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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS DE SECHAGE D'OBJETS CONTINUS. LONGS
ET FLEXIBLES.
La présente invention concerne dune manière générale les appa- reils servant à sécher des longueurs continues d'objets flexibles, tels que fils, rubans;, bandes et toutes sortes d'objets de grande longueur à l'étau humide.
L'installation conforme à la présente invention permet de faire sécher des'longueurs continues d'une matière filamenteuse filée à fêtât humide,, telle que les différentes sortes de viscose, les rayonnes de cupro ammonium et d'acétate sous la forme de filaments continus,, de fibres ou de fils, de même que des filaments fibres ou fils coagulés et formés par un produit polymère de l'acrylonitrils, tous les filaments ou fils naturels et tous les objets de grande longueur qui doivent être soumis à un séchage.
Comme on l'a indiqué dans le paragraphe précédent, 1-'installation de séchage conforme à l'invention peut également servir à sécher des objets se présen- tant sous la forme de bandes, rubans etc..
Plusieurs modèles différents d'installation de séchage continu pour matières filamenteuses et produits analogues étaient déjà connus ou avaient été proposés avant la présente invention; par exemple dans le bre- vet des Etats-Unis d'Amérique n 2.222.817 du 26 novembre 1940, on a suggé- ré de faire sécher un fil sur une bobine d'alimentation en fil qui est chauf- fée intérieurement par un courant électrique et qui comporte deux organes pos- sédant des doigts imbriqués les uns dans les autres et doués d'un mouvement relatif pendant la rotation de la bobine, chacun de ces organes étant composé de plusieurs éléments longitudinaux et espacés qui supportent le fil.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.244.745 du 10 juin 1951, on a suggé- ré d'autre part de faire sécher une longueur continue de fil en faisant pas- ser celui-ci sur deux cylindres rotatifs écartés 1?un de l'autre,dont l'un est chauffé électriquement au moyen d'un élément de chauffage disposé inté-
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rieurement, fixe, conique et aligné axialement sur l'axe de rotation du cy- lindre. Il est connu également,antérieurement à la présente invention, d'u- tiliser, pour le séchage continu d'un fil humide, des rouleaux écartés, ro- tatifs et convergents qui sont chauffés par les radiations de bandes de chauf- fage électrique placées à l'intérieur des rouleaux.
Dans l'installation de séchage conforme à la présente invention, on utilise un dispositif à rouleau comportant une extrémité d'alimentation et une extrémité d'évacuation pour les objets à traiter; ce dispositif comprend un rouleau de séchage creux et rotatif en porte-à-faux,, un arbre creux, fixe, et en porte-à-faux qui s'étend longitudinalement à l'intérieur du rouleau, cet arbre pouvant recevoir des fils d'entrée et de sortie de courant élec- trique,et enfin un groupe de chauffage électrique amovible,creux, étroite- ment ajusté et maintenu en position sur l'arbre à l'intérieur du rouleau ; ce groupe de chauffage comprend :
a) une cartouche creuse isolante, b) un enrou- lement d'une résistance électrique s'étendant sur toute la périphérie exté- rieure de la cartouche et très voisin de la partie du rouleau à chauffer, cette résistance électrique étant disposée à la périphérie de la cartouche et enroulée sur celle-ci de telle manière que l'on ait une plus grande concen- tration de chaleur à l'extrémité d'alimentation du rouleau qu'à l'extrémité d'évacuation de celui-ci pendant l'utilisation de l'installation, c) des con- nexions électriques placées à l'intérieur du groupe de chauffage pour réunir les extrémités de l'enroulement aux fils d'entrée et de sortie du courant.
L'installation de séchage conforme à l'invention et prévue pour une longueur continue d'un objet flexible comprend deux rouleaux écartés et convergents et des moyens pour les faire tourner à la même vitesse périphé- rique,ces rouleaux étant disposés de telle manière que l'objet à sécher passe autour de deux rouleaux en avance à partir de l'extrémité dalimenta- tion vers l'extrémité d'évacuation.
L'installation de séchage conforme à l'invention, présente de nom- breux avantages pratiques par rapport aux installations similaires suggérées ou utilisées précédemment. Par exemple, le mode de construction de l'instal- lation permet de séparer rapidement le rouleau et le groupe de chauffage in- térieur qui l'accompagne de la surface de serrage de l'engrenage d'entra!ne- ment sur laquelle le rouleau est fixé d'une manière amovible,et cela peut être fait sans couper le couranta D'autres rouleaux de séchage,, qui sont re- liés dune manière analogue par l'intermédiaire d'engrenages à la même sour- ce de puissance ou à un arbre-moteur commun, peuvent donc continuer à fonction- ner.
De plus, il est facile de séparer rapidement le groupe-de chauffage pro- prement dit du rouleau et d'équiper celui-ci, si cela est nécessaire, d'un groupe de chauffage neuf on réparé. En outre, le groupe de chauffage est cons- truit de telle façon que la chaleur se distribue d'une manière extrêmement efficace à la surface du rouleau;
il faut remarquer, en particulier, que la concentration de chaleur est plus élevée à l'extrémité d'alimentation des rouleaux qu'à l'extrémité d'évacuation. Puisque les rouleaux écartés et conver- gents sont en porte-à-faux, c'est-à-dire ne sont supportés qu'à une seule ex- trémité, et qu'il n'y a aucun obstacle tel que des conduites et des supports à leur extrémité libre, il est facile de procéder au nettoyage des surfaces des rouleaux quand cela est nécessaire, et le problème du démontage des rou- leaux pour l'entretien, pendant que la machine à filer fonctionne, se trouve grandement simplifié.
On comprendra mieux la présente invention en lisant la descrip- tion détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré de l'invention, et en se référant au dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est une élévation latérale et schématique représentant deux rouleaux de séchage écartés, convergents, en porte-à-faux, et rotatifs, et montre un filament continu se dirigeant vers l'extrémité d'alimentation des rouleaux à partir d'une source d'alimentation, passant sur les rouleaux vers leur extrémité d'évacuation et arrivant enfin sur une bobine qui recueil- le le filament sec.
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La figure 2 est une coupe verticale et longitudinale partielle- ment arrachée et comprenant une partie en élévation latérale;, et elle représen- te l'un des rouleaux de séchage avec le groupe de chauffage disposé à l'inté- rieur de ce rouleau;, le mécanisme d'entrainement du rouleau et la structure de support d'un arbre fixe sur lequel sont montés le groupe de chauffage et le rouleau.
La figure 3 est une vue en bout suivant la ligne 3-3 de la figu- re 2.
La figure 4 est une perspective d'une partie du groupe de chauf- fage représenté sur la figure 2 avec certains éléments de celui-ci écartés les uns des autres dans un but de clarté et une cassure médiane.
La figure 5 est une perspective du corps principal (les organes d'extrémité ne sont pas représentés) du groupe de chauffage représenté sur la figure 2 et représente l'enroulement de la résistance électrique à la péri- phérie extérieure du groupe.
Si 1.?on considère le dessin, et plus spécialement la figure 2,on voit qu'un arbre creux et fixe 10 est soudé ou fixé d'une autre manière sur une bride 14 qui est boulonnée ou fixée rigidement par un autre procédé sur un bâti de support 16 de manière que l'arbre 10 soit en porte-à-faux. Cet ar- bre est prévu pour recevoir le fil d'entrée 18 et le fil de sortie 20 du cou- rant électrique. On peut régler l'angle de l'arbre 10 avec l'horizontale,de façon à réaliser l'angle de convergence désiré entre les rouleaux écartés, à l'aide d'un noyau quelconque approprié, par exemple en intercalant une ron- entre la bride 14 et le bâti 16.
Un palier arrière 22 comprenant des billes 24,une bagne mobile 25 et une bague fixe 26, supporte la roue dentée 28 qui entraîne en rotation le rouleau 30. La roue dentée 28 est entraînée par une autre roue 32 avec laquelle elle est en prise et qui est calée sur un arbre commun 34 entraînant d'autres rouleaux similaires. La roue dentée d'entraînement 28 comporte une surface de serrage 36 qui sert à entraîner le rouleau 30 par son extrémité arrière 38. Conformément à une variante, la roue dentée 28 peut comporter,en plus de'la surface de serrage 36, une clagette 40 (figure 1), qui peut s'en- gager dans un système de verrouillage 42 (figure 1) prévu à l'extrémité ar- rière du rouleau 30.Un écrou de verrouillage 44 fixe la bague immobile 26 du roulement à billes.
Le rouleau 30 (figures 1 et 2) est muni d'un groupe de chauffage électrique 46 (figure 2) amoviblecreux, ajusté étroitement et maintenu en position sur l'arbre fixe et creux 10 à l'intérieur du rouleau. Ce groupe de chauffage comprend une cartouche isolante creuse 48,un enroulement 50 (figure 5) qui constitue une résistance électrique et qui s'étend à la pé- riphérie extérieure du corps principal de la cartouche 48;
, sur toute la lon- gueur de celle-ci, et très près de la partie du rouleau à chauffer sans toucher cependant cette partie, et enfin des connexions électriques appropriées en cuivre ou en un autre métal conducteur qui sont placées convenablement à l'intérieur du groupe de chauffage pour relier les extrémités 116 et 118 de l'enroulement 50 respectivement au conducteur d'entrée 18 et au conducteur de sortie 20a L'enroulement 50 est disposé à la périphérie extérieure du corps principal de la cartouche 48 de telle manière que l'on réalise une concen- tration de chaleur plus grande à l'extrémité d'alimentation du rouleau qu'à son extrémité d'évacuation.
La cartouche isolante 48 peut être réalisée, si on le désireen une seule pièce constituée par une matière isolante convenable ou par la com- binaison de plusieurs matières isolantes par exemple par de l'amiante ou une composition à base d'amiante, ou encore par une combinaison convenable d'a- miante et de mica avec ou sans autre matière isolante; on peut également, pour former la cartouche isolante,assembler des bagues séparées à l'avance, assor- ties, formant des sections annulaires de la cartouche et constituées par une ou plusieurs de ces matières isolantes.
La surface extérieure de la cartouche 48, sur laquelle repose l'enroulement 50, peut être recouverte;, si on le dési-
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re, d'une couche isolante constituée par une feuille de mica ou une matière équivalente.
La cartouche 48 est maintenue en position à son extrémité arriè- re par un collier 54 fixé à l'arbre 10 par une vis. Une tête convenable,sus- ceptible de recevoir un palier avant 56, est fixée d'une manière amovible à' l'extrémité avant de l'arbre creux et fixe 10. Cette tête peut prendre avan- tageusement, comme on le voit sur le dessin:, la forme d'un écrou 58 vissé sur l'extrémité filetée 60 de 1-'arbre fixe 10. Cet écrou 58 appuie le rou- leau 30 contre la surface de serrage 36.
Une rondelle déformable appropriée 62, en plomb par exemple,placée entre la branche de l'extrémité filetée 50 et l'écrou 58, permet d'augmenter le serrage du rouleau 30 sur la surface de serrage 36, puisque cette rondelle 62 se déforme facilement quand on serre l'écrou 58.
Le palier avant 56 comprend un chemin mobile de roulement 64, des billes 66 et un chemin fixe de roulement 68. Il est monté sur le prolongement 70 de l'écrou 58 et constitue,en combinaison avec l'organe isolant d'extré- mité 72 formé par exemple par des feuilles de drap, un support pour l'extré- mité avant du rouleau 30. L'organe annulaire ou diaphragme 74,métallique par exemple, est fixé, par exemple par soudureà l'intérieur de l'extrémité du rouleau 30 et contribue à maintenir en position l'organe isolant 72 et le chemin mobile de roulement 64. L'écrou de verrouillage 76 est vissé sur le prolongement 78 et assure une position correcte du chemin fixe de roulement 68.
Une rondelle 92, métallique par exemple, ou tout autre organe approprié de retenue,est fixée convenablement, par exemple au moyen de plusieurs vis 94, sur l'organe isolant d'extrémité 72 et contribue, en combinaison avec le diaphragme 74, à maintenir en position le chemin mobile de roulement 64.
Le chemin mobile de roulement 25 du palier arrière 22 est main- tenu en position par la rondelle 96 constituée par un métal ou une autre ma- tière appropriée. Cette rondelle est fixée sur la roue dentée d'entrainement 28, par exemple par des vis 97.
L'élément d'extrémité arrière 80 et l'élément d'extrémité avant 82 de la cartouche 48 ont de préférence un diamètre total légèrement supé- rieur à celui du corps principal de la cartouchede manière à faciliter l'enroulement des spires de la résistance électrique 84 sur la périphérie extérieure de la cartouche et à réduire les risques de détérioration de 1' enroulement et de desserrage et de déplacement des spires pendant la manipu- lation et l'installation du rouleau.
Si la cartouche isolante 48 est formée de plusieurs bagues rela- tivement épaisses, au lieu d'etre réalisée en une seule pièce, ces bagues peu- vent être fixées les unes aux autres par un moyen convenable quelconque, par exemple par plusieurs tiges métalliques ou par des longs boulons traversant toute la structure dans le sens de la longueur. Une telle tige d'assemblage 86 est représentée sur la figure 2, tandis qu'on a représenté, sur les figu- res 3 et 4, une première tige d'assemblage 86 et une deuxième tige d'assem- blage 88.
L'arbre fixe et creux 10 comporte une fente 90:, près de son ex- trémité avant conne on le voit sur le dessin. Le fil d'entrée du courant 18 et le fil de sortie 20 traversent cette fente pour aboutir à des connexions électriques appropriées, telles que celles représentées à titre d'exemple sur les figures 3 et 4, afin de raccorder ces fils aux extrémités de l'en- roulement 50.
L'alésage de l'élément avant 98 de la cartouche 48 a un diamètre supérieur à celui des éléments de la cartouche situés plus en arrière, y com- pris 1.'élément immédiatement adjacent 100; on forme ainsi une cavité destinée à recevoir l'écrou 58, ainsi qu'un rebord 102.
Un'Joint approprié 104, fixé par un système convenable quelconque sur le bâti 106, empêche le lubrifiant des engrenages de passer sur la surfa- ce chauffante du rouleau et de salir les matières qui sèchent sur celui-ci.
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Ce joint empêche également tout agent "antistatique"y ou autre fluide de trai- tement appliqué à la matière à sécher;, de sécouler vers l'arrière du rouleau.,
On va se référer maintenant plus particulièrement aux figures 4 et 5 pour décrire les connexions des fils électriques. Le fil d'entrée 18 est fixé sur l'organa de contact 108 et le fil de sortie 20 sur l'organe de
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contact 110.
A lantréeg le courant électrique traverse le conducteur rigide 112, constitué par exemple par une tige de cuivreet arrive à un organe de connexion 114 formé par exemple par deux écrous vissés sur l'extrémité file- tée de la tige 112 et sur lesquels est fixéeq par l'intermédiaire d'une cuver-
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ture convenable prévue dans la paroi de la cartouche l$9 19extrémité arrière 116 (figure 5) de 1?enrouiewent 50 de la résistance électrique constituée par exemple par un alliage ni chrome. La résistance électrique est enroulée à la périphérie extérieure de la cartouche isolante, comme on le voit sur la figu-
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re 5.
On voit également sur cette figure que l'extra'nité avant 118 de 1'anrou- lement 50 est fixée à l'organe de contact 110; dans ce cas¯, la dernière ou les dernières spires de la résistance sont enroulées à la périphérie extérieu-
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re de la baafue 100 de la cartouche isolante 480 Puisque dans le mode de cons- truction préférée la cartouche 48 comporte un conducteur rigide 120 et un or-
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gane de connexion 122 correspondant respectivement aux organes 112 et 13.9 il n'est pas nécessaire dapporter un soin particulier dans l'établissement des connexions électriques, quand on installe la cartouche,
en vue de s'as- surer que les fils d'entrée et de sortie sont fixés sur une borne particu- lière. Les avantages de cette particularité apparaissent immédiatement aux
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holmes de l'art. Des cavités 124 et 126 sont prévues dans la face 128 de 1' élément arrière d'extrémité 80 de la cartouche 48 pour recevoir respectivement les extrémités des organes de connexion 114 et 122.
On voit sur la figure 4 que les connexions 130, pouvant être cons-
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ti.uées par deux 'écrous, sont prévues pour relier l'extrémité avant de lien- roulement 50 au conducteur 120. La fente 132 prévue dans la paroi de la car- touche 48 permet de relier commodément l'extremité de la résistance élec- trique aux connexions 1300 Une rainure et des connexions analogues non re- présentées sont généralement prévues à 1?extrémité opposée pour être utili- sées dans le cas où. les fils d'entrée et de sortie sont connectées dans le sens inverse de celui représenté sur la figure , dans ce cas, 1?extrémité de la. résistance électrique:
,après que la dernière spire a été enroulée à la pé- riphérie extérieure de 15' élément avant 98 de la cartouche,est connecté au conducteur 112. Quand la cartouche a été assemblée, on serre les écrous 134,
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136p 138';, et 14C sur les conducteurs filetés ou tiges d'assamblage corres- pondan'i:es9 de manière à les faire pénétrer dans les cavités correspondantes prévues dans 15' élément avant d'extrémité 82 de la cartouche 48.
On peut sup- primer.9 si on le désire $ 19 écrou 134, quand les connexions 130 comprennent deux écrous comme dans le cas de la figure 4. Les extrémités de ces écrous
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affleurent alors exactement à la surface avant de Isolément avant d2extrémité 82 de la cartouche, ou se trouvent même légèrement en dessous de cette surfa- ce, On peut souder les écrous 134 (s'ils existent), 136, 138 et 140, si cela est nécessaire,,sur les tiges ou conducteurs respectifs sur lesquels ils sont vissés; ils sont ainsi maintenus solidement en position après 1-'assemblage de la cartouche et pendant la fonctionnement du rouleau;
on peut également utiliser deux écrous et une rondelle intermédiaire sur chaque tige filetée
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pour maintenir solidement les écrous en position; au lieu d-utiliser des ti- ges filetées comme c9est le cas sur le dessin,, on peut employer de longs bouIons possédant une tête faisant corps à l'une de leurs extrémités. Quand on a serré ou soudé les écrous dans leur position correcte, on remplit généralement les cavités, prévues dans l'élément d'extrémité 82 pour recevoir les écrous, avec -un ciment isolant et durcissable, tel qu'un liant céramique.
Quand on enroule la résistance électrique 84 à la périphérie ex-
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térietire de la cartouche 48 on écarte les différentes spires de manière à réaliser une concentration de chaleur plus importante à l'extréniité arrière qu'à l:Jextlér;1ité avant pendant l'utilisation de l'appareil. On va donner ci- après., à titre d'exemple certaines valeurs de l'écartement entre les spires,
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nais il est bien entendu que cet écartement peut varier, par exemple en fonc- tion de la nature de la matière à sécher sur les rouleaux et de la vitesse avec laquelle elle progresse à la surface des rouleaux depuis l'extrémité d'alimentation jusqu'à l'extrémité d'évacuation; il varie également en fonc- tion de la disposition générale de l'enroulement.
Si l'on considère une cartouche isolante d'une longueur totale de 25 cm et d'un diamètre d'environ 8 cm, on peut commencer l'enroulement de la résistance à 25 mm par exemple de l'extrémité arrière de la cartouche; on dispose alors onze spires avec un écartement de 6 mm entre deux spires consé- auìves, puis neuf spires avec un écartement de 7,5 mm, et enfin on place trois spires sur une longueur de 8 cm, à l'extrémité avant de la cartouche avec écartement croissant entre celles-ci. Dans un tel enroulement, la lon- gueur totale du fil est denviron 6 mètres. Le fil de l'enroulement est un fil en nichrome d'un diamètre approprié à l'usage particulier envisagé, par exemple un fil de nichrome de calibre 26 ayant une résistance d'environ 2,64 ohms pour 30 cm de longueur.
On peut évidemment faire varier dune autre ma- nière l'écartement entre les spires de l'enroulement pourvu qu'on réalise une concentration de chaleur plus importante à l'extrémité d'alimentation du rouleau qu'à son extrémité d'évacuation. Ainsi,on peut augmenter l'écar- tement entre deux spires consécutives, ou entre deux groupes consécutifs de deux ou trois spires uniformément écartées, de manière que la concentra- tion de chaleur la plus grande se produise à l'extrémité d'alimentation du rouleau et qu'elle diminue progressivement au fur et à mesure que l'objet à sécher avance vers l'extrémité d'évacuation du rouleau.
L'enroulement est maintenu en place au moyen, par exemple, d'une colle ou d'un liant approprié 52 qui peut être un liant céramique et que l'on applique en différents points répartis le long de la portion du rouleau sur laquelle est disposé l'enroulement.
On va considérer maintenant la figure 1. Comme on le voit une bande de grande longueur et humide 142, que l'on désire sécher, par exemple une matière filamenteuse continue, telle qu'une fibre ou un fil à plusieurs filaments tendu, coagulée constitué par un produit de polymérisation de l'a- crylonitrile, arrive, à partir d'une source non représentée, sur le rouleau de guidage 144, puis sur les extrémités d'alimentation du rouleau supérieur 147 et du rouleau inférieur 148.
La matière filamenteuse et humide,ou tout autre objet de grande longueur,s'enroule sur les deux rouleaux de manière à tonner plusieurs spires, puis progresse dune manière continue et sous ten- sion à travers un guide 150 vers un dispositif récepteur approprié, par ex- emple une bobine de torsion telle que le tordoir annulaire 152; ainsi, la ban- de de grande longueur 154, constituée en particulier par une matière fila- menteuse se trouve séchée, puis tordue et recueillie sur la bobine 156. Les rouleaux 146 et 148 sont entraînés à la même vitesse périphérique par un mé- canisme d'entraînement approprié., tel que celui représenté sur la figure 1 à titre d'exemple.
L'un au moins des deux rouleaux 146 et 148 est légèrement incli- né de manière que les deux rouleaux convergent l'un vers l'autre à l'extrémi- té d'évacuation et que la matière filamenteuse puisse ainsi progresser à la surface des rouleaux. Ceux-ci sont convenablement écartés l'un de l'autre, par exemple de 15 à 20 cm ou davantage et sont suspendus de préférence dans le même plan vertical..
On peut faire varier le degré de convergence des rou- leaux comme on le désire ou en fonction des exigences des conditions duti- lisation, de manière à faire avancer le fil sur les rouleaux ; par exemple, avec des rouleaux d'un diamètre de 10 cm et d'une longueur de 25 cm, on ob- tient des résultats satisfaisants en faisant converger le rouleau inférieur vers le rouleau supérieur, du côté de l'extrémité de sortie du fil, suivant un angle d'environ 0,60.
Les rouleaux 146 et 148 peuvent tre constitués par une matière appropriée quelconque, par exemple 1-'alliage Monel, un acier inoxydable, l'a- luminium, du cuivre chromé, de l'acier chromé, de l'aluminium ayant subi un traitement nodique, du graphite dense, du quartz fondu, du verre, des feuil-
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les de fibre de verre imprégnées de résine;, etc.. Les rouleaux ont une surfa- ce lisse et sont constitués par une matière bonne conductrice de la chaleur, c'est-à-dire une matière qui permet un transfert rapide de la chaleur des sur- faces intérieures aux surfaces extérieures du rouleau.
L'installation de séchage conforme à l'invention convient spécia- lement aux machines utilisées dans la fabrication d'objets synthétiques de gran- de longueur, par exemple de fibres synthétiques telles que celles qui sont for- mées par des polymères ou des copolymères d9acrylonitrileo La présente inven- tion permet d'obtenir un fil dont le séchage est plus uniforme que celui obte- nu normalement jusqu'à présent,quand il s'agit de sécher par exemple un mo- nofilament ou un filament multiple coagulé d'un produit de polymérisation de l'acrylonitrile, et cela pour une seule raison;
, c'est que la plus grande quantité de chaleur vient en contact avec la matière filamenteuse coagulée l'endroit où. elle contient la plus grande quantité d'humidité. L'installa- tion de séchage conforme à l'invention ne comporte qu'un nombre relativement faible de pièces mobiles; l'usure est par conséquent réduite à un minimum et la durée de service de l'installation s'en trouve prolongée. En outre, le mo- de de construction se prête à une fabrication économique, et le prix de re- vient est donc réduit à un minimum.
REVENDICATIONS
1. Dispositif à rouleau destiné à une installation de séchage con- tinu pour objets flexibles de grande longueur, comportant une extrémité d'a- limentation et une extrémité d'évacuation pour ces objets et caractérisé par le fait qu'il comprend :un rouleau de séchage creux9 rotatif,en porte-à- faux, un arbre creux, fixe et en porte-à-faux orienté suivant la longueur du rouleau et disposé à l'intérieur de celui-ci, cet arbre étant susceptible de recevoir les fils électriques dentrée et de sortie du courant, et enfin un groupe de chauffage électrique, amovible, creux, étroitement ajusté et main- tenu en position sur l'arbre à l'intérieur du rouleau, ce groupe de chauffa- ge comportant (a) une cartouche creuse isolante, (b)
un enroulement de résis- tance électrique s'étendant à la périphérie extérieure de la cartouche et très voisin de la partie du rouleau à chauffer, cette résistance étant enroulée à la périphérie de la cartouche de manière à réaliser pendant l'utilisation une plus grande concentration de chaleur à l'extrémité d'alimentation du rou- leau qu'à son extrémité d'évacuation, et enfin (c) des connexions électriques prévues à l'intérieur du groupe de chauffage pour réaliser les liaisons néces- saires entre les extrémités de l'enroulement et les fils électriques d'entrée et de sortie.
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IMPROVEMENTS IN CONTINUOUS OBJECT DRYING APPLIANCES. LONG
AND FLEXIBLE.
The present invention relates generally to apparatus for drying continuous lengths of flexible objects, such as threads, tapes, bands and all kinds of objects of great length in a wet vice.
The installation according to the present invention allows continuous lengths of a wet-spun filamentous material to be dried, such as the various kinds of viscose, rayon from cupro ammonium and acetate in the form of continuous filaments. ,, fibers or yarns, as well as filaments fibers or coagulated yarns formed by a polymer product of acrylonitrils, all natural filaments or yarns and all objects of great length which must be subjected to drying.
As indicated in the previous paragraph, the drying installation according to the invention can also be used for drying articles in the form of bands, ribbons, etc.
Several different models of continuous drying plant for filamentous materials and the like were already known or had been proposed before the present invention; for example in US Pat. No. 2,222,817 of November 26, 1940, it has been suggested to dry a wire on a wire feed spool which is internally heated by a current electric and which comprises two members having fingers nested one inside the other and endowed with a relative movement during the rotation of the coil, each of these members being composed of several longitudinal and spaced elements which support the wire.
In US Pat. No. 2,244,745 of June 10, 1951, it was further suggested that a continuous length of yarn be dried by passing the yarn over two spaced rotating rolls 1 one from the other, one of which is electrically heated by means of a heating element arranged internally.
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internally, fixed, conical and axially aligned with the axis of rotation of the cylinder. It is also known, prior to the present invention, to use, for the continuous drying of a wet yarn, spaced, rotating and converging rollers which are heated by the radiations of electric heating strips placed. inside the rollers.
In the drying installation according to the present invention, a roller device is used comprising a feed end and an evacuation end for the objects to be treated; this device comprises a hollow and rotating cantilever drying roller, a hollow, fixed, and cantilevered shaft which extends longitudinally inside the roller, this shaft being able to receive threads of electrical current input and output, and finally a removable, hollow, tightly fitted electrical heater assembly held in position on the shaft inside the roller; this heating group includes:
a) a hollow insulating cartridge, b) a winding of an electric resistance extending over the entire outer periphery of the cartridge and very close to the part of the roller to be heated, this electric resistance being disposed at the periphery of the cartridge and wound thereon in such a manner that there is a greater concentration of heat at the feed end of the roll than at the discharge end thereof during the process. use of the installation, c) electrical connections placed inside the heating group to join the ends of the winding to the current input and output wires.
The drying installation according to the invention and intended for a continuous length of a flexible object comprises two spaced apart and converging rollers and means for causing them to rotate at the same peripheral speed, these rollers being arranged in such a way that the object to be dried passes around two rollers in advance from the feed end to the discharge end.
The drying installation according to the invention has many practical advantages over similar installations suggested or used previously. For example, the method of construction of the installation makes it possible to quickly separate the roller and the internal heating unit which accompanies it from the clamping surface of the driving gear on which the roller is mounted. roller is removably attached, and this can be done without cutting off the power. Other drying rollers, which are similarly connected through gears at the same power source or to a common motor shaft, can therefore continue to operate.
In addition, it is easy to quickly separate the heating group itself from the roller and to equip the latter, if necessary, with a new or repaired heating group. In addition, the heating group is constructed in such a way that heat is distributed extremely efficiently on the surface of the roll;
in particular, it should be noted that the heat concentration is higher at the feed end of the rolls than at the discharge end. Since the spread and converging rollers are cantilevered, i.e. are supported only at one end, and there are no obstructions such as pipes and With the supports at their free end, it is easy to clean the roller surfaces when necessary, and the problem of removing the rollers for maintenance while the spinning machine is running is greatly simplified.
The present invention will be better understood by reading the following detailed description of a preferred embodiment of the invention, and by referring to the accompanying drawing in which:
Fig. 1 is a schematic side elevation showing two spaced apart, converging, cantilevered, and rotating drying rollers, and shows a continuous filament moving towards the feed end of the rolls from a source feed, passing over the rollers towards their discharge end and finally arriving on a reel which collects the dry filament.
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Fig. 2 is a vertical and longitudinal section partially broken away and including a portion in side elevation ;, and shows one of the drying rolls with the heating group disposed within that roll; , the roller drive mechanism and the supporting structure of a stationary shaft on which the heating group and the roller are mounted.
Figure 3 is an end view taken along line 3-3 of Figure 2.
Figure 4 is a perspective view of part of the heater assembly shown in Figure 2 with certain elements thereof spaced apart from each other for clarity and a middle break.
Figure 5 is a perspective of the main body (the end members are not shown) of the heating group shown in figure 2 and shows the winding of the electrical resistance at the outer periphery of the group.
If we consider the drawing, and more especially Figure 2, we see that a hollow and fixed shaft 10 is welded or otherwise fixed to a flange 14 which is bolted or rigidly fixed by some other method to a support frame 16 so that the shaft 10 is cantilevered. This shaft is designed to receive the input wire 18 and the output wire 20 of the electric current. The angle of the shaft 10 can be adjusted with the horizontal, so as to achieve the desired angle of convergence between the spaced rollers, by means of any suitable core, for example by interposing a round. the flange 14 and the frame 16.
A rear bearing 22 comprising balls 24, a mobile prison 25 and a fixed ring 26, supports the toothed wheel 28 which drives the roller 30 in rotation. The toothed wheel 28 is driven by another wheel 32 with which it is engaged and which is wedged on a common shaft 34 driving other similar rollers. The drive toothed wheel 28 has a clamping surface 36 which serves to drive the roller 30 through its rear end 38. According to a variant, the toothed wheel 28 may comprise, in addition to the clamping surface 36, a key. 40 (figure 1), which can engage in a locking system 42 (figure 1) provided at the rear end of the roller 30. A locking nut 44 fixes the stationary ring 26 of the ball bearing.
Roller 30 (Figures 1 and 2) is provided with a hollow removable electric heater 46 (Figure 2), fitted tightly and held in position on the fixed, hollow shaft 10 inside the roller. This heating group comprises a hollow insulating cartridge 48, a winding 50 (FIG. 5) which constitutes an electrical resistance and which extends to the outer periphery of the main body of the cartridge 48;
, over the entire length thereof, and very close to the part of the roll to be heated without however touching this part, and finally suitable electrical connections of copper or other conductive metal which are suitably placed inside of the heating group to connect the ends 116 and 118 of the coil 50 respectively to the input conductor 18 and to the output conductor 20a The coil 50 is arranged at the outer periphery of the main body of the cartridge 48 in such a way that a greater heat concentration is achieved at the feed end of the roll than at the discharge end.
The insulating cartridge 48 can be made, if desired, in a single piece consisting of a suitable insulating material or by the combination of several insulating materials, for example by asbestos or an asbestos-based composition, or else by a suitable combination of starter and mica with or without other insulating material; it is also possible, in order to form the insulating cartridge, to assemble separate rings in advance, matched, forming annular sections of the cartridge and constituted by one or more of these insulating materials.
The outer surface of the cartridge 48, on which the winding 50 rests, may be covered ;, if desired.
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re, an insulating layer consisting of a sheet of mica or an equivalent material.
Cartridge 48 is held in position at its rear end by a collar 54 fixed to shaft 10 by a screw. A suitable head, capable of receiving a front bearing 56, is removably attached to the front end of the hollow and fixed shaft 10. This head may advantageously take, as seen in the figure. drawing :, the shape of a nut 58 screwed onto the threaded end 60 of the fixed shaft 10. This nut 58 presses the roller 30 against the clamping surface 36.
A suitable deformable washer 62, made of lead for example, placed between the branch of the threaded end 50 and the nut 58, makes it possible to increase the tightening of the roller 30 on the clamping surface 36, since this washer 62 is easily deformed. when tightening nut 58.
The front bearing 56 comprises a movable raceway 64, balls 66 and a fixed raceway 68. It is mounted on the extension 70 of the nut 58 and constitutes, in combination with the end insulating member. 72 formed for example by sheets of cloth, a support for the front end of the roller 30. The annular member or diaphragm 74, metallic for example, is fixed, for example by welding, inside the end of the roller. roller 30 and helps to hold in position the insulating member 72 and the movable raceway 64. The locking nut 76 is screwed on the extension 78 and ensures a correct position of the fixed raceway 68.
A washer 92, metallic for example, or any other suitable retaining member, is suitably fixed, for example by means of several screws 94, on the end insulating member 72 and contributes, in combination with the diaphragm 74, to maintain in position the movable raceway 64.
The movable raceway 25 of the rear bearing 22 is held in position by the washer 96 of metal or other suitable material. This washer is fixed to the drive toothed wheel 28, for example by screws 97.
The rear end member 80 and the front end member 82 of the cartridge 48 preferably have an overall diameter slightly greater than that of the main body of the cartridge so as to facilitate winding of the turns of the resistor. 84 on the outer periphery of the cartridge and to reduce the risk of damage to the winding and loosening and displacement of the turns during handling and installation of the roll.
If the insulating cartridge 48 is formed of several relatively thick rings, instead of being made in one piece, these rings can be fixed to each other by any suitable means, for example by several metal rods or by long bolts crossing the whole structure lengthwise. Such an assembly rod 86 is shown in Figure 2, while in Figures 3 and 4, a first assembly rod 86 and a second assembly rod 88 have been shown.
The fixed, hollow shaft 10 has a slot 90, near its front end as shown in the drawing. Current input wire 18 and output wire 20 pass through this slot to make suitable electrical connections, such as those shown by way of example in Figures 3 and 4, to connect these wires to the ends of the wire. 'winding 50.
The bore of the front element 98 of the cartridge 48 is larger in diameter than the cartridge elements located further back, including the immediately adjacent element 100; thus forming a cavity intended to receive the nut 58, as well as a rim 102.
A suitable gasket 104, secured by some suitable system to frame 106, prevents gear lubricant from passing over the heated surface of the roller and fouling the materials drying thereon.
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This seal also prevents any "antistatic" agent or other treatment fluid applied to the material to be dried, from flowing towards the rear of the roll.,
Reference will now be made more particularly to FIGS. 4 and 5 to describe the connections of the electric wires. The input wire 18 is attached to the contact organ 108 and the output wire 20 to the contact member.
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contact 110.
In addition, the electric current passes through the rigid conductor 112, constituted for example by a copper rod and arrives at a connection member 114 formed for example by two nuts screwed onto the threaded end of the rod 112 and to which is fixed by the intermediary of a tank
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A suitable ture provided in the wall of the cartridge at the rear end 116 (FIG. 5) of the coil 50 of the electrical resistance constituted for example by a chromium alloy. The electrical resistance is wound around the outer periphery of the insulating cartridge, as seen in fig-
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re 5.
It can also be seen in this figure that the front end 118 of the bearing 50 is fixed to the contact member 110; in this case, the last or the last turns of the resistance are wound at the outer periphery
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re of the baafue 100 of the insulating cartridge 480 Since in the preferred construction the cartridge 48 has a rigid conductor 120 and an or-
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connection channel 122 corresponding respectively to components 112 and 13.9 it is not necessary to take special care in establishing the electrical connections when the cartridge is installed,
in order to ensure that the input and output wires are attached to a particular terminal. The advantages of this feature are immediately apparent to
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holmes of art. Cavities 124 and 126 are provided in the face 128 of the rear end member 80 of the cartridge 48 to receive the ends of the connecting members 114 and 122, respectively.
It can be seen in FIG. 4 that the connections 130, which can be made
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Ti.ués by two 'nuts, are provided to connect the front end of the link-rolling 50 to the conductor 120. The slot 132 provided in the wall of the cartridge 48 allows conveniently connecting the end of the electrical resistor. Connection to connections 1300 A groove and like connections not shown are generally provided at the opposite end for use in case. the input and output wires are connected in the opposite direction to that shown in the figure, in this case, the end of the. electrical resistance:
, after the last coil has been wound at the outer periphery of 15 'front element 98 of the cartridge, is connected to conductor 112. When the cartridge has been assembled, nuts 134 are tightened,
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136p 138 ';, and 14C on the threaded conductors or corresponding assembly rods so as to make them penetrate into the corresponding cavities provided in the front end member 82 of the cartridge 48.
We can delete. 9 if desired $ 19 nut 134, when the connections 130 include two nuts as in the case of figure 4. The ends of these nuts
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are then exactly flush with the front surface of the front end 82 of the cartridge, or are even slightly below this surface. Nuts 134 (if any), 136, 138 and 140 can be welded, if so is necessary ,, on the respective rods or conductors to which they are screwed; they are thus held securely in position after 1-assembly of the cartridge and during operation of the roller;
you can also use two nuts and an intermediate washer on each threaded rod
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to hold the nuts securely in position; instead of using threaded rods as is the case in the drawing, one can use long bolts having a head integral at one of their ends. When the nuts have been tightened or welded in their correct position, the cavities, provided in the end member 82 for receiving the nuts, are generally filled with an insulating and hardenable cement, such as a ceramic binder.
When we wind the electrical resistance 84 at the periphery ex-
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terrietire of the cartridge 48 the different turns are separated so as to achieve a greater concentration of heat at the rear end than at the: Jextlér; 1ité before during use of the apparatus. Some values of the spacing between the turns will be given below by way of example,
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However, it is understood that this spacing may vary, for example depending on the nature of the material to be dried on the rollers and the speed with which it progresses on the surface of the rollers from the feed end to the feed end. at the discharge end; it also varies depending on the general arrangement of the winding.
If we consider an insulating cartridge with a total length of 25 cm and a diameter of about 8 cm, we can start the winding of the resistance at 25 mm for example from the rear end of the cartridge; eleven turns are then placed with a spacing of 6 mm between two consecutive turns, then nine turns with a spacing of 7.5 mm, and finally three turns are placed over a length of 8 cm, at the front end of the cartridge with increasing spacing between them. In such a winding, the total length of the wire is about 6 meters. The coil wire is nichrome wire of a diameter suitable for the particular use envisioned, for example, 26 gauge nichrome wire having a resistance of about 2.64 ohms per 30 cm of length.
The spacing between the turns of the winding can obviously be varied in another way, provided that a greater concentration of heat is produced at the feed end of the roll than at its discharge end. Thus, the spacing between two consecutive turns, or between two consecutive groups of two or three uniformly spaced turns, can be increased, so that the greatest heat concentration occurs at the feed end of the coil. roll and gradually decreases as the object to be dried advances towards the discharge end of the roll.
The winding is held in place by means of, for example, an adhesive or a suitable binder 52 which may be a ceramic binder and which is applied at various points distributed along the portion of the roll on which is arranged winding.
We will now consider FIG. 1. As can be seen a long, wet web 142, which it is desired to dry, for example a continuous filamentous material, such as a fiber or a taut, coagulated multi-filament yarn consisting of by an acrylonitrile polymerization product arrives, from a source not shown, on guide roll 144, then on the feed ends of upper roll 147 and lower roll 148.
The wet filamentary material, or any other object of great length, winds on the two rollers so as to thunder several turns, then progresses in a continuous manner and under tension through a guide 150 towards a suitable receiving device, for example. for example a torsion coil such as ring twist 152; thus, the long strip 154, consisting in particular of a filamentous material, is dried, then twisted and collected on the reel 156. The rollers 146 and 148 are driven at the same peripheral speed by a mechanism. suitable drive., such as that shown in Figure 1 by way of example.
At least one of the two rollers 146 and 148 is slightly inclined so that the two rollers converge towards each other at the discharge end and the filamentary material can thus progress on the surface. rollers. These are suitably spaced apart from each other, for example 15 to 20 cm or more and are suspended preferably in the same vertical plane.
The degree of convergence of the rolls can be varied as desired or according to the requirements of the conditions of use, so as to advance the yarn on the rolls; for example, with rolls with a diameter of 10 cm and a length of 25 cm, satisfactory results are obtained by converging the lower roll towards the upper roll on the side of the wire exit end , at an angle of about 0.60.
The rollers 146 and 148 can be made of any suitable material, for example 1-Monel alloy, a stainless steel, aluminum, chromed copper, chromed steel, aluminum which has undergone a treatment. nodic, dense graphite, fused quartz, glass, foils
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fiberglass impregnated with resin;, etc. The rollers have a smooth surface and are made of a material which is a good conductor of heat, that is to say a material which allows rapid heat transfer. from the inner surfaces to the outer surfaces of the roller.
The drying installation according to the invention is particularly suitable for machines used in the manufacture of synthetic articles of great length, for example synthetic fibers such as those formed by polymers or copolymers of acrylonitrileo. The present invention makes it possible to obtain a yarn the drying of which is more uniform than that normally obtained heretofore, when it comes to drying, for example, a monofilament or a multiple filament coagulated of a product. polymerization of acrylonitrile, and this for one reason;
is that the greatest amount of heat comes in contact with the coagulated filamentous material where. it contains the greatest amount of moisture. The drying installation according to the invention has only a relatively small number of moving parts; wear is therefore reduced to a minimum and the service life of the installation is prolonged. In addition, the construction method lends itself to economical manufacture, and the cost price is therefore reduced to a minimum.
CLAIMS
1. Roller device intended for a continuous drying installation for flexible objects of great length, comprising a supply end and an evacuation end for these objects and characterized in that it comprises: a roller rotary hollow drying9, cantilevered, a hollow shaft, fixed and cantilever oriented along the length of the roller and disposed inside the latter, this shaft being capable of receiving the electric wires current input and output, and finally an electric heating group, removable, hollow, closely fitted and held in position on the shaft inside the roller, this heating group comprising (a) a cartridge insulating hollow, (b)
an electrical resistance winding extending to the outer periphery of the cartridge and very close to the part of the roll to be heated, this resistor being wound around the periphery of the cartridge so as to achieve a greater concentration during use of heat at the supply end of the roller than at its discharge end, and finally (c) the electrical connections provided inside the heating group to make the necessary connections between the ends of the the winding and the input and output electrical wires.