<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX MACHINES TEXTILES DE FILAGE ET ANALOGUES. (Inventeurs g G.M. Bracewell et K. Greenhalgh).
La présente invention est relative aux machines textiles de filage et analogues dans lesquelles le fil ou filé textile se ballonne pendant qu' il est bobiné sur une bobine., cannette, sépoule ou analogue (dénommé ci-après d'une manière générale "support de fil"). Des machines de ce genre seront désignées ci-après d'une manière générique sous le nom de "machines à filer" et l'expression "filage" et d'autres mots de même sens seront employés pour indiquer le fait qu'on a imprimé une torsion au fila filé, filament ou analogue (dénommé "fil" d'une manière générique ci-après) Un exemple de machine à laquelle 1'inve stion s'appliqua plus particulièrement est un métier à an- neaux.
Il est bien connu que la tension dans un fil qui est filé augmente avec la vitesse angulaire à laquelle le fil est enroulé sur le support du fil. Une telle vitesse angulaire sera désignée ci-après sous le nom de "vitesse de bobinage". Pour des raisons de rendement et d'économie, les machines à filer fonctionnent à une vitesse de bobinage aussi élevée que possible, avec le résultat que dans des conditions déterminées,
une nouvelle augmentation de la vitesse de bobinage aura pour résultat un nombre excessif de ruptures de filo Ces ruptures se produisent presque toujours entre le point de sortie du fil des galets d'armature frontaux ou analogues de la machine à filer et le point auquel le ballonnement commence (par exemple le sommet du ballon de fila qui se trouve en général à un oeillet de guidage situé à courte distance du point de sortie du fil). Ces ruptures sont provoquées par une augmentation trop grande de la tension dans la partie du fil qui vient d'être mentionnée et cette tension sera désignée ci-après sous le nom de "tension de filage".
L'un des objets de la présente invention est de prévoir des moyens permettant de réduire la tension de filage pour n'importe quelle vitesse de
<Desc/Clms Page number 2>
bobinage, avec ce résultat que pour une série déterminée de conditions de filage avec un fil donné, la vitesse de bobinage peut être augmentée et le rendement pourra ainsi être augmenté également.
Nous avons établi que, pour des raisons pratiques, tout le système du ballon,c'est-à-dire depuis le point de sortie (tel que les galets d'armature frontaux) jusqu'au point d'enroulement du fil sur le support de celui-ci peut être considéré comme étant en équilibre et capable d'etre analysé dans des conditions instantanées sans erreur appréciable, c'est-à-dire que le rail annulaire ou analogue peut être considéré comme étant fixe (instantanément) puisque la vitesse des rotations du ballon est relativement extrêmement élevée.
Pour cette explication, on peut négliger la tension produite sous l'influence du vent, car elle ne représente qu' environ 10 ou 12% de la tension totale du fil et le changement de tension produit sous l'influence du vent n'est pas appréciable quand on réalise la présente invention dans la pratique.
Nous avons trouvé qu'il était avantageux de considérer le ballon comme étant constitué par deux systèmes dynamiques séparés, connectés par un seul facteur. La tension due à la force centrifuge dans la partie supérieure du ballon, c'est-à-dire au-dessus du rayon maximum du ballon, est considérée comme donnant lieu à une réaction égale et opposée dans le fil entre 1'ceillet de guidage ou analogue et le point de sortie du fil (par exemple les galets d'armature frontaux), cette réaction formant une composante importante de la tension de filage, La tension-du côté du ballon du curseur annulaire ou analogue due à la force centrifuge sur la partie inférieure du ballon, est considérée d'une manière similaire comme donnant lieu à une composante de la tension de bobinage.
Ires tensions supérieure et inférieure dans le ballon sont ainsi connectées par des composantes de force égales et opposées agissant verticalement au rayon maximum du ballon et tout changement dans la valeur de l'une produira un changement correspondant dans l'autre et produira des changements correspondants dans les tensions de filage et de bobinage Si., ainsi qu'il a été dit ci=dessus, le ballon est en équilibre sous l9action de plusieurs forces, alors puisque le rayon du ballonnement est une fonction de la force centrifuge, il résulte qu'un changement de rayon du ballonnement produira un changement dans la force centrifuge effective agissant sur le fil au point où le changement de rayon se produit.
Par conséquent, afin d'effectuer une diminution de la tension de filage et de permettre ainsi l'emploi d'une vitesse de bobinage plus grande,, nous proposons d'employer des éléments qui réduiront les rayons du ballon dans ses parties supérieure et inférieure en des poisitions qui sont déterminées d'après le raisonnement suivant. L'on se rend compte qu'à tout moment donné, la force centrifuge dans les sections supérieure et inférieure du ballon est la somme des petits éléments centrifuges dans la section respective.
Cependant, pour le présent raisonnement, la force centrifuge due à 1-'une quelconque des sections du ballon peut être considérée comme une seule force agissant le long de la ligne d'intersection des résultantes de la tension tangentielle dans la section considérée et les composantes verticales égales et opposées dans chaque section. C'est le long de cette ligne d'intersection dans chaque section que chacun des éléments de contrôle que nous proposons se trouve disposé pour réduire le rayon du ballon en réduisant ainsi la tension de filage.
La vraie valeur des forces résultantes peut être obtenue par le calcul de la manière suivante -. la tension de filage est connectée à la force centrifuge par 1?en- gle formé par le fil avec l'axe du fuseau porteur de fil Ainsi,, ayant déterminé par sommation la force centrifuge de la section du ballon et 1'angle mentionné ci-dessus, il est possible d'obtenir par la trigonométrie la valeur des forces composantes.
La disposition est de préférence telle que seulement la longueur de fil usuelle est utilisée entre les galets de livraison et le curseur sans longueur additionnelle pour la formation de "noeuds".
<Desc/Clms Page number 3>
Les éléments de contrôle sont de préférence sous la forme d'an- neaux de forme appropriée et l'anneau supérieur peut, dans un métier à anneaux être disposé d'une manière avantageuse pour se mouvoir à l'unisson avec le rail à rabat et Panneau inférieur à l'unisson avec le rail annulaire.
Alternativement.. les anneaux de contrôle peuvent être actionnés depuis un mécanisme alternatif indépendant actionné par la même source que les rails annulaire et à rabat ou par une source entièrement indépendante, et ayant un mouvement similaire à celui des rails annulaire et à rabat, mais pas nécessairement à l'unisson avec eux.
Un mode de construction d'éléments de contrôle du filage annulai- res suivant la présente invention sera maintenant décrit plus en détail en se reportant aux dessins ci-joints, dans lesquels
Fig. 1 est une vue schématique d'un arrangement usuel de fuseau et anneau, montrant le "ballon"' ou "ballonnement" formé pendant le filage.
Fig. 2 est une vue similaire de l'arrangement prévu avec des anneaux de contrôle suivant la présente invention Fig. 3 est une coupe faite à travers l'anneau de contrôle supé- rieur
Figo 4 est une coupe faite à travers l'anneau de contrôle infé- rieuro
En se reportant aux figs. 1 et 2, le rail de fuseau 1 porte le fuseau 3 qui est actionné par une courroie 5 de la manière usuelle.
Le rail annulaire 7 porte le curseur 9 et le rail à rabat 11 porte l'oeillet de guidage 13. Les galets d'armature sont montrés en 15,16, et les galets frontaux de livraison sont montrés en 17 et 18.
Le fil 19 suit une trajectoire droite depuis les galets de livraison frontaux jusqu'à l'oeillet de guidage,,et en ce point commence le ballon entre l'oeillet de guidage 13 et le curseur 9.
Dans la fig. 1, la section supérieure du ballon mentionnée dans la présente spécification est la partie entre l'oeillet de guidage 13 et la ligne A-A, la section inférieure étant la portion située entre le curseur 9 et la ligne A-A.
Dans la fig. 2, un anneau de contrôle supérieur 21 est connecté au rail à rabat au moyen d'une console 23, la distance entre l'oeillet de guidage et Panneau de contrôle étant déterminée suivant la formule décrite précédemment., L'anneau de contrôle inférieur 25 est connecté au rail annulaire au moyen i'une console 27, la distance entre 1-'anneau de contrôle et le curseur étant déterminée suivant la formule déjà décrite.
Il a été montré ci-dessus que le ballon peut être contrôlé par l'application d'anneaux de contrainte 21 et 25 aux deux positions résolues de la force centrifuge Ces anneaux sont disposés de manière à se mouvoir relativement l'un à l'autre à mesure que le ballon se modifie, en appliquant ainsi la force de contrainte à la position calculée pendant le processus de filage. Les positions de contrôle sont cependant dans la pratique soumises à un certain écartement des positions calculées, cela étant du dans une grande mesure à des irrégularités du fil, et la position optimum peut varier pour une longueur de ballon donnée d'une distance de 1?ordre de ¯ 0,5 cm.
Afin de prévoir une certaine compensation pour ces variations., nous avons trouvé (et cela forme un trait caractéristique de la présente invention) qu'un anneau dont la surface agissante à la forme d'une parabole donne de bon s résultats. o
Fig 3 montre l'anneau supérieur 21 et Fig 4 montre l'anneau inférieur 25 en coupe, dans chaque cas l'abscisse étant marquée X, (-X) et l'ordonnée Y(-Y) Ainsi la courbe pourra être déterminée d'après la formule générale :
<Desc/Clms Page number 4>
y = bxn (ou y = a + bxn).
Dans une telle cour be, l'abscisse est de préférence en aligne- ment avec la direction générale du fil ou parallèle à cette direction au point de contrôle et passe par le rayon minimum de l'anneau, l'ordonnée étant à. angles droits et intersectant le mené rayon minimum. A titre d' exemple., on peut mentionner que 1'abscisse de la courbe de l'anneau sup é- rieur peut être de l'ordre de 70 par rapport à l'horizontale, comme montré dans la Fig. 3, tandis que l'abscisse de l'anneau inférieur peut être sub- stantiellement verticale comme montré dans la Fig. 4.
En déterminant la forme générale de la courbe on trouve en gé- néral qu'une courbe plus raide fournit un degré de compensation moindre pour les variations mentionnées ci-dessus qu'une courbe de pente moins for- te. A titre d'exemple, les constantes à insérer dans la formule mentionnée ci-dessus seront b =0,65 et r=2. Des anneaux ayant une surface agissante diaprés une telle formule substituée et disposés aux angles décrits ci-des- sus fournissent une surface de contrôle x = + 0,45 cm.ou - 0,8 cm. pour 1' anneau supérieur et ¯0,5 cm.pour l'anneau inférieur.
Il a été trouvé dans les constructions suivant la présente in- vention qu'en plus de permettre des vitesses plus élevées, l'invention ré- duit appréciablement la variation dans la tension de filage produite par des variations de la longueur du ballon. Cela est du à l'effet stabilisant sur les ballons des anneaux de contrôle lesquels, ainsi qu'il a été dit, se déplacent respectivement avec le rail à rabat et le rail annulaire.
L'on se rendra compte de la description ci-dessus que les métiers à filer construits suivant la présente invention sont capables de travailler à des vitesses plus élevées que des métiers à filer analogues ne possédant pas les traits caractéristiques de la présente invention. Par conséquent, les parties appropriées sont construites de manière à pouvoir travailler à ces vitesses plus élevées.
Sous ce rapport, on peut mentionner que dans les métiers à anneaux il sera normalement désirable, afin de maintenir l'équilibre du système à une vitesse plus élevée, que la force centrifuge du curseur même soit maintenue substantiellement à la même valeur que dans un métier normal comparable qui travaille à la vitesse usuelle (plus pe- tite) . Cela peut être obtenu en réduisant la masse du curseur d'une quan- tité appropriée pouvant être calculée par rapport aux vitesses plus élevées qui doivent être employées.
Suivant un autre trait caractéristique de la présente invention les anneaux de contrôle à surfaces agissantes comme décrit ci-dessus., peu- vent être employé? dans d'autres procédés utilisant des anneaux pour le contrôle du ballonnement et lorsqu'il est désirable de prévoir une certaine compensation pour des variations du genre mentionné. Par exemple, des anneaux construits suivant les principes décrits ci-dessus, peuvent être appliqués aux dispositif et procédé décrits dans les spécifications de brevets U.S .A o Nos 2.473.520 ou Re 23.525. .
<Desc / Clms Page number 1>
IMPROVEMENTS TO TEXTILE SPINNING AND SIMILAR MACHINES. (Inventors g G.M. Bracewell and K. Greenhalgh).
The present invention relates to textile spinning machines and the like in which the yarn or textile yarn is ballooned as it is wound up on a spool, bobbin, sewer or the like (hereinafter referred to generally as "wire carrier. thread "). Such machines will hereinafter be generically referred to as "spinning machines" and the term "spinning" and other words with the same meaning will be used to indicate the fact that one has printed. yarn twisting, filament or the like (referred to generically as "yarn" hereinafter) An example of a machine to which the invention is more particularly applicable is a ring loom.
It is well known that the tension in a yarn which is spun increases with the angular speed at which the yarn is wound on the yarn carrier. Such an angular speed will be referred to below under the name of "winding speed". For reasons of efficiency and economy, the spinning machines operate at a winding speed as high as possible, with the result that under certain conditions,
a further increase in the winding speed will result in an excessive number of wire breaks.These breaks almost always occur between the point of exit of the yarn from the front reinforcing rollers or the like of the spinning machine and the point at which ballooning begins (for example the top of the fila balloon which is usually at a guide eyelet located a short distance from the point where the thread exits). These breaks are caused by too great an increase in the tension in the part of the yarn just mentioned and this tension will be referred to hereinafter under the name of "spinning tension".
One of the objects of the present invention is to provide means making it possible to reduce the spinning tension for any speed of
<Desc / Clms Page number 2>
winding, with the result that for a determined series of spinning conditions with a given yarn, the winding speed can be increased and the efficiency can thus also be increased.
We have established that, for practical reasons, the whole system of the ball, i.e. from the point of exit (such as the front reinforcing rollers) to the point of winding of the wire on the support of it can be considered as being in equilibrium and capable of being analyzed under instantaneous conditions without appreciable error, i.e. the annular rail or the like can be regarded as being fixed (instantaneously) since the speed of the ball's rotations is relatively extremely high.
For this explanation, one can neglect the tension produced under the influence of the wind, since it represents only about 10 or 12% of the total tension of the wire and the change in tension produced under the influence of the wind is not appreciable when realizing the present invention in practice.
We have found it advantageous to think of the balloon as being made up of two separate dynamic systems, connected by a single factor. The tension due to centrifugal force in the upper part of the balloon, i.e. above the maximum radius of the balloon, is considered to give rise to an equal and opposite reaction in the yarn between the guide eyelet. or the like and the point of exit of the yarn (e.g. the front reinforcement rollers), this reaction forming an important component of the spinning tension, The tension-on the ball side of the ring slider or the like due to the centrifugal force on the lower part of the balloon, is considered in a similar way to give rise to a component of the winding tension.
The upper and lower tensions in the ball are thus connected by equal and opposing force components acting vertically at the maximum radius of the ball, and any change in the value of one will produce a corresponding change in the other and produce corresponding changes in the spinning and winding tensions Si., as was said above, the balloon is in equilibrium under the action of several forces, then since the radius of the balloon is a function of the centrifugal force, it follows that a change in radius of the bloat will produce a change in the effective centrifugal force acting on the wire at the point where the change in radius occurs.
Therefore, in order to effect a decrease in the spinning tension and thus to allow the use of a higher winding speed, we propose to use elements which will reduce the radii of the balloon in its upper and lower parts. in poisitions which are determined according to the following reasoning. It is appreciated that at any given moment the centrifugal force in the upper and lower sections of the flask is the sum of the small centrifugal elements in the respective section.
However, for the present reasoning, the centrifugal force due to any one of the sections of the balloon can be considered as a single force acting along the line of intersection of the resultants of the tangential tension in the section considered and the components. equal and opposite verticals in each section. It is along this line of intersection in each section that each of the control elements that we propose is arranged to reduce the radius of the balloon thus reducing the spinning tension.
The true value of the resulting forces can be obtained by calculating as follows -. the spinning tension is connected to the centrifugal force by the engagement formed by the yarn with the axis of the yarn carrying spindle Thus, having determined by summation the centrifugal force of the section of the balloon and the above mentioned angle above, it is possible to obtain the value of the component forces by trigonometry.
The arrangement is preferably such that only the usual length of wire is used between the delivery rollers and the slider without additional length for forming "knots".
<Desc / Clms Page number 3>
The control elements are preferably in the form of appropriately shaped rings and the top ring may in a ring loom be advantageously arranged to move in unison with the flap rail and Bottom panel in unison with the ring rail.
Alternatively .. the control rings may be actuated from an independent reciprocating mechanism operated by the same source as the annular and flap rails or by a fully independent source, and having a movement similar to that of the annular and flap rails, but not necessarily in unison with them.
A mode of construction of annular spin control elements according to the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which
Fig. 1 is a schematic view of a usual spindle and ring arrangement, showing the "ball" or "bloat" formed during spinning.
Fig. 2 is a similar view of the arrangement provided with control rings according to the present invention. 3 is a cut made through the upper control ring
Figo 4 is a cut made through the lower control ring.
Referring to figs. 1 and 2, the spindle rail 1 carries the spindle 3 which is actuated by a belt 5 in the usual manner.
The ring rail 7 carries the slider 9 and the flap rail 11 carries the guide eyelet 13. The reinforcing rollers are shown at 15,16, and the front delivery rollers are shown at 17 and 18.
The wire 19 follows a straight path from the front delivery rollers to the guide eyelet, and at this point the balloon begins between the guide eyelet 13 and the slider 9.
In fig. 1, the upper section of the balloon mentioned in this specification is the part between the guide eyelet 13 and the line A-A, the lower section being the part between the slider 9 and the line A-A.
In fig. 2, an upper control ring 21 is connected to the flap rail by means of a console 23, the distance between the guide eyelet and the control panel being determined according to the formula described above., The lower control ring 25 is connected to the annular rail by means of a console 27, the distance between the control ring and the cursor being determined according to the formula already described.
It has been shown above that the ball can be controlled by the application of strain rings 21 and 25 at the two resolved positions of the centrifugal force These rings are arranged to move relative to each other as the ball changes, thereby applying the constraining force to the position calculated during the spinning process. In practice, however, the control positions are subject to a certain distance from the calculated positions, this being largely due to irregularities in the yarn, and the optimum position may vary for a given ball length by a distance of 1? order of ¯ 0.5 cm.
In order to provide some compensation for these variations, we have found (and this forms a characteristic feature of the present invention) that a ring whose acting surface in the shape of a parabola gives good results. o
Fig 3 shows the upper ring 21 and Fig 4 shows the lower ring 25 in section, in each case the abscissa being marked X, (-X) and the ordinate Y (-Y) Thus the curve can be determined d 'after the general formula:
<Desc / Clms Page number 4>
y = bxn (or y = a + bxn).
In such a curve, the abscissa is preferably aligned with the general direction of the wire or parallel to that direction at the control point and passes through the minimum radius of the ring, the ordinate being at. right angles and intersecting the led minimum radius. By way of example, it may be mentioned that the abscissa of the upper ring curve may be on the order of 70 from the horizontal, as shown in FIG. 3, while the abscissa of the lower ring may be substantially vertical as shown in FIG. 4.
In determining the general shape of the curve it is generally found that a steeper curve provides a lesser degree of compensation for the variations mentioned above than a less steep curve. By way of example, the constants to be inserted in the formula mentioned above will be b = 0.65 and r = 2. Rings having an acting surface dotted with such a substituted formula and arranged at the angles described above provide a control surface x = + 0.45 cm. Or - 0.8 cm. for the upper ring and ¯0.5 cm. for the lower ring.
It has been found in constructions according to the present invention that in addition to allowing higher speeds, the invention appreciably reduces the variation in the spinning tension produced by variations in the length of the balloon. This is due to the stabilizing effect on the balloons of the control rings which, as has been said, move respectively with the flap rail and the annular rail.
It will be appreciated from the above description that the spinners constructed in accordance with the present invention are capable of working at higher speeds than similar spinners not possessing the characteristic features of the present invention. Therefore, the appropriate parts are constructed so that they can work at these higher speeds.
In this connection it may be mentioned that in ring looms it will normally be desirable, in order to maintain the equilibrium of the system at a higher speed, that the centrifugal force of the slider itself be maintained at substantially the same value as in a loom. comparable normal which works at the usual (slower) speed. This can be achieved by reducing the mass of the slider by an appropriate amount which can be calculated with respect to the higher speeds which are to be employed.
According to another characteristic feature of the present invention, the surface-acting control rings as described above can be employed. in other methods using rings for the control of bloating and where it is desirable to provide some compensation for variations of the kind mentioned. For example, rings constructed according to the principles described above can be applied to the device and method described in U.S. Patent Specification Nos. 2,473,520 or Re 23,525. .