faire usage de boolries de papier métallisé présentant des oanaes non métallisées, et qu'on fend le long de ces bandes non métallisées pour tonner des rubans de papier qportant des marges non métallisées, et l'un des buts de la présente invention est de produire ce genre de papier.
Un autre but de l'invention est de faoriquer des condensateurs électriques en papier métallisé où les parties non métallisées du papier employé présentant une largeur répondant aux conditions d'exiguïté exigées.
L'invention comprend un procédé pour la production de papier métallisé comportant une ou plusieurs banues non métallisées, caractérisé en ce qu'on y procède d'abord à la mé-
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tallisation du papier et qu'on. enléve ensuite le métal de la bande ou des bandes qui doivent être àéiaétalllsées, en portant la matière en contact avec un conducteur électrifié et en la faisant passer devant celui-ci tout en maintenant la surface métallisée
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du papier a. une polarité contraire (le celle du conducteur, de façon que le courant venant du conducteur grille le métal le long de cette bande.
Suivant un mode d'exécution du procédé, on applique le conducteur sur la face non métallisée du papier le long de l'un ou des deux bords de celui-ci de façon que la ou les bandes dont le métal est enlevé constituent une ou les deux marges de papier à proximité du conducteur. Si les deux marges sont ainsi
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déraétallisées et si le papier a la largeur de deux 'le banaee éven- tuellement désirées pour le condensateur, on peut le fendre ultérieurement pour produire deux bandes, présentant chacune le long d'un bord une marge non métallisée et le long de l'autre bord une surface métallisée s'étendant jusqu'au bord même.
Ces bandes sont particulièrement utiles dans les condensateurs électriques
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bobinés parce que le bord qui nta pas été démétallisé convient à 11 établissement de la connexion électrique une borne par exemple comme c'est décrit dans le brevet de la Demanderesse intitulé "Perfectionnements aux condensateurs électriques en papier métallisé" demandé le même jour.
Suivant un autre mode d'exécution du procédé, le
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concitntaar4a. peut consister en un organe étroit, d'une largeur propre à la production de 'la bande non métallisée désirée, qu'on applique sur la surface métallisée du papier. Le papier dans ce cas peut être constitué d'une feuille de largeur suffisante pour couvrir la largeur de plusieurs bandes non métallisées pa-
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l'allèles entre ellïs, et on peut dupliquer plusieurs conducteurs sur la surface métallisée simultanément pour produire ces bandes non métallisées.
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Le ou les conducteurs peuvent être constitués par un ou plusieurs rouleaux autour desquels on fait passer le papier.
Le procédé donne les meilleurs résultats lorsque la surface métallisée est excessivement mince et de préférence le papier métallisé employé esun papier sur lequel la surface métallisée a été produite par condensation dans le vide de va- peurs métalliques sur le papier sous forme d'une couche conduc- trice extrêmement mince, dont l'épaisseur est de l'ordre de 0,001
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a 0,005 millimètre,.
Liinvention comprend le procédé de fabrication des condensateurs électriques qui consiste à employer du papier métallisé, à y produire une ou plusieurs bandes démétallisées par les opérations ci-dessus décrites et à enrouler ensuite deux
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ou plusieurs rubans de ce papier ensemble pour en former un,,con- densateur électrique.
L'invention comprend en outre un appareil pour démétal- liser des bandes de papier métallisé, caractérisé en ce qu'il
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comporte des dispositifs combinés pour enpporter un rouleau d'alimentation de papier métallisé, une série de conducteurs de dêûiétailisatioiiiétrolte en forme de rouleaux supportés de maniè- re qu'on puisse faire passer le papier devant eux et en contact avec eux en le tirant du rouleau d'alimentation, des dispositifs
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pour raccorder la série de rouleaux de démêtall1sation â la sour- ce d'électricité de façon que leur potentiel soit contraire à celui de la face métallisée du papier, et un dispositif pour
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recevoir le papier du rouleau de délaétallisation et le rebobiner.
Pour que la démétallisation se produis e sous contrôle des conditions qui lui sont imposées, de manière que la bande démétallisée présente d'une faon certaine une largeur approxi- mativement uniforme, la présente invention porte sur un appareil pour réaliser le procédé, dont le circuit damenée de courant
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à cnacun des conducteurs de démétallisation renferme une résis- tance limitative d'intensité et une capacité.
Le but de ce circuit est d'assurer des que le contact s'établit entre la surface métallisée et le rouleau avec lequel elle entre en prise, la décharge à travers la surface métallisée alun courant momentané suffisant pour éliminer le métal par vo- latilisation sur une largeur donnée de chaque côté et à une distance déterminée au-delà du rouleau.
Le courant est ensuite mo-
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mentanément interrompu et le condensateur déchargé pendant la démétallisation momentanée Ee recharge de nouveau lorsque la surface métallisée arrive de nouveau en contact avec le rouleau.
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Aprbs quoi, la décharge momentanée suivante se produit, suivie d'une recharge et ces opérations se poursuivent successivement par alternances rapides à mesure que la bande de papier métal-
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lisé passe devant la ou les rouleaux de démétallisation et en contact avec ceux-ci.
La résistance et la condensateur sont convenablement montés en série dans le circuit bien qu'il soit possible de les @
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employer en parallèle ou suivant tout autre mode de couplage
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.préféré permettant dobtenir'1efiet ci-dessus décrit. n oratique, l'alternance ci-dessus mentionnée est tellement rapide qu'on dirait qu'il se produit une démétallisation continue;, mais par le croix des valeurs respectives de la résistance et de la capacité on peut effectuer un réglage très exact de l'effet de dd.métallisation.
Un groupe de couteaux fendoirs peut être taolLFu1cau- :Jar 16 papier,e.xat son rebobinage, le long des lignes médianes des bandes démétallisées ainsi que suivant des lignes qui s'étendent le long des rubans métallisés entre les bandes. On obtient de
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cette manière des bandes qui sont démétallisées le long d'un bord et qui sur l'autre bord sont lléallisées jusqu1f11?extrê.e bord du papier.
On décrira ci-dessous, à titre d'exemples, certaines formes d'exécution de l'appareil et certains modes de réalisation du procédé suivant l'invention.
Dans les dessins annexés,
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Figure l'est une vue scn.J11atique en perspective de l'une des formas d'exécution de l'appareil;
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Figure 2 est une vue de détail représentant la Q3,ntallipation de la marge du papier que montre le scnéma da la Figure 1, Figura 3 est une vue en plan d'une variante de 1 r ay y a- reil
Figure 4 en est une vue en élévation de côté.
La Figure 1 montre un noyau 11 sur lequel est enroulée une bobine d'alimentation 12 depapier métallisé sur une face par une couche conductrice extrêmement mince d'aluminium ou de cuivre. La oool.ie 12, sur son noyau 11, est montée sur un arore 13 qui est supporté dans des paliers non représentés sur le dessin. Le papier est enroulé sur la bobine 12 de telle manière que la face métallisée est celle qui se trouve du côté interne 14
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du papier lorsqu'il quitte la bobine.
De la boolne 12 on fait passer le papier sur un rouleau métallique 15 monté sur u.i arorw 16 cozi<enaDleiie:1± supporté de lanière que le rouleau 15 se trou- ve en contact électrique avec la surface métallisée du papier.
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Le rouleau 15 est ielié au pôle négatif ou ,Dole mis à la terre d'une source de courant, comme c'est indiqué par le fil 17. Audelà du rouleau 15 le papier de dirige de bas en haut et passe sur la surface supérieure d'un autre rouleau conducteur de l'e-
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lectricité 18 qui est monté entre des pointes de support isolées 19, 20.
Les paliers isolés des pointes de support ne sont pas représentés sur les dessins et peuvent être de n'importe quelle construction désirée, le but étant de permettre au rouleau 18 qui constitue un conducteur en contact avec la surface non métallisés
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21 du papier, àlêtre maintenu (par une connexion 22 avec la D01-lle positive d'une source de courant) à un potentiel sensiblement différent de celui de la surface métallisée du papier qui est reliée au rouleau 15.
La connexion électrique 22 reliée à la pointe de sup-
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port 20 part d,tune ligne d'alimentation de courant continu en passant par une forte résistance limitative d'intensité qui peut, s'il s'agit de papier présentant une épaisseur de métal-
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lisatlpn d'environ 0,004 millimètre, avoir une valeur de 10.000 ohms par exemple.
La capacité naturelle des fils conducteurs donne lieu à une capacité en parallèle avec le rouleau 13 qui est suffisante mais on peut quelquefois 'trouver utile une très
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faible capacité en parallèle.. /al)q queue différenae gQ21j"q,uée moins aussi élevée
La différence de potentiel/est au moins aussi élevée que celle que le condensateur peut éventuellement être appelé à supporter dans les conditions de service et est de préférence considérablement plus élevée de manière à assurer une'marge de
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sécurité. Par exemple, si le condensateur est destiné à fonc- tionner sous une différence de potentiel de 200 volts, le po-
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téntiel appliqué .au rouleau 18 peut être de l'ordre de 500 volts.
La bande de papier sur la bobine 12 est métallisée jusque sur ses bords, et par suite de la faible épaisseur du papier il en résulte que lorsque la bande atteint le conducteur 18, il se produit sur les bords un passage de courant par étincelles du conducteur à la surface métallisée du papier. Ces étincelles enlèvent par grillage la surface métallisée du papier le long de la marge lors du passage du papier autour du rouleau, en
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produisant ainsi deux marges démétallîsêes 23, 24 comme le mon- tre la Figure 2. Si la métallisation du papier est suffisamment mince, ce grillage seffectue sans carbonisation appréciable du papier même.
Il se produit ainsi automatiquement le long de
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chacun des bords du papier une marge démétallisée de largeur minimum qui peut résister à la différence de potentiel appliquée.
En même temps, tout défaut qui peut exister dans le diélectrique morne est éliminé automatiquement par grillage,
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c'est-à-dire que la surface métallisée est enlevée par grillage autour du défaut pendantt le passage du papier sur le conducteur 18.
Du rouleau conducteur 18 on fait passer la bande de papier munie de ses deux marges démétallisées sous un couteau tranchant 25 de 'manière à la fendre en deux bandes , présentant chacune une marge démétallisée et un bord sur lequel la surface métallisée s'étend jusqu'à la limite du papier. On enroule les bandes sous forme d'une ,'oobine 26, sur un noyau 2? monté sur un arbre commandé approprié 28.
On peut alors employer les deux bobines ainsi produites pour effectuer les enroulements alun condensateur électrique.
Le procédé ci-dessus décrit permet de former une marge extrêmement étroite qui;même pour les hautes tensions, pouvant atteindre les valeurs les plus élevées que le papier peut supporter comme diélectrique, peut être de moins d'un millimètre.
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Ltappareil représenté sur les Figures 3 et 4 comprend deux plaques latérales 31, 32 parallèles entre elles qui consti- tuent conjointement avec des entretoises 33, 34 et des écrous 35, 36, le châssis de l'appareil. A l'une des extrémités des ±laques latérales 31, 32 sont fixées des consoles 37, 38 pourvues de rainures 39 pour recevoir une broche 40 qui porte une bobine d'alimentation 41 de papier métallisé.
La bobiné d'alimentation
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41 est enroulée sur un tube de caexton qui est porté par la bro- che 40 au moyen de disques à rebords 42, 4. Ces derniers com- @
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porllent une partie cylindrique; qui s'ajuste à l'intérieur du tube en carton, et un rebord 44 qui s''applique sur ses extrémi- tés,.' Les deux disques sont tirés l'un vers l'autre au moyen de trois boulons 45 équidistants disposés à égales distances de la broche 40 et par des écrous à tête moletée 46. Ceux-ci n'en- trent pas directement en prise avec le disque 43, des ressorts 47 étant intercalés entie ce dernier et les écrous.
Ainsi la bobine est maintenue par frottement dans la position voulue par rapport à la broche 40 etla traction qui peut être exercée sur la nappe de papier 51 par la bobine 41 est limitée à l'effort qui peut etre transmis par l'assemblage à friction. Ceci
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tend à éviter l'arrachement de la nappe de papier, qui est foit mince puisque son épaisseur est d'environ un Huitième de lailli- mètre. L'épaisseur de la couche métallisée sur le papier est encore beaucoup moins élevée, car elle n'est que d'environ un
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quatre millième de millimétré et l'enroulement se fait de manière que la couche métallisée se trouve vers l'intérieurdè la bobine et se trouve par conséquent à la partie supérieure de la nappe 51 lorsque celle-ci quitte la booine.
Un arbre 52 portant un rouleau 53 est monté entre les
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plaques 31, 32 a l'extrémité la plus rapprochée de la bobine 4l.
Ce rouleau est fait en, matiére<onàuctrlee, par exemple du o.ronze, et est raccordé électriquement au châssis de la machine qui est mis à la terre. Ceci fait que la surface métallisée du papier se trouve au potentiel de la terre.
Quelque peu au-dessus et à droite de l'arbre 52 se trouve un autre arbre 54 qui est porté entre des pointes de support constituées par des vis 55 montées dans une buselure
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isolante 56 â l'intérieur de paliers aiaovibles 5? sur les )la- ques latérales 31, 32. Ces vis 55 sont raccordées électriquement, par exemple au moyen d'un fil 58, à la corne positive ou non mise à la terre J'une source de courant continu, ayant une tension comprise entre 500 et 600 volts.
La source de courant est reliée au fil 58 par l'intermédiaire d'une résistance limitatri- ce d'intensité qui peut être de l'ordre de 3000 ohms..Entre la résistance limitatrice d'intensité et la vis 55, se trouve un branchement allant à un condensateur électrique qui peut avoir
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une capacité de 0,005 microfarad.
Au-delà de l'arbre 54, un autre arbre 60, également monté entre les plaques latérales 31, 32, est supporté dans des coussinets de paliers 61,qui coulissent chacun dans une rainure verticale 62 pratiquée dans la plaque latérale ou elle est montée.
Les paliers 61 sont montés sur des ressorts 63 de manière qu'ils
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aient tendance à se soulever et la grandeur C\1e ce soulèvement est limitée par une vis de réglage 64 passant dans une plaque de recouvrement 65. L'arore 0 porte un rouleau 66 sur lequel passe la nappe de papier 51. En ajustant les vis 64 on peut régler entre des limites très précises le Trajet suivi par fa nappe de papier.
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Un certain nomoie de conducteurs Gtroits en forme de disques 67 sont montés sur tarare 54 par l'intermédiaire de moyeux 68 qui s'emboîtent sur ce dernier. Le diamètre des disques conducteurs 67 est tel que ceux-ci ne font que toucher le papier
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qui passe du rouleau 53 au rouleau 66 au couib de son tiajet, et l'ajustement effectué par lesvis 64 est destiné à assurer que les disque? 67 puissent entrer convenablement en contact avec e papier sans y exercer une pression inopportune.
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La largeur des conducteurs 67 est déterminée pour
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correspondre à la largeur des bandes dont on désire opérer la démétailisation sur la nappe de papier 51, et llécartement des disques correspond à 11êoartement désiré entre les bandes démé- tallisées. On a constaté qu'aussitôt que la surface métal.lisée du papier touche les conducteurs 67, le flux de courant au point de contact est suffisant pour griller et volatiliser la surface métallisée du papier, la largeur ainsi démétallisée n'étant que légèrement plus grande que celle des bords opérants des disques
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Par conséquent,u1il quitte les disques 67 le papier pré- sente une surface métallisée qui est subdivisée par des bandes non métallisées, représentées par les traits de chaînette 'la sur le dessin.
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Au-delà du rouleau 77, porté pur ressorts, le papier est...dirigé de haut en bas pour passer sous un grand rouleau d'entraînement 71 porté par un arbre 72. La nappe de papier passant sous le rouleau 71 est amenée dans un dispositif de serrage for-
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lé par un'1;seoond rouleau d<entraînement 73 porté par un arbre 74 qui est monté dans des paliers 75. Ces derniers- 'peuvent'ooulisser dans des rainures horizontales ?6 des plaques-latérales '31, 32 et on peut régler leur position dans ces rainures au moyen d'une yis 77 pourvue d2écrous de réglage ?8* Ainsi le rouleau 73 peut être pressé fermement contre le rouleau 71 et serrer la nappe de papier étroitement.
L'arbre 74 est prolongé de manière à ménager une monture pour une poulie de commande (non représentée sur le dessin) et de cette manière le papier peut effectuer son parcours travers la machine à une vitesse appropriée.
Dans'le trajet de la nappe qui s'étend du rouleau 66
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la face inférieure du rouleau ?1, il est procédé à une opéra- tion de fendage du papier. A cet effet, un arbre commandé 82 (portant une poulie, non représentée) est monté dans des paliers
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80, 81. Un groupe de couteaux tranchants circulaires 83 écartés les uns des autres par des pièces d'écartement cylindriques 84. est monté sur l'arbre 82. Les couteaux 83 sont espacés dans la mesure voulue pour fendre le papier suivant la ligne médiane de
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chacune des bandes démétallisées 70 ainsi que suivant la ligne médiane de chacune des surfaces métallisées entre les bandes.
Pour qu'il ne puisse pas se produire de déplacement latéral des couteaux un ressort 85 sollicite le groupe de couteaux vers la plaque latérale 31. -Le ressort 85 est logé entre le palier 80 monté dans la plaque latérale 32 et celle des pièces d'écarte- ment 84 située à l'extrémité de la rangée. A l'autre extrémité du groupe de couteaux, se trouve une'rondelle de butée 86 que
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la pression du ressort 85 a pour effet d1ayliquer sur le palier 81. On comprendra qu'il est important d1erupecher tout déplacement latéral des couteaux pendant leur rotation, car autrement la nappe de papier serait arrachée.
On remarquera aussi que les vis
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55 qui supportent l< arbre 54 des conducteurs de démétallisation 67 constituent un moyen de réglage de telle sorte qu'on peut placer les conducteurs 67 exactement dans le même alignement que les couteaux fendoirs 83. En outre, le montage de la bobine d'alimentation 41 sur la broche 40 est établi de manière que la booine est maintenue automatiquement toujours dans la même posi- tion par rapport à la broche et par conséquent si l'on soulève la broche 40 pour l'enlever et qu'on remplace par une bobine fraîche la bobine épuisée, la nouvelle bobine se place automati- quement dans la même position que/la 'bobine précédente par rap-
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port aux conducteurs de démëtallisation 67 et les couteaux 83.
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De cette Manière on obtient exactement- les mêmes résultats.
On voit donc qu'après avoir passé sous les couteaux 83 la nappe de papier 51 est transformée en un certain nombre de mandes de papier séparées dont chacune est métallisée surun bord
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et démétallisée le long de l'autre bord, la marge démétallisée ayant une largeur égale à la moitié de la largeur des bandes
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démétallisées 70. Apres leur passage sur le rouleau d'entraîne- ment 73 les bandes sont séparées l'une de l'autre. La moitié de
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ces bandes possèdent une marge démétallisée le long de leur bord de droite et l'autre moitié une marge démétallisée le long (le leur bord de gaucne.
Les premières sont conduites vers une série supérieure de bobines renvideuses 90 et les secondes vers une
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série inférieure de booines renvideuses 91. L,,s bobines 90 sont montées sur une broche commandée 92 et les bovines g1 sur une broche commandée 93. Ces brochas dépassent la plaque latérale 32
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suffisamment pour poiter des poulies de commande, et elles soi>t actionnées par une poulie motrice (non représentée) montée sur
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l'arbre 74. La gragillté des bandes de papier exige que la force appliquée pour les enrouler sur les bobines 90 et 91 soit strictement limitée. A cet effet chacune des bobines 90 et 91 est supportée entre deux disques 94, 95.
Le disque 94 est pourvu d'un moyeu 96 par l'intermédiaire duquel il est monté sur la brocher 92 ou 93 suivant le cas) et le disque 95 est supporte
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par le disque 94 au moyen de trois boulons é,quidistànts g7 por- tant des écrous molettes 98, des ressorts 99 étant intercalés entre ces écrous et le disque 95. Les noyaux des bobines de renvidage 90 sont faits de courts tronçons cylindriques 101 de tubes en carton ou autre matière convenable, lesquels sont serrés entre les disques 94, 95 et sont centrés par des records 100 faisant saillie vers l'intérieur sur ces disques.
Il en résulte que la force motrice qui peut être appliquée aux noyaux des bobines renvideuses est limitée à la force proauite par le
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serrage à frottement et celui-ci i ,dl;;!ut être réglé au moyen des écrous93 de manière à être aussi faible qu'on le désire. Pour fixer les extrémités aes oandes de Papier 'il aux noyaux 101, il suffit de les coller en place avec un peu de vaseline ou autie matière analogue.
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Lorsqu'on a fait passer une cartatze longueur de gazier par les différentes parties de cet appareil et qu'on en a fixé convenablement les extrémités aux bobines renvideuses 90, 91 le
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rB' tant du papier peut être démétallisé rapidement et automatique- ment le long de la bande 70, pour être ensuite découpé par les couteaux tranchants 85 et être rebooiné en séries de bandes à
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marges-disposées alternativement a droite et à gauche, sans néces- siter une attention excessive de la part de l'opérateur. Après l'avoir enlevé des bobines 90 et 91 on peut alors rebobiner le ,papier ultérieurement dans un condensateur comme c test décrit, par exemple dans le brevet précité.
On comprendra que si pour une raison quelconque il est demandé de fabriquer des rubans de papier où les oandes métalli- sées s'étendent le long de leurs lignes médianes ou en un autre endroit éloigné des ocras, on peu les obtenir dans un appareil du genre représenté sur les Figures 3 et 4 en disposant les dis- ques 67 à des distances convenables les uns des autres et en sup- primant certains couteaux convenablement choisis dans la rangée montée sur l'arbre 82. Evidemment, les bobines renvideuses 90 et 91 doivent être établies dè manière à présenter une largeur appro- priée pour recevoir les rubans ainsi produits, @