Appareil pour arranger hydrauliquement des fibres de longueur textile en parallèle pour préparer la filature La présente invention concerne un appa reil pour arranger hydrauliquement des fibres de longueur textile en parallèle, de manière à former une mèche ou un ruban utilisable pour la filature.
Dans la préparation d'un filé à partir de fibres de longueur textile (c'est-à-dire des fi bres de l'ordre de 15 mm de long ou plus), le principal but visé est de disposer les fibres aussi parallèlement que possible et, si les fi bres sont de longueurs différentes, de répar tir dans la mèche ces différents genres de fi bres aussi uniformément que possible. Ces opé rations, antérieures à la filature, s'effectuent en général mécaniquement à l'aide de machi nes compliquées et coûteuses. Dans les appa reils connus jusqu'ici le contact répété des fi bres avec les pièces de la machine qui les in fléchit, les étire et les use, ce qui les détériore et les brise dans une grande mesure, d'où une perte. Toutes ces manipulations contribuent sensiblement au prix de revient du filé.
Suivant la présente invention, l'appareil est caractérisé par le fait qu'il comprend une conduite allongée à paroi intérieure lisse, ayant une section transversale circulaire et un dia mètre intérieur de l'ordre de 15 mm, des moyens destinés à maintenir dans cette con- duite un flux de liquide ayant une vitesse uni forme entre 0,3 et 3 m/sec., au moins un ré servoir susceptible de contenir un liquide dans lequel les fibres à filer sont uniformément ré parties, et des moyens formant un passage ou vert entre le réservoir et l'extrémité réceptrice de ladite conduite.
Des essais effectués avec de petites fibres de longueur textile, librement en suspension dans de l'eau se déplaçant à la vitesse relativement grande de 0,3 à 3 m par seconde indiqué ci- dessus, même si le tuyau est de faible diamè tre, par exemple 15 mm, ont montré que les fibres ont une très forte tendance à venir se mettre dans l'alignement de l'axe du tuyau.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'appareil sui vant l'invention. Dans ce dessin La fig. 1 en est une vue partielle schéma tique, cet appareil pouvant être utilisé pour préparer une mèche textile ; la fig. 2 en est une vue partielle en plan ;
la fig. 3 est une coupe horizontale schémati que à plus grande échelle suivant l'axe d'un tuyau dans lequel passe un courant d'eau et dans lequel le gradient de vitesse entre les pa rois du tuyau et l'axe du courant ainsi que l'action en résultant sur les fibres en suspen sion, sont indiqués schématiquement<B>;</B> la fig. 4 est une coupe verticale schémati que partielle d'une forme d'exécution dans la quelle les fibres, après avoir été assemblées pour former une mèche, peuvent être mises sous forme d'un filé sans interrompre leur mouvement d'avance ;
la fig. 5 est une coupe diamétrale schéma tique partielle, à plus grande échelle, de la jonction de la partie non tournante et de la partie tournante du courant d'eau dans lequel la fibre est mise en suspension, montrant typi quement la torsion de deux genres de fibres.
Lorsqu'un fluide passe dans un tuyau lisse et rectiligne de petit diamètre, à une vitesse (mesurée en fonction de la quantité sortante) de l'ordre de 0,3 à 3 m/sec., les vitesses réelles des particules individuelles de ce fluide qui sont situées à des distances différentes de l'axe du tube, dans une section transversale donnée, ne sont pas les mêmes. Les particules qui sont au contact de la paroi du tuyau ont une vi tesse sensiblement nulle tandis que celles qui sont sur l'axe ont le maximum de vitesse.
En d'autres termes, il existe dans le fluide qui coule sans tourbillons des gradients de vitesse qui ont pour effet d'amener les fibres en sus pension vers l'axe et de les disposer parallèle ment à celui-ci, comme le fait un changement de vitesse ou de direction dans un courant lent.
C'est ce phénomène qu'on utilise dans l'ap pareil illustré pour assembler étroitement des fibres de longueur textile et les mettre en pa rallèle et, si les fibres ainsi assemblées sont de longueurs ou de types différents, pour les répartir de manière sensiblement uniforme dans cet assemblage.
L'appareil représenté comprend une cour roie sans fin 1, faite d'une toile métallique ou matière analogue, telle que l'on en utilise par exemple en papeterie, portée par des cylindres 2 et 3 dont l'un peut être actionné de manière à faire avancer dans le sens de la flèche 4 le brin supérieur la de la courroie qui reçoit la fibre. Ce brin est représenté comme étant sen- siblement horizontal, mais il pourrait être in cliné si on le désire.
Des réservoirs à fluide 5 et 6, de capacité et de formes appropriées, contiennent une masse W de liquide, par exemple d'eau, dans laquelle des fibres F ou F' de longueur textile sont en suspension. On a représenté ici deux réservoirs en supposant que les fibres F de l'un diffèrent d'une façon quelconque, par exemple en nature ou en longueur, des fibres F' de l'autre. Bien entendu, si l'on devait in corporer dans une mèche des fibres d'un plus grand nombre de types, on pourrait augmenter de manière correspondante le nombre des ré servoirs. D'autre part, on peut utiliser un seul réservoir, en particulier lorsque les fibres à mettre en mèche sont sensiblement du même genre ou de même nature. De même, si l'on dispose de plusieurs réservoirs, on peut mettre dans tous des fibres de même genre ou de même nature.
Par exemple, si l'on désire faire une mèche présentant un grand nombre de fibres dans une section transversale donnée, on peut obtenir le résultat désiré en utilisant un grand nombre de réservoirs, contenant tous des fibres de même genre en suspension dans l'eau et munis chacun d'un tuyau de sortie de diamètre relativement faible, au lieu d'utili ser un seul grand réservoir avec un tuyau de sortie ayant la dimension voulue pour ame ner simultanément à la courroie un grand nom bre de fibres.
Quelle que soit la disposition du réservoir il comporte un tuyau de sortie tel que 7 ou 8, ces derniers partant du bas des réservoirs res pectifs. De préférence, chacun des tuyaux com porte une partie supérieure sensiblement verti cale, de préférence rectiligne, ces tuyaux étant en une matière présentant une surface inté rieure lisse, par exemple en verre ou en métal garni de porcelaine. Jusqu'ici, on a obtenu les meilleurs résultats en utilisant un tuyau ayant environ 15 mm de diamètre intérieur. Lors qu'on utilise plusieurs tuyaux tels que 7 et 8 pour faire sortir du liquide d'un nombre cor respondant de réservoirs, il est bon que ces tuyaux se réunissent en un seul tuyau de sortie, plutôt que de faire aboutir les divers tuyaux indépendamment sur la surface de la courroie 1.
Ainsi, on a représenté ici les tuyaux 7 et 8 comme se réunissant sans heurts pour former le tuyau 9 dont l'extrémité de sortie 10 débou che directement au-dessus et très près de la surface supérieure du brin la de la courroie. Il est fortement souhaitable que, dans le rac cord des tuyaux 7 et 8 avec le tuyau 9, la jonction des différents tuyaux présente une surface intérieure très lisse, sans rugosités ou saillies pouvant provoquer une turbulence irré gulière dans l'écoulement du liquide et ainsi déranger les fibres.
La fig. 3 est une coupe horizontale schéma tique, à grande échelle, d'un tuyau P dans le quel passe une masse de liquide en direction de la flèche Z. C'est un principe connu en hydraulique que la vitesse du liquide, du fait de la viscosité et d'autres facteurs, est sensible ment nulle au point de contact du liquide avec la surface intérieure du tuyau, tandis qu'on a le maximum de vitesse sur l'axe X-X du tuyau.
Ainsi, le liquide peut être considéré comme fait d'un nombre infini de filaments dont cha cun est conformé (en coupe horizontale) sen siblement comme indiqué en Tl, <I>T2, T3,</I> etc., dans lesquels la vitesse<I>Vo</I> à la base du fila ment est sensiblement nulle, tandis que la vitesse Vm sur l'axe du tuyau est maximum.
En admettant cela et en supposant que la valeur moyenne (dans une section transversale du tuyau) de la vitesse du liquide est au moins de 0,3 m/sec. et en supposant que de petites fibres de longueur textile F2 entrent dans l'ex trémité de gauche (en regardant la fig. 3) du tuyau, en étant orientées de façon quelconque en suspension libre dans le liquide, les fibres individuelles sont entraînées par le liquide de telle sorte que le bout de la fibre qui est le plus voisin de l'axe du tuyau tend à être en traîné à plus grande vitesse, ce qui fait que la fibre se rapproche en bloc de l'axe du tuyau pour se mettre dans son alignement,
de sorte que finalement on constate que les fibres se déplacent en étant sensiblement parallèles et près de l'axe du tuyau, comme indiqué en F3 sur la fig. 3. En se reportant à la fig. 1 et en supposant que les fibres F et F' venant des réservoirs 5 et 6 pénètrent en désordre dans le haut des tuyaux 7 et 8, sans orientation définie comme le montre la fig. 3, l'écoulement du liquide descendant à une vitesse de 0,3 m/sec. ou plus dans les tuyaux 7 et 8 provoque un redresse ment des fibres et leur mise en parallèle près de l'axe du tuyau,
comme on le voit en<I>F3</I> sur la fig. 3. Etant donné que les courants passant dans les tuyaux 7 et 8 viennent se raccorder doucement et sans turbulence lorsqu'ils pénè trent dans le tuyau 9; les fibres portées par les deux courants se mélangent dans le tuyau 9 exactement dans la proportion suivant laquelle elles arriyent dans le tuyau 9 en provenance des tuyaux 7 et 8 respectivement, et elles se disposent sur l'axe du tuyau 9 sans que leur disposition en parallèle soit troublée.
Elles passent alors sur le brin supérieur la de la courroie, en formant un ruban étroit R (fig. 1). Etant donné que le brin supérieur la avan ce à une vitesse linéaire sensiblement égale à celle de sortie du liquide sur la courroie, ce ru ban est continu et sans rupture. A l'extrémité de sortie de la courroie, ce ruban R peut être repris sous la forme d'une mèche, par exemple, en passant entre des galets 11 et 12 et, ensuite, à l'aide de galets de guidage 13 et 14 par exemple, il peut aller à une broche de filature ordinaire 15 qui enroule la mèche avec la tor sion désirée pour former une bobine K.
Comme on l'a dit plus haut, la proportion des fibres constituant le ruban R dépend entiè rement de la proportion suivant laquelle les fi bres des deux genres sont fournies par les tuyaux 7 et 8 respectivement. On peut déter miner cette proportion de différentes façons, par exemple en modifiant la concentration des fibres dans le liquide contenu dans les réser voirs respectifs ou à l'aide de moyens qui com mandent les quantités relatives de liquide sor tant par unité de temps.
Ainsi, en établissant un rapport défini déterminé entre le nombre de fibres descendant par les tuyaux 7 et 8 res pectivement, par unité de temps, ce rapport subsiste dans le ruban R, et comme les fibres des deux tuyaux se mélangent pendant qu'elles sont en suspension dans le tuyau 9, cette rela tion entre les deux types de fibres est uniforme sur toute la longueur et la largeur du ruban R. On obtient donc ainsi un mélange uniforme du produit.
Comme représenté, le tuyau 9 a sensible ment le même diamètre que les tuyaux 7 et 8. Cette disposition tend à augmenter la vitesse du fluide dans le tuyau 9 par rapport à celles régnant dans les tuyaux 7 et 8, et cette aug mentation peut être utilement employée pour remettre en alignement les fibres qui peuvent s'être légèrement déplacées au point de réunion des tuyaux 7 et 8. Toutefois, il n'est pas né cessaire d'avoir cette augmentation de vitesse et, si on le désire, le tuyau 9 peut.
avoir un diamètre assez grand pour assurer la même vitesse de liquide dans le tuyau 9 que dans les tuyaux 7 et 8.
Au lieu que les fibres assemblées sortent du tuyau 9 sous forme d'un ruban posé sur la courroie 1, comme représenté sur la fig. 1, les fibres peuvent être mises sous forme de filé avant de quitter le tuyau. Cette disposition est représentée sur les fig. 4 et 5. Un récipient 5a, analogue à celui 5 ou 6 de la fig. 1, con tient une masse W d'eau dans laquelle les fi bres F de longueur textile sont en suspension. Un tuyau 9a part du bas du récipient 5a et s'étend sur une distance désirée. La partie du tuyau qui est branchée sur le réservoir est fixe et se termine en 16.
Ce bout du tuyau est fixé dans un support 17. Le tuyau 9a comporte aussi un bout séparé 18, rectiligne et cylindri que et présentant une surface intérieure lisse ayant même axe et même diamètre que la par tie fixe du tuyau. Le bout 18 du tuyau est monté dans des roulements 19, de sorte qu'il peut tourner autour de son axe et, comme re présenté, il porte une poulie 20 sur laquelle peut passer une courroie faisant tourner le bout 18 à toute vitesse désirée. Le bout 18 comporte plusieurs ouvertures 2.1 servant à évacuer le liquide du tuyau par centrifuga tion avant que ce liquide arrive à l'extrémité 23 du tuyau.
La vitesse de rotation du bout 18 dépend du nombre de torsions par unité de longueur que l'on désire donner au filé. En service, une masse de liquide W est mise dans le réservoir 5a, le liquide étant ajouté à une vitesse telle que la charge hydro statique soit sensiblement constante. On met dans cette masse les éléments fibreux F à filer et on les y disperse de manière à les répartir sensiblement uniformément dans cette masse.
Le liquide coule librement par le tuyau 9a à une vitesse qui dépend de la pression exercée par le liquide dans le réservoir 5a et il donne un courant ininterrompu remplissant complè tement l'intérieur du tuyau 9a et sa partie d'extrémité 18. Comme on l'a dit plus haut, les fibres en suspension émigrent vers l'axe du tuyau et se redressent de sorte que finalement les fibres se déplacent dans le tuyau sensible ment en parallèle et près de son axe, comme on le voit en F2 sur la fig. 4.
Si l'on suppose que le bout 18 du tuyau tourne, le courant d'eau qui y passe tend à tourner avec lui du fait de la friction contre la paroi du tuyau et pendant que le courant avance dans le bout 18, il tourne de plus en plus vite autour de son axe. A l'endroit où les extrémités avant<I>Fm</I> et Fn (fig. 5) de deux fibres qui avancent le long de l'axe du courant rencontrent d'abord une partie du courant qui commence à tourner,
ces extrémités des fibres tendent à décrire des tra jectoires circulaires autour de l'axe tandis que leurs parties arrière fy <I>et</I> Fx se déplacent en core en ligne droite. De ce fait, les fibres en trant successivement dans le bout 18 du tuyau sont tordues les unes dans les autres tandis qu'elles se rapprochent de l'extrémité 23 du tuyau, comme indiqué en F3 sur la fig. 4, en donnant ainsi un filé.
Les ouvertures 21 voi sines de l'extrémité 23 du tuyau 18 permet tent au liquide de s'échapper radialement, en le séparant ainsi du fil Y que l'on peut alors bobiner à l'aide d'un mécanisme approprié, par exemple pour former la masse de fil M (fig. 4) qui tourne sous l'action d'un galet d'entraînement R.
Il est donc évident qu'en procédant ainsi, les petits éléments fibreux F, introduits dans la masse de liquide W se trouvant dans le ré servoir 5a, sont d'abord mis en parallèle, puis tordus ensemble simplement par l'action du courant d'eau et sans contact avec aucune par tie mécanique.
Les vitesses de rotation rela tives de la masse de fil M et du bout 18 du tuyau déterminent le nombre de torsions par unité de longueur dans le fil Y, et comme il est possible d'allonger le tuyau et d'augmenter la pression pour accélérer l'opération, on peut produire économiquement un filé à l'aide d'un appareil très simple et sans soumettre les fi bres à une abrasion mécanique, l'appareil se prêtant ainsi admirablement à la filature de matière fibreuse dans laquelle les fibres indi viduelles sont extrêmement fragiles et de petit diamètre, aussi bien que pour faire des filés à partir de matières fibreuses de types plus courants.