Brevet FR2530689A1 — publié le 19840127

Machine à forme ronde, notamment pour la fabrication de carton et de papier. L'invention concerne une machine à forme ronde pour éliminer l'eau de suspensions fibreuses lors de fabri- cation d'une feuille continue, notamment une feuille conti- nue de carton ou de papier, comportant un cylindre perforé pouvant être entraîné en rotation autour de son axe au moyen d'un entraînement et auquel sont associés un poste de chargement et un poste de réception entre lesquels la feuille continue s'appuie sur la périphérie du cylindre perforé, et comportant une caisse aspirante disposée sur le cylindre perforé pour aspirer l'eau de la feuille con- tinue. Etant donné que l'on s'efforce de fabriquer des quantités toujours plus importantes sur une machine à pa- pier, on cherche en permanence à augmenter la vitesse de rotation du cylindre perforé dans le cas de machines à forme ronde Dans une machine à forme ronde connue du type mentionné ci-dessus (DE-OS 15 11 235), le cylindre perforé se présente sous la forme d'un formeur à cylindre et est constitué par un cylindre creux métallique à paroi relati- vement épaisse qui comporte un grand nombre de perçages radiaux sur lesquels sont placés plusieurs tissus filtrants. La caisse aspirante disposée à l'intérieur du cylindre creux possède approximativement la forme d'un secteur de cercle en section transversale et s'étend, suivant la di- rection périphérique du cylindre perforé, à partir d'un poste de chargement se présentant sous la forme d'un dis- positif appelé caisse de tête, par l'intermédiaire duquel la suspension fibreuse est appliquée sur la périphérie du- cylindre perforé, jusqu'à un poste de réception qui possède la forme d'un rouleau de réception et qui appuie une bande de feutre, déplacée en synchronisme avec la rotation du cylindre perforé, contre la périphérie du cylindre perforé, pour soulever la feuille continue du cylindre perforé à cet endroit et continuer à la déplacer en même temps que la bande de feutré Etant donné que le vide appliqué à la caisse aspirante non seulement aspire l'eau de la feuille continue mais doit également s'opposer aux forces centri- fuges provoquées par la rotation du cylindre perforé, une augmentation de la vitesse de rotation du cylindre perforé nécessite une augmentation de ce vide, qui est cependant soumise à certaines limites étant donné qu'autrement on ne peut soulever la feuille continue de la périphérie du cy- lindre perforé au niveau du poste de réception Par consé- quent, avec les machines à forme ronde connues comportant une caisse aspirante disposée à l'intérieur du cylindre perforé, on ne peut atteindre des vitesses de la feuille continue de plus d'un ordre de grandeur de 150 à 200 m/mn, et pour la gamme mentionnée ci-dessus des vitesses de la feuille continue qui peuvent être obtenues jusqu'ici, on devait utiliser des formeurs à cylindre, tels que décrits dans le document DE-OS 15 11 235, dont la fabrication est extrêmement coûteuse, étant donné que le perçage du cylin- dre creux métallique à paroi relativement épaisse prend beaucoup de temps et conduit à un gros rebut de matériau, ce qui est important du fait que ces cylindres creux sont constitués par du bronze ou de l'acier inoxydable. Le Droblème à la base de l'invention est d'amé- liorer les machines à forme ronde du type mentionné en tête du présent mémoire de manière qu'elles permettent d'obtenir des vitesses plus élevées de la feuille continue, et qui à vrai dire comportent également des cylindres perforés qui ne se présentent pas sous la forme de formeurs à cylindre coûteux Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que le cylindre perforé comporte un tissu filtrant, qui y est fixé et qui forme sa périphérie extérieure, et un cylindre intérieur fermé sur la périphérie et supportant ledit tissu, ainsi qu'au moins un canal étanche par rapport aux faces frontales du cylindre perforé suivant la direc- tion axiale et s'étendant suivant la direction périphérique, entre le cylindre intérieur et le tissu filtrant, et que la caisse aspirante est disposée derrière le poste de récep- tion, dans le sens de rotation du cylindre perforé, sur la périphérie extérieure du cylindre perforé Dans le cas d'un tel cylindre perforé, le système de support du tissu fil- trant prévu entre la périphérie intérieure fermée du cylin- dre intérieur et le tissu filtrant peut être fabriqué de façon simple, par exemple à l'aide de bandes de tôle pla- cées sur chant, de sorte que pour le cylindre perforé, on obtient des coûts de fabrication beaucoup plus faibles que dans le cas des formeurs à cylindre perforés connus L'idée à la base de l'invention consiste à utiliser le fait que l'adhérence, favorisée par l'application d'un vide, retient l'eau passant de la feuille continue sur la périphérie du tissu filtrant du cylindre perforé dans les ouvertures du tissu filtrant extérieur à mailles extrêmement fines, à l'encontre de l'action des forces centrifuges, jusqu'à l'endroit au niveau duquel la caisse aspirante s'appuie contre la périphérie extérieure du cylindre perforé, et fait sortir cette eau du tissu filtrant Lorsque l'on munit le cylindre perforé d'un cylindre intérieur fermé sur la périphérie et que l'on prévoit au moins un canal s'étendant suivant la direction périphérique du cylindre perforé ou plusieurs canaux s'étendant également au moins suivant la direction périphérique entre le tissu filtrant et le cy- lindre intérieur, le vide appliqué à ces canaux par la caisse aspirante peut-se propager le long d'une partie de la périphérie du cylindre perforé jusque dans la région o elle appuie la feuille continue dont l'eau doit être élimi- née sur le cylindre perforé. Avec une machine à forme ronde suivant l'inven- tion, on peut atteindre des vitesses de la feuille continue allant jusqu'à environ 300 m/mn, et ceci avec un vide rela- tivement faible dans la caisse aspirante, d'un ordre de grandeur de seulement-5 à 20 cm de colonne d'eau, car ce n'est qu'à l'endroit de la caisse aspirante que l'eau doit être extraite du tissu filtrant formant la périphérie du cylindre perforé En outre, dans une machine à forme ronde suivant l'invention, il n'y a pas besoin de mettre tout ou une grande partie du cylindre perforé sous vide, mais seu- lement la région annulaire relativement faible suivant la direction radiale et étanche suivant la direction axiale, entre la périphérie du tissu filtrant et le cylindre inté- rieur Le vide agissant sur la face intérieure du tissu filtrant empêche également une projection de gouttes d'eau dans la région entre le poste de réception et la caisse aspirante et par conséquent des marques sur la feuille con- tinue. Dans un dispositif connu pour éliminer l'eau de suspensions fibreuses (DE-PS 397 653), qui appartient ce- pendant à un autre type, on a déjà utilisé un rouleau en- trainé, avec une périphérie fermée, disposé au niveau d'une caisse aspirante et sur la face extérieure duquel sont mé- nagées des rainures périphériques Sur environ 2/3 de la périphérie de ce rouleau s'étend un tissu filtrant sans fin sur lequel est formée une feuille continue et qui revient au rouleau de la caisse de tête, par l'intermédiaire d'un rouleau de changement de direction, une fois qu'il a été soulevé de la caisse de changement de direction Au niveau de la région pétiphérique du rouleau de la caisse de tête o il n'y a pas de tissu filtrant est disposée une caisse aspirante qui aspire l'eau de la feuille continue, à tra- vers le tissu filtrant, par l'intermédiaire de canaux formés par les rainures périphériques du rouleau de la caisse de tête Dans ce dispositif connu, l'eau n'est donc justement pas aspirée de la surface du rouleau vers l'ex- térieur, mais comme habituellement en général vers l'inté- rieur, de sorte que le mécanisme d'élimination de l'eau est un dispositif tout à fait différent du dispositif suivant l'invention Les nervures se trouvant entre les rainures du rouleau connu de la caisse de tête conduisent également à des marques dans la feuille continue Enfin, une élimi- nation uniforme de l'eau sur toute la largeur de la feuil- le continue n'est pas assurée, étant donné que les canaux formés par les rainures ne communiquent pas entre eux, comme cela est le cas dans un mode de réalisation préféré du dispositif suivant l'invention. Pour former les canaux entre le tissu filtrant et le cylindre intérieur, il est recommandé de prévoir des barrettes disposées sur ce dernier et s'étendant suivant la direction périphérique du cylindre perforé, barrettes qui supportent le tissu filtrant directement ou indirecte- ment par l'intermédiaire d'autres éléments de support, et entre lesquelles sont formés les canaux Ces barrettes peuvent être formées sur le cylindre intérieur, par exem- ple en ménageant, par fraisage ou par sciage, des rainures qui s'étendent dans la périphérie extérieure du cylindre intérieur, suivant la direction périphérique Cependant, il est beaucoup plus simple et beaucoup moins coûteux que les barrettes soient formées par des bagues de tôle allon- gées placées sur chant qui sont fixées sur le cylindre in- térieur, par exemple soudées Pour que le tissu filtrant soit bien supporté et de façon uniforme, il est recommandé en outre de réunir des barrettes voisines par l'intermé- diaire de ponts qui, pour ne pas interrompre les canaux qui s'étendent suivant la direction périphérique, sont situées à une certaine distance radiale du cylindre inté- rieur et portent le tissu filtrant De façon connue en soi, ces barrettes peuvent être constituées par des bagues de tôle repliées en forme de méandres et placées sur chant, ce qui se traduit par un coût de fabrication particuliè- rement avantageux Il est en outre avantageux que les ponts ou les bagues de tôle repliées en forme de méandres fassent légèrement saillie, suivant la direction radiale, au-delà des barrettes s'étendant suivant la direction périphérique, de manière que le tissu filtrant ne s'appuie que sur ces ponts; de cette façon, on évite le danger de l'apparition dans la feuille continue de marques qui peuvent être provo- quées du fait que, par suite des forces centrifuges au ni- veau des parois latérales des barrettes s'étendant suivant la direction périphérique, l'eau entraînée vers l'extérieur suivant la direction radiale arrive directement sur le tis- su filtrant. Si les ponts sont formés par des bagues de tôle repliées en forme de méandres, il est avantageux que de telles tôles voisines soient décalées les unes par rapport aux autres suivant la direction périphérique de la largeur d'un arc formé par les méandres, pour assurer une meilleure répartition de l'eau apparaissant dans la région périphéri- que du cylindre perforé. Afin que le vide appliqué à la périphérie du cylindre perforé par l'intermédiaire des canaux d'aspira- tion soit aussi uniforme que possible le long du cylindre perforé, il est recommandé que les canaux soient réunis suivant la direction axiale, par l'intermédiaire d'ouver- tures prévues dans les barrettes, les ouvertures des bar- rettes étant de préférence situées au voisinage du cylindre intérieur dans le cas de l'utilisation de bagues de tôle repliées en forme de méandres et placées sur chant, afin qu'elles n'empêghent pas que les bagues de tôle en forme de méandres s'appuient contre les barrettes ces barrettes en forme de méandres étant alors situées à une certaine distance du cylindre intérieur suivant la direction radiale. On obtient une possibilité d'évacuation simple pour l'eau aspirée hors du cylindre perforé ainsi qu'une étanchéité simple de la caisse aspirante lorsque cette dernière est ouverte vers le bas et s'engage dans une cu- vette de réception qui comporte un trop-plein dont le bord- déversoir est situé plus haut que le bord inférieur de la caisse aspirante Le vide peut alors être appliqué latéra- lement à la caisse aspirante, tandis que l'eau qui s'écoule de la caisse aspirante par le bas rend la caisse aspirante étanche. Enfin, la hauteur, mesurée suivant la direction radiale, des canaux est adaptée à la consistance de la sus- pension fibreuse qui doit être placée sur le cylindre per- foré, c'est-à-dire que cette hauteur est choisie en corres- pondance avec la quantité d'eau qui doit être aspirée pour chaque rotation du cylindre perforé. La présente invention sera mieux comorise-à l'aide de la description suivante de plusieurs modes de réalisation préférés mais non limitatifs représentés aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe des parties essentielles d'un premier mode de réalisation de la machine à forme ronde suivant l'invention, le plan de coupe étant perpendiculaire à l'axe du cylindre perforé; la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un des paliers du cylindre perforé de la machine à forme ronde suivant la figure 1; la figure 3 représente la section "A" de la figure 1 à échelle agrandie; la figure 4 est une vue en plan de la région du cylindre perforé représenté sur la figure 3, vu dans le sens de la flèche B sur la figure 3, mais sans le tissu filtrant formant l'enveloppe périphérique du cylindre per- foré; la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 3; et la figure 6 est une représentation, correspon- dant-à la figure 1, d'un-second mode de réalisation d'une machine à forme ronde suivant l'invention. La figure 1 représente un cylindre perforé 10 comportant un arbre 12 de cylindre perforé qui supporte, par l'intermédiaire de disques frontaux 14 et de disques de support 16 (voir figure 2), un cylindre intérieur mé- tallique 18 complètement fermé Sur la périphérie exté- rieure du cylindre intérieur 18 est disposé un agencement de grille de support, désigné dans son ensemble par la référence 20, sur lequel est placé un tissu filtrant 22 qui est habituellement constitué par une couche de tissu extérieure à mailles fines et une couche de tissu inté- rieure à grosses mailles Comme on peut le voir sur la figure 2, l'arbre subdivisé 12 du cylindre perforé est monté de façon à pouvoir tourner dans des supports 24, des deux côtés du cylindre perforé 10, et est couplé à un moteur d'entraînement 26 disposé sur un des supports. Le cylindre perforé 10 pénètre dans une cuvette réceptrice 28 dans le fond de laquelle est monté un tuyau de trop-plein 30 Une caisse asoirante 32 fixée sur les parois latérales de la cuvette réceptrice 28 est ouverte en haut et en bas, son extrémité inférieure se trouvant plus bas que l'extrémité supérieure du tuyau de trop-plein et son extrémité supérieure comportant des réglettes 34 qui forment, avec la périphérie du cylindre perforé 10, un très petit intervalle qui est rendu étanche par l'eau (ap- pelé boîte à labyrinthe) cette eau provient de la suspen- sion fibreuse, qui sera décrite ci-après, à partir de la- quelle doit être formée une bande de carton ou de papier. Au niveau de la-paroi latérale de la caisse aspirante 32 est raccordé un tuyau d'aspiration 36 qui débouche au ni- veau d'un ventilateur 38 formant une source de vide. Sur la face supérieure du cylindre perforé 10 s'étend une bande de feutre sans fin 40 qui est appuyée contre la périphérie du cylindre perforé 10, par un rou- leau 42 dit de réception Ce rouleau de réception est maintenu, par l'intermédiaire de leviers de supports 44, sur un support 46, au moins un soufflet d'appui 50 qui fait tourner les leviers de support 44 autour de leurs points d'articulation 52 suivant la figure 1 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et, de cette manière, appuie la bande de feutre 40 contre la périphérie du cy- lindre perforé 10 dans la région du rouleau de réception 42, étant disposé entre ce support et l'axe 48 du rouleau de réception. Les moyens d'appui et d'entraînement pour la bande de feutre 14 n'ont pas été représentés sur la figure 1 pour simplifier, étant donné que cette bande de feutre est guidée et entraînée de façon tout à fait classique. Pour placer la suspension fibreuse dont l'eau doit être éliminée sur le cylindre perforé 10, on utilise une buse plate 56, s'étendant suivant la direction de l'axe du cylindre perforé, qui est couplée à une caisse dite de tête 60, par l'intermédiaire de plusieurs petits tubes 58. Comme la buse plate 56, cette caisse de tête s'étend éga- lement sur toute la longueur du cylindre perforé 10 et est alimentée en suspension fibreuse par l'intermédiaire d'une pompe non représentée Comme on peut le voir sur la figure 1, la buse plate 56 dépose sur la périphérie exté- rieure du cylindre perforé 10 une feuille continue 62 dont il convient d'éliminer l'eau et qui est transférée du cy- lindre perforé 10 sur la bande de feutre 40, en appuyant la bande de feutre 40 au moyen du rouleau de réception 42. La constitution de l'agencement de grille de support 20 va maintenant être décrite en détail en se ré- férant aux figures 3 à 5 Sur le cylindre-intérieur 18 sont fixées, à une certaine distance axiale les unes des autres, plusieurs barrettes lisses 70 s'étendant suivant la direc- tion périphérique, barrettes pour lesquelles il s'agit de bagues de tôle allongées placées sur chant Au voisinage du cylindre intérieur 18 sont prévues des ouvertures dé- coupées 72, ce qui permet d'obtenir que les canaux 74, qui se trouvent entre les barrettes 70 et qui s'étendent éga- lement suivant la direction périphérique, communiquent tous les uns avec les autres Entre les barrettes 70 sont fixés des ponts 76 qui sont formés Par des bagues de tôle 78 re- pliées en forme de méandres et placées sur chant. Ces bagues de tôle en méandres disposées à une certaine distance radiale du cylindre intérieur 18 et sou- dées sur les barrettes 70 font légèrement saillie par rap- port aux barrettes 70 suivant la direction radiale, comme on peut le voir sur la figure 3, de sorte que le tissu fil- trant 22 s'appuie exclusivement sur les bagues de tôle en méandres 78 Ces dernières sont en outre disposées de ma- nière que le long d'une des barrettes 70, les sinuosités des méandres des bagues de tôle voisines 78 se trouvent au niveau d'intervalles, comme ceci est représenté sur la fi- gure 4, c'est-à-dire que par rapport à chacune des barrettes les bagues de tôle en méandres 78 sont décalées les unes par rapport aux autres de la largeur d'une sinuosité des méandres suivant la direction périphérique. Sur la figure 5, la hauteur des barrettes 70 est désignée par R, la hauteur des bagues de tôle 78 en méan- dres est désignée par S, et la distance du tissu filtrant 22 par rapport aux barrettes 70 est désignée par T Alors que la dimension T est relativement faible, la dimension (R + T S), c'est-à-dire la hauteur des canaux 74, est choisie en correspondance avec la consistance et l'épais- seur de la feuille continue 62 placée sur le cylindre per- foré 10, c'est-a-dire que la hauteur des canaux est adaptée à la quantité d'eau qui doit être aspirée. Pour la variante de la machine à forme ronde suivant l'invention qui est représentée sur la figure 6, on a utilisé les mêmes références que sur la figure 1 en y ajoutant un signe prime Etant donné que ce mode de il réalisation ne difi Lère de celui de la figure 1 que par la constitution de la caisse aspirante 32 ', seule la constitu- tion de cette caisse aspirante va être expliquée. Alors que la caisse aspirante 32 du mode de réalisation de la figure ne recouvre qu'une région relati- vement faible (vu suivant la direction périphérique) du cylindre perforé 10, la caisse aspirante 32 ' du mode de réalisation de la figure 6 va du poste de chargement, for- mé par la caisse de tête 60 ' presque jusqu'au poste de ré- ception formé par le rouleau de réception 42 ', et il s'est avéré avantageux d'augmenter l'étendue suivant laquelle le cylindre perforé est entouré par la caisse aspirante. D'après ce qui précède, la caractéristique es- sentielle de l'invention réside dans le fait que le cylin dre perforé-comporte, entre le tissu filtrant et la péri- phérie intérieure du cylindre intérieur, au moins une cham- bre sous vide qui s'étend suivant la périphérie du cylindre perforé Cette chambre sous vide est rendue étanche vis-à- vis de l'extérieur par le tissu filtrant, dans les ouver- tures duquel l'adhérence retient l'eau à l'encontre de la différence entre les forces centrifuges et les forces exer- cées par le vide, excepté à l'endroit o le vide est appli- qué au cylindre perforé et o l'eau sort du tissu filtrant. REVEND ICATIONS 1 Machine à forme ronde pour éliminer l'eau de suspensions fibreuses lors de fabrication d'une feuille continue, notamment une feuille continue de carton ou de papier, comportant un cylindre perforé pouvant être en- traîné en rotation autour de son axe au moyen d'un entraî- nement et auquel sont associés un poste de chargement et un poste de réception entre lesquels la feuille continue s'appuie sur la périphérie du cylindre perforé, et compor- tant une caisse aspirante disposée sur le cylindre perforé pour aspirer l'eau de la feuille continue, caractérisée par le fait que le cylindre perforé comporte un-tissu fil- trant ( 22), qui y est fixé et qui forme sa périphérie exté- rieure, et un cylindre intérieur ( 18) fermé sur la péri- phérie et supportant ledit tissu, ainsi qu'au moins un canal ( 74), étanche par rapport aux faces frontales du cylindre perforé suivant la direction axiale et s'étendant suivant la direction périphérique, entre le cylindre inté- rieur et le tissu filtrant ( 22), et que la caisse aspiran- te ( 32, 32 ') est disposée derrière le poste de réception ( 42), dans le sens de rotation du cylindre perforé ( 10), sur la périphérie extérieure du cylindre perforé ( 10). 2 Machine à forme ronde suivant la revendica- tion 1, caractérisée par le fait que sur le cylindre inté- rieur ( 18) sont disposées des barrettes ( 70), s'étendant suivant la direction périphérique de ce cylindre, qui sup- portent le tissu filtrant ( 22) et entre lesquelles sont formés les canaux ( 74). 3 Machine à forme ronde suivant la revendica- tion 2, caractérisée par le fait que des barrettes voisines ( 70) sont réunies par l'intermédiaire de ponts ( 76) qui sont situés à une certaine distance radiale du cylindre intérieur ( 18) et qui supportent le tissu filtrant ( 22). 4 Machine à forme ronde suivant la revendica- tion 3, caractérisée par le fait que les ponts ( 76) font légèrement saillie au-delà des barrettes ( 70) suivant la direction radiale, de manière que le tissu filtrant ( 22) s'appuie uniquement sur les ponts ( 76). Machine à forme ronde suivant la revendica- tion 2, caractérisée par le fait que les barrettes ( 70) sont formées par des bagues de tôle allongées placées sur chant. 6 Machine à forme ronde suivant la revendica- tion 3, caractérisée par le fait que les ponts ( 76) sont formés par des bagues de tôle ( 78) repliées en forme de méandres et placées sur chant. 7 Machine à forme ronde suivant la revendica- tion 6, caractérisée par le fait que des bagues de tôle voisines ( 78) sont décalées les unes par rapport aux au- tres suivant la direction périphérique, de la largeur d'une sinuosité des méandres. 8 Machine à forme ronde suivant l'une quel- conque des revendications 2 à 7, caractérisée par le fait que les canaux ( 74) communiquent les uns avec les autres suivant la direction axiale, par l'intermédiaire d'ouver- tures ( 72) prévues dans les barrettes ( 70). 9 Machine à forme ronde suivant la revendica- tion 8, caractérisée par le fait que les ouvertures ( 72) des barrettes se trouvent au voisinage du cylindre inté- rieur ( 18). Machine à forme ronde suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la caisse aspirante ( 32, 32 ') comporte dans le bas un écoulement qui pénètre dans un siphon ( 28) qui comporte un trop-plein ( 30) dont le bord-déversoir est situé plus haut que le bord inférieur de l'écoulement de la caisse aspirante. 11 Machine à forme ronde suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'un tube conduisant à un ventilateur ( 38) est rac- cordé à une paroi latérale de la caisse aspirante ( 32, 32 '). 12 Machine à forme ronde suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la hauteur des canaux-( 74), mesurée suivant la di- rection radiale, est choisie en correspondance avec la quan- tité d'eau qui doit être aspirée pour chaque rotation du cylindre perforé ( 10).