EP0515762A1

EP0515762A1 - Procédé de filage centrifuge

Info

Publication number: EP0515762A1
Application number: EP91500048A
Authority: EP
Inventors: Carlos Pujol-Isern
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1992-12-02
Also published as: JPH05163621A

Abstract

Le fil sortant d'un train étireur (1,2) est conduit dans un pot de filage centrifuge (20). Une fois qu'une certaine longueur de fil est accumulée contre la paroi de ce pot, le fil est coupé par un organe de coupe (11,13,14) et l'extrémité ainsi libérée de la longueur de fil qui est dans le pot (20) est chassée par une buse (35) alimentée en air sous pression et ménagée dans un organe d'extraction (22), dans un conduit d'évacuation (33) aboutissant à une bobine de stockage (41). Quant à l'autre extrémité, qui n'est plus reliée à la torsion induite dans le pot (20), une prétorsion lui est communiquée en même temps qu'une traction par un écoulement hélicoïdal d'air engendré dans l'organe d'alimentation (4) par de l'air sous pression admis à travers une ouverture (10) et sortant dans un canal (5) d'entrée du fil à travers des buses (8) inclinées par rapport à l'axe de ce canal et y débouchant tangentiellement. L'organe de coupe (11,13,14) bouche le passage d'air dans l'embranchement (6) et son passage (14) conduit l'air vers le pot (21) à travers l'embranchement (7) en entraînant le fil avec lui. Ce cycle se répète ensuite indéfiniment.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de filage centrifuge selon lequel on dépose le faisceau de fibres produit à partir d'un train étireur contre la face latérale d'un pot entraîné en rotation, on coupe le faisceau en amont de ce pot dès qu'une certaine longueur de fil est accumulée contre cette paroi, on dirige l'une des extrémités coupées, formant la fin de cette longueur de fil ainsi accumulée vers une bobine de stockage et on dirige l'autre extrémité coupée contre la face latérale d'un second pot entraîné en rotation, on coupe à nouveau le faisceau des qu'une certaine longueur de fil est accumulée contre la paroi latérale de ce second pot et on répète ce cycle en continu.
La filature centrifuge est un procédé de filage dont l'idée a été proposée par un certain de Feranti en 1904 déjà. L'intérêt de ce mode de filage réside essentiellement dans le fait qu'il permet d'éviter les problèmes de frottement du système continu à anneau-curseur et peut de ce fait atteindre des vitesses beaucoup plus élevées avec une qualité excellente du fil.
L'inconvénient de ce procédé vient du fait qu'il n'est pas possible de travailler de façon continue étant donné que le pot doit être vidé périodiquement. Pour éviter une interruption du procédé pendant l'évacuation du fil produit dans ce pot, et une diminution considérable du rendement, on a proposé d'avoir deux pots par unité de filage, de façon à remplir le second pot pendant que l'on vide le premier pot et inversement.
Un dispositif destiné à mettre en oeuvre ce procédé de filage en utilisant deux pots par unité de filage a été décrit dans le US-3,343,358. A cet effet, ce dispositif comporte un conduit d'alimentation du faisceau de fibres qui présente deux embranchements dont chacun aboutit à un pot. Chaque embranchement comporte un dispositif de coupe du faisceau et des moyens pneumatiques sont destinés à diriger une extrémité coupée dans l'autre embranchement tandis que d'autres moyens pneumatiques envoient l'autre extrémité coupée formant la fin de la longueur de fil formée dans le premier pot, dans un conduit d'évacuation qui aboutit à un dispositif de bobinage.
Avec ce mode de filage, le fil est tordu en deux phases : lorsqu'il entre dans le pot et lorsqu'il en sort. Il s'ensuit que le fil dans le pot a environ 50-60 % de la torsion finale. De ce fait, la torsion induite au cours de la première phase étant plus faible que celle qui est induite avec le procédé à anneau-curseur par exemple, la torsion remonte moins le long du fil et le manque de cohésion entre les fibres ne permet en général pas d'assurer la continuité du procédé, ce qui explique en partie pourquoi ce procédé ne connait pas d'application industrielle, malgré le fait qu'il permet d'obtenir un fil de haute qualité à une vitesse de production élevée du fait qu'il supprime les problèmes de frottement du système à anneau-curseur.
Un autre problème encore non résolu de ce mode de filage vient du fait que dès que l'on coupe le faisceau de fibres pour changer de pot, l'extrémité ainsi libérée que l'on doit amener jusqu'au second pot perd toute sa torsion, n'étant plus attachée au fil qui se trouve dans le pot et les fibres du ruban étiré sortant du train étireur qui sont absolument parallèles ne sont donc pas aptes à supporter la traction nécessaire pour amener cette extrémité dans le second pot. De ce fait, il y a interruption du processus de filage à chaque changement de pot et comme la longueur de fil qui peut être accumulée dans un pot est relativement faible, les interruptions sont fréquentes. C'est sans doute une autre raison pour laquelle ce procédé de filage n'a pas connu de mise en oeuvre industrielle quand bien même son principe date de presque un siècle.
Le filage pneumatique à jet d'air est un autre mode de filage dont on parle depuis un moment comme d'un système très prometteur, en particulier sur le plan de la productivité. On trouve un schéma de principe de ce procédé dans un article paru dans le No 5/1989 du Meilland Textilberichte - page 324 - figure 4. Selon ce procédé, le faisceau de fibres formé à la sortie du train étireur est pris dans un premier tourbillon hélicoïdal dirigé dans un sens puis dans un second tourbillon holicoïdal dirigé en sens inverse. Lorsque l'on examine la structure du fil produit par ce procédé, on remarque que la torsion n'affecte qu'une couche superficielle du fil, alors que les fibres de l'âme restent parallèles et ne participent pas de ce fait à la résistance du fil, comme ceci est montré à la figure 3 - page 318 du même numéro du "Meilland" susmentionné et expliqué sur cette même page.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des procédés de filage susmentionnés.
A cet effet, cette invention a pour objet un procédé de filage centrifuge conforme à la revendication 1, ainsi qu'un métier à filer, conforme à la revendication 2.
Ce procédé permet d'induire une prétorsion sur le faisceau de fibres sortant du train étireur, suffisante pour l'amener dans les pots de filage où il reçoit la torsion réelle. Ce procédé permet aussi de faire passer le faisceau de fibres d'un pot à l'autre, malgré la coupe du faisceau qui doit intervenir pour permettre ce changement de pot et supprime ainsi la liaison entre le faisceau de fibres sortant du train étireur et les moyens qui lui communiquent une partie de sa torsion. Grâce à ce procédé, il n'y a donc pas rupture du filage malgré la rupture du faisceau et la prétorsion qui lui est communiquée est suffisante pour amener l'extrémité libérée du faisceau dans l'autre pot, où le processus de filage centrifuge se poursuit. Compte tenu du fait que le dans cette première phase, le fil ne reçoit qu'environ 60 % de sa torsion totale, cette prétorsion se révèle également indispensable pour s'ajouter à la torsion qui remonte le long du fil depuis le pot et lui communiquer une cohésion suffisante pour lui permettre de passer de la sortie du train étireur aux pots de filage centrifuge sans se casser. Il faut encore relever que contrairement au système de filage à jet d'air, le fil est constamment tordu dans le même sens de sorte que la torsion affecte l'ensemble des fibres composant le fil.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et une variante du métier à filer pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
La figure 1 est une vue en élévation partiellement en coupe de ce dispositif de filage.
La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II d'un détail de la figure 1.
La figure 3 est une vue partielle agrandie de la figure 1.
La figure 4 est une vue partielle agrandie d'un détail de la figure 3.
La figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif de filage semblable à celui de la figure 1 avec formation d'un fil continu et bobinage de ce fil.
La portion de métier à filer illustrée par la figure 1 ne représente qu'une unité de filage centrifuge d'un métier à filer. Seules les parties nécessaires à la compréhension de l'invention ont été illustrées en faisant abstraction des mécanismes d'entraînement qui sont bien connus de l'homme de métier.
Le dispositif qui fait partie d'un métier à filer comporte une paire de rouleaux 1, 2 d'alimentation du faisceau de fibres. L'un de ces rouleaux 2 est solidaire d'un arbre d'entraînement 3 entrainé en rotation par le mécanisme moteur du métier à filer. Avantageusement, les rouleaux 1 et 2 constituent la dernière paire de rouleaux d'un train étireur (non représenté).
A la sortie du train étireur, le faisceau de fibres entre dans un organe d'alimentation 4 dont une coupe est illustrée par la figure 2. Cet organe d'alimentation comporte un conduit 5 dont l'entrée est conique pour recevoir le faisceau de fibres sortant du train étireur et qui se divise en deux embranchements 6 et 7.
Quatre buses 8 débouchent tangentiellement le long du conduit 5. Ces buses 8 communiquent avec un canal annulaire d'alimentation 9 qui communique lui-même avec l'extérieur par une ouverture 10 destinée à relier les buses 8 à une source d'air sous pression (non représentée). Comme illustré par la figure 1, ces buses 8 sont inclinées par rapport à l'axe du conduit 5. Compte tenu de cette inclinaison et du fait que ces buses débouchent tangentiellement dans le conduit 5, elles induisent dans ce conduit un écoulement hélicoïdal se dirigeant vers les embranchements 6 et 7.
Un tiroir 11 est monté coulissant dans un logement 12 de l'organe d'alimentation. Ce tiroir comporte deux passages 13 et 14 qui sont disposés de manière à relier le conduit 5 respectivement avec les conduits 6 et 7, dans les deux positions limites que le tiroir peut occuper dans le logement 12. Deux ouvertures 15 et 16 sont ménagées respectivement aux deux extrémités du logement 12 pour le relier par deux lignes d'alimentation distinctes 17 respectivement 18 sélectivement à une source d'air sous pression (non représentée) par l'intermédiaire d'une vanne de commande 19, de sorte que le tiroir 11 peut être déplacé entre ses deux positions limites pour relier le conduit 5 soit avec le conduit 6 soit avec le conduit 7. Il est à relever que l'espace séparant les entrées des passages 13 et 14 du tiroir 11 est légèrement inférieur aux diamètres du conduit 5 de sorte qu'en déplaçant le tiroir 11 entre ses deux positions, l'air sous pression peut toujours s'écouler dans les conduits 6 et 7 et n'est pas refoulé à contre courant dans le conduit 5, ce qui interromprait le processus de filage.
En déplaçant le tiroir 11 de l'une à l'autre position limite, les bords des ouvertures d'entrée des passages 13 et 14 se déplacent par rapport à l'ouverture de sortie du conduit 5 ce qui permet de cisailler le faisceau de fibres. Au contraire, la face du tiroir 11 située entre les sorties des passages 13 et 14 ménage un jeu 11a avec la paroi du logement 12 pour éviter de pincer l'extrémité du faisceau de fibres qui a été coupé.
Comme illustré par la figure 1, chaque embranchement 6 et 7 conduit à un pot de filage centrifuge 20 respectivement 21 en passant à travers un organe d'extraction 22 respectivement 23. Ces pots sont entraînés en rotation par des moyens (non représentés). Les parties tubulaires 24 respectivement 25 conduisant des organes d'extraction 22,23 dans les pots respectifs 20 et 21 est entourée d'un tube télescopique 26 respectivement 27. Ces tubes télescopiques sont solidaires d'un support 28 entraîné dans un mouvement vertical alternatif comme indiqué par les doubles flèches F, par un mécanisme d'entraînement de la machine (non représenté). Les extrémités inférieures de ces tubes télescopiques 26,27 sont de ce fait déplacées le long des axes longitudinaux des pots de filage centrifuge 20, respectivement 21, afin de répartir le fil sortant à la base de ce tube télescopique, le long des faces latérales internes des pots de filage centrifuge 20 et 21.
Chaque tube télescopique 26,27 est entouré d'un manchon 29 respectivement 30 qui a pour but de ménager à son extrémité un profil évasé 31 par exemple, comme illustré par la figure 4, servant au guidage du faisceau de fibres avant qu'il ne quitte l'extrémité de ce manchon 29 pour se déposer sur la face interne du pot 20. Ce profil évasé 31 est relié à la face latérale externe du manchon 29 par un profil convexe 32. Cette forme de l'extrémité inférieure du manchon 29 a été étudiée afin d'éviter que le faisceau de fibres qui en sort ne s'enroule autour de ce manchon en particulier au cours de la descente du tube télescopique 26, lorsque le faisceau de fibres fait un angle aigu avec la face externe du manchon 29.
Deux conduits d'évacuation 33,34 sortent des organes d'extraction 22 respectivement 23 et aboutissent à une bobine de stockage du fil 41 produit dans les pots 20 et 21. Des buses 35 et 36 reliées sélectivement à la source d'air sous pression (non représentée) par les conduits d'alimentation 18 respectivement 17 débouchent dans les conduits 6 respectivement 7 en formant un angle oblique dirigeant le jet d'air dans les conduits d'évacuation 33 respectivement 34. Deux obturateurs 37 et 38 sont montés coulissants dans les organes d'extraction 22 respectivement 23 parallèlement aux conduits 6 respectivement 7, juste au niveau de l'embranchement des conduits d'extraction 33 respectivement 34. Ces obturateurs 37 et 38 sont chacun solidaires d'un dispositif d'actionnement pneumatique 39 respectivement 40 comprenant un cylindre et un piston à double effet, connectés de façon inverse l'un par rapport à l'autre aux conduits d'alimentation 17 et 18, de manière que l'un des obturateurs ferme son conduit d'évacuation quant l'autre l'ouvre et inversement, comme illustré par la figure 1.
La figure 5 montre une variante selon laquelle il est possible de produire un fil en continu avec le procédé de filature centrifuge objet de l'invention.
On reconnait sur cette figure l'organe d'alimentation 4 disposé à la sortie du train étireur dont les rouleaux de sortie 1 et 2 délivrent le faisceau de fibres étiré obtenu à partir d'un ruban de fibres R. On reconnait les embranchements 6 et 7 sortant de l'organe d'alimentation, les organes d'extraction 22,23, les pots de filature centrifuge 20,21 ainsi que les conduits d'évacuation 33 et 34. Ces conduits entrent dans un premier dispositif de réserve de fil 43 de type connu qui permet d'amener du fil et de l'extraire à des vitesses variables. Suit un dispositif de rattache de fils 42 qui est de préférence un dispositif de rattache tel que celui décrit dans le EP-A1-0 249 578 appartenant au déposant. Ce dispositif de rattache est suivi par un second dispositif d'alimentation à réserve de fil 43a connu. Ces dispositifs de réserve de fil connus sont par exemple, du type de celui qui est décrit dans le US-3,796,384. Un tel dispositif d'alimentation permet de recevoir du fil à vitesse variable et, grâce à sa réserve de le fournir simultanément à une autre vitesse. Une bobine 44 associée à un arbre de bobinage 45 entraîné par le mécanisme d'entraînement du métier à filer, reçoit en continu le fil sortant du dispositif d'alimentation à réserve de fil 43a. La vitesse de bobinage correspond à la vitesse de filage.
Revenons maintenant aux figures 1 à 4 pour examiner le fonctionnement du dispositif pour la mise oeuvre du procédé de filage objet de l'invention.
Le faisceau de fibres étiré sortant du train étireur 1,2 entre dans le conduit 5 de l'organe d'alimentation 4 et est soumis à la force hélicoïdale induite par les écoulements d'air sortant des buses 8. En arrivant aux embranchements 6 et 7, l'air sous pression entraînant avec lui le fil se dirige dans celui des embranchements qui est ouvert, c'est-à-dire celui qui est relié au conduit 5 par un passage 13 ou 14. Dans cet exemple, c'est l'embranchement 6 qui est ouvert. Le fil qui a subi une prétorsion dans le conduit 5 passe alors dans le conduit 6, traverse l'organe d'extraction 22 et aboutit dans le pot de filage centrifuge 20 à la sortie du tube télescopique 26 animé d'un mouvement vertical de sens alternatif pour répartir le fil contre la paroi latérale interne de ce pot de filage.
Lorsqu'une certaine quantité de fil a ainsi été déposée en subissant une torsion déterminée induite par la rotation du pot de filage centrifuge 20, la vanne 19 commute la source d'air sous pression du conduit d'alimentation 17 au conduit d'alimentation 18. Le tiroir 11 est poussé de gauche à droite dans le logement 12, coupant ainsi le fil et simultanément faisant communiquer le conduit 5 avec l'embranchement 7 à travers le passage 14. L'air qui ne peut plus s'écouler dans l'embranchement 6 se dirige alors vers le pot de filage 21 à travers l'embranchement 7, l'organe d'éjection 23, le conduit 25 et le tube télescopique 27.
Au même instant également, de l'air sous pression est envoyé dans le canal d'évacuation 33 à travers la buse 35 pour diriger l'extrémité libérée du fil dans le conduit d'évacuation 33 et pour tirer le fil hors du pot de filage 20. Etant donné que celui-ci continue de tourner pendant l'opération d'extraction du fil, une torsion axiale additionnelle est induite sur le fil, de sorte que la torsion se produit aussi bien en entrant qu'en sortant du pot de filage centrifuge.
Pendant ce temps le filage du faisceau de fibres sortant en continu du train étireur continue dans le pot de filage centrifuge 21. Au moment où le faisceau est coupé par le déplacement du tiroir 11, la nouvelle extrémité liée au fil sortant du train étireur ne reçoit plus la torsion qui remonte du pot de filature centrifuge. Toutefois, grâce à l'écoulement hélicoïdal communiqué à l'air sous pression sortant des buses 8, la prétorsion qui est ainsi induite sur le faisceau de fibres au fur et à mesure qu'il sort du train étireur, lui donne une cohésion suffisante pour permettre d'amener le faisceau dans le second pot de filage centrifuge 21.
La figure 5 illustre une solution permettant de transformer ce procédé de filature par nature discontinu en un procédé continu en partant directement d'un ruban R de fibres cardé, comme dans un procédé de filage "open-end", mais avec une qualité de fil égale voire supérieure à celle d'un système à anneau-curseur.
Le fil est amené depuis un pot 20 respectivement 21 au premier dispositif à réserve de fil 43. Une autre longueur de fil se trouve stockée sur le second dispositif à réserve de fil 43a qui alimente en continu la bobine 44. L'extrémité avant de la longueur de fil en cours de bobinage sur le dispositif à réserve de fil 43 est directement amenée dans le dispositif de rattache 42. Celui-ci retient déjà l'extrémité arrière du fil stocké sur le dispositif à réserve de fil 43a. Les deux extrémités sont rattachées comme décrit dans le EP-A1-0 249 578 pendant que le fil est bobiné sur le premier dispositif à réserve de fil 43 et extrait du second dispositif à réserve de fil 43a pour alimenter la bobine 44 en continu. Dès que la rattache est effectuée et que le fil n'est plus retenu par le dispositif de rattache, il est bobiné sur le second dispositif à réserve de fil 43a et son extrémité arrière est retenue dans le dispositif de rattache 42 pour être rattachée à l'extrémité avant de la longueur de fil extraite de l'autre pot de filage et le cycle se répète ainsi constamment. La vitesse de bobinage de la bobine 44 correspond exactement à la vitesse de production du fil. Le second dispositif à réserve de fil doit avoir une vitesse de stockage plus élevée que la vitesse de production pour tenir compte du temps d'arrêt nécessaire à la rattache. Le premier dispositif à réserve de fil effectue le stockage pendant la rattache mais il ne peut se vider qu'une fois la rattache terminée et donc à la même vitesse que le fil est stocké sur le second dispositif à réserve de fil 43a. Il faut donc également que sa vitesse de stockage soit plus élevée que la vitesse de production du fil, puisqu'il doit être chargé et déchargé pendant la durée de remplissage d'un pot de filature centrifuge.

Claims

Procédé de filage centrifuge selon lequel on dépose le faisceau de fibres produit à partir d'un train étireur contre la face latérale d'un pot entraîné en rotation, on coupe le faisceau en amont de ce pot dès qu'une certaine longueur de fil est accumulée contre cette paroi, on dirige l'une des extrémités coupées, formant la fin de cette longueur de fil ainsi accumulée vers une bobine de stockage et on dirige l'autre extrémité coupée contre la face latérale d'un second pot entraîné en rotation, on coupe à nouveau le faisceau dès qu'une certaine longueur de fil est accumulée contre la paroi latérale de ce second pot et on répète ce cycle en continu, caractérisé par le fait qu'entre la sortie dudit train étireur et le point où l'on coupe le faisceau, on induit sur ce faisceau une force hélicoïdale pour amener ladite autre extrémité coupée alternativement contre les faces latérales respectives desdits pots en communiquant à ce faisceau une prétorsion pour lui permettre de supporter la composante de traction exercée sur lui.
Métier à filer, comprenant deux pots de filage centrifuge (20,21) pour recevoir alternativement le faisceau de fibres, un conduit (5) divisé en deux embranchement (6,7) pour guider ce faisceau vers chacun desdits pots et deux passages d'extraction du fil (33,34) communiquant respectivement avec chaque embranchement, des moyens (28) pour provoquer un déplacement relatif entre l'extrémité de sortie des embranchements et lesdits pots (20,21) dans la direction axiale de ces pots, des moyens (8) destinés à être reliés à une source de fluide sous pression pour envoyer ce fluide dans ce conduit (5) en vue d'entraîner le faisceau, des moyens de coupe (11,13,14) du faisceau disposés au début de chaque embranchement (6,7), des moyens (11,13,14) pour faire passer le faisceau de l'un à l'autre embranchement et des moyens d'extraction (35,36) de l'extrémité coupée du fil, caractérisé par le fait que les moyens (8) pour envoyer un fluide sous pression dans ledit conduit (5) sont constitués par des buses agencées pour lui communiquer un écoulement hélicoïdal afin d'induire simultanément une prétorsion et une traction sur le faisceau de fibres.
Métier à filer selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de coupe (11,13,14) sont conformés pour obturer et dégager alternativement la section de passage des embranchements respectifs (6,7) et servent ainsi de moyens pour faire passer le faisceau de fibres de l'un à l'autre embranchement.
Métier à filer selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens d'extraction (35,36) comportent des conduits d'extraction (33,34) dont les sorties aboutissent à un dispositif à réserve de fil (43) sur lequel le fil peut être alimenté et extrait à des vitesses différentes, la sortie de ce dispositif servant à alimenter un dispositif de rattache de fil (42) qui est suivi par un second dispositif à réserve de fil (43a) sur lequel le fil peut être alimenté et extrait à des vitesses différentes, la sortie de ce second dispositif servant à alimenter une bobine de stockage (44).
Métier à filer selon la revendication 2, caractérisé par le fait que des organes obturateurs mobiles (37,38) sont montés respectivement aux intersections entre les embranchements (6,7) et les conduits d'extractions (33,34), ces organes obturateurs étant associés à des moyens d'actionnement à double action reliés sélectivement à une source d'énergie en opposition de phase l'un par rapport à l'autre de manière que l'un de ces organes soit en position de fermeture de son conduit d'extraction quand l'autre est en position d'ouverture et inversément.
Métier à filer selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens (11,13,14) pour faire passer le faisceau de fibres de l'un à l'autre embranchement, comportent un tiroir (11) monté coulissant dans un logement (12) dont les deux extrémités sont reliées sélectivement à une source de fluide sous pression pour déplacer le tiroir entre deux positions limites, celui-ci comportant deux passages (13,14) disposés pour faire communiquer alternativement ledit conduit (5) avec les deux embranchements (6,7) dans les deux positions limites respectives du tiroir (11).
Métier à filer selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'écartement entre les ouvertures d'entrée des passages (13.14) est inférieur au diamètre dudit conduit (5).
Métier à filer selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les extrémités de sortie respectives de deux embranchements sont ménagées par un élément télescopique (26) solidaire de moyens d'entraînement (28) selon un mouvement axial alternatif et que ces extrémités de sortie sont conformées pour présenter une partie évasée (31) entourée par une face annulaire (32) dont l'inclinaison par rapport à l'axe de l'élément télescopique (26) est inversée par rapport à ladite partie évasée.