Brevet FR2599646A1 — publié le 19871211

Cylindre de laminoir à enveloppe tournante L'invention a pour objet un cylindre de laminoir à enveloppe tournante du type utilisé en particulier pour la correction d'épaisseur et de planéité sur le produit plat en cours de laminage. Depuis un certain temps, en effet, on utilise dans les laminoirs des cylindres à enveloppe tournante comportant un support fixe en forme de poutre allongée entouré par une enveloppe tubulaire qui est montée rotative sur la poutre au10 tour de paliers définissant un axe de rotation transversal à l'axe de laminage, et une pluralité de-moyens de maintien de l'enveloppe répartis l'un à côté de l'autre sur la longueur de la poutre suivant un plan axial d'appui qui correspond au plan de transmission de l'effort de laminage lorsque le cylindre 15 fait partie d'un laminoir. En effet, l'enveloppe tubulaire, d'épaisseur relativement mince, est déformable et en agissant sélectivement sur les différents moyens de maintien, on peut donner à la face externe du cylindre qui sert par exemple de cylindre d'appui dans le laminoir, un profil permettant de compenser des défauts de planéité ou d'épaisseur relevés sur le produit en cours de laminage. A cet effet, chaque moyen de maintien de l'enveloppe est constitué par un patin centré sensiblement dans le plan d'appui, interposé entre l'enveloppe et la poutre-support et monté coulissant sur cette dernière sui25 vant une direction radiale s'étendant sensiblement dans le -plan d'appui. Chaque patin prend appui sur la poutre et sur la face interne de l'enveloppe par l'intermédiaire d'une face d'appui cylindrique de rayon sensiblement égal à celui de la face interne. Il est possible de-régler individuellement la poussée de chaque patin dans-le sens radial de façon à donnerà l'enveloppe tubulaire le profil convenable. L'enveloppe tubulaire tourne donc sur les patins de maintien qui, à.cet effet, sont associés à-des moyens d'introduction continue d'un -fluide susceptible de former.un film lubrifiant dans l'inter- -35 valle entre-la face d'appui du patin et la face.interne de l'enveloppe. - 9817 FR Généralement, chaque patin de maintien fonctionne de façon analogue à un palier hydrostatique et est muni à cet effet, sur sa face d'appui, d'une poche hydrostatique constituée d'un évidement s'ouvrant vers l'extérieur ou bien de ca5 naux en forme de pattes d'araignée qui répartissent le fluide lubrifiant dans l'intervalle entre la face d'appui du patin et l'enveloppe. D'autre part, chaque patin constitue généralement une partie d'un vérin hydraulique dont.1'autre partie est solidaire de la poutre et qui est alimenté à une pression 10 contr5ôlée par un dispositif derégulation de façon à exercer la poussée désirée sur l'enveloppe et à donner à celle-ci le profil convenable. On a aussi imaginé, dans une demande de brevet français déposée le 31 Octobre 1984 sous le n 84-16654 par 15 la même Société, d'associer à chaque patin de maintien des moyens de mise en circulation du fluide lubrifiant dans l'intervalle entre le patin et l'enveloppe et dans le sens de rotation de celle-ci de telle sorte que le patin de maintien fonctionne de façon analogue à un palier hydrodynamique. L'invention a pour objet de perfectionner encore ce type de cylindre de laminoir de façon à mieux assurer le centrage de'l'enveloppe sur ses patins de maintien. Conformément à l'invention, chaque patin de maintien est muni, sur la partie de sa face d'appui tournée du cô25 té amont dans le sens de rotation de l'enveloppe, d'un moyen de centrage par appui latéral sur la face interne de l'enveloppe, dans une direction radiale inclinée par rapport au plan d'appui et sous une pression suffisante pour' provoquer un décalage transversal du patin susceptible de déterminer un 30 effet de coin à l'extrémité aval de ce dernier. De façon particulièrement avantageuse, le moyen-de poussée latéral de chaque patin comprend au moins une poche de centrage hydrostatique. ménagée sur -le côté amont de la faceappui du patin et s'ouvrant vers laface interne de l'envelop-35 pe et un circuit d'alimentation sous pression de la poche -de centrage par un fluide lubrifiant susceptible de constituer au moins une partie du fluide interposé dans l'intervalle en- 9817FR tre le patin et l'enveloppe. Selon différentes formes de réalisation avantageuses de l'invention, la poche latérale de centrage peut être associée soit à des moyens de mise en circulation du fluide lubrifiant entre le patin et l'enveloppe dans le cas d'un appui hydrodynamique, soit à une poche d'effort sensiblement centrée dans le plan d'appui, dans le cas d'un appui hydrostatique. Dans ce dernier cas, la poche de centrage est alimentée sous une pression moindre que la poche d'effort, 10 la pression dans la poche de centrage pouvant par exemple être comprise entre le tiers et la moitié de la pression dans la poche d'effort. Lorsque la poche de centrage est associée à une poche d'effort hydrostatique, selon l'une des caractéristi15 ques essentielles de l'invention, le fluide lubrifiant est alimenté dans les deux poches avec un débit de fluide suffisant pour réaliser une circulation dans le sens de rotation de l'enveloppe et par conséquent un centrage de celle-ci par effet de coin à l'extrémité aval du patin qui fonctionne a20 lors de façon hydrostatique avec un effet de centrage hydrodynamique. Dans le cas ou le patin fonctionne de façon hydrodynamique, la poche latérale selon l'invention permet de contrôler l'effet de centrage par coin d'huile à l'extrémité 25 aval du patin. Mais il peut être intéressant de combiner l'ensemble de tous ces moyens pour mieux assurer la transmission de l'effort et le contrôle du profil de l'enveloppe tubulaire. L'invention sera mieux comprise par la description30 détaillée d'un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple-et représenté sur- les dessins annexés. La figure 1-est un schéma d'ensemble d'un cylindre -àenveloppe tournante muni de moyens de centrage selon l'invention.. - La figure 2 représente_à échelle agrandie, en coupe transversale, un patin de maintien muni des dispositions selon l'invention. 9817 FR La figure 3 est un diagramme des pressions exercées le long du patin selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement, en coupe transversale, un cylindre d'appui de laminoir 1 as5 socié à deux cylindres de travail 11 entre lesquels passe le produit laminé 12. Selon une disposition bien connue maintenant, le cylindre d'appui est constitué d'une enveloppe tubulaire 1 qui est montée rotative, par l'intermédiaire de paliers non 10 représentés, sur une poutre-support 2 s'étendant à l'inté- rieur de l'enveloppe tubulaire 1, transversalement à la direction de laminage, de façon à définir un axe de rotation de l'enveloppe tubulaire placé dans le plan de laminage P passant par lesaxes des cylindres de travail 11. L'enveloppe tubulaire 1 prend appui sur la poutre 2 par l'intermédiaire d'une pluralité de patins de maintien 3 répartis sur toute sa longueur et interposés entre la façe interne cylindrique 13 de l'enveloppe et la face inférieure 21 de la poutre-support 2. A cet effet, chaque patin de maintien 3 est muni, du côté de l'enveloppe tubulaire, d'une face d'appui cylindrique 31 de diamètre légèrement inférieur à celui de la face interne 13 de l'enveloppe et, sur sa face 32 tournée vers la -poutre, d'un évidement 33 constituant la chambre d'un vérin 25 hydraulique dont l'axe est placé dans le plan d'appui P et à l'intérieur de laquelle peut coulisser un piston 22 solidaire de la poutre 2 ou prenant simplement appui sur celle-ci. La chambre de.vérin:33 est alimentée en-huile à partir d'une centrale hydraulique 4 par un circuit d'alimentation 41 qui 30 passe dans un orifice central 23 de la poutre 2 et traverse celle-ci et le piston 22 pour-déboucher dans la chambre 33.Chaque patin 3 est ainsi muni d'un vérin alimenté par un circuit particulier 41 dont le débit et la pression sont contrôlés par un. dispositif de régulation 42 en fonction d'informa- 35 tions transmises par un dispositif 43 de contrôle de la planéité ou du profil du produit laminé 12 et-qui peut être de tout type-connu. 9817 FR De nombreuses installations de ce genre ont déjà été réalisées et décrites dans des documents publiés et il n'est donc pas nécessaire de les décrire en détail. On sait en particulier que, selon les indications données par le dispositif de contrôle 43, le dispositif de régulation 42 règle la pression dans les vérins 33 de chacun des patins de maintien 3 de façon à donner à l'enveloppe tubulaire 1 un profil extérieur convenable. Pour transmettre la poussée du vérin 33 à l'enveloppe 1, il est nécessaire d'in10 terposer un film de fluide lubrifiant entre la face d'appui 31 du patin 3 et la face interne 13 de l'enveloppe et différents moyens peuvent être utilisés à cet effet. Par exemple, le patin 3-peut être muni dans sa partie centrale d'une poche hydrostatique 5 constituée d'un évidement ménagé sur la face d'appui 31 en s'ouvrant largement vers l'extérieur et relié à la centrale hydraulique 4 par un circuit d'alimentation 51 permettant d'introduire dans la poche 5 le fluide lubrifiant, sous une pression correspondant à la poussée du vérin 22, 33, avec un débit de fuite suffisant 20 pour que l'huile se répande entre la face interne 13 de l'enveloppe 2 et la face d'appui 31 du patin 3 en formant un film d'huile continu 52 qui permet la rotation de l'enveloppe 1 en prenant appui sur le patin 3.- La pression d'alimentation des poches d'effort 5 25 des patins 3 peut être -la même pour l'ensemble-des patins, chacun de ceux-ci pouvant être muni d'un canal 53 d'alimentation de la poche d'effort 5 relié à une conduite de distribution 54 s'étendant le long de la poutre'2 pour l'alimentationde tous les patins et alimenté par-ie circuit 51 à partir de -30 la centrale hydraulique 4 par l'intermédiaire d'un dispositif 44 de contrôle de la pression. Il est possible également, comme-on l'a décrit dans:'la demande de brevet n0 84-16654 de la Demanderesse déjà citée, d'associer les patins-3 à des moyens de mise en circu35 lation d'huile dans l'espace entre les patins et l'enveloppe, comprenant un circuit de gavage-55 qui introduit le fluide lubrifiant à l'extrémité-34 du patin 3 tourné du côté amont 9817 FR *t.. 2599646 dans le sens de rotation de l'enveloppe, le fluide ainsi injecté étant entraîné par la rotation de l'enveloppe 1 autour du patin 3 jusqu'à l'extrémité aval 35 o est placé un dispositif de récupération de l'huile qui, par un circuit de re5 tour 56, renvoie l'huile récupérée dans la centrale hydraulique 4. De la sorte, selon la demande de brevet déjà citée, un effet de portance hydrodynamique peut-s'ajouter à l'effet hydrostatique réalisé par la poche d'effort 5 mais on 10 peut aussi, dans certains cas, utiliser le dispositif hydrodynamique seul. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, on dispose sur la partie 36 de la face d'appui 31 du patin tournée du côté amont dans te sens de rotation, une po15 che hydrostatique latérale 6 qui est alimentée en huile par la centrale hydraulique 4 par l'intermédiaire d'un circuit d'alimentation 61 commun à tous les patins et débouchant dans une conduite de répartition 62 reliée aux différentes poches latérales 6 par des canaux 63 ménagés dans chacun des patins. 20 Le circuit 61 d'alimentation des poches latérales 6 est muni d'un moyen 45 de contrôle du débit et de la pression de l'huile. Il est ainsi possible, en alimentant les poches 6 sous une pression suffisante dirigée suivant une direction D 25 inclinée par rapport au plan d'appui P de provoquer un léger décalage transversal du patin 3 se traduisant par un excentrement horizontal dans le sens de la flèche 65 indiqué sur la figure 2, c'est-à-dire du côté aval du patin. Le jeu e1 entre l'extrémité aval 35 du patin et la paroi interne 13 de 30 l'enveloppe diminue alors que le jeu e2 à l'extrémité amont 34 du patin 3augmente. On réal-ise ainsi à l'extrémité aval35 du patin la formation d'un coin d'huile qui détermine un effet automatique de centrage du patin. On peut donc définir un jeu minimum eo, par -exem--- ple de 50 microns, et déterminer les pressions dans-la'poche d'effort 5 et dans laà poche de centrage 6 en fonction du7 jeu minimum, de la vitesse de rotation de l'enveloppe qui est 9817 FR 7 o généralement fixée à l'avance, de l'élévation de température, de l'effort à transmettre sur l'enveloppe et, d'une façon générale, de tous les paramètres agissant sur la circulation d'huile pour que le jeu soit maintenu par auto-régulation à la valeur fixée. En effet, comme on l'a représenté schématiquement, à titre d'exemple, sur le diagramme de la figure 3, qui donne la répartition des pressions le long de la face d'appui 31 du patin, la pression P2 dans la poche de centrage 6 peut être déterminée en correspondance avec la pression Pl 10 dans la poche d'effort 5 et en tenant compte de la position des poches de façon qu'il y ait un équilibre entre les pressions exercées de part et d'autre du plan médian P du patin. De la sorte, si le jeu el diminue, il se produit une augmentation de pression du côté aval qui repousse le patin 3 dans 15 sa position médiane et réciproquement. Grâce à la poche de centrage selon l'invention, il est donc possible de réaliser le coin d'huile nécessaire à l'autocentrage hydrodynamique du patin sans donner à la face d'appui de ce dernier le profil normalement nécessaire 20 pour réaliser le coin d'huile, comme on le fait dans les paliers hydrodynamiques. On notera que, comme on l'a représenté sur la figure, la poche d'effort 5 n'est pas exactement centrée sur le plan d'appui P mais est, de préférence, légèrement décalée 25 vers l'aval de façon à mieux équilibrer l'effet du patin de centrage 6. L'huile est introduite dans les poches 5 et 6-avec - un débit constant et par conséquent avec un débit de fuite qui varie légèrement en fonction de la position du patin mais elle 30 se mélange avec l'huile en circulation entre le patin et l'en. veloppe et récupérée par le circuit 56. -En tout état de cause, l'excentrement horizontal du patin est léger et peut être absorbé par les jeux existant nécessairement entre le patin et le piston 22 lié à la poutre 35 2. Pour faciliter cet excentrement, comme on l'a représenté sur la figure, il est avantageux que le piston 22 qui coulisse de façon étanche à l'intérieur de la chambre 33 du patin 9817 FR grâce à des joints d'étanchéité 24, s'appuie librement sur la face inférieure 21 de la poutre 2 par l'intermédiaire d'une face lisse ne s'opposant pas au déplacement latéral du pis- ton, le patin 3 étant centré radialement sur la poutre 2 par des faces de guidage coulissant 25 munies de garnitures 26 qui ménagent un guidage à frottement doux tout en pouvant s'écraser légèrement. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui-vient d'être décrit à titre 10 de simple exempler des variantes ou dispositions équivalentes pouvant être utilisées sans sortir du-cadre de protection défini par les revendications. En particulier, on a décrit un cylindre à patins de maintien utilisant en combinaison des moyens d'appui hy15 drostatiques et hydrodynamiques mais la poche de centrage selon l'invention pourrait être utilisée également avec des patins de maintien utilisant uniquement soit un effet hydrostatique soit un effet hydrodynamique. Comme on l'a indiqué, lorsque l'appui du patin sur 20 l'enveloppe est réalisé uniquement par effet hydrodynamique, l'utilisation de la poche de centrage selon l'invention favorise l'effet d'auto-centrage du patin même sans donner une forme particulière à la face.d'appui 31 de ce dernier. Lorsque le patin de maintien 3 est muni uniquement 25 d'une-poche d'effort hydrostatique 5, l'utilisation de la poche de centrage 6 permet de réaliser un--auto-centrage par effet de-coin à extrémité aval, la circulation d'huile dans l'intervalle entre le-patin et l'ienveloppe étant-assurée alors parle débit de fuite des poches d'effort 5 et de centrage 6, 30 même en l'absence du circuit de gavage 55. - -Par:ailleurs, on a décrit l'invention dans le ca-dre d'un-cylindre d'appui de laminoir qui en constitue une ap-plication-particulièrement intéressante, mais les mêmes dispositions pourraient être utiles dans dtautres applications, chaque fois que l'on utilise un cylindre-à enveloppe tournante prenant appui sur une poutre-support par l'intermédiaire de patins de maintien répartis sur sa longueur. 9817 FR REVENDICATIONS 1. Cylindre de laminoir à enveloppe tournante comprenant un support fixe (2) en forme de poutre allongée, une enveloppe tubulaire (1) entourant la poutre-support (2) et montée rotative sur cette dernière autour d'un axe, une pluralité de moyens (3) de maintien de l'enveloppe répartis l'un à côté de l'autre sur la longueur de la poutre suivant un plan axial d'appui (P) le long duquel est transmis l'effort de laminage, chaque moyen de maintien comprenant un patin (3) 10 centré sensiblement dans le plan d'appui (P), interposé entre l'enveloppe (1) et la poutre-support (2) , et monté coulissant sur cette dernière suivant une direction radiale, sensiblement dans le plan d'appui (P) et un moyen de réglage (21, 33) de la poussée radiale du patin (3), prenant appui sur ce dernier 15 et sur la poutre, le patin (3) étant muni d'une face d'appui cylindrique (31) de rayon sensiblement égal à celui de la face interne (13) de l'enveloppe (1) et associé à des moyens (51, ) d'introduction continue d'un fluide lubrifiant sous forme de film interposé dans l'intervalle (52) entre la face d'appui 20 (31) du patin et la face interne (13) de l'enveloppe, caractérisé par le fait que chaque patin (3) est muni, sur la partie (36) de sa face d'appui (31) tournée du côté amont, dans le sens de rotation de l'enveloppe (1), d'un moyen (6) de centrage par appui latéralsur la face interne (13) de l'enveloppe, dans 25 une direction radiale (D) inclinée par rapport au plan d'appui (P) et sous une pression suffisante pour provoquer un décalage transversal du patin et-créer un effet de coin à l'extrémité aval de ce dernier. 2. Cylindre de laminoir selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que le moyen de poussée latérale de chaque patin comprend--au moins une poche (6) de-centrage hydrostati-"que ménagée sur le côté amont (36) de la face d'appui (31) du patin (3) et s'ouvrant vers la face interne (13) de t'enve-lop- pe (1) et un circuit (61) d'alimentation sous pression de la 35 poche (6) par un fluide lubrifiant susceptible de constituerau moins une partie du fluide interposé-dans l'intervalle (52) entre le patin (3) et l'enveloppe (1). 9817 FR 10. 2599646 3. Cylindre de laminoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque patin (3) est associé à des moyens (55) de mise en circulation d'un fluide lubrifiant dans l'intervalle (52) entre le patin (3) et l'enveloppe (1) dans le sens de rotation de l'enveloppe et que la poche de centrage '(6) est alimentée à débit constant par du fluide lubrifiant susceptible de se mélanger au fluide en circulation. 4. Cylindre de laminoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque patin (3) est muni d'au moins 10 deux poches d'appui hydrostatique, respectivement une poche latérale (6) de centrage et au moins une poche d'effort (5) sensiblement centrée dans le plan d'appui (P), lesdites poches étant alimentées en fluide lubrifiant sous des pressions différentes, la poche de centrage étant sous une pression moindre que la poche d'effort et le fluide lubrifiant étant alimenté par les deux poches avec- un débit de fuite suffisant pour réaliser une circulation de fluide dans le sens de rotation de l'enveloppe.