Brevet FR2616089A1 — publié le 19881209

L'invention a pour objet un dispositif de maintien axial d'un cylindre à enveloppe tournante du type utilisé pour le pressage ou le laminage de produits plats notamment dans l'industrie du papier mais s'applique plus spéciale- ment aux installations de laminage de produits métalli- ques soumis à des efforts de serrage importants. Depuis un certain temps, on a proposé d'utiliser, d'abord dans la fabrication du papier puis, récemment, dans les laminoirs, des cylindres à enveloppe tournante compre- nant un arbre-support fixe en forme de poutre allongée,en- touré par une enveloppe tubulaire montée rotative sur la poutre autour de paliers définissant un axe de rotation transversal à l'axe de laminage, et prenant appui sur la poutre par l'intermédiaire d'une pluralité de moyens de maintien répartis l'un à côté de l'autre sur la longueur de la poutre et centrés sur un plan axial d'appui qui corres- pond au plan de transmission de l'effort de serrage lorsque le cylindre 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 cy- lindre, par exemple dans un laminoir de type quarto ou sexto, un profil permettant de compenser le fléchissement.de l'arbre et de corriger des défauts de plan4ité ou d'épaisseur relevés sur le produit en cours de laminage. Les cylindres à enveloppe tournante sont connus de- puis très longtemps dans l'industrie du papier et,. par exemple, le brevet des Etats-Unis US-A-2.395.915 décrit un cylindre de ce type dans lequel chaque organe de maintien est constitué par une pièce en forme d'étrier qui prend ap- pui sur la face interne de l'enveloppe par trois galets écartés sensiblement à 120 , respectivement un galet cen- tral placé dans le plan de serrage et deux galets latéraux s'appuyant sur des faces de guidage de l'arbre support,pa- rallèles au plan de serrage De la sorte, l'enveloppe tubu- laire est maintenue parfaitement centrée dans le plan de serrage par les différents organes de maintien répartis sur toute sa longueur. Cependant, un tel système de centrage par galets ne permet pas la transmission d'efforts importants à de gran- desvitesses de rotation et c'est pourquoi l'on préfère réa- liser le réglage du profil de l'enveloppe par des patins de maintien centrés dans le plan de serrage et interposés en- tre l'arbre et l'enveloppe, chaque patin prenant appui d'un côté sur la face interne de l'enveloppe par l'intermédiaire d'une face d'appui cylindrique sensiblement de même rayon et de l'autre sur l'arbre support par l'intermédiaire d'un moyen de poussée réglable, généralement un vérin hydrauli- que qui permet de régler individuellement la poussée de chaque patin dans le sens radial de façon à donner -à l'enveloppe tubulaire le profil convenable. Un fluide hydraulique est introduit en continu en- tre la face d'appui du patin et la face interne de l'enveloppe de façon à former un film lubrifiant permettant la rotation de l'enveloppe en prenant appui sur les patins. Une telle disposition est décrite par exemple, dans le document US-A-3 131625. Dans ces dispositions connues, le centrage de l'enveloppe sur l'arbre était assuré par les organes de maintien répartis sur toute sa longueur et il n'était pas prévu de paliers de centrage aux extrémités de l'enveloppe. Cependant, l'enveloppe ainsi montée flottante sur sur les extrémités des patins a tendance à se déformer et & être entraînée tr-nsversalement par le produit lui-même lorsque ce dernieL est appliqué directement sur le cylin- dre, ou bien par la rotation du cylindre -adjacent dans le cas, par exemple o le cylindre à enveloppe tournante constitue le cylindre d'appui d'un laminoir.L'enveloppe tu- bulaire est donc, de préférence maintenue à chaque ex- trémité par des paliers de centrage eux-mêmes maintenus centrés dans le plan de serrage. Chaque palier est consti- tué, de façon classique, d'une bague externe et d'une bague interne entre lesquelles sont interposés des rouleaux ou des billes, la bague externe étant solidaire de l'enveloppe et la bague interne étant centrée dans le plan de serrage par des - organes de guidage coulissant ménagés sur l'arbre-support. Par exemple, selon une disposition prévue dans ce but dans le document FR-A- 2083 171, la bague interne de chaque palier est munie de faces de guidage montées coulis- santes le long de méplats correspondants ménagés sur l'ar- bre support et parallèles au plan de serrage. De la sorte, l'enveloppe tubulaire peut se déplacer légèrement par rapport à l'arbre support en fonction des efforts appliqués mais en restant bien centrée dans le plan de serrage. Ces dispositions connues, qui étaient prévues pour l'industrie du papier, c'est-à-dire pour des efforts rela- tivement peu importants, ne sont pas immédiatement transpo- sables à l'industrie métallurgique et en particulier aux laminoirs dans lesquels le cylindre doit servir. à la trans- mission d'un effort de laminage très important et peut,en outre, avoir tendance à se déplacer parallèlement à l'axe par rapport à l'arbre support sous l'action des efforts appliqués. Il faut donc assurer le maintien axial de l'enveloppe mais en laissant à celle-ci la possibilité de se positionner et de se déformer indépendamment de l'arbre. L'invention a pour but de résoudre ce problème et a donc pour objet un dispositif de maintien axial d'un cylin- dre à enveloppe tournante du type comprenant un arbre fixe en forme de poutre allongée porté à chaque extrémité par un organe de support dans un bâti fixe, une enveloppe cylin- drique tubulaire enfilée sur. l'arbre est montée rotative autour d'un axe de rotation sur une série de patins de maintien alignés interposés entre l'arbre et.l'enveloppe et associés chacun à un moyen de poussée pour le réglage dt profil de l'enveloppe, cette dernière étant munie à chaquE extrémité d'un palier de centrage sur l'axe de rotatiox comprenant une bague externe solidaire en rotation de l'enveloppe et une bague interne bloquée en rotation. Conformément à l'invention, chaque palier de cen- trage est aménagé de façon à encaisser des poussées axiales et prend appui axialement sur l'organe de support pa: l'intermédiaire d'un dispositif d'appui flottant suscepti ble d'exercer une pression axiale uniformément répartie su la bague interne du palier en suivant les décalages angu laires de l'axe du palier par rapport à l'axe d, l'extrémité correspondante de l'arbre qui résultent des dé formations respectives de l'enveloppe et de l'arbre sou l'action des efforts appliqués en service. Selon une caractéristique préférentielle d l'invention, le dispositif d'appui flottant de chaque pa lier comprend une pluralité de poussoirs répartis régulié rement autour de l'axe et montés coulissant parallèlement l'axe sur une douille enfilée sur l'extrémité de l'arbre e constituant une partie de l'organe de support, chaque poussoi prenant appui sur la bague interne du palier avec possibilit de déplacement axial Chaque poussoir constitue avantageusement le pisto d'un vérin hydraulique dont le corps est ménagé l'intérieur de la douille, lesdits vérins étant reliés à u circuit hydraulique commun de maintien sous pression. De préférence, le dispositif d'appui comprend e outre un anneau de frottement interposé entre les poussoir et la face frontale de la bague interne du palier et logé avantageusement dans un logement ménagé à l'extrémité fronta le de la douille avec un jeu angulaire. permettant audit an neau de suivre les décalages du palier par rapport à 1 douille. 5. De la sorte, il est possible d'alimenter les vérins des poussoirs sous une pression suffisante- pour per'metre l'application de l'anneau de frottement contre la bague interne du palier en lui laissant cependant une pos- sibilité de glissement permettant le positionnement radial de l'enveloppe par rapport à l'arbre fixe, la pression pouvant ensuite augmenter sous l'action des efforts axiaux transmis par l'enveloppe. Selon une disposition particulièrement avantageuse O utilisable lorsque le cylindre est appliqué à. un. laminoir et doit transmettre un effort important, la bague interne de chaque palier est bloquée en rotation par rapport à l'organe de support de l'arbre par une clavette unique cen- trée dans le plan de serrage et placée du côté diamétrale- ment opposé au patin de maintien, ces derniers couvrant un secteur angulaire suffisant pour assurer le centrage de l'enveloppe par rapport à l'arbre du côté opposé. Mais l'invention sera mieux comprise par la des- cription suivante d'un mode de réalisation particulier, O donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins an- nexés La figure 1 est une vue schématique de la partie supérieure d'un laminoir équippé d'un cylindre à enveloppe tournante. La figure 2 représente en coupe axiale l'extrémité du cylindre et son organe de support. La figure 3 est une demi-vue en coupe transversale selon la ligne A-B de la. figure 2. La figure 4 est une demi-vue en coupe transversale 0 selon la ligne C-D de la figure 2. Sur la figure 1, on a représenté très schématique- ment un laminoir comprenant une cage 1 -constituée de deux colonnes verticales 11 reliées par une traverse 12 et déli- mitant une fenêtre 13 à l'intérieur de laquelle sont placés l'ensemble des cylindres,respectivement les deux cylindres 2 6 1 6 0 8 9 de travail 14 entre lesquels passe le produit 15 et les cylin- dres d'appui 16 qui les encadrent. L'un au moins de ces cy- lindres d'appui est constitué d'un cylindre à enveloppe déformable comprenant un arbre fixe 2 porté à chaque extrémité par une empoise de support 3 logée dans la colonne correspon- dante 11 du laminoir et sur lequel est enfilée une enveloppe cylindrique 4 prenant appui sur l'arbre par l'intermédiaire d'une pluralité d'organes de maintien 22. L'effort de serrage appliqué sur le produit 15 de lar- geur plus faible que l'écartement des empoises 3 entraîne un centrage de l'arbre 2 qui est compensé en réglant le profil de l'enveloppe 4 au moyen des organes de maintien 22 de façon à maintenir la régularité de la pression exercée sur la largeur du produit 15. Il en résulte, à chaque extrémité de l'enveloppe, ur certain décalage angulaire entre l'axe 60 du palier 6 et l'axE de l'empoise. Comme on l'a représenté plus en détail sur la figu- re 2, chaque empoise de support 3 comprend une douille 3] dans laquelle est enfilée sans jeu l'extrémité correspon- dante 20 de l'arbre 2. L'enveloppe tubulaire 4 est munie à chaque extré- mité d'un patin de centrage 6 constitué d'une bague interne 61 et d'une bague externe 62 entre lesquelles sont interpo- sés des rouleaux coniques 63 de telle sorte que, selor l'une des caractéristiques de l'invention, le palier ( constitue une butée susceptible d'encaisser des pousséeE axiales. A cet effet, le palier 6 est logé dans un évide- ment interne 41 pratiqué à l'extrémité de l'enveloppe 4. Le palier 6 est appliqué, par sa bague interne 62, contre le fond 42 du logement 41 par une pluralité de pous- soirs 5 répartis régulièrement autour de l'axe et logée dans des alésages 33 ménagés sur la face frontale 32 de le douille 31 opposée au palier 6. Chaque poussoir 5 est soli- daire d'un piston 51 coulissant à l'intérieur de l'alésage 33 suivant une direction parallèle à l'axe, l'ensemble constituant un petit vérin hydraulique dont la chambre 53 est limitée par l'alésage 33 et le- piston 51.Les chambres 53 des différents vérins sont reliées entre elles par un canal circulaire non représenté ménagé dans la douille 31, et l'ensemble peut être mis sous pression avant la mise en service par un canal 34 ménagé dans la douille et parallèle à l'axe Un anneau plat 52 est interposé entre les poussoirs 5 et la face frontale 64 de la bague interne 61 du palier 6 Cette dernière est enfilée sur l'extrémité 20 de l'arbre 2 avec un jeu 65 permettant à l'enveloppe 4 de se décaler et de se déformer par rapport à l'arbre 2 sous l'action des patins de maintien 22. La bague interne 61 du palier.6 doit être bloquée en rotation et ce blocage peut être réalisé de façon connue par exemple au moyen d'un ou plusieurs axes parallèles au plan de serrage, montés sur l'extrémité de liarbre-support et cou- lissant dans des alésages correspondants ménagés sur la bague interne du palier, selon la disposition du brevet allemand l1.146.022.Cependant, dans le mode de réalisation représenté sur les figures, on préfère laisser à l'enveloppe une certai- ne liberté de positionnement par rapport aux autres cylindres en réalisant, le blocage en rotation au moyen d'une clavette unique 66 centrée dans le plan de serrage du côté opposé aux patins de maintien 22 et s'engageant dans des rainures corres- pondantes et alignées ménagées dans la bague interne 61 du pa- lier 6, dans l'anneau de frottement 52, dans la douille 31 et dans l'extrémité 20 de l'arbre 2. Pour permettre les décalages et déformations de l'enveloppe 4 et de ses paliers 6 par -rapport à l'arbre 2,. un jeu 67 égal au jeu 65 est ménagé entre la clavette 66 et le fond de la rainure de la bague interne 61. L'anneau de frottement 52 est inséré dans un logement ménagé sur la face frontale de la douille 31 avec un lége2 jeu mécanique permettant un certain décalage angulaire de l'axe de la douille 31 par rapport à l'axe de l'anneau di frottement 52 appliqué contre la bague interne 61 par le: poussoirs 5,ces derniers étant munis d'une face d'appui ar rondie. Comme on l'a indiqué plus haut, les chambres 53 de vérins des poussoirs 5 sont reliées entre elles de façon 0lo former un circuit fermé qui, avant la mise en service, es placé sous une certaine pression au moyen du cana d'alimentation 34, celui-ci étant ensuite fermé de façon qu la pression soit maintenue. Cette pression est simplement suf fisante pour appliquer l'anneau 52 contre la bague 61 mai sans s'opposer au glissement d'une pièce par rapport l'autre. De la sorte, à la mise en service, l'enveloppe 4 cer trée sur les patins de maintien 22 peut prendre une positic d'équilibre par rapport à l'arbre 2 sous l'action de l'effo! appliqué dans le plan de serrage et des diverses sollicite tions. En cours de laminage, l'ensemble des poussoirs alimentés sous une même pression et en circuit feri constitue un appui flottant,tout déplacement dans un sens de poussoirs d'un côté de l'axe étant compensé par un déplacemex inverse des poussoirs placés du côté opposé grâce à la lib: circulation de l'huile.Toute tendance à un déplament axial l l'enveloppe 4 dans un sens ou dans l'autre est empêchée pi l'ensemble des poussoirs du palier 6 placé du côté opposé déplacement et se traduit simplement par une augmentation pression dans les chambres des vérins. Le dispositif de butée axiale selon l'inventi permet donc à l'enveloppe de se positibnner librement et se déformer indépendamment de la poutre sans introdui d'efforts parasites susceptibles de perturber le réglage profil de l'enveloppe. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux dé- tails du mode de réalisation qui vient d'être décrit et qui pourrait faire l'objet de variantes sans s'écarter du cadre de protection défini par les revendications. En particulier, dans l'exemple représenté, les paliers 6 sont maintenus dans le plan de serrage par une seule clavette, le centrage de l'enveloppe étant assuré sur toute sa longueur par les patins de maintien qui, à cet effet,couvrent un secteur angulaire suffisant, compris entre 90 et 180 , de la paroi interne de l'enveloppe.Mais les paliers 6 pourraient également être centrés directement sur l'arbre par l'ntermédiaire de deux clavettes ou bien de faces de guidage parallèles au plan de ser- rage et susceptibles de glisser sur des faces planes correspon- dantes ménagées sur les extrémités 20 de l'arbre 2. Enfin,l'invention a été décrite dans le cadre d'un lami- noir de type quarto mais peut évidemment s'appliquer à d'autres types de laminoirs ou à d'autres installations utilisant des cy- lindres à enveloppe tournante. REVENDICATIONS 1.Dispositif de maintien axial d'un cylindre à en- veloppe tournante comprenant un arbre fixe (2) en forme de poutre allongée porté à chaque extrémité (20) par un organe de support (3) dans un bâti fixe (1), une enveloppe cylin- drique tubulaire (4) enfilée sur l'arbre (2) et montée ro- tative autour d'un axe de rotation sur une série de patins de maintien (22) alignés, interposés entre l'arbre (2) et l'enveloppe (4) et associés chacun à un moyen de poussée pour le réglage du profil de l'enveloppe (4), cette derniè- re étant munie à chaque extrémité d'un palier (6) de cen- trage sur l'axe de rotation comprenant une bague externe (62) solidaire en rotation de l'enveloppe (4) et une bague interne (61) bloquée en rotation, caractérisé par le fait que chaque palier de centrage (6) est aménagé de façon à encaisser des poussées axiales et prend appui axialement sur l'organe de support (3) par l'intermédiaire d'un dispositif d'appui flottant suscepti- ble d'exercer une pression axiale uniformément répartie sur la bague interne (61) du palier (6) en suivant les décala- ges angulaires de l'axe (60) du palier (6) par rapport à l'axe (25) de l'extrémité (20)correspondante de l'arbre (2) qui résulte des déformations respectives de l'enveloppe et de l'arbre sous l'action des efforts appliqués en service. 2.Dispositif de maintien axial selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'appui flottant de chaque palier (6) comprend une pluralité de poussoirs (5) répartis régulièrement autour de l'axe (25) et montés coulissant parallèlement à ce dernier à l'intérieur d'une douille (31) enfilée sur l'extrémité (20) de l'.arbre (2) et constituant une partie de l'organe-de support (3), chaque poussoir (5) prenant appui sur la ba- gue interne (61) du. palier (6) avec possibilité de déplace- ment axial. 3.Dispositif de maintien selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque poussoir (5) constitue le piston (51) d'un vérin hydraulique (53) dont le corps est ménagé à l'intérieur de la douille (31) , lesdits vérins (53) étant reliés à un circuit hydraulique commun fermé et maintenu sous pression. 4.Dispositif de maintien selon l'une des revendica- tions 2 et 3, caractérisé par le fait que le dispositif d'appui comprend un anneau de frottement (52) interposé en- tre les poussoirs (5) et la face frontale (64) de la bague interne (61) du palier 6. 5. Dispositif de maintien axial selon la revendica- tion 4, caractérisé par le fait que l'anneau de frottement (52) est enfilé sans jeu transversal dans un logement mé- nagé à l'extrémité frontale de la douille (31) avec une possibilité de rotulage permettant audit anneau (52) de suivre les décalages angulaires du palier (6) par rapport à la douille (31). 6.Dispositif de maintien axial selon la revendica- tion 4, caractérisé par le fait que les vérins (53) des poussoirs (5) sont maintenus sous une pression suffisante pour permettre l'application de l'anneau de frottement (52) contre la bague interne (61) du palier sans s'opposer au glissement de l'un sur l'autre pour le positionnement de l'enveloppe (4) par rapport à l'arbre 2 sous l'action des efforts appliqués. 7. Dispositif de maintien axial selon l'une des re- vendications précédentes, caractérisé par le fait que la bague interne (61) de chaque palier (6) est munie sur sa face interne de faces de guidage parallèles montées à glis- sement le long de faces planes correspondantes (23) ména- gées à l'extrémité (20)de l'arbre (2) et parallèles au plan de transmission des efforts de serrage appliqués sur le cy- lindre. 8. Dispositif de maintien axial selon l'une des re- vendications 1 à 7, appliqué à un cylindre de laminoir pour la transmission de l'effort de laminage suivant un plan de serrage passant par l'axe du cylindre et dans lequel sont sensiblement centrés les patins de maintien (22), caracté, risé par le fait que la bague interne (61)de chaque palier (6) est bloquée en rotation par rapport à l'organe de sup- port (3) de l'arbre (2) par une clavette unique (66) cen- trée dans le plan de serrage placé du côté diamétralement opposé au patin de maintien (22), ces derniers couvrant une surface angulaire suffisante pour assurer le centrage de l'enveloppe par rapport à l'arbre du côté opposé à la cla- vette.