Brevet FR2404708A1 — publié le 19790427

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication-de tube, notamment par enroulement de couches superposées de feuille. Par "tube", on désigne un profilé creux, rectiligne, de section cylindrique. I1 est bien connu depuis fort longtemps d'utiliser des tubes en papier, en carton ou analogue dans l'industrie électrique. De tels produits doivent présenter entre autres une grande homogénéité dans les trois directions, notamment du point de vue diélectrique. On a tout d'abord proposé de réaliser ces tubes par enroulement de couches humides de papier en hélice sur un mandrin, puis de sècher le complexe ainsi formé. De tels tubes, généralement utilisés dans l'industrie textile, ne peuvent malheureusement pas convenir pour l'industrie électrique, car d'une part, ils sont assez peu résistants à la compression et d'autre part, et surtout, ils ne sont pas homogènes le long de leurs génératrices. On a aussi suggéré de rouler une feuille de papier sur un mandrin et de la coller le long d'une génératrice. Cette solution présente encore à un degré moindre, les mêmes inconvénients que la solution précédente, et en outre, ne permet pas de réaliser des tubes dans toutes les épaisseurs voulues. On a alors proposé d'enrouler a la main sur un mandrin plusieurs couches superposées de papier humide, puis de serrer sur l'ensemble une bande élastique textile enroulée en hélice, puis d'éliminer l'eau en excès, notamment par essorage sous pression, et ensuite de sècher le tube et enfin de retirer le mandrin et la bande élastique. Cette solution, quoique largement répandue industriellement, présente néanmoins de ombreux inconvénients. Tout d'abord, cette technique est manuelle et est donc longue a mettre en oeuvre, donc conteuse. Ensuite, on a fréquemment des variations de densité et/ou d'épaisseur,ce qui provoque un fort rebut compte-tenu des exigences finales ncessitées par l'industrie électrique.Enfin, cette technique ne donne pas toujours satisfaction lorsque l'on désire fabriquer des tubes de diamètres importants. L'invention pallie ces inconvénients. Elle se rapporte à un dispositif permettant de fabriquer des tubes du type en question de manière industrielle, économique et régulière. Ce procédé pour la fabrication de tube du type dans lequel on enroule autour d'un mandrin support au moins une couche de matibres humides, on élimine l'eau en-excès et on sèche le tube ainsi formé, se caractérise en ce que l'on place le mandrin recouvert de sa feuille humide sur une toile d'égouttage sans fin au niveau et endessous du point de contact d'au moins deux cylindres rotatifs sur lesquels passe la toile sans fin, puis en ce qu'on applique progressivement le mandrin recouvert contre la zone de contact des deux cylindres rotatifs, de manière à essorer 1' eau en excès à travers la toile d'égouttage tendue. En pratique, juste avant l'égouttage, on enroule de manière connue en hélice une bande textile élastique tendue sur le tube en formation et on enlève cette bande une fois les opérations terminées. Un dispositif approprié pour la mise en oeuvre de ce procédé de fabrication de tube par enroulement autour d'un mandrin support de plusieurs couches de matières humides, se caractérise en ce qu'il se compose - d'un premier groupe formé d'au moins deux rouleaux cylindriques parallèles rotatifs, aptes à sBapgnxter très prbsl'unie:l'autre sans qu'ils soient en contact, l'un au moins desdits rouleaux étant équipé de moyens pour lui permettre de se déplacer par rapport a l'autre, - d'une toile d'égouttage sans fin passant sur lesdits rouleaux cylindriques, - d'un second groupe formé d'au moins un rouleau cylindrique rotatif parallèle aux rouleaux du premier groupe, équipé de moyens aptes a maintenir ladite' toile sous tension. Dans une forme de réalisation préférée - le premier groupe est formé de deux rouleaux, le rouleau apte a se déplacer par rapport a l'autre étant moteur, et l'autre étant fou ; - le second groupe est formé de trois rouleaux rotatifs paral lèles dont les axes forment les sommets d'un triangle dirigé vers le premier groupe, l'un au moins de ces rouleaux étant mobile dans un plan perpendiculaire a son axe de manière a maintenir la toile en pression ; de préférence . les deux rouleaux dirigés vers le bas forment la base du triangle et sont solidaires entre eux par un palonnier permettant a la toile de venir plaquer contre l'ensemble des rouleaux juste avant la mise en route de l'ensemble, . le rouleau-dirigé vers le haut formant le sommet du trian gle comporte des moyens tels que vérins, permettant d'ap pliquer une forte pression sur la toile pendant le fonc tionnement de l'ensemble, de manière a essorer l'eau à travers la toile d'égouttage t - la toile d'égouttage est une toile classique de papeterie, par exemple du type toile de Foudrinier en fils métalliques ou en crin synthétique, tel que par exemple en polyester ;; - chaque rouleau du premier groupe présente également des moyens destinés,lors de l'arrêt de l'ensemble et pour la mise en place du mandrin recouvert de feuilles humides, a bloquer provisoirement la toile sur ledit rouleau; avantageusement, scies moyens sont constitués par un profilé souple gonflable, qui, lorsqu'il est gonflé, applique fortement la toile sur une génératrice de chaque rouleau et, lorsqu'il est dégonflé, laisse passer librement la toile sur ce rouleau ;; - le rouleau du premier groupe situé a l'entrée de ce groupe dans le sens d'avancée de la toile présente des moyens pour attirer l'eau retenue par ladite toile t en pratique, ces moyens sont des caissons aspirants -d'usage courant dans l'industrie papetière pour remplir une telle fonction. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif a l'appui des figures annexées. La figure 1 represente en coupe transversale un dispositif conforme a l'invention. La figure 2 est une vue perspective sommaire du dispositif de la figure 1. Les figures 3 8 illustrent le fonctionnement de ce dispositif. La figure 9 montre en vue détaillée le mode de fonctionnement du système d'ouverture du rouleau moteur déplaçable. La figure 10 représente schématiquement un détail du système de monte et baisse des rouleaux du deuxième groupe. La figure 11 montre le dispositif pour introduire les bandes textiles élastiques. En se référant aux figures 1 et 2, l'appareil comprend essentiellement dans l'ordre - un premier groupe de deux cylindres rotatifs 1 et 2 horizontaux parallèles de même diamètre en acier chromé plein pour éviter le fléchissement, par exemple de deux cent vingt millimètres (220mm) de diamètre et trois- mètres et demi (3,su) de longueur, dans lequel le cylindre 1 est monté fou sur un palier 3 et dans lequel le cylindre moteur 2 est monté par un palier 4 sur un bras 5 pivotant autour d'un point fixe 6 constitué par une barre de torsion ;; ce cylindre 2 est entraîné en rotation par un moyen approprié classique non représenté, tel que par exemple un distributeur commandé par un groupe hydraulique a vitesse variable du type à débit variable glace oscillante commercialisée par SAUER ; - une toile d'égouttage sans fin 7 du type toile de Foudrinier en crin de polyester ; en cours de fonctionnement, la vitesse de défilement de cette toile est sensiblement constante - un rouleau fou 8 de centrage de la toile 7, faisant former un angle de renvoi d'environ quinze degrés à ladite toile ; ce rouleau de centrage 8, classique en papeterie, est fixé a une extrémite et de l'autre peut se déplacer de manière connue dans une fenotre 9, par exemple a l'aide dtun vérin commandé par le palpeur 45, de manière a centrer toujours la toile 7 sur lesdits rouleaux;; - un second groupe de rouleaux cylindriques rotatifs paralleles horizontaux formé d'un jeu de trois rouleaux par exemple en acier plein deux rouleaux extérieurs 10 et 11 de diamtre légèrement supérieur au diamètre des rouleaux 1 et 2, montés fous sur des paliers 12 et 13 fixés sur un palonnier 14 arti culé par un parallèlcgroeoe deform2ble (38 a 42) prenant appui sur un point fixe 38, de sorte que les deux rouleaux 10 et 11 peuvent se dé placer dans un plan vertical pour tendre la toile 7 ; la commande de ce palonnier est en pratique assurée par le meme distributeur commandé par le meme groupe hydrau lique de commande du cylindre 2 ;; un troisième rouleau 17 également en acier plein de dia mètre sensiblement égal a celui des cylindres 10 et 11 et parallèle a ces derniers, dont l'axe monté fou sur un palier 18 peut monter et descendre dans un plan verti cal grace a un vérin de commande 19, de manière a assu rer une forte pression sur l'ensemble et ainsi, a effec tuer l'opération d'essorage ; en pratique ce vérin 19 est commandé par une pompe oléo-pneumatique ; - un palpeur classique ou a fuites d'air 45 destiné a détecter un glissement de la toile 7 et a rectifier celui-ci en agissant sur un distributeur tout ou rien qui commande le vérin du rouleau de centrage 8 ;; - deux éléments 20 et 21 de blocage de la toile 7 sur les rouleaux 1 et 2 formés par exemple par un profilé creux 22 et 23 gonflable, reliés a des moyens pour injecter le moment venu un fluide tel que de l'air dans ce profilé de manière, comme déjà dit, a bloquer fermement la toile 7 sur les rouleaux 1 et 2 ; avantageusement, ce moyen de commande est formé par uné commande électrique associée a un jeu de vannes électro-pneumatique ; dans une forme de réalisation plus économique, la machine comporte seulement un seul élément de blocage ; - un caisson aspirant 24, d'emploi courant en papeterie relié a une source de vide non représentée présentant une fente longitudi- naie 25 parallèle a une génératrice du cylindre 2 a travers laquelle sera aspirée l'eau déposée sur la toile d'égouttage 7. Les cylindres 1,2,10,11 et 17 et la toile 7 tournent dans le sens indiqué par les flèches. Le bras 5 se déplace également dans le sens indiqué par la flèche. L'installation opérationnelle comprend également en outre - un mandrin 26, par exemple un tube d'aluminium creux sur lequel est enroulé une superposition de feuilles humides 27. Le diamètre extérieur du mandrin 26 correspond au diamètre intérieur du tube a réaliser. Ce diamètre peut varier dans de larges limites par exemple en pratique de trente a quatre cent cinquante millimètres - un pupitre de commande général 28 comportant essentiellement:: un organe marche-arrêt du groupe hydraulique par exemple de commande générale, . trois distributeurs de commande . du pivotement du bras 5, de la rotation et de l'entratnement du cylindre 2, de la montée et/ou de la descente du palonnier 14, associés a des organes régulateurs de débit de ces mouvements I . un programmateur de montée en pression du cylindre 17 agissant sur le verin 19 ;; un arrêt de sécurité I . un dispositif d'arrêt et de marche du caisson aspirant 24 . un dispositif d'arrêt et de marche des éléments de blocage prasèurs 20 et 21 ; - un bati 29 - une plateforme 50 pour l'opérateur . La figure 11 montre schématiquement en coupe une disposition connexe permettant d'enrouler en hélice autour du mandrin 26 une bande textile élastique tendu3, d'emploi classique pour cette application. Sommairement, l'ensemble 30 est animé d'un mouvement de va et vient alternatif dans un plan parallèle a l'axe longitudinal des cylindres 1 et 2, grâce par exemple a un système a channe. Sur cet ensemble 30, apte a pivoter autour d'un axe 31! est monté sur une tige fixe 32 un bobinot 33 dé tulle élastique 34 en fils de caoutchouc ou similaire d'emploi courant dans cette industrie. La bandelette 34 déroulée passe dans un jeu d'embarrages 35 formant tendeur et, de 1à, vient juste se placer contre les deux cylindres 1 et 2. Lorsque le cylindre moteur-2 est en mouvement, l'extrémité de la bandelette 34 est alors pincée en 36 et est entrainee vers le bas per la rotation d cylindre l et du mandrin 26-27. A ce moment, l'ensemble 30 est animé d'un mouvement de translation longitudinal comme aéja dit dans un plan parallèle à l'axe des cylindres 1 et 2. De ce fait, simultanément le mandrin 26-27 est entrains en rotation sur lui-même et du fait de la translation, la bandelette 34 est enroulée en hélice tendue sur la périphérie de la couche humide 27. Les références 37 et 38 représentent deux rails parallèles de guidage, 39 l'appui de l'ensemble 30 et 40 et 41 deux goulottes pour assurer le coulissement de l'ensemble 30 ; l'inclinaison de l'ensemble 30 se fait par le pas de l'enroulement. En se référant aux figures 3 a 8, le dispositif selon l'invention fonctionne de la manière suivante. A l'arrêt, la machine est dans la position indiquée a la figure 3. De manière connue, sur une table, on enroule sur le mandrin 26 plusieurs couches 27 de papier humide, c'est-a-dire fortement chargé d'eau (par exemple 80 % d'eau). Gr ce à un palan, on présente ce mandrin 26 chargé 27 a l'interface 51. Le bras 5 est alors ouvert et la machine est dans la position indiquée à la figure 4. On place alors le mandrin 26-27 sur la toile 7 et sous ce poids, -la toile se tend (figure 5). Pendant toutes ces phases, la toile 7 est maintenue en place grace aux boudins gonflés 22 et 23 qui l'appuient fermement sur les cylindres 1 et 2 et l'empêchent de glisser. On rabat alors grace au bras 5 le cylindre 2 sur le cylindre 1 et simultanément on relache la pression d'air comprimé en 22 et 23. On tend ensuite la toile 7 par action sur le palonnier 14 en faisant descendre les rouleaux 10-11 (Figure 6). Lorsque la toile 7 est tendue, celle-ci entoure le mandrin 26-27 qui vient alors se plaquer parallèlement a l'interface 51 sur les deux cylindres 1 et 2. On met alors en route le moteur d'entrainement du cylindre 2. Sous l'effet de la pression exercée, l'eau contenue dans 27 s'exsude, passe sur la toile 7 et est aspirée en 24. Au fur et a mesure que lteau s'élimine le diamètre de 27 diminue et on compense cette perte en augmentant la pression selon un programme prédéterminé sur le vérin 19, de sorte que le cylindre 17 remonte légère- ment pour tendre progressivement la toile 7 et ainsi augmenter a nouveau la pression sur l'ensemble 26-27 (figure 7). En fin d'opération (figure 8) on coupe le moteur d'entraine- ment du cylindre 2, on plaque les organes 22-23 en admettant de l'air comprimé sur les cylindres 1 et 2 et ce, pour maintenir la toile 7, puis on ouvre le bras 5 et enfin, à l'aide d'un palan, on dégage le tube formé 27 porté par son mandrin 26. Puis le cycle recommence. Comme- déja dit, si on le désire, -on peut introduire une bande de tulle élastique 34 déroulée a partir d'une bobine 33 et ce, dès le démarrage du cycle de rotation (figure 7). De même, on peut récupérer cette bande 34 en fin de cycle en faisant agir le moteur éventuel de commande de rotation du mandrin 32 en sens inverse et en inversant le sens de la toile 7. La figure 9 montre une vue plus détaillée du bras d'ouverture 5 et de son système de commande dans lequel ce bras 5 est actionné grâce a un vérin 51 fixé a une extrémité sur le b ti 29 et a l'ex trémité de sa tige a ce bras 5. En pratique, la mise en tension de la toile 7 s'effectue en deux temps. Tout d'abord, vers le bas, grâce au palonnier 14 (figure 10) par action des cylindres 10 et 11, puis ensuite, vers le haut, par action du vérin 19 sur le cylindre 17 (Figure 1). En se référantà a la figure 10, les deux cylindres 10 et 11 montés fous sur des paliers d'extrémités 12 et 13 sont reliés fixement entre eux de chaque côté de la machine par un palonnier 14 sur lequel s'articule en 40 un bras 39 prenant appui sur un point fixe 38 du bâti 29 de la machine Sur un autre point fixe 41, vient s'appuyer une tige 42 pour former unparallélograme déformable. Un vérin 43 prend appui du côté corps sur le bâti 29 et du caté tige sur un bossage 44 con necté au bras 39. Le tube obtenu est très homogène dans les trois directions. I1 a par ailleurs une bonne résistance a la compression et il peut donc être avantageusement utilisé dans l'industrie électrique Dans une autre forme d'exécution, au lieu de partir de feuille 27 préalablement enroulée sur un mandrin 26 on peut alimenter directement l'interface 51 en feuilles humides, après avoir mis le mandrin 26 en place sur la toile 7 et avoir refermé les cylindres 1 et 2 sur ce mandrin nu 26. De même, on peut, si on le désire alimenter la machine directement en une feuille telle que papier sec, papier lisse, papier cré- pé, mat de verre, étoffe, etc., seul ou en combinaison selon le produit final recherché. On peut également réaliser un encollage complémentaire, par exemple en imprégnant préalablement le papier d'une résine a polymérisation lente , par exemple une résine de polyester ou de caséine. Le procédé et la machine selon l'invention se différencient des techniques antérieures essentiellement en ce que - les tubes ainsi réalisés présentent une grande régularité d'épaisseur, de densité, donc d'homogénéité diélectrique, - leur aspect extérieur permet de recevoir directement un bobinage sans traitement préalable, - un coût de fabrication fortement réduit, - peu de rebuts, - possibilité de fabriquer des tubes de diamètres variés et relativement élevés. Toutes ces propriétés permettent d'utiliser ces tubes avec succès dans toutes les applications électriques et dans tous les secteurs ot l'on recherche de bonnes propriétés de résistance a la compression. On peut citer entre autres - les tubes isolants électriques, - les supports de connection et de bobinage de transformateurs, - les éléments tubulaires découpés. R E V-E N-D I c A ? T 'I' O N S 1/ Procédé pour la fabrication de tube dans lequel on enroule autour d'un mandrin support au moins une couche de matières humides, puis on élimine l'eau en excès et enfin, on sèche le tube formé, caractérisé en ce que on place le mandrin recouvert de sa feuille humide sur une toile d'égouttage sans fin au niveau et au-dessous du point de contact d'au moins deux cylindres rotatifs sur lesquels passe la toile sans fin puis en ce que l'on applique progressivement le mandrin recouvert contre la zone de contact des deux cylindres rotatifs de manière a essorer l'eau en excès a travers la toile d'égouttage. 2/ Procède selon revendication 1, caractérisé en ce que juste avant l'égouttage, on enroule de manière connue en hélice autour du tube en formation une bande textile élastique tendue, puis en ce que on enlève cette bande une fois les opérations terminées. 3/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1 pour la fabrication de tube par enroulement autour d'un mandrin support de plusieurs couches de matières humides, caractériné en ce qu'il se compose - d'un premier groupe formé d'au moins deux rouleaux cylindriques parallèles rotatifs, aptes à sfaPpnxier très près l'un de l'autre sans qu'ils soient en contact, l'un au moins desdits rouleaux étant équipé de moyens pour lui permettre de se déplacer par rapport a l'autre, - d'une toile d'égouttage sans fin passant sur lesdits rouleaux, - d'un second groupe formé d'au moins un rouleau cylindrique rotatif parallèle aux rouleaux du premier groupe, équipé de moyens aptes a maintenir ladite toile sous tension. 4/ Dispositif selon revendication 3, caractérisé en ce que le premier groupe est formé de deux rouleaux et en ce que le rouleau apte a se déplacer par rapport a l'autre est moteur et l'autre rouleau est fou. 5/ Dispositif selon revendication 3, caractérisé en ce que le second groupe est formé de trois rouleaux rotatifs parallèles dont les axes forment les sommets d'un triangle dirigé vers le premier groupe, l'un au moins de ces rouleaux étant mobile dans un plan pa rallèle a son axe de manière a maintenir la toile sous pression. 6/ Dispositif selon revendication 5, caractérisé en ce que les deux rouleaux dirigés vers le bas forment la base du triangle et sont solidaires' entre eux pa?r un palonnier apte a se mouvoir dans un plan vertical. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le rouleau dirigé vers le haut formant le sommet du triangle comporte des moyens permettant audit rouleau de se mouvoir dans un plan vertical. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que chaque rouleau du premier groupe présente sur une gdnéra- trice des moyens aptes,lors de 11 arrêt de 1'ensemble bloquer provisoirement la toile sur lesdits rouleaux. 9/ Dispositif selon revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de blocage est constitué par un profilé souple gonflable qui lorsqu'il est gonflé est en contact étroit avec une génératrice du cylindre, ledit profilé étant relié a des moyens permettant dtin- troduire un fluide sous pression. 10/ Dispositif selon l'une des revendications 3 a 9, caracté- risé en ce qu'il présente une caisse aspirante située a l'entrée du cylindre moteur et au contact de la toile sans fin. 11/ Tube en carton, notamment pour application électrique obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2 ou du dispositif selon l'une des revendications 3 a 10.