Brevet FR2564870A1 — publié le 19851129

Procédé de guidage latéral des toiles dans une machine à papier La présente invention concerne les procédés de guidage latéral des toiles,tellesque des toiles métalliques et des feutres, dans une machine à papier, du type consistant à monter à proximité du bord de la toile à guider un dispositif détecteur dont des ondes sont dirigées sur la surface de ce bord de la toile à guider, la position latérale de ce bord de la toile se trouvant détectéegrace à ces ondes. Le guidage latéral des toiles, telles que des toiles métalliques et des feutres, dans une machine à papier s' avère nécessaire pour que la toile ne glisse pas de sur les rouleaux et ne soit pas détruite. Ce guidage requiert une détection de la position de la toile suivant la direction transversale de la machine, la direction axiale du rouleau qui guide la toile etant commande à l'aide d'un signal de commande obtenu grâce à ladite détection. Dans la technique antérieure, le guidage des toiles métalliques et autres toiles est le plus couramment basé sur un palpeur mécanique constitué par une sorte de "cuiller" articulée qui frotte contre le bord de la toile. Cette cuiller commande un distributeur pneumatique qui commande lui-même la pression d'une membrane située dans le dispositif de commande proprement dit. Un inconvénient de cette solution de la technique antérieure réside dans le fait que la cuiller elle-même cluse en cours de service, ce qui provoque également simultanément une abrasion du bord de la toile, la cuiller pouvant même se briser. D'une manière générale, les deux difficultés citées s'amplifient réciproquement. En effet, le bord, usé par frottement, de la toile crée sur la cuiller des efforts d'accélération qui, à leur tour, accroissent la contrainte provoquée par cette cuiller sur la toile, ce qui augmente encore l'usure du bord de celle-ci par frottement. Ainsi, un remplacement prématuré d'une toile se trouve être de temps à autre rendu nécessaire du fait de cette abrasion du bord. A titre d'exemple de palpeur mécanique du type décrit cidessus, on peut citer celui du brevet US nO 2 635 475. On connait également dans la technique antérieure des dispositifs palpeurs dans lesquels l'élément de palpage est basé sur l'utilisation d'un jet ou de jets d'air ou d'eau. Dans ces palpeurs, le bord de la toile interrompt le jet, ce qui est relevé à l'aide d'un détecteur, permettant ainsi d'obtenir une impulsion de commande. A cet égard, on peut par exemple se reporter aux brevets US n" 3 908 880 et 4 235 358. Un inconvénient de ces dispositifs réside dans leur structure mécanique extrêmement complexe et dans la tendance des jets de ces dispositifs à se bloquer. De plus, le signal de commande obtenu à partir de ces organes palpeurs est du type tout-ou-rien, ce qui restreint la précision et/ou la rapidité du guidage latéral de la toile. On connaît également dans la technique antérieure divers dispositifs palpeurs de type électromécanique pour lesquels on peut par exemple se reporter au brevet US nO 4 054 251. Un inconvénient de ces dispositifs réside dans leur structure complexe, sensible aux perturbations, en particulier en ce qui concerne les mécanismes. Il est par ailleurs également connu dans la technique antérieure d'utiliser pour les dispositifs palpeurs considérés un rayonnement infrarouge ou de la lumière visible, ou encore des faisceaux laser. Un inconvénient de ces dispositifs réside dans le fait que la source de rayonnement et/ou 1' "oeil" commandant le faisceau peut se trouver aveuglé par divers produits contaminants tels que de la pulpe, des morceaux de papier, etc... De plus, 1' "oeil" est sensible à des sources d'erreur telles que de la lumière, par exemple le rayonnement du soleil ou d'un arc de soudage, ou analogue. C'est pourquoi la présente invention a essentiellement pour but de fournir un tel dispositif palpeur du type considéré, pour toile d'une machine à papier, grâce auquel on puisse exécuter la détection d'une manière efficace et sans endommager la toile ou l'organe palpeur. Un autre but de l'invention est de fournir un tel dispositif palpeur dans lequel se trouvent évités au moins la plupart des inconvénients, discutés plus haut, des dispositifs de la technique antérieure. Encore un autre but de l'invention consiste à fournir un dispositif palpeur qui puisse être disposé en un emplacement protégé des produits contaminants et des projections, et qui, de plus, soit insensible à la plupart des perturbations environnantes telles que la lumière, les vibrations, l'usure, les variations de température , l'humidité et l'eau.A cet effet, pour atteindre ces buts ainsi que tout autre pouvant apparaître dans la suite de cette description, l'invention a pour objet un procédé du type considéré, caractérisé en ce qu'on dirige un faisceau d'ondes ultrasonores sur la surface du bord de la toile à guider, et en ce qu'on reçoit le faisceau d'ondes qui est réfléchi à partir de la surface du bord de la toile et/ou le faisceau d'ondes qui est passé à côté de ce même bord, ce qui permet de former un signal qui est utilisé pour le guidage latéral de la toile considérée On peut de préférence utiliser un détecteur qui émette soit des impulsions ultrasonores répétées à intervalles réguliers, soit des ultrasons permanents. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement, et partiellement en schéma-blocs, le principe de fonctionnement d'un dispositif conforme à l'invention, ainsi que son montage en tant qu'organe palpeur d'un ensemble de commande en circuit fermé commandant la position latérale d'une toile sur une machine à papier ; - la figure 2 représente un tel organe palpeur conforme à l'invention dans lequel un cristal à ultrasons fonctionne, sur un côté de la toile à détecter, à la fois comme émetteur et comme récepteur ;; - la figure 3 représente un exemple de réalisation de l'invention dans lequel on utilise un émetteur et un récepteur qui sont placés en regard l'un de l'autre sur les deux faces de la toile ; - la figure 4 représente une autre réalisation de l'invention dans laquelle on utilise un couple émetteur-récepteur qui est disposé sur une seule face de la toile à détecter ; - la figure 5 illustre la manière dont coopèrent le faisceau d'ultrasons utilise dans le procédé conforme à l'invention, et la surface du bord de la toile à détecter. Comme le montre la fig. 1, la position latérale d'une toile W, par exemple une toile métallique ou feutre, d'une machine à papier se trouve commandée à l'aide d'un rouleau de guidage 10 et d'un organe palpeur 20 conforme à l'invention. Le rouleau de guidage 10 est monté tournant sur des paliers dont l'un peut être sensiblement fixe, tandis que l'autre est relié à un bras 11 qui, par l'intermédiaire d'un axe d'articulation 12, est fixé sur une structure de châssis 13. Ce bras 11, ou une partie correspondante du châssis, se trouve relié à un moteur de manoeuvre 14, par exemple un vérin à membrane à commande par air comprimé, un vérin hydraulique, un moteur à engrenage et vis sans fin, ou tout autre moteur de commande correspondant. Comme le montre également la fig. 1, la membrane 15 du vérin 14, ou le piston correspondant de vérin,-se trouve, d'une manière connue en soi, soumise sur ses deux faces aux efforts de ressorts. Ce même vérin 14 se trouve relié par l'intermédiaire d'un axe d'articulation à une partie de châssis 13. La tige 16 qui est fixée à la membrane est reliée au bras 11 par l'intermédiaire d'un joint d'articulation de manière à faire tourner une extrémité du rouleau de guidage 10 suivant la direction de la flèc-he A et à régler ainsi la position latérale de la toile W à l'intérieur de limites déterminées. On envoie de l'air comprimé sur le vérin à l'aide d'une tuyauterie 17, et on peut pré-établir les pressions de base à l'aide d'étranglements 18 qui alimentent les côtés opposés de la membrane 15 par l'intermédiapre de tuyauteries 19. Comme le montre toujours la fig. 1, la position du bord R de la toile W se trouve détectée conformément à l'invention à l'aide d'un détecteur à ultrasons 20 dont le faisceau de rayonnement est référencé U. A partir de ce détecteur 20 ou d'une unité correspondante de détection, on reçoit un signal électrique soit analogique, soit numérique, a qui contient l'information concernant la position du bord R de la toile W par rapport à ce détecteur fixe 20. Ce signal a est envoyé à une unité 21 qui est par exemple un microprocesseur, une unité logique programmable ou analogue. Cette unité 21 tient également lieu de dispositif à partir duquel le cristal à ultrasons du détecteur 20 reçoit son excitation électrique. A partir de cette même unité 21, on reçoit un signal de commande qui est appliqué sur une unité 22 qui tient lieu de dispositif de manoeuvre à l'aide duquel est exécuté le mouvement mécanique qui commande la vanne 23, connue en soi, qui règle la différence existant entre les pressions qui sont envoyées par les tuyauteries 19 sur les faces opposées de la membrane 15. On règle de la sorte la position de cette membrane 15 qui commande une extrémité du rouleau 10 par l'intermédiaire des bras 11 et 16. La direction axiale du rouleau 10 influe à son tour sur 7a position latérale de la toile W d'une manière connue en soi. On obtient de la sorte un ensemble de commande à circuit fermé dans lequel on utilise un détecteur 20 conforme à l'invention dont le principe de fonctionnement et les différentes variantes de réalisation vont être décrits de manière plus détaillée ci-dessous en se reportant aux figures 2 à 5. Comme le montre la fig. 2, le détecteur 20 comprend un cristal à ultrasons qui sert à la fois d'émetteur et de récepteur. Ce détecteur 20 émet dans l'air des impulsions ultrasonores et une partie de la puissance de ces impulsions se trouve réfléchie en retour par la toile W. Sur cette fig. 2, la partie réfléchie des ultrasons est référencée Uk, et la partie non réfléchie du faisceau d'ultrasons, qui passe à côté du bord R de la toile W > par UQ. D'une manière connue en soi, le cristal à ultrasons 20 reçoit le faisceau réfléchi (écho) Uk grâce auquel il fournit un signal électrique a dont la tension est proportionnelle à l'intensité de cet écho Uk, Si bien que, lorsque le bord R de la toile W se déplace vers la gauche sur la fig. 2, ce signal a devient plus fort du fait du renforcement de l'écho. Sur cette même fig. 2, la distance entre la face active du dé tecteur et la toile W est référencée h, valeur qui est de préférence com prise dans l'intervalle d'environ 20 à 50 mm. Comme le montre la fig. 3, un couple émetteur-récepteur 24 25, fixé sur la structure mécanique de châssis, se trouve monté à proximité du bord R de la toile W. Un détecteur à cristal piézo-électrique 24 qui émet des ultrasons permanents se trouve disposé au-dessus de la surface du bord de la toile W, tandis qu'un second détecteur à cristal piézo-électrique 25, fonctionnant en tant que récepteur, se trouve disposé de manière symé trique au-dessous de la toile, si bien que le faisceau d'ultrasons qui passe de l'émetteur au récepteur rencontre la surface de la toile W d'une manière sensiblement perpendiculaire et à l'intérieur de la surface de son bord R. Lorsque la toile W se déplace transversalement suivant son propre plan, elle masque le faisceau d'ultrasons existant entre les détecteurs 24 et 25, dans une mesure qui dépend de la position de cette toile W. Sur la fig. 3, la partie du faisceau d'ultrasons qui est masquée par la surface du bord de la toile W est référencée UO et le faisceau qui a accès au récepteur 25 à par tir de l'émetteur 24, par UL. Le signal d'excitation qui parvient à l'émet teur 24 est référencé b et le signal qui est obtenu à partir du récepteur 25, signal qui est utilisé de la manière décrite ci-dessus , par a. La fig. 4 représente une variante de la réalisation repré sentée à la fig. 3 dans laquelle l'émetteur 27 et le récepteur 28 sont pla cés du même côté du plan de la toile W à détecter. L'émetteur 27 émet un faisceau d'ultrasons dont la partie UO qui demeure en dehors du bord R de la toile W ne se trouve pas réfléchie, tandis que la partie qui demeure à l'intérieur de ce bord R donne une réflexion Uk vers le récepteur 28. On dispose l'émetteur et le récepteur 27 et 28 en tenant compte de la loi de réflexion des rayonnements (angle d'incidence = angle de réflexion). La fig. 5 illustre le principe de l'invention. Le faisceau de rayonnement des ultrasons qui est utilisé est représenté par le cercle A, le bord de la toile W par Ro et ses limites normales de variation par R1 et R2 (l'écart latéral de variation = s). Si on utilise par exemple la réalisation conforme à la fig. 2, on obtient, à partir de la surface Ao à hachures croisées, un écho Uk, et donc un signal de mesure proportionnel à la arandear de cette surface Ao. Si d'autre part, on utilise la réalisation de la fig. 3, la surface Ao représente le faisceau masqué UO et la surface A1 la partie du faisceau qui est reçue. Les figures 2 et 4 se correspondent sur le plan du principe. En ce qui concerne la fig. 4, on peut également construire l'appareil de manière que l'émetteur et le récepteur 27 et 28 soient disposés suivant le même plan vertical situé suivant le bord R de la toile W. En ce qui concerne les figures 3 et 4, on peut mouler en une seule pièce 26 les couples de détecteurs 24-25 et 27-28 à l'aide d'une matière plastique polymère et on peut également placer dans cette pièce les microprocesseurs et les autres composants nécessaires. Dans le procédé conforme à l'invention, on utilise un détecteur réalisé de préférence en fluorure de polyvinylidène ou en un autre film en matière plastique piézoélectrique à l'aide duquel l'intensité du faisceau sonore envoyé dans l'air à partir du détecteur peut être rendue suffisamment élevée, ceci grâce à la faible impédance acoustique existant entre la matière plastique et 1'air. La fréquence des ultrasons utilisés est de préférence de l'ordre d'environ 0,5 MHz, fréquence qui est transmise de manière suffisamment efficace du détecteur vers l'air et vice versa. On a décrit ci-dessus une réalisation de l'invention dans laquelle le détecteur à ultrasons émetteur-récepteur se trouve placé à l'intérieur de la surface d'un bord de la toile à guider. L'invention peut également s'étendre à des réalisations dans lesquelles les détecteurs à ultrasons sont placés au voisinage de l'une et l'autre des surfaces des bords opposés de la toile à guider. A l'aide d'une telle réalisation, on peut réaliser une mesure précise de la largeur de la toile ou de la nappe de papier et/ou une fonction d'alarme, ce qui permet de contrôler l'apparition de rides dans la toile, telle qu'une toile métallique ou un feutre. A l'aide d'une mesure précise de la largeur de la nappe de papier, on peut même obtenir une augmentation notable de a production de papier. On peut combiner l'appareillage de mesure de la largeur et/ou de la tension de la nappe de papier ou de la toile, qui s'obtient à l'aide de deux détecteurs à ultrasons en positions opposées, avec des appareils de contrôle et/ou de régulation de la largeur de la nappe de papier, ainsi qu'avec des appareils contrôlant la tension transversale du feutre ou due la toile métallique, ceci en plus du contrôle de la position transversale. En appliquant le procédé conforme à l'invention, on peut réaliser un dispositif détecteur qui est d'un fonctionnement fiable et permet le guidage latéral de la toile dans une machine à papier, ce dispositif pouvant également être utilisé dans la section de compression comportant une toile métallique, ainsi que dans la section de séchage, des machines papier à grande vitesse. REVENDICATIONS 1. Procédé de guidage latéral des toiles, telles que des toiles métalliques et des feutres, dans une machine à papier, du type consistant à monter à proximité du bord (R) de la toile (W) à guider un dispositif détecteur (20 ; 24, 25 ; 27, 28) dont des ondes sont dirigées sur la surface de ce bord (R) de la toile à guider, la position latérale de ce bord (R) de la toile se trouvant détectée grâce à ces ondes, caractérisé en ce qu'on dirige un faisceau (U) d'ondes ultrasonores sur la surface du bord de la toile (W) à guider, et en ce qu'on reçoit le faisceau d'ondes (Uk) qui est réfléchi à partir de la surface du bord de la toile et/ou le faisceau d'ondes (UL) qui est passé à côté de ce même bord, ce qui permet de former un signal (a) qui est utilisé pour le guidage latéral de la toile (W) considérée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le même cristal à ultrasons (20) sert à la fois d'émetteur et de récepteur du faisceau d'ultrasons (U), en recevant l'écho d'ultrasons (Uk) qui est réfléchi en retour par la surface (Ao) du bord (R) de la toile (W) à guidé. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un émetteur d'ultrasons (24) et un récepteur d'ultrasons (25) à partir duquel on obtient un signal de commande (a) indiquant la position latérale de la toile (W) à guider. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on dispose l'émetteur (24) et le récepteur (25) d'ultrasons, de préférence de manière symétrique, au voisinage du bord (R) de la toile (W) à guider, sur ses faces opposées, de manière que le récepteur d'ultrasons (25) reçoive principalement le faisceau d'ultrasons (UL) qui est passé à côté du bord (R) de la toile (W). 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on dispose l'émetteur (27) et le récepteur (28) d'ultrasons sur la même face de la toile (W) à guider, au voisinage de son bord (R), de sorte que le récepteur (28) reçoit essentiellement le faisceau d'ultrasons (Uk) émis par l'émetteur (27) et réfléchi par la surface du bord (R) de la toile (W). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, à l'aide dudit signal (a), on commande un ensemble de commande à circuit fermé (21, 22, 23, 14) qui influe sur la position latérale de la toile (W) à guider. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le guidage de la toile (W) a lieu d'une manière connue en soi, a l'aide d'un dispositif de manoeuvre (14), tel qu'un vérin à membrane ou analogue, qui règle la position de l'un des paliers, ou des deux, du rouleau de guidage (10) qui guide la toile (W). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on utilise un détecteur au fluorure de polyvinylidène ou un autre détecteur correspondant réalisé en un film de matière plastique piézo-électrique. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la fréquence des ultrasons utilisés est de l'ordre de f = 0,5 MHz. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on utilise un détecteur qui transmet soit des impulsions ultrasonores répétées à intervalles réguliers, soit des ultrasons permanents, et en ce qu'il s'agit de préférence d'un détecteur pézo- électrique qui est de préférence disposé à une distance d'environ 20 à 50 mm par rapport au plan de la toile à guider, au voisinage d'un bord (R) de cette toile. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les détecteurs à ultrasons sont montés sur les deux surfaces des bords opposés de la toile et/ou de la nappe de papier à contrôner. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on mesure, et/ou règle, la largeur transversale de la toile et/ou de la nappe de papier, et/ou la tension transversale de cette toile, et en ce que, à cet effet, on envoie des signaux aux dispositifs de mesure,de contrôle et/ ou de réglage, à partir des détecteurs à ultrasons qui sont montés sur les deux bords opposés de la nappe et/ou toile à contrôler.