Brevet FR2503750A1 — publié le 19821015

Rouleau à bombé variable, notamment pour industries pape- tières. La présente invention concerne les rouleaux à bom- bé variable, utilisés notamment dans des dispositifs de ca- landrage ou de pressage, par exemple dans l'industrie papetière. Les calandres destinées à calibrer les matières en feuilles ou baides et notamoent le paoier sont actuellement équip6es de systèmes de correction de profil destinés essentiellement à pallier la déformation des rouleaux sous l'action de la pression. Par exemple, on utilise des lisses constituées par un ensemble mécanique de plusieurs rouleaux empilés verticalement, reposant horizontalement les uns sur les autres et serrés par l'intermédiaire d'un bâti. Le papier provenant de refroidisseurs passe dans ce jeu de rouleaux afin que sa rugosité naturelle soit réduite et que son épaisseur soit régularisée. Le papier ainsi traité est dit "apprêté". Il existe donc des systèmes permettant la modifi- cation du bombé des rouleaux. On connaît ainsi des rouleaux ayant un organe externe rotatif délimitant une surface ex- terne de travail, et un organe interne formant un circuit de circulation de fluide. L'organe interne qui ne tourne pas délimite deux chambres dont l'une contient un fluide sous forte pression et l'autre un fluide à basse pression. De cette manière, la surface interne de l'organe externe est repoussée d'un côté et non de l'autre. Le bombé de l'organe externe peut donc être modifié. Ce système présente de nom- breux inconvénients. D'abord, l'utilisation de fluide hydrau- lique sous forte pression nécessite des systèmes très éla- borés d'étanchéité et le respect de tolérances étroites. En conséquence, le prix de ces rouleaux est très important. Enfin, le réglage obtenu ne porte que sur un nombre rela- tivement limité d'emplacements sur la longueur du rouleau si bien que la correction obtenue est relativement grossière. On connaît aussi des rouleaux comportant un or- gane externe tournant autour d'un organe interne fixe. Ce 2503 750 dernier délimite un certain nombre de cavités reliées par des circuits hydrauliques à un dispositif convenable de dis- tribution. Chaque cavité est fermée, du côté tourné vers la surface interne de l'organe externe, par un piston qui peut prendre appui contre la surface interne de l'organe externe. La transmission de fluide à pression plus ou moins importante dans les diverses cavités permet l'obtention d'un bombé variable sur la longueur du rouleau, dans une zone rectiligne. Ce système présente aussi les inconvénients du système décrit précédemment, avec une réduction possible des fuites du système hydraulique. Cependant, cette réduc- tion n'est obtenue qu'au prix du respect de tolérances étroites lors de l'usinage des logements des pistons. On connaît aussi des rouleaux à bombé variable dans lesquels une certaine correction de rouleaux qui s'échauffent au cours du fonctionnement est obtenue par soufflage localisé d'un gaz relativement froid. La contrac- tion locale du rouleau provoque une légère modification du bombé. L'invention concerne un rouleau à bombé variable, notamment pour dispositif de calandrage, qui est formé de pièces simples et robustes et qui ne nécessite aucun usi- nage élaboré. Le réglage est extrêmement simple. L'entretien est extrêmement réduit. En conséquence, les investissements et les coûts de fonctionnement sont extrêmement faibles. Plus précisément, l'invention concerne un rouleau dont la variation du bombé est commandée par des organes de posi- tionnement placés à l'intérieur du rouleau et dont la di- latation ou la contraction, lorsqu'ils sont chauffés ou refroidis, provoque une modification du bombé. Plus précisément, l'invention concerne un rouleau à bombé variable pour dispositif de calandrage du type qui comprend - un organe externe délimitant une surface exter- ne de travail et une surface interne formant une surface d'appui, - un organe interne formant support, et 2503 750 - plusieurs organes de positionnement disposés en- tre l'organe interne et l'organe externe et destinés à coo- pérer avec la surface interne de l'organe externe afin qu'ils déterminent le profil d'une partie au moins de la surface externe de travail de l'organe externe. Selon l'invention, chaque organe de positionnement comporte au moins une partie allongée formée d'une matière thermodilatable, et le rouleau comporte, au moins pour certains organe de positionne- ment, un dispositif séparé de chauffage; en outre, le rouleau comporte un organe de commande des divers disposi- tifs de chauffage afin, selon que le dispositif de chauf- fage d'un organe de positionnement est en fonctionnement ou non, que cet organe se dilate ou se rétracte et mrdif ie ainsi le baobé de la sur- face externe de l'organe externe par application d'une force à sa surface interne. Dans un premier mode de réalisation, l'organe ex- terne et l'organe interne sont tous deux destinés à tourner ensemble. Le bombé est alors avantageusement réglé sur tout le pourtour de la circonférence du rouleau. Les organes de positionnement sont alors par exemple sous forme de disques portés par un arbre. Chaque disque peut porter un ou plu- sieurs dispositifs de chauffage, par exemple des dispositifs électriques. Dans ce dernier cas, l'organe interne a un ar- bre muni de bagues collectrices permettant l'alimentation séparée des dispositifs de chauffage. Dans un autre mode de réalisation, l'organe ex- terne est destiné à tourner autour de l'organe interne qui ne tourne pas, et les organes de positionnement, maintenus par l'organe interne, sont sensiblement alignés. Il est alors avantageux que l'organe interne non rotatif porte des dis- positifs de guidage des organes de positionnement. Par exemple, un patin placé entre chaque organe de positionnement et la surface interne de l'organe externe peut être guidé par l'organe interne. Dans une variante, l'organe de positionnement de forme allongée se termine par un galet du côté tourné vers la surface interne de l'organe externe, le galet prenant appui contre la surface interne -2503 750 et lui transmettant les forces appliquées par les organes de positionnement. Lorsque les organes de positionnement ont une inertie thermique trop grande, il peut être avantageux que le rouleau comporte en outre un ou plusieurs dispositifs de refroidissement, associés à certains au moins des or- ganes de positionnement et commandés aussi par l'organe de commande, éventuellement. Les dispositifs de refroidissement peuvent être de différents types, par exemple la circulation d'un fluide de refroidissement, le soufflage d'un gaz relativement froid, etc. Le dispositif de chauffage peut être aussi de différents types, par exemple un ou plusieurs éléments chauffants par effet Joule, placés en contact thermique avec l'organe de positionnement, un dispositif de chauffage direct de chaque organe de positionnement par effet Joule, par circulation d'un courant électrique dans l'organe lui- môme, un dispositif de chauffage à la flamme, ou un dis- positif de chauffage par contact avec un fluide caloporteur. L'organe de commande peut être de tout type connu dans la technique pour le réglage du fonctionnement des dis- positifs de chauffage. Il peut s'agir par exemple d'un organe de type bien connu destiné à recevoir des données représenta- tives de l'épaisseur de la matière en feuille traitée sur le rouleau à bombé variable, et à commander le bombé du rouleau en fonction des modifications voulues pour cette épaisseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une coupe schématique d'un premier mode de réalisation de rouleau à bombé variable selon l'in- vention; - la figure 2 est une coupe schématique d'un se- cond mode de réalisation de rouleau à bombé variable selon l'invention; la figure 3 représente une variante du rouleau 2503 750 de la figure 2; - la figure 4 représente une autre variante du rouleau de la figure 2; et - les figures 5 à 9 sont des schémas illustrant divers montages du rouleau à bombé variable selon l'inven- tion. La figure 1 est une coupe schématique d'une extré- mité d'un rouleau à bombé variable selon l'invention. Ce rouleau comporte essentiellement un organe externe 10 et un organe interne 12. L'organe 10 a une surface externe de travail, destinée par exemple à être au contact d'une feuille ou bande de papier. La surface interne de l'organe externe qui est sous forme d'un cylindre, est au contact d'organes 14 de positionnement portés par l'organe interne 12. Chaque organe 14 a la forme d'un disque. Chaque disque 14 contient un ou plusieurs dispositifs 16 de chauffage. Le dispositif unique 16 ou tous les dispositifs 16 de chauffage d'un môme disque 14 sont alimentés par un fil 18 qui passe par des trous 20 et 22 formés dans la paroi de l'organe interne 12 et dans le trou central de cet organe interne et revient à une bague collectrice 24 portée par l'extrémité de l'or- gane interne 12 qui dépasse. Dans ce mode de réalisation, le fil 18 est relié à une extrémité de chaque élément 16 de chauffage du disque 14 correspondant, et l'autre extrémité de chaque élément est à la masse. Cependant, deux ou plu- sieurs fils 18 peuvent alimenter l'élément ou plusieurs éléments de chaque disque 14. Bien qu'on n'ait représenté d'éléments 16 de chauffage que pour le disque 14 qui est placé le plus à droite sur la figure 1, tous les autres disques 14 ont aussi des éléments de chauffage reliés à une bague collec- trice 24. A chaque extrémité, l'organe intérieur ou l'organe extérieur est porté par un palier, représenté sous forme d'un simple roulement 26, à titre purement illustratif. Lors du fonctionnement, l'ensemble solidaire for- mé par l'organe externe 10, l'organe interne 12 et les dis- 2503 750Y ques intermédiaires 14 tourne comme un tout soit en étant entrainé par un moteur solidaire de l'organe interne 12 ou de l'organe externe 10, soit par contact avec une feuille mobile traitée sur ce rouleau. Si la feuille oCi bande traitc présente une épaisseurtrop grande à un emplacement quelconque sur sa largeur, ce fait est détecté par des dispositifs n'entrant pas dans le cadre de l'invention et est transmis à un organe de commande, non représenté, associé au rouleau à bombé variable. Cet organe de commande détermine quel est le disque 14 ou quels sont les disques 14 qui doivent être chauffés, et quelle doit être l'élévation de température du disque 14 correspondant. Cet organe de commande règle alors soit l'intensité du cou- rant transmis dans l'élément de chauffage soit la durée de son alimentation afin que le disque correspondant 14 s'é- chauffe et se dilate, notamment en direction radiale, si bien que, à l'emplacement de ce disque, le rouleau a ten- dance à prendre un diamètre accru. La figure 2 représente un autre mode de réalisation de l'invention. Le rouleau à bombé variable comporte un or- gane externe 28 de forme cylindrique, ayant une surface externe de travail, destinée à être au contact de la feuille ou Lx rde à traiteret une surface interne d'appui 30. L'organe interne 32 est fixe. On l'a représenté avec une forme sensi- blement cylindrique afin qu'il ait une résistance mécanique élevée. Cependant, on a aussi indiqué qu'il avait une forme légèrement arrondie non parce qu'il est usiné à cette forme mais parce que, sous l'action des forces apliqu(es par les organes de positionnement, il a tendance à prendre une telle forme, bien qu'on ait exagéré la déformation sur la figure 2. L'or- gane fixe 32 loge donc, dans des alésages transversaux 34, des organes allongés 36 de positionnement. L'extrémité ex- terne de ces derniers est en appui contre un patin 38 qui peut coulisser dans un chambrage 40 formé près de la sur- face de l'organe interne 32. Bien qu'on ne les ait pas représentés, des élé- ments de chauffage sont évidemment incorporés aux organes 2503 750 36 de positionnement. Cependant, les organes 36 eux-mêmes peuvent constituer des éléments de chauffage, par exemple par circulation directe d'un courant à l'intérieur. On a indiqué des canaux 42 destinés au passage des fils électri- ques alimentant les éléments de chauffage des organes 36 de positionnement. Les patins 38 ont une surface externe, au contact de la surface 30 d'appui de l'organe externe 28, qui se conforme à la surface cylindrique et ils sont avantageuse- ment formés d'une matière ayant un faible coefficient de frottement. On a aussi indiqué un rouleau 44 destiné à coopé- rer avec le rouleau à bombé variable selon l'invention, par exemple dans une lisse. La figure 3 représente une variante du rouleau de la figure 2. Plus précisément, ce rouleau comporte un or- gane externe rotatif 46 de forme cylindrique, un organe in- terne fixe 48 et des organes 50 de positionnement. L'extré- mité externe de chaque organe 50 a une forme de fourche et porte un galet rotatif 52 destiné à transmettre à la sur- face interne de l'organe 46 des forces qui lui sont trans- mises par l'organe 50 de positionnement. On a aussi représenté sous forme schématique un dispositif 54 de chauffage associé à chaque organe 50 et relié par des fils 56 à un organe convenable de commande. La référence 58 désigne une buse de soufflage d'air associée à chaque organe de positionnement. Cette buse est reliée par une tuyauterie 60 à une réserve de gaz relativement froid, par exemple d'air à température ambiante. Lors du fonctionnement du rouleau de la figure 2 ou de celui de la figure 3, lorsque les dispositifs de chauffage de différents organes de positionnement fonction- nent, l'organe correspondant de positionnement est repous- sé contre la surface interne de l'élément externe si bien qu'une plus grande force a tendance à être appliquée par la surface externe vers le rouleau placé en regard, comme 2503 750 dans le mode de réalisation de la figure 1. Cependant, les forces ne sont appliquées que sensiblement suivant une gé- nératrice, c'est-a-dire juste en face du rouleau placé en regard. En outre, dans la variante de la figure 3, lors- qu'il s'avère que l'épaisseur de la feuille ou bande de matière traitée par le rouleau devient insuffisante a un endroit et que l'organe de positionnement ne se contracte pas suffisamment vite, un courant d'air froid peut être transmis par la buse correspondante 58 afin que cette contraction de l'organe de positionnement soit accélérée. Ainsi, le mode de réalisation de la figure 3 a une sensi- bilité supérieure à celle du mode de réalisation de la fi- gure 2. Il faut cependant noter qu'on peut aussi utiliser des dispositifs appropriés de refroidissenent dans les modes de réalisation des figures 1 et 2. La figure 4 représente une autre variante très analogue à celle de la figure 3. La différence essentielle est due au fait que l'organe externe 62 a cette fois une très faible épaisseur et a donc une grande souplesse. On a représenté l'organe interne fixe sous forme d'une simple poutre 64. Dans cette variante, la matière passe entre l'or- gane externe 62 et le rouleau 66. L'organe externe 62 de ce mode de réalisation peut avoir une faible épaisseur. Le profil donné par les galets peut être très différent d'un profil rectiligne. En outre, l'organe externe 62 peut avoir une section autre que circulaire, étant donné sa grande souplesse. Dans les différents modes de réalisation considérés précédemment, l'organe externe est avantageusement sous forme d'une chemise formée d'acier ou de fonte aciérée. Les organes de positionnement sont avantageusement formés d'une matière ayant un coefficient de dilatation linéaire rela- tivement grand, par exemple de laiton, de bronze ou de di- vers alliages à base de cuivre. Etant donné la bonne conduc- tibilité thermique de ces matières, la sensibilité de commande est accrue. 2503 750 On considère maintenant des exemples d'appareil de calandrage, sous forme de calandres ou de lisses, pou- vant comprendre un ou plusieurs rouleaux à bombé variable selon l'invention. La figure 5 représente le passage simple d'une matière en feuille ou bande dans l'emprise de deux rouleaux 68, 70. Il est avantageux qu'un seul rouleau tel que 68 soit du type selon l'invention, mais ils peuvent tous deux être à bombé variable. La figure 6 représente un mode de réalisation dans lequel il suffit normalement qu'un seul des rouleaux 72, 74, placés au contact d'un plus grand rouleau, soit du type selon l'invention. Il s'agit de préférence du rouleau 72 placé du côté de sortie de la feuille. La figure 7 représente un montage classique dans lequel le rouleau selon l'invention occupe l'une des po- sitions 76, 78, ou les deux. La figure 8 représente une variante du disposi- tif de la figure 7, dans laquelle la feuille ou bande passe par cinq emprises. Il suffit que les deux rouleaux d'ex- trémité 80, 82 soient réalisés selon l'invention. Enfin, la figure 9 représente une autre possi- bilité d'utilisation dans laquelle le rouleau 84 selon l'invention n'est pas directement au contact de la feuille ou bande à traiter. Il repousse simplement un rouleau voisin qui est lui-mème au contact de la feuille. Bien qu'on ait décrit une commande électrique de chauffage des organes de positionnement, d'autres systèmes conviennent aussi. Par exemple, lorsque les organes de positionnement reçoivent un fluide caloporteur, le débit de fluide dans chaque organe peut être réglé à distance. Cette disposition permet l'utilisation d'une réserve de fluide à une seule température. Cependant, on peut aussi régler la température de chaque organe par réglage de la température du fluide qui y circule. Dans un mode de réalisation avantageux, chaque organe de positionnement comporte un circuit de fluide monte en dérivation par rapport à un circuit principal et une servo-valve ou une électrovalve associée à chaque organe et pilotée par des 2503 750 signaux électriques afin que le fluide circule ou non dans le circuit propre à chaque organe. Ainsi, l'invention concerne des rouleaux à bombé variable qui sont très sensibles, très fiables et peu coûteux étant donné la réalisation mécanique simple des différents éléments. Aucune opération ne nécessite le respect de tolérances étroites. En particulier, les or- ganes de positionnement peuvent être montés de façon ré- glabe, par exemple par simple vissage dans des trous taraudés. De cette manière, le réglage initial des organes de positionnement peut être facilement réalisé. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à la fabrication des feuilles ou bandes de papier, elle a d'autres applications dans des domaines différents, mettant en oeuvre des rouleaux, par exemple le laminage, l'impression, le pressage. On peut aussi l'utiliser pour le traitement des feuilles ou bandes d'aluminium, de fer ou de verre par exemple. On peut aussi l'utiliser dans les presses d'impression, notamment pour les rouleaux d'encrage. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. 2503 750 REVENDICATIONS 1. Rouleau à bombé variable pour dispositif de ca- landrage, du type qui comprend - un organe externe (10) délimitant une surface externe de travail et une surface interne formant une sur- face d'appui, - un organe interne (12) formant support, et - plusieurs organes (14) de positionnement dis- posés entre l'organe interne et l'organe externe et desti- nés à coopérer avec la surface interne de l'organe externe afin qu'ils déterminent le profil d'une partie au moins de la surface externe de travail de l'organe externe, caractérisé en ce que - chaque organe (14) de positionnement comporte au moins une partie formée d'une matière thermodilatable, - le rouleau comporte en outre, pour certains organes de positionnement au moins, un dispositif séparé (16) de chauffage, et - le rouleau comporte en outre un organe de com- mande des dispositifs (16) de chauffage, si bien que, selon que le dispositif de chauffage d'un organe de positionnement est en fonctionnement cu non, cet organe se di- late ou se rétracte et wodifie le blcné de la surface externe de l'organe externe par application d'une force à la surface interne. 2. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe externe (10) et l'organe interne (12) sont destinés à tourner ensemble. 3. Rouleau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bombé est réglé sur tout le pourtour de sa cir- conférence. 4. Rouleau selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les organes de positionnement sont des disques (14) portés par un arbre (12). 5. Rouleau selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dispositifs (16) de chauffage sont des dis- positifs électriques et l'arbre (12) porte des bagues col- lectrices (24) destinées à l'alimentation des différents 2503 750 dispositifs de chauffage. 6. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce quel'organe externe (28) est destiné à tourner autour de l'organe interne (32) qui ne tourne pas, et les organes (36) de positionnement sont sensiblement alignés. 7. Rouleau selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe interne (32) ne tourne pas et porte des dis- positifs (34) de guidage des organes de positionnement (36). 8. Rouleau selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un patin (38) placé entre chaque organe de positionnement (36) et la surface interne (30) de l'organe externe (28). 9. Rouleau selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque organe de positionnement comporte un organe allongé terminé par un galet (52) du côté tourné vers la surface interne de l'organe externe. 10. Rouleau selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des dispositifs (58) de refroidissement associés à certains au moins des organes de positionnement (50) et commandés par l'organe de commande.