Brevet FR2488629A1 — publié le 19820219

La présente invention se rapporte aux presses utilisées pour exprimer l'eau des bandes de matériau continues se déplaçant, et plus particulièrement elle se rapporte aux postes de pressage de ce type utilisés pour exprimer l'eau des bandes de papier fraîchement faconnées dans les machines de fabrication du papier. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à une presse à pinçage prolongé du type de presse à pinçage renfermant une mâchoire de pression et une courroiesans fin. Alors que la présente invention se rapport à l'extraction d'eau d'une bande d'un matériau quelconque se déplaçant de manière continue, elle sera décrite dans ce qui suit tout particulièrement en rapport avec le processus spécifique de l'extraction d'eau d'une bande de papier. Dans les proces- sus de fabrication du papier, la bande de papier est façonnée en déposant la boue de fibres pulpeuses sur une grille se déplaçant. Une très grande fraction de l'eau est généralement extraite de la bande dans le poste de façonnage par l'effet de gravitation ou par succion. Ensuite, la bande traverse ce que l'on appelle un poste de pressage,qui selon l'état de la technique actuelle renfermerait un certain nombre de pres- ses constituées de paires de couples de cylindres dans les- quelles une quantité importante de l'eau résiduelle est exprimée. Ensuite, la bande est acheminée dans un poste de séchage qui généralement est constitué d'un certain nombre de cylindres chauffés afin de chasser l'eau de la bande par évaporation. Finalement, la bande est acheminée dans les po- stes de finissage, tels que calendrage, revêtement, découpa- ge, embobinage, etc. En particulier, la présente invention se rapporte à un poste de pressage d'un type bien particulier,dans lequel dans chaque unité de pressage l'opération est prolongée dans le temps,d'o il résulte une extraction d'eau nettement plus im- portante que par les presses constituées simplement d'un couple de cylindres. Ce pressage prolongé de la bande est réalisé en envelop- pant une certaine portion d'arc d'un cylindre rotatif d'une courroie sans fin.La bande de papier est prise en sandwich entre la courroie sans fin et le cylindre et est munie sur l'une de ces faces ou sur ses deux faces d'un feutre se déplaçant ce ou ces feutres étant destinés à absorber l'eau extraite de la bande. Une pression supplémentaire est appliquée à l'aire définie par l'arc de contact par le biais d'une mâchoire de pression appuyée contre la face de la courroie non-opposée au cylindre. Les principes de fonctionnement et les avantages des presses à pinçage prolongé ont été décrits dans les brevets des Etats Unis No. 3,798,121 et 3,853,698, ces deux brevets étant au nom de la demanderesse de la présente demande de brevet. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de revenir sur ces prinipes et ces avantages dans la des- cription ci-présente. Notons simplement que la présente demande se rapporte à une presse à pinçage prolongé du même type que celle révélée dans le brevet des Etats Unis No. 3,853,698, l'objet de ce brevet renfermant une mâchoire de pression disposée du côté de la face extérieure de la courroie et utilisée pour exercer une pression élevée sur la bande de papier. Il faut bien distinguer ce procédé de celui révélé dans le brevet des Etats-Unis No. 3,798,121, dans lequel la pression est exercée par tension d'une ou de plusieurs courroies à l'endroit ou celles-ci enveloppent le cylindre. Lors de l'utilisation de ces presses à pinçage prolongé munies d'une mâchoire de pression, un problème a surgi en ce qu'il y a formation d'un ventre ou cambrement à l'entrée de la presse. Les phénomènes précis entraînant la formation de ce ventre ou cambrement ne sont pas entière- ment expliqués à l'heure actuelle. Cependant, il est évident que la portion centrale de la courroie sans fin située au voisinage de la mâchoire est comprimée, réchauffée par l'huile et le frottement, et que les contraintes s'y exerçant sont différentes de celles s'exerçant sur les extrémités de part et d'autre de la courroie. Quelques fois, le ventre se concen- tre sur la partie médiane de la courroie, et d'autres fois le ventre se trouve déplacé vers l'une des extrémités de la courroie. Quelques fois, en plus du ventre qui se forme à l'entrée de la mâchoire sur l'un des côtés de la courroie, il se forme un autre ventre à la sortie de la mâchoire sur le côté opposé. Jusqu'à présent, l'expérience a montré que le ventre se concentre toujours sur les portions latérales de l'aire de la mâchoire. Il va sans dire que ce ventre se formant dans la courroie est préjudiciable pour bien des raisons, dont l'une est le fait qu'il peut engendrer le froissage et le plissage ou frippage de la bande, Alors qu'il est bien possible de supprimer ce ventre en augmentant la tension de la courroie, cette solution ne donne cependant pas entière satisfaction, étant donné qu'une tension accrue augmente les efforts s'exerçant sur les courroies, les arbres de rotation, les roulements, et les dispositifs d'entraînement. Ceci diminue la durée de vie de ces organes mécaniques et augmente la consommation d'énergie et les temps d'arrêt de l'installation. La complexité des conditions de fonctionnement rend une solution de ce problème très difficile. A l'heure actuelle, des mâchoires de pression ayant un arc de contact de 25,4 cm et des pressions de 42 kg/cm2 sont utilisées dans les machines expérimentales. Ceci veut dire qu'il s'exerce sur la courroie une force de direction normale de 1071 kg/an de largeur de la courroie au voisinage de la mâchoire de pression. De plus, on envisage d'augmenter la pression jusqu'à atteindre 63 kg/cm ou même plus, et l'on envisage - également d'augmenter les arcs de contact jusqu'à atteindre ,8 cm, voire davantage. Un arc de contact de 50,8 cm et une pression de la mâchoire de 63 kg/cm entrainerait une force de direction normale de 3213 kg/cm de largeur de la courroie au voisinage de la mâchoire. D'autre part, étant donné que la courroie glisse sur la mâchoire et qu!elle est soumise à une pression extrêmement élevée, un dégagement de chaleur important peut résulter du frottement de la courroie sur la mâchoire. Le fluide hydraulique se trouvant à l'intérieur de la mâchoire est maintenu à une température de 460 C afin d'en assurer une viscosité appropriée. En tenant compte de la chaleur produite par l'effet de frottement et les pertes par l'effet d'hystérèse dans la courroie s'ajoutant à la chaleur en provenance de l'huile, on estime que la tempé- k rature de la courrie peut être voisine de 790 C. Dans la demande de brevet des Etats Unis No. 33,707 déposée en date du 26 avril 1979 (cédéeà la même société que la présente demande), il est suggéré que des cordes soient aménagées, disposées longitudinalement uniquement dans la portion de la courroie passant à travers l'aire de pressage définie par la mâchoire de pression. Cette demande de brevet relève qu'en aménageant ces cordes longitudinales dans la portion de courroie défilant dans l'aire de pressage uniquement, on réalise une réduction importante de la ten- sion exigée pour supprimer le ventre de la courroie. Dans la demande de brevet des Etats Unis No. 33,709 déposée en date du 26 avril 1979 (cédée à la même société que la présente demande), il est suggéré que l'ensemble des organes de renforcement longitudinaux renferment au moins une paire de couches de cordes diposées respectivement à- de faibles angles égaux mais de sens opposé par rapport à la direction longitudinale de la courroie. Cette demande de brevet relève que lorsque l'angle de ces cordes par rapport à la direction longitudinale de la courroie est faible et que le module d'élasticité des cordes est suffisamment élevé, une résistance circonférentielle adéquate peut être assurée, et en même-temps, des divergences éventuelles des comporte- ments des deux côtés de la courroie et des tension engendrées dans l'aire de la mâchoire de pression peuvent être équi- librées. La demande de brevet des Etats Unis No. 33,708 dépo- sée en date du 26 avril 1979 suggère l'aménagement d'un dis- positif de renforcement résistant à l'effet de cambrement à l'origine de la formation des ventres à l'entrée de l'aire de la mâchoire de pression. En accord avec la présente invention, on propose un procédé et un dispositif de plus permettant de réduire la tension exigée pour éliminer la bulle ou le ventre de la courroie. Ce con- cept peut être utilisé conjointement avec l'une ou l'autre des trois techniques mentionnées ci-avant permettant de réduire cette tensioa exigée, ou il peut être utilisé en guise de remplacement de ces techniques. En particulier, les problèmes soulevés ci-avant sont résolus par l'arrondi des bords latéraux de la surface de de contact, surface de contact constituée entre le cylindre et la face de la courroie distincte de celle faisant partie de l'aire de pressage de la mâchoire de pression. Suivant un des modes de réalisation préférés, le cylindre rotatif renferme des sections de diamètre réduit dans les portions d'extrémités latérales. Alternativement, la courroie continue peut avoir une épaisseur réduite ou des portions découpées au voisinage de la région correspondant à ces portions d'extrémités latérales de la mâchoire de pression. Finalement, et la courroie sans fin, et le cylindre rotatif peuvent avoir des portions d'extrémités latérales arrondies. Par conséquent, il est un objet de la présente in- vention de soulager la pression dans les portions d'extrémi- tés latérales de l'ensemble cylindre rotatif/courroie sans fin utilisé dans une presse à pinçage prolongé, afin de réduire la tension requise pour supprimer les bulles dans la courroie au voisinage du pincement de la presse à pinçage prolongé. D'autres objets, avantages et caractéristiques appa- raîtront à la lumière des principes de l'invention, et il apparaîtra que des dipositifs et des procédés équivalents peuvent être conçus en accord avec les principes et dans la latitude de la présente invention, à l'aide de la des- cription des modes de réalisation préférés et des enseigne- ments des principes contenus dans la description, les revendications et les dessins en annexestsur lesquels, la figure 1 est une vue latérale schématique d'une presse de pinçage d'une machine de fabrication du papier; la figure 2 est une vue en coupe partielle de l'appareil de la figure 1, prise essentiellement selon la ligne 2-2 et illustrant la présente invetion; la figure 3 est une vue en coupe partielle aggrandie selon la figure 2, mais ne représentant qu'une portion de bord latérale de la courroie et du cylindre rotatif; la figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 3 représentant un mode de réalisation alternatif de la présente invention; et la figure 5 est une vue semblable à celle de la figure 3, représentant un mode de réalisation alternatif de plus de la présente invention. En se reportant aux figures, et en particulier à la figure 1, on voit une vue latérale schématique en éléva- tion d'une presse à pinçage prolongé 10 d'une machine de fa- brication du papier. La presse de pinçage 10 renferme un cy- lindre de pressage 12 tournant autour d'un axe 14 disposé transversalement dans l'unité de pressage. Dans le contexte de la description-de cette invention, les directions latérales ou transversales sont les directions disposées paralèllement à l'axe de rotation 14 du clyindre de pressage 12. De même, les directions longitudinales ou circonférentielles sont les directions disposées paralèllement au chemin de parcours de la courroie ou de la bande de papier. Une courroie flexible sans fin 16 contourne un certain nombre de poulies 18 à 22 disposées de telle manière par rapport au cylindre de pressage 12 que la courroie 16 enveloppe une portion déterminée du cylindre 12 afin de con- stituer une aire de pressage 24 en forme d'arc. Une ou plu- sieurs de poulies 18 à 22, aménagées selon une technique connue, sont montées de manière à pouvoir être dégagéesdans les directions perpendiculaires à leur axe de rotation res- pectif, afin de permettre l'installation de la courroie 16 et le réglage de la tension de celle-ci. Une mâchoire de pression 26 en forme d'arc est disposée au voisinage de la courroie 16 et notamment au voisinage de la face de celle-ci.distincte de la face se trouvant en contact avec le cylindre 12 et l'aire de pressage 24. Une force F est exercée sur la mâchoire de pression par le biais de n'importe quel moyen approprié, afin d'exercer une pression sur la courroie 16 au voisinage de - l'aire de pressage. Afin d'assurer une pression uniforme P sur toutela largeur de la courroie 16 dans cette aire, et afin de réduire au minimum les effets de frottement, une pression hy- draulique est assurée par une conduite débouchant dans une cavité 31. La pression est réglée par le biais d'une vanne 30. Le mode de fonctionnement mécanique et hydraulique de la mâchoire de pression ne fait pas partie de la présente invention, et pour cette raison, n'est pas décrit ici plus en détail. De plus, bien qu'onaitreprésenté une mâchoire de pression 26 ayant une cavité à fluide 31, on se rend bien compte qu'une mâchoire de pression massive ayant une surface en forme d'arc épousant le cylindre 12 peut être utilisée. Un exemple spécifique d'une mâchoire de pression est donné dans le brevet des Etats-Unies No. 3,853,698. Un feutre 32 contourne le cylindre de pressage 12 et est acheminé entre le cylindre de pressage 12 et la courroie 16. La bande de matériaux 34 dont on voudra extraire l'eau est appliquée sur le feutre 32 et est entraînée dans l'aire de pressage 24 selon le sens des flèches 36. Bien qu'onaitreprésenté seulement un feutre 32, on se rend compte qu'un système à deux feutres peut être utilisé, dans lequel la bande de papier ou d'un matériau analogue 34 est prise en sandwich entre les deux feutres. Comme le montre la figure 2, la mâchoire de pres- sion 26 est disposée au voisinage de l'aire médiane transver- sale du cylindre 12 et de la courroie 16. La largeur PW de la mâchoire de pression est nettement inférieure à la lar- geur BW de la courroie, et par conséquent elle n'exerce une pression que sur la portion médiane de la courroie en dé- placement. Il en résulte qu'aucune force normale engendrée par la mâchoire de pression 26 ne s'exerce sur les portions d'extrémités latérales 40,41. Comme on l'a décrit ci-avant, pendantle fonc- tionnement d'une telle presse à pinçage prolongé, un pro- -blème a surgi consistant en la formation d'un ventre ou cam- brement de la-courroie 16 à l'entrée de la presse à pinçage à différents endroits répartis sur la largeur PW de la mâ- choire de pression. Ce ventre ou cambrement peut apparaître en position médiane par rapport à la mâchoire de pression, ou sur l'un ou l'autre des côtés de la mâchoire de pression. De plus, quelques fois le ventre apparaîtra sur l'un des côtés de la mâchoire à l'entrée de la presse et sur le côté opposé latéral de la mâchoire à la sortie de la presse. En accord avec la présente invention, la fi- gure 3 représente une des portions d'extrémités latérales de l'ensemble: mâchoire de pression, courroie sans fin et cylindre rotatif. La portion d'extrémité latérale 50 du cy- lindre 12 a un diamètre réduit par rapport au diamètre de la portion médiane 52 du cylindre. De préférence, le diamètre de la portion d'extrémité latérale 50 est inférieur au dia- mètre de la portion médiane 52 de 0,20 à 0,40 cm. L'épaule d'extrémité latérale 54 de la portion médiane du cylindre 52 a un bord arrondi ou une -réduction de diamètre conique dans le but de supprimer une concentration excessive de pression et l'usure en résultant à cet endroit de la courroie. Alternativement, la figure 4 représente un autre autre moyen permettant de soulager l'interaction entre la courroie 116-et la cylindre 112. Comme ci-avant, un feutre 132 porte une bande dont on veut extraire l'eau pendant son parcours à travers l'aire de pressage. Dans ce mode de réali- sation particulier, une portion 140 d'épaisseur réduite est aménagée pour soulager le côté 152 de la courroie 116 au voi- sinage du cylindre 112 sur la portion d'extrémité latérale disposée latéralement à l'extérieur par rapport à la mâchoire de pression 126. Cette réduction d'épaisseur 154 devrait être comprise entre 0,20 et 0,40 cm, et présenterait de nou- veau un amincissement progressif de l'épaisseur dans la ré- tion 56 au voisinage de l'extrémité latérale extérieure de la mâchoire de pression 126. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention représenté sur la figure 5, une bande 234 dont on veut extraire l'eau est prise en sandwich entre une courroie 216 et un feutre 232 pendant son passage entre un tambour 212 et une mâchoire de pression 226. Les portions d'extrémi- tés latérales 250 du cylindre 212,et 252 de la courroie 216 sont amincies au voisinage des surfaces situées en vis-à-vis. L'amincissement total des portions d'extrémités latérales 250 du cylindre 212 et des portions d'extrémité latérales 252 de la courroie 216 devrait être situé entre 0,20 et 0,40 cm. Cet amincissement peut être réparti en portions égales sur le cylindre 212 et la courroie 216, ou en portions relativement plus larges ou plus faibles sur le cylindre 212 ou la courroie 216. Comme le montre les figures 2 et 3, la courroie 16 renferme des organes de renforcement 38 (138 sur la figure 3 et 238 sur la figure 5) disposés circonférentiellement. Ces organes de renforcement peuvent renfermer un ou plusieurs des éléments révélés et décrits dans les demandes de brevet des Etats-Unis cités ci-avant, notamment 33,707;33,708 et 33,709. Bien que certains modes de réalisation représen- tatifs et certains détails caractéristiques ont été décrits dans le but d'illustrer l'invention, il apparaîtra à l'homme de métier qu'un certain nombre de modifications et de change- ments peuvent être réalisés sans trahir l'esprit et sans dé- partir de la latitude de l'invention. REVENDICATIONS 1. Presse à prinçage prolongé pour extraire l'eau d'une bande de matériaux se déplacent, renfermant: un cylindre rota- tif ayant une surface extérieure cylindrique de pressage, une courroie sans fin flexible contournant un certain nombre de poulies de telle sorte que la courroie enveloppe la surface de pressage du cylindre rotatif selon un arc de contact défini, au moins un feutre se déplaçant et enveloppant le cylindre rotatif et étant disposé entre lecourroie et le cylindre rotatif et destiné à entraîner la bande de matériau prise entre la courroie et le cylindre, une mâchoire de pression disposée sur la face de la courroie distincte de celle située et au voisinage de l'arc de contact, les bords latéraux de la mâ- choire de pression se trouvant essentiellement en-deça des bords de la courroie, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour soulager l'interaction entre les portions d'ex- trémités latérales de la courroie et celles du cylindre rota- tif, ces moyens étant disposés sur les portions latérales ex- térieures de l'arc de contact, de sorte que la courroie est essentiellement exempte de tout bourrelet au voisinage la mâ- choire de pression. 2. Presse à pinçage prolongé selon la revendication 1, caractérisée en ce que ces moyens renferment une portion de diamètre réduit s'étendant sur l'aire du cylindre rotatif et se prolongeant latéralement au-delà de la mâchoire de pression. 3. Presse à pinçage prolongé selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre de la portion à diamètre réduit est de 0,20 à 0,40cm inférieur au diamètre de la por- tion du cylindre rotatif située au voisinage de la mâchoire de pression. 4. Presse à pinçage selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que ces moyens renferment une surface soulagée amé- nagée sur la courroie, et notamment sur la face de la courroie adjacente au cylindre rotatif et couvrant les portions laté- rales de la courroie se prolongeant latéralement au-delà de la mâchoire de pression. 5. Presse à pinçage selon la revendication 4, caractéri- sée en ce que le dénivellement de la surface soulagée est compris entre 0,20 à 0,40 cm. 248à629 6. Presse à pinçage selon la revendication 1, carac- térisée en ce que les moyens renferment un soulagement aménagé sur les surfaces de la courroie et du cylindre rotatif situées en vis-à-vis, ce soulagement couvrant les portions du cylindre rotatif et de la courroie se prolongeant latéralement au-delà de la mâchoire de pression. 7. Presse à pinçage selon la revendication 6, carac- térisée en ce que la somme des dénivellements individuels des soulagements respectifs du cylindre rotatif et de la courroie est comprise entre 0,20 et 0,40 cm.