WO2003100148A1 - Procede et installation pour la fabrication de preformes fibreuses annulaires - Google Patents

Procede et installation pour la fabrication de preformes fibreuses annulaires Download PDF

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    • F16D2069/008—Layers of fibrous materials

Definitions

  • the invention relates to the manufacture of annular fiber preforms, in particular porous preforms intended to constitute the reinforcement of annular parts of composite material obtained by densification of the preforms by a matrix.
  • a particular field of application of the invention is the production of fibrous preforms for annular friction parts made of composite material such as clutch discs or brake discs made of thermostructural composite material.
  • Such discs include a fibrous reinforcement, generally made of carbon fibers, densified by a carbon and / or ceramic matrix.
  • a commonly used method for producing a fibrous reinforcement for a disc made of composite material, in particular for a brake disc made of carbon / carbon composite material (C / C), consists in making an annular preform by stacking layers of a two-dimensional fibrous texture.
  • Two-dimensional fibrous textures which can be used are fabrics, unidirectional sheets of fibers, multidirectional sheets made up of several unidirectional sheets superimposed in different directions and linked together, for example by needling, layers of felt or complex textures comprising a formed layer by a fabric or a sheet on which a layer of felt or free fibers has been fixed, for example by needling.
  • the strata can be superimposed flat, while being linked to each other by needling, in order to constitute a plate in which annular preforms are cut, as described for example in US Patents 4,790,052 and US 5,792,715.
  • This process is commonly and satisfactorily used to make preforms of brake discs of composite material C / C, but causes a significant drop of material when cutting the preforms.
  • Another known method described in document EP 0 424 988, consists in cutting ring sectors in two-dimensional layers and in forming an annular preform by superposition and needling of rings formed by juxtaposition of sectors. This process makes it possible to reduce material waste, but without eliminating it and at the cost of a more delicate production of the preforms.
  • the object of the invention is to provide a method for manufacturing annular fiber preforms in a particularly simple and economical manner.
  • the fibers are brought to the external surface of the perforated wall of the cone on a part of this surface which extends between two generatrices of the cone, over a length, measured along a generatrix, substantially equal to the width of the annular preform to be produced.
  • the meridian planes passing through said two generators form between them an angle preferably of between 10 ° and 40 °.
  • the fibers are brought to the external surface of the perforated wall of the cone by passing through a feed channel.
  • the fibers are compressed after deposition on the tray.
  • the fibers can be deposited on the tray in several superimposed layers. In this case, preferably, the distance between the plate and the cone is gradually increased as and when successive layers of fibers are deposited.
  • the fibers deposited on the plate are linked together to form a manipulable fibrous preform.
  • the fibers can be bonded together by needling.
  • the object of the invention is also to provide an installation making it possible to implement the method defined above.
  • a rotating support plate - a rotating feed cone around its axis, having an outer wall of conical shape surrounding a chamber and pierced with multiple perforations, the cone being arranged above the plate with a generator extending in the vicinity of the outer surface of the plateau and substantially parallel thereto, in a zone for depositing the fibers on the plateau;
  • the fiber supply means can be formed by a fiber supply channel which extends between a breaker device and the feed zone of the cone. At least in its part adjacent to the cone, the feed channel advantageously has a trapezoidal section.
  • at least one conical compression roller is disposed above the support plate, downstream of the zone for depositing the fibers on the plate.
  • a needling device is disposed above the support plate, downstream of the zone for depositing the fibers on the plate.
  • the distance between the support plate and the feed cone can be variable.
  • FIG. 1 shows the successive steps of an embodiment of a method according to the invention
  • FIG. 2 is a very schematic perspective view of an embodiment of an installation according to the invention
  • Figure 3 is a partial side elevational view of the installation of Figure 2;
  • Figure 4 is a longitudinal sectional view showing, on an enlarged scale, the supply cone of the installation of Figures 2 and 3;
  • FIG. 5 is a sectional view along the plane VV of Figure 3. Detailed description of an embodiment of the invention
  • the invention is not however limited to this application and can be used for the production of all annular fibrous textures.
  • the fibers intended for the production of a preform are staple fibers, for example in the form of flock or felt (step 1 of the method in FIG. 1).
  • the fibers are made of carbon or of carbon precursor, for example of preoxidized polyacrylonitrile (PAN).
  • the felts or flocks 10 are deposited in layer on a conveyor 12 which brings them to a breaker device 20.
  • the breaker device 20 comprises two metal breaker rollers 22, 24 arranged parallel to the one to the other and in the immediate vicinity of each other.
  • the rollers 22, 24 are rotated in opposite directions at relatively high speed (several thousand revolutions / minute). Thanks to the multiple reliefs in the form of points or claws formed on their peripheral surface, the rollers 22, 24 carry out a dissociation of the fibers from the felts or flocks which are brought by the conveyor 10 above the interval between the rollers (step 2 of the process).
  • the dissociated fibers are in the form of free fibers. These are projected out of the breaker device thanks to the kinetic energy imparted by contact with the rollers and by the air entrained by the rollers.
  • the dissociated fibers enter a channel 30 which extends between the outlet of the breaker device 20 and the external surface of the wall of a rotary cone 40 (step 3 of the method).
  • the channel 30 (FIGS. 2, 3 and 5) ends with a part 32 in the form of a nozzle which can be produced in one piece with the rest of the channel or be formed by a separate piece connected to the rest of the channel.
  • the nozzle 32 has a substantially trapezoidal section and ends with an opening 34 defining a zone for feeding the cone 40 with fibers.
  • the cone 40 is hollow and its peripheral wall 42 is provided with a multitude of perforations 44 at least in a frustoconical part 42a extending between two transverse planes.
  • the nozzle 32 opens through the opening 34 near the frustoconical perforated part 42a, the zone for feeding the fiber cone being delimited by the shape of the opening 34 and extending between two generators of the cone and between two planes transverse over a distance L measured along a generatrix of the cone.
  • the cone 40 which is described below in detail with reference to Figures 4 and 5, has an internal chamber 46 surrounded by the frustoconical wall 42a. By vacuum established in the chamber 46, the fibers brought into the cone feed zone are pressed against the outer surface of the frustoconical part 42a. The cone 40 is driven in rotation about its axis, so that the fibers held by suction on its surface are transported to a deposition zone on a support plate 70 in the form of a disc or crown (step 4 of the method ).
  • the plate 70 is driven in rotation about its vertical axis 72 connected to a drive motor (not shown).
  • the cone 40 has a horizontal generator which extends above and near the upper surface of the plate 70. The maintenance of the fibers on the cone 40 by vacuum is interrupted in the deposition zone, so that the fibers transported by the cone 40 is deposited on the crown 70 (step 5 of the method).
  • the fibers 10 are compacted by means of at least one cone 88 exerting a compressive force (step 6 of the method).
  • the cone 88 can be mounted to rotate freely about its axis and exert a fiber compaction force by adjusting its distance between its lower horizontal generatrix and the upper surface of the plate 70.
  • the compacted fibers are bonded together and with fibers previously placed on the pan. In the illustrated embodiment, this connection is made by needling in a needling station 80 located downstream of the compacting cone or cones, in the direction of rotation of the plate (step 7 of the method).
  • the needling station 80 comprises a needling head 82 provided with a plurality of needles 84 extending uniformly at least over the entire width of the preform.
  • a drive system 86 of the connecting rod-crank type gives the needling head an alternating vertical movement.
  • the breaker rollers 22, 24 are fed with fibers F continuously, while the cone 40 and the plate 70 are driven in rotation continuously.
  • a fibrous preform 74 (shown only in FIG. 3) can be gradually produced on the plate 70 by depositing free fibers in several superposed layers and bonding the fibers together by needling.
  • the feed rate of breaker rollers and the rotational speeds of the cone 40 and the plate 70 determine the thickness of the successive layers of free fibers deposited on the plate.
  • the distance between the plate 70 and the lower horizontal generator of the cone 40 is gradually increased as and when successive layers of fibers are deposited, so that this generator is located at or slightly above the upper face of the plate 70 (at the start of the process) and then at or slightly above the upper surface of the preform in progress.
  • the plate 70 and its rotational drive means are vertically movable (arrow F in Figure 3).
  • the support plate 70 can be coated with a layer 76 forming base felt, for example made of polypropylene fibers, into which the needles can penetrate without being damaged during the needling of first layers of fibers. free deposited on the plate 70.
  • a film 78 for example of polyethylene, can be placed above the base felt 76 to avoid too strong a connection between the annular fibrous texture and the base felt under the effect of needling.
  • the distance L at the level of the cone feeding zone 40 is chosen to correspond to the width of the annular preform to be produced.
  • the two meridian planes make between them a preferred angle between 10 ° and 40 °. Thanks to its trapezoidal section, the nozzle 32 allows a deposit of constant thickness over the entire width of the deposit zone on the support plate 70.
  • the fibers from the breaker rollers 22, 24 being sprayed in a substantially homogeneous manner throughout the section of the nozzle 30, the density of the fibers deposited on the plate 70 is substantially uniform.
  • the external wall 42 of the cone comprises a part 42b secured to a ring 48 and the part 42a provided with perforations 44, the part 42a being situated for example on the side of the end 40a of the cone of smaller diameter.
  • the ring 48 has a frustoconical outer surface in contact with the inner surface of the part 42b of the wall 42 and forms a bearing for mounting the cone 40 on a non-rotating axis 50.
  • Bearings 52, 54 are interposed between the ring 48 and the axis 50 while the ring 48 is integral with a pulley 56 over which passes a belt 58 connected to a motor (not shown) for driving the cone 40 in rotation around its axis.
  • the space between the ring 48 and the closed end 40a of the cone 40 forms the chamber 46.
  • the latter communicates with a suction device (not shown) through an axial passage 50a of the axis 50.
  • Seals d sealing such as 60, 62 are interposed between, on the one hand, the axis 50 and, on the other hand, the ring 48 and the pulley 52.
  • the axis 50 has an end 50b which projects into the chamber 46 and on which is fixed a fixed screen 64 (shown in Figure 5).
  • the screen 64 comprises a solid wall 66 in the form of a cone sector which extends in the immediate vicinity of the internal surface of the perforated part 42a of the wall 42.
  • the wall 66 interrupts the suction effect or of depression through the perforations 44 which come opposite the wall 66 during the rotation of the cone 40, which releases by gravity the fibers retained by suction during their transport on the cone.
  • the screen 62 is mounted so as to release the fibers so that they are deposited on the plate 70 in the deposition zone.
  • the wall 66 extends between two meridian planes 66a, 66b.
  • the plane 66a located upstream (in the direction of rotation of the cone 40) is located at or even slightly upstream from the meridian plane P containing the lower horizontal generatrix of the cone 40.
  • the plane 66b is located downstream from the plane P, its position which can even go as far as the entrance to the fiber cone feeding zone so that the cone surface is not cluttered with fibers when it enters the fiber cone feeding zone.
  • the angle between the planes 66a and 66b can reach 180 °, while being able to take a lower value.
  • the screen 66 is integral with an arm 68 fixed on the end 50a of the axis 50.

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Abstract

Des fibres libres (10) sont déposées sur un plateau de support rotatif (30) au moyen d'un cône de dépôt creux (40) comprenant une paroi extérieure entourant une chambre et percée de multiples perforations. Les fibres sont amenées à la surface externe de la paroi perforée du cône (40) dans une zone d'alimentation du cône éloignée de la zone de dépôt sur le plateau (30), puis sont maintenues par établissement d'une dépression dans la chambre, produisant une aspiration à travers les perforations de la paroi du cône, pour être transportées par rotation du cône de la zone d'alimentation du cône à la zone de dépôt sur le plateau, et le maintien des fibres sur le cône est supprimé dans la zone de dépôt par interruption localisée de l'aspiration à travers les perforations de la paroi du cône au moins au niveau de cette zone, de sorte que les fibres transportées se déposent sur le plateau entraîné en rotation autour de son axe simultanément avec le cône. Les fibres déposées sur le plateau rotatif (30) peuvent être compactées et aiguilletées.

Description

Titre de l'invention
Procédé et installation pour la fabrication de préformes fibreuses annulaires.
Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne la fabrication de préformes fibreuses annulaires, notamment de préformes poreuses destinées à constituer le renfort de pièces annulaires en matériau composite obtenues par densification des préformes par une matrice. Un domaine particulier d'application de l'invention est la réalisation de préformes fibreuses pour des pièces de friction annulaires en matériau composite telles que des disques d'embrayage ou des disques de frein en matériau composite thermostructural. De tels disques comprennent un renfort fibreux, généralement en fibres de carbone, densifié par une matrice carbone et/ou céramique.
Un procédé couramment utilisé pour réaliser un renfort fibreux pour disque en matériau composite, notamment pour disque de frein en matériau composite carbone/carbone (C/C), consiste à réaliser une préforme annulaire par empilement de strates d'une texture fibreuse bidimensionnelle.
Des textures fibreuses bidimensionnelles utilisables sont des tissus, des nappes de fibres unidirectionnelles, des nappes multidirectionnelles constituées de plusieurs nappes unidirectionnelles superposées dans des directions différentes et liées entre elles, par exemple par aiguilletage, des couches de feutre ou des textures complexes comprenant une strate formée par un tissu ou une nappe sur laquelle une couche de feutre ou de fibres libres a été fixée, par exemple par aiguilletage.
Les strates peuvent être superposées à plat, tout en étant liées entre elles par aiguilletage, afin de constituer une plaque dans laquelle des préformes annulaires sont découpées, comme décrit par exemple dans les brevets US 4 790 052 et US 5 792 715. Ce procédé est utilisé de façon courante et satisfaisante pour réaliser des préformes de disques de freins en matériau composite C/C, mais entraîne une chute de matière importante lors de la découpe des préformes. Un autre procédé connu, décrit dans le document EP 0 424 988, consiste à découper des secteurs d'anneau dans des strates bidimensionnelles et à former une préforme annulaire par superposition et aiguilletage d'anneaux formés par juxtaposition de secteurs. Ce procédé permet de réduire les chutes de matière, mais sans toutefois les éliminer et au prix d'une réalisation plus délicate des préformes.
Afin d'éviter les chutes de matière, il a été proposé de réaliser des préformes fibreuses annulaires par enroulement de tresses déformées ou de tissu hélicoïdal en formant des spires superposées à plat, lesquelles spires sont liées entre elles par aiguilletage. On pourra se référer aux brevets US 5 662 855 et US 6 009 605. Ces procédés requièrent l'utilisation de textures fibreuses particulières - tresses déformables et tissus hélicoïdaux - coûteuses à réaliser.
Objets et résumé de l'invention
L'invention a pour objet de fournir un procédé permettant de fabriquer des préformes fibreuses annulaires de façon particulièrement simple et économique.
Ce but est atteint grâce à un procédé selon lequel des fibres libres sont déposées sur un plateau de support rotatif au moyen d'un cône de dépôt creux comprenant une paroi extérieure de forme conique entourant une chambre et percée de multiples perforations, le cône étant disposé au-dessus du plateau avec une génératrice s'étendant au voisinage de la surface supérieure du plateau et sensiblement parallèlement à celui-ci, dans une zone de dépôt des fibres sur le plateau, les fibres étant déposées sur le plateau par un processus comprenant les étapes qui consistent à ;
- amener des fibres à la surface externe de la paroi perforée du cône dans une zone d'alimentation du cône éloignée de la zone de dépôt sur le plateau,
- maintenir les fibres sur la surface externe de la paroi perforée du cône par établissement d'une dépression dans la chambre,
- transporter les fibres de la zone d'alimentation du cône à la zone de dépôt sur le plateau par rotation du cône autour de son axe, et - supprimer le maintien des fibres sur le cône dans la zone de dépôt par interruption localisée de l'aspiration à travers les perforations de la paroi du cône au moins au niveau de cette zone, de sorte que les fibres transportées se déposent sur le plateau entraîné en rotation autour de son axe simultanément avec le cône.
Avantageusement, les fibres sont amenées à la surface externe de la paroi perforée du cône sur une partie de cette surface qui s'étend entre deux génératrices du cône, sur une longueur, mesurée le long d'une génératrice, sensiblement égale à la largeur de la préforme annulaire à réaliser. Les plans méridiens passant par lesdites deux génératrices forment entre eux un angle de préférence compris entre 10° et 40°. De préférence, les fibres sont amenées à la surface externe de la paroi perforée du cône par passage dans un canal d'alimentation.
De préférence encore, les fibres sont comprimées après dépôt sur le plateau.
Les fibres peuvent être déposées sur le plateau en plusieurs couches superposées. Dans ce cas, de préférence, l'on accroît progressivement la distance entre le plateau et le cône au fur et à mesure du dépôt de couches successives de fibres.
Avantageusement, les fibres déposées sur le plateau sont liées entre elles pour constituer une préforme fibreuse manipulable. La liaison des fibres entre elles peut être réalisée par aiguilletage.
L'invention a aussi pour objet de fournir une installation permettant de mettre en oeuvre le procédé défini ci-dessus.
Ce but est atteint grâce à une installation comprenant :
- un plateau de support rotatif ; - un cône d'alimentation rotatif autour de son axe, ayant une paroi extérieure de forme conique entourant une chambre et percée de multiples perforations, le cône étant disposé au-dessus du plateau avec une génératrice s'étendant au voisinage de la surface extérieure du plateau et sensiblement parallèlement à celui-ci, dans une zone de dépôt des fibres sur le plateau ;
- des moyens d'amenée de fibres débouchant à proximité de la surface externe de la paroi perforée du cône, dans une zone d'alimentation du cône éloignée de la zone de dépôt sur le plateau ;
- des moyens pour établir une dépression dans la chambre du cône pour réaliser une aspiration à travers les perforations de la paroi du cône ; et - un dispositif d'interruption localisée d'aspiration interposé entre les moyens d'établissement de la dépression dans la chambre et les perforations d'au moins la partie de paroi du cône située dans la zone de dépôt des fibres sur le plateau. Les moyens d'amenée de fibres peuvent être formés par un canal d'alimentation en fibres qui s'étend entre un dispositif briseur et la zone d'alimentation du cône. Au moins dans sa partie adjacente au cône, le canal d'alimentation présente avantageusement une section trapézoïdale. Avantageusement, au moins un rouleau conique de compression est disposé au-dessus du plateau support, en aval de la zone de dépôt des fibres sur le plateau.
Avantageusement encore, un dispositif d'aiguilletage est disposé au-dessus du plateau support, en aval de la zone de dépôt des fibres sur le plateau.
La distance entre le plateau support et le cône d'alimentation peut être variable.
Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 montre les étapes successives d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue très schématique en perspective d'un mode de réalisation d'une installation conforme à l'invention ;
- la figure 3 est une vue partielle en élévation latérale de l'installation de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale montrant, à échelle agrandie, le cône d'alimentation de l'installation des figures 2 et 3 ; et
- la figure 5 est une vue en coupe selon le plan V-V de la figure 3. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après dans le cadre de l'application à la réalisation de préformes fibreuses annulaires en fibres de carbone ou de précurseur de carbone pour la réalisation de disques de friction, notamment de disques de freins en composite carbone/carbone (C/C).
L'invention n'est toutefois pas limitée à cette application et peut être utilisée pour la réalisation de toutes textures fibreuses annulaires.
Les fibres destinées à la réalisation d'une préforme sont des fibres discontinues se présentant par exemple sous forme de bourre ou de feutre (étape 1 du procédé sur la figure 1). Les fibres sont en carbone ou en précurseur de carbone, par exemple en polyacrylonitrile (PAN) préoxydé.
Comme montré par la figure 2, les feutres ou bourres 10 sont déposés en couche sur un convoyeur 12 qui les amène à un dispositif briseur 20. Comme connu en soi, le dispositif briseur 20 comprend deux rouleaux briseurs métalliques 22, 24 disposés parallèlement l'un à l'autre et au voisinage immédiat l'un de l'autre. Les rouleaux 22, 24 sont entraînés en rotation en sens opposés à vitesse relativement élevée (plusieurs milliers de tours/minute). Grâce aux multiples reliefs en forme de pointes ou griffes formés à leur surface périphérique, les rouleaux 22, 24 réalisent une dissociation des fibres des feutres ou bourres qui sont amenés par le convoyeur 10 au-dessus de l'intervalle entre les rouleaux (étape 2 du procédé). En sortie du dispositif briseur, c'est-à-dire en dessous de l'intervalle entre les rouleaux 22, 24, les fibres dissociées se présentent sous forme de fibres libres. Celles-ci sont projetées hors du dispositif briseur grâce à l'énergie cinétique conférée par contact avec les rouleaux et par l'air entraîné par les rouleaux.
Les fibres dissociées pénètrent dans un canal 30 qui s'étend entre la sortie du dispositif briseur 20 et la surface externe de la paroi d'un cône rotatif 40 (étape 3 du procédé). Le canal 30 (figures 2, 3 et 5) se termine par une partie 32 en forme de buse qui peut être réalisée en une seule pièce avec le reste du canal ou être formée par une pièce séparée reliée au reste du canal. La buse 32 est à section sensiblement trapézoïdale et se termine par une ouverture 34 délimitant une zone d'alimentation du cône 40 en fibres. Le cône 40 est creux et sa paroi périphérique 42 est munie d'une multitude de perforations 44 au moins dans une partie tronconique 42a s'étendant entre deux plans transversaux. La buse 32 débouche par l'ouverture 34 à proximité de la partie tronconique perforée 42a, la zone d'alimentation du cône en fibres étant délimitée par la forme de l'ouverture 34 et s'étendant entre deux génératrices du cône et entre deux plans transversaux sur une distance L mesurée le long d'une génératrice du cône.
Le cône 40, qui est décrit plus loin en détail en référence aux figures 4 et 5, a une chambre interne 46 entourée par la paroi tronconique 42a. Par dépression établie dans la chambre 46, les fibres amenées dans la zone d'alimentation du cône sont plaquées sur la surface extérieure de la partie tronconique 42a. Le cône 40 est entraîné en rotation autour de son axe, de sorte que les fibres maintenues par aspiration à sa surface sont transportées jusqu'à une zone de dépôt sur un plateau de support 70 en forme de disque ou de couronne (étape 4 du procédé).
Le plateau 70 est entraîné en rotation autour de son axe vertical 72 relié à un moteur d'entraînement (non représenté). Le cône 40 a une génératrice horizontale qui s'étend au-dessus et à proximité de la surface supérieure du plateau 70. Le maintien des fibres sur le cône 40 par dépression est interrompu dans la zone de dépôt, de sorte que les fibres transportées par le cône 40 se déposent sur la couronne 70 (étape 5 du procédé).
Après dépôt sur la couronne, les fibres 10 (montrées en partie sur la figure 3) sont compactées au moyen d'au moins un cône 88 exerçant un effort de compression (étape 6 du procédé). Le cône 88 peut être monté libre en rotation autour de son axe et exercer un effort de compaction des fibres par réglage de sa distance entre sa génératrice horizontale inférieure et la surface supérieure du plateau 70. Les fibres compactées sont liées entre elles et avec des fibres précédemment déposées sur le plateau. Dans le mode de réalisation illustré, cette liaison est réalisée par aiguilletage dans un poste d'aiguilletage 80 situé en aval du ou des cônes de compactage, dans le sens de rotation du plateau (étape 7 du procédé). De façon connue en soi, le poste d'aiguilletage 80 comprend une tête d'aiguilletage 82 munie d'une pluralité d'aiguilles 84 s'étendant uniformément au moins sur toute la largeur de la préforme. Un système d'entraînement 86 de type bielle-manivelle confère à la tête d'aiguilletage un mouvement vertical alternatif.
Les rouleaux briseurs 22, 24 sont alimentés en fibres F de façon continue, tandis que le cône 40 et le plateau 70 sont entraînés en rotation de façon continue. Ainsi, une préforme fibreuse 74 (montrée uniquement sur la figure 3) peut être progressivement réalisée sur le plateau 70 par dépôt de fibres libres en plusieurs couches superposées et liaison des fibres entre elles par aiguilletage. Le débit d'alimentation de rouleaux briseurs et les vitesses de rotation du cône 40 et du plateau 70 déterminent l'épaisseur des couches successives de fibres libres déposées sur le plateau.
Avantageusement, la distance entre le plateau 70 et la génératrice horizontale inférieure du cône 40 est progressivement augmentée au fur et à mesure du dépôt de couches successives de fibres, pour que cette génératrice se situe au niveau ou légèrement au-dessus de la face supérieure du plateau 70 (au début du processus) puis ensuite au niveau ou légèrement au-dessus de la surface supérieure de la préforme en cours de réalisation. A cet effet, le plateau 70 et ses moyens d'entraînement en rotation sont mobiles verticalement (flèche F sur la figure 3).
De façon connue en soi, le plateau support 70 peut être revêtu d'une couche 76 formant feutre d'embase, par exemple en fibres de polypropylène, dans lequel les aiguilles peuvent pénétrer sans être endommagées lors de l'aiguilletage de premières couches de fibres libres déposées sur le plateau 70. Un film 78, par exemple en polyéthylène, peut être disposé au-dessus du feutre d'embase 76 pour éviter une liaison trop forte entre la texture fibreuse annulaire et le feutre d'embase sous l'effet de l'aiguilletage. Un dispositif permettant de réaliser un aiguilletage annulaire d'une texture fibreuse obtenue par dépôt de fibres en couches superposée sur un plateau support rotatif avec déplacement progressif du plateau par rapport à la tête d'aiguilletage est décrit dans le document FR 2 626 294.
La distance L au niveau de la zone d'alimentation du cône 40 est choisie pour correspondre à la largeur de la préforme annulaire à réaliser. La délimitation de la zone d'alimentation du cône 40 entre deux génératrices, ou plans méridiens du cône, confère à celle-ci une forme correspondant à un secteur d'anneau. Les deux plans méridiens font entre eux un angle de préférence compris entre 10° et 40°. Grâce à sa section trapézoïdale, la buse 32 permet de réaliser un dépôt d'épaisseur constante sur toute la largeur de la zone de dépôt sur le plateau support 70. Les fibres issues des rouleaux briseurs 22, 24 étant projetées de façon sensiblement homogène dans toute la section de la buse 30, la densité des fibres déposées sur le plateau 70 est sensiblement uniforme. Le compactage et l'aiguilletage des fibres contribuent à conférer à cette densité, c'est-à-dire au taux volume de fibres de la préforme, une valeur souhaitée. On obtient ainsi directement une préforme fibreuse annulaire manipulable sans chute de matière par découpe. Cette préforme peut être ensuite densifiée par une matrice carbone, de façon bien connue, pour obtenir un disque de frein en composite C/C. Les figures 4 et 5 montrent de façon plus détaillée le cône 40.
La paroi externe 42 du cône comprend une partie 42b solidaire d'une bague 48 et la partie 42a munie des perforations 44, la partie 42a étant située par exemple du côté de l'extrémité 40a du cône de plus petit diamètre. La bague 48 a une surface extérieure tronconique en contact avec la surface interne de la partie 42b de la paroi 42 et forme un palier de montage du cône 40 sur un axe 50 non rotatif. Des roulements 52, 54 sont interposés entre la bague 48 et l'axe 50 tandis que la bague 48 est solidaire d'une poulie 56 sur laquelle passe une courroie 58 reliée à un moteur (non représenté) d'entraînement du cône 40 en rotation autour de son axe.
L'espace entre la bague 48 et l'extrémité 40a fermée du cône 40 forme la chambre 46. Celle-ci communique avec un dispositif d'aspiration (non représenté) à travers un passage axial 50a de l'axe 50. Des joints d'étanchéité tels que 60, 62 sont interposés entre, d'une part, l'axe 50 et, d'autre part, la bague 48 et la poulie 52.
L'axe 50 présente une extrémité 50b qui fait saillie dans la chambre 46 et sur laquelle est fixé un écran fixe 64 (montré sur la figure 5). L'écran 64 comporte une paroi pleine 66 en forme de secteur de cône qui s'étend à proximité immédiate de la surface interne de la partie perforée 42a de la paroi 42. La paroi 66 interrompt l'effet d'aspiration ou de dépression à travers les perforations 44 qui viennent en regard de la paroi 66 lors de la rotation du cône 40, ce qui libère par gravité les fibres retenues par aspiration pendant leur transport sur le cône. L'écran 62 est monté de manière à libérer les fibres pour qu'elles se déposent sur le plateau 70 dans la zone de dépôt.
Comme le montre la figure 5, la paroi 66 s'étend entre deux plans méridiens 66a, 66b. Le plan 66a situé en amont (dans le sens de rotation du cône 40) se situe au niveau, voire légèrement en amont du plan méridien P contenant la génératrice horizontale inférieure du cône 40. Le plan 66b se situe en aval du plan P, sa position pouvant même aller jusqu'à l'entrée de la zone d'alimentation du cône en fibres de sorte que la surface du cône ne soit pas encombrée de fibres lorsqu'elle entre dans la zone d'alimentation du cône en fibres. Ainsi, l'angle entre les plans 66a et 66b peut atteindre 180°, tout en pouvant prendre une valeur inférieure.
L'écran 66 est solidaire d'un bras 68 fixé sur l'extrémité 50a de l'axe 50.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour la fabrication d'une préforme fibreuse annulaire, caractérisé en ce que des fibres libres sont déposées sur un plateau de support rotatif au moyen d'un cône de dépôt creux comprenant une paroi extérieure de forme conique entourant une chambre et percée de multiples perforations, le cône étant disposé au-dessus du plateau avec une génératrice s'étendant au voisinage de la surface supérieure du plateau et sensiblement parallèlement à celui-ci, dans une zone de dépôt des fibres sur le plateau, les fibres étant déposées sur le plateau par un processus comprenant les étapes qui consistent à :
- amener des fibres à la surface externe de la paroi perforée du cône dans une zone d'alimentation du cône éloignée de la zone de dépôt sur le plateau, - maintenir les fibres sur la surface externe de la paroi perforée du cône par établissement d'une dépression dans la chambre, produisant une aspiration à travers les perforations de la paroi du cône,
- transporter les fibres de la zone d'alimentation du cône à la zone de dépôt sur le plateau par rotation du cône autour de son axe, et - supprimer le maintien des fibres sur le cône dans la zone de dépôt par interruption localisée de l'aspiration à travers les perforations de la paroi du cône au moins au niveau de cette zone, de sorte que les fibres transportées se déposent sur le plateau entraîné en rotation autour de son axe simultanément avec le cône.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont amenées à la surface externe de la paroi perforée du cône sur une partie de cette surface qui s'étend entre deux génératrices du cône, sur une longueur, mesurée le long d'une génératrice, sensiblement égale à la largeur de la préforme annulaire à réaliser.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plans méridiens passant par lesdites deux génératrices forment entre eux un angle de préférence compris entre 10° et 40°.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fibres sont amenées à la surface externe de la paroi perforée du cône par passage dans un canal d'alimentation.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fibres sont comprimées après dépôt sur le plateau.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les fibres sont déposées sur le plateau en plusieurs couches superposées.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on accroît progressivement la distance entre le plateau et le cône au fur et à mesure du dépôt de couches successives de fibres.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les fibres déposées sur le plateau sont liées entre elles pour constituer une préforme fibreuse manipulable.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la liaison des fibres entre elles est réalisée par aiguilletage.
10. Installation pour la fabrication d'une préforme fibreuse annulaire comprenant un plateau de support rotatif (30) et des moyens d'amenée de fibres (10) sur le plateau, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- un cône d'alimentation (40) rotatif autour de son axe, ayant une paroi extérieure de forme conique entourant une chambre (46) et percée de multiples perforations (44), le cône étant disposé au-dessus du plateau avec une génératrice s'étendant au voisinage de la surface extérieure du plateau et sensiblement parallèlement à celui-ci, dans une zone de dépôt des fibres sur le plateau ; - des moyens (30, 32) d'amenée de fibres débouchant à proximité de la surface externe de la paroi perforée du cône, dans une zone d'alimentation du cône éloignée de la zone de dépôt sur le plateau ;
- des moyens pour établir une dépression dans la chambre du cône pour réaliser une aspiration à travers les perforations de la paroi du cône ; et
- un dispositif (66) d'interruption localisée d'aspiration interposé entre les moyens d'établissement de la dépression dans la chambre et les perforations d'au moins la partie de paroi du cône située dans la zone de dépôt des fibres sur le plateau.
11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif briseur (20) apte à fournir des fibres libres et un canal (30, 32) d'alimentation en fibres qui s'étend entre le dispositif briseur et la zone d'alimentation du cône.
12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que le canal d'alimentation, au moins dans sa partie (32) adjacente au cône (40), présente une section trapézoïdale. .
13. Installation selon l'une quelconque des revendications 10 à
12, caractérisée en ce que au moins un rouleau conique (88) de compression est disposé au-dessus du plateau support (30), en aval de la zone de dépôt des fibres sur le plateau.
14. Installation selon l'une quelconque des revendications 10 à
13, caractérisée en ce qu'un dispositif d'aiguilletage (80) est disposé au- dessus du plateau support (30), en aval de la zone de dépôt des fibres sur le plateau.
15. Installation selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisée en ce que la distance entre le plateau support et le cône d'alimentation est variable.
16. Installation selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisée en ce que le dispositif d'interruption localisée d'aspiration comporte un écran fixe (66) s'étendant le long et à proximité d'une partie de la paroi perforée (42a) du cône rotatif (40).
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