Brevet FR2120047A1 — publié le 19720811

i 2120047 Dans les systèmes, telles les machines à fabriquer le papier utilisant des cylindres, certains emplacements exigent un contrôle du fléchissement du cylindre. Par exemple, dans une calandre ou une presse de machine à papier, les cylindres opposés 5 se combinent pour former entre eux, une ligne de pinçage recevant une feuille continue de papier, et doivent maintenir une pression uniforme et contrôlée le long de cette ligne, puis les influences, comme l'affaissement des cylindres en raison de leur poids, doivent être compensées . Ce type de cylindre qui permet une com-10 pensation commandée extérieurement, pour obtenir une pression de pinçage contrôlée, est fréquemment dénommé, cylindre à fléchissement contrôlé. Un tel cylindre conçu selon la présente invention, emploie une enveloppe rotative de cylindre montée sur un arbre stationnaire 15 supporté par ses extrémités. Des paliers latéraux sont situés entre la chemise de cylindre et l'axe, pour une mise en place correcte des extrémités de la chemise, et la charge admissible ou de travail sur le côté de marche de l'enveloppe, est transmise à l'arbre par des moyens fluides de support, montés sur cet arbre et 20 engageant la surface interne de la chemise du cylindre. Un type de construction utilise un patin glissant de soutènement de la surface interne de la chemise du cylindre, et le patin pivote sur un piston monté dans un cylindre, que supporte l'arbre, et le fluide sous pression situé sous ce piston, porte le patin, qui s'étend 25 sur la longueur de la chemise du cylindre de façon à ce que sa longueur appuie uniformément sur ce fluide. Il est évident que l'arbre est ajusté à un intervalle suffisant pour lui permettre de fléchir par rapport à la chemise du cylindre, et cette dernière peut demeurer substantiellement rectiligne, tandis que l'arbre 30 fléchit, lorsque portant sa charge. Un avantage particulier'de ce type de structure est illustré et décrit dans les brevets US Nos 3.119.324 et 3.276.102 de E.J. Justus, et réside en ce qu'une quantité substantielle de fluide de graissage passe entre le patin de support et la chemise du cylindre, et maintient une températu-35 re uniforme sur la longueur de cette dernière. Une autre forme de cylindre utilisé à fléchissement contrôlé, renferme une chemise et un arbre stationnaire, la charge imposée sur la chemise est transférée à 1'arbre par un corps liquide contenu entre l'axe et l'enveloppe, par des joints circon-40 férentiellement espacés, montés sur l'arbre et glissant contre la 71 46907 2 2120047 surface de la chemise. Le brevet anglais No 641.466 nous révèle un exemple de ce type de structure. Lors de certaines opérations de machine, une quantité substantielle de chaleur est soit engendrée, soit transférée à la 5 chemise cylindrique. Par exemple, dans une machine à papier, où la chemise du cylindre est recouverte de caoutchouc, d'importantes quantités de chaleur sont engendrées. Tandis qu'une certaine quantité de chaleur rayonne dans l'air environnant, ou est éliminée par aspersion d'eau, le reste doit être éliminé à l'intérieur de 10 la chemise par le fluide engagé .avec la surface interne de celle-ci. Lorsque les vitesses de traitement et les pressions de pinçage effectives s'accroissent, la quantité de chaleur engendrée est telle, qu'il devient difficile de faire circuler une quantité suffisante de fluide à l'intérieur de la chemise, en vue d'éliminer 15 la chaleur engendrée, et de maintenir le cylindre à la température désirée. La présente invention propose un moyen amélioré, quant à l'élimination plus efficace de la chaleur de la chemise du cylindre, à l'aide du fluide contenu dans celle-ci, pour permettre des opérations à des pressions et vitesses élevées, puis la pro-20 duction de grandes quantités de chaleur. Dans ce but est aménagé un échangeur thermique, qui est monté sur l'arbre, rend possible le traitement du fluide de la chemise, en quantités nécessaires à la lubrification et son maintien à une température suffisamment froide, pour refroidir efficacement et correctement la chemise 25 du cylindre, utilisant un certain fluide d'échangeur thermique convenant mieux pour emploi unique dans 1'élimination de la chaleur et qui, comparé au fluide lubrifiant, peut être de plus faible viscosité, de chaleur spécifique plus élevée, et être traité en quantités et températures convenant exclusivement à l'élimination 30 optimale de chaleur. Par conséquent un objet de la présente invention consiste à procurer une structure perfectionnée de cylindre à fléchissement contrôlé, dans laquelle il est possible de contrôler positivement la température de la chemise de cylindre et de transférer de plus 35 grandes quantités de chaleur que jadis, entre la chemise du cylindre et le fluide interne en contact avec. Un autre objet de l'invention vise à procurer une structure perfectionnée de cylindre ^ fléchissement contrôlé, avec circulation du fluide de lubrification, ce qui offre des avantages 40 jusqu'alors inconnus et permet l'obtention d'une température de 71 46907 3 2120047 cylindre uniforme et contrôlée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront meiux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux des-5 sins annexés, dans lesquels: La Figure 1 est une coupe fragmentaire d'une extrémité de cylindre à fléchissement contrôlé. La Figure 2 est une coupe verticale, le long de la ligne II-II de la Figure 1, illustrant le système de lubrification et 10 de régulation de la température de chemise du cylindre, selon les principes de la présente invention; puis La Figure 3 est une vue schématique du système de traitement du fluide employé dans la structure de la Figure 2. Tel qu'illustré en Figures 1 et 2, une chemise de cylindre 15 10 est montée pour rotation sur un axe stationnaire 11, supporté par ses extrémités. Des paliers latéraux 14 sont aménagés entre les extrémités de la chemise 10 et l'arbre 11, pour supporter celles-ci par rapport à ce dernier. Pour soutenir l'extrémité de lâarbre, un support universel 20 15 est appuyé sur un montant 16, en vue- de permettre le fléchissement de l'arbre, lorsqu'une charge lui est transmise par la chemise de cylindre. La charge sur cette dernière est illustrée par les flèches 18, qui représentent une charge semblable à celle d'une ligne de pinçage formée avec un rouleau d'accouplement . La 25 chemise du cylindre présente une portion interné en métal 10b et une couche externe de caoutchouc 10a, bien que dans de nombreux cas, cette chemise soit constituée de métal, seulement. On fait ici mention de la couche de caoutchouc 10a, car dans ce cas, une quantité importante de chaleur est engendrée, et doit être élimi-30 née pour empêcher la destruction du caoutchouc. Dans les cylindres de machine à papier couramment utilisés, cette enveloppe de métal peut avoir de 3,3cm à 5cm d'épaisseur et l'épaisseur de la couche de caoutchouc peut varier de 1,27cm à 1,9cm, bien que cette dernière, dans le dessin et à titre d'exemple seulement, soit plus 35 épaisse en vue de mettre en évidence les problèmes d'échauffement rencontrés avec un tel genre de couche. Il est à noter que malgré l'application des principes de la présente invention dans cette structure privilégiée, pour éliminer la chaleur du cylindre et le maintenir à une température uniforme, ceux-ci peuvent être 40 utilisés pour transmettre la chaleur au cylindre à l'aide d'un 71 46907 4 2120047 fluide. Dans le système à décrire, un échangeur de chaleur prélève la chaleur du fluide transmetteur, en contact avec la surface interne de la chemise de cylindre, mais ce transmetteur de chaleur peut être employé en d'autres occasions et chauffer le fluide, puis 5 la chemise. Ceci peut s'appliquer aux machines, dans lesquelles la chemise doit être chauffée, pour transmettre cette chaleur à la feuille continue, ou au matériau en traitement dans la ligne de pinçage. Pour l'obtention d'une pression uniforme ou contrôlée, le 10 long de la ligne de pinçage, où se trouve la charge 18, les forces appliquées sur la chemise sont transmises à l'arbre par un moyen fluide de support illustré généralement par la référence numérique 20. Ce moyen fluide de support comprend de préférence un patin de soutènement glissant 21, en relation étroite de marche avec 15 la surface interne et lisse 19 de la chemise. Dans le sens de rotation de la chemise indiqué par la flèche 9, le fluide transmetteur de chaleur et lubrifiant, de préférence de l'huile, est emporté sur la surface de la chemise, puis sous le bord avant effilé 2la du patin 21, pour former un film lubrifiant d'huile entre ce der-20 nier et la surface 19. Ce film lubrifiant est entraîné entre les ■ surfaces et reçoit la chaleur de la chemise du cylindre. Alors qu'un excès d'huile est emporté sur la surface interne 19 de la chemise, une quantité substantielle s'accumule sur le bord avant 21a du patin, puis s'écoule sur le dessus de l'arbre et s'égoutte 25 sur le bord 25 dans une cuvette 26. Cette cuvette est formée entre l'arbre 11 et une paroi de bas 27. Cette dernière comporte une série d'orifices 27a localisés sous le niveau de lubrifiant contenu dans la cuvette 26, de façon qu'un écoulement continu d'huile ait lieu à travers les orifices 27a, sur la surface interne 19 30 de la chemise et qu'elle soit recouverte d'une couche convenable d'huile emportée vers le bord avant 21a du patin. La chaleur de la chemise est transmise à l'huile, pendant son parcours le long de la surface interne de celle-ci, et lorsque l'excès d'huile s'écoule du bord 21a, sur la surface 25 de l'arbre 11, elle tombe 35 dans la cuvette 26. L'huile contenue dans cette dernière est refroidie par pompage à travers un échangeur thermique décrit ultérieurement. Le moyen fluide de support entre la chemise 10 et l'arbre 11 comprend le patin glissant 21 supporté sur un piston 22 porté 40 dans un cylindre, ou une chambre 23 alimentée en huile sous 71 46907 5 2120047 pression par une pompe non illustrée, aboutissant dans une canalisation 23a. Ce patin est supporté, pivotant autour d'un axe parallèle à la chemise du cylindre, sur une cheville 24 appuyant sur le dessus du piston 22 et s'engageant dans une gorge du patin 5 21. Pour refroidir l'huile de la cuvette 26 et prélever sa chaleur, reçue pendant sa période d'engagement avec la surface interne 19 de la chemise du cylindre, cette huile est pompée à travers une admission 29 par une pompe 30 et débitée par un canal 34 10 dans 1'échangeur thermique 31 illustré en Figures 2 et 3. Après que cette huile est refroidie, elle est renvoyée dans la cuvette par une canalisation de décharge 35 de 1'échangeur thermique. Pour prélever la chaleur dans cet échangeur, un fluide de transfert de chaleur est débité dans celui-ci par un canal distri-15 buteur 32 et le fluide est déchargée par la voie 33. Les canalisations aboutissent à l'intérieur de la chemise du cylindre, traversant le centre de l'arbre 11, tel qu'illustré en Figure 1. Avec ce système, un fluide de transfert de chaleur et lubrifiant peut être employé efficacement dans la cuvette 26, pour former le film 20 lubrifiant entre le patin 21 et la surface interne-, 19 de la chemise et pour prélever la chaleur de cette surface.19. De même, un fluide d'échange de chaleur présentant les caractéristiques requises peut être utilisé dans les canalisations 32 et 33. En raison de cette importante quantité de chaleur à éliminer, le fluide 25 d'échange thermique peut être d'une viscosité inférieure à celle de l'huile lubrifiante et peut avoir une chaleur spécifique élevée De plus, il peut être pompé à une vitesse supérieure et en grandes quantités, sans soulever de problèmes tels que la formation d'écume et de mousse et le régime du fluide est sans importance, car 30 il n'affecte pas la lubrification êt l'opération du cylindre lui même, à fléchissement contrôlé. De plus, une pompe 32a peut être utilisée pour le fluide d'échange thermique, et délivrer une quantité optimale de ce fluide, puis le débit de la pompe peut être contrôlé pour faire face au besoin d'élimination de chaleur de 35 l'huile lubrifiante. La pompe du fluide d'échange thermique peut avoir un débit supérieur à celui de la pompe 30 du fluide lubrifiant. Par exemple, un liquide d'échange de chaleur peut être utilisé à une température extrêmement basse, inférieure à celle permise ou possible avec une huile lubrifiante de viscosité supérieure. 40 Ainsi, obtient-on une capacité et une souplesse de refroidissement 71 46907 6 2120047 bien supérieures à celles obtenues jadis, où il n'existait pas de circulation, où l'huile lubrifiante elle-même était pompée à l'extérieur de la chemise du cylindre et remise en circulation dans un unique circuit. Il est à noter que des consoles de montage 5 et des ouvertures appropriées pour les canalisations et les pompes doivent être aménagées sur l'arbre 11,ce qui ne nécessite pas une description. Un système unique est prévu pour la pompe 30 de 1'échangeur thermique 31. Cette pompe 30 est entraînée par un moteur hydrau-10 lique 38, tel qu'illustré en Figure 3. Ce moteur est actionné par la même huile lubrifiante que cette contenue dans la cuvette 26. Dans ce but, le moteur 38 est couplé pour entraînement de la pompe 30. Il est alimenté en huile sous pression par une pompe 40 située à l'extérieur de la chemise du cylindre. Cette pompe 40 reçoit 15 l'huile d'une chambre d'approvisionnement 40a réalimentée par une pompe 42 branchée à une admission 28, pour maintenir le niveau illustré en Figure 2 dans la cuvette 26. Dans certains cas, l'admission 28 peut être branchée directement à la pompe 40. En maintenant ce niveau, l'admission d'huile lubrifiante 29 est toujours 20 submergée. La pompe 40 chasse l'huile à travers un filtre 41 vers le moteur hydraulique 38, et la décharge de ce dernier est uniquement utilisée pour lubrifier les paliers extrêmes par l'intermédiaire de la conduite 36, de la manière illustrée en Figure 1. L'excès d'huile de ces paliers s'écoule dans la chemise du cylin-25 dre pour revêtir encore sa surface interne 19. Bien que 1'échangeur thermique ait été décrit conjointement à un milieu refroidissant délivré par le canal 32, dans un cas où la chemise doit être chauffée, on devra employer un milieu chauffant. 30 Ce qui précède décrit un système privilégié de cylindre à fléchissement contrôlé, utilisant un palier glissant, dans le cas où ce cylindre emploie une chambre d'huile sous pressions en contact direct avec la surface interne de la chemise du cylindre, tel que décrit dans le brevet anglais No 641.466, l'huile sous pression 35 débitée dans la chambre est remise en circulation par un échangeur thermique monté sur l'arbre. Cet échangeur est alimenté en huile prélevée de l'intérieur de la chemise, qui fuit des joints. Lorsqu'un refroidissement accru est exigé, l'huile peut être directement retirée de la chambre à pression et la décharge de 1'échangeur 40 theriSique, être chassée directement dans cette chambre.- En mainte 71 46907 7 2120047 nant une circulation prédéterminée d'huile et par un refroidissement contrôlé, la température de la chemise peut être régulée. La portion restante de la structure correspond à celle illustrée, 1*échangeur thermique sur l'arbre étant alimenté par une pompe 5 commandée par un moteur hydraulique et la décharge de ce dernier, utilisée pour lubrifier les paliers extrêmes. Une régulateur thermique peut être employé pour mesurer la température de l'huile dans la cuvette 26 et être couplé pour réguler la température et l'écoulement du fluide d'échange de cha-10 leur, fourni par la pompe 32a et/ou pour réguler la température de ce dernier. D'autre part, un dispositif de mesure de la température peut être appliqué directement à la chemise du cylindre pour maintenir sa température. Le fonctionnement de la pompe de circulation d'huile lubrifiante 30 peut aussi être réglé, mais 15 celle-ci est actionnée avec un débit suffisant pour faire fonctionner le moteur hydraulique. L'opération du cylindre à fléchissement contrôlé est améliorée, car le système d'écoulement de l'huile lubrifiante peut être optimalisé, quant aux facteurs opérationnels autres que le 20 transfert de ehaleur, et l'élimination de la chaleur peut se réaliser au moyen d'un échangeur de chaleur localisé à l'intérieur de la chemise du cylindre. De plus, la pompe et le moteur hydraulique combinés coopèrent pour que le fluide entraînant ce dernier, soit utilisé pour lubrifier les paliers d'extrémité et ce lubrifiant, 25 tout au long de son parcours, est maintenu à une température opé-tationnelle adéquate et a deux fonctions, celle d'actionner le moteur de la pompe d'échangeur thermique et celle de lubrifier les paliers extrêmes. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées 30 par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 35 71 46907 8 2120047 REVENDICATIONS 1. Cylindre à fléchissement contrôlé constitué,• d'un arbre stationnaire supporté par ses extrémités, d'une enveloppe ou chemise de cylindre montée pour rotation, et entourant l'arbre, dont 5 une surface externe engage une charge externe d'un côté de marche et une surface interne lisse, puis un moyen de soutènement, ou palier intercalé entre l'arbre et chaque extrémité de la chemise, localisant ces extrémités de chemise par rapport à l'arbre, caractérisé par le fait qu'il comprend: 10 a) un moyen fluide de support (20) entre l'arbre (11) et la chemise (10)., transmettant la force de la charge du côté de mar che de celle-ci (10) à l'arbre (11), de façon que la chemise (10) soit uniformément supportée sur sa longueur et dont le fluide est en relation pour transmission de chaleur avec la surface inter 15 ne (19) de la chemise (10), b) un moyen d'approvisionnement alimentant en fluide trans metteur de chaleur la surface interne de la chemise du cylindre; puis c) un échangeur thermique (31) situé à l'intérieur de la 20 chemise (10) relié au moyen d'approvisionnement pour réguler la température du fluide, de façon que celle de la surface externe de la chemise (10) soit réglée. 2. Cylindre à fléchissement contrôlé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que 1'échangeur thermique (31) est 25 approvisionné en fluide d'échange thermique, devant prélever la chaleur du fluide transmetteur et de viscosité inférieure à ce dernier. 3. Cylindre à fléchissement contrôlé, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le fluide transmetteur de chaleur 30 est maintenu à une température inférieure à celle de la chemise (10) du cylindre. 4. Cylindre à fléchissement contrôlé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le fluide d'échange thermique a une chaleur spécifique supérieure à celle du fluide transmetteur 35 de chaleur . 5. Cylindre à fléchissement contrôlé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier moyen de pompage (30) du fluide transmetteur de chaleur; et un second moyen de pompage (32a) du fluide d'échange thermique; le second 40 moyen de pompage (32a) ayant un débit supérieur au premier pour 71 46907 9 2120047 un. écoulement supérieur du fluide d'échange thermique. 6. Cylindre à fléchissement contrôlé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen fluide de support comprend: a) un patin de soutènement glissant (21) supporté le long 5 de la chemise, faisant face à la surface interne (19) de celle-ci, b) des moyens cylindre et piston (22,23) montés sur l'axe stationnaire (11) et supportant le patin (21) autour d'un axe pivotant (24) parallèle à l'axe de la chemise (10), c) un moyen fournissant le support fluide sous pression f 10 aux piston et cylindre (22,23) de façon que la charge de travail de la chemise (10) soit transférée à l'arbre (11); puis d) un moyen d'approvisionnement de fluide de transfert de chaleur et lubrifiant à la surface interne (19) de la cheihise (10), en vue de former un film lubrifiant entre le patin (21) et 15 la surface interne (19) de la chemise (10). 7. Cylindre à fléchissement contrôlé selon la revendication 2, / caractérisé par le fait que 1'échangeur thermique (31) comprend un moyen d'approvisionnement de fluide d'échange thermique (32a) à l'extérieur de l'arbre (11) avec des canaux de raccordement 20 (32,33) menant le long de cet arbre à 1'échangeur thermique (31). 8. Cylindre à fléchissement contrôlé selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu''il comprend un bac ouvert (26) supporté sur l'arbre (11) et localisé de façon à recueillir l'excès de fluide de transfert de chaleur, qui ne passe pas entre le patin (21) 25 et la surface interne (19) de la chemise (10); puis un moyen de maintien d'un niveau constant de fluide dans la cuve (26), la première pompe (30) étant localisée de façon à recevoir le fluide de transfert de chaleur de cette cuve, pour le diriger vers 1'échangeur (31) . 30 9. Cylindre à fléchissement contrôle selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le moyen d'approvisionnement comprend une pompe hydraulique (30) entraînée par un moteur hydraulique (38); en ce que la décharge du moteur (38) est livrée aux paliers extrêmes de l'arbre (11); et en ce que le moyen d'approvisionnement 35 transfère le fluide de transfert thermique aux paliers, le fluide s'écoulant subséquemment vers la surface interne (19) de la chemise (10) du cylindre. 40