Brevet FR2481610A1 — publié le 19811106

La présente invention concerne un procédé pour régler l'interstice ou largeur de la fente entre au moins deux cylindres parallèles travaillant en coopération dans un malaxeur à plusieurs cylindres et qui peuvent être resserrés ou desserrés l'un par rapport à l'autre au moyen de dispositifs hydrauliques à pistons et cylindres, disposés entre des extrémités frontales situées du même côté et chargés par une pression de commande, et qui contiennent un dispositif de refroidissement ou de chauffage dont l'intensité du refroidissement ou du chauffage peut être modifiée. De tels malaxeurs à plusieurs cylindres comportent en général trois à cinq cylindres et sont utilisés pour broyer, disperser, mélanger, homogénéiser, etc., des masses pâteuses, par exemple une masse de chocolat. De tels malaxeurs à plusieurs cylindres peuvent être également utilisés pour le traitement d'encres d'imprimerie, de peintures, de dispersions de pigments, de produits pour crayons de couleur, de masses de revêtement, de savons de toilette, de produits de confiserie, etc. Les dispositifs hydrauliques à cylindres et pistons situés sur les faces frontales des cylindres sont utilisés pour réaliser le réglage d'un interstice déterminé ou d'une pression déterminée entre les cylindres, et ce, individuellement pour chaque côté du cylindre. Il est déjà connu de refroidir le plus souvent de tels cylindres ou bien de les chauffer dans des cas particuliers afin de les adapter de façon optimale à la température du matériau devant être traité. Le refroidisse- ment ou le chauffage de malaxeurs à cylindres est nécessaire par exemple dans le cas de l'utilisation de tels malaxeurs à plusieurs cylindres dans l'industrie des colorants et dans l'industrie chocolatière. Le réglage thermostatique de température sur une température constante déterminée est connu. En général, chaque cylindre est équipé d'un système thermostatique de réglage de la température, que l'on règle à la main sur une valeur déterminée de température. 248161' Dans le cas de ce système connu, un inconvénient réside dans l'écart relativement important existant entre la température de consigne et la température réelle ainsi que la faible pression d'eau de 0,08 à 0,18 MPa avec le faible débit d'eau et la faible force de pression du jet d'.eau au, en résultent. La commande de la température est complexe étant donné que par exemple dans le cas d'un malaxeur à cinq cylindres, il faut régler cinq valeurs de consigne de la température lorsque l'on doit exécuter une modification du niveau de la température. Le système connu de réglage de la température ne convient pas en particulier à une automatisa- tion. La présente invention a pour but un procédé du type mentionné plus haut, selon lequel l'interstice entre au moins deux cylindres du malaxeur à plusieurs cylindres est commandé au moyen de la température. L'invention part du fait que la pression optimale entre les cylindres, qui dépend du bombage obtenu par polissage, est en tout premier lieu déterminante pour l'obtention d'un produit de qualité optimale. En outre, en vue de l'obtention d'un produit traité de façon optimale, il importe que l'épaisseur de couche lors du traitement possède une valeur de consigne prédéterminée et reste autant que possible constante. Pour résoudre le problème posé conformément à l'invention, on règle une pression et un interstice prédéterminés entre les cylindres, adaptés au problème de malaxage à résoudre, dans le cas d'une modification de l'interstice pendant l'opération de malaxage, on modifie tout d'abord l'intensité de refroidissement ou de chauffage tout en maintenant la pression entre les cylindres, de manière que l'interstice prenne à nouveau la valeur prédéterminée et, dans le cas o la plage de variation de l'intensité de refroidissement n'est pas suffisante, on modifie la pression entre les cylindres pour rétablir l'interstice prédéterminé. Par conséquent, conformément à l'invention, on modifie en premier lieu la température des cylindres en vue de maintenir constant l'interstice entre les cylindres et par conséquent l'épaisseur de la couche de matériau. Etant donné 248161.0 qu'un matériau trop visqueux, c'est-à-dire trop froid, provoque un accroissement d'interstice, il faut dans ce cas augmenter la température. Inversement, il faut abaisser la température dans le cas o l'interstice entre les cylindres tombe au-dessous de la valeur de consigne. Ce n'est que dans le cas o la plage de variation de la température des cylindres n'est plus suffisante que l'on met en oeuvre en supplément, conformément à l'invention, le réglage de la pression entre les cylindres, c'est-à- dire que l'on accroît la pression entre les cylindres dans le cas d'un interstice trop important et inversement. Dans le cas d'un réglage normal de la machine, aussi bien l'interstice entre les cylindres que la température et la pression entre les cylindres restent par conséquent tout d'abord constants. Dans le cas de modifications de l'interstice, conditionnées par le produit, on modifie tout d'abord la température de la manière décrite précédemment. Si cela ne suffit pas, on y adjoint des modifications de la pression entre les cylindres. Le réglage conforme à l'invention aboutit non seulement à maintenir constant l'interstice entre les cylindres, mais également à maintenir constante la température. Dans le cas d'un matériau mis en équilibre de température et dans le cas de propriétés constantes du matériau, l'interstice entre les cylindres restera de toute façon constant. Dans le cas de variations de la température et de variations des propriétés du matériau, l'interstice varie, ce qui est compensé par le réglage de température conforme à l'invention. De préférence, la plage des températures des cylindres peut être modifiée entre 15 et 651C, en allant jusqu'à 1501C dans des cas exceptionnels. Dans le cas d'un malaxeur comportant plus de deux cylindres, tous les interstices doivent être réglés en commun en fonction d'une température pilote des cylindres. Les températures des cylindres suivant et/ou précédant le cylindre de commande de la température sont par conséquent modifiées successivement d'une valeur fixe prédéterminée. L'invention a également pour objet un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention et qui est caractérisé par le fait qu'un générateur de valeurs de l'interstice est raccordé à un régulateur de température ainsi que, par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation, à *un régulateur de pression permettant de régler la pression entre les cylindres, que le régulateur de température abaisse l'intensité de refroidis- sement ou accroît la température des cylindres lors de l'accroissement de l'interstice, et inversement, et que, lors du dépassement par le haut ou par le bas de la plage prédéterminée de réglage de la température, un étage de détection à minimum et à maximum du régulateur de température ferme le dispositif de commutation et met par conséquent en oeuvre le réglage de la pression entre les cylindres. Les différents dispositifs hydrauliques à pistons et cylindres, prévus sur les faces -frontales des cylindres, peuvent être raccordés par leurs chambres de serrage individuellement par l'intermédiaire de détendeurs réglés sur valeur fixe à une source principale de pression, tandis que les chambres de desserrage peuvent être raccordées - par l'intermédiaire d'une soupape commune de réduction de contre-pression à cette source principale de pression. Ceci est avantageux étant donné que, de cette manière, chez le fabricant, on peut d'abord régler des pressions dans les chambres de serrage à -une valeur maximale optimale prédéterminée, tandis qu'en cours de fonctionnement, il ne reste plus qu'à régler une soupape de réduction de contre- pression. Dans la mesure o, selon une forme de. réalisation particulièrement préférée, la soupape de réduction de la contre-pression est raccordée par l'intermédiaire d'un servomoteur à un régulateur de pression, on obtient une commande particulièrement simple de la pression. Afin d'obtenir d'une part un démarrage sans suroscillations et un réglage complet sans écart subsistant de réglage pendant le fonctionnement permanent, le régulateur de température doit être, selon une forme de réalisation préférée, un régulateur à action proportionnelle, -à dérivation et à intégration, dénommé ci-après régulateur PDPI. Il est particulièrement avantageux de prévoir dans le régulateur de température un circuit de commutation au démarrage, qui débranche l'admission d'eau froide et branche l'amenée d'eau chaude au début du fonctionnement jusqu'à l'échauffement des cylindres. Afin de pouvoir régler la température de chaque cylindre, il est prévu, selon une forme de réalisation particulièrement appréciée de l'invention, que chaque cylindre comporte un régulateur de température possédant une température de consigne réglable, avec utilisation d'un régulateur comme régulateur pour la température pilote. Il est prévu de préférence qu'en amont de chacun des régulateurs de température commandés se trouve disposé un étage de réglage de différence de température, auquel également le régulateur de la température pilote envoie un signal de température et qui ajoute à la température pilote ou soustrait de cette dernière la différence de température, et que le signal de sortie est envoyé en tant que signal de consigne de la température à l'autre régulateur de température, auquel est envoyé le signal de température de valeur réelle du cylindre associé et dont la sortie forme le signal de commande de refroidissement. De cette manière on peut, pour tous les autres cylindres, prérégler n'importe quelle différence de température par rapport au cylindre dont la température est réglée. Au moyen du réglage de la température pilote, il est possible de régler les températures des autres cylindres tout en conservant la différence de température préréglée. A l'aide du régulateur de la température pilote et du générateur associé de valeurs de consigne pour la température pilote, on peut modifier de façon simple le niveau global de température des autres cylindres avec les différences de température prédéterminées. On peut sans difficulté passer par commutation de la commande entièrement automatique de la température ou de l'interstice entre les cylindres à un système semi- automatique lorsque le régulateur de commande de la température est commandé manuellement en tant que générateur de valeurs de consigne, à la place du générateur de valeurs de l'interstice. Au moyen d'un capteur de déplacement inductif et d'un amplificateur de mesure à fréquence porteuse ou d'un appareil de mesure de l'épaisseur de couche, on peut mesurer l'interstice entre les cylindres avec une précision de l'ordre de grandeur de 1 Pm. Conformément à la modification de l'interstice entre les cylindres, il est possible de réaliser un réglage entièrement automatique de la température des cylindres ou de la pression entre les cylindres. Si l'interstice entre les cylindres se rapproche de la valeur zéro, le système automatique prend en charge le fonctionne- ment du dispositif de sécurité de marche à sec, afin qu'un contact métallique des cylindres puisse être évité en cours de fonctionnement. Le système de commande conforme à l'invention présente, par rapport au système de réglage thermostatique de la température, les avantages suivants: Le régulateur de température, qui peut être commandé électriquement ou électroniquement, possède un comportement de réglage avec action proportionnelle, à dérivation et à intégration. La pression admissible de l'eau peut atteindre au maximum 1,0 MPa. Etant donné qu'il existe une possibilité de réglage électrique progressif, on peut réaliser aussi bien un réglage semi-automatique de la température des cylindres avec un seul générateur de valeurs de consigne pour deux à cinq cylindres. En outre, on peut également effectuer un réglage entièrement automatique de la température des cylindres par l'intermédiaire de la mesure de l'interstice entre les cylindres ou de la mesure de l'épaisseur de couche. On va décrire ci-après la présente invention en référence au dessin annexé à titre d'exemple et sur lequel la figure unique représente de façon schématique le dispositif conforme à l'invention permettant de régler l'interstice entre les cylindres ou la température des cylindres d'un malaxeur à plusieurs cylindres. Sur la figure deux cylindres 15, 16 sont indiqués uniquement par leurs axes de rotation l4', 14' et leurs paliers. Les cylindres et leurs tourillons de palier sont creux et forment ainsi un passage pour un. tube 21 de circulation d'eau de refroidissement ou d'eau de chauffage qui possède, à sa partie supérieure à l intérieur des cylindres , 16, des perforations 22 par lesquelles des jets 23 de projection d'eau peuvent s'échapper vers le haut en direction de la paroi des cylindres 15, 16. En définitive, il se forme un bain d'eau de refroidissement 24 dans la moitié inférieure du cylindre 15, L'eau en excès s'échappe par l'ouverture latérale du cylindre 15 en 25. Une adduction d'eau de ce type est prévue dans chacun des cylindres du malaxeur a plusieurs cylindres. Le tube de circulation d'eau 21 est raccordé à deux électrovalves 26, 27 auxquelles sont envoyées respectivement l'eau de refroidissement K et l'eau de chauffage W. L'une des deux électrovalves 26, 27 est ouverte, tandis que l'autre est fermée. Les deux électrovalves 26, 27 , sont commandées au moyen d'un étage de commutation 17b situé à l'intérieur du système de réglage de la température. Le régulateur 17 est un régulateur PDPI, dont l'entrée de réglage 1 est reliée au cylindre 15 par un capteur de température 28. En outre, un signal de consigne de température Tis est envoyé au régulateur- de température 17 par l'intermédiaire d'un générateur de valeurs de consigne 2È, lors de la fermeture du commutateur 32. A la sortie du régulateur de température, il apparait donc un signal de commande de température ST1 qui est 30. appliqué, d'une manière décrite de façon plus détaillée ci- après, à un tiroir de distribution 30. Un capteur de température 28' situé dans le second cylindre 16 envoie un signal de valeur réelle, repré- sentatif de la température de ce cylindre, à l'entrée de réglage 2 d'un autre régulateur PDPI 17'. Un signal de température T1 provenant du régulateur PDPI 17 est appliqué à un étage 34 de réglage de la différence de température. L'étage 34 forme au choix la somme ou la différence de la différence de température at préréglée et du signal de température pilote T1. Le signal de sortie T2s représente le signal de température de consigne pour le second cylindre 16. Ce signal est envoyé au second- régulateur PDPI 17'. Le signal de sortie ST2 du régulateur 17' est envoyé, d'une manière non représentée en détail sur le dessin, à un tiroir de distribution analogue au tiroir 30. D'autres régulateurs PDPI peuvent être prévus d'une façon tout à fait analogue pour d'autres cylindres éventuellement présents et chaque cylindre peut être réglé à une température correspondant à une différence désirée et pouvant être choisie librement, par rapport à la température pilote T1. Le régulateur de température pilote 17 ne doit pas être disposé obligatoirement à proximité du premier cylindre, mais peut être associé à n'importe quel cylindre désiré dans le malaxeur à plusieurs cylindres. Le signal de sortie de réglage ST1 du régulateur de température 17 est appliqué, comme cela a été indiqué,-au tiroir de distribution 30 qui, à partir de ce signal ST1, obture plus ou moins la section transversale du tube de. circulation d'eau 21 de telle sorte que la température du cylindre 15 soit réglée sur une valeur de consigne prédéterminée. Cette valeur de consigne peut être introduite par le générateur de valeurs de consigne 20 dans le régulateur de température pilote 17. Si la plage de réglage du tiroir 30 n'est pas suffisante pour maintenir constante la température de consigne réglée, les électrovalves 26, 27 peuvent éventuellement être encore commutées afin d'introduire par exemple non pas de l'eau froide K, mais de l'eau chaude W dans le tube de circulation d'eau 21. Ceci est nécessaire en particulier au début du fonctionnement du malaxeur à plusieurs cylindres. Conformément à la représentation du dessin, le générateur de valeurs de consigne 20 est raccordé au régulateur 17 par un commutateur double 32. Dans la position représentée, le commutateur double 32 sépare le générateur 20 de valeurs de consigne de température du régulateur 17 et relie par contre un générateur 31 de-valeurs de l'interstice entre les cylindres à l'entrée du régulateur de température 17. Le générateur de valeurs de l'interstice est_ branché entre deux ou plusieurs cylindres ou bien est constitué par un appareil de mesure de l'épaisseur de couche. Dans le cas d'un accroissement de l'interstice entre les cylindres, il charge le régulateur de température de manière que la température des cylindres soit accrue, et inversement. De cette manière, l'interstice entre les cylindres est maintenu à une valeur constante. La pression avec laquelle deux ou plusieurs cylindres exercent leur action de serrage récipropre est déterminée par un dispositif hydraulique 33 à piston et cylindre, qui est prévu entre les paliers des deux cylindres. La chambre de serrage Mla du dispositif 33 à piston et cylindre est raccordée, par un détendeur 13a, réglable individuellement de façon fixe, à une source principale de pression P. Les chambres de serrage- llb, l1c, lld,... d'autres dispositifs 33 à piston et cylindre prévus sur les autres faces frontales des cylindres sont reliées également à la source principale de pression P par des raccords désignés de façon corespondante sur le dessin et par d'autres détendeurs 13b, 13c, 13d,... pouvant être réglés individuelle- ment de façon fixe. Les valeurs optimales ou maximales de pression dans les différents dispositifs 33 à piston et cylindre sont préréglées chez le fabricant au moyen des détendeurs 13. Les chambres de desserrage 12a, 12b, 12c, 12d, pouvant être placées sous pression lors d'un desserrage des cylindres, des dispositifs 33 à piston et cylindre, dont un seulement est représenté sur le dessin, sont cependant reliées en commun à la source principale de pression P par une seule soupape 14 de réduction de contre-pression. Grâce à un réglage de la soupape 14 de réduction de contre-pression au moyen d'un servomoteur 29, on peut par conséquent modifier de façon uniforme les pressions entre les cylindres sur tous les côtés des cylindres. 248 1610 A l'aide d'un régulateur de pression 19, il est par conséquent possible de modifier toutes les pressions entre les cylindres au moyen d'une seule phase de réglage. Ceci peut être par exemple réalisé manuellement au moyen d'un bouton de réglage 42. En utilisant ce bouton de réglage, on règle de façon optimale les pressions entre les cylindres pour un matériau déterminé devant être traité. Dans le cas d'un réglage automatique, le régulateur de pression est cependant raccordé en outre au générateur 31 de valeurs de l'interstice entre les cylindres, par un commutateur électronique 18. Ce dernier est relié, pour sa part, à un étage 17a de détection à minimum et à maximum du régulateur de température 17. Le commutateur électronique 18 se ferme dans le cas d'un dépassement par le haut ou par le bas de la plage de réglage de température du régulateur de température 17. Dès que ce cas se produit, le tiroir de distribution 30 reste dans l'une de ses positions extrêmes et l'interstice entre les cylindres est réglé sur la valeur nécessaire, par suite de la mise en action du régulateur de pression 19. Dès que la température s'est à nouveau modifiée suffisamment pour se situer à l'intérieur de la plage de réglage du régulateur de température 17, le commutateur s'ouvre à nouveau, de sorte que le travail se poursuit avec une pression préréglée constante entre les cylindres et que l'interstice entre les cylindres est alors à nouveau maintenu constant uniquement par le régulateur de température 17. Le dispositif décrit peut être utilisé de façon particulièrement avantageuse pour réaliser le réglage des conditions d'insertion du matériau ou de l'interstice entre les cylindres dans le cas d'un malaxeur hydraulique à plusieurs cylindres, du type décrit dans la demande de brevet déposée conjointement et ayant pour titre "Malaxeur hydraulique à plusieurs cylindres". 248 i 610 RDIMNDICATIONS 1. Procédé pour régler l'interstice entre au moins deux cylindres parallèles (15, 16) travaillant en coopération dans un malaxeur à plusieurs cylindres et qui peuvent être resserrés ou desserrés les uns par rapport aux autres au moyen de deux dispositifs hydrauliques à piston et cylindre disposés entre des extrémités frontales situées du même côté et pouvant être placés sous une pression de commande, et qui contiennent un dispositif (21) de refroidis- sement ou de chauffage dont l'intensité de refroidissement ou de chauffage peut être modifiée, caractérisé en ce que l'on règle une pression et un interstice prédéterminés entre les cylindres (15, 16), adaptés au problème de malaxage * existant, dans le cas d'une modification de l'interstice pendant le processus de malaxage on modifie d'abord l'intensité du refroidissement ou du chauffage tout en maintenant la pression entre les cylindres (15, 16) de -manière que l'interstice prenne à nouveau une valeur prédéterminée et, dans le cas o la plage de variation de l'intensité du refroidissement ou du chauffage ne suffit pas, on modifie la pression entre les cylindres pour obtenir ou rétablir l'interstice prédéterminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plage de température du fluide de refroidisse- ment ou de chauffage des cylindres (15, 16) peut être - modifiée entre 15 et 150WC et de préférence de 15 à 650C. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la température pilote des cylindres (15, 16) peut être déterminée au niveau de chaque cylindre (par exemple le cylindre 15). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, mis en oeuvre dans le cas d'un malaxeur comportant plus de deux cylindres, caractérisé en ce. que tous les interstices entre les cylindres (15, 16) sont réglés en commun en fonction d'une température des cylindres. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les températures des cylindres (15, 16) suivant ou précédant le cylindre de commande de la - température sont modifiées, et de préférence sont accrues, d'une valeur fixe prédéterminée pouvant être sélectionnée. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un générateur,31) de valeurs de l'interstice est raccordé aussi bien à un régulateur de température (17) que, par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation (18), à un régulateur de pression (19) pour le réglage de la pression entre les cylindres, le régulateur de température (17) réduit l'intensité de refroidissement ou accroît la température des cylindres lors d'un accroissement de l'interstice entre les cylindres, et inversement, et, dans le cas d'un dépassement par le haut ou par le bas de la plage prédéterminée de réglage de température, un étage de détection à minimum et à maximum (17') du régulateur de température (17) ferme le dispositif de commutation (18) et met par conséquent en fonctionnement le système de réglage de la pression entre-les cylindres. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les différents dispositifs hydrauliques (33) à piston et cylindre, prévus sur les faces frontales des cylindres, sont raccordés par leurs chambres de serrage (lia, 11b, 11c, lld) individuellement à une source principale de pression( P) par l'intermédiaire de détendeurs (13a, 13b, 13c, l3d) préréglés de façon fixe, et les chambres de desserrage (12a, 12b, 12c, 12d) sont raccordées à la source principale de pression (P) par l'intermédiaire d'une soupape commune (14) de réduction de contre-pression. 8. Dispositif selon les revendications 6 et 7 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que la soupape (14) de réduction de contre-pression est raccordée par un servomoteur (29) au régulateur de pression (19). 9. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 6 à 8, caractérisé en ce que le régulateur de température est un régulateur à action proportionnelle, à dérivation et à intégration (17) et que chaque cylindre - possède un tel régulateur comportant un système de réglage de la valeur de consigne. 248161l 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le régulateur de température (17) un étage de commutation de démarrage (17b) qui, au début du fonctionnement jusqu'à l'échauffement des cylindres (15, 16), débranche l'admission d'eau froide (K) et branche l'admission d'eau chaude (W). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que chaque cylindre (15, 16) comporte un régulateur de température (17, 17'), dont la température de consigne est réglable, un régulateur (17) servant de régulateur pour la température pilote (Tl). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'en amont de chacun des régulateurs de température commandés (171) est disposé un étage (34) de réglage de différence de température, auquel un signal de température (Tl) est également envoyé par le régulateur (17) de la température pilote et qui ajoute à la température pilote ou soustrait de cette dernière la différence de température, et le signal de sortie (T2S) est envoyé en tant que signal de consigne de température à l'autre régulateur de température (17') auquel est envoyé le signal de température réelle du cylindre associé (16), tandis que le signal de sortie (ST2) constitue le signal de commande de refroidisse- ment ou de chauffage. 13. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 6 à 12, caractérisé en ce que le régulateur (17) de la température pilote comporte un générateur de valeurs de consigne (20) auquel peut être envoyé en superposition un signal du générateur (31) de valeur de l'interstice entre les cylindres.