Machine à filer L'invention a pour objet une machine à filer, du type dans lequel la fibre textile ou le fil forme un ballon au cours de son enroule ment sur un support de fil.
Il est bien connu que la tension d'un fil en train d'être filé croit avec la vitesse angu laire avec laquelle ce fil est enroulé sur le sup port de fil. Cette vitesse angulaire sera appelée ci-dessous vitesse d'enroulement . Pour des raisons de rendement et d'économie, les cadres de filage fonctionnent avec une vitesse d'en roulement aussi élevée que possible et il en résulte que, dans un ensemble de conditions donné, une augmentation supplémentaire de la vitesse d'enroulement provoque des rup tures du fil en nombre excessif.
De telles rup tures se produisent presque invariablement en tre le point où le fil est fourni à partir de rou leaux d'alimentation avant ou d'organes ana logues du cadre de filage et le point auquel le fil commence de former un ballon, c'est-à-dire le sommet du ballon qui se trouve à un ceillet de guidage situé à courte distance du point auquel le fil est fourni. Ces ruptures sont pro voquées par une augmentation exagérée de la tension dans la partie du fil qu'on vient de spé cifier et on appellera ci-dessous cette tension tension de filage .
La présente invention a pour but de four- nir une machine à filer comprenant des moyens permettant de réduire la tension de filage pour une vitesse d'enroulement donnée quelconque, de sorte que, pour un ensemble de conditions de filage donné et pour un fil donné, la vitesse d'enroulement peut être accrue, si bien que le débit de la machine peut être augmenté.
On a constaté que, dans des buts pratiques, l'ensemble du ballon formé par le fil, c'est-à- dire le tronçon de fil s'étendant à un instant donné quelconque à partir du point où le fil est fourni, par exemple à partir de rouleaux d'alimentation avant, jusqu'au point où le fil est enroulé sur le support de fil, peut être con sidéré comme se trouvant en équilibre et est susceptible d'être analysé pour des conditions instantanées et sans erreur notable, c'est-à-dire qu'un rail guide-fil ou un autre organe analo gue de la machine peut être considéré comme étant instantanément stationnaire puisque la vitesse de rotation du ballon formé par le fil est relativement extrêmement élevée.
Dans les buts de cette explication; la tension résultant de l'enroulement du fil peut être négligée, étant donné qu'elle ne constitue que 10 à 12 % en- viron de la tension totale du fil et que la modi fication de tension due à l'enroulement n'a pas d'influence sensible sur le fonctionnement de la machine qu'on décrira plus loin. On a trouvé judicieux de considérer le bal lon comme constituant deux ensembles dyna miques séparés liés l'un à l'autre par un seul facteur.
La tension due à la force centrifuge dans la partie supérieure du ballon, c'est-à-dire au-dessus de l'endroit où celui-ci présente son rayon maximum, est considérée comme provo quant une réaction égale et de sens opposé dans le fil, entre l'oeillet de guidage et le point où le fil est fourni, par exemple les rouleaux d'alimentation avant, cette réaction constituant une composante importante de la tension de filage. La tension du côté d'un curseur à an neaux due à la force centrifuge dans la partie inférieure du ballon est semblablement consi dérée comme engendrant une composante de la tension d'enroulement.
Les tensions supé rieure et inférieure dans le ballon sont ainsi liées l'une à l'autre par des composantes de forces égales et de sens opposés agissant verti calement à l'endroit où le ballon présente son rayon maximum, et toute modification de la valeur de l'une de ces tensions provoque une modification correspondante de la valeur de l'autre, ces modifications produisant des modi fications correspondantes des tensions de filage et d'enroulement.
Si le ballon se trouve en équilibre sous l'ac tion de plusieurs forces, comme on l'a dit ci- dessus, alors, étant donné que le rayon du bal lon est fonction de la force centrifuge, il s'en suit qu'une modification du rayon du ballon provoque une modification de la force centri fuge agissant sur le fil au point où le change ment de rayon du ballon se produit.
Par conséquent, pour assurer une réduction de la tension de filage et pour permettre ainsi de faire fonctionner la machine avec une vi tesse d'enroulement accrue, la machine faisant l'objet de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend des organes de commande agencés de manière à réduire la dimension du ballon formé par le -fil en cours de filage, ces organes de commande étant disposés l'un au- dessus du diamètre maximum apparent du bal lon et l'autre au-dessous de ce diamètre, cha que organe de commande étant disposé de ma nière à contenir,
l'un le plan perpendiculaire à l'axe de la broche et comprenant la figure de révolution engendrée par le point d'intersec tion de la tangente au ballon à l'oeillet de gui dage avec la tangente verticale au diamètre maximum apparent du ballon, l'autre le plan perpendiculaire à l'axe de la broche et com prenant la figure de révolution engendrée par le point d'intersection de la tangente au ballon au curseur avec ladite tangente verticale.
Les positions définies ci-dessus desdits or ganes de commande sont déterminées par le raisonnement suivant A un instant donné quelconque, la force centrifuge dans chacune des parties supérieure et inférieure du ballon est la somme de petites forces centrifuges élémentaires dans chacune desdites parties. Cependant, dans le but pour suivi, la force centrifuge résultante dans cha cune des parties du ballon peut être considérée comme une force unique agissant le long de la ligne d'intersection de la résultante de la ten sion tangentielle dans la partie considérée et des composantes verticales égales et opposées dans chacune des parties du ballon. C'est le long de cette ligne d'intersection dans chaque partie du ballon que chacun des organes de commande est disposé de manière à réduire le rayon du ballon et à réduire ainsi la tension de filage.
La valeur effective des forces résultantes peut être calculée comme suit : la tension de filage est liée à la force centrifuge par l'angle que le fil fait avec l'axe de la broche portant le support de fil. Ainsi, lorsqu'on a déterminé par sommation la force centrifuge agissant sur la partie de ballon considérée et l'angle dont il vient d'être question, il est possible d'obtenir la valeur des forces composantes par trigono métrie.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la ma chine à filer faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique d'une partie d'une machine à filer usuelle.
La fig. 2 est une vue analogue de la par tie correspondante de ladite forme d'exécution. La fig. 3 est une vue en coupe axiale d'un anneau de commande supérieur ; et la fig. 4 est une vue analogue d'un anneau de commande inférieur.
Les machines représentées aux fig. 1 et 2 comprennent chacune un rail de broches 1 qui porte une broche 3, entraînée de la façon habituelle par une courroie 5. Elles compren nent, en outre, chacune une plate-bande 7 qui porte un curseur 9 et un rail guide-fil 11 qui porte un oeillet de guidage 13, des rouleaux étireurs représentés en 15 et 16 et des rouleaux d'alimentation avant représentés en 17 et 18.
Le fil désigné par le signe de référence 19 suit un parcours rectiligne à partir des rou leaux d'alimentation avant jusqu'à l'oeillet de guidage où il commence de former un ballon entre cet oeillet 13 et le curseur 9.
A la fig. 1, la partie supérieure du ballon dont il a été question ci-dessus est celle qui se trouve entre l'oeillet de guidage 13 et une ligne A-A et la partie inférieure dudit ballon et celle qui s'étend entre le curseur 9 et ladite ligne A-A.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, un anneau de commande supérieur 21 est relié au rail guide-fil au moyen d'un support 23. Un anneau de commande inférieur 25 est relié à la plate-bande 7 au moyen d'un support 27. Ces anneaux sont disposés aux deux endroits de décomposition de la force centrifuge.
La tension tangentielle à l'#illet de gui dage est indiquée graphiquement en Tg et la tension tangentielle au curseur est représentée en<I>Tt.</I> La tangente verticale au diamètre maxi mum apparent du ballon est représentée par les lignes Vg et Vt,
le point d'intersection de la ligne<I>Tg</I> et Vg est indiqué en Pg et le point d'intersection des lignes<I>Tt</I> et Vt est indiqué en <I>Pt.</I> La ligne<I>Pu</I> représente la figure de révolu tion engendrée par le point Pg et de façon semblable la ligne<I>PI</I> est la figure de révolu tion engendrée par le point<I>Pt.</I> La ligne<I>Cg</I> représente la force centrifuge dans la partie supérieure du ballon,
c'est-à-dire au-dessus de la ligne<I>A-A.</I> Les deux anneaux 21 et 25 sont disposés de façon à contenir lesdites figures de révolution<I>Pu</I> et<I>PI.</I> Au lieu d'être respectivement déplacés à l'unisson avec le rail guide-fil et avec la plate- bande, les anneaux de commande pourraient aussi être actionnés par un mécanisme de va- et-vient indépendant, celui-ci étant entraîné à partir d'un dispositif d'entraînement indépen dant ou à partir d'un dispositif d'entraînement servant également à entraîner le rail guide-fil et la plate-bande de la machine,
de sorte que les mouvements des anneaux sont analogues à ceux du rail guide-fil et de la plate-bande mais pas nécessairement à l'unisson avec ces mou vements. De préférence, la disposition choisie est telle que la longueur du tronçon de fil s'éten dant entre les rouleaux d'alimentation et le curseur n'est pas augmentée par la présence des anneaux de commande, ce tronçon ne for mant pas de noeud.
Le ballon peut donc être commandé au moyen d'anneaux de rétrécissement 21 et 25 disposés aux deux endroits de décomposition de la force centrifuge. Ces anneaux sont dispo sés de façon à se déplacer l'un par rapport à l'autre lorsque la forme du ballon varie, de manière à exercer une force de rétrécissement sur le ballon à l'endroit correct donné par le calcul, pendant le processus de filage. Cepen dant, les positions des anneaux de commande . sont en pratique sujettes à varier à partir des positions calculées, ceci en grande partie à cause des irrégularités du fil, et la position optimum peut varier, pour une longueur de ballon déterminée, d'une distance de l'ordre de 0,5 cm.
Afin d'assurer une certaine compensation de ces variations, on a constaté qu'un anneau dont la surface active présente une forme para bolique donne de bons résultats.
La fi-. 3 représente l'anneau supérieur 21 et la fig. 4 l'anneau inférieur 25. Dans cha cune de ces figures, les abscisses sont dési gnées par<I>X, (- X)</I> et les ordonnées par<I>Y</I> <B><I>(-</I></B>Y). De la sorte, la courbe constituant la génératrice de ladite surface active est déter minée par la formule générale<I>y =</I> b.xn, ou par<I>y =</I> a+b.xn. Dans une telle courbe, l'axe d'origine des abscisses a la direction générale du fil au point de commande ou est parallèle à cette direction générale et passe par le rayon minimum de l'anneau, l'axe des ordonnées étant perpendiculaire à l'axe des abscisses et passant par le même rayon minimum.
A titre d'exemple, on peut mentionner que les abscis ses de la courbe de l'anneau supérieur peuvent être inclinées d'un angle de l'ordre de 700 sur l'horizontale, comme représenté à la fig. 3, tandis que les abscisses de l'anneau inférieur peuvent être sensiblement verticales, comme représenté à la fig. 4.
Il a été établi qu'une courbe relativement raide assure une compensation moins complète des variations dont il a été question ci-dessus qu'une courbe présentant une plus faible pente. Comme exemple des constantes à insérer dans les formules ci-dessus, on peut donner b=0,65 et n=2. Des anneaux présentant des surfaces actives conformées selon une telle formule dans laquelle on a introduit de telles valeurs des constantes présentent une surface de com mande pour laquelle x=-1-0,45 cm ou -0,8 cm pour l'anneau supérieur et 0,5 cm pour l'anneau inférieur.
Pour illustrer comment est déterminée la position des anneaux de commande, on va don ner l'exemple suivant relatif à un cas réel dans lequel l'anneau de filage a un diamètre de 5,72 cm, l'oeillet de guide-fil se déplace de la moitié de la distance de la plate-bande, le sou lèvement de la plate-bande est de 25,4 cm et la vitesse de la broche de 9000 t/min.
Lorsque la plate-bande est au bas de sa course pour une condition instantanée, les angles formés par le ballon libre (c'est-à-dire sans anneau de commande) avec l'axe vertical sont de 26 à l'oeillet de guidage et de 22 au curseur. A ce moment le diamètre maximum du ballon est de 9,8 cm.
En considérant tout d'abord l'anneau de commande supérieur 21, la distance verticale entre l'oeillet de guidage et la ligne<I>Pu</I> est la suivante
EMI0004.0010
En considérant l'anneau de commande in- férieur 25, la distance verticale entre le cur seur et la ligne<I>Pl</I> est
EMI0004.0012
Lorsque la plate-bande est au milieu de sa course, le diamètre maximum du ballon libre est de 7,5 cm, l'angle à l'oeillet de guidage est de 20,5 et l'angle au curseur de 10o. En cal culant comme précédemment on trouve
EMI0004.0015
Lorsque la plate-bande est au sommet de sa course, le diamètre maximum du ballon li bre est de 6,3 cm ;
l'angle à l'oeillet de guidage est de 17,5e. La valeur D ci-dessus devient
EMI0004.0018
Pour l'anneau inférieur on remarquera que le diamètre maximum du ballon libre est de 6,30 cm et qu'il est par conséquent plus grand que le diamètre de l'anneau de filage ou plate- bande. Le fil monte verticalement à partir du curseur sur une distance dépassant légèrement 5 cm.
Par conséquent, pour les trois positions, l'anneau de commande supérieur 21 est fixé approximativement à 10 cm au-dessous de l'#illet de guidage et l'anneau de commande inférieur 25 est fixé approximativement à 5 cm au-dessus de la plate-bande.
On a constaté qu'avec de tels anneaux de commande, la machine peut non seulement fonctionner à plus grande vitesse mais que les variations de la tension de filage provoquées par des variations de la longueur du ballon sont en outre appréciablement réduites. Ceci est dû à l'effet stabilisateur exercé sur les ballons par les anneaux de commande qui, ainsi qu'on l'a dit, se déplacent respectivement avec le rail guide-fil et avec la plate-bande de la machine.
D'après la description ci-dessus, on se rend compte que les machines à filer du type spéci fié sont susceptibles de fonctionner à des vi tesses plus élevées que les machines à filer ana logues ne comprenant pas d'anneaux de com mande. En conséquence, les pièces de ces ma- chines sont conçues de façon adéquate et cons truites de manière à pouvoir fonctionner à de plus grandes vitesses.
A ce sujet, il convient de mentionner que, dans les cadres de filage à anneaux, il est généralement désirable que la force centrifuge agissant sur le curseur lui- même soit maintenue à une valeur sensible ment égale à celle agissant sur le curseur d'un cadre à filer normal comparable fonctionnant aux vitesses usuelles et inférieures à celle de la machine spécifiée, ceci afin de maintenir l'équilibre de l'ensemble à une plus grande vitesse. On peut obtenir ce résultat en rédui sant la masse du curseur d'une quantité appro priée, susceptible d'être calculée et qui est en relation avec les plus grandes vitesses auxquel les la machine à filer doit fonctionner.
Les anneaux de commande présentant des surfaces actives telles que celles décrites ci- dessus peuvent être utilisés dans d'autres pro cessus dans lesquels on emploie des anneaux pour commander la formation d'un ballon et dans lesquels il est désirable d'assurer une cer taine compensation de variations du genre de celles auxquelles il a été fait allusion.