Brevet FR2560549A1 — publié le 19850906

La présente invention concerne un montage dans une écorceuse du type à rotor creux ou une écorceuse à anneau tournant dans laquelle les grumes à écorcer sont intro- duites dans le rotor ou l'anneau et o l'écorce est retirée au moyen d'outils écorceurs disposés autour de ces grumes, ces outils étant supportés par des bras pivotants capables d'agir sur les systèmes à ressort en poussant les outils écorceurs en butée sur les grumes. Une condition est imposée à ces dispositifs à ressort à savoir qu'ils doivent avoir des propriétés d'amortisse- ment inhérent faible, c'est-à-dire qu'ils ne doivent présenter aucune hystérésis notable. En outre, les dispo- sitifs à ressort doivent de préférence avoir de faibles dimensions et leurs caractéristiques de ressort doivent être réglables. Les caractéristiques d'amortissement inhérent faible sont nécessaires pour permettre aux outils écorceurs qui, dans les constructions connues jusqu'à présent, sont équipés d'une extrémité pointue qui enlève l'écorce, de suivre les contours extérieurs d'une grume, ces contours étant très souvent irréguliers, sans "sauter", et pour exercer une pression de butée ou une pression sur la pointe maintenue sensiblement constante à la fois lorsque les systèmes à ressort sont tendus et lorsqu'ils sont relâchés avec des diamètres mutuellement semblables. Les possibilités de réglage des caractéris- tiques de ressort mentionnées ci-dessus sont nécessaires pour permettre de pousser la pointe d'un outil écorceur contre la surface du bois de grume sous une pression donnée dans toute là gamme des dimensions des grumes pour lesquelles la machine à écorcer a été construite et pour permettre des réglages en fonction des différents types d'écorce. Dans ce but, un certain nombre de montages de ressorts différents ont été testés et.mis en service. Les montages de ressorts connus conçus pour exercer une pression sur les outils écorceurs ci-dessus peuvent être classés en plusieurs groupes, à savoir: 1. Les courroies ou tubes en caoutchouc; 2. Les dispositifs hydrauliques à piston-cylindre reliés à des accumulateurs à liquide-gaz; 3. Les ressorts en acier; et 4. Les dispositifs pneumatiques à piston-cylindre reliés à des sources d'air comprimé installées à l'exté- rieur de la machine à écorcer. Des montages de ressorts du type dans lequel l'élément de ressort est constitué de courroies en caoutchouc ou autres éléments du même type ont un amortisssement inhérent très élevé, c'est-à-dire de l'hystérésis et avec de tels montages, il est possible, à des températures normales, de perdre entre 30 et 50 % de la pression exercée sur la pointe de l'outil, selon la qualité du caoutchouc employé, lorsque l'outil passe d'un mouvement orienté vers l'exté- rieur à un mouvement orienté vers l'intérieur. La pression exercée sur la pointe peut même disparaître complètement si la température est très faible. Ceci signifie que la pointe de l'outil risque de perdre momentanément le contact avec la surface de la grume, après être passée sur un noeud, sur une petite branche ou sur une autre surface proéminente, par exemple. En conséquence, des zones restent non écorcées. Lorsque l'extrémité pointue de l'outil est à nouveau poussée en contact avec la surface de la grume, la force appliquée à l'outil est si grande que l'extrémité pénètre souvent dans la couche d'écorce et même dans le bois sous-jacent. Etant donné l'angle de butée de l'outil avec la surface de la grume, il en résulte une force orientée -vers le haut au moment o se produit un mouvement relatif de la surface de la grume et de l'outil, ce qui accélère l'outil vers l'extérieur, en le soulevant encore de la surface de la grume, et en laissant en conséquence, des zones non écorcées. Ce phénomène est 256O549 répété en permanence lorsque les surfaces des grumes sont irrégulières. Outre les résultats non satisfaisants de l'écorçage, les surfaces des grumes se déchirent et de grosses quantités de bois sont perdues. Malgré ces inconvénients, les montages à ressorts de ce type ont cependant été utilisés jusqu'à maintenant, par exemple dans le type décrit dans le brevet des Etats-Unis No. 2.786.459, parce que les autres types de montages à ressorts sont désavantagés par d'autres inconvénients encore plus pénibles. Mais, pour réduire au maximum les conséquences de l'hystérésis, il est nécessaire de faire tourner les machines à écorcer à faible vitesse, c'est-à- dire que l'opération d'écorçage demande beaucoup de temps ce qui par conséquent augmente-les coats de production. Bien que des systèmes à ressorts basés sur l'emploi de ressorts en acier aient un amortissement inhérent, c'est- à-dire une hystérésis faible, et par conséquent ne soient pas désavantagés par les problèmes liés à l'hystérésis, un sérieux désavantage des ressorts en acier qui empêchent leur mise en pratique est que les ressorts doivent avoir des dimensions physiques très grandes pour obtenir la force de ressort nécessaire, et qu'en conséquence les montages à ressorts sont très sensibles aux forces centrifuges créées par la rotation du rotor et qu'il en résulte des phénomènes semblables à ceux que provoque l'hystérésis. Les dispositifs pneumatiques à piston-cylindre ont des propriétés d'amortissement inhérent très faibles et sont théoriquement bien adaptés à servir d'éléments de ressorts dans des machines à écorcer. Cependant, l'emploi de dispositifs pneumatiques à piston-cylindre exige l'installation d'un compresseur ou de quelques autres sources d'air comprimé. Comme ces sources d'air comprimé sont relativement encombrantes et qu'elles ont une masse relativement importante, elle ne peuvent pas être montées sur le rotor mais doivent être installées à l'extérieur de la machine d'écorçage. Par cnnséquent, l'air comprimé doit être appliqué au cylindre par l'intermédiaire de couplages coulissants auxquels étant donné la construction particulière des machines du type à rotor creux, il faut donner des diamètres extrêmement grands. Il est totalement impossible de rendre de tels couplages coulissants complètement étanches et par conséquent il est nécessaire de travailler à des pressions relativement faibles, c'est-à- dire des pressions de l'ordre de six (6) bars au plus. Cette nécessité de travailler sous basse pression impose que les cylindres doivent avoir par conséquent des diamètres extrêmement grands et que les machines doivent être construites avec des dimensions inutilement grandes, ce qui rend leur prix très élevé. L'emploi d'installation de compres- seur séparé implique des investissements plus élevés et des coûts d'énergie élevés. Par conséquent, un premier objet de l'invention consiste à proposer un montage de ressort du type mentionné ci-dessus qui présente un faible amortissement inhérent, qui a des caractéristiques de ressort facilement adaptables aux besoins actuels en économie d'énergie et qui a de faibles dimensions physiques. Cet objet est réalisé grace.à l'invention caractéri- sée essentiellement en ce que chaque montage à ressort est constitué d'un dispositif à ressort,, à gaz, compre- nant un piston-cylindre qui est monté sur le rotor et qui peut fonctionner sous des pressions de gaz dépassant 25 bars. Un tel ressort à gaz n'a pxatiquement aucune hysté- résis et peut par conséquent suivre complètement toutes les irrégularités de la surface d'une grume et exercer sur un outil écorceur une pression constante ou sensible- ment constante avec un diamètre prédéterminé, quelle que soit l'importance des irrégularités et indépendamment du fait que les outils se déplacent vers l'intérieur ou vers l'extérieur par rapport au centre du rotor. Le paramètre essentiel est qu'il est possible d'utiliser des pressions de gaz élevées, de préférence comprises dans la gamme à 250 bars avec l'aide de petits dispositifs à piston- cylindre. Le ressort à gaz, dont la caractéristique de ressort n'est pas affectée par les forces centrifuges, est un ressort sous pression du type cylindre qui est rempli d'un gaz et dans lequel la force exercée sur la bielle du piston est déterminée par la pression du gaz qui dans le cas présent est élevée et par le diamètre de ladite bielle. Puisque la pression du gaz est l'un des paramètres définissant la force, la force exercée sur l'outil peut être ajustée en fonction des besoins, c'est-àdire selon le type d'écorce à éliminer, en modifiant la pression du gaz dans les cylindres concernés. Ce changement de la pression du gaz peut se faire en reliant momentanément tous les cylindres à une source extérieure de pression qui est commune à tous les cylindres. Ainsi, les ressorts à gaz peuvent être charges de gaz sous une pression donnée en une seule opération, de façon que tous les outils écorceurs appuient contre des grumes de diamètre semblable avec des pressions d'outils mutuellement identiques, contrairement au cas des montages à ressort déjà connus qui n'exercent précisément la même pression sur lesdits outils que dans des circonstances exceptionnelles. Comme on le verra, il est possible de régler la pression dans les cylindres individuels respectifs à des niveaux précis. Comme cela a déjà été mentionné, un ressort à gaz fonctionnant sous pression conformément à ce qui précède, peut avoir de faibles dimensions matérielles et peut par conséquent être facilement incorporé au ressort d'une machine à écorcer pour un coût raisonnable.' L'absence d'hystérésis, ou en tout cas, la présence d'une hystérésis seulement négligeable, garantit que les outils suivent régulièrement la surface d'une grume et en enlèvent efficacement l'écorce. Les caractéristiques particulières de l'invention sont présentées dans les revendications oui suivent. On va maintenant écrire une machine d'écorçacre selon l'invention plus en détail en se référant aux dessins annexés,dans lesauels: la figure 1 est une illustration simplifiée des pièces les plus essentielles d'une machine à écorcher selon l'invention, et est une vue en coupe partielle du côté arrivée des grumes dans la machine; la figure 2 est une vue prise selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue simplifiée d'un ressort à gaz partiellement en coupe; la figure 4 illustre les paliers d'un ressort à gaz; la figure 5 est un schéma représentant l'hystérésis d'un ressort à gaz ayant une pression de gaz selon l'invention et l'hystérésis d'un ressort classique en caoutchouc; et la figure 6 illustre le fonctionnement d'un outil sur lequel une force est appliquée au moyen d'un ressort en caoutchouc. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne un rotor annulaire qui est tourillonné dans un palier 3 pour tourner dans un bâti 2. Sur la forme de réalisation illustrée, le rotor 1 est entralné par un moteur (non représenté) par l'intermédiaire des courroies 4. Les grumes 8 sont introduites séquentiellement dans la direction de leur axe longitudinal par le centre du rotor 1 au moyen de convoyeurs ou de tout autre moyen de transport convenable (non représentés). Plusieurs outils écorceurs 5 (trois sur la forme de réalisation représentée) sont montés sur le rotor 1, et sont supportés par des bras pivotants 6. Dans la forme de réalisation illustrée, les outils 5 sont supposés introduits de façon amovible et supportés par les bras 6. Les outils 5 aux extrémités libres des bras 6 sont poussés en permanence vers le centre de rotation 7 du rotor 1. Les outils écorceurs peuvent être de n'importe quel type convenant à l'enlève- ment de l'écorce des grumes 8 par une action de coupe. La forme des bras pivotants 6 est telle qu'au moment o ils viennent en contact avec l'extrémité d'une grume incidente 8, ils basculent automatiquement vers l'extérieur de façon à glisser sur cette extrémité et à monter contre la surface de l'écorce. Les bras 6 ont des axes 9 touril- lonnés dans des paliers 10 installés sur le rotor 1. Les axes 9 sont reliés entre eux au moyen-de leviers 11 qui se prolongent à l'extérieur par des bras 12. Chaque bras 12 a une forme fourchue et comprend un axe 13 sur lequel est montée une pièce d'extrémité pivotante 14 de la bielle du piston 15 du ressort à gaz 16. Le ressort. à gaz 16 comprend un cylindre extérieur 17 placé dans un bottier de palier 28 monté sur une platine 29 reliée au rotor et dans lequel est installé un palier 18..Le palier 18 comprend deux surfaces portantes 18,: 18b, coopérant mutuellement disposées de manière à permettre au cylindre d'osciller à l'intérieur d'une surface en forme de cône. Pour limiter au maximum l'influence des forces centrifuges, le palier radial angulaire 18 est placé aussi près que possible du centre de gravité du ressort à gaz 16, au moyen d'un écrou 30 (figure 4). Le ressort à gaz 16 qui est fabriqué par la StrOmsholmens Mekaniska Verkstad AB, Tranâs, Suede, est illustré de façon très simplifiée sur la figure 3. Comme on peut le voir d'après cette figure, la bielle 15 du piston est reliée à un piston 19 mobile à l'intérieur d'un cylindre étanche au gaz 17. Comme on le sait déjà, le piston 19 permet la circulation du gaz entre les deux chambres 20 et 21 définies respectivement par la surface supérieure et la surface inférieure du piston, les chambres étant donc sous la même pression dominante. La communication entre les chambres 20 et 21 est effectuée par le passage 22 à travers le piston 19. Comme cela a été mentionné- dans l'introduction, la force est déterminée par la pression de gaz dominant dans le cylindre et par le diamètre de la bielle du piston. La force du ressort à gaz peut varier en fonction de la pression du gaz, qui peut être par exemple de l'azote gazeux ou de l'air déshumidifié. Les caractéristiques de ressort sont déterminées par le volume des chambres 20 et 21 et par le diamètre de la bielle de piston. Comme représenté sur la figure 3, chaque cylindre 17 est équipé d'une soupape 23 à travers laquelle le gaz peut être envoyé à partir d'une source 26 et retiré du cylindre de façon à modifier la charge exercée sur la bielle du piston. La figure 5 représente l'hystérésis respectif d'un ressort en caoutchouc et d'un dispositif à gaz piston- cylindre selon l'invention. Par hystérésis on entend ici la force retardée qui se produit pendant la relaxation ou suppression de tension d'un montage à ressort et qui est provoquée par les propriétés d'amortissement inhérentes au matériau du ressort. Cet amortissement inhérent est dû à la fois à la température de l'élément de ressort et à la qualité du caoutchouc avec lequel il est fabriqué. Sur la figure 5, la tension du ressort est représentée sur l'axe X, l'origine O représentant la tension la plus faible et le point M la tension maximale. Sur l'axe Y on a représenté la force statique développée par le montage de ressort, qui-varie depuis une force très faible à l'origine O jusqu'à une force maximale K. La zone hachurée A représente la réduction momentanée de la force du ressort en caoutchouc pendant la séquence de relaxation du ressort, et la zone hachurée B représente la variation possible que cette réduction de force peut présenter par suite des variations de la qualité du matériau en caoutchouc. On peut voir que l'hystérésis d'un ressort en caoutchouc peut varier entre 30 et 50 % de sa force maximale à température normale. La zone B montre aussi, avec la zone C, la variation, de 10 à 100 %, de la réduction de force dae à une force retardée à des 1O températures qui sont plus basses ou considérablement plus basses que les températures normales. En pratique, la force retardée aux basses températures aboutit à une pure réduction de force. L'hystérésis d'un ressort à gaz travaillant sous des pressions conformes à l'invention ne peut être que difficilement mesurée et elle est indiquée sur le schéma par la référence A. La figure 6 illustre les problèmes mentionnés dans l'introduction et provenant de l'hystérésis du matériau du ressort, lequel matériau peut constituer des courroies en caoutchouc ou des éléments ressorts du même type. La référence R désigne la direction du mouvement du rotor 1, et donc celle des outils 5 par rapport aux grumes 8. Lorsque l'outil 5 passe sur une surface proéminente 30 de la grume 8, le coefficient d'hystérésis rend la pres- sion exercée sur la pointe de l'outil 5 relativement faible, comparativement à la pression exercée sur la surface proéminente 30, c'est-à-dire que la surface 31 ne serait pas complètement écorcée. Dès que le "retard" de l'élément en caoutchouc a cessé, la force exercée sur la pointe de l'outil augmente, et fait pénétrer cet outil dans le bois au moment o il est contact avec la surface 32 de ce dernier. Comme cela a déjà été mentionné, comme l'outil 5 est placé contre la surface de la grume avec un angle a, l'outil est soulevé en cas de mouvement relatif entre la grume et l'outil et il en résulte une autre zone 33 qui n'est pas écorcée. La seule possibilité pour empêcher l'apparition de zones non écorcées et de bois endommagé consiste à abaisser la vitesse du rotor au minimum, pour laquelle les pertes par hystérésis peuvent être compensées. Il en résulte cependant une capacité d'écorçage déraisonnablement faible. Un montage de ressort selon l'invention permet à l'outil de suivre les contours de la grume avec une assez grande précision et en éliminant complètement les risques pour l'outil de "sauter" à condition que chaque ressort à gaz soit soumis à une pression ayant l'amplitude indiquée cidessus. Des tests pratiques ont montré que l'invention permettait d'entraîner le rotor à des grandes vitesses, c'est-à-dire conduisait à une grande capacité d'écorçage, sans risque que les outils oscillent ou sautent comme cela est représenté sur la figure 6. En plus d'abîmer le bois, ces oscillations qui se produisent dans les éléments de ressort utilisés jusqu'à maintenant, c'est-à-dire des ressorts en caoutchouc, aboutissent également à une fatigue rapide des bras des outils et des moyens de transmission de leur force, ainsi que des moyens de suspension. Ces inconvénients peuvent également être éliminés grâce à l'invention. 256C549 REVENDICATIONS 1. Montage dans une machine à écorcer du type à rotor creux dans laquelle les grumes (8) à écorcer sont introduites à travers le rotor creux (11) et l'écorce enlevée au moyen d'une pluralité d'outils écorceurs (5) installés autour de ces grumes, et portés par des bras pivotants (6) qui sont manoeuvrés par un ressort à gaz (16) prévu pour pousser àvec force les outils d'écorçage en butée avec les grumes, caractérise en ce que chaque dispositif e ressort est constitué d'un ressort (16) qui est indépendant d'une source extérieure de gaz, ledit ressort à gaz étant constitué d'un dispositif piston- cylindre (17), tourillonné de façon à pouvoir pivoter sur le rotor (1) et qui est installé pour travailler sous une pression de gaz dépassant 25 bars. 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression du gaz est de préférence comprise entre 60 et 150 bars. 3. Montage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le ressort à gaz (16) est tourillonné, au voisinage de son centre de gravité, dans un palier (18) qui permet au ressort à gaz de pivoter dans une direction quelconque. 4. Montage selon l'une quelconque des-revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chague.ressort à. gaz (16) est équipé d'une soupape (23) qui peut être reliée à une source de gaz (26) et qui est destinéeà fixéPla pression de gaz du ressort à gaz.