WO2009016324A2 - Dispositif pour une installation de formation de matelas de fibres - Google Patents

Dispositif pour une installation de formation de matelas de fibres Download PDF

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WO2009016324A2
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fibers
ring
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Johan Heggelund
Renaud Roquigny
Oleg Boulanov
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Saint-Gobain Isover
Glava A/S
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    • D04H1/736—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged characterised by the apparatus for arranging fibres

Definitions

  • the invention relates to the formation of fiber mattresses such as those intended for thermal and acoustic insulation, and more particularly concerns a device for improving the distribution of fibers which are collected on a receiving member.
  • fibers in particular of mineral fibers such as glass fibers, results from a fiber drawing process consisting of the drawing of the material, such as glass, by centrifugation and by the action of gaseous streams at high temperature. .
  • the fiberization process commonly used today is the so-called internal centrifugation process. It consists in introducing a net of the meltable material in a molten state in a centrifuge, also called fibering plate, rotating at high speed and pierced at its periphery by a very large number of orifices through which the material is projected into form. of filaments under the effect of centrifugal force. By means of an annular burner, these filaments are then subjected to the action of an annular gaseous stream of drawing at high temperature and speed along the wall of the centrifuge which reduces their diameter and transforms them into fibers.
  • a centrifuge also called fibering plate
  • the drawing gas stream is generally confined by means of an enveloping cold gas layer which adequately channels it in the form of a tubular flow.
  • This gaseous layer is produced by a blowing ring surrounding the annular burner. It also helps to cool the fibers whose mechanical strength is thus likely improved by a thermal quenching effect.
  • annular inductor below the centrifuge to help maintain the thermal balance of the plate.
  • This inductor makes it possible to heat the bottom of the peripheral band of the plate which is less heated by the drawing gases because further away from the annular burner, and which is subjected to cooling by the ambient air.
  • the formed fibers are entrained by the draw gas stream to a receiving mat generally consisting of a gas permeable web on which the fibers become entangled in the form of a mat.
  • a binder is usually sprayed onto the fibers as they travel to the receiving mat.
  • the projection of the binder is for example carried out using a sizing ring which surrounds the gas stream and which comprises a plurality of spray orifices.
  • the binder is then cured for example by heat treatment beyond the receiving mat.
  • Bucket device such as that described in patent application FR 2 544 754, which is constituted by a guide duct disposed on the path of the gas stream below the centrifuge and above the binder spraying device. This duct makes it possible to channel the fibers; it is animated by an oscillation movement to alternately direct the flow of fibers from one edge to the other of the fiber receiving mat.
  • Patent FR 1 244 530 thus describes two nozzles which are arranged beyond the binder spraying device and diametrically opposed to the gas flow, and whose air jets are actuated in turn to print the fiber web a movement back and forth when it lands on the reception mat.
  • US Pat. No. 4,266,960 shows two devices which each provide a jet of flat air arriving at high speed perpendicularly and in the tubular gas flow, the two devices being arranged on either side of the gas flow so that the orientation jets of air ensure a separation of the tubular flow into several divergent flows.
  • the object of the invention is to provide a device for the manufacture of fiber mattresses in order to improve the distribution of the fibers in a mattress, in particular by preserving the required quality of the fibers at the output of the drawing, this device not presenting the disadvantages of the prior art, in particular the swinging device, and to obtain homogeneous mattresses, the desired density for a given thermal or insulating performance.
  • the device more particularly intended for a fiber mat forming installation, the fibers being formed from a stretchable material by internal centrifugation and by drawing by means of a gaseous stream, comprises a conduit of guide in which the fibers are intended to be channeled, of longitudinal axis (X) and which has a first portion intended to form the inlet of the conduit at which the fibers are intended to be introduced into said conduit, a second part or central portion and a third portion intended to form the outlet of said duct, the device being characterized in that it comprises hinge means which are adapted to act mechanically on the third portion of the duct so as to vary its size and or the position of at least one of its parts with respect to said longitudinal axis (X).
  • the dimension of the third portion of the duct which is likely to vary generally and preferably corresponds to its cross section (in a plane perpendicular to the longitudinal axis X).
  • This section is usually circular, but can also be elliptical, or have any other shape.
  • the device thus makes it possible by modifying the outlet section of the guide duct to favor and adapt the expansion of the fiber web to ultimately manage the distribution of the fibers in the mattress.
  • the size of the outlet section is particularly adapted according to the diameter of the centrifuge device, the height of drop of the fibers from the centrifuge device to the receiving belt, and the number of centrifugal devices located above the conveyor belt, so that, depending on the width of the carpet, the fibers are distributed over the entire width of the carpet and do not stick to the bat-flank of the installation bordering the carpet.
  • this device which is intended to remain essentially fixed in a fiberizing installation is thus easier to use and allows better accessibility to the other components of the fiberizing installation in comparison with a standard swing device which oscillates during fiber drawing. It has the following advantages in particular: there is no need to adjust a sway amplitude,
  • the binder distribution is obtained more homogeneously on a veil falling in a direction substantially fixed and non-moving due to oscillations; the friction of the fibers against the walls is certainly reduced.
  • the third part of the conduit of the device according to the invention is generally mobile, at least partially, in particular so that its dimensions can vary.
  • This third part may also be mobile, totally or partially, with respect to the longitudinal axis, for example in a plane substantially perpendicular to this axis.
  • the device of the invention which ensures a more uniform distribution of the fibers in a mattress allowing a decrease in the density of this mattress, the product is therefore lighter and cheaper to produce while maintaining the same insulation properties. Density reduction also makes it possible for the same flow rate of the stretched melt to increase the quantity of mattresses produced.
  • the third portion of the duct may be in the form of a flexible skirt made of an extensible membrane.
  • the modification of the dimensions of the skirt may for example result from inflation or any other mechanical stress.
  • the skirt may for example take the form of a torus or more generally of any volume generated by the rotation of any shape around an axis located in its plane. The introduction of air into the torus makes it possible to inflate the structure, thus modifying the outlet section of the guide duct.
  • the third portion of the duct is preferably constituted by a plurality of flanges arranged so as to constitute a solid wall, the hinge means being able to act concomitantly on the mobility of the flanges relative to the axis (X).
  • Each flange preferably has two opposite lateral edges, one of which overlaps the lateral edge of the adjacent flange, and the mobility of the flanges consists of a pivoting of the flanges towards or away from the X axis, the overlap of the flanges allowing the sliding of a flange against another to ensure their joint inclination.
  • the movement operated by the flanges to increase or decrease the outlet section of the duct can be likened respectively to the opening or closing of the petals of a flower corolla.
  • the flanges can be disjoint, that is to say do not overlap.
  • the flanges are inclined at most 10 °, and preferably at most 7 °, with respect to the axis (X) and in a direction divergent with respect to the axis (X).
  • the flanges may also be inclined at most 10 °, and preferably at most 7 °, relative to the axis (X) and convergently towards the axis (X).
  • the degree of inclination and the convergence or divergence of the duct outlet relative to the X axis will be adapted to suitably adjust the expansion of the fiber web.
  • the hinge means acting mechanically on the third portion of the duct so as to vary its dimension, especially those acting concomitantly on the mobility of the flanges relative to the X axis can be very diverse. They will most often consist of mechanical systems capable of simultaneously applying pressure on each of the flanges. Each of these mechanical systems can be controlled mechanically and / or electrically and / or hydraulically.
  • These articulation means may consist of a ring of fixed diameter, whose main plane is perpendicular to the longitudinal axis X, said ring being further movable in translation, parallel to said longitudinal axis X, and surrounding the wall formed by the flanges by exerting a compressive stress on these.
  • This ring movable in translation can advantageously be secured to the flanges by means of connecting means.
  • the flanges may be provided with oblong windows provided longitudinally in which these connecting means can slide. The height adjustment of the mobile ring in translation makes it possible to adjust the degree of inclination of the flanges.
  • the ring can also contribute to a modification of the position of the third part of the duct with respect to the longitudinal axis: by a movement of the ring in its plane, it is possible to print the flanges an overall movement , which can contribute to optimizing the distribution of fibers in the mattress.
  • the hinge means may also consist of a ring surrounding the wall formed by the flanges by exerting a stress on the latter, the diameter of the ring being variable.
  • the ring of variable diameter is preferably integral with the flanges. A contraction of the diameter of the ring is thus able to force an inclination of the flanges in the direction of the longitudinal axis X, thus an increase of the convergence of the outlet of the duct with respect to the same axis, whereas a widening of said diameter leads instead to a increasing the divergence of the duct outlet relative to this axis.
  • any device making it possible to obtain a ring of variable diameter can be used, such as for example devices of the diaphragm type, noose, or inflatable torus.
  • a torus or more generally a volume generated by the rotation of a shape about an axis located in its plane
  • a flexible membrane capable of being inflated can by inflation see its internal diameter is reduce, thus creating a constraint on the flanges able to incline them in the direction of the longitudinal axis.
  • the hinge means consist of a ring able to be rotatable and which is connected to the flanges to act simultaneously on them, the rotation of the ring being intended to generate a constraint which is exerted on a portion of flanges, the angle of rotation being related to the desired angle of inclination of the flanges relative to the axis (X).
  • the device comprises mechanical actuation means acting on the rotation of the mobile ring, these actuating means being manually controlled or controlled by electronically controlled means.
  • all the parts of the guide duct form a solid wall duct, so that no disturbance induced air can penetrate inside the device laterally to the haze.
  • the first portion of the guide duct opposite the central portion, has a flared opening shape so as to facilitate the entry and guiding of the fibers in the duct.
  • the first part of the duct comprises its wall which has at its free end preferably a concavity profile facing the inside of the device.
  • the curvature of the wall may have a fixed or variable radius of curvature, of a geometric shape, respectively, circular or elliptical, parabolic. This profile ensures that the ambient air enters the duct better by sliding along the inside of the duct wall, providing a guiding channel for the fibers and providing a protective barrier against the fibers which thus avoids stick to the wall.
  • the flanges of the third portion have on the inner side of the duct a concave shape to help form the cylindrical shape of the inside of the duct.
  • the invention also relates to a fiber mat forming installation comprising a device for centrifugation of a stretchable material, in particular glass, which is provided with a fibering plate delivering filaments of said material, and a drawing device gas which provides a gaseous stream at high temperature and which ensures the transformation of the filaments into fibers in the form of a substantially tubular web, the installation being characterized in that it comprises a device for guiding duct for improving the distribution of the fibers of the web as described above according to the invention.
  • the installation generally comprises an inductor which is arranged under the centrifugation device, the guide duct device being placed near and under the inductor.
  • the guide duct preferably has its longitudinal axis (X) fixed relative to the axis (A) of fall of the fiber web. But the guide duct may rather have its longitudinal axis (X) parallel or inclined relative to the axis (A) of fall of the fiber web.
  • the articulation means of the guide duct are operable during operation of the fiberizing installation so as to correct the dynamic distribution of the fibers.
  • the guide duct which comprises flanges extending substantially parallel to the axis of the duct and arranged in a circular manner and tilting in convergence or divergence with respect to the central axis of the duct and which have their lateral edges such that the edge of a flange overlaps from the outside the edge of an adjacent flange, is disposed in the installation so that the direction of overlap is directed in the opposite direction of rotation of the centrifuge, and therefore in the opposite direction of rotation of the web inside the conduit.
  • the fibers can not stick to the level of the gap of overlap of the flanges, because the rotating veil thus runs along the inside of the flanges without risk of getting in precisely at the interstice.
  • the guide duct device is disposed at least immediately below the inductor, it is made of a material resistant to heat and does not capture the magnetic field generated by the inductor.
  • the installation may comprise a binder supply device which is arranged downstream of the device for improving the distribution of the fibers.
  • a device for blowing air towards the web such as blowers, can be provided by being positioned under the binder supply device; it allows in certain conditions related in particular to the width of the receiving mat, to further optimize the distribution of fibers in the mattress.
  • upstream and downstream in the following description must be understood as the higher and respectively lower parts of an element facing a part of the installation which, set up for its operation receives the flow of the fiber material from top to bottom.
  • horizontal and vertical for elements of the guide duct are understood with respect to the arrangement of the guide duct which extends substantially vertically.
  • the invention relates to a method of manufacturing a fiber mat using the device of the invention to improve the distribution of fibers in the mattress.
  • FIG. 1 represents a schematic partial sectional view of a fiber mattress forming installation comprising a device for improvement of fiber distribution according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a side view of an embodiment of the device of the invention
  • FIG. 3 is a diagrammatic view in section and from below of the device of the invention
  • FIG. 4 illustrates a schematic view in vertical and partial section of the device of the invention inserted in a fiberizing installation
  • FIG. 5 is a diagrammatic sectional view of an embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 6 illustrates curves on the change in basis weight versus nominal basis weight of a fiber mat as a function of the width of the receiving mat.
  • FIG. 1 represents a partial view, in cross section and in a vertical plane, of a fiber felt forming installation according to the invention.
  • the plant 1 comprises in known manner from upstream to downstream, or from top to bottom in the direction of flow of the melt stretch material, an internal centrifuge device 10 which delivers filaments of a stretchable material. , a drawing device 20 delivering a gaseous stream which transforms the filaments into fibers, an annular inductor located under the centrifuge device 10, a binder supply device 40, a fiber receiving mat 50 on which accumulate the fibers by suction to form the mattress.
  • the installation further comprises a device for improving the distribution of fibers 6 on the conveyor belt 50.
  • This device is located between the inductor 30 and the binder supply device 40.
  • the centrifugation device 10 comprises a centrifuge, also called a fiberizing plate, rotating at high speed and pierced at its peripheral wall by a very large number of orifices through which the melt is projected in the form of filaments under the effect centrifugal force.
  • the drawing device 20 comprises an annular burner which delivers a gaseous stream at high temperature and speed along the wall 12 of the centrifuge.
  • This burner serves to maintain the high temperature of the wall of the centrifuge and contributes to the thinning of the filaments to transform them into fibers which fall in the form of a substantially tubular web 2 of axis A.
  • the stretching gas stream is generally channeled by means of an enveloping cold gas layer.
  • This gaseous layer is produced by a blowing ring 21 surrounding the annular burner. It also makes it possible to aid the cooling of fibers whose mechanical strength is thus improved by a thermal quenching effect.
  • Annular inductor 30 heats the bottom of the centrifuge device to help maintain the thermal balance of the plate.
  • the device for improving the distribution of the fibers 6 comprises a guide duct 60 extending along a longitudinal axis X, which makes it possible to channel the tubular web passing through the duct, and articulation means 7 able to modify the section of the duct. output of the guide duct 60 to promote and regulate the expansion of the fiber web at the outlet of the duct to ultimately manage the distribution of the fibers.
  • the device will be described in more detail later.
  • the improvement device 6 is fixed relative to the other devices of the fiberizing installation.
  • the binder supply device 40 consists of a sizing ring through which the tubular web of fibers flows.
  • the crown comprises a multiplicity of nozzles basting the veil of fibers.
  • the device of the invention 6 may optionally be associated with a known compressed air blowing system 41, in dashed lines in FIG. 1, such as blow guns, which will be positioned below the sizing ring 40.
  • a known compressed air blowing system 41 in dashed lines in FIG. 1, such as blow guns, which will be positioned below the sizing ring 40.
  • the fiber web is then deposited on the conveyor belt 50.
  • FIG. 2 shows in more detail the device of the invention.
  • the solid-walled guide duct 60 has a first upstream portion 61 intended to constitute the entry of the duct for the fiber web, a second central portion 62 and a third downstream portion 63 intended to constitute the outlet of the duct for the web of the web. fibers.
  • the upstream portion 61 has a flared shape in the direction of the drawing device to facilitate entry and channeling of the fiber web in the conduit. More particularly, the wall 61a advantageously has a curved profile towards the inside of the device in the direction of the axis X, whose concavity may have a fixed or variable radius of curvature such as that of a circle or an ellipse ( Figure 4).
  • the central portion 62 is of cylindrical shape with a longitudinal axis X, it extends in the continuity of the first portion 61 and is preferably a single piece with said first portion.
  • the downstream portion 63 is attached to the central portion 62 to provide continuity of the conduit.
  • the downstream portion 63 has a circular section capable of varying. This section may be varied during the operation of the fiberizing installation.
  • the duct 60 has a generally tubular shape with a neck flared at one of the free ends and an opposite free end which is either flared or narrowed, respectively according to the diameter imposed on the downstream part 63 with respect to the diameter of the central part 62.
  • variation of the diameter of this downstream part 63 is obtained by the particular configuration of the constituent elements and by articulation means 7 adapted to act on the mobility of the constituent elements.
  • the lower part 63 consists of a plurality of flanges 64 which extend parallel to the axis X and are arranged in a circular manner, and preferably with a concavity turned inwardly of the conduit to easily provide a cylindrical shape within the conduit.
  • the flanges 64 have an upper portion 64a, a lower portion 64b and opposite side edges 64c and 64d.
  • the portion 64a of the flanges partially covers the central portion 62 of the duct to ensure closure continuity over the entire periphery of the duct to prevent any induced air penetration.
  • the lower portion 64b corresponds to the outlet of the conduit 60.
  • the flanges are laterally superimposed on each other so that the lateral edge 64c of a flange overlaps the outside edge of the duct with the lateral edge 64d of the adjacent flange, as can be seen in FIG. 3, which shows a sectional view and a bottom view of the flange. leads to the level of the lower part 63.
  • the device is disposed in the fiberizing installation so that the direction of overlap is in the opposite direction of rotation of the centrifugation device, and therefore in the opposite direction of rotation of the web inside the conduit (symbolized by the arrow inside the conduit).
  • the fibers of the rotating web which thus skirt the inside of the flanges are not likely to be introduced at the gap 65 of overlapping flanges.
  • the flanges 64 are associated with the articulation means 7 which simultaneously act by stress on the upper portion 64a of the flanges to generate their inclination.
  • the inclination with respect to the axis X is variable, according to an angle ⁇ which varies from -10 ° with a divergent direction relative to the axis X, to + 10 ° with a convergent direction towards the X axis, the reference 0 ° corresponding to the parallelism of the flanges with the axis X and the central part 62.
  • the articulation means 7 are adjusted so that when no force is exerted on the upper portion 64a, the inclination of the flanges is divergent with respect to the axis X and maximum angle.
  • the articulation means 7, as illustrated in FIG. 2, comprise holding tabs 70, a ring 71 able to be rotatable which is connected to the holding tabs via mechanical links 72, a fixed ring 73 supporting the movable ring 71, and an actuating system 74 adapted to slide in rotation the movable ring 71 relative to the fixed ring.
  • the holding tabs 70 are fixed relative to the flanges 64 and are integral with them being for example screwed or welded.
  • the tabs 70 serve to hold the flanges in position, the tabs being supported via the mechanical links 72 by the movable ring 71 which is itself supported by the fixed ring 73.
  • Each leg is made movable by its inclination relative to the central portion 62 of the duct, to precisely tilt each flange relative to the central portion 62.
  • Each lug 70 thus comprises a seat 70a welded to the central portion 62 and a pivot 70b Y axis perpendicular to the axis X and around which the tab is intended to articulate.
  • the fixed ring 73 which supports the movable ring allows the rotational sliding of the movable ring 71 by a fastening screw adapted to sliding.
  • the fixed ring 73 serves to maintain in place around the guide duct 60 the movable ring 71 because it is secured by surrounding, the upstream portion 61 of the duct.
  • each tab 70 to the movable ring 71 is formed by a rod extending in a vertical plane and inclined in this plane ( Figure 2). One of its ends is connected to the ring 71 while its opposite end is connected to the pivot 70b of the tab.
  • the connecting rod responds to the difference in height between the retaining tab disposed at the portion 64a of the duct and the ring arranged at the portion 61. It is intended to move in a vertical plane and allows to transform, the horizontal movement of rotation sliding of the ring, in a pivoting movement of the holding tabs around each axis Y.
  • the rotation of the ring 71 in one direction or the other leads necessarily to modify the inclination of the rod which will be either more vertical, or will incline more towards the horizontal one.
  • the more the inclination is vertical the greater the stress exerted on the retaining tab will be important, the pivoting of the tab will then be in the counterclockwise direction leading to the inclination of the flange in the direction of the X axis.
  • more the inclination of the connecting rod will approach the horizontal, the more the stress exerted on the tab will relax causing the pivoting of the tab in the clockwise direction and leading to the inclination of the flange opposite the X axis.
  • the actuating system 74 acting on the mobility of the ring 71 has two fixing points which are respectively positioned on the fixed ring 73 and on the movable ring 71, a nut 73a and respectively a nut 71a in which is engaged a threaded rod 74a. Clamping or loosening of the rod causes the sliding nut 73a of the movable ring to slide in rotation relative to the other nut 71a which remains fixed, causing the mobile ring to slide in one direction or the other in rotation.
  • Actuation of the rod can be done manually by an operator or can be provided by electronically controlled means in response to an order communicated by a controller.
  • the articulation means 7, as illustrated in FIG. 5 consist of a ring of fixed diameter 75, shown in section, whose main plane is perpendicular to the axis. longitudinal X.
  • the ring 75 is movable in translation, parallel to said longitudinal axis X (according to the arrow), thanks to a shaft 76 integral with the ring 75.
  • the ring 75 surrounds the wall formed by the flanges by exerting a constraint compression on these.
  • the height adjustment of the ring 75 makes it possible to adjust the degree of inclination of the flanges.
  • Figure 5 shows schematically two positions of the ring 75: a first "high" position, shown in solid lines, and a second "low” position shown in dashed lines.
  • the flanges 64 are represented, also in solid lines in the case where the ring 75 is in the high position, and in dashed lines when the ring 75 is in the low position.
  • Figure 5 clearly shows that the lowering of the ring 75 makes it possible to incline the flange towards the axis X, and thus to reduce the divergence of the flange with respect to this axis. It is also possible to move the ring 75 in its plane, so in a plane perpendicular to the X axis to print the flanges, and therefore the entire third part of the duct, a movement.
  • the device of the invention has its axis X generally parallel to the axis of delivery of the fiber web.
  • turbulence of the ambient air can affect the orientation of the web entering the device.
  • the device of the invention with respect to the axis A, as schematically illustrated in Figure 4, to correct the orientation of the fiber veil due to the right-left suction inhomogeneity of the carpet 50.
  • Figure 6 illustrates three curves as to the variation (in%) of the mass per unit area of a fiber mat compared to a nominal reference density (here of 848 g / m 2 ), depending on the width of the carpet of receiving (from 0 cm for the left edge of the carpet to 240 cm for the right edge of the carpet), the curves respectively corresponding to a reference configuration of a guide duct and two configuration variants of the device of the invention .
  • a nominal reference density here of 848 g / m 2
  • the pilot plant used to test the device of the invention delivers a fiber mat of 2400 mm wide.
  • a gauge of grammage scans the width of the mattress over a given length of said mattress, to deduce an average weight.
  • Several average weight estimates are made and are converted to weight values (weight per unit area). We deduce the illustrated curves.
  • the angle of inclination of the flanges is 0 ° with respect to the axis X, that is to say that the diameter of the outlet 63 of the guide duct corresponds to the diameter of the flange. central portion 62, and the blowing system 41 was used.
  • the coefficient of variation of the calculated surface density CV is equal to 25%.
  • the angle of inclination of the flanges is 5 ° divergent with respect to the X axis and the blowing system 41 was used under the same conditions as for the curve C1.
  • the coefficient of variation of the calculated surface density CV is equal to 23%.
  • the angle of inclination of the flanges is divergent by 5 ° with respect to the axis X just as for the curve C2, on the other hand, the blowing system 41 has been modified with respect to the conditions of the curve C1 or C2, in particular by lowering the air pressure breath.
  • the coefficient of variation of the calculated surface density CV is equal to 7%.
  • the fibers are fewer (hollow with a variation up to 80%);
  • the fiber web expands at the flared exit of the guide duct (divergence of 5 ° according to a variant of the invention). It can be seen that it was possible to compensate for the lack of fibers at the ends of the carpet, the coefficient being well above 100% with respect to the mentioned depressions of the curve C1, while nevertheless losing fibers in the middle of the carpet (coefficient one slightly lower than for C1). This configuration of the device of the invention nevertheless makes it possible to smooth the distribution of the fibers relative to the reference device relating to the curve C1. In addition, the coefficient of variation of surface mass increases in points from 25 to 23%.
  • the decrease of the air pressure blown by the blowing system 41 according to the last configuration relating to the curve C3 makes it possible to further homogenize the distribution with respect to the curve C2, the curve C3 being substantially stable around 100%.
  • the coefficient of variation of surface mass is even reduced to 7%.
  • the device of the invention thus leads to a better distribution of the fibers.
  • a blowing system of the prior art such as 41, it generates a lower consumption of compressed air.

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Abstract

Dispositif (6) pour une installation de formation de matelas de fibres, les fibres étant formées à partir d'une matière étirable par centrifugation interne et par étirage au moyen d'un courant gazeux, le dispositif comprenant un conduit de guidage (60) dans lequel les fibres sont destinées à être canalisées, d'axe longitudinal (X) et qui présente une première partie (61 ) destinée à former l'entrée du conduit au niveau de laquelle les fibres sont destinées à être introduites dans ledit conduit, une seconde partie ou partie centrale (62) et une troisième partie (63) destinée à former la sortie dudit conduit, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'articulation (7) qui sont adaptés à agir mécaniquement sur la troisième partie du conduit (63) de manière à faire varier sa dimension et/ou la position d'au moins une de ses parties par rapport audit axe longitudinal (X).

Description

DISPOSITIF POUR UNE INSTALLATION DE FORMATION DE MATELAS DE
FIBRES
L'invention est relative à la formation de matelas de fibres tels que ceux destinés à l'isolation thermique et acoustique, et concerne plus particulièrement un dispositif d'amélioration de la distribution des fibres qui sont collectées sur un organe de réception.
La formation de fibres, notamment de fibres minérales telles que des fibres de verre, résulte d'un procédé de fibrage consistant en l'étirage de la matière, telle que du verre, par centrifugation et par l'action de courants gazeux à haute température.
Le procédé de fibrage couramment utilisé aujourd'hui est le procédé dit par centrifugation interne. Il consiste à introduire un filet de la matière étirable à l'état fondu dans un centrifugeur, encore appelé assiette de fibrage, tournant à grande vitesse et percé à sa périphérie par un très grand nombre d'orifices par lesquels la matière est projetée sous forme de filaments sous l'effet de la force centrifuge. Au moyen d'un brûleur annulaire, ces filaments sont alors soumis à l'action d'un courant annulaire gazeux d'étirage à température et vitesse élevées longeant la paroi du centrifugeur qui réduit leur diamètre et les transforme en fibres.
Par ailleurs, le courant gazeux d'étirage est généralement confiné, au moyen d'une nappe gazeuse froide enveloppante le canalisant de manière adéquate sous forme d'un flux tubulaire. Cette nappe gazeuse est produite par une couronne de soufflage entourant le brûleur annulaire. Elle permet de plus d'aider au refroidissement des fibres dont la résistance mécanique est ainsi améliorée vraisemblablement par un effet de trempe thermique.
Il est aussi courant d'ajouter un inducteur annulaire en dessous du dispositif de centrifugation pour aider au maintien de l'équilibre thermique de l'assiette. Cet inducteur permet de chauffer le bas de la bande périphérique de l'assiette qui est moins chauffé par les gaz d'étirage car plus éloigné du brûleur annulaire, et qui est soumis à un refroidissement par l'air ambiant.
Les fibres formées sont entraînées par le courant gazeux d'étirage vers un tapis de réception généralement constitué par une bande perméable aux gaz sur lequel les fibres s'enchevêtrent sous la forme d'un matelas.
Pour fixer les fibres entre elles, un liant est généralement pulvérisé sur les fibres au cours de leur trajectoire vers le tapis de réception. La projection du liant est par exemple réalisée à l'aide d'une couronne d'encollage qui entoure le courant gazeux et qui comporte une pluralité d'orifices de pulvérisation.
Le liant est ensuite durci par exemple par un traitement thermique au-delà du tapis de réception.
Une des difficultés rencontrées dans la préparation de ces matelas est liée à la distribution des fibres dans l'ensemble du matelas que l'on désire la plus uniforme. Une irrégularité de la distribution dans le matelas peut se traduire par une densité locale inférieure à la densité souhaitée, ce que l'on corrige généralement à la fabrication en augmentant la densité moyenne du matelas. Or, il est toujours souhaitable de réduire la densité d'un produit pour le rendre moins lourd et obtenir des performances d'isolation, en particulier thermique, tout aussi bonnes. On cherche donc continuellement sur une ligne de production à homogénéiser au mieux la répartition des fibres dans le matelas.
Un moyen connu pour améliorer la distribution des fibres est l'utilisation d'un dispositif dit à balancelle (« bucket »), tel que celui décrit dans la demande de brevet FR 2 544 754, qui est constitué par un conduit de guidage disposé sur le trajet du courant gazeux en dessous du centrifugeur et au dessus du dispositif de projection de liant. Ce conduit permet de canaliser les fibres ; il est animé d'un mouvement d'oscillation pour diriger alternativement le flux de fibres d'un bord à l'autre du tapis de réception des fibres.
Cependant, ce mouvement d'oscillation avec un retour sensiblement brutal à chaque amplitude, d'une part, n'apparaît pas optimum quand à l'entraînement des fibres dans le courant d'air, et d'autre part, augmente la friction des fibres contre les parois du dispositif, ce qui a tendance à en dégrader les propriétés mécaniques. Un autre moyen connu consiste à souffler de l'air en direction du flux gazeux tubulaire, de manière sensiblement perpendiculaire pour le traverser.
Le brevet FR 1 244 530 décrit ainsi deux buses qui sont agencées au- delà du dispositif de projection de liant et diamétralement opposées au flux gazeux, et dont les jets d'air sont actionnés à tour de rôle pour imprimer au voile de fibres un mouvement de va-et-vient lorsqu'il se dépose sur le tapis de réception.
Le brevet US 4 266 960 montre deux dispositifs qui fournissent chacun un jet d'air plat arrivant à grande vitesse perpendiculairement et dans le flux gazeux tubulaire, les deux dispositifs étant disposés de part et d'autre du flux gazeux de façon que l'orientation des jets d'air assurent une séparation du flux tubulaire en plusieurs flux divergents.
Ces différents moyens de soufflage par air comprimé contraignent ainsi l'air à être dirigé de manière sensiblement perpendiculaire au voile tubulaire de fibres pour diviser le flux tubulaire et/ou modifier son orientation.
L'invention a pour but de fournir un dispositif pour la fabrication de matelas de fibres en vue d'améliorer la répartition des fibres dans un matelas, notamment en conservant la qualité requise des fibres en sortie d'étirage, ce dispositif ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur, en particulier du dispositif à balancelle, et permettant d'obtenir des matelas homogènes, de la densité souhaitée en vue d'une performance thermique ou isolante donnée.
Selon l'invention, le dispositif, plus particulièrement destiné à une installation de formation de matelas de fibres, les fibres étant formées à partir d'une matière étirable par centrifugation interne et par étirage au moyen d'un courant gazeux, comprend un conduit de guidage dans lequel les fibres sont destinées à être canalisées, d'axe longitudinal (X) et qui présente une première partie destinée à former l'entrée du conduit au niveau de laquelle les fibres sont destinées à être introduites dans ledit conduit, une seconde partie ou partie centrale et une troisième partie destinée à former la sortie dudit conduit, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'articulation qui sont adaptés à agir mécaniquement sur la troisième partie du conduit de manière à faire varier sa dimension et/ou la position d'au moins une de ses parties par rapport audit axe longitudinal (X). La dimension de la troisième partie du conduit qui est susceptible de varier correspond généralement et préférentiellement à sa section transversale (selon un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X). Cette section est généralement circulaire, mais peut également être elliptique, ou présenter toute autre forme.
Le dispositif permet ainsi en modifiant la section de sortie du conduit de guidage de favoriser et adapter l'expansion du voile de fibres pour gérer au final la répartition des fibres dans le matelas. La dimension de la section de sortie est en particulier adaptée en fonction du diamètre du dispositif de centrifugation, de la hauteur de chute des fibres depuis le dispositif de centrifugation jusqu'au tapis de réception, et du nombre de dispositifs de centrifugation situés au-dessus du tapis de réception, de manière que, selon la largeur du tapis, les fibres se répartissent sur toute la largeur du tapis et ne se collent pas aux bat-flanc de l'installation qui bordent le tapis.
En outre, ce dispositif qui est destiné à rester essentiellement fixe au sein d'une installation de fibrage est ainsi plus simple d'utilisation et permet une meilleure accessibilité aux autres éléments composant l'installation de fibrage en comparaison avec un dispositif à balancelle standard qui oscille en cours de fibrage. Il présente notamment les avantages suivants : il n'y a pas besoin de régler une amplitude de balancement,
- le nettoyage de la couronne d'encollage en cours de fibrage est facilité,
- la répartition de liant est obtenue de manière plus homogène sur un voile tombant selon une direction sensiblement fixe et non mouvante en raison d'oscillations ; la friction des fibres contre les parois est assurément réduite.
La troisième partie du conduit du dispositif selon l'invention est généralement mobile, au moins partiellement, en particulier de manière à ce que ses dimensions puissent varier. Cette troisième partie peut aussi être mobile, totalement ou partiellement, par rapport à l'axe longitudinal, par exemple selon un plan sensiblement perpendiculaire à cet axe.
Le dispositif de l'invention qui assure une répartition plus uniforme des fibres dans un matelas permettant une diminution de la densité de ce matelas, le produit est donc moins lourd et moins cher à produire tout en conservant les mêmes propriétés d'isolation. La réduction de la densité permet également pour un même débit de la matière fondue étirable d'augmenter la quantité produite de matelas.
Pour fournir la modification de section de la sortie du conduit de guidage, la troisième partie du conduit peut se présenter sous la forme d'une jupe souple constituée d'une membrane extensible. La modification des dimensions de la jupe peut par exemple résulter d'un gonflage ou de toutes autres sollicitations mécaniques. La jupe peut par exemple prendre la forme d'un tore ou plus généralement de tout volume engendré par la rotation d'une forme quelconque autour d'un axe situé dans son plan. L'introduction d'air dans le tore permet de gonfler la structure, en modifiant ainsi la section de sortie du conduit de guidage.
Pour fournir la modification de section de la sortie du conduit de guidage, la troisième partie du conduit est de préférence constituée d'une pluralité de flasques agencés de manière à constituer une paroi pleine, les moyens d'articulation étant aptes à agir concomitamment sur la mobilité des flasques par rapport à l'axe (X).
Chaque flasque présente de préférence deux bords latéraux opposés dont l'un chevauche le bord latéral du flasque adjacent, et la mobilité des flasques consiste en un pivotement des flasques en direction ou à l'opposé de l'axe X, le chevauchement des flasques autorisant le glissement d'un flasque contre un autre pour assurer leur inclinaison conjointe. Le mouvement opéré par les flasques pour augmenter ou diminuer la section de sortie du conduit peut être assimilé respectivement à l'ouverture ou à la fermeture des pétales d'une corolle de fleur. Alternativement, les flasques peuvent être disjoints, c'est-à-dire ne pas se chevaucher.
Selon une caractéristique, les flasques sont inclinés d'au plus 10°, et de préférence d'au plus 7°, par rapport à l'axe (X) et selon une direction divergente par rapport à l'axe (X).
Les flasques peuvent également être inclinés d'au plus 10°, et de préférence d'au plus 7°, par rapport à l'axe (X) et de manière convergente vers l'axe (X). Le degré d'inclinaison et la convergence ou la divergence de la sortie du conduit par rapport à l'axe X seront adaptés pour ajuster de manière adéquate l'expansion du voile de fibres.
Les moyens d'articulation agissant mécaniquement sur la troisième partie du conduit de manière à faire varier sa dimension, notamment ceux agissant concomitamment sur la mobilité des flasques par rapport à l'axe X peuvent être très divers. Ils vont la plupart du temps consister en des systèmes mécaniques capables d'appliquer simultanément une pression sur chacun des flasques. Chacun de ces systèmes mécaniques peut être commandé mécaniquement et/ou électriquement et/ou hydrauliquement.
Ces moyens d'articulation peuvent consister en un anneau de diamètre fixe, dont le plan principal est perpendiculaire à l'axe longitudinal X, ledit anneau étant en outre mobile en translation, parallèlement audit axe longitudinal X, et entourant la paroi formée par les flasques en exerçant une contrainte de compression sur ces derniers. Cet anneau mobile en translation peut avantageusement être solidaire des flasques par l'intermédiaire de moyens de liaison. En particulier, les flasques peuvent être pourvus de fenêtres oblongues ménagées longitudinalement dans lesquels ces moyens de liaison peuvent coulisser. Le réglage en hauteur de l'anneau mobile en translation permet d'ajuster le degré d'inclinaison des flasques. L'anneau peut également contribuer à une modification de la position de la troisième partie du conduit par rapport à l'axe longitudinal : par un mouvement de l'anneau dans son plan, il est possible d'imprimer aux flasques un mouvement d'ensemble, qui peut contribuer à l'optimisation de la répartition des fibres dans le matelas.
Les moyens d'articulation peuvent également consister en un anneau entourant la paroi formée par les flasques en exerçant une contrainte sur ces derniers, le diamètre de l'anneau étant variable. Dans ce cas, il est plus simple de prévoir un anneau dont le plan principal est fixe et perpendiculaire à l'axe longitudinal X. L'anneau de diamètre variable est de préférence solidaire des flasques. Une contraction du diamètre de l'anneau est ainsi à même de forcer une inclinaison des flasques en direction de l'axe longitudinal X, donc une augmentation de la convergence de la sortie du conduit par rapport au même axe, tandis qu'un élargissement dudit diamètre entraîne au contraire une augmentation de la divergence de la sortie du conduit par rapport à cet axe. Tout dispositif permettant d'obtenir un anneau de diamètre variable est utilisable, comme par exemple des dispositifs du type diaphragme, nœud coulant, ou tore gonflable. Dans ce dernier cas, un tore (ou plus globalement un volume engendré par la rotation d'une forme autour d'un axe situé dans son plan) constitué d'une membrane souple apte à être gonflée, peut par gonflage voir son diamètre interne se réduire, créant ainsi une contrainte sur les flasques aptes à les incliner en direction de l'axe longitudinal.
De préférence, les moyens d'articulation consistent en un anneau apte à être mobile en rotation et qui est relié aux flasques pour agir simultanément sur eux, la rotation de l'anneau étant destinée à engendrer une contrainte qui s'exerce sur une portion des flasques, l'angle de rotation étant en rapport avec l'angle d'inclinaison souhaité des flasques par rapport à l'axe (X).
Avantageusement, le dispositif comporte des moyens d'actionnement mécanique agissant sur la rotation de l'anneau mobile, ces moyens d'actionnement étant contrôlés manuellement ou asservis par des moyens à commande électronique.
Selon une autre caractéristique, l'ensemble des parties du conduit de guidage forment un conduit à paroi pleine, de sorte qu'aucun air induit de perturbation ne peut pénétrer à l'intérieur du dispositif latéralement au voile.
Avantageusement, la première partie du conduit de guidage, à l'opposé de la partie centrale, a une forme d'ouverture évasée de manière à faciliter l'entrée et le guidage des fibres dans le conduit.
En outre, la première partie du conduit comprend sa paroi qui présente à son extrémité libre de préférence un profil à concavité tournée vers l'intérieur du dispositif. La courbure de la paroi peut présenter un rayon de courbure fixe ou variable, d'une forme géométrique, respectivement, circulaire ou elliptique, parabolique. Ce profil assure à l'air ambiant d'entrer au mieux dans le conduit en glissant le long de l'intérieur de la paroi du conduit, fournissant un canal de guidage aux fibres et assurant une barrière de protection contre les fibres qui évitent ainsi de se coller à la paroi. Selon une caractéristique, les flasques de la troisième partie présentent du côté intérieur au conduit une forme concave pour aider à constituer la forme cylindrique de l'intérieur du conduit.
L'invention concerne également une installation de formation de matelas de fibres comportant un dispositif de centrifugation d'une matière étirable, notamment du verre, qui est pourvu d'une assiette de fibrage délivrant des filaments de ladite matière, et un dispositif d'étirage gazeux qui fournit un courant gazeux à haute température et qui assure la transformation des filaments en fibres sous la forme d'un voile sensiblement tubulaire, l'installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif à conduit de guidage d'amélioration de la répartition des fibres du voile tel que décrit ci-dessus selon l'invention.
L'installation comporte généralement un inducteur qui est agencé sous le dispositif de centrifugation, le dispositif à conduit de guidage étant placé à proximité et sous l'inducteur.
En cours de fonctionnement de l'installation, le conduit de guidage présente de préférence son axe longitudinal (X) fixe par rapport à l'axe (A) de tombée du voile de fibres. Mais le conduit de guidage peut plutôt présenter son axe longitudinal (X) parallèle ou incliné par rapport à l'axe (A) de tombée du voile de fibres.
Avantageusement, les moyens d'articulation du conduit de guidage sont actionnables en cours de fonctionnement de l'installation de fibrage de manière à corriger la répartition des fibres en dynamique.
Avantageusement, le conduit de guidage, qui comporte des flasques s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe du conduit et agencés de manière circulaire et inclinables en convergence ou en divergence par rapport à l'axe central du conduit et qui présentent leurs bords latéraux tels que le bord d'un flasque chevauche par l'extérieur le bord d'un flasque adjacent, est disposé dans l'installation de façon que le sens de chevauchement soit dirigé dans le sens opposé de rotation du dispositif de centrifugation, et par conséquent dans le sens opposé de rotation du voile à l'intérieur du conduit. De cette manière, les fibres ne peuvent se coller au niveau de l'interstice de chevauchement des flasques, car le voile en rotation longe ainsi l'intérieur des flasques sans risque de s'introduire justement au niveau de l'interstice.
De préférence, en particulier lorsque le dispositif à conduit de guidage est disposé au moins immédiatement sous l'inducteur, il est constitué d'un matériau résistant à la chaleur et ne captant pas le champ magnétique généré par l'inducteur.
L'installation peut comporter un dispositif d'amenée de liant qui est disposé en aval du dispositif d'amélioration de la répartition des fibres.
En complément, un dispositif de soufflage d'air en direction du voile, tel que des soufflettes, peut être prévu en étant positionné sous le dispositif d'amenée de liant ; il permet dans certaines conditions liées en particulier à la largeur du tapis de réception, d'optimiser encore la répartition des fibres dans le matelas.
Les termes amont et aval dans la suite de la description doivent être compris comme les parties plus haute et respectivement plus basse d'un élément en regard d'une partie de l'installation qui, mise en place pour son fonctionnement reçoit l'écoulement de la matière à fibrer du haut vers le bas. Et les termes horizontal et vertical pour des éléments du conduit de guidage se comprennent par rapport à la disposition du conduit de guidage qui s'étend sensiblement verticalement.
Enfin, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un matelas de fibres utilisant le dispositif de l'invention pour améliorer la répartition des fibres dans le matelas.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention vont à présent être décrits plus en détail en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une vue partielle schématique en coupe d'une installation de formation de matelas de fibres comportant un dispositif d'amélioration de répartition des fibres selon l'invention;
- la figure 2 illustre une vue de profil d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe et de dessous du dispositif de l'invention ; - la figure 4 illustre une vue schématique en coupe verticale et partielle du dispositif de l'invention insérée dans une installation de fibrage;
- la figure 5 illustre une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention ;
- la figure 6 illustre des courbes sur la variation de grammage par rapport à grammage nominal d'un matelas de fibres en fonction de la largeur du tapis de réception.
Les représentations illustrées sur les figures sont schématiques sans être strictement à l'échelle pour en faciliter la lecture.
La figure 1 représente une vue partielle, en coupe transversale et selon un plan vertical, d'une installation de formation de feutres de fibres selon l'invention.
L'installation 1 comporte de manière connue d'amont en aval, ou de haut en bas selon le sens d'écoulement de la matière étirable à l'état fondu, un dispositif de centrifugation interne 10 qui délivre des filaments d'une matière étirable, un dispositif d'étirage 20 délivrant un courant gazeux qui transforme les filaments en fibres, un inducteur 30 annulaire situé sous le dispositif de centrifugation 10, un dispositif d'amenée de liant 40, un tapis de réception 50 des fibres sur lequel s'accumulent les fibres par aspiration pour constituer le matelas.
Selon l'invention, l'installation comporte en outre un dispositif d'amélioration de répartition des fibres 6 sur le tapis de réception 50. Ce dispositif est situé entre l'inducteur 30 et le dispositif d'amenée de liant 40.
Le dispositif de centrifugation 10 comporte un centrifugeur, encore appelé assiette de fibrage, tournant à grande vitesse et percé au niveau de sa paroi périphérique par un très grand nombre d'orifices par lesquels la matière fondue est projetée sous forme de filaments sous l'effet de la force centrifuge.
Le dispositif d'étirage 20 comporte un brûleur annulaire qui délivre un courant gazeux à température et vitesse élevées en longeant la paroi 12 du centrifugeur. Ce brûleur sert à maintenir la température élevée de la paroi du centrifugeur et contribue à l'amincissement des filaments pour les transformer en fibres qui tombent sous la forme d'un voile sensiblement tubulaire 2 d'axe A. Le courant gazeux d'étirage est généralement canalisé au moyen d'une nappe gazeuse froide enveloppante. Cette nappe gazeuse est produite par une couronne de soufflage 21 entourant le brûleur annulaire. Elle permet de plus d'aider au refroidissement des fibres dont la résistance mécanique est ainsi améliorée par un effet de trempe thermique.
L'inducteur annulaire 30 chauffe le dessous du dispositif de centrifugation pour aider au maintien de l'équilibre thermique de l'assiette.
Le dispositif d'amélioration de la répartition des fibres 6 comporte un conduit de guidage 60 s'étendant selon un axe longitudinal X, qui permet de canaliser le voile tubulaire traversant le conduit, et des moyens d'articulation 7 aptes à modifier la section de sortie du conduit de guidage 60 afin de favoriser et réguler l'expansion du voile de fibres en sortie de conduit pour gérer au final la répartition des fibres. Le dispositif va être décrit plus en détail par la suite. Le dispositif d'amélioration 6 est fixe par rapport aux autres dispositifs de l'installation de fibrage.
Le dispositif d'amenée de liant 40 est constitué d'une couronne d'encollage au travers de laquelle s'écoule le voile tubulaire de fibres. La couronne comporte une multiplicité de buses arrosant de liant le voile de fibres.
Le dispositif de l'invention 6 peut éventuellement être associé à un système de soufflage d'air comprimé connu 41 , en pointillés sur la figure 1 , tel que des soufflettes, qui sera positionné en dessous de la couronne d'encollage 40.
Le voile de fibres est alors déposé sur le tapis de réception 50.
La figure 2 montre plus en détail le dispositif de l'invention.
Le conduit de guidage 60 à paroi pleine comporte une première partie amont 61 destinée à constituer l'entrée du conduit pour le voile de fibres, une seconde partie centrale 62 et une troisième partie aval 63 destinée à constituer la sortie du conduit pour le voile de fibres.
La partie amont 61 présente une forme évasée en direction du dispositif d'étirage pour faciliter l'entrée et la canalisation du voile de fibres dans le conduit. Plus particulièrement, la paroi 61a présente avantageusement un profil courbé vers l'intérieur du dispositif en direction de l'axe X, dont la concavité peut présenter un rayon de courbure fixe ou variable tel que celui d'un cercle ou d'une ellipse (figure 4).
La partie centrale 62 est de forme cylindrique d'axe longitudinal X, elle s'étend dans la continuité de la première partie 61 et constitue de préférence une seule pièce avec ladite première partie.
La partie aval 63 est rattachée à la partie centrale 62 pour assurer une continuité du conduit. Selon l'invention, la partie aval 63 présente une section circulaire apte à varier. Cette section peut être amenée à varier au cours du fonctionnement de l'installation de fibrage.
Ainsi, le conduit 60 présente une forme générale tubulaire avec un col évasé à l'une des extrémités libres et une extrémité libre opposée qui est soit évasée, soit rétrécie, selon respectivement le diamètre imposé à la partie aval 63 par rapport au diamètre de la partie centrale 62.
La variation du diamètre de cette partie aval 63 est obtenue par la configuration particulière des éléments constitutifs et par des moyens d'articulation 7 adaptés à agir sur la mobilité des éléments constitutifs.
Selon un exemple de réalisation qui n'est nullement limitatif, la partie inférieure 63 est constituée d'une pluralité de flasques 64 qui s'étendent parallèlement à l'axe X et sont agencés de manière circulaire, et de préférence en présentant une concavité tournée vers l'intérieur du conduit pour aisément fournir une forme cylindrique à l'intérieur du conduit.
Les flasques 64 présentent une portion supérieure 64a, une portion inférieure 64b et des bords latéraux opposés 64c et 64d. La portion 64a des flasques recouvre partiellement la partie centrale 62 du conduit pour assurer une continuité de fermeture sur toute la périphérie du conduit afin d'éviter toute pénétration d'air induit. La portion inférieure 64b correspond à la sortie du conduit 60.
Les flasques sont latéralement superposés entre eux de façon que le bord latéral 64c d'un flasque chevauche par l'extérieur du conduit le bord latéral 64d du flasque adjacent, tels que visibles sur la figure 3 qui montre une vue en coupe et de dessous du conduit au niveau de la partie inférieure 63.
Avantageusement le dispositif est disposé dans l'installation de fibrage de façon que le sens de chevauchement soit dans le sens opposé de rotation du dispositif de centrifugation, et par conséquent dans le sens opposé de rotation du voile à l'intérieur du conduit (symbolisé par la flèche intérieure au conduit). De cette manière, les fibres du voile en rotation qui longent ainsi l'intérieur des flasques ne risquent pas de s'introduire au niveau de l'interstice 65 de chevauchement des flasques.
Les flasques 64 sont associés aux moyens d'articulation 7 qui agissent de manière simultanée par contrainte sur la portion supérieure 64a des flasques pour engendrer leur inclinaison.
En fonction de l'effort exercé sur les flasques, l'inclinaison par rapport à l'axe X est variable, selon un angle α qui varie de -10° avec une direction divergente par rapport à l'axe X, à +10° avec une direction convergente vers l'axe X, la référence 0° correspondant au parallélisme des flasques avec l'axe X et la partie centrale 62.
Les moyens d'articulation 7 sont réglés de façon que lorsqu'aucun effort n'est exercé sur la portion supérieure 64a, l'inclinaison des flasques est divergente par rapport à l'axe X et d'angle maximal.
Selon un mode de réalisation non-limitatif, les moyens d'articulation 7, tels qu'illustrés sur la figure 2, comprennent des pattes de maintien 70, un anneau 71 apte à être mobile en rotation qui est relié aux pattes de maintien via des liaisons mécaniques 72, un anneau fixe 73 supportant l'anneau mobile 71 , et un système d'actionnement 74 apte à faire coulisser en rotation l'anneau mobile 71 par rapport à l'anneau fixe.
Les pattes de maintien 70 sont fixes par rapport aux flasques 64 et leur sont rendues solidaires en y étant par exemple vissées ou soudées.
Les pattes 70 servent à maintenir en position les flasques, les pattes étant supportées via les liaisons mécaniques 72 par l'anneau mobile 71 qui est lui- même supporté par l'anneau fixe 73.
Chaque patte est rendue mobile par son inclinaison par rapport à la partie centrale 62 du conduit, pour justement rendre inclinable chaque flasque par rapport à la partie centrale 62. Chaque patte 70 comprend ainsi un siège 70a soudé à la partie centrale 62 et un pivot 70b d'axe Y perpendiculaire à l'axe X et autour duquel la patte est destinée à s'articuler. L'anneau fixe 73 qui supporte l'anneau mobile autorise le coulissement en rotation de l'anneau mobile 71 par un vissage de fixation adapté au coulissement.
En outre, l'anneau fixe 73 sert à maintenir en place autour du conduit de guidage 60 l'anneau mobile 71 car il est rendu solidaire en l'entourant, de la partie amont 61 du conduit.
L'utilisation d'un anneau pour relier d'un seul tenant l'ensemble des flasques permet d'agir concomitamment sur les flasques.
La liaison mécanique 72 de chaque patte 70 à l'anneau mobile 71 est réalisée par une bielle s'étendant dans un plan vertical et de manière inclinée dans ce plan (figure 2). L'une de ses extrémités est connectée à l'anneau 71 tandis que son extrémité opposée est connectée au pivot 70b de la patte.
La bielle répond à la différence de hauteur entre la patte de maintien disposée au niveau de la portion 64a du conduit et l'anneau agencé au niveau de la partie 61. Elle est destinée à se mouvoir dans un plan vertical et permet de transformer, le mouvement horizontal de coulissement en rotation de l'anneau, en un mouvement de pivotement des pattes de maintien autour de chaque axe Y.
En effet, la distance entre les deux extrémités de la bielle restant constante et la patte de maintien étant fixée à la fois à un flasque et à la partie centrale 62, la rotation de l'anneau 71 dans un sens ou dans l'autre conduit nécessairement à modifier l'inclinaison de la bielle qui sera soit davantage verticale, soit s'inclinera davantage vers l'horizontal. Plus l'inclinaison sera verticale, plus la contrainte exercée sur la patte de maintien sera importante, le pivotement de la patte se fera alors dans le sens antihoraire conduisant à l'inclinaison du flasque en direction de l'axe X. Au contraire, plus l'inclinaison de la bielle se rapprochera de l'horizontale, plus la contrainte exercée sur la patte se relâchera engendrant le pivotement de la patte dans le sens horaire et conduisant à l'inclinaison du flasque à l'opposé de l'axe X.
Enfin, le système d'actionnement 74 agissant sur la mobilité de l'anneau 71 comporte deux points de fixation qui sont respectivement positionnés sur l'anneau fixe 73 et sur l'anneau mobile 71 , une noix 73a et respectivement une noix 71a dans lesquelles est engagée une tige filetée 74a. Le serrage ou le desserrage de la tige entraîne le coulissement en rotation de la noix 73a de l'anneau mobile par rapport à l'autre noix 71a qui reste fixe, engendrant le coulissement en rotation de l'anneau mobile dans un sens ou dans l'autre.
L'actionnement de la tige peut se faire manuellement par un opérateur ou bien peut être assuré par des moyens à commande électronique en réponse à un ordre communiqué par un automate.
Les moyens d'articulation 7, tels qu'illustrés sur la figure 5 selon un autre mode de réalisation non-limitatif, sont constitués d'un anneau de diamètre fixe 75, représenté en coupe, dont le plan principal est perpendiculaire à l'axe longitudinal X. L'anneau 75 est mobile en translation, parallèlement audit axe longitudinal X (selon la flèche), grâce à un arbre 76 solidaire de l'anneau 75. L'anneau 75 entoure la paroi formée par les flasques en exerçant une contrainte de compression sur ces derniers. Le réglage en hauteur de l'anneau 75 permet d'ajuster le degré d'inclinaison des flasques. La figure 5 présente schématiquement deux positions de l'anneau 75 : une première position « haute », représentée en traits pleins, et une seconde position « basse » représentée en traits pointillés. Dans les deux cas, les flasques 64 sont représentés, également en traits pleins dans le cas où l'anneau 75 est en position haute, et en traits pointillés lorsque l'anneau 75 est en position basse. La figure 5 fait clairement apparaître que l'abaissement de l'anneau 75 permet d'incliner le flasque vers l'axe X, et donc de réduire la divergence du flasque par rapport à cet axe. Il est également possible de déplacer l'anneau 75 dans son plan, donc dans un plan perpendiculaire à l'axe X afin d'imprimer aux flasques, et donc à l'ensemble de la troisième partie du conduit, un mouvement.
Le dispositif de l'invention présente son axe X généralement parallèle à l'axe A de délivrance du voile de fibres. Cependant, le dispositif de l'invention n'étant pas collé à l'inducteur, des turbulences de l'air ambiant peuvent agir sur l'orientation du voile entrant dans le dispositif. Aussi peut-il être pertinent d'incliner comme dans l'art antérieur un dispositif à balancelle, le dispositif de l'invention par rapport à l'axe A, tel qu'illustré schématiquement sur la figure 4, pour corriger l'orientation du voile de fibres en raison de l'inhomogénéité droite-gauche d'aspiration du tapis 50. La figure 6 illustre trois courbes quant à la variation (en %) de la masse surfacique d'un matelas de fibres par rapport à une masse surfacique nominale de référence (ici de 848 g/m2), en fonction de la largeur du tapis de réception (de 0 cm pour le bord gauche du tapis à 240 cm pour le bord droit du tapis), les courbes correspondant respectivement à une configuration de référence d'un conduit de guidage et à deux variantes de configuration du dispositif de l'invention.
L'installation pilote utilisée pour tester le dispositif de l'invention délivre un matelas de fibres de 2400 mm de large. Une jauge de grammage scanne la largeur du matelas sur une longueur donnée dudit matelas, pour en déduire un poids moyen. Plusieurs estimations de poids moyen sont réalisées et sont converties en valeur de grammage (poids rapportée à une unité de surface). On en déduit les courbes illustrées.
On a par ailleurs calculé la moyenne de ces poids moyens et l'écart type de ces mesures de manière à déduire le coefficient de variation de masse surfacique (CV) par le rapport entre l'écart type et la moyenne des poids.
Des mesures sur le matelas ont été effectuées selon différents angles d'inclinaison des flasques, le dispositif étant fixe, de direction générale X parallèle à l'axe de délivrance du voile A :
Pour la courbe C1 de référence, l'angle d'inclinaison des flasques est de 0° par rapport à l'axe X, c'est-à-dire que le diamètre de la sortie 63 du conduit de guidage correspond au diamètre de la partie centrale 62, et le système de soufflage 41 a été utilisé. Le coefficient de variation de la masse surfacique calculé CV est égal à 25%.
- Pour la courbe C2, l'angle d'inclinaison des flasques est divergent de 5° par rapport à l'axe X et le système de soufflage 41 a été utilisé dans les mêmes conditions que pour la courbe C1. Le coefficient de variation de la masse surfacique calculé CV est égal à 23%.
- Pour la courbe C3, l'angle d'inclinaison des flasques est divergent de 5° par rapport à l'axe X tout comme pour la courbe C2, par contre, le système de soufflage 41 a été modifié par rapport aux conditions de la courbe C1 ou C2, en particulier en baissant la pression d'air soufflé. Le coefficient de variation de la masse surfacique calculé CV est égal à 7%.
On constate que pour la courbe C1 , le voile de fibres dispersé par le système de soufflage 41 en sortie du conduit de guidage n'est pas réparti de manière homogène sur la largeur du tapis. La répartition est la suivante :
- aux deux extrémités du tapis, les fibres sont moins nombreuses (creux avec une variation jusqu'à 80%);
- toujours sur les bords gauche et droit du tapis mais en se rapprochant du centre, il ya un excès de fibres (bosses caractéristiques de la courbe allant jusqu'à 140%, voire 160%) ;
- tandis que le centre du tapis comporte nettement moins de fibres (creux aux environs de 80%).
Pour la courbe C2, le voile de fibres s'expanse à la sortie évasée du conduit de guidage (divergence de 5° selon une variante de l'invention). On constate qu'on a pu compenser le manque de fibres aux extrémités du tapis, le coefficient étant bien au-delà de 100% par rapport aux creux mentionnés de la courbe C1 , tout en perdant cependant des fibres au milieu du tapis (coefficient un peu plus bas que pour C1 ). Cette configuration du dispositif de l'invention permet néanmoins de lisser la répartition des fibres par rapport au dispositif de référence relatif à la courbe C1. En outre, le coefficient de variation de masse surfacique gagne en points en passant de 25 à 23%.
La diminution de la pression d'air soufflé par le système de soufflage 41 selon la dernière configuration relative à la courbe C3 permet d'homogénéiser davantage la répartition par rapport à la courbe C2, la courbe C3 étant sensiblement stable autour de 100%. De plus, le coefficient de variation de masse surfacique est même ramené à 7%.
Le dispositif de l'invention conduit ainsi à une meilleure répartition des fibres. En outre, associé à un système de soufflage de l'art antérieur, tel que 41 , il engendre une consommation moindre d'air comprimé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (6) pour une installation de formation de matelas de fibres, les fibres étant formées à partir d'une matière étirable par centrifugation interne et par étirage au moyen d'un courant gazeux, le dispositif comprenant un conduit de guidage (60) dans lequel les fibres sont destinées à être canalisées, d'axe longitudinal (X) et qui présente une première partie (61 ) destinée à former l'entrée du conduit au niveau de laquelle les fibres sont destinées à être introduites dans ledit conduit, une seconde partie ou partie centrale (62) et une troisième partie (63) destinée à former la sortie dudit conduit, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'articulation (7) qui sont adaptés à agir mécaniquement sur la troisième partie du conduit (63) de manière à faire varier sa dimension et/ou la position d'au moins une de ses parties par rapport audit axe longitudinal (X).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la troisième partie (63) est constituée d'une pluralité de flasques (64) agencés de manière à constituer la paroi de ladite troisième partie, les moyens d'articulation (7) étant aptes à agir concomitamment sur la mobilité des flasques par rapport à l'axe (X).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque flasque (64) présente deux bords latéraux opposés (64c, 64d) dont l'un chevauche le bord latéral du flasque adjacent et en ce que la mobilité des flasques consiste en un pivotement des flasques en direction ou à l'opposé de l'axe X.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les flasques (64) sont inclinés d'au plus 10°, et de préférence d'au plus 7°, par rapport à l'axe (X) et selon une direction divergente par rapport à l'axe (X).
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les flasques (64) sont inclinés d'au plus 10°, et de préférence d'au plus 7°, par rapport à l'axe (X) et de manière convergente vers l'axe (X).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'articulation (7) consistent en un anneau (75) de diamètre fixe, dont le plan principal est perpendiculaire à l'axe longitudinal X, ledit anneau étant en outre mobile en translation parallèlement audit axe longitudinal X, et entourant la paroi formée par les flasques en exerçant une contrainte de compression sur ces derniers.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'articulation (7) consistent en un anneau entourant la paroi formée par les flasques en exerçant une contrainte sur ces derniers, le diamètre de l'anneau étant variable.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'articulation (7) consistent en un anneau (71 ) qui est apte à être mobile en rotation et qui est relié aux flasques (64) pour agir simultanément sur eux, la rotation de l'anneau étant destinée à engendrer une contrainte qui s'exerce sur une portion (64a) des flasques (64), l'angle de rotation étant en rapport avec l'angle d'inclinaison souhaité des flasques par rapport à l'axe (X).
9. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'actionnement mécanique (74) agissant sur la rotation de l'anneau mobile (71 ), ces moyens d'actionnement étant contrôlés manuellement ou asservis par des moyens à commande électronique.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des parties (61 , 62, 63) du conduit de guidage forment un conduit à paroi pleine.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie (61 ) du conduit comprend sa paroi (61a) qui présente à son extrémité libre un profil courbe à concavité tournée vers l'intérieur du dispositif.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie (61 ) du conduit, à l'opposé de la partie centrale (62), a une forme d'ouverture évasée.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que les flasques (64) présentent du côté intérieur au conduit une forme concave pour constituer la forme cylindrique de l'intérieur du conduit.
14. Installation de formation de matelas de fibres comportant un dispositif de centrifugation (10) d'une matière étirable, notamment du verre, qui est pourvu d'une assiette de fibrage (11 ) délivrant des filaments de ladite matière, et un dispositif d'étirage gazeux (20) qui fournit un courant gazeux à haute température et qui assure la transformation des filaments en fibres sous la forme d'un voile tubulaire (2), caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (6) à conduit de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
15. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'un inducteur (30) est agencé sous le dispositif de centrifugation (10), le dispositif (6) à conduit de guidage étant placé immédiatement sous l'inducteur (30), et constitué d'un matériau résistant à la chaleur et ne captant pas le champ magnétique généré par l'inducteur.
16. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, caractérisée en ce qu'en cours de fonctionnement de l'installation, le conduit de guidage (60) présente son axe longitudinal (X) fixe par rapport à l'axe (A) de tombée du voile de fibres.
17. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le conduit de guidage (60) présente son axe longitudinal (X) parallèle ou incliné par rapport à l'axe (A) de tombée du voile de fibres.
18. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisée en ce que les moyens d'articulation (7) du conduit de guidage sont actionnables en cours de fonctionnement de l'installation.
19. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisée en ce que le conduit de guidage (60) comporte des flasques (64) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe central (X) du conduit et agencés de manière circulaire, les flasques étant inclinables en convergence ou en divergence par rapport à l'axe central (X) du conduit et présentant leur bords latéraux tels que le bord d'un flasque chevauche par l'extérieur le bord d'un flasque adjacent, et en ce que le conduit est disposé dans l'installation de façon que le sens de chevauchement des flasques soit dirigé dans le sens opposé de rotation du dispositif de centrifugation.
20. Procédé de fabrication d'un matelas de fibres utilisant le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 pour améliorer la répartition des fibres dans le matelas.
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