Brevet FR2039308A1 — publié le 19710115

.69 36197 i 2039308 Dans l'emploi des appareils à éjection de gaz de la technique antérieure qui servent à nettoyer, à sécher et à stabiliser des bandes, on a de la difficulté à maintenir la bande dans un plan écarté de l'appareil car dans la plupart des installa-5 tions, la bande flotte lorsqu'elle subit l'action du gaz éjecté ce qui entraîne un contact intermittent de la bande avec les pièces métalliques mises en jeu dans l'éjection de gaz, et par conséquent, des effets nuisibles pour la bande ou autre surface à traitero 10 L'invention prévoit tin appareil permettant d'envoyer des quantités illimitées de gaz (ce qui veut dire de l'air ou bien de l'air chauffé ou refroidi ou un gaz chauffé ou refroidi) contre la surface à traiter afin d'obtenir un état stable tout en empêchant le contact entre la bande ou une autre surface et 15 l'appareil d'éjection de gaz. On peut obtenir des pressions et des vitesses plus élevées et par conséquent un transfert de chaleur plus rapide, par exemple dans le cas où l'on sèche une bande sans l'endommager. En général, l'invention concerne une buse à profil aéro-20' dynamique qui a de nombreuses applications. On peut l'utiliser comme organe de positionnement ou de stabilisation dans la typographie, la flexographie, 1'impression en offset, la rotogra-vure ou dans tous les cas où il s'agit de commander une bande en mouvement formée de papier, de matière plastique, de texti-25 les, de métal et de surfaces similaires. On peut l'utiliser aussi dans le nettoyage et le séchage de bandes. Le mot "traiter" employé ici, veut dire agir sur une bande ou une surface à l'aide d'un gaz afin de sécher, de nettoyer, de stabiliser ou de traiter autrement la bande pour obtenir le produit final 30 désiréo La buse à profil aérodynamique de l'invention comprend essentiellement un profil aérodynamique et un élément de profil associé qui est normalement une plaque mais qui pourrait être de structure bombée. Le profil aérodynamique peut présenter la 35 forme d'un tuyau creux dirigé transversalement, soit perpendiculairement soit diagonalement à la bande ou surface à traiter, ou bien dans l'application usuelle il peut être un élément profilé dont la surface tournée vers la bande à traiter présente 69 36197 2 2039308 un bord d'attaque situé sur une courbure et rejoignant un plan de manière à former sur une courte distance une surface étendue et généralement plane de guidage de profil. Le profil aérodynamique présente un rayon défini au bord d'attaque adjacent cj à la plaque de profil. La plaque de profil fait un angle avec le profil aérodynamique et se termine le long du bord d'attaque de celui-ci de manière à former entre le profil aérodynamique et la plaque un passage resserré ou orifice par lequel du gaz est éjecté ou pompé sous pression depuis une chambre de tran-10 quillisation à une vitesse d'au moins 1000 m/mn pour donner la turbulence désirée au gaz éjecté. La turbulence est particulièrement importante dans le séchage des bandes si l'on veut obtenir un taux élevé de transfert de chaleur et de masse. Une chambre de retour est normalement prévue pour recueillir le 15 gaz éjecté et le ramener à la chambre de tranquillisation d'où le gaz est à nouveau éjecté à travers la buse. A sa sortie de l'orifice, le gaz tend à suivre le rayon de courbure du profil aérodynamique et forme un coussin d'air qui s'étend sur toute la surface du profil aérodynamique et 20 de l'air est aussi aspiré de l'atmosphère environnante et ajouté au coussin de gaz. En outre, étant donné que la pression statique du gaz diminue lorsqu'il s'écoule à grande vitesse le long d'une surface profilée, il en résulte, dans le gaz situé du côté du profil relativement à la bande ou surface à traiter, 25 une pression moindre que sur le côté opposé de la bande, ce qui fait que la bande est tirée ou poussée vers le profil aérodynamique et court sur le coussin d'air mentionné, sans flotter ni venir toucher le profil aérodynamique. Si l'on veut obtenir le maximum d'efficacité avec la buse 30 de l'invention, l'angle de tangence de la plaque de profil relativement au profil aérodynamique, le rayon du profil' aérodynamique, l'espacement entre la plaque et le profil et la position de l'extrémité de la plaque de profil relativement au profil aérodynamique sont des facteurs importants et on en parlera 35 plus complètement dans la description détaillée de l'invention. La figure 1 est une perspective partiellement arrachée montrant une bande qui passe par dessus plusieurs buses à profil aérodynamique assemblés selon un mode d'utilisation de plusieurs busesî 69 36197 3 2039308 la figure 2 est une coupe d'une buse selon l'invention sur laquelle la plaque de profil fait un angle de 30° avec la base du quadrant passant par la buse, la surface du profil aérodynamique étant représentée courbe; 5 la figure 3 est une coupe similaire à la figure 2 sur laquelle la plaque de profil fait un angle de 4-5° avec la base du quadrant passant par la buse, le profil aérodynamique présentant ici une surface rectiligne qui part de sa courbure initiale, et 10 la figure 4 est une illustration schématique de l'ac tion d'écoulement du gaz le long du profil aérodynamique et auprès de la bande, telle qu'elle résulte de l'éjection à grande vitesse par la buse, et montre en outre une surface de profil déformée ou rugueuse auprès de l'orifice d'éjection de la buse 15 et une deuxième buse servant à éjecter du gaz le long de la surface du profil aérodynamique» Les figures 1 et 2 des dessins montrent une buse à profil aérodynamique 1 constituée par un profil aérodynamique 2 et tin élément de profil 3 assemblé à celui-ci de manière à former une 20 ouverture ou un orifice resserré en forme de fente 4, servant à éjecter du gaz sous pression d'une chambre de tranquillisa-tion 5 contre une bande 6 ou une surface à traiter, par exemple dans le nettoyage, le séchage ou la stabilisation de la bande 6 à son passage au dessus de la buse 1. La figure 2 montre une 25 seule buse 1 et la figure 1 est un exemple de l'assemblage de plusieurs buses 1. Les buses 1 peuvent être toutes tournées dans la même direction dans certaines installations comme le montre la figure 1, mais les buses 1 peuvent aussi être tournées alterna— 30 tivement dans une direction et dans une autre. Chaque buse 1 présente une longueur telle qu'elle s'étend en travers de la bande 6 et dépasse légèrement le bord de celle-ci, de manière à assurer que l'effet de remous produit par l'éjection de gaz par la buse se produise au delà du bord de la bande à traiter 6 de 35 façon que le gaz touche toute la surface de la bande. Le profil aérodynamique 2 de la buse 1 représentée par la figure 2 présente un rayon de courbure d'environ 19 mm et est formé de tôle, avec la configuration circulaire représentée 69 36197 4 2039308 comme prolongement de la paroi verticale 7 de la chambre de tranquillisation 5° La paroi verticale opposée 8 de la chambre de tranquillisatioa 5 est espacée latéralement de la paroi 7 et se termine dans la plaque de profil 3« Des entretoises 9 5 sont placées horizontalement à l'intérieur du profil aérodynamique 2 et à l'intérieur des parois 7 et 8 de la chambre de tran-quillisation 5 pour supporter le profil aérodynamique 2 et les parois 7 et 8 de la chambre de tranquillisâtion. Comme le montre la figure 2, le quadrant supérieur gauche 10 10 du profil aérodynamique 2 est défini par le rayon horizontal en pointillé 11 et le rayon vertical en pointillé 12 et aux fins de la description, on a prolongé ces rayons au delà du périmètre du quadrant. Sur la figure 2, le profil aérodynamique 2 est représenté avec un rayon de courbure de 19 mm mais le 15 rayon peut varier dans une gamme généralement large. On a trouvé que si le rayon du profil aérodynamique est trop grand, le gaz éjecté par la buse 1 se sépare du profil aérodynamique 2 sur une ligne trop proche de l'orifice 4 pour qu'il soit efficace dans le- traitement de la bande 6S Par contre5 si le rayon du 20 profil aérodynamique est trop petit, le gaz éjecté par l'orifice 4 a peu de tendance à suivre la surface du profil aérodynamique 2. Dans la pratique réelle, il n'est pas nécessaire en fait que la surface du profil soit vraiment circulaire et elle pourrait être par exemple elliptique. 25 L'élément de profil 3 peut être une pièce séparée ou bien peut constituer un prolongement de la paroi 8 de la chambre de tranquillisation 5» comme indiqué sur les dessins et en pareil cas, l'élément de profil 3 est courbé en direction du bord ou côté d'attaque du profil aérodynamique 2 de manière à 30 s'étendre dans une direction tangentielle au quadrant 10 du profil aérodynamique 2. Les dessins représentent l'élément de profil 3 sous forme de plaque mais il pourrait avoir une autre configuration, par exemple bombée, du moment que l'élément présente une surface dirigée tangentiellemeut au quadrant. 35 Ainsi, l'extrémité libre de la plaque de profil 3 peut être située dans un plan vertical et se terminer sur le prolongement du rayon horizontal 11 du quadrant 10 ou bien la plaque de profil 3 peut se diriger tangentiellement au delà du 69 36197 5 2039308 quadrant 10 et se terminer sur le prolongement du rayon vertical 12 du quadrant 10, ou sur tout rayon situé entre les rayons 11 et 12. On obtient ainsi une large gamme d'angles sous lesquels la plaque de profil 3 peut être placée relativement au 5 profil aérodynamique 2, selon les besoins de la bande ou surface à traiter. Toutefois, on obtient les meilleurs résultats dans le fonctionnement de la buse de l'invention quand la plaque de profil 3 fait des angles de 30-45° avec le rayon 11, si l'on utilise dans le profil 2 un rayon de 19 mm. La figure 2 10 indique que la plaque 3 fait un angle de 30° avec le rayon horizontal 11, comme le montre l'angle marqué-sur le dessin entre le rayon 11 et un rayon écarté 14. La plaque de profil 3 est aussi située sur une tangente relativement au bord d'attaque courbe du profil aérodynamique 15 2 de manière à former entre le profil 2 et la plaque 3 l'orifice 4 à travers lequel du gaz est éjecté de la chambre de tran-quillisation 5 contre la bande 6. On peut faire varier la largeur de l'orifice 4 mais il doit avoir au moins la largeur voulue pour que le gaz puisse être éjecté par l'orifice 4 à une 20 vitesse d'au moins 1000 m/mn. Pour obtenir les meilleurs résultats, il faut ordinairement que l'éjection de gaz par l'orifice se fasse en un film mince et à grande vitesse. On a utilisé avec succès des buses présentant des orifices dont la largeur varie de 0,5 à 6,4 mm mais il semble que dans certaines installations 25 on puisse utiliser avec succès des orifices dont la largeur est supérieure à 6,4 mm. Si la largeur de l'orifice est trop petite, l'orifice risque d'être bouché par des corps étrangers et si la largeur est trop grande, la puissance nécessaire pour faire passer le gaz par l'orifice à la vitesse désirée risque 30 d'être trop grande, ce qui rendrait peu économique l'utilisation de la buse. Quand le gaz est éjecté par l'orifice 4, il tend à suivre le rayon de courbure du profil aérodynamique 2 mais on a trouvé qu'il n'assure pas la turbulence désirée dans le jet éjecté à des vitesses inférieures à 1000 m/mn. La li-35 mite supérieure de vitesse tient seulement à la puissance dont on peut disposer pour pomper le gaz vers la chambre 5» Dans le cas où l'on utilise la buse de l'invention dans des séchoirs à bande, plus la vitesse est grande plus le séchage est rapide. 69 36197 6 2039308 I La chambre de tranquillisation qui reçoit le gaz éjecté venant du bord ou côté de fuide du profil aérodynamique 2 de la buse 1 peut présenter diverses structures et celles-ci sont 15 sans importance en ce qui concerne l'invention, si ce n'est que la chambre de tranquillisation 5 et son admission doivent avoir une structure telle qu'il n'y ait pas de chute de pression quand du gaz est éjecté par l'orifice 4. Sur la figure 1 qui montre plusieurs buses 1, on a aussi 20 indiqué plusieurs chambres de tranquillisation 5 auxquelles du gaz est amené sous pression d'une source non représentée, par le tuyau 18 et le collecteur commun 19» Une fois que le gaz a été éjecté contre la bande 6, il afflue à une chambre collectrice 20 d'où il retourne à la source de façon non représentée, 25 pour être recyclé vers le collecteur 19 par le tuyau 18, Comme on l'a noté précédemment, le gaz éjecté vers la bande 6, représentée sur la figure 1 sous la forme d'une bande de papier revêtue qu'il s'agit de sécher et qui passe au-dessus des multiples buses 1 représentées, tend à suivre la 30 courbure du profil aérodynamique 2. En même temps, étant donné que le gaz éjecté par l'orifice 4 a une grande vitesse lorsqu'il passe le long de la surface profilée du profil aérodynamique 2, la pression statique du gaz diminue. Par suite de cette diminution, la pression statique du gaz, du côté du pro-35 fil relativement à la bande 6, est plus faible que du côté opposé de la bande 6 et à l'arrière de la sortie de la buse 1. Les flèches de la figure 4 illustrent la configuration d'écoulement du gaz (air) résultant de la diminution de pression 69 36197 7 2039308 statique du côté du profil relativement à la bande, comme indiqué, et la tendance que présente le gaz éjecté ainsi que le gaz ou l'air admis dans cette région et venant de 1*arrière de la buse 1, à suivre la courbure du profil aérodynamique 2, re-5 présenté ici avec une structure un peu différente. Ainsi, les flèches indiquent que le gaz (air) qui se trouve du côté opposé au profil relativement à la bande ainsi" qu'à l'arrière de la buse s'écoule vers la région de moindre pression statique située du côté du profil relativement à la bande. Ce courant 10 de gaz pousse la bande 6 vers le profil 2 mais la bande reste hors de contact avec le profil 2 puisqu'elle court sur le coussin d'air qui tend à suivre la courbure du profil. Il s'ensuit que la bande 6 reste dans un état stabilisé lorsqu'elle passe par dessus la buse 1 et le flottement est pratiquement 15 éliminé. Par suite, la bande n'entre jamais en contact avec le profil aérodynamique 2. Outre la nécessité d'éjecter le gaz à une vitesse d'au moins 1000 m/mn, il existe une relation définie entre la largeur de l'orifice 4 et la distance maintenue entre la bande *20 6 et le profil 2 car la largeur de l'orifice 4 détermine la distance entre la bande 6 et le profil 2. Ainsi, la distance entre la bande 6 et le profil 2 est approximativement constante. On a trouvé aussi que l'on peut en outre stabiliser la bande 6 en prolongeant la surface du profil au delà du quadrant 25 10, sous forme rectiligne ou incurvée. Ainsi, les figures 3 et 4 montrent une buse 1 dans laquelle la surface 21 du profil aérodynamique 2 est prolongée dans un plan horizontal dans le sens d'éjection du gaz, sur une courte distance en partant du quadrant de gauche 22 du 30 profil, indiqué en pointillé sur la figure 3* Le rayon du quadrant de droite 23 du profil 2, aussi indiqué en pointillé, est ici de 13 mm et il est égal au rayon du quadrant de gauche 22 bien qu'il ne soit pas essentiel que ces rayons soient toujours égaux. La plaque de profil 24 de la figure 3 fait 35 saillie relativement à la paroi 25 de la chambre de tranquillisation 26 en faisantun angle de 45° avec le rayon horizontal du profil aérodynamique 2. Le reste de la structure de buse et de chambre de tranquillisation de la figure 3 correspond à ce qu'indique la figure 2 et n'a pat> besoin d'être décrit à nouveau. 69 36197 8 2039308 Avec la surface plane prolongée 21 du profil aérodynamique 2, telle que la montrent les figures 5 et 4, il existe, du côté opposé au profil 2 relativement à la bande, une pression qui pousse la bande en direction de la surface 21, à son 5 passage au-dessus du profil 2 et de la surface 21 et sur une région étendue, car le gaz qui se trouve du côté du profil relativement à la bande 6 reste à la pression statique inférieure au-dessus de la surface prolongée 21 du profil aérodynamique 20 La vitesse du gaz diminue bien entendu sur une 10 ligne ou en un point de la surface 21 où les pressions de part et d'autre de la bande 6 s'égalise alors. Toutefois, il s'ensuit que la surface prolongée 21 produit sur la bande 6, vers la ligne de séparation entre le gaz et le profil aérodynamique, un effet de stabilisation plus prolongé que dans la structure 15 de la figure 2. Pour communiquer une plus grande turbulence au gaz déchargé, par exemple quand la buse sert à sécher des bandes comme l'illustre la figure 4, la surface de guidage prolongée du profil aérodynamique 2 peut présenter une surface interrompue, 20 par exemple des ondulations 27 comme le montre la figure 4. En outre, pour augmenter la vitesse du courant de gaz le long de la surface 21 du profil et étendre ainsi la ligne ou zone de séparation entre le gaz éjecté et la surface de la feuille, on peut prévoir dans la surface 21 du profil un ou plusieurs 25 orifices d'éjection 28 correspondant à l'orifice 4 par lequel le gaz est éjecté initialement. Les buses à profil aérodynamique 1 de l'invention ont été représentées et décrites dans le cas où elles sont situées en dessous de la bande 6. Toutefois, les buses 1 peuvent être 30 situées des deux côtés de la bande 6 ou seulement au-dessus de celle-ci. L'emplacement et l'utilisation des buses 1 dépendent du travail à effectuer et on peut utiliser les buses dans des opérations de revêtement, de séchage, de nettoyage, de stabilisation ou autres et la bande 6 ou autre surface peut se mou-35 voir relativement aux buses fixes ou, dans certaines applications, la bande 6 ou autre surface peut être fixe et les buses 1 peuvent se mouvoir. 69 36197 2039308 On a aussi indiqué que la "bande 6 se déplace le long des buses 1 dans une direction parallèle au rayon horizontal des quadrants supérieurs du profil aérodynamique. Toutefois, la bande 6 ou autre surface à traiter et les buses 1 peuvent être 5 disposées de façon telle que la surface de la bande se déplace dans un plan comme le montre la figure 1 ou suivantxme trajectoire courbe, ainsi qu'il est bien connu dans le traitement de bandes. Les buses 1 peuvent être conçues de différentes façons, 10 le profil aérodynamique étant un tuyau creux séparé de la plaque de profil, ou présentant la structure représentée par les dessins et décrite ici. 69 36197 10 2039308 HEVBTDICAHOMS 1) Buse à profil aérodynamique destinée au traitement d'une surface par éjection de gaz de la buse vers la surface et écoulement du gaz par un profil aérodynamique et entre celui-ci et la surface à traiter, buse caractérisée par le fait qu'elle 5 conforte un profil aérodynamique placé en travers de la surface à traiter et qui présente un bord d'attaque et un bord de fuite et une surface de profil aérodynamique peu espacée de la stuv face à traiter, une buse en forme de fente située le long du bord d'attaque du profil aérodynamique et conçue pour lui ame- 10 ner du gaz à grande vitesse de manière à former un coussin turbulent de gaz entre la surface du profil aérodynamique et la surface à traiter, et des agencements qui assurent le retrait des gaz au bord de fuite du profil aérodynamique. 2) Buse selon la revendication 1, caractérisée par le 15 fait que la vitesse du gaz éjecté est supérieure à environ 1000 m/mn» 3) Buse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la buse est disposée de telle sorte que la surface courbe initiale de profil aérodynamique constitue un côté de 20 l'ouverture en forme de fente de la buse. 4) Buse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la surface du profil aérodynamique présente une portion incurvée de bord d'attaque qui rejoint une portion de guidage généralement plane, pratiquement parallèle à la surface à trai- 25 ter. 5) Buse selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'une deuxième buse en forme de fente généralement parallèle à la première est disposée dans la portion plane du profil aérodynamique, en avant du bord de fuite, pour faciliter l'écou— 30 lement des gaz entre le profil aérodynamique et la surface à traiter. 6) Buse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le rayon du bord d'attaque du profil aérodynamique varie entre 13 et 19 mm0 35 7) Buse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément de profil est une plaque dirigée tangentielle- 69 36197 ii 2039308 ment au profil aérodynamique et faisant un angle de 30-45° avec la ligne horizontale de "base des quadrants supérieurs du profil aérodynamiqueo 8) Buse selon la revendication 1, caractérisée par le 5 fait que le profil aérodynamique présente une surface de guidage à laquelle se raccorde le bord d'attaque courbe et qui s'étend sur une distance notable dans un plan généralement parallèle à la surface à traiter, de manière à assurer une plus grande zone de traitement, 10 9) Buse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément de profil est placé, relativement au profil aérodynamique, de manière à former un passage resserré menant à l'orifice de décharge. 10) Buse selon la revendication 8, caractérisée par le 15 fait que le profil aérodynamique est muni d'une surface interrompue tournée vers la surface à traiter de manière à communiquer une plus grande turbulence au gaz éjecté lorsqu'il passe entre elles.