CH631751A5 - Fil metallique dentele a emboitement pour la fabrication de garnitures de carde. - Google Patents

Description

La présente invention concerne les fils métalliques dentelés à l'emboîtement pour garniture de carde, c'est-à-dire des fils dont un bord forme des aspérités en dents de scie. La section transversale du fil comporte un talon relativement large surmonté d'une denture plus étroite. Ce genre de fil est couramment utilisé pour garnir les rouleaux de cardeuses ou les rouleaux élargisseurs du type employé dans les installations de filature open-end. Le fil est bobiné à spires jointives à la surface du rouleau cylindrique et la forme de son talon détermine l'espacement axial des dentures entre les spires adjacentes.

Dans ce genre d'applications, on utilise un fil ayant une section à emboîtement, c'est-à-dire dont le talon comporte deux faces opposées de formes complémentaires qui s'emboîtent l'une dans l'autre entre les spires adjacentes. Grâce à cette configuration, le bobinage du fil sur une surface cylindrique garantit une excellente rétention radiale du fil, car toutes les spires sont solidaires les unes des autres, sauf aux extrémités du rouleau.

En service, les dentures sont soumises à des efforts du fait de leur action sur les fibres et il arrive parfois que des fils simples (sans emboîtement) se déforment radialement jusqu'à la rupture de leur talon. En pareil cas, les spires adjacentes se déroulent et commencent à fouetter, ce qui peut causer de sérieux dommages à la machine. Au contraire, les fils à emboîtement sont beaucoup mieux maintenus, car les efforts qui s'exercent sur les dentures sont répartis sur un grand nombre de spires adjacentes. De plus, même en cas de rupture complète du talon, le fil reste en place sur le rouleau et ne risque pas de causer des dommages à la machine en fouettant.

Le brevet britannique N° 854090 décrit un type de fil à emboîtement dont le talon a une section en chevron. Cette configuration n'est cependant pas entièrement satisfaisante lorsque la largeur du talon est faible, car la gorge de sa face en creux a tendance à se refermer au moment du bobinage, particulièrement sur les rouleaux de petit diamètre, et la nervure complémentaire s'emboîte imparfaitement dans la gorge déformée. Cet inconvénient impose une limitation pratique à l'épaisseur minimale du fil qui détermine le pas axial des spires. Dans un enroulement à spires jointives, le pas de l'hélice est égal à l'épaisseur transversale de la section du talon du fil, comme défini dans le projet de norme internationale ISO/DIS 5234.

La présente invention a donc pour objet une amélioration de la configuration des fils métalliques dentelés à emboîtement pour garniture de carde, particulièrement pour les applications qui nécessitent des dentures serrées. La fabrication du fil dentelé est en outre rendue plus simple et plus économique.

Les inconvénients des fils à talon en chevron sont éliminés pour les fils de faible épaisseur employés sur des rouleaux de petit diamètre.

Selon l'invention, un fil métallique dentelé à emboîtement est défini par la revendication 1.

En pratique, la profondeur maximale de la gorge ne doit pas dépasser environ 0,7 mm et, de préférence, 0,5 mm. Il est en outre préférable que la profondeur maximale de la gorge ne dépasse pas l'épaisseur théorique de la base de la denture (c'est-à-dire l'épaisseur qu'elle aurait à l'intersection de ses flancs avec la face supérieure du talon en faisant abstraction des éventuels congés de raccordement). Il est également souhaitable de limiter la profondeur maximale de la gorge à 80% de l'épaisseur théorique de la base de la denture.

Le fait de limiter la pénétration de la gorge dans le talon facilite la fabrication du fil dentelé et supprime l'effet de pincement qui tend à refermer la gorge au moment du bobinage du fil sur le rouleau. Avec un tel fil, on peut réaliser des garnitures de carde plus serrées qu'auparavant.

A titre d'exemple, l'application des principes de l'invention a permis de réaliser des garnitures de cadre d'un pas inférieur à 1 mm et, en raffinant les techniques de fabrication du fil, on devrait pouvoir atteindre des pas encore plus petits, de l'ordre de 0,40 mm.

Un aspect préféré de l'invention concerne les formes respectives de la nervure et de la gorge complémentaire qui doivent assurer un emboîtement de haute précision. La nervure peut avoir une section plus ou moins trapézoïdale avec une hauteur plus grande que l'épaisseur du talon, l'un des flancs de la partie dentelée étant le prolongement de la face en creux du talon.

Les dessins annexés représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'objet de l'invention.

La fig. 1 est une coupe transversale d'un fil dentelé à talon en chevron de l'art antérieur.

La fig. 2 est une coupe transversale du fil dentelé à emboîtement de l'invention.

La fig. 3 est une vue en élévation latérale d'une partie du fil de la fig. 2.

Le fil métallique dentelé de la fig. 1 est utilisé depuis quelques années pour la fabrication des garnitures de cardes. Il comporte un talon en chevron 10 et une partie dentelée 12 dont l'un des flancs est le prolongement de la face en creux du talon. On voit que la face opposée du talon 10 forme une nervure triangulaire relativement accentuée. La denture 12 peut être réalisée de différentes manières et donne généralement satisfaction.

La face en creux 14 du talon forme une gorge triangulaire et la face en relief 16 du talon forme une nervure complémentaire de la gorge. En fait, la section du talon forme un chevron relativement accentué. Sur la figure, les deux branches du talon sont à peu près perpendiculaires et symétriques par rapport à l'axe X-X.

Lorsqu'un tel fil est bobiné sur une surface cylindrique, les faces en relief et en creux des spires adjacentes doivent normalement s'emboîter exactement les unes dans les autres.

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Lorsque le rouleau garni de fil dentelé est en service, les dents sont soumises à des efforts appréciables qui peuvent entraîner des déformations et même la rupture du talon. Ce genre d'incident est relativement sérieux, car il nécessite un regarnissage complet du rouleau et, si les spires adjacentes se déroulent, le fil métallique vient fouetter sur d'autres parties de la machine en causant d'importants dommages. Ce risque est normalement supprimé avec des fils à emboîtement, car les efforts exercés sur les dentures sont répartis sur un certain nombre de spires adjacentes et le risque de déformation et de rupture est très sensiblement réduit. Avec la section de fil de la fig. 1, une garniture bobinée avec un pas de l'ordre de 1 mm présente un emboîtement de près de 0,75 mm entre les spires adjacentes, ce qui assure une résistance considérable aux déformations radiales. En fait, même en cas de rupture du talon pour une raison quelconque, le fil reste prisonnier entre les spires adjacentes.

Cependant, si ce type de fil donne toute.satisfaction pour des pas axiaux supérieurs à environ 1,65 mm, soit à peu près 6,4 spires/cm, des difficultés importantes apparaissent lorsqu'il faut utiliser un pas plus petit. Au moment de son enroulement sur le rouleau, le talon en chevron a tendance à se refermer et la déformation est d'autant plus marquée que le diamètre du cylindre est petit. Ce phénomène peut s'expliquer par la théorie de la flexion d'une poutre.

En faisant abstraction de la partie dentelée 12, on peut considérer le talon 10 comme une poutre soumise à un effort de flexion autour de l'axe du rouleau. On sait qu'en pareil cas il existe un plan médian neutre (X-X sur la fig. 1) qui délimite les fibres travaillant à la compression au contact du rouleau des fibres travaillant à la traction. En d'autres termes, il y a accumulation d'énergie potentielle dans ces deux régions du talon avec des contraintes progressivement croissantes lorsqu'on s'éloigne du plan X-X dans les deux sens. La poutre constituée par le talon 10 se comporte comme un ressort cherchant à reprendre sa position primitive par une dilatation de la région inférieure et par une contraction de la région supérieure. S'il s'agissait d'une poutre de section pleine, il n'y aurait aucune déformation dans le sens vertical, mais les extrémités du chevron sont souumises à deux forces opposées P et Q dont les moments par rapport à la pointe du V de la gorge sont importants. Il est évident que la force Q n'a pas d'action, car elle est faible, comparée à la force de serrage radial qui plaque sur la surface du rouleau, mais elle peut en pratique augmenter l'effet de l'autre force P. Par contre, la force P agissant sur la branche supérieure du chevron avec un moment important provoque une déformation vers le bas et un resserrement des deux branches.

En résumé, le couple qui tend à refermer le chevron autour de la pointe du V dépend de la profondeur de pénétration de la gorge (mesurée sur l'axe X-X entre la ligne qui joint les extrémités du chevron et le fond de la gorge) et de la hauteur totale du chevron, c'est-à-dire du talon.

Pendant l'opération de bobinage de la garniture de carde, la gorge a donc tendance à se refermer et empêche l'emboîtement correct de la nervure de la spire adjacente. Ce phénomène se traduit par une modification du pas effectif de l'enroulement qui est d'autant plus accentuée que le diamètre du rouleau est petit. Pour prendre un exemple pratique, si l'épaisseur du fil est 1 mm, on devrait pouvoir bobiner 10 spires/cm, alors qu'en réalité on ne peut arriver qu'à 8 ou 9 spires. Il y a donc inévitablement des vides entre les parties en creux et en relief des talons, ce qui nuit à la solidité de l'enroulement et ne permet pas d'obtenir des dentures aussi serrées qu'on le voudrait. On considère généralement que la section de la fig. 1 n'est plus utilisable pour un pas inférieur à environ 1,65 mm.

Pour certaines opérations de cardage, il est souhaitable d'employer des dentures fines très serrées, ce qui nécessite un bobinage très réduit.

On a constaté que l'on pouvait réduire la profondeur d'emboîtement sans diminuer sensiblement la solidité de la garniture et que, en tout cas, il valait mieux un emboîtement réduit, mais total, qu'un emboîtement imparfait, comme avec la section de la fig. 1. Cette constatation prend tout son sens avec les dentures ultrafines qui ne sont soumises qu'à de faibles efforts dans le sens de l'arrachement radial.

C'est dans cette optique qu'une nouvelle section de fil à emboîtement, illustrée sur les fig. 2 et 3, a été mise au point. On voit que le talon 20 et la partie dentelée 22 ont un flanc commun sur le côté gauche de la fig. 2. Le talon a une section générale rectangulaire dont la dimension verticale est relativement grande comparée à l'épaisseur W. En pratique, la forme générale du talon n'est pas déterminante pour atteindre le résultat recherché. La largeur W (fig. 2) correspond au pas d'enroulement tel qu'il est défini dans le projet ISO/DIS 5234.

Le talon 20 comporte une face en creux 24 et une face en relief 26 de formes complémentaires. La gorge de la face en creux a une section sensiblement trapézoïdale de faible profondeur délimitée par un fond plat 28 et des flancs obliques 30 et 31. En fait, les flancs de la gorge sont formés par deux arrondis opposés qui se raccordent tangentiellement.

En comparant les fig. 1 et 2, on voit immédiatement que la profondeur de la gorge de la section de l'invention est beaucoup plus petite que celle de la gorge en V de la fig. 1. En particulier, alors que la gorge triangulaire de la fig. 1 pénétrait au-delà du flanc opposé de la denture, celle de la fig. 2 ne s'étend que sur une partie de l'épaisseur transversale de la denture 22. Pour comparer la profondeur de la gorge et l'épaisseur de la denture, on mesure cette dernière à la base de la denture en faisant abstraction de son congé de raccordement. Un autre point important est le fait que la profondeur de la gorge est inférieure à la moitié de l'épaisseur W du talon. Dans un exemple d'application, l'épaisseur W peut être de 0,9 mm (mesurée entre les deux faces du talon en ignorant la saillie de la nervure), alors que la profondeur de la gorge n'est que de 0,30 mm. Dans tous les cas, il est souhaitable que cette profondeur ne dépasse pas 0,7 mm.

La hauteur de la face en creux 24 est relativement grande comparée à la profondeur de sa gorge. Dans ces conditions, la section de la fig. 2 a un bien meilleur comportement à la flexion que celle de la flg. 1. L'effet de contraction de la gorge est pratiquement éliminé et l'enroulement du fil peut se faire au pas théorique qui correspond à son épaisseur W. De plus, l'emboîtement des nervures et des gorges entre les spires adjacentes est quasiment parfait.

En pratique, une section offrant une profondeur d'emboîtement de 0,3 mm suffît à assurer la solidité de l'enroulement, même en cas de rupture du talon du fil. Cette configuration a permis de réaliser des garnitures de carde d'un pas inférieur à 0,90 mm et il doit être possible d'arriver à des pas de 0,6 à 0,5 mm si le besoin s'en fait sentir. Par ailleurs, rien n'empêche de réaliser le fil des fig. 2 et 3 dans des sections plus grosses, correspondant par exemple à un pas axial de 1,6 mm.

Un autre avantage appréciable de la section des fig. 2 et 3 est qu'il est plus simple et plus économique à fabriquer qu'un fil à talon en chevron comme celui de la fig. 1. On peut en effet employer des installations classiques avec des qualités d'acier appropriées. Par contre, le fil à talon en chevron nécessite des installations de production modifiées et ne permet pas d'utiliser les meilleures qualités d'acier du point de vue de la résistance à l'usure et de la finesse de la denture. En conclusion, le fil de l'invention ne nécessite pas d'installations spéciales de fabrication et peut être produit sur les machines couramment utilisées pour le fil simple au prix de modifications mineures. Les formes illustrées ne sont pas imperatives et des résultats analogues peuvent être obtenus avec des gorges et des nervures de sections semi-circulaires ou rectangulaires.

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1. Fil métallique dentelé à emboîtement pour la fabrication de garniture de carde, le fil ayant un talon et une partie dentelée, le talon ayant deux faces opposées dont l'une est en creux et l'autre en relief, caractérisé en ce que l'épaisseur du talon n'excède pas 1,65 mm et en ce que la profondeur de la partie en creux mesurée perpendiculairement à la face correspondante n'excède pas la moitié de l'épaisseur du talon.

2. Fil dentelé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur maximale de sa partie en creux n'excède pas 0,7 mm.

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REVENDICATIONS

3. Fil dentelé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur maximale de sa partie en creux n'excède pas 0,5 mm.

4. Fil dentelé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur maximale de sa partie en creux ne dépasse pas l'épaisseur théorique de la base de sa partie dentelée.

5. Fil dentelé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la profondeur maximale de sa partie en creux ne dépasse pas 80% de l'épaisseur théorique de la base de sa partie dentelée.

6. Fil dentelé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur du talon, qui détermine le pas théorique de bobinage, n'excède pas 1,1 mm.

7. Fil dentelé selon l'une des revendications 1,4 et 5, caractérisé en ce que l'épaisseur du talon, qui détermine le pas théorique de bobinage, n'excède pas 0,92 mm.

8. Fil dentelé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section du talon est sensiblement rectangulaire, plus haute que large, avec sa face en creux dans le même plan que l'un des flancs de la partie dentelée du fil.

9. Fil dentelé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de la partie en relief du talon correspond approximativement à celle de la partie en creux de manière à s'emboîter étroitement dans la partie en creux d'une spire de fil adjacente.

10. Fil dentelé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie en creux du talon forme une gorge à fond plat.