Brevet FR2477913A1 — publié le 19810918

La présente invention se rapporte à un cylindre à bombement variable ayant une construction telle que la valeur du bombement du cylindre soit contrôlée en ajustant la pression d'un fluide. Un cyclindre à bombement variable comprend généralement un arbre et un manchon ajusté à retrait sur l'arbre, et il comprend une cavité annulaire d'une largeur et d'une profondeur prédéterminées qui est formée entre l'arbre et le manchon, et o est forcé un fluide transmet- tant la pression tel que de l'huile, de l'eau, une graisse et analogues (ci-après simplement un fluide), par un passage d'introduction afin de contrôler la valeur du bombement du cylindre en ajustant la pression du fluide. Le passage d'introduction comprend un passage axial qui s'étend axialement à partir d'une extrémité i l'autre de l'arbre et des passages radiaux mettant en communica- tion le passage axial et les extrémités opposées de la cavité. Jusqu'à maintenant, on utilisait le cylindre à bombement variable pour des laminoirs à charge légère pour des bandes ou tôles laminées à chaud mais non pas pour des laminoirs o des charges extraordinaires ont tendance à se produire, comme des laminoirs en tandem à chaud ou à froid. Si le cylindre à bombement variable est utilisé dans de tels laminoirs, il est possible qu'il se produise des troubles ou craquements lors du laminage, dans le manchon, dés à la charge extraordinaire. Dans les cylindres à bombement variable traditionnels, comme la profondeur initiale de la cavité (la profondeur de la cavité au moment de l'assemblage du cylindre) est relati- vement importante, la surface interne de la partie centrale du manchon ne contacte pas la surface périphérique de l'arbre m#me si le manchon est déformé radialement vers l'intérieur par la charge extraordinaire qui se présente pendant le laminage, à une valeur normale du bombement du cylindre. Par suite, la contrainte se présentant dans le manchon augmente sensiblement proportionnellement à la charge appliquée à celui-ci, conduisant éventuellement à un craquement du manchon lorsqu'est dépassée la limite élastique du matériau du manchon. En conséquence, un cylindre à bombement variable du type antérieur ne peut être utilisé dans des laminoirs o peuvent se produire des charges extraordinaires. Dans des cylindres à bombement variable du type antérieur ou ancien, la profondeur initiale de la cavité est relativement importante comme on l'a mentionné ci- dessus, parce que l'application du cylindre à bombement variable est limitée à un laminage à faible réduction, éliminant la nécessité de considérer le craquement du manchon provoqué par une charge extraordinaire et parce que la mise en forme de la cavité et le versement du fluide à l'intérieur de celle-ci sont faciles. Par ailleurs, il y a un problème de l'évacuation de l'air de la cavité du cylindre à bombement variable quand on verse le fluide transmettant la pression dans cette cavité. Jusqu'à maintenant, quand on remplissait, du fluide, la cavité du cylindre à bombement variable et ses passages, l'air était forcé à sortir de la cavité du cylindre en suspendant le cylindre à bombement variable verticalement au moyen d'une grue, en ouvrant l'extrémité supérieure du passage axial communiquant avec la cavité, en introduisant le fluide dans le passage axial par son extrémité inférieureen forçant l'air à en sortir, et en plaçant un bouchon à l'extrémité supérieure de l'ouverture axiale à la fin de l'introduction du fluide. Dans un cylindre à bombement variable du type ancien, o l'ouverture axiale s'étend sur toute sa longueur, une évacuation suffisante de l'air est impossible car le fluide atteint l'extrémité supérieure de l'ouver- ture axiale avant qu'il ne s'étende suffisamment sur toute la cavité. La présence de l'air dans le cylindre présente quelques problèmes comme une vitesse plus lente de réponse de la pression du fluide du fait de la compression de l'air en élevant la pression du fluide et un éclaboussement plus intensif du fluide d à l'augmentation de l'énergie stockée de l'air au moment du craquement du manchon. En conséquence, la présente invention a pour objet un cylindre à bombement variable pouvant être utilisé dans des laminoirs o des charges extraordinaires ont tendance à se produire. La présente invention a pour autre objet un cylindre à bombement variable d'o l'air puisse *tre facilement évacué quand le fluide y est versé. Dans un cylindre à bombement variable selon la présente invention, une cavité annulaire d'une profondeur prédéterminée est formée entre un arbre et un manchon, une extrémité de la cavité communique avec un passage d'intro- duction d'un fluide et l'autre extrémité de la cavité communique avec un passage de sortie du fluide. La cavité est formée en creusant l'une ou les deux interfaces de l'arbre et du manchon. La profondeur de la cavité est prédéterminée à une valeur plus faible que la valeur de la déformation maximum du manchon due à une charge extraordinaire se produisant pendant un laminage avec une valeur normale de bombement du cylindre. Grâce à la construction ci-dessus décrite, quand la charge extra- ordinaire se produit, la surface interne du manchon définissant la paroi radialement externe de la cavité est amenée en contact, en l'une de ses parties, avec la surface périphérique de l'arbre définissant la paroi radialement interne de la cavité, et donc la charge extraordinaire est supportée par le manchon et l'arbre, et en conséquence la contrainte se produisant dans le manchon est considéra- 3o blement allégée. Pour verser le fluide de transmission de pression (par exemple de l'huile, de l'eau ou de la graisse), dans le cylindre à bombement variable selon l'invention, celui- ci est placé de façon oblique ou dressé avec le passage d'introduction du fluide maintenu vers le bas et le passage d'extraction du fluide maintenu vers le haut, le fluide est versé dans le cylindre par le passage d'introduction tandis que l'on évacue l'air de la cavité et des passages et la sortie du passage d'extraction est bouchée après avoir fini de verser le fluide. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un cylindre à bombement variable selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un cylindre à bombement variable selon un autre mode de réalisation de l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe transversale partielle faite suivant la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un cylindre à bombement variable selon un autre mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe transversale partielle faite suivant la ligne V-V de la figure 4; - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un cylindre à bombement variable montrant un autre mode de réalisation de l'invention; - la figure 7- est une vue en coupe transversale partielle faite suivant la ligne VII-VII de la figure 6; - les figures 8 et 9 sont des vues en coupe longitudinale partielle d'un cylindre à bombement variable montrant différents stades de la déformation du manchon; - la figure 10 est un diagramme montrant la relation entre la charge de laminage et l'augmentation de la contrainte dans le manchon aux différents stades de la déformation de celui-ci; et - la figure 11 est un. diagramme semblable à la figure 10, montrant un mode de réalisation de l'invention. En se référant aux dessins et plus particulièrement à la figure 1, on peut y voir un mode de réalisation d'un cylindre a bombement variable selon l'invention, qui comprend un arbre 1 et un manchon 2 ajusté à retrait sur l'arbre 1, avec une cavité annulaire 3 d'une profondeur prédéterminée définie entre eux. Une extrémité de la cavité 3 communique avec un passage axial 5 diJntroducticd'unf.uide, à une extrémité de l'arbre 1, par un passage radial 4 dans celui-ci, tandis que l'autre extrémité de la cavité 3 communique avec un passage 7 d'extraction ou de sortie du fluide prévu axialement à l'autre extrémité de l'arbre 1, par un passage radial 6 dans celui-ci. Un joint rotatif traditionnel 52 est fixe à une entrée 51 du passage 5 d'introduction du fluide. Le fluide de transmission de pression tel que de l'eau, de l'huile ou de la graisse est forcé à passer par le Joint rotatif 52 dans le passage 5 d'introduction du fluide, le passage radial 4, la cavité 3, le passage radial 6 et le passage axial 7 d'extraction du fluide. Tandis que le fluide est forcé dans le cylindre à bombement variable, de l'air dans les passages et dans la cavité est évacué par une sortie 71. Quand le fluide a atteint la sortie 71, celle-ci est fermée de façon étanche au moyen d'un bouchon tradi- tionnel 72. Un autre mode de réalisation du cylindre à bombement variable selon la présente invention est représenté sur les figures 2 et 3, o un passage 7! de sortie du fluide est prévu dans le manchon 2 et communique directement avec une extrémité de la cavité 3, sans aucun passage radial. Un autre mode de réalisation du cylindre à bombement vadable selon l'invention est représenté sur les figures 4 et 5 o un passage 7k de sortie ou d'extraction du fluide est prévu dans l'arbre 1, à proximité de son pourtour, et il communique directement avec une extrémité de la cavité 3 sans aucun passage radial. Un autre mode de réalisation du cylindre à bombement variable selon l'invention est représenté sur les figures 6 et 7 o une partie du passage 7! de sortie du fluide est formée dans le manchon 2 tandis que l'autre partie 7b de ce passage est formée dans l'arbre 1 à proximité de son pourtour, et les deux passages communiquent l'un avec l'autre et une extrémité du passage 7b communique avec une extrémité de la cavité 3. Dans le cylindre à bombement variable selon l'invention ayant la construction o, comme on l'a décrit ci-dessus, l'ouverture axiale est éliminée et les passages sont formés de façon que le fluide passe d'une extrémité de l'arbre à l'extrémité opposée du manchon à travers la cavité, il est possible de réduire la quantité du fluide existant jusqu'à maintenant dans le manchon et d'évacuer l'air facilement et en toute sécurité, afin d'augmenter ainsi la vitesse de réponse et de diminuer l'énergie stockée. La détermination de la profondeur initiale d de la cavité 3 sera maintenant décrite en se référant aux figures 8 à 11. En général, dans le cylindre à bombement variable assemblé, les surfaces opposées de la cavité 3 sont parallèles l'une à l'autre comme on peut le voir sur la figure 8. Cependant, dans une forme modifiée, le manchon 2 a sa surface interne en forme de V qui est inclinée vers le milieu de celuici, ainsi la profondeur d de la cavité augmente ou diminue graduellement. En conséquence, la profondeur d sera considérée ici sur la base de la profondeur au milieu du manchon. Sur la figure 8, les lignes en trait plein A montrent le manchon 2 à une condition d'une pression du fluide PM de 0 bar (pression manométrique) et d'une charge de laminage P = 0 kg. Les lignes en pointillésB montrent le manchon 2 dans une condition o la pression du fluide P. est à une certaine valeur (0-490,5 bars) pour produire une valeur normale de bombement et la pression de laminage P est une certaine charge PB pour accomplir un laminage normal. La ligne C en traitsmixtes montre le manchon 2 au moment o une charge extraordinaire PC se présente ep e T. TUT inepuooid et ep ewS el suep.uemeazqTl aeiO.Tp as z uoqoueM ae 'Og Bu. Tt ap quaGuas un Jed ea.uass9zde.x UOTTpUOO el sua 'UOTaeTTp UT ep SeTMTI sel sup eOiO9p ç es.e a2eUTareI ap eTemuou asumeS et suep. se Z uoqopue al 'Vgy au.T ep.usa2es un aed aquesgzdeaz uOTq.Tpuoo etl Sup '0. eansT; ei ans.TO ael.ned uo elmoo - * uoiqoueu np V eTI.TuT %9at.nod z uoRoueu el suep (szeq) V o s;uTUzuoo et op uoTua1.euIne sun enbTpuT TUOT.zeA. axelt e (2X) a e2auTutI p eSueqo.Tt.nbTpuT Teq.uozT.oq oxe,t 01 aenS'Tl; etl p aem,2eTp t,zng *6:e 9 ee,8 rTT e997 %ueaepTsuoo ue enssep-To saeuuoT4uem z uoqouez np suoT.Tpuoo xne eTnpuT TBUTU euTea.uoo et e. eseuTwlt ep eseqo etl GZ *zue uoTlUeTO eU T luemenbTqdue.z aeuou O1 snaT, úL6ZZLY de la cavité 3. Par ailleurs, dans la condition représentée par le segment de ligne CD, le manchon 2 contacte l'arbre 1 et la déformation du manchon est ainsi limitée. A la condition représentée par le point D, l'augmentation maximum de contrainte t. O' du manchon 2 diminue considérablement de D' dans le cylindre à bombement variable ancien jusqu'à D En conséquence, dans le cylindre à bombement variable selon l'invention, quand une charge extraordinaire, par exemple provoquée par un étirement, se produit pendant une opération de laminage, la contrainte se-produisant dans le manchon peut être considérablement réduite en laissant ce manchon être supporté par l'arbre qui le contact dans la cavité. En conséquence, le cylindre à bombement variable selon la présente invention peut être utilisé même dans des laminoirs o des charges extra- ordinaires ont tendance à se produire. Il est difficile de déterminer la valeur de la déformation du manchon, avec précision. Cependant, la valeur de peut être estimée théoriquement sur la base de la conception qui suit, la valeur de la déformation maximum peut être la somme de la déformation par flexion (YB) due à la charge de laminage, de la déformation par cisaillement (YS) et de l'aplatissement (JiX) du manchon du cylindre ( i - YB + YS + JX). Chaque terme est calculé comme suit. i. Déformation par flexion (Y.) et déformation parcisaillement (YS) Ces deux termes sont déterminés en résolvant une équation de résistance des matériaux en supposant qu'un modèle typique d'un cylindre est uniformément chargé. ii. Aplatissement (cVX) du manchon du cylindre. En supposant qu'une charge concentrée F est appliquée à la partie médiane de la surface périphérique d'un manchon ayant un rayon moyenÀR, une épaisseur t et une longueur L, l'aplatissement È (X) est exprimé par la formule qui suit: g = 0,135FR2 e- X (cos X + sin X)... (1) (X)Ety3 o E: module de Young - 0,3125/R en supposant qu'une charge q par longueur unitaire du manchon est uniforme sur une très petite longueurde Xe Quand la charge n'est pas concentrée, F est remplacéApar q.' X dans la formule (1). En supposant qu'une force q' agit contre une dépression par la charge q à partir de l'intérieur dans la partie ajustée à retrait du manchon, la valeur (X) est obtenue en déterminant la valeur de q' de façon que chacune des valeurs intégrées de la formule (1) par q.t X et q'." X soit zéro à l'extrémité ajustée à retrait, C et C'. La figure 11 montre graphiquement un exemple de la relation entre la charge de laminage (tonne) et l'augmentation de la contrainteA O (bars) de la surface interne du manchon du cylindre utilisé comme cylindre d'appui dans un laminoir à quatre cylindres. Les dimensions des cylindres utilisés sont comme suit: Cylindre de travail Diamètre 700 ma x longueur du tambour 2032 m x distance moyenne de support 3124 mm x longueur totale 5435 mm. 92Cylindre d' aDui Diamètre 1382 am x longueur du tambour 2032 mm x distance moyenne de support 3124 min x longueur totale 5435 mm Largeur du matériau laminé: 1.000 Arm. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés 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 de la protection comme revendiquée. eaTl.d epuooeas aunnb ao ue ea inolnod uos ep inolne çç easn 1Togid (:L) aeqaqT suep enr.ad s e epTnl; np aeTos ap 9%Togad agessud np aTl.zd aqTmaid aun,nb eo ua 9sTi9aouJuo 'I UOTeOTpUaAea et uolas apuTl&D -'ç oegTogJd 9 Aeo et ap 94agrarqxe aun oease ua5;oejTp enbTunfmoo %e 9aTo9Jd uoqouem el suep Oç n&rJd %sa apTnl np eT%.os op 9TOgid eftssed al enb ao ua 9wsJ9;Jeuo '1 UOTIeoTpuAgi et utlOs eapuTl 4 -*- eael.To9d 9%.TAvo el ep 9%qTmgzlxe el.ne,T oaee uemWaloaeTp enbTunmmoo %e eaq.s %TPnp 9,Tmga9zXe eal.ne,l p.nolnod eTl snos elsnr 9t.To9ed oaq.z,l suep çZ ntaid 4se apTnlj np eTos op 9qqTogid aessud al enb ao ue PSTJ9raouJeo 'I UoTeoTpuAee et uotles e.puTIXD -*' *(9) xneTpea se2essud sep ued ae9Togid 9%TAuBo eT ep 9qTuglxe eaine,l oeAv enbTunmmoo.e 9afTogzd eaquli ep 2Tm9zalxa eain1aT q eTurxe eT%.ed aun ue OZ rnAgid %se apTnle np sTos ep q9OJd e2essed etl anb ao ue 9s8ToBzeo 'I UOTIeOTpueAea Bt uoTes epuTflr4 --z À ueeaquoq ep e'LamXou anestA eun snos eSeuTeIl un 4uepued %uesTnpoJd es eaTUTpJOUj.xa Daaqo eun l anp uoqoueW.Tpnp mTixem ç uoTem.zo9p et ap znetue et enb elq-js snTd aneLeu aun q epuTmuzegpgad:. uue% 9%TAeO esl:pel op inepuoToid et 9.TAueo elTpTl ap 91W9axe aenuel OtAe q.uenbTunumoo apTnlTj np eTjuoS op (j) eSussed un igl.TAVo 9:I.pPt ap 94lxTWgJIa 01 sun oeeB tuenbTunaoo ea eaqJe.Tpnp 92q T9ugxa eun w nA,9. zd apTnt; unp uoTonpojuTp ( 5) es3sed un fequTwDaqpjd inspuojoid sun %ueúue % uoqouem 'ITp:T %a eaqau Tpetl e4ue aTUTgP ( ) aTeTnuu' 9%TAeo aun sazq.ze Tpel ans n.TeSeal i 9qsnre (z) uoqouez un f(I) eaqje un : pueadoo tTinb eo ue 9saTJ9oa.oBO 'eTqeTu %usuequoq eJpuFTei -*-1 SNOI&VDIGNHAHH O__ ú16ZZYZ dudit passage (7a) est prévue à une extrémité du manchon précité, lesdites première et seconde parties communiquant l'une avec l'autre, ladite première partie communiquant avec l'autre extrémité de la cavité précitée.