Brevet FR2426109A1 — publié le 19791214

La présente invention concerne les appareils à haute pression et a notamment pour objet un rouleau caoutchouté pour joint à rouleaux. Elle est utilisée le plus avantageusement dans les appareils à haute pression pour le traitement des tissus. Les joints à rouleaux qui assurent l'étanchéité des ouvertures pour l'entrée et la sortie du tissu à traiter de la chambre de pression, ont pour leurs parties principales une paire de rouleaux se trouvant en contact mutuel au moyen desquels on déplace le tissu à traiter. L'étanchéité proprement dite est assurée par des éléments d'étanchéité qui sont en contact avec les rouleaux suivant la génératrice et aux faces terminales0 Comme le tissu à traiter qui se meut sous l'action des rouleaux peut présenter des parties épaisses constituées par les coutures, lisières, etc., la surface du rouleau doit être caoutchoutée, c'est-àdire revêtue d'un matériau élastique laissant passer lesdites parties épaisses sans nuire à l'étanchéitéO Les matériaux élastiques employés actuellement pour revêtir les surfaces des rouleaux sont des matériaux caoutchouteux thermorésistants appliqués à la surface du rouleau par collage.Afin d'obtenir ltétanchéité des rouleaux à leurs extrémités, le matériau élastique est appliqué aux surfaces cylindriques des rouleaux de telle sorte qu'une portion du matériau fasse saillie audelà desdites faces terminales. Cependant, cette portion saillante du matériau élastique de caoutchoutage qui est en contact intime avec l'élément d'étanchéité terminal est sujette, pendant le fonctionnement du joint, non seulement à la compression, mais aussi à l'ef- fort de cisaillement, ce qui conduit au décollement de la portion terminale du matériau élastique de la surface du rouleau et, par conséquent, à une détérioration de l'étan- chéité des rouleaux aux faces terminales. Cet inconvénient a pu être pallié grâce à une disposition perfectionnée suivant laquelle le matériau élastique recouvrait aussi bien la partie cylindrique du rouleau que sa surface latérale (voir, par exemple, le brevet américain 3 546 902, classe 68-5). Toutefois, même dans ce cas, la fixation du matériau élastique sur les faces terminales du rouleau n'est pas effectuée d'une manière satisfaisante, ce qui est dû tant aux contraintes de cisaillement qu'à un échauffement excessif de l'extrémité du rouleau. En effet, les appareils à haute pression pour le traitement des tissus employés actuellement fonctionnent à des températures du milieu de travail allant de 115 à 1600C; donc, le matériau élastique utilisé pour le revêtement des rouleaux doit être résistant à la chaleur0 Quoiqu'il existe des matériaux élastiques suffisamment bons, ces matériaux, au cas où ils sont utilisés en tant que revêtements des rouleaux, sont tout de même partiellement détériorés, ce qui a pour effet leur décollement de la surface métallique du rouleau0 On explique ce fait par le dégagement d'une chaleur supplémentaire en raison de la conversion de l'énergie mécanique de roulement des rouleaux caoutchoutés serrés l'un contre l'autre, en énergie calorifique0 Vu que les matériaux élastiques, en particulier le caoutchouc, présentent une basse conductibilité thermique, cette chaleur dégagée est concentrée à l'intérieur du rouleau, par suite de quoi la température à l'intérieur du rouleau peut devenir beaucoup plus haute que celle du milieu agissant en provoquant le susdit effet indésirable qu'est le décollement du matériau élastique de la surface du rouleau; En vue de diminuer l'influence nuisible du suréchauffement, on a eurecours ces dernières années à un refroidissement forcé de la surface intérieure du rouleau. On connait une solution, selon laquelle l'espace intérieur du rouleau est refroidi en amenant l'agent de refroidissement à la partie centrale du rouleau (voir, par exemple, la demande japonaise acceptée No. 42-44978)o Ce rouleau est constitué par une virole sur les deux extrémités de laquelle est prévu un tourillon assurant la rotation du rouleau0 Les parties élargies des tourillons entrant dans la virole, forment des éléments terminaux qui servent à obturer l'espace intérieur de cette virole0 Des passages pratiqués dans les tourillons permettent d'amener l'agent de refroidissement dans l'espace intérieur de la virole. Malheureusement, avec une telle disposition, le refroidissement du matériau caoutchouté de revêtement du rouleau n'est pas suffisamment régulier, du fait que les parties terminales qui sont faites, pour des raisons de robustesse, assez massives, empêchent une évacuation adéquate de la chaleur. Cependant, la régularité de refroidissement du matériau élastique qui s'échauffe lors du fonctionnement du joint est de première importance, puisque les matériauxedu genre caoutchouc employés pour le revêtement des rouleaux présentent un coefficient élevé de dilatation volumétrique0 Si le matériau élastique s'échauffe d'une manière irrégulière, les extrémités du rouleau sont ordinairement dilatées en diamètre dans une plus grande mesure que sa partie centrale0 Ceci mène à un échappement indésirable de la vapeur à la partie centrale des rouleaux, et on est alors conduit à serrer les éléments d'étanchéité plus fort contre la couche de caoutchoutage en risquant ainsi de provoquer son usure prématurée0 La situation semble être paticulièrement grave dans la région des extrémités du rouleau, où l'action des éléments d'étanchéité se fait sentir non seulement suivant la génératrice, mais aussi aux faces en bout0 On conçoit alors qu'en l'absence d'évacuation de la chaleur aux extrémités des rouleaux, l'usure devient inévitable0 L'invention se propose de mettre au point un rouleau caoutchouté dont les éléments terminaux seraient exécutés de manière à pouvoir les refroidir intérieurement d'une façon efficace par un agent de refroidissement, tout en assurant une fixation sûre du matériau élastique caoutchouté de revêtement à leur surface extérieure, Ce problème est résolu à l'aide d'un rouleau caoutchouté comprenant une virole et des tourillons servant à assurer la rotation du rouleau, les parties élargies de ces tourillons servant à assurer la rotation du rouleau, les parties élargies de ces tourillons qui entrent dans la virole aux deux extrémités, constituent des éléments terminaux qui obturent l'espace intérieur de la virole et sont pourvus de canaux pour l'agent de refroidissement, ledit rouleau, suivant l'inven- tion, étant caractérisé en ce que la partie élargie de chaque tourillon entrant dans la virole, présente des bourrelets espacés qui s'appliquent étroitement par leurs surfaces périphériques contre la surface intérieure de la virole et forment dans la partie élargie une cavité annulaire communiquant avec le canal d'amenée de l'agent de refroidissement et avec la partie centrale dudit espace intérieur, Une telle conception constructive de l'espace intérieur du rouleau permet-d'obtenir un refroidissement optimal de ses éléments terminaux avec une bonne régularité de refroidissement suivant toute sa longueur. La meilleure régularité est atteinte lorsque la température de l'agent de refroidissement est voisine de celle de son ébullition0 Dans ce cas, grâce à la possibilité d'amener l'agent de refroidissement Jusqu'aux extrémités mêmes de la virole par l'intermédiaire des cavités annulaires, on réussit à évacuer la chaleur avec un maximum de régularité, car en cas de suréchauffement local, l'agent de refroidissement entre en ébullition en consommant précisément la même quantité d'énergie calorifique que celle qui est nécessaire pour abaisser la température dans cette zone jusqu'à la température d'ébullition, Un avantage particulier de la présente invention consiste en la possibilité d'utiliser le condensat usé en tant qu'agent de refroidissement, en évitant ainsi d'avoir à utiliser des moyens spéciaux pour chauffer l'agent de refroidissement Jusqu'à la température voisine de celle de son ébullition. Il est à noter que la consommation d'agent de refroidissement est extrêmement faible, car, même en quantités insignifiantes, il consomme pendant son évaporation une grande quantité de chaleur. Si le refroidissement s'opère à des températures inférieures à celle d'ébullition de l'eau, avec accumulation et condensation des vapeurs de l'agent de refroidissement au moyen de dispositifs presse-étoupes classiques et d'un réfrigérateur, il n'y aura alors pratiquement pas de dépenses d'agent de refroidissement0 Par ailleurs, les bourrelets espacés prévus sur les éléments terminaux confèrent au rouleau une rigidité suffisan te pour le protéger contre les moments de flexion importants surgissant pendant le fonctionnement de l'appareil En outre, grace au fait que les parties élargies des tourillons sont pourvues de cavités annulaires communiquant avec la partie centrale de l'espace intérieur de la virole, l'invention offre l'avantage supplémentaire d'assurer un bon revêtement du rouleau d'un matériau élastique0 Le fait est que, lors de l'opération d'application du matériau de caoutchoutage à la surface extérieure du rouleau, comportant un stade de vulcanisation dudit matériau à la vapeur en autoclave,lesdites cavités annulaires prévues dans les parties élargies des tourillons permettent un accès libre de la vapeur aux parties terminales de la virole, ce qui rend possible leur échauffement régulier. Les parties terminales nécessitent une vulcanisation particulièrement bonne, car c'est justement ces parties qui subissent les plus grands efforts aux faces frontales et suivant les génératrices, et c'est donc dans cette zone que commence le plus souvent la détérioration de la surface caoutchoutée du rouleau. Il est désirable de prévoir sur les surfaces extérieures de chaque partie élargie, c'est-à-dire sur les surfaces en bout des parties élargies du côté des tourillons, une gorge circulaire permettant de fixer le matériau élastique caoutchouté sur les faces terminales du rouleau d'une façon plus efficace. On doit faire en sorte que la largeur de l'épaulement intérieur de la gorge soit supérieure à celle de son épaulement extérieur. Le matériau élastique de revêtement qui a occupé cette gorge au cours du processus de caoutchoutage du rouleau pourra alors être bien maintenu sur ses faces terminales. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, qui va suivre, d'un mode non limitatif de réalisation de l'invention, illustrée par le dessin unique annexé sur lequel est représenté un rouleau caoutchouté suivant l'invention (coupe longitudinale)0 Le rouleau caoutchouté suivant l'invention comprend une virole métallique 1 et des tourillons 2, 3 avec des parties élargies 4 et 5 délimitant la zone centrale de l'espace intérieur 6 de la virole 1 Chacune des parties élargies 4 et 5 est munie, à son extrémité orientée vers la zone centrale de l'espace intérieur 6 de la virole 1, d'un bourrelet 7, 8 formant, ensemble avec les parties élargies 4, 5 des tourillons 2, 3 et la virole 1, des cavités annulaires g et 10. Le tourillon 2 est pourvu d'un canal central Il de part en part, et le tourillon 3, d'un canal central 1 2o Dans chaque bourrelet 7 sont pratiquées des ouvertures débouchantes 13. Dans chaque partie élargie 4, 5, entre les bourrelets 7, 8, sont ménagées des ouvertures 14. Sur chaque bourrelet 8, à sa surface frontale du côté des tourillons 2, 3, est prévue une gorge circulaire 15. La surface extérieure du rouleau est revêtue d'un matériau élastique 16 Les canaux Il et 12 sont traversés par un tube 17 (en pointillé? pour l'amenée d'un agent de refroidissement dans l'espace intérieur du rouleau.Un entonnoir 18 (également en pointillé) placé près de ltextrémité du tourillon 2 sert à accumuler l'agent de refroidissement0 Pendant le fonctionnement du rouleau en tant que partie d'un Joint d'un appareil à haute pression, on amène l'agent de refroidissement dans l'espace intérieur de la virole 1 par l'intermédiaire du tube 17 fixé en dehors du rouleau, tube qui passe librement à travers le passage Il et débouche dans le passage 12.Cet agent de refroidissement passe à travers l'ouverture 14 pratiquée dans la partie élargie 5 et arrive dans la cavité annulaire 10, en sort par l'ouvertu- re 13 du bourrelet 7 de la partie élargie 5, passe le long de la zone centrale de l'espace intérieur 6 de la virole 1 et, après avoir traversé les ouvertures 13 du bourrelet 7 de la partie élargie 4, entre dans la cavité annulaire 9o Ensuite l'agent de refroidissement passe à travers l'ouvertu- re 14 ménagée dans la partie élargie 4, arrive dans l'espace formé par l'intervalle entre le tube 17 et la surface intérieur. du passage 11 et s'écoule enfin du canal Il dans l'entonnoir 18 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Rouleau caoutchouté pour un Joint d'appareil à haute pression, du type comprenant une virole et des tourillons permettant la rotation du rouleau, lesdits tourillons conipor- tant des parties élargies engagées dans la virole aux deux extrémités de celle-ci et constituant des élément; terminaux qui obturent l'espace intérieur de ladite virole et sont pourvus de passages axiaux pour un agent de refroidissement, caractérisé en ce que les parties élargies des tourillons engagées dans la virole présentent des bourrelets espacés qui s'appliquent étroitement par leurs surfaces périphériques contre la surface intérieure de la virole et forment dans lesdites parties élargies des cavités annulaires communiquant avec les passages axiaux pour ltagent de refroidissement et avec la partie centrale de l'espace intérieur de la virole 2o Rouleau caoutchouté selon la revendication 1, -caractérisé en ce que sur la surface en bout extérieure de chacune desdites parties élargies est prévue une gorge circulaire dans laquelle est fixé le matériau de caoutchoutage,