Appareil pour friser un fil thermoplastique La présente invention a pour objet un appareil pour friser un fil thermoplastique.
On sait que, en faisant passer un fil thermo plastique sous tension et à chaud le long d'un trajet linéaire comportant une partie à angle aigu, on con fère au fil une tendance permanente à s'enrouler sur lui-même. On connait déjà un appareil permettant d'effectuer un tel traitement. Cet appareil comporte une lame sur laquelle passe le fil, et dont une arête définit la partie à angle aigu du trajet du fil. Le fil est chauffé soit par la lame elle-même, soit par un dispositif de chauffage placé tout près de l'arête de la lame.
On considérait jusqu'ici généralement comme dé sirable -de maintenir la température du fil aussi cons tante que possible pendant son passage sur la partie anguleuse de son trajet, ou même d'augmenter sa température pendant ce passage.
Il est clair que, dans l'appareil connu, la tempé rature du côté du fil adjacent à l'arête est légèrement supérieure à celle du côté du fil éloigné de la lame, à cause de la faible conductibilité thermique du fil ; même lorsque le fil est chauffé avant de passer sur la lame, une partie du fil adjacente au tranchant se trouve sans aucun doute à une température légère ment supérieure à celle de l'autre côté du fil. On n'a pas jusqu'ici accordé une attention suffisante à ce gradient de température au travers du fil.
L'appareil faisant l'objet de l'invention est conçu de manière à s'opposer à ce gradient de tempéra ture, et il permet de produire un fil possédant une plus grande élasticité que les fils obtenus jusqu'à présent. Cet appareil comprend un dispositif- de chauffage du fil, une lame dont une arête est placée à proximité dudit dispositif, et un moyen pour tirer le fil sous tension et pour lui faire suivre un trajet le long duquel il est chauffé par ledit dispositif de chauffage, puis passe par-dessus ladite arête. II est caractérisé par un organe de refroidissement de la lame.
Des formes d'exécution préférées de l'appareil selon l'invention comportent un dispositif de main tien de la lame dans une position fixe par rapport au dispositif de chauffage du fil, et constituant égale ment l'organe de refroidissement de la lame. A cet effet, ce dispositif est en une matière possédant une conductibilité thermique relativement élevée et la lame est poussée fortement contre lui, de manière à perdre de la chaleur par conduction.
Le dispositif mentionné de maintien de la lame constitue un moyen exceptionnellement avantageux pour maintenir la lame à une basse température, de manière qu'elle exerce un effet de refroidissement sur le fil, pendant que celui-ci passe dans la partie anguleuse de son trajet. Il est d'une conception sim ple, ne possède aucune partie mobile et n'exige pas une circulation forcée d'un fluide de refroidissement.
Un système de circulation forcée servant à refroidir la lame doit comprendre au moins un moteur, une pompe et des conduits pour diriger le fluide; on voit donc que les dispositifs n'exigeant pas un tel sys tème sont extrêmement avantageux.
Un autre avantage de ce dispositif de maintien de lame réside dans le fait qu'aucun isolant n'est nécessaire pour maintenir la lame à une tempéra ture relativement basse. L'emploi d'un isolant calo rifique, non seulement produit un retard considérable dans l'établissement de la température caractéristi que de fonctionnement de la lame, mais exige aussi qu'on éloigne la lame du dispositif de chauffage du fil davantage qu'il n'est généralement désirable. Avec le dispositif de maintien de lame préféré, la lame atteint rapidement sa température caractéristique de fonctionnement et peut être disposée extrêmement près du dispositif de chauffage du fil, si on le désire.
Le dispositif de maintien de lame possède encore un autre avantage: il permet en effet de maintenir sensiblement à la même température les lames de plusieurs appareils pour friser des fils, de manière que les différents fils produits par ces appareils soient d'une qualité uniforme et puissent être combi nés pour former une pièce d'étoffe unique.
Si l'or gane de refroidissement aboutit à porter la lame d'un appareil d'élastification à une température sen siblement différente de la lame d'un autre appareil, les fils produits par les deux appareils peuvent ne pas avoir la même qualité. Si l'on combine ces deux fils pour former une étoffe, la différence de leurs qualités apparaît fréquemment et l'étoffe ne présente pas une apparence uniforme.
Avec le dispositif pré féré de maintien de lame, la quantité de chaleur reçue par la lame, dans des conditions données, est sensi blement constante d'un appareil à l'autre à cause de l'emplacement précis de la lame par rapport à l'élé ment de chauffage; la quantité de chaleur retirée de la lame dans les mêmes conditions est aussi sensi blement constante ; il en résulte que toutes les lames se trouvent à peu près à la même température et qu'on obtient ainsi des fils d'une qualité uniforme.
Un autre avantage du dispositif de maintien de lame réside dans le fait qu'il constitue un moyen simple et efficace pour refroidir rapidement le fil après qu'il est passé dans la partie anguleuse de son trajet. Avec ce dispositif de maintien de lame, il est possible de faire passer le fil en contact avec une face de la lame, immédiatement après qu'il est passé sur le tranchant, et puisque la lame se trouve à une température relativement basse, il en résulte que le fil est refroidi très rapidement.
On décrit ci-après, à titre d'exemple et en réfé rence au dessin annexé, une forme d'exécution pré férée de l'appareil faisant l'objet de l'invention, et une variante.
La fig. 1 est une vue schématique en perspective de ladite forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en plan avant d'un détail de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 2.
La fi-. 4 est une vue en plan avant d'une va riante du détail représenté à la fia. 2.
La fig. 5 est une vue en plan arrière du détail représenté à la fi-. 4.
La fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 4. L'appareil représenté aux fia. 1 à 3 comprend un bobinage 10 d'alimentation en fil, qui est monté sur un bâti non représenté. Un fil 12 venant du bobinage d'alimentation 10 passe à travers un guide 14 et un dispositif régulateur de tension 16. Ce dis positif 16 sert à supprimer les fluctuations de ten sion du fil et à le tendre davantage ; le guide 14 permet de retirer le fil du bobinage par une extré mité de celui-ci.
Après le régulateur de tension 16, le fil passe en contact avec un dispositif de chauffage 18 cons titué par une plaque longue et relativement étroite en acier inoxydable. La plaque de chauffage 18 com prend une face arrière 20, deux bords opposés 22, 24, et une face supérieure 26 de contact avec le fil, qui est convexe et possède un rayon de courbure compris entre 10 cm et 25 cm, de manière à assu rer un contact continu du fil. La plaque de chauf fage 18 doit avoir une largeur suffisante pour que le fil passant sur elle soit chauffé à la température désirée ; elle est aussi mince que le permettent la résistance et la rigidité nécessaires.
Cette plaque 18 est chauffée au moyen d'un courant électrique ; elle est connectée à cet effet par deux conducteurs élec triques 28 et 30 à un transformateur réglable 32, qui est alimenté en énergie électrique par une source (non représentée) et par l'intermédiaire de conduc teurs 34 et 36.
Après être passé sur la face 26 de la plaque de chauffage 18, le fil 12 passe autour de l'arête d'une lame 38 portée par un dispositif de maintien 40 que l'on décrira en détail plus loin. Le fil vient en suite en contact avec la face inférieure de la lame 38 et arrive sur un galet de guidage 42. De là, il se dirige vers un dispositif d'avancement du fil 44, comprenant une paire de poulies ou cabestans en traînés 46 et 48. Le fil passe une ou plusieurs fois autour des poulies 46 et 48, puis sur une poulie folle 50, et de là traverse un guide 52, pour arriver enfin à un dispositif 54 de recueil du fil, du type à anneau et broche. Le fil est recueilli par ce dispo sitif 54 sous la forme d'un bobinage ordinaire.
Le dispositif 40 de maintien de lame comprend un organe allongé d'agrafage 56 en acier à ressort, qui s'étend en travers de la face arrière 20 de la pla que de chauffage 18. Les extrémités de l'organe d'agrafage 56 comportent chacune une échancrure donnant naissance, aux coins de l'organe 56,à des pattes 58, 60, 62 et 64 ; ces pattes ont une forme telle qu'elles s'engagent sur les bords opposés 22, 24 de la plaque de chauffage 18 et qu'elles position nent ainsi avec précision l'organe d'agrafage 56 par rapport à l'élément de chauffage. Une plaque allon gée de dissipation de chaleur 66 est fixée près de l'une de ses extrémités, par des vis 68, sur une face de l'organe d'agrafage 56.
Une partie de la plaque 66 est formée en un creux 72 immédiatement en dessous d'un bord de la plaque de chauffage 18. La profondeur de ce creux est telle que la surface supé rieure de la plaque 66, à l'intérieur du creux 72, est déportée au-delà du plan de la surface inférieure de l'extrémité fixée de cette plaque. La lame 38 est logée dans ce creux 72.
L'extrémité non supportée de la plaque 66 est en forme de fourche de manière à former deux ailettes 74, 76, séparées par une fente 78 ouverte à une ex trémité ; cette fente est parallèle à un côté de la plaque. La fente 78 doit avoir une largeur suffisante pour recevoir facilement un fil à traiter ; d'autre part, elle doit avoir une longueur au moins suffi sante pour traverser le creux 72, et cela pour des raisons que l'on exposera plus loin.. Les ailettes 74 et 76 font saillie vers l'extérieur à partir du dessous de la plaque de chauffage 18 ; elles constituent des ailettes de refroidissement par convection, servant à dissiper la chaleur en dehors de la plaque tout en tière.
La surface totale et la masse de la plaque 66 sont, de préférence, grandes par rapport à celles de la lame 38, de façon que la plaque assure une dissi pation effective de la chaleur. La masse de la plaque 66 doit être généralement égale, par exemple, à au moins quatre à dix fois celle de la lame, et sa surface totale doit être généralement au moins égale à une valeur comprise entre deux et cinq fois celle de la lame. La plaque 66 est formée de préférence d'une matière possédant une conductibilité thermique rela tivement élevée, supérieure, par exemple, à 0,1 et de préférence à 0,3 calorie par seconde et par degré centigrade, de manière que le gradient de tempéra ture dans cette plaque soit très faible et que la cha leur en soit rapidement évacuée.
Les matières pré férées, compte tenu du prix, pour former la plaque 66, sont l'aluminium, le cuivre, ou des alliages de l'un et l'autre de ces métaux, en raison de la conduc- tibilité thermique élevée de ceux-ci. La distance sur laquelle les ailettes 74 et 76 s'étendent à partir du dessous de la plaque de chauffage dépend d'un cer tain nombre de facteurs, en particulier de la surface totale de la plaque 66 et de la quantité de chaleur qui doit être dissipée ; cependant, une distance com prise entre 6 mm et 24 mm est généralement suffi sante.
La lame 38, en acier à ressort au carbone, dit acier bleu , ou en acier inoxydable, est disposée en dessous des pattes 62 et 64 et repose à l'intérieur du creux 72. L'organe d'agrafage 56 est façonné de manière que les pattes 62, 64 pénètrent dans le creux 72 et s'appuient fortement contre le fond de celui- ci, comme on le voit sur le dessin, à moins qu'elles n'en soient empêchées par la présence d'une lame.
On voit, par conséquent, que, quand une lame est placée dans le creux 72, elle est pressée entre les pattes 62, 64 et la plaque 66,à cause de la nature élastique de l'organe d'agrafage 56, et elle est séparée de l'élément de chauffage par une distance fixe, qui est déterminée par l'épaisseur des pattes 62, 64. L'épaisseur minimum des pattes 62, 64, à leur point de contact avec la lame 38, est déterminée unique ment par la nécessité de donner à ces pattes une résistance suffisante pour remplir leur fonction. En règle générale, l'épaisseur des pattes 62, 64, à leur point de contact avec la face supérieure de la lame, ne doit pas dépasser 200 à 500 fois le dia mètre du fil à traiter et de préférence 25 à 50 fois ce diamètre.
L'angle de la lame 38, par rapport à une ligne tangente à la surface d'engagement du fil, de l'élé ment de chauffage, près du bord inférieur de celui- ci (en regardant le dessin), est déterminé par l'angle que fait avec cette ligne la surface de support du creux 72. Comme la distance entre le creux 72 et le point de fixation de la plaque 66 sur l'organe d'agra fage 56 est grande, par rapport à l'épaisseur de la lame 38, cet angle ne dépend pratiquement pas de l'épaisseur de celle-ci. En outre, il peut varier de un ou deux degrés, sans qu'une modification notable se produise dans le fil obtenu. On peut, par exemple, donner à cet angle une valeur atteignant 900 ou même davantage et l'on peut aussi le réduire jusqu'à 10o, ou même en dessous.
Toutes choses égales, on peut dire, en règle générale, que plus l'angle est petit, plus le degré d'élasticité obtenu est grand ; cepen dant, quand l'angle est trop petit, on constate une plus grande difficulté pour maintenir la plaque 66 à une faible température, à cause de sa proximité de l'élément de chauffage. En général, on obtient les meilleurs résultats quand l'organe d'agrafage 56 est formé de manière que l'angle entre le plan de la lame et la ligne tangente à la surface d'engagement du fil de la plaque de chauffage ait une valeur com prise à peu près entre 200 et 40o.
La largeur de la lame ne présente pas une grande importance, pourvu qu'elle soit suffisamment étroite pour pouvoir être logée dans le creux 72, puisque sa position est déterminée par le fait que son bord d'engagement du fil bute contre le bord avant du creux 72.
La longueur -de la lame est également sans im portance, pourvu qu'elle ait une longueur suffisante pour s'étendre en travers de la fente 78 ; cependant, il est généralement avantageux d'utiliser une lame relativement longue de manière que l'on puisse, dans le cas où un point du bord d'engagement du fil est usé, déplacer la lame longitudinalement à l'intérieur du creux 72, afin de placer une nouvelle section du tranchant sur le trajet du fil.
La lame 38 doit généralement dépasser l'élément de chauffage, suffisamment pour que son bord d'en gagement du fil coupe une ligne tangente à la partie inférieure de la surface 26 d'engagement du fil. Il en résulte un trajet extrêmement satisfaisant pour le fil, puisque celui-ci reste en contact avec l'élément de chauffage jusqu'à l'extrémité de la surface d'en gagement du fil et n'est pas cependant replié à l'en droit où il quitte cette surface.
Toutefois, le tranchant de la lame ne doit pas généralement se trouver à une distance du bord de la surface d'engagement du fil 26 de l'élément de chauf fage, dépassant 300 à 600 fois le diamètre du fil ; lorsque la plaque de chauffage est très épaisse, il est généralement préférable d'accepter un léger cou- dage du fil au bord de la surface 26, afin que la limite supérieure indiquée pour cette distance ne soit pas dépassée.
On voit qu'il est facile de construire l'appareil décrit ci-dessus à partir d'un métier ordinaire à filer ou à retordre. Il suffit d'ajouter le dispositif de chauf fage comprenant la plaque de chauffage 18, le dispo sitif 40 de maintien de lame, le régulateur de tension 16 et, dans certains cas, un dispositif de guidage pour réaliser un trajet approprié du fil.
Dans le cas d'un métier à retordre, les poulies 46 et 48 peuvent constituer le dispositif habituel d'alimentation en fil ; dans le cas d'un métier à filer, le dispositif d'ali mentation peut constituer les deux poulies d'avance- ment. On voit également qu'une seule plaque de chauffage d'une longueur considérable peut servir pour plusieurs lames réparties à des intervalles cor respondant respectivement à chaque emplacement d'un métier ;
il est cependant généralement désira ble, avec une telle disposition, que la plaque de chauffage soit isolée, entre les différents emplace ments des lames, pour réduire les pertes de chaleur.
Pour utiliser l'appareil des fig. 1 à 3, on fait passer un fil venant du bobinage d'alimentation 10 à travers le régulateur de tension, on l'amène en contact avec la surface supérieure de la plaque de chauffage 18, entre les pattes 58, 60 et entre les pattes 62, 64 ; on le fait passer à travers la fente 78, sur le tranchant de la lame 38, puis en travers de la surface inférieure de la lame.
Puisque la pro fondeur du creux 72 est plus grande que l'épaisseur de la plaque 66, et puisque la fente 78 s'étend au- delà du creux de la plaque 66, le fil ne vient à aucun moment en contact avec une surface quelconque du dispositif de maintien de lame, s'il est correctement centré à l'intérieur de la fente 78 en passant autour du tranchant de la lame. On élimine ainsi la néces- sitéd'un polissage ou d'un durcissement poussé d'une surface quelconque du dispositif de maintien de lame et l'on peut maintenir la tension du fil à une valeur minimum.
Quand l'appareil a été garni correctement de fil, on porte la plaque de chauffage 18 à une tempéra ture appropriée en réglant le transformateur 32 ; même si la plaque de chauffage devient très chaude, la lame 38 est maintenue à une température relati vement faible, puisqu'elle n'est pas en contact direct avec l'élément de chauffage et qu'une grande partie de sa surface se trouve en contact avec la plaque 66.
On fait alors fonctionner le dispositif d'avance ment 44 et le dispositif de recueil 54, de manière que le fil soit tiré le long de son trajet avec une vi tesse appropriée ; il faut ensuite vérifier la tension du fil, puis régler le régulateur 16, si cela est néces saire, pour donner à la tension une valeur correcte. Les limites appropriées de fonctionnement pour la vitesse du fil, sa tension, la température de l'élément de chauffage, ainsi que les limites des autres varia bles, telles que le rayon de courbure du tranchant de la lame et le diamètre du fil, sont connues. On ne discutera pas, par conséquent, de ces limites d'une manière détaillée.
Dans la variante représentée aux fig. 4 à 6, on voit une plaque de chauffage 80, analogue à celle représentée sur les figures précédentes, et un organe d'agrafage 82 s'étendant en travers de la surface arrière de la plaque .80. L'organe 82 est muni de pattes 84, 85, 86 et 87, qui s'engagent sur les bords opposés de la plaque 80, de manière à positionner avec précision l'organe d'agrafage 82 par rapport à l'élément de chauffage.
Un organe coudé 92 de dissipation de chaleur est fixé sur l'organe d'agrafage 82 par des vis 88 et 90. Cet organe 92 est constitué par une matière possédant une conductibilité thermique relativement élevée ; il est muni de deux ailettes de refroidisse ment 94, 96, qui s'étendent à partir de l'élément de chauffage 80. Les ailettes 94 et 96 remplissent le même rôle que les ailettes 74 et 76 de la forme d'exécution décrite précédemment.
L'organe 92 de dissipation de chaleur s'étend au- delà d'un bord de la plaque de chauffage 80 ; il comporte un creux 98 tourné vers le haut, immédia tement en dessous du bord de l'élément de chauf fage, comme on le voit sur le dessin. Le creux 98 a une largeur suffisante pour maintenir une lame 100, analogue à celle décrite précédemment en se référant aux fie. 1 à 3 ; ce creux 98 fournit une sur face creuse de support recevant la lame 100.
Cette surface de support doit être parallèle au plan de la lame, quand celle-ci fait l'angle désiré avec une ligne tangente à la surface d'engagement du fil de l'élément de chauffage 80, près du bord inférieur de celui-ci ; la surface supérieure de l'organe 92 fait un angle légèrement plus faible avec ladite ligne, pour des raisons qui apparaîtront clairement un peu plus loin.
L'organe 92 de dissipation de chaleur comporte une fente 102, qui s'étend à partir du bord avant de cet organe et perpendiculairement à l'axe longitu dinal de la lame 100, à travers le creux 98, de ma nière à permettre le passage du fil autour du bord d'engagement du fil de la lame<B>100.</B> L'organe 92 comporte aussi une gorge 104 s'étendant à partir de l'intervalle entre les ailettes 94, 96 jusqu'à la fente 102. Le fond de la gorge 104 doit être paral lèle au plan de la lame 100 ; sa profondeur doit être suffisante pour qu'un fil tiré en travers de la face inférieure de la lame 100 puisse passer suivant la longueur de la gorge sans toucher les surfaces de limitation de celle-ci.
Puisque la surface de support, dans le creux 98, fait un angle avec le plan de la surface supérieure de l'organe 92, on voit que la gorge 104 peut avoir une profondeur plus faible vers l'arrière de l'organe 92 (en regardant le dessin), en réalisant ainsi une plus grande épaisseur de ma tière au-dessus de la partie arrière de la gorge et, par conséquent, une plus grande résistance. Les pattes 86 et 87 pénètrent dans le creux 98 et s'appuient normalement contre le fond de celui- ci, en l'absence d'une lame, grâce à l'élasticité de l'organe d'agrafage 82.
Quand on introduit une lame entre les pattes 86, 87 et le fond du creux 98, cette lame est poussée fortement contre l'organe de dissi pation de chaleur, tout en étant retenue à une dis tance fixe de l'élément de chauffage, cette distance étant égale à l'épaisseur des pattes 86, 87. Comme dans la forme d'exécution décrite précédemment, un alignement correct de la lame est assuré par le fait que son bord bute contre le bord avant du creux 98.
Le fonctionnement est analogue à celui de la forme d'exécution décrite précédemment. On tire un fil par-dessus l'élément de chauffage 80, entre les pattes 84, 85 et entre les pattes 86, 87 ; on le fait passer ensuite à travers la fente 102 pour l'amener en contact avec le bord d'engagement du fil de la lame 100, puis en travers de la surface inférieure de la lame, entre les ailettes 94, 96 et en même temps à l'intérieur de la gorge 104. Il n'est pas néces saire que le fil soit en contact avec une surface quel conque du dispositif de maintien de lame ; comme dans la forme d'exécution précédente, on peut faci lement déplacer la lame, de manière à en présenter une nouvelle partie au fil, sans déranger son aligne ment.