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"Procédé et appareil de formation et de rassemblement de filaments d'une matière thermiquement ramollissable"
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour former des filaments continus à partir de matières amincissables, et plus particulièrement un procédé et un appareil pour amincir continuellement des groupes de filaments à partir d'un verre ramolli par la ohaleur ou d'une matière ramollissable par la chaleur, ou d'une résine fibrogène, et pour rassembler des torons formés à partir des groupes de filaments en renvidant les torons sur un élément collecteur tournant à une grande vitesse.
L'invention concerne en particulier la coopération d'éléments pour
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régler des effets de la tension des torons pour obtenir la meilleure formation de boblnea et le rendement le plus élevé avec le moins d'interruption ou ruptures possibles, et les stades et appareils associés.
La formation, en fonction des investissements, devient d'autant plus économique que les groupes de filaments qui peuvent être formés à un seul poste de formation sont plus nombreux. Jusqu'ici, on a utilisé un appareil pour former au moins deux groupes de filaments à un poste, c'est- à-dire pour produire deux bobines au lieu d'une, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.109.602 du 5 Novembre 1963. Dans ce brevet, ainsi que dans toutes les autres applications pour la production de plusieurs groupes de filaments, une série de postes ou moyens d'appll- cations analogues pour appliquer un enduit liquide à la matière filamenteuse a été nécessaire.
Bien que ceci ait amélioré la production pour un poste individuel de formation d@ fibres, certaines difficultés se sont présentées en ce qui concerne le frottement de l'air et le frottement méoanique affectant la tension du toron et l'application uniforme des enduits liquides aux filaments. La tension du toron affecte la formation de la bobine. Si la tension du toron est trop élevée, un moyen à mouvement de va-et-vient ne peut pas répartir correctement le toron sur la bobine et il peut enregistrer des ruptures ou cassures. Si la tension des torons est trop faible, la formation de la bobine est nuisiblement affeotée et elle peut également produire des cassures à cause des effets analogues à un "coup de fouet".
Par conséquent, la présente invention se propose
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notamment de fournir : - un procédé et un appareil perfectionne pour former et rassembler les filaments comme décrit ci-après; - un procédé et un appareil pour former et rassembler des filaments dans lesquels un seul poste d'application suffit; - un procédé et un appareil pour former et rassembler les filaments,dans lesquels un seul poste d'application est combine aveo un moyen pour guider les divers torons pour réduire les effets analogues aux "ooupe de fouet" des torons entre le poste d'application et le moyen collec- teur.
La présente invention fournit un procédé de formation et de rassemblement de ou p@s linéaire de matières filamenteuses sous forme de bobines, qui consiste à former plusieurs groupes de filaments, à faire passer les filaments sur un seul poste d'application, à appliquer un enduit liquide auxdits filaments, auxidit@ postes d'applioa-' tion, à rassembler chaque groupe de filament sous forme d'un toron et à recueillir lesdits torons soue forme d'une série de bobines. Le procédé peut comprendre le bobinage de la série de torons sous forme d'une série analogue de bobines et le guidage de chacun des torons en alignement enveloppant avec la bobine respective.
Les torons peuvent être animés d'un mouvement de va-et-vient pour permettre la formation d'une bobine régulière et le moyen de guidage peut être situé à une distance prédéterminée du moyen à mouvement de va-et-vient pour limiter les effets de "coups de fouet" des torons.
Un appareil suivant la présente invention peut
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comprendre un moyen pour former une série de groupes de filaments, un moyen pour rassembler chaque groupe de filaments sous forme d'un toron, un seul poste d'application , destiné à appliquer un enduit liquide aux filaments, immédiatement avant et/ou au-dessus du moyen de rassemblement des torons, et un moyen pour rassembler les divers torons sous forme de bobines. Le poste d'application comprend habituellement une réserve de liquide à appliquer et un moyen rotatif disposé au contact de la réserve de liquide et disposé en outre en contact sensiblement tangentiel aveo les filaments.
Le poste d'application comprend en outre avantageusement une enveloppe entourant sensiblement le moyen rotatif, l'enveloppe présentant une ouverture allongée s'étendant horizontalement pour permettre un contact entre le moyen rotatif et les filaments. Le poste de formation peut présenter un moyen pour maintenir une région ambiante hu- roide pour les filaments. L'enweloppe a avantageusement une forme permettant l'écoulement de l'humidité détachée du filament et permettant de diriger un courant d'air se dépla- çant avec les filaments autour de l'enveloppe pour favoriser l'écoulement et maintenir la turbulence de l'air au minimum.
Le moyen collecteur peut comprendre un moyen pour renvider -la série de torons sur une série analogue de collecteurs rotatifs en relation adjacente et alignés axialement et un moyen pour répartir chaque toron dans le sens de la longueur de son collecteur. On prévoit des moyens pour centrer chaque toron par rapport à son moyen distributeur associé. Le moyen de guidage peut être situé à une distance prédéterminée du moyen distributeur peur limiter les effets de nooups de fouet".
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D'autres avantages' et caractéristiques de l'invention, comme ceux concernant l'agencement, le fonctionnement et le rôle des éléments associés de l'appareil, les divers détails de construction et les combinaisons des pièoes, les éléments proprement dits et les économies réalisées au cours de la fabrication, ainsi que de nombreux autres facteurs, ressortiront de la description qui va suivre, faite en re- gard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une élévation montrant une forme d'appareil de bobinage automatique convenant pour l'inven- tion et utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de forma- tion d'une série de groupes de filaments; la figure 2 est une élévation de coté de l'appareil représenté sur la figure 1;
la figure 3 est une vue par dessus d'une partie de l'appareil représenté sur la figure 1 ; la figure 4 est une vue à plus grande échelle du poste d'application de la figure 1; la figure 5 est une vue en plan du poste d'application représenté sur la figure 4; la figure 6 est une élévation de face de la partie de support de courroie et de la partie de dosage de l'appareil de la figure 5; la figure 7 est une élévation de l'appareil de la figure 6 à partir de la droite; la figure 8 est une vue en plan de l'appareil de la figure 6; la figure 9 est une coupe de l'appareil de la figure
7 suivant la ligne A-A.
En se référant initialement aux figures 1 à 3, on a représenté une extrudeuse contenant une matière fibrogène ramollie par la chaleur comme du verre fluide. L'extrudeuse
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peut être alimentée en verre fondu à partir d'un creuset relié à un four de fusion (non représenté) ou muni d'une réserve d'une autre façon. Le fond 14 de l'extrudeuse présente un nombre relativement grand de becs ou saillies 15 et chacune des saillies présente un orifice par lequel le verre ou autre matière fibrogène contenue dans l'extrudeuse est évacue sous forme de filets minces 18.
L'appareil de bobinage est construit et agencé pour amincir simultanément deux groupes de fileta sous forme de deux groupes de filaments continue 11 et 11' qui sont mis sous forme de deux torons 12 et 12' et les torons sont en** roulés simultanément sur un moyen collecteur rotatif pour former des bobines du toron. Les groupes de filets sont fournis de préférence par une seule extrudeuse, et chaque toron peut contenir jusqu'à 400 filaments ou plus. L'extrudeuse 10 est faite de préférence en un alliage de platine et de rodhium ou autre matière capable de résister à la chaleur intense nécessaire pour maintenir le verre ou autre matière contenue dans l'extrudeuse à l'état fluide.
L'extrudeuse peut être reliée à une source d'énergie électrique d'un ampèrage relativement élevé et de faible tension pour chauffer le verre ou autre matière contenu dans l'extrudeuse et l'énergie électrique peut être réglée pour maintenir la matière contenue dans l'extrudeuse à la viscosité correcte, de façon que les fileta 18 de verre s'écoulant à travers les orifices des beos 15 soient sensiblement uniformes.
Un oolleoteur 16 muni d'ailettes 17 s'étendant entre les rangées des filets, est agencé pour reoevoir un fluide de refroidissement en circulation comme de l'eau
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pour refroidir des fileta et augmenter la viscosité du verre pour obtenir un meilleur amincissement.
Dans la forme de réalisation représentée de l'inven- tion, deux groupes de filets de verre ou autre matière sont étirés sous forme de filaments continus, et les filaments de chaque groupe convergent pour former deux torons 12 et
12' comme représenté sur la figure 1. Les groupes de fila- mente 11 et 11' sont contraints de converger, comme repré- senté sur la figure 1, par des éléments de rassemblement de torons 13 et 13', de sorte que les deux groupes de fila* ments reçoivent un enduit liquide à partir d'un seul poste d'application 20.
Il est évident, que, bien qu'on n'ait représenté que deux groupes de filaments, la présente des- cription n'est donnée qu'à titre illustratif d'un poste de formation de fibres qui peut p@@senter une série de groupes de filaments formés et qui convergent pour recevoir un en- duit liquide à partir d'un seul poste d'application.
On prévoit un moyen pour appliquer un lubrifiant d'apprêt ou autre matière d'enduisage aux filaments nouvel.. lement formés par le poste d'application 20. Ce dernier con- tient une matière d'enduisage des filaments et présente une conduite d'admission 32 et une conduite .d'évacuation 33 dans lesquelles la matière peut être mise en circulation dans le . poste ou récipient au moyen d'une pompe ou autre moyen de circulation (non représenté) relié à une source de matière d'enduisage.
A l'intérieur du poste 20 tourillonne un rouleau qui est destiné à être partiellement plongé dans la matière d'enduisage des filaments contenue dans le récipient. Un second rouleau 34 est supporté par le réoipient et une courroie sans fin 23 en une matière flexible porte la
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matière d'enduisage sur les rouleaux. L'un des rouleaux est de préférence mis en rotation par un moteur à une vitesse relativement faible. Les filaments de chaque groupe sont destinée à venir au oontaot de la courroie dans la région du second rouleau 34, avec une zone de oontaot sensiblement tangente, et la matière d'enduisage qui adhère à la oourroie pendant son mouvement à travers la matière contenue dans le récipient est transférée aux groupes des filaments par le oontaot de frottement entre les filaments et la oourroie.
Il est souhaitable d'empêcher une cassure qui peut être provoquée par des particules étrangères qui adhèrent aux filaments en maintenant une région ambiante humide autour des filaments et on peut appliquer de fines pulvérisations d'eau par une installation 19 comprenant des conduites et des ajutages dans la région d'amincissement pour débarrasser l'atmosphère des particules étrangères.
Les deux torons de filaments 11 et 11' sont bobinés simultanément sur des oolleoteurs rotatifs sous forme de deux bobines individuelles, en assurant ainsi un rendement élevé pour un seul poste de formation. Comme repré- senté sur les figures 1 à 3, l'appareil automatique de bobinage et de formation des bobines présente une enveloppe 238 montée sur le plancher de la pièce et au-dessous de l'extrudeuse 10, l'enveloppe entourant des moyens électriques, mécaniques et hydrauliques destinés à régler et à manoeuvrer les éléments de l'appareil pour amincir les filaments et pour mettre automatiquement les torons de matière linéaire sous forme de bobine.
Cet appareil est décrit plus en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.109.602 précité.
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Sur la région frontale d'une tourelle est fixée une plaque circulaire 248 présentant trois bossages creux 249, 250 et 251. Dans chacun des bossages creux est disposé un tube ou douille de bobinage, et un mécanisme d'entraînement, les ensembles de bobinage étant identiques. Les ensembles comprennent respectivement des tubes de bobinage 252, 254 et 256 munis de moteurs électriques pouvant être actionnés individuellement. Les trois tubes 252, 254 et 256 sont es- pacés périphériquement d'une distance égale et leurs axes de rotation individuels sont à des distances radiales égales à partir de l'axe de rotation de la tête ou tourelle pouvant être avancée pas à pas.
La tourelle est destinée a être dé- placée au cours de chaque cycle d'avance pas à pas d'un tiers de tour par un moteur d'avance pas à pas. L'avance pas à pas du tube à pour but de déplacer successivement des bobines de torons achevas à l'écart de la position de bobinage et de déplacer des tubes ou manchons vides ou exempts de torons en position de bobinage. Chacun des tubes ou mandrins 252, 254, 256 est destiné à recevoir un moyen de bobinage ou de rassemblement du toron et dans la forme de réalisation re- présentée, chaque est équipé de deux collecteurs, les trois groupes de collecteurs étant désignés par 270, 271 et 272 respectivement. Chaque ensemble de bobinage ou ensemble de tube, comprend un moteur pour entraîner le tube.
Chacun des moteurs destiné à faire tourner les tubes de bobinage est du type dont on peut faire varier la vitesse en faisant varier la fréquence du courant fourni aux moteura dans le but de réduire la vitesse de rotation C'un tube à mesure que le dia- mètre d'une bobine de torons augmente pendant le bobinage.
La région périphérique de ohaoun des tubes présente des
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évidements s'étendant longitudinalement dans lesquels sont disposée des barres ou sabots de frottement 294 qui sont sollicités radialement vers l'extérieur des tubes par des ressorts ou plaques flexibles. Les barres 294 sollicitées élastiquement viennent au contact des surfaces internes des tubes de bobinage ou collecteur et serrent les tubes par frottement pour qu'ils tournent avec la douille.
Une chicane 298 oompranant des plaques s'étendant radialement 299, 300 et 301 est supportée par la plaque frontale 248 de la tourelle, les éléments s'étendant entre les douilles adjacentes pour contenir l'eau pulvérisée sur les oscillateurs de torons dans la région de la bobine en cours de formation*
Sur les figures 1 et 3, on a représenté un moyen principal pour animer les torons d'un mouvement de va-et- vient pour répartir les torons le long des bobines et des moyens secondaires à mouvements de va-et-vient ou oscilla* teur à haute fréquence pour guider les torons dans des directions angulaires à mesure que le toron est déposé ou enroulé sur les collecteurs de façon à former une bobine en- roulée à plat.
L'agencement à mouvements de va-et-vient re- présenté comprend des éléments ou oscillateurs rotatifs de guidage des torons qui sont animés d'un mouvement de va-et- vient par un mouvement de monte-et-baisse à course réglable ou mouvement de va-et-vient principal de faible fréquence, de grande amplitude, oombiné avec une oscillation de faible amplitude à haute fréquence et qui confère aux bobines une épaisseur généralement uniforme avec des pointes coniques pour empêcher que le toron ne se détache à l'extrémité des bobines. Cet agencement est représenté et décrit en détail
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dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.109.602 pré- oité.
D'autres agencements à mouvement de va-et-vient com- me ceux connus des spécialistes sont appropriés pour être utilises dans la présente invention.
Dans l'agencement à mouvement de va-et-vient, les moyens destinés à établir le mouvement de monte et-baisse principal et l'oscillation secondaire.& haute fréquence du toron sont actionnés par des moyens hydrauliques. Dans la forme de réalisation représentée, on prévoit un oscilla- teur rotatif de guidage du toron pour chacun des deux to- rons, les oscillateurs étant désignés par 304, et 306.
Les os- cillateurs à haute fréquence 304 et 306 sont agencés pour ê- tre entraînés à de très grandes vitesses et un équilibre par- fait des oscillateurs est essentiel pour permettre un fonc- tionnement à grande vitesse a@@@ succès. La région périphéri- que de chacun des oscillateurs présente une fente angulaire ou de came, un évidement ou rainure 306 pour conférer une os- cillation aux torons, le fond de la fente et chaque oscilla- teur étant définis par une partie cylindrique en forme de moyeu engendrée autour d'un axe perpendiculaire au plan de la fente 308.
Les torons 11 et 11' s'engagent dans les rainures ou fentes de came respectives 308 des éléments à mouvement de va- et-vient 304 et 306, de sorte que chaque toron est gutée par un oscillateur individuel sur un manchon ou collecteur. Cha- cune des rainures a de préférence une forme correspondante à un mouvement harmonique pour effectuer pendant la rotation des éléments à mouvement de va-et-vient un enroulement des torons sur chaque collecteur et le recouvrement des spires ou circonvolutions en relation croisée et non parallèle.
En formant les spires en relation croisée, la tendance qu'ont les spires ou circonvolutions des torons à se coin-
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-cer ou à adhérer les unes aux autres est réduite au minimum, de sorte que la possibilité d'une cassure du toron lorsque le toron est déroulé à partir de la bobine au cours d'opérations de traitements ultérieurs est fortement réduite.
Un moyen de support ou chariot à mouvement de va-et-vient 314 est prévu pour les oscillateurs, le ohariot 314 étant susceptible d'un mouvement de va-et-vient longitudinalement par rapport aux collecteurs sur une distance importante à une vitesse relativement faible pour répartir le toron, bous la commande des oscillateurs 304 et 306, le long de la bobine en cours de formation.
Le chariot 314 de support des oscillateurs à mouve.. ments de va-et-vient e@t monté sur un arbre ou élément de support cylindrique 316. L'élément 316 est supporté par un bâti supplémentaire et est monté d'une façon coulissante ou en vue d'un mouvement de va-et-vient dans des paliers appropriés supportés par le bâti supplémentaire.
L'élément cylindrique 316 est commandé pour être animé d'un mouvement de va-et-vient sur des distances de plus en plus petites, en fournissant le mouvement de monte et de baisse pour répar.. tir des torons le long des manchons collecteurs et pour former simultanément les régions d'extrémité effilées des torons sur les bobines. '
Au cours de la formation d'une série de torons à partir d'une série de groupes de filaments sur un seul poste d'application, comme décrit ci-dessus, il est nécessaire de faire converger les groupes des filaments pour former les torons au moyen de dispositifs de rassemblement 13 et 13' situés dans les positions très rapprochées.
Il est alors avantageux de prévoir d'autres moyens de guidage 13a et 13a'
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pour centrer des torons par rapport à leur moyen distribu- teur associé pour obtenir un meilleur fonctionnement. Les moyens de guidage 13a et 13a' sont utilisés de préférence pour centrer les torons 12 et la* et ils peuvent être encore utilisés avantageusement dans des applications particulières pour réduire les effets du type "coup de fouet" des torons 12 et 12' en limitant la distance libre des torons entre le moyen de rassemblement 13 et 13'et le moyen distributeur comprenant les oscillateurs 304 et 306.
Les moyens de guidage 13a et 13a' sont espacés d'une distance prédéterminée des moyens distributeurs pour limiter correctement les effets du type "coup de fouet" des torons 12 et 12'. Dans cette forme de réalisation particulière, les moyens de formation des fibres et les applioateurs se trouvent dans une pièce ou chambra au-dessus de la pièce ou chambre renfermant le moyen destiné à rassembler la matière sous forme de bobine, les torons 12 et 12' passant à travers une ouverture 400 ménagée dans le plancher 401. Les guides 13a et 13a' sont représentés comme étant fixés au plancher à la distance prédéterminée pour limiter le plus possible les effets du type "coup de fouet".
Les effets du type "coup de fouet" peuvent provoquer une cassure ou autre interruption du rassemblement et de la distribution correcte du toron sur les collecteurs 270, 271 et 272. On doit noter que dans la forme de réalisation représentée, l'un au moins des torons (par exemple le toron 12') peut être contré par rapport au moyen distributeur de son collecteur sans nécessiter un moyen de guidage 13a' pour le centrage (voir figure 2). Toutefois, le centrage décrit en se référant à la présente invention comprend le centrage d'un toron sans tirer profit du moyen de
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guidage particulier en mettant correctement en position le moyen de guidage 13a'.
Le moyen de guidage 13a' peut en- core être utilisé avantageusement pour limiter des effets du type "coup de fouet" décrit plus haut ou pour faire pas- ser le toron 12' par dessus un angle de l'ouverture 400 du plancher 401, comme représenté sur la figure 3.
En se référant maintenant aux figures 4 et 5, on va décrire plus en détail le poste d'application désigné d'une façon générale par le numéro de référence 20. Le poste d'ap- plioation 20 comprend les moyens collecteurs 13 et 13'. un réservoir 22 contenant une réserve de matière d'enduisage, une courroie de transfert de la matière d'enduisage désignée d'une façon générale par 23 et l'appareil nécessaire pour entraîner la courroie de transfert 23, comprenant un moteur 24 et une transmission désignée d'une façon générale par 25 et qui peut comprendre une courroie et des poulies.
La oourroie de transfert est montée sur un tambour , ou-,rouleau bombé 26 qui est supporté à son tour par un ar- bre 27 commandé par la transmission 25 et s'étendant hori- zontalement au-dessus du réservoir 22 à un niveau tel que la surface périphérique du tambour ou rouleau 26 plonge au-des- $ou$ du niveau de la réserve de la matière d'enduisage, dé- signé d'une façon générale par 28 dans le réservoir 22. Le niveau 28 de la matière d'enduisage est maintenu par un dé- versoir 29 s'étendant transversalement par rapport au ré- servoir 22 et séparant le réservoir 22 en un compartiment d'alimentation 30 et en un compartiment de déversement 31.
Une conduite 32 d'admission de la matière d'enduisage débouche au fond du compartiment d'alimentation 30 et une conduite de retour 33 s'étend du compartiment de déversement 31 jusqu'à
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une pompe et vers la source de la matière d'enduisage (non représentée).
La courroie 23 vient également en prise avec une barre antérieure 34 ou de guidage ou de support de rouleau montée dans le bâti désigné d'une façon générale par 50 et s'étendant parallèlement à l'axe du tambour ou rouleau 26 au-dessus et en avant de ce réservoir d'alimentation 22.
Comme on peut le voir en particulier sur la figure 4, lors. que la oourroie 23 est en position sur le rouleau 23 et sur la barre antérieure eu rouleau 34, le bord antérieur de la courroie est disposé verticalement directement au-dessus des sommets de la fente en forme de V des moyens de rassemble... ment 13 et 13'.
En fonctionnement, le t@@bour ou rouleau 26 est mis en rotation à une vitesse constante de façon que la oourroie 23 soit déplacée à travers la masse de la matière d'enduisage 28 et recueille une couche de la substance d'enduisage sur sa surface externe. La couche de la matière d'enduisage, désignée d'une façon générale par 37, est égalisée et dosée par une barre doseuse 38 et est transportée vers l'avant sur un brin de la oourroie 23 et autour de la barre antérieure ou moyen de support de rouleau 34 se déplaçant dans le marne sens autour de la barre antérieure que les groupes des filaments 11 et 11'.
Des groupes des filaments 11 et 11' passent dans la couche de la matière d'enduisage 37, une quantité réglée de la matière adhérant à chaque filament à mesure que chaque filament est plongé dans 1'séduit 37 et en est retiré.
La quantité de matière adhérant à chacun des fi- laments est indiquée comme étant "réglée" du fait que par une' coordination et une relation correcte de la viscosité, de @@
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température et d'autres caractéristiques de la matière d'enduisage, du dosage de la matière et de la vitesse linéaire de la courroie 23 et des groupes des filaments 11 et 11', un mince enduit uniforme de la matière est continuellement transféré sur les groupes de filament 11 et 11'.Il est ainsi pos- sible d'obtenir un pourcentage plus uniforme d'apprêt ou autre enduit liquide qui est appliqué à chaque filament, étant don- né qu'une série de groupes de filaments passe sur un seul poste d'applioation dans lequel la quantité de la matière adhérant à chacun des filaments est "réglée" comme décrit plus haut.
Ainsi, on obtient avec un seul poste une unifor- mité d'une bobine à l'autre qui n'a jamais pu être obtenue jusqu'ici. L'agencement de support spécial pour la courroie favorise également l'uniformité des applications de l'apprêt ou de l'enduit. D'autres moyens d'application ont utilisé un moyen de guidage sous forme d'une barre antérieure en porte-à-faux et un rouleau capteur, et dans ces moyens il a été difficile de maintenir la relation parallèle voulue, de maintenir la courroie sur le trajet correct, et il s'est pré- santé des difficultés dues à l'entremêlement des filaments lâches avec des éléments rotatifs quelconques qui sont à dé- couvert. Ces difficultés sont naturellement plus grandes lorsqu'une série de groupes de filaments passe sur un seul poste d'application.
Les difficultés sont surmontées grâce à la présence du moyen suivant. En se référant aux figures 6 à 9, un bâti désigné d'une façon générale par 50 présente un premier étrier ayant des bras 51 et 52 pour supporter le rou- leau 26. Des paliers lisses 54 et 56 sont fixés dans les bras
51 et 52 et supportent l'arbre 27 sur lequel le rouleau 26 est monté. Les rebords 56 et 57 entourent l'arbre 27 et
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s'étendent dans les cavités 58, 59 ménagées aux extrémités du rouleau 26 autour de l'arbre 27. Les rebords 56, 57 qui constituent avantageusement une partie des paliers lisses 54, 55 et fournissent des surfaces de portée internes. Cependant, les reborde 56, 57 peuvent être constituée par d'autres ensembles protecteurs appropriés.
Afin de monter le rouleau 26 dans sa position de fonctionnement, il peut être mis dans une position représentée sur les paliers 54, 55 et ajusté en position à la presse* L'arbre 27 est ensuite introduit dans les paliers lisses 54, 55 et peut être maintenu en place par un moyen approprié comme une rondelle et une bague à ressort qui s'ajuste dans une rainure ménagée sur l'arbre 27. Le rouleau 26 peut être maintenu en position fixe par rapport à l'arbre en utilisant une vis de fixation qui coop@re avec une partie aplatie de l'arbre 27. En utilisant cet agencement, on remarquera qu'aucun élément rotatif en dehors du rouleau proprement dit n'est à découvert, de sorte que les filaments ne peuvent pas s'enrouler autour de l'arbre rotatif 27 et s'entremêler aveo lui.
Le bâti 50 comprend également un second étrier désigné d'une façon générale par 60, présentant des premier et second.. bras 61 et 62. La barre antérieure 34 tourillonne de préférence dans les bras 61 et 62 en relation parallèle avec le rouleau 26. Toutefois, la barre antérieure 34 peut être maintenue en position fixe si on le désire et peut présenter une surface externe incurvée lisse de façon que la courroie de transfert 23 puisse être entraînée pour glis- ser sur la barre antérieure 34 par le rouleau 26.
Bien que cet agencement évite la présence de paliers propres pour la
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barre antérieure, la courroie s'use plue rapidement. Le côté 61 de l'étrier 60 pivote sur un goujon 63 monté sur le bâti 50 de façon à pouvoir rabattre le coté ou bras 62 vers le rouleau 26 en utilisant le moyen de blocage rabat- table désigné d'une façon générale par 70. Un dispositif de déclenchement 71 est articula sur un goujon 72 fixé au bâti 50. Lorsqu'il est dans la position bloquée, le disposi- tif de déclenchement 71 bute oontre un épaulement 73 formé sur 50. Une surface de came 74 ont formée sur le dispositif de déclenchement 71 pour aider à solliciter la barre antérieure dans la position parallèle voulue.
Une paire de rebords 75 s'étendent à partir du bras 62 pour former une fente dans laquelle pénètre la surface de came
74 du dispositif de déclenchement 75. Une fente 76 est mé- nagée dans le bâti 50 pour recevoir les rebords 75 lorsque la barre antérieure est dans la position rabattue, de façon que la fente formée par les rebords 75 soit dans la position correcte pour reoevoir le dispositif de déclenchement 71 lorsqu'il est sollicité dans la position de blocage. L'en- semble décrit ci-dessus a l'avantage de rabattre la barre antérieure vers le rouleau de façon à pouvoir rapidement et facilement placer la courroie 23 dans la position vou- lue ou l'enlever sans tendre ou déchirer la oourroie.
Du fait qu'il existe un bombement sur le rouleau 26, la oour- roie peut être installée pendant que le rouleau 26 est en fonctionnement, et la partie bombée agit de façon à centrer généralement la courroie 23.
La barre doseuse, désignée d'une façon générale par
38, comprend un rouleau cylindrique 80 présentant avantageu sement des rainures hélicoïdales 81 pour doser correctement la matière liquide. Le cylindre 80 tourillonne en 82 dans des bras de support 83, 84 qui font partie du bâti pivotant
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en porte-à-faux 85 de support de la barre doaeuse. Le bâti 85 est disposé de façon à pouvoir être mie en rotation dans une position d'évidement pendant l'installation de la courroie 23. Deux bras de guidage 26 sont dirigée vers le bas au-dessous du rouleau cylindrique 80 et sont destinés à guider la courroie 23 dans sa position correcte en passant sur la barre antérieure 34 et le rouleau 26.
Une barre râoleuse 90 est montée par un moyen de fixation approprié 91 sur le bâti 50 et est disposée de fa- çon à être à l'intérieur de la boucle formée par la courroie 23 pour enlever du côté interne de la boucle toute quantité en excès de la matière liquide. La barre râcleuse 90 vient au contact de la courroie 23 dans une position située juste avant le contact de dosage du.cylindre 80 et agit avantageusement de façon à soulever la corroie 23 pour garantir aussi bien un meilleur raclage de la matière à partir de l'intérieur de la courroie qu'un meilleur contact de la barre doseuse 80 avec la surface externe de la boucle de la courroie 23.
L'enveloppe est désignée d'une façon générale par 100 et présente un compartiment 101 réservé au dispositif d'ap- plication et un compartiment 103 réservé au moteur. Le réservoir contenant la réserve de liquide est formé avantageu- sement dans le compartiment 101 et il a été décrit. L'enveloppe entoure sensiblement l'équipement, d'application et est formée avantageusement en une matière plastique repercée par des fibres de verre qui, en combinaison avec l'enceinte de l'appareil dans le réservoir contenant la réserve de li- qulde, a pour effet de maintenir la réserve de liquide à une température voulue et à l'état isolé de l'atmosphère
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ambiante.
Une ouverture allongée s'étendant horizontalement, désignée d'une façon générale par 110, est ménagée dans l'enveloppe. La barre antérieure 34 est disposée de façon à descendre à travers l'ouverture pour fournir une surface do contact à découvert sur la courroie 23 pour la matière filamenteuse.
L'enveloppe peut être formée de façon qu'un coté entier soit fermé par une porte 130, ce qui permet de mouler l'enveloppe en une seule pièce et facilite l'entrée dans l'enveloppe pour l'entretenir ou pour enlever et installer la courroie. La porte est de préférence en une ma. tière transparente comme une matière plastique acrylique, de façon à pouvoir déterminer le niveau de la matière d'apprêt sans ouvrir la porte. Un moyen de fermeture et d'ouverture de la porte est désigné d'une façon générale par 131 et peut comprendre un dispositif de blocage à genouil- lère qui est bien connu en pratique.
Lorsque les fibres de verre ou autres filaments continus sont formés, de l'eau étrangère ou autres liquides peuvent se rassembler sur les filaments entre le moment de formation et d'arrivée sur un dispositif d'application.
En raison de la vitesse de passage des filaments, il existe une zone de dépression dans l'ouverture au-dessus de la oourroie qui a tendance à aspirer ou refouler le liquide en direction de la courroie et vers l'intérieur de l'en. veloppe du poste d'application. En utilisant un seul poste d'application dans la présente invention, on peut donrer avantageusement aux côtés supérieurs de l'ouverture 110 une forme susceptible de provoquer l'écoulement de l'au- midité ou liquide étranger provenant des filaments, et,
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en combinaison avec le reste de l'enveloppe,
elle peut diriger le courant d'air s'écoulant dans la direction des filaments autour de l'enveloppe et réduire sensiblement la totalité du frottement avec l'air d'une série de groupes de filaments en cours de formation sous la forme d'une série analogue de torons. La configuration comprend une lèvre 111 s'étendant vers les filaments qui forme également une auge 112 avec l'enveloppe pour l'écoulement de l'eau ou liquide étranger. La lèvre 111 est suffisamment espacée des filaments pour éviter un contact par vibrations des filaments mais est suffisamment rapprochée pour empocher l'eau d'être refoulée sur la oourroie 23.
La lèvre 111 et l'auge 112 détournent également le courant d'air perpendiculairement au poste d'application pour favoriser l'écoulement de l'eau dans l'auge 112 t, en combinaison avec la partie supérieure incurvée de l'enveloppe 100, pour créer la tur- bulence la plus faible possible et pour réduire encore davantage le frotteront de l'air.
Des essais ont montré que-cet espacement entre la lèvre et les filaments est compris avantageusement entre 2,38 et 3,97 mm. la configuration comprend en outre une seconde auge 113 formée dans l'enveloppe 10 au-dessous de la lèvre et communiquant avec le côté inférieur 114 de cette dernière pour l'écoulement de l'eau ou liquide étranger recueilli à l'avant et sur le côté inférieur de la lèvre 111.
Si toute l'enveloppe n'est pas faite en la matière plastique renforcée par les fibres de verre décrites ci-dessus, la lèvre est faite avantageusement en une matière sur laquelle il se produit une action de mouillage régulière, ou est enduite par ladite matière, de façon que l'eau s'écoule régulièrement
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dans la seconde auge 113 et ne forme pas de gouttelettes qui tombent sur la courroie 23. L'auge 113 peut comprendre une partie 115 qui est inclinée à l'écart des filaments de façon que le passage des filaments n'aspire pas l'eau s'écoulant à partir de la partie 115 de l'auge vers les torons.
Au lieu d'incliner la partie 115 à l'écart de la partie filamenteuse, ou conjointement à l'inclinaison de la partie 115 de l'auge 113 à l'écart de la matière filamenteuse, on peut installer un écran 116 à la sortie de l'auge. Pour empêcher l'eau d'être aspirée de nouveau vers la matière filamenteuse, l'auge peut être inolinée en direction de son point d'éooulement.
Le côté inférieur 114 de la lèvre 111 est incliné avantageusement de 15 au moins par rapport à l'horizontale mais pas plus de 30 pour garantir un écoulement correct de l'eau rassemblé sur le côté inférieur 114 de la lèvre 111 dans la seconde auge 113. Si l'inclinaison est trop faible, l'eau ne s'écoule pas dans l'auge 113 mais forme des gouttelettes qui tombent sur la courroie 23. Si l'inclinaison est trop forte, la vitesse de l'eau s'éoou- lant dans l'auge 113 est trop élevée et elle se répand par dessus la partie antérieure de l'auge et sur la courroie 23.
Le fond de l'auge 113 est suffisamment rapproché de la courroie 23 pour empêcher l'eau d'être refoulée dans l'enveloppe 100, mais est suffisamment espacée de la courroie 23 pour éviter un contact avec la réserve de liquide 37 transportée par la courroie 23. Des essais ont indiqué que cet écartement est avantageusement de 4,76 mm. L'auge 113 doit être aussi suffisamment espacée de la par-
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-tie antérieure de la lèvre 111 pour empêcher l'eau d'être aspirée hors de l'auge par le passage des filaments, mais n'est pas suffisamment espacée pour éviter l'eau de s'égoutter à partir du côté inférieur 114 de la lèvre 111 au lieu de s'écouler dans l'auge 113. Des essais ont indiqué que l'espacement le plus avantageux de l'auge est de 9,5 mm à partir de l'axe de l'auge aux filaments.
L'espacement décrit peut varier avec la vitesse de passage des filaments, le type de liquide étranger, le nombre des groupes de filaments passant sur le poste d'application, etc. Le moyen décrit ci-dessus pour détourner l'air et évacuer l'humidité devient particulièrement important lorsqu'une série de groupes de filaments passe sur un seul poste d'application à une vitesse élevée, étant donné qu'il se produit une augment@@@on de l'humidité par suite du plus grand nombre de filaments. En outre, le oourant d'air avec les groupes de filaments change par rapport à celui existant lorsqu'un seul groupe passe sur le poste d'application.
L'enveloppe est formée avantageusement pour combiner les effets aérodynamiques avec une économie de ma- tière, ainsi que des compartiments appropriés pour les éléments décrits plus haut, afin d'améliorer au maximum l'uniformité de l'application d'un enduit liquide aux filaments ainsi que pour affecter le moins possible la tension des torons nécessaires pour renvider le plus avantageusement possible les torons sous forme d'une série de bobines avec le moins d'interruptions possible dues à des cassures, des effets du type "coup de fouet", etc.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est suscep-
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-tible de recevoir diverses variantes rentrant dans le ca- dre et l'esprit de l'invention.
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"Method and apparatus for forming and gathering filaments of a thermally softenable material"
The present invention relates to a method and apparatus for forming continuous filaments from thinning materials, and more particularly to a method and apparatus for continuously thinning groups of filaments from heat-softened glass or material. softenable by heat, or a fiber-forming resin, and for bringing together strands formed from the groups of filaments by winding the strands on a collector member rotating at a high speed.
The invention relates in particular to the cooperation of elements for
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adjust strand tension effects to achieve the best bundle formation and highest efficiency with the least possible interruption or breakage, and associated stages and devices.
The training, depending on the investments, becomes all the more economical as the groups of filaments which can be formed at a single training station are more numerous. Heretofore, an apparatus has been used to form at least two groups of filaments at one station, i.e. to produce two spools instead of one, as described in the US patent. No. 3,109,602 of November 5, 1963. In this patent, as well as in all other applications for the production of several groups of filaments, a series of stations or similar means of applica- tions for applying a liquid coating to the filamentous material was necessary.
While this improved production for an individual fiber forming station, some difficulties arose with air friction and mechanical friction affecting strand tension and uniform application of liquid coatings to the strand. filaments. The strand tension affects the formation of the coil. If the strand tension is too high, a reciprocating means cannot properly distribute the strand on the spool and it can register breaks or breaks. If the tension of the strands is too low, the formation of the coil is adversely affected and it can also produce breaks due to "whiplash" like effects.
Therefore, the present invention provides
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in particular to provide: - an improved method and apparatus for forming and gathering the filaments as described below; - a method and apparatus for forming and collecting filaments in which a single application station is sufficient; - a method and apparatus for forming and collecting the filaments, in which a single application station is combined with a means for guiding the various strands to reduce the "whip-like" effects of the strands between the application station and the collector means.
The present invention provides a method of forming and gathering linear or p @ s of filamentous materials in the form of coils, which comprises forming several groups of filaments, passing the filaments over a single application station, applying a liquid coating to said filaments, at the application stations, to collect each group of filament in the form of a strand and to collect said strands in the form of a series of coils. The method may include winding the series of strands into a like series of coils and guiding each of the strands into enveloping alignment with the respective coil.
The strands can be reciprocated to allow the formation of a regular coil and the guide means can be located a predetermined distance from the reciprocating means to limit the effects. of "whipping" of the strands.
An apparatus according to the present invention can
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comprising a means for forming a series of groups of filaments, a means for bringing together each group of filaments in the form of a strand, a single application station, for applying a liquid coating to the filaments, immediately before and / or at- above the means for gathering the strands, and a means for gathering the various strands in the form of coils. The application station usually comprises a reserve of liquid to be applied and a rotary means arranged in contact with the reserve of liquid and further arranged in substantially tangential contact with the filaments.
The application station further advantageously comprises a casing substantially surrounding the rotary means, the casing having an elongated opening extending horizontally to allow contact between the rotary means and the filaments. The forming station may have a means for maintaining a moist ambient region for the filaments. The envelope is advantageously shaped to allow the flow of moisture released from the filament and to direct a current of air moving with the filaments around the envelope to promote flow and maintain the turbulence of the envelope. air to a minimum.
The collecting means may include means for winding the series of strands back onto a like series of axially aligned and adjacent rotating collectors and means for distributing each strand lengthwise of its collector. Means are provided for centering each strand relative to its associated distributor means. The guide means may be located at a predetermined distance from the dispensing means to limit the effects of whipping ".
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Other advantages and features of the invention, such as those relating to the arrangement, operation and role of associated parts of the apparatus, various construction details and combinations of parts, the parts themselves and cost savings. made in the course of manufacture, as well as many other factors, will become apparent from the description which follows, made with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is an elevation showing one form of automatic winding apparatus suitable for the invention and used for carrying out the method of forming a series of groups of filaments; Figure 2 is a side elevation of the apparatus shown in Figure 1;
Figure 3 is a top view of part of the apparatus shown in Figure 1; FIG. 4 is a view on a larger scale of the application station of FIG. 1; Figure 5 is a plan view of the application station shown in Figure 4; Figure 6 is a front elevation of the belt support portion and metering portion of the apparatus of Figure 5; Figure 7 is an elevation of the apparatus of Figure 6 from the right; Figure 8 is a plan view of the apparatus of Figure 6; Figure 9 is a sectional view of the apparatus of Figure
7 along line A-A.
Referring initially to Figures 1 to 3, there is shown an extruder containing a heat-softened fiber-forming material such as fluid glass. The extruder
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can be supplied with molten glass from a crucible connected to a melting furnace (not shown) or provided with a reserve in some other way. The bottom 14 of the extruder has a relatively large number of nozzles or protrusions 15 and each of the protrusions has an orifice through which the glass or other fibrous material contained in the extruder is discharged in the form of thin threads 18.
The winding apparatus is constructed and arranged to simultaneously thin two groups of fileta into two groups of continuous filaments 11 and 11 'which are formed into two strands 12 and 12' and the strands are simultaneously wound on rotating collector means for forming coils of the strand. The groups of nets are preferably supplied by a single extruder, and each strand may contain up to 400 or more filaments. The extruder 10 is preferably made of an alloy of platinum and rhodium or other material capable of withstanding the intense heat necessary to maintain the glass or other material contained in the extruder in a fluid state.
The extruder can be connected to an electrical power source of relatively high amperage and low voltage to heat the glass or other material contained in the extruder and the electrical energy can be adjusted to maintain the material contained in the extruder. Extruder to the correct viscosity, so that the glass threads 18 flowing through the holes of the beos 15 are substantially uniform.
An oolleotor 16 provided with fins 17 extending between the rows of the threads, is arranged to receive a circulating cooling fluid such as water.
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to cool fileta and increase the viscosity of the glass for better thinning.
In the illustrated embodiment of the invention, two groups of nets of glass or other material are drawn as continuous filaments, and the filaments of each group converge to form two strands 12 and
12 'as shown in figure 1. The filament groups 11 and 11' are constrained to converge, as shown in figure 1, by strand gathering elements 13 and 13 ', so that both groups of filaments receive a liquid coating from a single application station 20.
Obviously, although only two groups of filaments have been shown, the present description is only given by way of illustration of a fiber-forming station which may consist of a series. groups of filaments formed and converging to receive a liquid coating from a single application station.
A means is provided for applying a sizing lubricant or other coating material to the newly formed filaments by the application station 20. The latter contains a coating material for the filaments and has a conductive line. inlet 32 and an evacuation line 33 in which the material can be circulated in the. station or container by means of a pump or other circulation means (not shown) connected to a source of coating material.
Inside the station 20, a roll is journalled which is intended to be partially immersed in the material for coating the filaments contained in the container. A second roller 34 is supported by the container and an endless belt 23 of flexible material carries the
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coating material on the rollers. One of the rollers is preferably rotated by a motor at a relatively low speed. The filaments of each group are intended to come to the end of the belt in the region of the second roller 34, with a substantially tangent stop area, and the coating material which adheres to the belt as it moves through the material contained in the belt. The container is transferred to the groups of the filaments by the friction oontaot between the filaments and the belt.
It is desirable to prevent breakage which may be caused by foreign particles which adhere to the filaments by maintaining a moist ambient region around the filaments, and fine sprays of water can be applied by a plant 19 comprising conduits and nozzles in. the thinning region to rid the atmosphere of foreign particles.
The two strands of filaments 11 and 11 'are wound simultaneously on rotary oolleotors in the form of two individual spools, thus ensuring high efficiency for a single forming station. As shown in Figures 1 to 3, the automatic winding and coil forming apparatus has a casing 238 mounted on the floor of the room and below the extruder 10, the casing surrounding electrical means. , mechanical and hydraulic designed to adjust and operate the elements of the apparatus to thin the filaments and to automatically put the strands of linear material in the form of a coil.
This apparatus is described in more detail in the above-mentioned US Pat. No. 3,109,602.
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On the front region of a turret is fixed a circular plate 248 having three hollow bosses 249, 250 and 251. In each of the hollow bosses is disposed a tube or winding sleeve, and a drive mechanism, the winding assemblies being identical. The assemblies respectively comprise winding tubes 252, 254 and 256 provided with electric motors which can be actuated individually. The three tubes 252, 254 and 256 are peripherally spaced an equal distance apart and their individual axes of rotation are at equal radial distances from the axis of rotation of the stepping head or turret.
The turret is intended to be moved during each one-third turn stepping cycle by a stepping motor. The step by step advance of the tube is intended to successively move coils of finished strands away from the winding position and to move empty or strand-free tubes or sleeves into the winding position. Each of the tubes or mandrels 252, 254, 256 is intended to receive a means for winding or gathering the strand and in the embodiment shown, each is equipped with two collectors, the three groups of collectors being designated by 270, 271 and 272 respectively. Each coil assembly, or tube assembly, includes a motor for driving the tube.
Each of the motors intended to rotate the winding tubes is of the type whose speed can be varied by varying the frequency of the current supplied to the motora in order to reduce the speed of rotation C 'of a tube as the diameter meter of a coil of strands increases during winding.
The peripheral region of ohaoun of the tubes presents
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longitudinally extending recesses in which are disposed friction bars or shoes 294 which are urged radially outwardly of the tubes by flexible springs or plates. The resiliently biased bars 294 contact the internal surfaces of the coil or manifold tubes and frictionally clamp the tubes to rotate with the socket.
A baffle 298 comprising radially extending plates 299, 300, and 301 is supported by turret faceplate 248, the members extending between adjacent bushings to contain water sprayed onto the strand oscillators in the region of. the coil being formed *
In Figures 1 and 3, there is shown a main means for animating the strands with a reciprocating movement to distribute the strands along the coils and secondary means with reciprocating or oscillating movements * high frequency tor for guiding the strands in angular directions as the strand is deposited or wound on the collectors to form a flat wound coil.
The reciprocating arrangement shown comprises rotary elements or oscillators for guiding the strands which are reciprocated by an up-and-down movement with adjustable stroke or low frequency, large amplitude main reciprocating motion combined with low amplitude high frequency oscillation and which gives the coils a generally uniform thickness with tapered tips to prevent the strand from coming loose at the end of the coils. This arrangement is shown and described in detail
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in US Pat. No. 3,109,602, above.
Other reciprocating arrangements such as those known to those skilled in the art are suitable for use in the present invention.
In the reciprocating arrangement, the means for establishing the main up and down movement and the secondary high frequency oscillation of the strand are hydraulically operated. In the embodiment shown, there is provided a rotary oscillator for guiding the strand for each of the two torons, the oscillators being designated 304, and 306.
The high frequency oscillators 304 and 306 are designed to be driven at very high speeds and a perfect balance of the oscillators is essential to allow successful high speed operation. The peripheral region of each of the oscillators has an angular or cam slot, a recess or groove 306 for imparting oscillation to the strands, the bottom of the slot and each oscillator being defined by a cylindrical portion in the form of a ring. hub generated around an axis perpendicular to the plane of the slot 308.
The strands 11 and 11 'engage with the respective cam grooves or slots 308 of the reciprocating members 304 and 306, so that each strand is driven by an individual oscillator on a sleeve or manifold. Each of the grooves preferably has a shape corresponding to a harmonic movement in order to effect, during the rotation of the reciprocating elements, a winding of the strands on each collector and the overlapping of the turns or convolutions in a crossed and not parallel relationship. .
By forming the turns in a crossed relation, the tendency of the turns or convolutions of the strands to wedge
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The possibility of strand breakage when the strand is unwound from the spool during subsequent processing operations is greatly reduced.
A reciprocating support means or carriage 314 is provided for the oscillators, the carriage 314 being capable of reciprocating longitudinally with respect to the collectors over a large distance at a relatively low speed. to distribute the strand, bous the control of oscillators 304 and 306, along the coil being formed.
The reciprocating oscillator support carriage 314 is mounted on a cylindrical shaft or support member 316. The member 316 is supported by an additional frame and is slidably mounted. or for a reciprocating movement in suitable bearings supported by the additional frame.
The cylindrical member 316 is controlled to be reciprocated over smaller and smaller distances, providing the up and down motion for repair. Pulling the strands along the collector sleeves and to simultaneously form the tapered end regions of the strands on the coils. '
During the formation of a series of strands from a series of groups of filaments on a single application station, as described above, it is necessary to converge the groups of filaments to form the strands at the means of gathering devices 13 and 13 'located in very close positions.
It is then advantageous to provide other guide means 13a and 13a '
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for centering the strands with respect to their associated distributor means to obtain better operation. The guide means 13a and 13a 'are preferably used to center the strands 12 and la * and they can still be used advantageously in particular applications to reduce the "whiplash" type effects of the strands 12 and 12' by limiting the free distance of the strands between the gathering means 13 and 13 'and the distributor means comprising the oscillators 304 and 306.
The guide means 13a and 13a 'are spaced a predetermined distance from the distributor means to correctly limit the "whiplash" type effects of the strands 12 and 12'. In this particular embodiment, the means for forming the fibers and the applioateurs are located in a room or chamber above the room or chamber containing the means intended to collect the material in the form of a coil, the strands 12 and 12 ' passing through an opening 400 made in the floor 401. The guides 13a and 13a 'are shown as being fixed to the floor at the predetermined distance to limit as much as possible the effects of the "whiplash" type.
Whiplash-type effects can cause breakage or other disruption in the gathering and proper distribution of the strand on the collectors 270, 271 and 272. It should be noted that in the embodiment shown, at least one strands (for example the strand 12 ') can be countered with respect to the distributor means of its collector without requiring a guide means 13a' for centering (see FIG. 2). However, the centering described with reference to the present invention comprises centering a strand without taking advantage of the means of
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particular guidance by correctly positioning the guide means 13a '.
The guide means 13a 'can still be used advantageously to limit effects of the "whiplash" type described above or to pass the strand 12' over an angle of the opening 400 of the floor 401, as shown in figure 3.
Referring now to Figures 4 and 5, the application station designated generally by the reference numeral 20. The application station 20 comprises the collecting means 13 and 13 'will be described in more detail. . a reservoir 22 containing a supply of coating material, a coating material transfer belt generally designated 23 and the apparatus necessary to drive the transfer belt 23, comprising a motor 24 and a transmission generally designated 25 and which may include a belt and pulleys.
The transfer belt is mounted on a domed drum or roller 26 which in turn is supported by a shaft 27 controlled by transmission 25 and extending horizontally above reservoir 22 at such a level. that the peripheral surface of the drum or roller 26 plunges below the level of the reserve of the coating material, generally denoted by 28 in the reservoir 22. The level 28 of the material coating is held by a spout 29 extending transversely to the tank 22 and separating the tank 22 into a feed compartment 30 and a discharge compartment 31.
An inlet pipe 32 for the coating material opens at the bottom of the supply compartment 30 and a return pipe 33 extends from the discharge compartment 31 to
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a pump and to the source of the coating material (not shown).
The belt 23 also engages a front bar 34 or guide or roller support mounted in the frame generally designated 50 and extending parallel to the axis of the drum or roller 26 above and in front of this feed tank 22.
As can be seen in particular in Figure 4, then. As the belt 23 is in position on the roller 23 and on the front bar to the roller 34, the front edge of the belt is disposed vertically directly above the tops of the V-shaped slot of the collecting means. 13 and 13 '.
In operation, the pad or roller 26 is rotated at a constant speed so that the belt 23 is moved through the mass of the coating material 28 and collects a layer of the coating material on its. outer surface. The layer of coating material, generally designated 37, is leveled and metered by a metering bar 38 and is conveyed forward over a strand of the belt 23 and around the anterior bar or means. Roll holder 34 moving in the sense marl around the front bar as the groups of filaments 11 and 11 '.
Groups of filaments 11 and 11 'pass through coating material layer 37, a controlled amount of material adhering to each filament as each filament is dipped into and removed from seduct 37.
The amount of material adhering to each of the filaments is indicated as being "controlled" because by proper coordination and viscosity relationship, of
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temperature and other characteristics of the coating material, material dosage and linear speed of the belt 23 and the filament groups 11 and 11 ', a uniform thin coating of the material is continuously transferred to the groups of filament 11 and 11 '. It is thus possible to obtain a more uniform percentage of size or other liquid coating which is applied to each filament, given that a series of groups of filaments passes over a single application station in which the amount of material adhering to each of the filaments is "controlled" as described above.
Thus, with a single station, a uniformity from one reel to another is obtained which has never been possible until now. The special support arrangement for the belt also promotes uniformity of primer or sealer applications. Other means of application have used a guide means in the form of a cantilevered front bar and a sensing roller, and in these means it has been difficult to maintain the desired parallel relationship, to maintain the belt. on the correct path, and difficulties due to the entanglement of the loose filaments with any rotating members which are exposed have been avoided. These difficulties are naturally greater when a series of groups of filaments pass over a single application station.
The difficulties are overcome thanks to the presence of the following means. Referring to Figures 6 through 9, a frame generally designated 50 shows a first yoke having arms 51 and 52 for supporting roller 26. Sleeve bearings 54 and 56 are secured in the arms.
51 and 52 and support the shaft 27 on which the roller 26 is mounted. The flanges 56 and 57 surround the shaft 27 and
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extend into the cavities 58, 59 formed at the ends of the roller 26 around the shaft 27. The flanges 56, 57 which advantageously constitute a part of the slide bearings 54, 55 and provide internal bearing surfaces. However, the ledges 56, 57 may be made up of other suitable protective assemblies.
In order to mount the roller 26 in its operating position, it can be put in a position shown on the bearings 54, 55 and adjusted in position with the press * The shaft 27 is then inserted into the sliding bearings 54, 55 and can be held in place by suitable means such as a washer and a spring ring which fits into a groove on the shaft 27. The roller 26 can be held in a fixed position relative to the shaft using a set screw. fastener which co-operates with a flattened portion of shaft 27. Using this arrangement, it will be appreciated that no rotating element apart from the roller proper is exposed, so that the filaments cannot wind up. around the rotating shaft 27 and intertwine with it.
The frame 50 also includes a second yoke generally designated 60, having first and second arms 61 and 62. The front bar 34 is preferably journalled in the arms 61 and 62 in parallel relation to the roller 26. However, the front bar 34 can be held in a fixed position if desired and can have a smooth curved outer surface so that the transfer belt 23 can be driven to slide over the front bar 34 by the roller 26.
Although this arrangement avoids the presence of clean bearings for the
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front bar, the belt wears faster. The side 61 of the yoke 60 pivots on a stud 63 mounted on the frame 50 so as to be able to fold the side or arm 62 towards the roller 26 using the folding locking means generally designated 70. A trigger 71 is hinged to a stud 72 attached to the frame 50. When in the locked position, the trigger 71 abuts against a shoulder 73 formed on 50. A cam surface 74 formed on the frame. trigger 71 to help urge the anterior bar to the desired parallel position.
A pair of flanges 75 extend from arm 62 to form a slot into which the cam surface penetrates
74 of the trigger 75. A slot 76 is provided in the frame 50 to receive the flanges 75 when the anterior bar is in the folded position, so that the slot formed by the flanges 75 is in the correct position to receive. the triggering device 71 when it is urged in the blocked position. The assembly described above has the advantage of folding the front bar towards the roller so that the belt 23 can be quickly and easily placed in the desired position or removed without stretching or tearing the belt.
Because there is a crown on roller 26, the belt may be installed while roller 26 is in operation, and the crown portion acts to generally center belt 23.
The metering bar, generally designated by
38, comprises a cylindrical roller 80 advantageously having helical grooves 81 for correctly dosing the liquid material. The cylinder 80 is journaled at 82 in support arms 83, 84 which are part of the pivoting frame
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cantilever 85 for supporting the doer bar. The frame 85 is arranged so that it can be rotated into a recess position during the installation of the belt 23. Two guide arms 26 are directed downwards below the cylindrical roller 80 and are intended to guide. the belt 23 in its correct position passing over the front bar 34 and the roller 26.
A grating bar 90 is mounted by a suitable fastening means 91 on the frame 50 and is disposed so as to be inside the loop formed by the strap 23 to remove from the inner side of the loop any excess amount. liquid matter. The scraper bar 90 contacts the belt 23 in a position just before the metering contact of the cylinder 80 and advantageously acts to lift the belt 23 to ensure better scraping of the material from the cylinder as well. inside the belt than better contact of the metering bar 80 with the outer surface of the belt buckle 23.
The casing is generally designated by 100 and has a compartment 101 reserved for the application device and a compartment 103 reserved for the engine. The reservoir containing the reserve of liquid is advantageously formed in the compartment 101 and has been described. The envelope substantially surrounds the application equipment and is advantageously formed of a plastic material pierced by glass fibers which, in combination with the enclosure of the apparatus in the reservoir containing the reserve of liquid, has the effect of maintaining the liquid reserve at a desired temperature and isolated from the atmosphere
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ambient.
An elongated horizontally extending opening, generally designated 110, is provided in the envelope. The front bar 34 is disposed so as to descend through the opening to provide an exposed contact surface on the belt 23 for the filamentary material.
The casing can be shaped so that one entire side is closed by a door 130, which allows the casing to be molded in one piece and facilitates entry into the casing for maintenance or for removal and installation. the belt. The door is preferably one ma. transparent material such as acrylic plastic, so that the level of the primer can be determined without opening the door. A means for closing and opening the door is generally designated 131 and may comprise a knee locking device which is well known in the art.
When glass fibers or other continuous filaments are formed, foreign water or other liquids may collect on the filaments between the time of formation and arrival on an application device.
Due to the speed of passage of the filaments, there is an area of depression in the opening above the belt which tends to suck or force the liquid towards the belt and inwardly of the belt. veloppe of the application station. By using a single application station in the present invention, the upper sides of the opening 110 can advantageously be shaped to allow the flow of moisture or foreign liquid from the filaments, and,
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in combination with the rest of the envelope,
it can direct the flow of air flowing in the direction of the filaments around the shell and substantially reduce all of the friction with air of a series of groups of filaments being formed in the form of a analogous series of strands. The configuration includes a lip 111 extending towards the filaments which also forms a trough 112 with the casing for the flow of water or foreign liquid. The lip 111 is sufficiently spaced from the filaments to avoid vibrating contact with the filaments but is sufficiently close together to prevent water from being forced onto the belt 23.
The lip 111 and the trough 112 also deflect the air stream perpendicular to the application station to promote the flow of water in the trough 112 t, in combination with the curved upper part of the casing 100, to create the lowest possible turbulence and to further reduce the air friction.
Tests have shown that this spacing between the lip and the filaments is advantageously between 2.38 and 3.97 mm. the configuration further comprises a second trough 113 formed in the casing 10 below the lip and communicating with the lower side 114 of the latter for the flow of water or foreign liquid collected in the front and on the lip. lower side of lip 111.
If the whole casing is not made of the plastic material reinforced by the glass fibers described above, the lip is advantageously made of a material on which there is a regular wetting action, or is coated with said material. , so that the water flows regularly
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in the second trough 113 and does not form droplets which fall on the belt 23. The trough 113 may include a part 115 which is inclined away from the filaments so that the passage of the filaments does not suck water flowing from part 115 of the trough to the strands.
Instead of tilting part 115 away from the filamentous part, or in conjunction with tilting part 115 of the trough 113 away from the filamentary material, a screen 116 can be installed at the outlet. of the trough. To prevent water from being sucked back into the filamentary material, the trough may be non-linear in the direction of its discharge point.
The lower side 114 of the lip 111 is preferably inclined at least 15 from the horizontal but not more than 30 to ensure proper flow of the water collected on the lower side 114 of the lip 111 in the second trough 113 If the incline is too low, the water does not flow into the trough 113 but forms droplets which fall on the belt 23. If the incline is too high, the speed of the water decreases or - lant in the trough 113 is too high and it spreads over the front part of the trough and onto the belt 23.
The bottom of the trough 113 is sufficiently close to the belt 23 to prevent water from being forced back into the casing 100, but is sufficiently spaced from the belt 23 to avoid contact with the reserve of liquid 37 carried by the belt 23. Tests have shown that this spacing is advantageously 4.76 mm. The trough 113 must also be sufficiently spaced from the par-
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-tie front of lip 111 to prevent water from being sucked out of the trough by the passage of the filaments, but not sufficiently spaced to prevent water from dripping from the bottom side 114 of lip 111 instead of flowing into trough 113. Tests have indicated that the most advantageous trough spacing is 9.5mm from the centerline of the filament trough.
The spacing described may vary with the speed of passage of the filaments, the type of foreign liquid, the number of groups of filaments passing over the application station, etc. The above-described means of deflecting air and removing moisture becomes particularly important when a series of groups of filaments pass over a single application station at a high speed, since an increase occurs. Increased humidity due to the greater number of filaments. Further, the air current with the filament groups changes from that existing when a single group passes over the application station.
The casing is advantageously formed to combine aerodynamic effects with economy of material, as well as suitable compartments for the elements described above, in order to maximize the uniformity of the application of a liquid coating to the surfaces. filaments as well as to affect as little as possible the tension of the strands necessary to rewind the strands as advantageously as possible in the form of a series of coils with the fewest possible interruptions due to breaks, effects of the "whiplash" type , etc.
Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown and is susceptible to
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capable of receiving various variants falling within the scope and spirit of the invention.