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G.F. RAPER, résidant à MASHAM, près de Ripon, Yorkshire (Grande-Bretagne).
PROCEDE ET DISPOSITIF D'ETIRAGE DES RUBANS DE MATIERES FIBREUSES.
(Inventeur : G.F. Râper).
La présente invention se rapporte à l'étirage des matières fi- breuses utilisables dans l'industrie textile. L'étirage est communément effectué, comme on le sait, à l'aide d'appareils comprenant des rouleaux de retenue suivis de rouleaux d'étirage qui tournent à une vitesse périphé- rique plus grande que les rouleaux de retenue. Nombre d'appareils de ce genre comportent des mécanismes placés entre les rouleaux de retenue et les rouleaux d'étirage pour commander dans des conditions déterminées le mouvement d'avancement des fibres du ruban subissant 1'étirage. Ces mé- canismes sont constitués par des rouleaux supplémentaires ou par des barret- tes de poussée, des hérissons, des tabliers ou des organes équivalents dont la fonction est d'enserrer partiellement les fibres ou de conserver au ruban la torsion qu'il possède.
De façon générale, ces organes animés d'un mouvement de rotation ou de translation ont l'inconvénient d'être de construction et d'entretien coûteux, de limiter le degré d'étirage qui peut être appliqué au ruban, de saisir ou d'entraîner certaines fibres et d'exi- ger un nettoyage périodique .
L'invention vise à obvier à ces inconvénients grâce à l'appli- cation nouvelle, entre les rouleaux de retenue et les rouleaux d'étirage, d'un dispositif constituant la seule partie de l'appareil placée entre les- dits rouleaux. Ce dispositif est en principe fixe sauf que le lent mouve- ment de va-et-vient usuel peut lui être imprimé ainsi qu'au ruban en tra- vers de la face de travail des rouleaux, de manière à-répartir l'usure.
Ce dispositif ne tourne pas pour tordre le ruban;il n'est pas animé d'un mouvement alternatif pour faire avancer le ruban, et il ne comporte pas d'organes rotatifs ou mobiles tels que des rouleaux ou des tabliers. Grâce à son action particulière sur le ruban, ainsi qu'il est décrit ci-après,il obvie à l'emploi des rouleaux supplémentaires ou tabliers en question tels qu'ils étaient nécessaires jusqu'ici pour faire progresser le ruban vers les rouleaux d'étirage.
L'invention est fondée sur le fait que dans la commissure des
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rouleaux d'étirage les fibres "rapides" peuvent être amenées à exercer une traction sur les fibres "lentes " qui se trouvent dans la commissure des rouleaux de retenue ou qui sont soumises à l'influence de ces rou- leaux en engendrant entre elles des forces de friction inter-fibres d'am- plitude suffisante. Ces forces sont le produit du coefficient de friction inter-fibres et des forces normales c'est-dire perpendiculaires aux axes des fibres en un point quelconque.
Ainsi donc on engendre ou bien on aug- mente cette traction entre les fibres "rapides" et les fibres "lentes" en appliquant au ruban une pression au moyen de surfaces lisses fixes dans la région où les fibres "rapides" et les fibres"lentes" présentent une inter- action ou action réciproque maximum, cette région étant voisine en fait des rouleaux d'étirage et déterminée précisément par la répartition de la matiè- re dans le sens de la longueur des fibres.
Toutefois étant donné qu'une forte proportion des fibres "lentes" est constituée par des fibres flottantes ou par des fibres qui ne sont pas effectivement enserrées par les rouleaux de retenue,il y a un risque que la traction engendrée comme décrit ci-avant ne fasse que les fibres flottan- tes en question ne passent prématurément de l'état de fibres "lentes" à l'état de fibres "rapides" et ne donnent lieu ainsi à des variations d'é- paisseur dans le ruban de sortie. On obvie à ce risque en appliquant une pression ou en augmentant la pression dans une seconde région, à savoir dans la région où l'action réciproque entre ces fibres flottantes lentes et les fibres lentes effectivement enserrées par les rouleaux de retenue ou soumises à l'influence de ces derniers est maximum.
Cette région est dé- terminée par un calcul fondé sur la distribution de la matière dans le sens de la longueur des fibres. Mais il y a de la sorte un deuxième ris- que que cette seconde application de pression par des surfaces fixes ne re- tarde les fibres lentes et ne provoque la rupture du ruban par suite de la force de friction qui s'exerce entre lui et les surfaces d'application de la pression. On obvie à ce deuxième risque, s'il ne manifeste, en appli- quant une autre pression encore dans la région voisine des rouleaux d'éti- rage, afin d'engendrer une force d'étirage totale suffisamment élevée pour surmonter les forces de retardement par friction qu'exercent les surfaces d'application de la pression.
Un autre avantage de la facilité où l'on se trouve de régler ainsi la force d'étirage totale par l'application d'une pression c'est qu'il existe une force d'étirage totale optimum pour un ruban quelconque, afin de maintenir les variations d'épaisseur à une va- leur minimum, et on a recours à ce mode d'application de la pression pour atteindre ce résultat.
Dans la pratique, les deux zones ou régions où la pression est appliquée comme indiqué ci-avant sont raccordées, et le résultat requis est obtenu par une certaine répartition de la pression sur le ruban depuis les rouleaux d'étirage en remontant aux rouleaux de retenue c'est-à-dire en couvrant sensiblement la longueur de la plus longue fibre en cours d'étirage. Cette répartition peut être déterminée par le calcul en pre- nant pour base la répartition qu'on a vérifiée au point de vue de la lon- gueur de fibre de la matière et le rapport entre l'épaisseur du ruban qui entre et l'épaisseur du ruban qui sort.
Les forces normales dans un ru- ban en un point quelconque sont proportionnelles à l'épaisseur de ce ru- ban en ce point divisée par la section droite de la construction qui lui est imposée en ce même point. Quant à l'épaisseur du ruban en un point quelconque, on la détermine par le calcul à partir de la répartition de la matière au point de vue de la longueur des fibres et du rapport entre l'épaisseur du ruban qui entre et l'épaisseur du ruban qui sort. On par- vient ainsi à la section droite correcte à laquelle le ruban doit être amené par constriction en tous les points situés entre les rouleaux de retenue et les rouleaux d'étirage.
L'invention consiste donc essentiellement à ménager un passage ou couloir au ruban entre les rouleaux de retenue et les rouleaux d'étirage, ce passage ou couloir devant avoir une section droite déterminée entre deux points espacés d'après le calcul sus-indiqué. En vue de l'obtention de ce
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résultat, on peut utiliser séparément ou en combinaison les deux méthodes suivantes :
1. Une méthode avec couloir pour le ruban comportant des surfaces internes qui sont fixes,tandis que l'étirage a lieu, dans une position telle que le ruban est comprimé selon une section droite inférieure à celle qu'il a quand il se trouve à l'état naturel ou libre en un point quelconque ou en tous les points.
2.Une méthode avec couloir pour le ruban comportant des surfa- ces internes qui se dilatent ou se contractent par suite des variations d'é- paisseur du ruban.
Suivant la première méthode, le couloir peut avoir une construc- tion conformée à l'avance avec surfaces internes convenablement incurvées ou en pente,des couloirs différents étant prévus pour faire face à des épaisseurs de ruban différentes ou bien il peut comporter des surfaces internes réglables qu'on peut ajuster au point de vue de leur distance à partir de la ligne centrale du ruban ou de leur inclinaison par rapport à cette ligne, lesdites surfaces étant incurvées, si cela est nécessaire, en plus d'être réglables en vue d'assurer le changement calculé au point de vue de la section droite du couloir.
Suivant la seconde méthode d'obtention de la répartition de pression calculée, on étudie la construction de l'appareil de fagon qu'une ou plusieurs des surfaces internes soient libres pour pouvoir se mouvoir dans une direction perpendiculaire à l'axe du ruban et on assure leur sol- licitation grâce à un système approprié vers la ligne centrale du ruban, afin que les variations d'épaisseur de celui-ci modifient la section droite du couloir. Suivant cette disposition, la surface mobile ou les surfaces mobiles peuvent pivoter autour du même axe que est fixe bien que réglable ou qui peut lui-même être capable de fléchir.
L'emplacement de l'axe de pi- votement peut être choisi de telle sorte que, par exemple, une surépaisseur du ruban entrant écarte les surfaces à l'entrée et en rapprochant les surfa- ces de sortie applique une pression plus forte sur les fibres rapides en augmentant ainsi momentanément la traction, La charge exercée sur les surfaces fléchissantes peut être rendue constante, par exemple grâce à l'action de poids et d'un levier, de telle sorte que la pression s'exerçant sur le ruban soit indépendante de l'épaisseur du ruban; elle peut aussi être produite par des ressorts qui augmentent la pression pesant sur le ruban au fur et à mesure que son épaisseur augmente.
Elle peut encore être produite par des poids, des ressorts et des leviers agissant négati- vement et diminuant la pression sur le ruban au fur et à mesure que l'épais- seur augmente et vice-versa.
On conçoit que le mode d'application de la pression qu'on fait agir et qui est compris dans une plage allant du couloir préconformé le plus simple jusqu'à la disposition la plus compliquée de surfaces mobiles et de chargement sera en toute probabilité choisi en fonction des frais admissi- bles et du degré de réglage de la variation d'épaisseur requise.
Les recherches qui ont conduit à l'invention ont permis cepen- dant de constater que, dans la plupart sinon dans la totalité des cas, les variations d'épaisseur intéressant le ruban tendent à se produire si la ligne centrale du ruban ne se trouve pas dans l'alignement de la ligne reliant les points marquant les commissures des rouleaux de retenue et des rouleaux d'étirage c'est-à-dire le plus court chemin entre ces points. Il est donc préférable de placer le passage ou couloir, de façon que le ruban ne soit pas refoulé à l'écart de la ligne qu'il occuperait s'il était sim- plement tiré entre les rouleaux de retenue et les rouleaux d'étirage.
Bien que la surface interne ou les surfaces internes du couloir puissent être incurvées comme décrit ci-avant pour assurer le changement de section droite,la ligne centrale du ruban demeure, de préférence, sur le plus court chemin entre les points marquant les commissures des rouleaux.
Il découle de ce qui vient d'être dit que le procédé, objet de
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l'invention, pour l'étirage d'un ou plusieurs rubans de matière fibreuse est caractérisé par l'application, en combinaison avec des rouleaux de re- tenue et d'étirage, d'un passage ou couloir délimité par des surfaces réglables ou mobiles qui imposent au ruban (simple ou multiple) une con- striction qui le réduit à une section droite inférieure à sa section droite normale en un point quelconque ou en tous les points de la majeure partie de la longueur de la fibre la plus longue à étirer en la mesurant à partir des rouleaux d'étirage et en revenant en arrière.
On conçoit que, comme dans un ruban en cours d'étirage, il se produit une réduction naturelle de sa section droite vers les rouleaux d' étirage, il se peut qu'il ne soit pas nécessaire d'appliquer effectivement une pression dans cette région pour obtenir les forces de friction néces- saires entre les fibres. Il est évident, en outre, que la constriction d' un ruban de matière fibreuse en un certain point en lui imposant une section droite plus petite que sa section droite normale produit automatiquement une constriction aux points voisins vers l'arrière ou vers l'avant à partir du couloir. De plus, la tension longitudinale au sein du ruban pendant l'étirage même se traduit par une constriction transversale du ruban à cause de sa nature élastique.
On voit pour ces diverses raisons qu'il peut ne pas être nécessaire que le couloir en question s'étende sur toute la longueur du ruban selon laquelle on veut qu'il ait une section droite plus petite que sa section droite naturelle.
On voit également que la longueur de la zone dans laquelle les forces de friction entre les fibres sont nécessaires est en règle générale la partie du ruban dans laquelle il est possible qu'une fibre quelconque soit enserrée par les rouleaux d'étirage, cette longueur étant en fait cel- le de la fibre la plus longue mesurée vers l'arrière à partir des rouleaux d'étirage. C'est essentiellement dans cette zone que le couloir en ques- tion impose une constriction au ruban.
Il est de pratique usuelle, dans la technique de l'étirage des rubans textiles à l'aide de rouleaux, de placer les rouleaux de retenue à une distance des rouleaux d'étirage légèrement supérieure à la longueur de la fibre la plus longue en cours d'étirage. Dans certains cas pourtant et comme on le sait, les rouleaux de retenue sont placés beaucoup plus vers l'arrière et une autre paire de rouleaux qui n'enserrent pas à proprement parler les fibres peut être placée à un endroit situé à une distance des rouleaux d'étirage égale ou inférieure à la longueur de la fibre la plus longue. En pareil cas, la constriction subit par le ruban du fait de ces rouleaux peut s'ajouter à celle qui est produite par le couloir sur la lon- gueur de la fibre la plus longue mesurée vers l'arrière à partir des rou- leaux d'étirage.
Suivant un mode de réalisation de l'objet de l'invention, le couloir réglable prédéterminé est délimité par deux plaques latérales qui s'étendent sur la majeure partie de la distance séparant les rouleaux de retenue des rouleaux d'étirage. Des organes placés en haut et en bas épousent étroitement l'espace délimité intérieurement par ces plaques, et la distance à partir de la ligne centrale du ruban de l'un et /ou l'autre de ces organes ainsi que leur angle d'inclinaison par rapport à eux peuvent être réglés au moyen de vis, de cames ou d'éléments équivalents.
A titre de variante et, pour plus de commodité, une des plaques latérales et l'or- gane placé en bas peuvent constituer un équipage mobile monobloc, tandis que l'organe placé en haut est maintenu contre l'autre plaque latérale, les deux éléments en question formant un ensemble réglable. Dans ce cas, l'organe placé en haut bien qu'il soit maintenu rigidement contre une plaque latérale en fonctionnement peut être libéré et peut glisser en remontant le long de la plaque latérale afin d'ouvrir le couloir ou de faciliter l'en- filage du ruban.
Suivant un autre mode de réalisation de l'objet de l'invention le couloir peut être extensible ou contractile dans une direction sensible- ment perpendiculaire à la ligne de cheminement du ruban par des varia-
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tions d'épaisseur grâce à deux plaques latérales s'étendant sur la majeure partie de la distance séparant les rouleaux de retenue des rouleaux d'é- tirage et entre lesquelles sont étroitement montés avec possibilité de glissement des organes supérieur et inférieur c'est-à-dire placés en haut et en bas. L'un et/ou l'autre de ces organes peut.être soumis à une charge qui tende à le rapprocher de l'autre.
A titre de variante, l'un et/ou 1' autre peut être maintenu par un pivot fixe mais réglable placé à une extré- mité ou en un point de la longueur.! une certaine charge étant appliquée en un autre endroit . Cette charge peut être assurée par des poids, des res- sorts, des leviers ou une combinaison de ces moyens. Pour réaliser un ef- fet de fléchissement analogue, les surfaces du couloir en contact avec le ruban peuvent être constituées par une matière flexible telle par exemple que des baguettes ou lamelles de bronze phosphoreux ou un autre métal, voire une autre matière apte à fléchir perpendiculairement aux variations d'épais- seur que subit le ruban.
Dans certains cas, il se peut qu'il ne soit pas désirable de constituer l'organe du haut et l'organe du bas par une pièce continue mais de les établir en deux ou plusieurs sections aptes à subir un pré-réglage indépendant ou à exécuter un mouvement de fléchissement indépendant.
Une autre particularité qui a également sa valeur peut concer- ner les variations d'épaisseur en travers de la largeur du ruban, par exem- ple dans l'hypothèse d'un ruban qui est naturellement plus épais à la hauteur de sa ligne centrale que le long de ses bords externes. Ceci peut Atre compensé soit en donnant une légère courbure aux surfaces venant en contact avec le ruban des organes supérieur et inférieur, soit en divisant ces mê- mes organes dans le sens longitudinal en deux ou plusieurs sections pouvant chevaucher indépendamment les variations d'épaisseur transversales du ruban.
Dans les dessins annexés s
Figo 1 est une vue en élévation latérale plus ou moins schémati- sée d'une construction utilisant des plaques latérales séparées par un inter- valle fixe et des surfaces supérieure et inférieure mobiles, des moyens étant prévus pour régler à l'avance lesdites surfaces à partir de la ligne centrale du ruban ainsi que leur angle d'inclinaison par rapport à elle.
Fig. 2 est une vue en élévation d'extrémité prise dans la direc- tion indiquée par la flèche A des organes que montre la fig. 1, les rouleaux a et b étant supposés omis.
Figs 3 et 4 sont des vues semblables aux figs.1 et 2 d'une construction comportant des plaques latérales fixes en combinaison avec une plaque supérieure fixe mais amovible et une plaque inférieure sollicitée élastiquement (sous une pression qui peut être réglable) de se rapprocher de la plaque supérieure.
Figso 5 à 7 sont des vues montrant des variations possibles des détails de construction dent il sera question ci-après
Dans les figs.1 et 2, a, a représentent deux rouleaux de rete- nue, et b, b deux rouleaux d'étirage. Entre ces deux paires de rouleaux est ménagé un passage ou couloir pour le ruban.
Ce couloir est délimité, en premier lieu, par des plaques latérales c, c ; en second lieu, par un organe inférieur d faisant corps avec la plaque latérale .² et, en troisième lieu, par un organe supérieur il, Cet organe.2 dont la face inférieure forme la surface supérieure du couloir est muni d'un côté de deux petits boutons e" qui font saillie à travers une fente c" de la plaque latérale .0'* et por- tent à leurs extrémités un ressort k' fixé à eux qui maintient ainsi l'or- gane supérieur e. tout en lui permettant de coulisser par rapport à la pla- que latérale c'. Dans l'organe supérieur e sont montés deux pistons plon- geurs f reliés par une barre f". De petits ressorts (non représentés) pous- sent constamment ces pistons plongeurs vers la plaque latérale c'.
La bar- re f" permet aux deux pistons plongeurs d'être tirés simultanément vers l'extérieur. Quand les pistons plongeurs ± sont tirés ainsi, l'organe su- périeur peut coulisser de bas en haut le long de la plaque latérale c' tout
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en étant guidé par les boutons e" dans la fente c" jusqu'à venir occuper la position supérieure e', afin de permettre d'engager initialement le ruban à travers le passage ou couloir.
Dans la position de travail, l'organe supérieur,2 estbloqué par rapport à la plaque latérale c' par les pistons plongeurs 1 engagés dans les trous f'. La partie inférieure de la plaque latérale 5' et celle des plaques respectives 5 et d c'est-à-dire de la plaque latérale et de la pla- que inférieure sont alésées pour loger des excentriques g et g' montés sur des manchons h pourvus de boutons h' permettant de les faire tourner.
Ces manchons peuvent tourner sur des axes j, constitués par des organes rappor- tés sur le bâti de la machine Les excentriques g sont montés à 100 par rapport aux excentriques g', de sorte que la rotation des manchons h sou- lève la plaque latérale c' ainsi que la plaque supérieure e verrouillée à elle tandis que la plaque inférieure d est abaissée et vice versa en sens inverse De cette fagon l'un et/ou l'autre orifice d'entrée et de sortie peut être réglé à l'avance ou modifié, les deux organes (l'organe supérieur et l'organe inférieur) étant toujours équidistants de la ligne centrale du ruban L'angle d'inclinaison de ces organes par rapport à cette ligne centrale peut également être réglé au moyen des boutons h',
Suivant la disposition que montrent les figs. 3 et 4,
les pla- ques latérales g espacées latéralement comme dans la construction précédem- ment décrite sont fixes et la plaque supérieure e est (comme représenté) maintenue fixement mais amoviblement entre elles. Dans cet exemple, la plaque inférieure d peut coulisser librement entre les plaques latérales dans une direction perpendiculaire au ruban et est poussée élastiquement de bas en haut contre le ruban au moyen de poids ou de leviers h", h"', soumis à la charge de ressorts et pivotant en i, i'.
Le levier h" est engagé dans une rainure de la plaque d pour empêcher son mouvement longi- tudinal. Au besoin, des moyens peuvent être prévus pour verrouiller l'un ou l'autre des leviers h", h"' dans une position déterminée, afin que celle de ses extrémités qui porte contre la plaque inférieure d forme l'axe de pivotement autour duquel la plaque peut se déplacer angulairement quand son autre extrémité est déplacée en hauteur (vers le haut ou vers le bas) malgré l'antagonisme dû à l'action du levier sur elle.
La construction re- présentée par les figs.1 et 2 peut être étudiée de manière à permettre un certain fléchissement à condition de remplacer les excentriques g, g' par des leviers convenablement chargés comme le montrent les figs. 3 et
Dans la fig. 5 qui est une vue en coupe longitudinale, on voit de quelle façon les surfaces en contact avec le ruban des organes formant le couloir constricteur dans lequel le ruban est astreint à passer entre la commissure des rouleaux de retenue et celle des rouleaux d'étirage peu- vent être courbes ou avoir une autre forme convenable afin d'assurer le chan- gement requis de la section droite du ruban qui est déterminée par la répar- tition des fibres, au point de vue de leur longueur, au sein du ruban, par le coefficient de frottement de la matière soumise au traitement,
par l'épaisseur ou le diamètre du ruban à son entrée et à sa sortie de la zone d'étirage et ainsi de suite.
On voit par la fig 6 qui est une vue d'extrémité de quelle façon les surfaces en question qui sont en contact avec le ruban peuvent également être incurvées ou évidées en section droite pour assurer une pres- sion uniforme sur le ruban.
Si cela est jugé désirable ou avantageux, la matière constituant la face interne de l'un quelconque des organes servant à délimiter le couloir constricteur peut être rendue flexible pour contribuer à assurer l'action désirée sur les fibres.
On voit par la fig.7 qui est une vue de c8té de quelle fagon la plaque supérieure ou la plaque inférieure (ici la plaque supérieure) peut être établie en plusieurs éléments dans le sens longitudinal, chacun des-
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dits éléments (si une pareille construction ou disposition est adoptée) pou- vant subir Inaction séparée des organes qui appliquent la pression. Les deux pivots 1, j, peuvent être réglables en ce qui concerne leur position, et les deux éléments peuvent être réglés à l'avance ou aptes à se déplacer sous l'effet des variations d'épaisseur du ruban.
La largeur du couloir formé par les deux plaques latérales c, c peut être constante dans toute sa longueur ou bien elle peut aller en aug- mentant ou en diminuant
On congoit que si cela est nécessaire ou désirable pour des rai- sons de construction la totalité de 1'équipage délimitant le couloir con- stricteur peut être tournée de 90 ,de telle sorte que les plaques qui ont été appelées ci-avant les plaques latérales deviennent en réalité les pla- ques supérieure et inférieure (par rapport au ruban) et qu'à l'inverse les plaques qui ont été appelées les plaques supérieure et inférieure deviennent les plaques latéraleso
Il doit être entendu que partout où il a été question d'un ru- ban, ceci englobe un ruban simple ou multiple autrement dit un ou plusieurs rubans
Au besoin,
des moyens peuvent être prévus pour imprimer un mou- vement de va-et-vient aux organes délimitant le couloir constricteur laté- ralement en travers de la largeur des rouleaux de retenue et des rouleaux d'étirage. De plus, le mouvement de l'un quelconque des organes aptes à fléchir et délimitant le couloir en question, par suite des variations sur- venant dans l'épaisseur du ruban peut être étudié de manière à amorcer des changements dans la vitesse surfaciale et/ou dans le réglage mutuel des rouleaux de retenue ou des rouleaux d'étirage
On conçoit que n'importe laquelle des modificiations constructi- ves décrites et représentées peut être combinée avec une autre pas nécessai- rement comme représenté séparément pour donner lieu à un ou plusieurs autres modes de réalisation de l'objet de l'invention.
On conçoit également que les modes de réalisation ici décrits et représentés ne sont que des exemples et que les détails peuvent être mo- difiés sans s'écarter de l'invention dans le domaine des équivalences méca- niques.