<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de transformation de filés de matières textiles et dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédéo
On connaît déjà un procédé de transformation et en particulier de "texturation" de filés de matières textiles, qui consiste à introduire dans une tuyère, d'une part un souf- fle d'air chaud et, d'autre part, un filé. Ce souffle dair entraîné en rotation produit alors la torsion des filés d'une manière simple, rapide et peu onéreuse et provoque également la fixation de ces filés en l'état tordu.
Ce procédé est relativement lent et ne permet pas d'obtenir une texturation de grande finesse.
Le but de l'invention est de permettre d'obtenir
<Desc/Clms Page number 2>
des fils "texturés" d'une grande variété, avec ou sans tor- sion et à des vitesses jamais approchées jusqu'à maintenant, par exemple de l'ordre de 1500 mètres par minute .
A cet effet l'invention a pour objet , un procédé de transformation de filés de matières textiles caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer un filé de fibres ou de matière textile continue dans un courant d'air, de préférence chaud, et à créer au voisinage immédiat du. filé des ondes de choc assurant la déformation du filé et fixant, sous l'action de la chaleur, les fibres dans l'état ainsi déformé.
L'invention a également pour objet des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Afin de mieux faire comprendre l'objet de l'inven- tion on va décrire en détails des variantes de réalisation du procédé défini ci-dessus ainsi que des modes de réalisation particuliers des dispositifs pour la mise en oeuvre de ces variantes; cette description étant faite en regard du dessin annexé sur lequel :
La figure 1 représente une vue schématique d'un mode de réalisation d'un ensemble utilisant le procédé selon l'invention.
La figure 2 représente une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation de la tuyère de l'ensemble de la figure 1.
<Desc/Clms Page number 3>
La figure 2a représente une vue en bout avec coupe suivant l'axe II-II de la tuyère de la figure 2.
La figure 3 représentd une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
La figure 4 représente une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation de tuyère.
La figure 4a représente une vue en bout de la tuyère de la figure 4.
La figure 5 représente une vue en coupe schématique d'un vaporisateur de -ceinture associé à une tuyère. est La figure 6 / une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation.
La figure 7 représente une vue en bout schématique d'une variante du dispositif de la figure 6.
La figure 8 représente une application du disposi- tif de la figure 6 à la copie d'un fil déjà "texturé".
La figure 9 représente une vue de dessus en coupe d'une tuyère fonctionnant selon une autre variante du procédé selon l'invention.
La figure 10 représente une coupe axiale de la tuyère de la figure 9.
La figure 11 représente une variante du dispositif de la figure 9.
La figure 12 représente une coupe axiale du dis- positif de la figure 11.
<Desc/Clms Page number 4>
Les figures 13 et 14 représentent une autre variante des dispositifs des figures 9 et 11.
Les figures 15 et 16 représentent encore une autre variante des dispositifs des figures 9 et 11.
Le procédé conforme à l'invention consiste à amener un filé 1 (figures 1 et 2) de fibres à l'intérieur d'une tuyère 2 qui se compose d'un tore d'admission 3 d'un conduit de prolongement 4, et d'un conduit d'admission 5.
Ce filé 1 est amené à l'intérieur de la tuyère 2 par l'orifice central 6 -tandis qu'un souffle d'air chaud à une pression supérieure à la pression critique est amené à l'intérieur du bulbe 3 par la conduite 5.
L'inclinaison radiale et axiale de la conduite 5 par rapport à l'axe de la tuyère 2 est déterminée afin d'ob- tenir l'effet bien connu de torsion-fixation-détorsion désiré.
Le souffle d'air progresse alors dans un convergent 7 suivi d'un divergent 8 et l'écoulement devient supersonique.
Au voisinage du filé 1, l'écoulement passe bruta- lement de l'état supersonique à l'état subsonique ; il y a donc formation d'une onde de choc qui déforme le filé à la hauteur du bulbe 3.
Le filé progressant à l'intérieur de la tuyère 2, les ondes de choc ainsi créées "texturent",conformément à l'invention, le filé sur toute sa longueur, de manière à ob- tenir à la sortie de cette tuyère une mèche ou fil 9 "texturé".
<Desc/Clms Page number 5>
Dans la tuyère 2 le filé 1 est donc soumis aux effets de "texturation" dus aux ondes de choc et aux effets de torsion dus aux écoulements tourbillonnaires.
La température des fibres à hauteur du bulbe 3 est maximale. On remarque alors qu'il y a fixation thermique de la déformation par contact direct entre le filé et le- fluide chaud, ce qui assure une grande rapidité d'absorp- tion de la chaleur. :
La figure 1 représente une installation complète dans laquelle la tuyère 2 est associée à un réacteur 10 situé à l'intérieur d'un four électrique 11. Ce réacteur est constitué par un tube de gros diamètre qui assure le chauffage de l'air et augmente son énergie cinétique.
Le filé 1 provenant de la bobine 12 est entraîné par un délivreur 13 qui annule les irrégularités de tension, passe à travers un tendeur à grille ou à coupelle 14 qui déterminera la valeur de la tension entre le premier dé- livreur 13 et le second délivreur 15 ; le fil "texturé" étant enroulé sur une bobine 16.
Ce dispositif permet notamment de faire varier la tension du fil dans la tuyère et d'obtenir ainsi diverses qualités de produits "texturés".
Le procédé conforme à l'invention permet dans une autre variante représentée sur la figure 3, d'associer deux tuyères identiques 17 et 18, raccordées par une même conduite
<Desc/Clms Page number 6>
19 d'amenée d'air chaud. L'axe commun aux deux tuyères est le trajet du fil 1. Le fil 1 est entrainé en rotation, à droite dans l'une des tuyères puis à gauche, dans l'autre tuyère de sorte qu'il se produit une torsion localisée en 20 fixée thermiquement par le fluide chaud.
Selon une autre variante du procédé suivant l'invention, on peut utiliser pour chaque tuyère une conduite 5 d'amenée de fluide chaud, centrée sur l'axe de la tuyère 2 (figures 4 et 4a). Il n'existe plus alors de phénomène de torsion associée. Seules, les ondes de choc ont une action "texturante".
Suivant uns autre variante de l'invention, on peut associer à chaque tuyère décrite ci-dessus, un vaporisateur de teinture (figure 5), constitué essentiellement d'une cuve 51 e'' de deux conduits 52 et 53 reliés:: à la conduite d'amenée d'ai: chaud dans la tuyère.. Le liquide à vaporiser 24 est refoulé par la conduite 23 dans la conduite 5 où il se vaporise.
Ce procédé permet notamment d'obtenir des filés "texturés" teints avec une grande concentration de teinture lorsque le vaporisateur est associé à des tuyères dont le fluide décrit un mouvement tourbillonnaire et permet, d'autre part, d'injecter la teinture alors que le filé de fibres est le plus épanoui, ce qui assure une bonne teinture dans la masse.
<Desc/Clms Page number 7>
On peut également injecter deux teintures différentes en deux endroits de la tuyère correspondants à deux états du fil, et.donc teindre suivant deux modes diffé- rents l'intérieur et l'extérieur du fil en prévoyant sur une même tuyère plusieurs conduites d'amenée d'air chaud iden- tiques à celle repérée en 5 et' disposées-en différents endroits de la tuyère.
Il est évident par ailleurs que ce dispositif de vaporisation peut être adapté à n'importe quelle tuyère, quels que soientl'orientation et le nombre des conduites d'amenée d'air chaud.
Dans la variante représentée sur la figure 6, on associe à la conduite d'amenée de fluide 5, une conduite secondaire 25, obturée par générateur d'ultra-sons constitué par un haut-parleur à membrane métallique 26 ou toute autre membrane ou corps capable de produire des vibrations en hyperfréquence. Lors du fonctionnement à vide, la pression en amont du venturi 27 est juste inférieure à la pression critique. Au niveau du bulbe 3, le fluide chaud évolue en écoulement subsonique. A chaque vibration émise par la mem- une brane 26 il correspond / onde de compression qui augmente lo- calement la pression au col du venturi en 27, le fluide évolue dans la tuyère en écoulement supersonique.
Le passage d'un mode d'écoulement à un autre mode d'écoulement produit une onde de choc qui "texture" le filé.
<Desc/Clms Page number 8>
Bien entendu ce générateur d'ultra-sons peut être adapté à n'importe laquelle des tuyères décrites ci- dessus et peut être utilisé conjointement avec le disposi- tif de vaporisation représenté sur la figure 50
On peut prévoir plusieurs générateurs d'ultra- sons de même fréquence associés à autant de conduites d'amenée d'air chaud réparties régulièrement autour de l'axe de la tuyère.
Chaque générateur produit un champ d'ondes de choc déphasé dans le temps d'une valeur correspondant au nombre inverse des générateurs. Ces générateurs permettent de produire un champ tournant d'ondes de choc dont la fréquence est égale à la fréquence des générateurs.
Dans le cas représenté par la figure 7, on a asso- cié deux générateurs 28 et 29 dans deux conduites 30 et 31 d'amenée d'air chaud disposées symétriquement par rapport à l'axe de la tuyère 2. Les champs d'ondes de choc produits sont ainsi en opposition de phase.
L'utilisation de générateurs d'ultra-sons permet d'appliquer l'invention à la reproduction d'un fil étalon.
A cet effet on dispose (figure 8) un fil à copier 32 dans le col d'un venturi 33 ménagé dans une canalisation 34 soumise à un flux d'air. Un microphone 35 est monté à l'une des extrémités de la canalisation 34 et transmet les vibrations captées à un amplificateur 36. L'amplificateur
<Desc/Clms Page number 9>
36 est relié à un générateur d'ultra-sons 37 monté dans une conduite 38 débouchant au niveau du venturi 39 d'une conduite 40 d'amenée d'air chaud dans une tuyère (non représentée). On peut ainsi produire un fil "texturé" reproduisant fidèlement les caractéristiques du fil témoin 32 "analysées" par le microphone 35.
Dans d'autres variantes représentées sur les figures 9 à 16 on a cherché à accélérer la "texturation" et les effets de torsion-détorsion des filés.
Selon le mode de réalisation des figures 9 à 12 le dispositif comporte comme précédemment une tuyère 2 dont le bulbe 3 est alimenté en air chaud par une conduite 5 comportant un venturi 41. L'air est dans la conduite 5 sous une pression supérieure à la pression critique.
Au passage du venturi 41, l'écoulement devient supersonique et prend la forme d'un tourbillon axé sur l'axe de la tuyère 2, dont le sens de rotation est repéré par les flèches 42 et dont la partie en écoulement supersonique est limitée, d'une part, par la couche limite au contact des parois de la tuyère 2 et, d'autre part, par le courant du fluide d'échappement/aux niveaux de l'entrée et de la sortie de la tuyère.
Les orifices d'échappement de la tuyère 2 sont d'un diamètre suffisant pour ne pas perturber l'écoulement annu- laire.
<Desc/Clms Page number 10>
Sur la figure 9 qui est une coupe suivant l'axe IX-IX du dispositif de la figure 10, on distingue trois zones d'écoulement 43, 44, 45 concentriques.
La zone extérieure 43 est une zone constituée par la couche limite et limitant l'écoulement supersonique au voisinage des parois de la tuyère 2.
La zone centrale 44 est la zone d'écoulement supersonique et la zone 45 est une zone correspondant à l'écoulement subsonique de retour.
La position relative de la frontière entre les zones 43 et 44 dépend du nombre de Reynolds de l'écoulement en contact avec les parois de la tuyère 2.
La position relative de la frontière entre les zones 43 et 44 dépend de la pression d'admission de l'air l'entée de la tuyère et correspond au rayon de courbure minimale où cette pression équilibre la force centrifuge.
Le fil à traiter 1 est introduit par l'orifice inférieur (figure 10), de la tuyère, traverse celle-ci et ressort par l'orifice supérieur au niveau du bulbe 3.
Dans un premier mode de fonctionnement, le fil 1 occupe les positions représentées sur les figures 9 et 10 et est situé à la frontière entre les zones 43 et 44 de l'écoulement. Ce fil 1 est entraîné dans une rotation d'en- semble autour de l'axe de la tuyère 2, dans le sens des écoulements. Le positionnement entre les zones 43 et 44 est stable, car si le fil pénètre dans la zone 43, sa vitesse de rotation autour de l'axe de la tuyère diminue,
<Desc/Clms Page number 11>
la vitesse linéaire de l'écoulement étant subsonique et dé- croissante lorsqu'on s'éloigne de l'axe, la force centrifuge équilibrée par la tension du fil diminue, et le fil tend à se rapprocher de l'axe de la tuyère.
Si le fil pénètre dans la zone 44 supersonique, il s'entoure d'une onde de choc de compression qui l'attire à la frontière entre les écoulements 43 et 44, zone où existent des ondes de choc limitant l'écoulement supersonique.
D'autre part, le fil, en pénétrant dans la zone 44 augmente sa vitesse de rotation autour de l'axe de la tuyère et, la force centrifuge augmentant, le repousse à la limite entre les zones 43 et 44. Le fil est donc stabilisé.
En outre le fil 1 présente sa face externe vers l'écoulement subsonique de la zone 43, et sa face interne vers l'écoulement supersonique de la zone 44. Par suite il se crée un couple de rotation engendrant une torsion. du fil dans le sens repéré par la flèche 46 opposée à sa rotation globale du fil autour de l'axe de la tuyère.
La vitesse de rotation du fil autour de l'axe de la tuyère est de l'ordre de 20.000 tours/mn tandis que la vitesse de torsion du fil est supérieure à un million de tours/Mn.
Sous l'effet de la rotation autour de l'axe de la le fil tuyère/initialement tordu, se détord et s'épanouit et, par suite, la vitesse de torsion de ce fil staccroît.
<Desc/Clms Page number 12>
Dans un deuxième mode de fonctionnement, le fil occupe les positions représentées sur les figures 11 et 12 et se positionne à la frontière entre les zones 44 et 45 de l'écoulement. Le fil est entraîné dans une rotation d'ensemble autour de l'axe de la tuyère dans le sens des écoulementso Le positionnement entre les zones 44 et 45 est instable car si le fil pénètre dans la zone 45, sa vi- tesse de rotation autour de l'axe de la tuyère diminue. La force centrifuge diminue alors et le fil tend à pénétrer plus en avant dans cette zone 45.
Si par contre le fil pénètre dans la zone 44, la vitesse de rotation d'ensemble du fil augmente, et celui-ci tend à pénétrer plus en avant dans cette zone 44.
Cependant, une certaine stabilité peut être obtenue.
Le fil, pénétrant dans la zone 44, s'entoure alors d'une onde de choc de compression qui tend à le placer en contact avec les ondes de choc limitant la zone 44 d'écoulement superso- nique, et tend à se placer à la frontière commune des zones 45 et 44. Le réglage de la tension du fil permet donc, à volonté, de placer le fil, soit entre les sones 43 et 44, soit entre les zones 44 et 45.
De même, par analogie avec ce qui se passait dans le cas de la figure 9, le fil est soumis à un couple de torsion assurant cette fois une torsion du fil dans le même sens repéré par la flèche 47 que celui de sa rotation glo- bale autour de l'axe de la tuyère.
<Desc/Clms Page number 13>
Gependant, la différence des vitesses d'écoulement entre les deux faces du fil -étant modns importante que
EMI13.1
dans le cas précèdes, la vi1ie!& de r3.n 9'St t moins impo'rtaastie.
SelQn un '!C\fI inDd'e 1 1 de .a..t un - glage -une 1'mB pour topmez ile la ml zmm4 fil tie passer très rapidement de la poeition représentée sur la .figure 9 1 :La position représentée sur la figure 11 ,puis
EMI13.2
de revenir 1 la pu:s5.. t:ion úe .sur 1.a figm'e 9" # ainsi de suite.
EMI13.3
Ceci pa:nnet. ! "t!'èB 1lmt:b'e :re:pim. dtvbtenîr sur un même fil des zones de torsions opposées.
Les figures 13 à 16 représentent des variantes de réalisation des dispositifs des figures 9 à 12.
Salon les figures 13 et 14 la tuyère 2 comporte deux conduites identiques 48 et 49 d'anenée d'air chaud, disposées symétriquement par rapport à l'axe de la tuyère 2 et au niveau du bulbe 3.Ceci parast d'augmenter la "finesse de texturation".
On peut dans ce cas prévoir un plus grand nombre de conduites d'amenée d'air chaude
Selon les figures 15 et 16 la tuyère 2 cohorte deux conduites identiques 50 et 51 d'amenée d'air chaud
EMI13.4
dîzpostes t deux ni-Baasc diMerBntiS ds la tuyère et de façon à créer des éconlements de sens contraires.
EMI13.5
Il 'eX3.51ie une Ztxmle :
6Je hiuaoex inre d.ux
<Desc/Clms Page number 14>
courants supersoniques, présentant deux zones d'ondes de choc où la torsion planétaire associée et la "texturation" par ondes de choc se font plus rapidement. -
Il est bien évident qu'aux dispositifs représentés sur les figures 9 à 16, on peut adjoindre un vaporisateur de teinture ou d'azurant identique à celui représenté sur la figure 5.
Par ailleurs, dans tous les dispositifs décrits ci- dessus, la fixation de la déformation du fil est obtenue par thermoplasticité par chauffage du fil par l'intermédiaire du fluide évoluant dans la tuyère. On peut bien entendu pro- céder à un chauffage préalable du fil avant son introduction dans la tuyère qui est alimentée en air froid ou bien on peut simultanément chauffer le fil au préalable et admettre de l'air chaud dans la tuyère.
Le procédé suivant l'invention permet l'obtention de fils "texturés" d'une grande variété, avec ou sans torsion, à des vitesses jamais approchées, par exemple de l'ordre de 1.500 m/mn. La "texturation" est en outre beaucoup plus ré- gulière que celle obtenue par les procédés classiques, cette régularité étant assurée notamment par un bouclage pneumatique et thermodynamique des appareils.
Les filés obtenus sont "texturés" sans aucun con- tact brutal avec des appareils mécaniques en mouvement ce qui permet de "texturer" des matières délicates.
<Desc/Clms Page number 15>
Dans les dispositifs représentés sur les figures 1, 2, 3, 6, 7 et 8, il est également possible d'obtenir un fil de torsion variable en modifiant l'angle de sortie du fil avec l'axe de la tuyère; l'angle maximale d'utilisation de la tuyère correspondant à un produit "texturé" sans torsion. Dans le cas particulier de l'emploi d'une double tuyère, on obtient un fil sans torsion en faisant traverser le produit "texturé" dans une double tuyère dont le sens de rotation est opposé à la première double tuyère, alimentée par de l'air froid, lors du refroidissement du fil "texturé".
Dans les dispositifs représentés sur les figures
9 à 16, on peut obtenir par contre la fixation sur un même fil de deux torsions opposées, séparément ou alternativement.
Enfin, il faut noter que les produits obtenus sui- vant.le procédé et ses variantes décrits ci-dessus sont reconnaissables par plusieurs indices. L'un de des indices consiste en une inversion du sens de la torsion sur une faible longueur du filé traité, due principalement aux contacts fortuits du filé avec la paroi de la tuyère.
Un autre de ces indices est.l'apparition d'une fausse torsion Z ou S sur les brins unitaires, due au frotte- ment desdits brins, sur une surface matérielle (paroi de. la tuyère par exemple) ou virtuelle (couche limite séparant un écoulement supersonique dun écoulement subsonique).