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APPAREIL A FORMER DES RUBANS OU MECHES DE FIBRES.
L'invention concerne un appareil perfectionné pour fabriquer une matière fibreuse. Elle concerne plus particulièrement un procédé de fabrication de rubans de matière fibreuse à partir de verre et d'autres substances thermo-plastiques ou durcissables, en étirant cette matière en fibres pendant qu'elle est à l'état plastiqua, en recueillant les fibres en un ensemble creux sur un support tournant et en retirant cet ensemble du support dans la direction de l'axe de rotation du support. A mesure que l'ensemble de fibres dépasse l'extrémité du support, il est allongé et étiré en forme d'un ruban de fibres entremêlées.
L'objet principal de cette invention est d'offrir des moyens pour étirer de façon continue du verre fondu afin de former une fi- bre de verre continue, d.enrouler la fibre autour d'un support tour- nant et de faire avancer l'ensemble des fibres dans le sens de la longueur du support au delà d'une extrémité de ce dernier à une vi- tesse définie pouvant être commandée.
Un autre objet de cette invention est d'offrir un dispositif pour faire avancer l'ensemble des fibres dans le sens de la longueur du support qui ne comprend que des éléments tournants disposés d'une manière compacte, permettant par ce moyen un fonctionnement à grande vitesse de l'appareil.
Un autre objet encore de cette invention est d'offrir des moyens pour faire avancer l'ensemble des fibres dans le sens de la
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longueur du support tournant qui sont disposés de façon que la sur- face de l'élément sur lequel l'ensemble de fibres est recueilli res- semble d'assez près à un vrai cylindre. Ceci assure que la tension qui est appliquée aux filets de verre en cours d'étirage reste sensi- blement uniforme pendant que le support rotatif tourne.
D'une manière générale l'invention offre un support tournant sensiblement tubulaire, destiné à recevoir un ensemble de fibres, comportant des ouvertures espacées dans sa paroi cylindrique, et un élément situé à l'intérieur du support tubulaire portant sur sa sur- face extérieure une rainure hélicoïdale mise à découvert à travers les ouvertures ména.gées dans le support, afin de permettre à des parties de l'ensemble des fibres se trouvant sur le support de venir en contact avec la rainure hélicoïdale. La construction est telle que la rotation relative du support par rapport à l'élément amène les fibres à dépasser une extrémité du support.
Encore une autre caractéristique de cette invention est de com- mander la vitesse avec laquelle les fibres avancent jusqu'à dépasser une extrémité du support, en imprimant à l'élément pourvu d'une rai- nure hélicoïdale un mouvement rotatif à une vitesse choisie dans la direction de rotation de l'élément extérieur. De cette manière la vi- tesse d'avancement des fibres au delà d'une extrémité du support peut âtre rendue relativement lente sans limiter la vitesse de rotation du support. Il en résulte que le support peut être entrainé à de très grandes vitesses de rotation pour étirer des filets de matières ther- mo-plastiques en fibres.
Les objets précédents, ainsi que d'autres, ressortiront davan@a- ge au cours de cette description, spécialement quand on la considère en relation avec les dessins annexés dans lesquels:
Fig. 1 est une vue schématique d'un appareil approprié permet- tant de réaliser l'invention; Fig. 2 est une coupe longitudinale faite sensiblement suivant la ligne 2-2 de fig.l;
Fig. 3 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne 3-3 de fig. 1 et
Fig. 4 est une vue schématique d'une forme de construction légè- rement modifiée.
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on comprendra à mesure que cette description progresse que la présente invention peut être avantageusement utilisée pour le trai- tement de fibres naturelles, telles que coton, soie et laine, ou avec les différents composés cellulosiques communément connus sous le nom de rayonne. A titre d'exemple, néanmoins, l'invention est re- présentée dans son application au traitement de fins filaments de matières thermoplastiques telles que le verre.
En bref, une masse de matière thermo-plastique telle que du verre est fondue et divisée en une pluralité de fins filets. Les fi- lets sont étirés pour former des filaments ou fibres par l'applica- tion aux fibres d'une force de traction ou d'étirage et on peut pré- voir des moyens pneumatiques ou mécaniques à cet effet. Quel que soit le moyen particulier d'étirage employé les fibres sont recueil- lies sur un élément rotatif en forme de cage et sont par la suite re- tirées à une extrémité de l'élément. La présente invention offre un appareil perfectionné pour la réalisation de ce procédé et de procé- dés similaires.
En se référant aux dessins annexés, les fibres sont enroulées sur une cage tournante et les spires successives des fibres avancent dans le sens de la longueur de la cage sous l'action de la rotation de cette cage par rapport à un élément situé à l'intérieur de celle- ci. L'élément est muni d'une rainure hélicoïdale à sa surface exté- rieure et la paroi de la cage est munie de fentes pour permettre à des parties des spires de fibres de reposer dans la rainure. Il en résulte que la rotation de la cage par rapport à l'élément pourvu d'une rainure hélicoïdale imprime un mouvement à l'ensemble des fi- bres dans la direction générale de l'axe de rotation de la cage et à une vitesse qui dépend de la vitesse de rotation relative entre la cage et l'élément.
A mesure que les fibres-échappent à l'extrémité de la cage, elles sont ..tirées en se rapprochant les unes des autres et @ en s'éloignant suivant l'axe de la cage, pour former un ruban, soit par une soufflerie soit par un bobinoir tournant. Dans les doux cas, on peut maintenir une rotation relative entre le ruban et la cage de façon que les fibres soient retordues. Ceci est spécialement désirable quand on enroule les fibres sur une bobine parce que les
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fibres sont maintenues en un ruban compact au cours de l'opération de 'bobinage et qu'on garantit ainsi que le dévidage du ruban se pro- duira ultérieurement sans encombre.
Dans le présent exemple l'élément pourvu d'une rainure hélicoï- dale tourne indépendamment de la cage extérieure afin de commander la vitesse d'avancement des fibres dans le sens de la longueur de la cage. Cette dispositicnpermet également à la cage de tourner à gran- de vitesse sans fixer aucune limitation à la vitesse minimum d'avance- ment des fibres et il en résulte que la cage peut être employée à étirer des filets de matière thermo-plastique à n'importe quelle vi- tesse trouvée désirable.
En se référant plus en détail aux dessins, 10 indique un réci- pient ou creuset destiné à contenir une réserve de verre fondu. Une filière 11 est supportée de manière appropriée à la base du récipient en communication avec la réserve de verre fondu et comprend un certain nombre de protubérances percées d'orifices relativement petits à travers lesquels le verre coulé sous forme de filets 12.
Le récipient ou creuset 10 et la filière 11 schématiquement re- présentés sur le dessin peuvent être d'une construction a,ppropriée quelconque et aucune description n'en est nécessaire quant aux dé- tails mécaniques de cette construction, sauf en ce qui concerne la combinaison avec le mécanisme perfectionné de manipulation de fibres qui sera ci-après décrit. Quelle que soit la construction particuliè- re du récipient ou creuset 10 et de la filière 11, la, disposition est telle que du verre fondu coule sous forme d'un filet de chacun des orifices de la filière sous l'action de moyens d'étirage appropriés.
Dans le présent exemple, les filets sont mécaniquement étirés pour former des fibres continues au moyen d'une cage rotative 13 supportée directement en dessous de la filière 11 dans une position permettant aux fibres d'être enroulées autour de cette cage.
En se référant à, la fig.2 des dessins, on notera que la cage est supportée de manière à pouvoir tourner par un arbre 14 dont une par- tie tourillonne à une extrémité en des points axialement espacés, dans des coussinets 15 portés par un support approprié 16. Le support 16 est disposé de manière que la portion de l'arbre 14 dépassant le
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support 16 soit située correctement en dessous de la filière 11 et . la cage 13 est supportée de façon à pouvoir tourner sur cette por- tion de l'arbre 14, par des portées 17 et 18.
En détail, la cage 13 est fermée à une extrémité par une partie de moyeu 19 faisant corps avec elle et elle est fermée à l'extrémité opposée par une tête amovible 20. Le moyeu 19 est muni d'un évide- ment central 21 s'ouvrant vers l'intérieur, et destiné à recevoir la portée 17 de l'extrémité libre de l'arbre 14. La tête 20 est munie d'un évidement 22 axialement aligné destiné à recevoir la portée 18 existant sur l'arbre 14. La tête 20 est fixée d'une manière détacha- ble à l'extrémité adjacente de la cage 13 au moyen d'éléments de fi- xation 23 et il en résulte que la cage est effectivement supportée par l'arbre 14 d'une manière lui permettant de tourner.
La tête 20 comporte un alésage axial recevant librement l'arbre 14 et elle est munie d'une gorge 24 située entre ses extrémités et destinée à recevoir une courroie d'entrainement ordinaire 26 entrai- née par une source de force motrice d'un type approprié quelconque tel qu',un moteur électrique 27. Dans le présent exemple, la sage 13 est entraînée à une vitesse convenable pour étirer les filets 12 et former des fibres continues et ces dernières sont enroulées sur la surface extérieure de la cage pour former un ensemble cylindrique de spires de fibres. Les caractéristiques principales de l'invention sont également applicables au cas où les filets sont étirés par un jet gazeux et où les fibres résultantes sont recueillies sur la cage 13.
A mesure que les fibres s'amassent ou sont enroulées autour de la surface extérieure de la cage 13 et forment une masse fibreuse creuse, cette masse est déplacée dans le sens de la longueur de la cage vers le moyeu 19, est tirée de l'extrémité de la cage située du coté du moyeu et étirée pour former un ruban. Conformément à la pré- sente invention l'ensemble des fibres est déplacé mécaniquement dans le sens de la longueur de la cage par un élément cylindrique 31 calé sur l'axe 14 à l'intérieur de la cage 13. Le diamètre extérieur de l'élément 31 est légèrement inférieur au diamètre intérieur de la cage 13 et des rainures hélicoïdales 32 sont ménagées sur la surface
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extérieure de l'élément 31.
Les rainures hélicoïdales 32 figurent de multiples filets de via et sont mises à, découvert par un certain nom- bre de fentes allongées dans la direction axiale et espacées oiroon- férenoiellement 33 ménagées dans la paroi de la cage. Les fentes 33 sont dans une position relative telle que les barres 34 formées par les parties de la paroi de la cage situées entre les fentes sont d'u- ne largeur suffisante pour laisser porter largement les fibres.
En même temps, l'espacement entre des barres adjacentes ou, en d'autres termes, la largeur des fentes 33 est telle que les parties de la mas- se de fibres s'étendant entre les barres reposent dans les rainures hélicoïdales 32 ménagées sur l'élément 31 de la manière représentée à la fig.3.
La rotation de la cage 13 par rapport à l'élément 31 fait avan- car l'ensemble des fibres dans la direction de l'axe de rotation de la cage vers le moyeu 19 et finalement fait échapper les fibres hors de l'extrémité de la cage, située du coté du moyeu. Cette action est facilitée par le fait que la surface extérieure de la cage diminue progressivement de diamètre vers l'intérieur à partir de la tête 20 jusqu'au moyeu 19 suivant un angle de 3 à la environ, suivant le ty- pe de fibres et la matière particulière que l'on traite.
Dans l'appareil tel que jusqu'à présent décrit, l'ensemble de fibres situé sur la cage se déplace vers l'extrémité à une vitesse dépendant du pas des rainures 32 et de la vitesse de rotation de la cage par rapport à l'élément 31. Pour rester dans des limites prati- ques d'avancement, on serait conduit ou bien à limiter la vitesse d'étirage des fibres, ce qui n'est pas désirable, ou bien à utiliser un pas très faible pour les rainures 32, ce qui n'a, pas été reconnu possible en pratique. On surmonte ces difficultés, conformément à la présente invention, en imprimant un mouvement de rotation à l'élément d'avancement 31, dans le sens de rotation de la cage 13.
L'élément 31 est entrainé en rotation indépendamment de la cage 13 au moyen d'une poulie d'entraînement 36 fixée sur l'arbre 14 entre la tête 20 et le support 16. La poulie 36 relie opérativement Marbre 14 au moyen d'une courroie 37 à une source convenable d'énergie représentée par un mé- canisme habituel de changement de vitesse 38. Dans le cas présent, où
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la cage 13 est entraînée dans une rotation à très grande vitesse pour étirer les filets 12 à une allure efficiente, l'élément 31 tour- ne dans la même direction que la cage mais à une vitesse suffisam- ment inférieure à la vitesse de rotation de la cage pour obtenir la vitesse désirée d'évacuation des fibres hors de l'extrémité de la cage.
A mesure que les fibres dépassent l'extrémité de la cage, elles sont tirées axialement vers l'extérieur, et les unes vers les autres pour former un ruban 41. Comme cela est représenté à la fig.l, 1'en- semble des fibres provenant de la cage est retiré en enroulant le ruban 41 sur un bobinoir 42 supporté de n'importe quelle manière adé- quate de façon à tourner à la vitesse d'enroulement désirée. Un rou- leau répartiteur convenable 43 est installé entre la cage 13 et le bobinoir pour répartir le ruban le long de la bobine.
Il y a lieu de noter, au sujet de ce qui précède, que la rota- tion de la cage 13 par rapport à la bobine retord le ruban de fibres et en fait produit un fil. Bien que cette torsion soit fausse pour les fibres continues et non rompues du ruban, elle est très avanta- geuse parce qu'elle tend à maintenir les fibres réunies dans le ru- ban, au cours de l'ppération de bobinage, et facilite par ce moyen un dévidage ultérieur du ruban tout en maintenant sa cohésion.
L'ensemble des fibres dépassant 1'.extrémité de la cage peut également être retiré par une soufflerie désignée à la fig.4 par 46.
La soufflerie comporte un passage central circulaire ouboeil 47 à travers lequel passe le ruban de fibres et est munie d'un orifice d'évacuation de gaz annulaire entourant le passage 47, afin de diri- ger un jet annulaire de gaz dans le sens de la longueur du ruban et sur le ruban pour étirer la masse de fibres. Cette soufflerie peut être utilisée indépendamment ou en oombinaison avec un bobinoir du genre représenté en 42 à la fig.l. Dans les cas où on applique la soufflerie 46 en combinaison avec un bobinoir 43, Inaction de la soufflerie soulage la tension sur le ruban à mesure que celui-ci s'enroule sur le bobinoir. Cette construction est avantageuse parce qu'elle fournit un bobinage relativement lâche qui se prête plus ai- sément à l'opération de dévidage ultérieure.
De plus, en appliquant
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la soufflerie, le ruban peut être déposé sur un transporteur ou dans un pot ou un autre récipient pour le cas où pareil conditionnement des fibres était jugé préférable.
Dans la plupart des cas, il est désirable d'imprégner le ruban ou de le traiter avec un produit approprié liant et lubrifiant avant de l'enrouler sur le bobinoir 42. Ceci peut être réa.lisé, avec la construction représentée à la fig.4, en tirant parti de la souffle- rie 46 pour appliquer sur le ruban le produit désiré. En l'absence de la soufflerie, une tête de pulvérisateur peut être placée au voi- sinage de la cage 13 pour diriger le produit de traitement sur les fibres à mesure qu'elles s'enroulent sur la. cage ou à mesure que l'ensemble de fibres est retiré de l'extrémité de la cage et étiré en un ruban.
Il est également possible de faire passer les fibres sur un tampon à mesure qu'elles se déplacent vers la cage et d'appliquer par ce moyen le produit liant et lubrifiant aux: fibres avant qu'elles ne soient enroulées sur la cage.
On peu) faire diverses modifications en restant dans l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS.
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1. Appareil pour la. production de rubans ;ou mâches, de fibres obtenues par étirage d'une matière thermo-plastique ou durcissable, en particulier en verre, caractérisé par un support rotatif ou bobine comportant des barres espacées sur lequel les fibres sont enroulées, un élément de section transversale circulaire disposé à l'intérieur du support rotatif et comportant sur sa surface une rainure hélicoï- dale destinée à venir en contact avec les fibres dans les espaces si- tués entre les barres de la bobine et à les évacuer par une extrême de la bobine, et des moyens pour faire tourner l'un par rapport à l'autre la, bobine et l'élément contenu dans celle-ci.