Brevet FR2005131A1 — publié le 19691205

i 2005131 LInvention porte sur un cylindre pour la formation ou le traitement de matériaux en bande continue, par exemple, de rouleaux de papier. Comme l'on sait, actuellement, le séchage du papier (ou autres opérations analogues) s'effectue généralement 5 sur un cylindre souvent appelé "cylindre yankee" dont le corps est en fonte et pourvu de parois à ses extrémités et de tourillons montés dans des paliers sur le socle. Ces corps de cylindre sont souvent de réalisation et de dimensions telles qu'ils pèsent de soixante à cent tonnes et les conditions mécaniques 10 sont telles que leurs parois doivent être épaisses, ce qui, de plus, entraîne une résistance relativement grande au transfert de chaleur . Ils sont le plus souvent chauffés à la vapeur, ce qui fait apparaître les problèmes posés habituellement par les systèmes fonctionnant à la vapeur et par la condensation. Un cy-15 lindre classique en fonte de ce type est également soumis à de fortes contraintes lorsqu'il est chauffé, et le temps nécessaire pour porter ce cylindre à la température de travail dépend dans une large mesure de la contrainte produite par la tension thermique à l'intérieur du cylindre. XI n'est donc pas possible de 20 choisir librement la température convenant le mieux au matériau à traiter. Le principal but de l'invention est de surmonter les inconvénients liés au cylindre yankee et de fournir un.cylindre qui puisse être réalisé avec un corps à paroi très mince et qui, de 25 par sa réalisation d'ensemble, soit tel que la dilatation ou la contraction dues aux variations de température ne causent pas de contrainte telle qu'il nécessite une grande résistance mécanique, et, de ce fait, des réalisations de grandes dimensions et lourdes Les cylindres à paroi mince qui peuvent être utilisés, par 30 exemple, comme cylindres de séchage des machines à fabriquer le papier, sont longtemps restées un but non encore atteint, car il est difficile , selon la technique connue, de réaliser vin corps de cylindre mince qui conserve sa forme. Selon l'invention, on résout ces problèmes en formant le corps à paroi mince du cy-35 lindre à partir d'une mince bande sans fin qui, à ses bords, est reliée à des tendeurs fixés dans des anneaux de soutien. Ces tendeurs sont soumis à une tension de ressort au moins à l'un des bords de la bande et tendent le corps du cylindre, au moins selon une direction parallèle à l'axe du cylindre, à la force désirée. 40 Ces forces sont absorbées dans les montages des anneaux de sou- 69 09479 2 2005131 tien qui sont empêchés de se déplacer l'un vers l'autre. Le corps du cylindre peut, de cette manière, être réalisé à partir d'une bande tendue et mince de tôle, de toile métallique, de matière plastique ou d'un autre matériau approprié et, en 5 raison de la faible quantité de matériau nécessaire, l'on peut utiliser un matériau cher pour la réalisation du corps du cylindre, tel que l'acier inoxydable et, étant donné que les variations de température importantes et relativement rapides n'aboutissent pas à une contrainte susceptible d'entraîner une dété-10 rioration , la température à laquelle le corps du cylindre est chauffé peut être choisie en fonction de la bande continue dé matériau à traiter. La suspension du corps du cylindre peut être exécutée de différentes manières, à 1'aide de tendeurs montés de façon élastique sur des anneaux de soutien montés de façon à 15 tourner. La tension peut être fournie par un moyen quelconque choisi parmi tous les moyens de tension connus, y compris, par exemple, des moyens pneumatiques ou hydrauliques ou des ressorts à disques. Afin que l'invention soit mieux comprise, celle-ci est décri-20 te ci-après en se référant aux dessins en annexe dont voici le détail. La figure 1 représente sous forme schématique une réalisation de cylindre selon l'invention vue perpendiculairement à 1* axe de rotation et partiellement en coupe selon B-B fig. 2. 25 La figure 2 représente le cylindre vu de l'une de ses ex trémités et en coupe selon A-A fig. 1 .. Les figures 3 et 4 montrent des détails du dispositif de tension du corps de cylindre, vus respectivement en plan et en coupe verticale. 30 Les figures 5 et 6, enfin, montrent l'insufflation d'un fluide chaud, principalement en coupe verticale au long d'un plan passant par l'axe de rotation, à savoir, au long de la ligne V-V de la figure 6 , et en coupe verticale perpendiculaire au plan précédent, dans lequel se situe l'axe de rotation. 35 Ainsi que le montrent les dessins, le cylindre comprend un corps de cylindre 1 en matériau mince, par exemple en acier inoxydable , de quelques millimètres d'épaisseur et,à ses extrémités, ce corps de cylindre est relié à de forts anneaux de soutien 3 sur ses deux côtés, à l'aide de tendeurs élastiques 2. Les 40 anneaux de soutien sont montés de façon rotative mais ne peuvent 69 09479 3 2005131 pas se déplacer l'un vers l'autre, car cela réduirait la force de tension qu'exercent les tendeurs 2 sur le corps de cylindre 1. Dans la réalisation représentée en exemple, les anneaux de soutien 3 (voir fig. 4) présentent une nervure périphérique extérieu-5 re 4 en V adaptée aux galets de soutien 5 qui sont eux-mêmes montés en paliers de butée et sont empêchés de se déplacer le long de leur axe. Les galets de soutien 5, ainsi que le montre la fig. 2, sont répartis régulièrement autour de la circonférence des anneaux de soutien 3, et le nombre de tendeurs placés 10 autour du corps de cylindre 1 sur ses deux côtés est adapté aux besoins ; ainsi , sur la fig. 2, il est représenté un grand nombre de tendeurs 2. Ces tendeurs 2, ainsi que le montre la fig. 4, peuvent être montés de façon élastique, dans l'anneau de soutien 3, à l'aide d'un nombre approprié de petits ressorts à disques ^ 15 et un support 7 constitue un organe de fixation pour le bord du corps de cylindre 1. Comme on le voit sur la fig. 3, ce bord peut être pourvu de languettes 8 sur toute sa circonférence pour la fixation du cylindre , par les supports 7, aux tendeurs 2 et une bonne fixation de ces divers éléments les uns aux autres n' 20 entraîne pas de difficultés. Le cylindre peut être réalisé de différentes manières, par exemple avec une surface métallique en tôle pour le chauffage de cette surface ; le cylindre peut être en matériau perforé pour l'insufflation d'air et, par exemple, en toile métallique. 25 II convient de souligner que le cylindre selon l'invention n'est pas limitée à l'utilisation cotuae cylindre de séchage mais peut être utilisé pour n'importe quelle forme de traitement de n'importe quel type de matériau en bande continue, notamment, pour le conditionnement, la mise en forme, le rétrécissement, la 30 préparation, etc ; on peut également l'utiliser avantageusement pour la formation du matériau en bande continue, par exemple, en pulvérisant une suspension sur le cylindre pour former la bande de matériau. Le principe de réalisation, tel qu'il est décrit ici, peut 35 être utilisé de façon avantageuse pour la fabrication de cylindres de dimensions considérées auparavant comme impossibles en pratique et donne des cylindres légers et pouvant être entraînés à grande vitesse. L'exemple décrit ici n'est donné qu'à titre d'illustration 40 de l'invention et ne constitue pas une limitation de la protec 69 09479 4 2005131 tion apportée par ce brevet, d'autres réalisations pouvant être envisagées qui tombent dans le domaine de l'invention ; par exemple, le montage des anneaux de soutien peut être entrepris de manières différentes de celle décrite et illustrée ici. En 5 variante ou en complément, les anneaux de soutien peuvent être montés de façon à pouvoir être déplacés le long de leur axe et, de préférence, dans le sens d'une tension. Dans certains cas,il peut suffire de disposer une suspension à ressort ou un dispositif analogue à un bord de la bande seulement. 10 Le chauffage de la bande 1 peut être entrepris directement à l'intérieur de celle-ci à l'aide de brûleurs à gaz naturel, à propane, à pétrole ou autres moyens similaires. Toutefois, au moins actuellement, l'on considère comme plus avantageux de chauffer la bande en insufflant à l'intérieur de celle-ci un 15 fluide de chauffage tel que de 1'air chaud ou des gaz de combustion, l'insufflation étant convenablement effectuée à l'aide d'une soufflante fondamentalement du même type que celle décrite dans les brevets précédents de la demanderesse, notamment le brevet suédois n° 195.088. Ce système est représenté d'une façon 20 schématique sur les fig. 5 et 6. Les parties ouvertes situées entre les tendeurs permettent le refroidissement de ces parties par 1'écoulement d'air' , si bien qu'il se produit un transfert réduit du corps du cylindre aux anneaux de soutien. 25 L'on verra que le fluide chauffant, par exemple l'air chaud, est acheminé au travers d'un conduit central 9 et, depuis celui-ci, diffusé en,ramifications radiales vers l'extérieur, c'est-à-dire vers la face intérieure de la bande 1, au travers de buses allongées 10 qui soufflent l'air chaud contre la face intériere 30 de la bande 1 au travers d'ouvertures 11 pratiquées dans le fond 12 d'une boîte d'échappement 13 en communication avec un conduit d'échappement 14 disposé de façon concentrique autour du conduit d'entrée 9. De tels systèmes étant décrits de façon détaillée dans d'autres publications, il n'est pas nécessaire de les dé-35 crire ici de façoçi plus approfondie pour les besoins de 1'invention. L'on signale simplement que l'invention offre de bonnes possibilités de faire varier le chauffage, tant sur la largeur de la bande continue que sur ]a circonférence du cylindre, par exemple par division en zones à température de séchage décrois-40 santé de préférence. 69 09479 5 2005131 Il apparaîtra clairement à toute personne qualifiée qu'un cylindre de séchage selon l'invention est très léger par comparaison à un'tylindre yankee" . Cela permet d'atteindre un prix de revient plus bas tant en matière qu'en ce qui concerne le so-5 cle et le montage. En outre, le temps de démarrage est réduit à un temps de dix à vingt minutes, contre les douze à quatorze heures que nécessitaient les réalisations antérieures. La réduction de la masse du cylindre s'accompagne d'un accroissement de sa rapidité de réglage qui, à son tour, aboutit à une améliorait) tion de la qualité de la bande continue formée ou traitée, ainsi qu'à une diminution des pertes et à une meilleure économie d'utilisation. Des modifications et améliorations de détail peuvent être apportées tout en restant dans l'esprit de l'invention. 69 09479 6 2005131 REVENDICATIONS 1. Cylindre pour la formation de matériau en bande continue et pour le traitement des bandes continues de matériau, caractérisé par le fait que le corps du cylindre est constitué par 5 une mince bande sans fin qui est montée, au moins à l'un de ses bords, sur un moyen de soutien et peut se déplacer au moins parallèlement à sa direction axiale. 2. Cylindre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la bande est montée de façon élastique. 10 3. Cylindre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la bande , au moins à l'un de ses bords, est suspendue de façon élastique, tant parallèlement à son axe que de façon radiale dans le moyen de soutien. 4. Cylindre selon une ou plusieurs des précédentes revendica-15 tions, caractérisé par le fait que le moyen de soutien est constitué par des anneaux de soutien qui sont reliés de façon non élastique aux bords de la bande et sont montés de façon à pouvoir se déplacer parallèlement à leur axe, de préférence dans le sens de la mise en tension de la bande parallèlement à son axe. 20 5. Cylindre selon une ou plusieurs des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la bande est reliée, à ses bords, à des tendeurs qui, à l'aide de ressorts, sont montés dans des anneaux de soutien qui sont eux-mêmes montés de façon rotative dans des paliers, ces paliers étant agencés pour empêcher un dé-25 placement axial des anneaux de soutien . 6. Cylindre selon l'une au moins des revendications 1 à 3 et 5 caractérisé par le fait que la bande, à ses bords, est suspendue à des cylindres pneumatiques ou hydrauliques qui sont eux-mêmes montés dans les anneaux de soutien. 30 7. Cylindre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la bande, à ses bords, est constituée de languettes flexibles auxquelles sont fixés les tendeurs. 8. Cylindre selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un moyen de chauffage est disposé à l'intérieur du cylindre 35 formé par la bande, ce moyen de chauffage étant de préférence divisé en zones tant en direction axiale que circonférentielle, ces zones pouvant être réglées de façon indépendante. 9. Cylindre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps du cylindre composé de la bande.est isolé thermi- 40 quement des anneaux de soutien, par exemple au moyen d'écoule 69 09479 7 2005131 ments d'air au travers d'ouvertures pratiquées sur les bords de la surface du cylindre entre la surface qui est en contact avec le matériau continu et les anneaux de soutien. 10. Cylindre selon les revendications 8 ou 9, caractérisé par le 5 fait qu'il comprend des moyens pour soustraire une quantité de fluide chauffant et d'air supérieure à la quantité fournie par le moyen de chauffage, afin d'empêcher la fuite d'air chaud,' de gaz de combustion ou autre.