On sait que les fils peuvent subir, après filature, divers traitements, par exemple une teinture ou une enduction. Actuellement, ces traitements sont réalisés sur des bobines de fils, quelquefois sur des écheveaux, mais leur efficacité ne présente pas toujours l'homogénéité souhaitée.
L'invention a pour objet un appareillage pour le traitement continu d'un fil par des fluides, comportant au moins deux chambres de traitement entre lesquelles est prévue une zone de récupération de fluides de traitement, chaque chambre de traitement comportant, d'une part, deux orifices pour l'entrée et la sortie du fil, lesdits orifices étant alignés et présentant un diamètre voisin de celui du fil et, d'autre part, une canalisation destinée à être reliée à une source de fluide de traitement, caractérisé en ce que la zone de récupération de fluide de traitement est conformée en une chambre entourant et/ou raccordant, de façon étanche,
L'orifice de sortie d'une chambre de traitement et l'orifice d'entrée de la chambre de traitement consécutive.
Il convient cependant d'indiquer, dès maintenant, que l'appareillage peut être utilisé pour le traitement de toutes sortes de fils, naturels ou synthétiques, textiles ou métalliques, le mot fil désignant ici tout élément souple de trés faible diamètre par rapport à sa longueur.
Dans la pratique, il convient fréquemment, en particulier dans le cas des fils textiles, de doser l'efficacité d'un traitement par un agent actif. C'est pourquoi, certaines au moins des chambres de traitement permettent des opérations d'essorage et/ou de séchage et peuvent, par conséquent, être alimentées par un gaz inerte et sont normalement disposées à la suite de chaque chambre de traitement pouvant être alimentée par un fluide actif, par exemple teinture. acide, etc.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'appareillage selon l'invention permettant le traitement continu d'un fil pour des fluides.
La fig. 1 est une vue schématique de l'ensemble d'une première forme d'exécution de l'appareillage.
La fig. 2 est une vue schématique d'une tuyère convergentedivergente équipant certaines au moins des chambres de traitement pouvant être alimentées par un gaz inerte.
La fig. 3 est une vue schématique de l'ensemble d'une deuxième forme d'exécution de l'appareillage, utilisable notamment pour la teinture d'un fil textile.
La fig. 4, la fig. 5 et la fig. 6 représentent des variantes de l'appareillage de la fig. 3, utilisables notamment lorsqu'on désire obtenir des fils présentant des zones traitées alternant avec des zones non traitées.
La forme spéciale de réalisation décrite en référence à la fig. 1 peut être utilisée pour un traitement d'enduction d'un fil.
Si l'on se rapporte à la fig. 1, on voit que l'appareillage comporte normalement, alignées le long du trajet à suivre par le fil A, des chambres de traitement élémentaire 1, 2, 3, 4, 5 et 6.
La chambre 1, où, à titre d'exemple, une attaque par un bain acide est effectuée, comporte une canalisation la reliée à un réservoir 10 de solution acide, par l'intermédiaire d'une pompe 11.
Les deux orifices lb et lc de cette chambre sont constitués par des tubes capillaires dont le diamètre, fonction de celui du fil à traiter, est déterminé de façon à éviter ou, tout au moins, à limiter les fuites de liquide par gravité ou par entraînement. La pompe 11 maintient dans la chambre 1 un niveau constant de liquide.
De part et d'autre de la chambre de traitement 1 sont disposées deux chambres de récupération 7 et 8. Elles entourent respectivement, de façon étanche, les orifices lb et lc et possèdent des canalisations 7a et 8a assurant la récupération du liquide de fuite qu'elles ramènent au réservoir 10.
Les chambres de traitement 2, 4 et 6 permettent l'exécution d'un essorage et, éventuellement, d'un séchage intermédiaire. Leurs extrémités sont, bien entendu, également entourées de façon étanche par les chambres de récupération 8, 14, 15, 16, 17 et 22. Dans ce cas, toutefois, le fluide de traitement est utilement l'air comprimé qui peut être amené par une canalisation principale 9 et aboutissant aux canalisations 2a, 4a, 6a propres à chacune desdites chambres.
Il faut souligner que les orifices d'entrée et de sortie de ces chambres 2, 4 et 6 sont chacun conformés en une tuyère convergentedivergente, repérés 2b et 2c pour la chambre 2.
Les convergents-divergents des chambres 2, 4 et 6 peuvent être alimentés en amont par une pression supérieure ou au moins égale à la pression critique au col de la tuyère. On rappellera à cet égard que l'on désigne par pression critique la pression régnant au col d'une tuyère et à partir de laquelle on obtient un écoulement supersonique dans le divergent, bien que l'écoulement soit subsonique dans le convergent.
On précisera, d'autre part, que les tuyères utilisées dans l'appareillage selon l'invention sont, de préférence, tracées suivant des méthodes connues, de façon que, lorsqu'elles existent, les ondes de choc, provoquées par le retour de l'air à une vitesse subsonique, soient situées à l'extérieur du divergent, et non pas, comme cela est fréquent, à l'intérieur de celui-ci.
On a représenté sur la fig. 2 une telle tuyère qui peut être disposée à chaque extrémité des chambres 2, 4 et 6, ou au moins à l'une d'entre elles, de préférence à l'extrémité de sortie du fil A.
Sur cette figure, on a désigné par 50 la paroi de la chambre, par 51 la partie convergente de la tuyère et par 52 la partie divergente.
On appellera P0 la pression ambiante à l'extérieur de la tuyère et P1 la pression à l'intérieur de la chambre 50. Si le rapport
P1
Po est supérieur ou égal à la valeur critique, laquelle dépend d'ailleurs de la forme de la tuyère, il existe dans le divergent 52 un écoulement supersonique délimité par la ligne 53. Ainsi qu'on le sait, rècoulement supersonique prend naissance au col de la tuyère.
Comme on l'a dit plus haut, les ondes de choc provoquées par le retour de l'air à une vitesse subsonique apparaissent à l'extrémité du divergent 52. On les a représentées par un ensemble d'un trait plein et d'un trait ponctué, les premières ondes de choc 54 étant, bien entendu, des ondes de décompression. Elles se développent suivant la surface sensiblement conique 54 et se réfléchissent sur elles-mêmes au sommet 55 de cette surface 54. Elles deviennent alors, ainsi qu'on le sait, des ondes de décompression se développant suivant la surface 56. Lorsqu'elles atteignent la zone où règne la pression constante P0, elles se réfléchissent sur cette zone en 57 pour se développer ensuite suivant la surface 58 jusqu'à son sommet 59.
On sait que, lorsque des ondes de choc se réfléchissent sur une zone à pression constante, elles changent de nature, de sorte que la surface 58 est délimitée par des ondes de compression. Des phénomènes analogues se poursuivent au-delà du sommet 59, mais il n'est pas nécessaire de les décrire pour la compréhension de l'invention.
On peut dire qu'il existe, à l'extérieur du divergent 52, une zone 60 délimitée par un réseau d'ondes de choc. On sait que la pression p régnant à l'intérieur de cette zone 60 est très inférieure à la pression ambiante PO à l'extérieur de la tuyère.
Lorsqu'un fil A, humide, pénètre dans la zone 60, on obtient une vaporisation instantanée d'une partie du liquide qu'il véhicule.
Cette vaporisation est due au fait que la pression dans la zone 60 est en général très inférieure à celle qui existait autour du fil lors d'un traitement précédent ayant provoqué son humidification.
On peut ainsi obtenir un effet d'essorage et/ou de séchage d'un fil dont l'efficacité dépend du débit d'air (quantité par unité de temps) traversant la zone 60. En effet, le taux d'humidité résiduelle du fil à sa sortie de la zone 60 dépend uniquement de la pression partielle de saturation du liquide véhiculé par le fil dans cette zone.
Par conséquent, on doit régler le débit d'air en fonction du taux d'humidité résiduelle désiré. En d'autres termes, le débit d'air doit être suffisant pour évacuer l'humidité dégagée dans la zone 60 et y maintenir ainsi une pression partielle de saturation suffisamment basse, de façon que la vaporisation se poursuive convenablement.
II faut ici souligner que l'essorage et/ou le séchage mentionné peut être exécuté dans la zone 6Q quel que soit le sens de déplacement du fil. C'est ainsi qu'à l'aide de la tuyère représentée à titre d'exemple sur la fig. 2, cette opération peut être exécutée soit à l'entrée, soit à la sortie des chambres 2, 4 ou 6, soit aux deux endroits simultanément.
Dans le cas, cependant, où le fil pénètre dans un orifice d'entrée, tel que 2b, il s'ajoute en général à l'effet de vaporisation précédemment décrit, un essorage purement mécanique du fil au voisinage du col du divergent-convergent. Ainsi, lors du passage du fil dans l'orifice d'entrée 2b, on peut obtenir la combinaison d'effets pneumatiques qui assurent aussi bien la pénétration complète du fil par la solution acide entraînée lors du passage dans la chambre 1 que la régulation de la teneur du fil en solution acide, ainsi que l'élimination par projection de l'excès de solution acide, laquelle est alors reprise par la canalisation de récupération 8a.
La chambre de traitement 3 est analogue à la chambre 1 et peut être alimentée par un bain neutralisant provenant d'un réservoir 12 par l'intermédiaire d'une pompe 13. Il en est de même de la chambre 5 qui peut être alimentée par un bain de lavage provenant d'un réservoir 20 par l'intermédiaire d'une pompe 21.
D'autre part, les chambres de traitement 4 et 6 sont analogues à la chambre 2 et peuvent assurer, si besoin est, un essorage au moins partiel dans les conditions qui ont été expliquées plus haut.
Enfin, les couples de chambres de récupération 14-15 et 16-17 présentent les mêmes caractéristiques et peuvent fonctionner dans les mêmes conditions que les chambres 7-8. Elles ramènent le liquide récupéré à des réservoirs 18 et 19 respectivement spécialisés pour la récupération de l'excès de liquide après une neutralisation ou après un lavage.
La dernière chambre de traitement 6 peut déboucher à l'air libre; toutefois, dans certains cas, il pourra être avantageux, comme représenté sur le dessin, d'assurer une récupération complète de l'air sortant de cette chambre. Il peut, en effet, être chargé de particules solides, liquides ou gazeuses qu'il serait dangereux de laisser s'échapper à l'atmosphère.
A cet effet, l'orifice de sortie 6b est prolongé par une chambre de récupération 22 dont la canalisation de récupération 22a est inclinée d'environ 45" sur l'axe dufil à traiter. Un conduit 22b relié à la canalisation principale 9 d'air comprimé débouche dans la chambre 22 et dirige le fluide sortant par l'orifice 6b directement sur la canalisation 22a.
Il est évident qu'une disposition analogue à celle des chambres 6-22 peut être prévue pour d'autres couples de chambres de traitement et de récupération.
Enfin, soit en phase intermédiaire, soit en phase finale, un séchage par chauffage peut être nécessaire. Comme représenté sur le dessin, on peut prévoir un capillaire 23 entouré d'un isolant dans lequel est noyée une résistance chauffante 24; ce capillaire pourra être traversé par le fil.
Si l'on se reporte maintenant à la fig. 3, on voit une forme spéciale de réalisation de l'appareillage selon l'invention utilisable pour la teinture des fils. Dans ce cas, ainsi qu'on l'a déjà signalé plus haut, il est essentiel de pouvoir doser convenablement le produit actif, en l'espèce la teinture, et d'être sûr de la reproductibilité des modes opératoires. L'invention permet la réalisation facile de ces conditions.
Cet exemple d'exécution de l'appareillage comporte une première chambre de traitement 31 munie d'une canalisation d'alimentation 31a reliée à un réservoir 40 de teinture et équipée d'une pompe 41. Cette chambre de traitement comporte deux orifices d'entrée et de sortie pour le fil constitués par des tubes capillaires 31b et 31c débouchant dans les chambres de récupération 37 et 38 qui entourent de façon étanche les extrémités desdits tubes. Des canalisations 37a, 38a assurent le retour de l'excèdent de teinture au réservoir 40. De plus, il est judicieux de prévoir dans la chambre de traitement elle-même une canalisation 31d, reliée également au réservoir 40 et permettant de maintenir un niveau sensiblement constant du liquide de teinture dans la chambre 31.
Une deuxième chambre de traitement 32 est reliée à une canalisation 32a permettant l'alimentation en air comprimé de cette chambre. Bien entendu, comme on l'a déjà signalé, les orifices d'entrée et de sortie pour le fil 32b et 32c sont constitués par des tuyères con vergentes-divergen tes, de préférence du type de celles décrites plus haut en référence à la fig. 2. Dans la pratique, il ne semble pas nécessaire de prévoir une chambre de récupération à la sortie de la chambre 32, mais une telle chambre de récupération peut se révéler utile dans certains cas particuliers.
De même, on pourra disposer, à la sortie de la chambre 32, un élément de chauffage analogue à celui qui a été décrit en référence à la fig. 1.
Il convient de souligner également que la chambre 31 peut être équipée de moyens de chauffage, constitués par exemple par des résistances électriques disposées à l'intérieur de la chambre ou entourant cette dernière. On utilisera également des tubes parcourus par un fluide chauffant, tel que la vapeur, de tels tubes pouvant être disposés à l'intérieur ou à l'extérieur de la chambre 31. De même, la chambre 31 pourrait être disposée à l'intérieur d'une enceinte chauffée par tout moyen approprié.
De tels moyens de chauffage seront utiles dans les cas où il convient d'augmenter la solubilité des produits de teinture ou s'il est nécessaire de faire subir à un fil des traitements tels que le blanchiment et l'application d'apprêts ou ceux procurant une modification de l'affinité tinctoriale.
Le fonctionnement de cet exemple d'exécution de l'appareillage est analogue à celui qui a été décrit plus haut, mais il apparaît utile d'insister sur quelques points particuliers.
De même que ci-dessus, on désignera par P1 la pression de l'air dans la canalisation 32a et, par conséquent, dans la chambre 32, et par P0 et P2 les pressions d'air respectivement à la sortie de l'orifice 32c et dans la chambre 38.
Au moment de son entrée dans l'orifice 32b, le fil A qui entraîne avec lui une certaine quantité d'agent actif, par exemple le liquide de teinture contenu dans la chambre 32, rencontre un écoulement gazeux qui, en fonction du rapport
P2 Pl peut être subsonique, sonique ou supersonique.
Comme on l'a expliqué plus haut, il peut donc exister, au voisinage de l'orifice 32b, une combinaison d'effets pneumatiques assurant un essorage mécanique et/ou par vaporisation d'autant plus important que la vitesse de l'écoulement est élevée. L'excès d'agent actif est projeté dans la chambre 38 et retourne au réservoir 40.
Lorsque le fil A a pénétré dans la chambre 32, il reste sur lui une quantité d'agent actif parfaitement déterminée, en fonction des conditions du traitement, notamment de la vitesse du fil et du rapport P2
Pz ¯.
De telles conditions sont facilement reproductibles.
Lorsque le fil A arrive au voisinage de l'orifice 32c, il est soumis à l'extérieur du divergent à une décompression provoquant la vaporisation du liquide qu'il véhicule. Ceci est dû, comme on l'a vu, à la formation d'un réseau d'ondes de choc stationnaires sous réserve que le rapport
P1
P2 soit convenable et supérieur à la valeur critique que l'on calcule facilement en fonction des dimensions du convergent-divergent 32c.
Après la vaporisation instantanée du liquide, seul le colorant reste sur le fil.
En d'autres termes, le passage du fil dans l'orifice 32b permet de déterminer le dosage de la coloration finale, cependant que son passage, dans la zone de décompression située à la sortie de l'ori fice 32, permet d'abaisser fortement son taux d'humidité sans modifier la quantité de colorant qui lui est appliqué.
Il est évident qu'en fonction des nuances plus ou moins foncées que l'on désire obtenir, on peut disposer les uns à la suite des autres plusieurs appareillages tels que celui que l'on vient de décrire.
Un tel appareillage peut, d'autre part, être légèrement modifié, suivant une première variante de réalisation (fig. 4), pour obtenir que le traitement d'un fil, par exemple sa teinture selon une couleur déterminée, soit limité à certaines zones du fil.
A cet effet, la canalisation 32a est munie d'un conduit auxiliaire 33 susceptible d'être mis en communication avec une source d'air comprimé dont la pression P3 est notablement supérieure à celle de l'air véhiculé par la canalisation 32a. Sur la figure, on a simplement représenté le conduit 34 amenant cet air comprimé à pression élevée.
Des moyens désignés par la référence générale 35 permettent de relier les conduits 34 et 33 ou, au contraire, de diriger vers l'atmosphère, par le conduit 36, l'air véhiculé par le conduit 34, tout en isolant le conduit 33. On peut utiliser divers types de vannes, mais il apparaît judicieux de prévoir une bascule binaire fluidique, représentée schématiquement sur la fig. 4 et comportant deux canalisations de commande 37, 37a. On sait qu'au moyen d'un courant gazeux amené par la canalisation 37 ou par la canalisation 37a, on peut diriger l'écoulement principal, qui doit alors être supersonique, soit vers le conduit 33, soit vers le conduit 36 à partir du conduit 34.
Le fonctionnement est alors le suivant.
On règle tout d'abord la pression P1, dans la canalisation 32a, de façon qu'elle soit supérieure à la pression critique dans la tuyère 32c, mais qu'elle soit inférieure à la pression critique dans la tuyère 32b. Cette dernière caractéristique peut être obtenue en ajustant convenablement et de façon connue, la pression P2 régnant dans la chambre 38, compte tenu par ailleurs de la forme de la tuyère 32b.
De même, on règle la pression P3, de façon qu'elle soit supérieure à la pression critique dans la tuyère 32b; cette pression P3 est alors nécessairement supérieure à la pression critique dans la tuyère 32c.
Lorsque l'air comprimé à pression élevée P3 véhiculé par le conduit 34 est dirigé vers la chambre 32 par le conduit 33, le fonctionnement est identique à celui qui a été décrit plus haut en référence à la fig. 3: le fil entraîne à l'intérieur de la chambre 32 une quantité dosée de liquide actif et se trouve essoré à la sortie de l'orifice 32c.
Si l'air provenant du conduit 34 est dirigé vers l'atmosphère, la pression s'abaisse brusquement dans la chambre 32 et devient inférieure à la pression critique dans la tuyère 32b. L'écoulement au travers de cette tuyère devient donc du type turbulent. Il n'y a donc plus de vaporisation avant la tuyère 32b, mais uniquement un essorage mécanique analogue à la pulvérisation.
Toutefois, on constate que cet essorage devient très violent pendant une certaine durée au moment où l'on rétablit la communication entre le conduit 34 et la chambre 32. Pendant cette période transitoire, durant laquelle la pression dans la chambre 32 tend à redevenir supérieure à la pression critique 32b, tout le liquide véhiculé par le fil est expulsé de celui-ci, y compris la teinture, avant que le fil ne pénètre dans la chambre 32. On peut, semble-t-il, expliquer ce phénomène par le fait que, la vitesse de l'air étant toujours sonique au col de la tuyère 32c, les ondes de turbulence qui se déplacent dans la chambre 32 à la vitesse sonique se réfléchissent sur la barrière constituée au col de 32c par le front de l'écoulement supersonique dans cette tuyère 32c.
Les ondes réfléchies en 32c se dirigent vers 32b et l'énergie qu'elles véhiculent vient s'ajouter à l'énergie normalement dissipée dans la tuyère 32b.
Quelle que soit l'explication exacte du phénomène, on constate qu'avant l'entrée dans la chambre 32, le fil se trouve dans un état pratiquement identique à celui qu'il possédait au moment de son entrée dans la chambre 32 (fig. 3).
La durée de ce phénomène est cependant limitée: elle dépend, bien entendu, des valeurs respectives de P3 et P1, ainsi que du volume constitué par la chambre 32 et le conduit 33. Ce phénomène disparaît, cependant, dès que l'équilibre est atteint et que la pression P3 règne dans la chambre 32 et que l'on retrouve un fonctionnement analogue à celui de la fig. 3.
On conçoit facilement qu'une succession judicieuse des deux phases du fonctionement permet d'obtenir des portions de fil traitées alternant avec des portions non traitées.
Ces portions non traitées pourront ensuite recevoir un traitement différent, par exemple une autre teinture, dans un appareillage consécutif analogue à celui qui vient d'être décrit. A cet égard, il sera judicieux d'assurer un couplage entre les commandes des deux bascules binaires fluidiques pour obtenir la régularité des deux traitements successifs.
Suivant une deuxième variante de réalisation visible sur la fig. 5, le conduit 33 peut être équipé d'un générateur 39 de vibrations sonores ou ultrasonores. Le fonctionnement est analogue à celui qui vient d'être décrit en référence à la fig. 4, à condition que les conditions soient telles que le rapport Pl
P2 soit voisin du rapport critique permettant l'apparition des ondes de choc au voisinage de l'orifice 32b, tout en étant inférieur à ce rapport critique.
Lorsque le générateur 39 est mis en route, on constate, comme le cas précédent, une concentration d'énergie au voisinage de l'orifice 32b, assurant l'essorage complet du fil avant son entrée dans la chambre 32.
Bien entendu, là encore, on peut prévoir plusieurs appareillages consécutifs pour effectuer des traitements différents sur des portions consécutives du fil, grâce à un couplage convenable des générateurs de vibrations.
Selon une troisième variante représentée sur la fig. 6, on peut modifier les conditions de l'écoulement au voisinage de la tuyère 32b en modifiant seulement la pression P2 dans la chambre 38 tout en maintenant constante la pression P1 dans la chambre 32. Ainsi qu'on le voit, on a disposé un sifflet 39a à lame vibrante sur la paroi de la chambre 38. Lorsque la lame vibrante obture le sifflet, la pression P2 augmente de sorte que le rapport Pt
P2 diminue et devient inférieur à la valeur critique. Au contraire, lorsque la lame vibrante dégage l'orifice d'évacuation du sifflet, les conditions de l'écoulement dans la tuyère 32b tendent vers les conditions critiques, provoquant d'une façon analogue à ce qui a été expliqué plus haut, une concentration d'énergie au voisinage de 32b et un essorage complet du fil avant son entrée dans la chambre 32.
Il est à remarquer que, dans ce cas, la fréquence de vibration du sifflet sera ajustée en fonction de la vitesse du fil pour obtenir des longueurs convenables de fil traité et de fil non traité.
Bien entendu, Invention n'est pas limitée aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites. Il est en effet facile de concevoir que le nombre, la succession et les dimensions des diverses chambres de traitement et de récupération devront être adaptés aux caractéristiques des phases élémentaires d'un traitement complexe, ainsi qu'à la nature du fil à traiter. En particulier, on peut envisager la succession sans interruption de chambres de traitement par des
fluides actifs, ces derniers pouvant être soit liquides, soit gazeux,
soit même constitués par des suspensions de particules solides
dans des liquides ou des gaz.
It is known that the threads can undergo, after spinning, various treatments, for example dyeing or coating. Currently, these treatments are carried out on spools of threads, sometimes on skeins, but their effectiveness does not always have the desired homogeneity.
The subject of the invention is an apparatus for the continuous treatment of a wire with fluids, comprising at least two treatment chambers between which is provided a recovery zone for treatment fluids, each treatment chamber comprising, on the one hand , two orifices for entering and leaving the wire, said orifices being aligned and having a diameter close to that of the wire and, on the other hand, a pipe intended to be connected to a source of treatment fluid, characterized in that that the treatment fluid recovery zone is shaped as a chamber surrounding and / or connecting, in a sealed manner,
The outlet of a treatment chamber and the inlet of the subsequent treatment chamber.
However, it should be indicated, from now on, that the apparatus can be used for the treatment of all kinds of threads, natural or synthetic, textile or metallic, the word thread designating here any flexible element of very small diameter compared to its length.
In practice, it is frequently necessary, in particular in the case of textile yarns, to measure the effectiveness of a treatment with an active agent. Therefore, at least some of the processing chambers allow for spinning and / or drying operations and can therefore be supplied with inert gas and are normally arranged after each supplyable processing chamber. by an active fluid, for example tincture. acid, etc.
The appended drawing illustrates, schematically and by way of example, embodiments of the apparatus according to the invention allowing the continuous treatment of a wire for fluids.
Fig. 1 is a schematic view of the assembly of a first embodiment of the apparatus.
Fig. 2 is a schematic view of a convergent-divergent nozzle equipping at least some of the treatment chambers which can be supplied with an inert gas.
Fig. 3 is a schematic view of the assembly of a second embodiment of the apparatus, usable in particular for dyeing a textile yarn.
Fig. 4, FIG. 5 and fig. 6 show variants of the apparatus of FIG. 3, which can be used in particular when it is desired to obtain threads having treated areas alternating with untreated areas.
The special embodiment described with reference to FIG. 1 can be used for a coating treatment of a wire.
If we refer to fig. 1, it can be seen that the apparatus normally comprises, aligned along the path to be followed by the wire A, elementary treatment chambers 1, 2, 3, 4, 5 and 6.
The chamber 1, where, by way of example, an attack by an acid bath is carried out, comprises a pipe 1a connected to a reservoir 10 of acid solution, by means of a pump 11.
The two orifices lb and lc of this chamber are formed by capillary tubes whose diameter, depending on that of the wire to be treated, is determined so as to avoid or, at the very least, to limit liquid leaks by gravity or by entrainment. . The pump 11 maintains a constant level of liquid in the chamber 1.
On either side of the treatment chamber 1 are arranged two recovery chambers 7 and 8. They surround respectively, in a sealed manner, the orifices lb and lc and have pipes 7a and 8a ensuring the recovery of the leakage liquid which 'they lead back to tank 10.
The treatment chambers 2, 4 and 6 allow the execution of a spinning and, optionally, an intermediate drying. Their ends are, of course, also surrounded in a sealed manner by the recovery chambers 8, 14, 15, 16, 17 and 22. In this case, however, the treatment fluid is usefully compressed air which can be supplied by a main pipe 9 and leading to pipes 2a, 4a, 6a specific to each of said chambers.
It should be noted that the inlet and outlet orifices of these chambers 2, 4 and 6 are each shaped as a converging divergent nozzle, marked 2b and 2c for chamber 2.
The convergent-divergent chambers 2, 4 and 6 can be supplied upstream by a pressure greater than or at least equal to the critical pressure at the neck of the nozzle. It will be recalled in this regard that the term “critical pressure” denotes the pressure prevailing at the throat of a nozzle and from which a supersonic flow is obtained in the diverging part, although the flow is subsonic in the convergent.
It will be specified, on the other hand, that the nozzles used in the apparatus according to the invention are, preferably, traced according to known methods, so that, when they exist, the shock waves, caused by the return of air at a subsonic velocity, are located outside the diverging part, and not, as is often the case, inside it.
There is shown in FIG. 2 such a nozzle which can be arranged at each end of the chambers 2, 4 and 6, or at least at one of them, preferably at the outlet end of the wire A.
In this figure, the wall of the chamber is designated by 50, by 51 the converging part of the nozzle and by 52 the divergent part.
We will call P0 the ambient pressure outside the nozzle and P1 the pressure inside the chamber 50. If the ratio
P1
Po is greater than or equal to the critical value, which also depends on the shape of the nozzle, there is in the divergent 52 a supersonic flow delimited by line 53. As we know, supersonic flow begins at the neck of the nozzle.
As we said above, the shock waves caused by the return of the air at a subsonic speed appear at the end of the divergent 52. They have been represented by a set of a solid line and a dotted line, the first shock waves 54 being, of course, decompression waves. They develop along the substantially conical surface 54 and reflect on themselves at the top 55 of this surface 54. They then become, as is known, decompression waves developing along the surface 56. When they reach the zone where the constant pressure P0 prevails, they are reflected on this zone at 57 to then develop along the surface 58 to its top 59.
It is known that, when shock waves are reflected on an area at constant pressure, they change in nature, so that the surface 58 is delimited by compression waves. Similar phenomena continue beyond vertex 59, but it is not necessary to describe them for the understanding of the invention.
It can be said that there is, outside the divergent 52, a zone 60 delimited by a network of shock waves. It is known that the pressure p prevailing inside this zone 60 is much lower than the ambient pressure PO outside the nozzle.
When a wet wire A enters zone 60, instantaneous vaporization of part of the liquid which it conveys is obtained.
This vaporization is due to the fact that the pressure in zone 60 is generally much lower than that which existed around the wire during a previous treatment which caused its humidification.
It is thus possible to obtain a spin-drying and / or drying effect of a yarn, the efficiency of which depends on the air flow (quantity per unit of time) passing through zone 60. In fact, the residual humidity level of the yarn. wire at its exit from zone 60 depends only on the partial saturation pressure of the liquid conveyed by the wire in this zone.
Therefore, the air flow must be adjusted according to the desired residual humidity level. In other words, the air flow must be sufficient to evacuate the humidity released in the zone 60 and thus to maintain there a sufficiently low partial pressure of saturation, so that the vaporization continues properly.
It should be emphasized here that the spinning and / or the drying mentioned can be carried out in zone 6Q regardless of the direction of movement of the yarn. Thus, with the aid of the nozzle shown by way of example in FIG. 2, this operation can be carried out either at the entrance or at the exit of chambers 2, 4 or 6, or at both places simultaneously.
In the case, however, where the thread enters an inlet orifice, such as 2b, it is generally added to the vaporization effect described above, a purely mechanical dewatering of the thread in the vicinity of the neck of the divergent-convergent . Thus, when the wire passes through the inlet orifice 2b, it is possible to obtain the combination of pneumatic effects which ensure both the complete penetration of the wire by the acid solution entrained during the passage through the chamber 1 and the regulation of the content of the wire in acidic solution, as well as the elimination by projection of the excess acidic solution, which is then taken up by the recovery pipe 8a.
The treatment chamber 3 is similar to the chamber 1 and can be fed by a neutralizing bath coming from a reservoir 12 via a pump 13. The same is true of the chamber 5 which can be fed by a washing bath from a reservoir 20 via a pump 21.
On the other hand, the treatment chambers 4 and 6 are similar to the chamber 2 and can ensure, if necessary, at least partial dewatering under the conditions which have been explained above.
Finally, the pairs of recovery chambers 14-15 and 16-17 have the same characteristics and can operate under the same conditions as the chambers 7-8. They return the recovered liquid to reservoirs 18 and 19 respectively specialized for the recovery of excess liquid after neutralization or after washing.
The last treatment chamber 6 can open into the open air; however, in certain cases, it may be advantageous, as shown in the drawing, to ensure complete recovery of the air leaving this chamber. It can, in fact, be charged with solid, liquid or gaseous particles which it would be dangerous to let escape into the atmosphere.
To this end, the outlet orifice 6b is extended by a recovery chamber 22, the recovery pipe 22a of which is inclined by approximately 45 "on the axis of the yarn to be treated. A pipe 22b connected to the main pipe 9 of compressed air opens into chamber 22 and directs the fluid exiting through orifice 6b directly onto pipe 22a.
It is obvious that an arrangement similar to that of the rooms 6-22 can be provided for other pairs of treatment and recovery rooms.
Finally, either in the intermediate phase or in the final phase, drying by heating may be necessary. As shown in the drawing, one can provide a capillary 23 surrounded by an insulator in which is embedded a heating resistor 24; this capillary can be crossed by the wire.
If we now refer to fig. 3 shows a special embodiment of the apparatus according to the invention which can be used for dyeing threads. In this case, as has already been pointed out above, it is essential to be able to properly dose the active product, in this case the dye, and to be sure of the reproducibility of the procedures. The invention allows these conditions to be easily achieved.
This exemplary embodiment of the apparatus comprises a first treatment chamber 31 provided with a supply pipe 31a connected to a dye reservoir 40 and fitted with a pump 41. This treatment chamber has two inlet orifices. and output for the wire formed by capillary tubes 31b and 31c opening into the recovery chambers 37 and 38 which tightly surround the ends of said tubes. Pipes 37a, 38a ensure the return of the excess dye to the reservoir 40. In addition, it is judicious to provide in the treatment chamber itself a pipe 31d, also connected to the reservoir 40 and making it possible to maintain a level substantially. constant dye liquid in chamber 31.
A second treatment chamber 32 is connected to a pipe 32a allowing the compressed air supply to this chamber. Of course, as has already been pointed out, the inlet and outlet orifices for the wire 32b and 32c consist of convergent-divergent nozzles, preferably of the type of those described above with reference to FIG. . 2. In practice, it does not seem necessary to provide a recovery chamber at the outlet of the chamber 32, but such a recovery chamber may prove useful in certain particular cases.
Likewise, at the outlet of the chamber 32, a heating element similar to that which has been described with reference to FIG. 1.
It should also be emphasized that the chamber 31 can be equipped with heating means, constituted for example by electrical resistors placed inside the chamber or surrounding the latter. Use will also be made of tubes traversed by a heating fluid, such as steam, such tubes being able to be placed inside or outside the chamber 31. Likewise, the chamber 31 could be placed inside the chamber. an enclosure heated by any suitable means.
Such heating means will be useful in cases where it is necessary to increase the solubility of the dye products or if it is necessary to subject a yarn to treatments such as bleaching and the application of primers or those providing a change in tinctorial affinity.
The operation of this exemplary embodiment of the apparatus is analogous to that which has been described above, but it appears useful to emphasize a few particular points.
As above, P1 will denote the air pressure in pipe 32a and, consequently, in chamber 32, and P0 and P2 will denote the air pressures respectively at the outlet of orifice 32c and in room 38.
At the moment of its entry into the orifice 32b, the wire A which carries with it a certain quantity of active agent, for example the dye liquid contained in the chamber 32, encounters a gas flow which, depending on the ratio
P2 Pl can be subsonic, sonic or supersonic.
As explained above, there may therefore exist, in the vicinity of the orifice 32b, a combination of pneumatic effects ensuring mechanical dewatering and / or vaporization which is all the greater as the flow speed is high. The excess of active agent is projected into chamber 38 and returns to reservoir 40.
When the wire A has entered the chamber 32, a perfectly determined quantity of active agent remains on it, depending on the treatment conditions, in particular the speed of the wire and the ratio P2
Pz ¯.
Such conditions are easily reproducible.
When the wire A arrives in the vicinity of the orifice 32c, it is subjected outside the diverging part to a decompression causing the vaporization of the liquid which it conveys. This is due, as we have seen, to the formation of a network of standing shock waves provided that the ratio
P1
P2 is suitable and greater than the critical value which can be easily calculated as a function of the dimensions of the convergent-divergent 32c.
After the liquid vaporizes instantly, only the dye remains on the yarn.
In other words, the passage of the wire in the orifice 32b makes it possible to determine the dosage of the final coloring, while its passage, in the decompression zone located at the outlet of the orifice 32, makes it possible to lower strongly its humidity level without modifying the amount of dye applied to it.
It is obvious that depending on the more or less dark shades that it is desired to obtain, several devices such as that which have just been described can be arranged one after the other.
Such an apparatus can, on the other hand, be slightly modified, according to a first variant embodiment (FIG. 4), in order to obtain that the treatment of a thread, for example its dyeing according to a determined color, is limited to certain areas. some thread.
To this end, the pipe 32a is provided with an auxiliary pipe 33 capable of being placed in communication with a source of compressed air, the pressure P3 of which is notably greater than that of the air conveyed by the pipe 32a. In the figure, there is simply shown the duct 34 bringing this compressed air at high pressure.
Means designated by the general reference 35 make it possible to connect the conduits 34 and 33 or, on the contrary, to direct towards the atmosphere, via the conduit 36, the air conveyed by the conduit 34, while isolating the conduit 33. It is possible to direct the air conveyed by the conduit 34 to the atmosphere. can use various types of valves, but it appears judicious to provide a binary fluidic latch, shown schematically in fig. 4 and comprising two control pipes 37, 37a. It is known that by means of a gas stream supplied by line 37 or by line 37a, it is possible to direct the main flow, which must then be supersonic, either towards line 33 or towards line 36 from the led 34.
The operation is then as follows.
The pressure P1 is first of all adjusted, in the pipe 32a, so that it is greater than the critical pressure in the nozzle 32c, but that it is lower than the critical pressure in the nozzle 32b. This last characteristic can be obtained by adjusting suitably and in a known manner, the pressure P2 prevailing in the chamber 38, also taking into account the shape of the nozzle 32b.
Likewise, the pressure P3 is adjusted so that it is greater than the critical pressure in the nozzle 32b; this pressure P3 is then necessarily greater than the critical pressure in the nozzle 32c.
When the high pressure compressed air P3 conveyed by the duct 34 is directed towards the chamber 32 by the duct 33, the operation is identical to that which has been described above with reference to FIG. 3: the wire entrains inside the chamber 32 a metered quantity of active liquid and is wrung out at the outlet of the orifice 32c.
If the air from the conduit 34 is directed to the atmosphere, the pressure drops sharply in the chamber 32 and falls below the critical pressure in the nozzle 32b. The flow through this nozzle therefore becomes of the turbulent type. There is therefore no longer any vaporization before the nozzle 32b, but only a mechanical dewatering similar to the spraying.
However, it is noted that this spinning becomes very violent for a certain period of time when communication is reestablished between the duct 34 and the chamber 32. During this transitional period, during which the pressure in the chamber 32 tends to become greater than again. critical pressure 32b, all the liquid conveyed by the yarn is expelled from it, including the dye, before the yarn enters the chamber 32. We can, it seems, explain this phenomenon by the fact that, the speed of the air being always sonic at the neck of the nozzle 32c, the turbulence waves which move in the chamber 32 at the sonic speed are reflected on the barrier formed at the neck of 32c by the front of the flow supersonic in this nozzle 32c.
The waves reflected in 32c go towards 32b and the energy which they convey is added to the energy normally dissipated in the nozzle 32b.
Whatever the exact explanation for the phenomenon, it can be seen that before entering chamber 32, the wire is in a state practically identical to that which it possessed when it entered chamber 32 (fig. 3).
The duration of this phenomenon is however limited: it depends, of course, on the respective values of P3 and P1, as well as on the volume constituted by the chamber 32 and the duct 33. This phenomenon disappears, however, as soon as equilibrium is reached. and that the pressure P3 reigns in the chamber 32 and that an operation similar to that of FIG. 3.
It is easily understood that a judicious succession of the two phases of the operation makes it possible to obtain portions of treated yarn alternating with untreated portions.
These untreated portions can then receive a different treatment, for example another dye, in a consecutive apparatus similar to that which has just been described. In this regard, it will be judicious to ensure a coupling between the commands of the two binary fluidic flip-flops in order to obtain the regularity of the two successive treatments.
According to a second variant embodiment visible in FIG. 5, the conduit 33 can be equipped with a generator 39 of sound or ultrasonic vibrations. The operation is similar to that which has just been described with reference to FIG. 4, provided that the conditions are such that the ratio Pl
P2 is close to the critical ratio allowing the appearance of shock waves in the vicinity of the orifice 32b, while being less than this critical ratio.
When the generator 39 is started, as in the previous case, there is an energy concentration in the vicinity of the orifice 32b, ensuring the complete drying of the wire before it enters the chamber 32.
Of course, here again, several consecutive devices can be provided to carry out different treatments on consecutive portions of the wire, by means of suitable coupling of the vibration generators.
According to a third variant shown in FIG. 6, it is possible to modify the conditions of the flow in the vicinity of the nozzle 32b by modifying only the pressure P2 in the chamber 38 while maintaining the pressure P1 in the chamber 32 constant. As can be seen, a vibrating blade whistle 39a on the wall of the chamber 38. When the vibrating blade closes the whistle, the pressure P2 increases so that the ratio Pt
P2 decreases and becomes below the critical value. On the contrary, when the vibrating blade clears the outlet of the whistle, the conditions of the flow in the nozzle 32b tend towards the critical conditions, causing in a manner analogous to what has been explained above, a concentration energy in the vicinity of 32b and a complete drying of the wire before it enters the chamber 32.
It should be noted that in this case the frequency of vibration of the whistle will be adjusted according to the speed of the yarn to obtain suitable lengths of treated yarn and untreated yarn.
Of course, the invention is not limited to the embodiments which have just been described. It is in fact easy to imagine that the number, the succession and the dimensions of the various treatment and recovery chambers will have to be adapted to the characteristics of the elementary phases of a complex treatment, as well as to the nature of the wire to be treated. In particular, it is possible to envisage the succession without interruption of treatment chambers by
active fluids, the latter possibly being either liquid or gaseous,
or even constituted by suspensions of solid particles
in liquids or gases.