Brevet FR2638176A1 — publié le 19900427

Caisse de tête pour machine de fabrication de nappes de matière en fibres, notamment de bandes de papier La présente invention concerne une caisse de tête pour une machine de fabrication de nappes de matière en fibres à partir d'une suspension de fibres, notamment de fabrication de bandes de papier, dans laquelle: a) un canal d'évacuation, à la largeur de la machine, est délimité par deux parois, convergeant l'une vers l'autre dans le sens de l'écoulement, qui forment une fente de sortie dans la zone située à l'aval dans le sens de l'écoulement, b) l'une de ces parois du canal est mobile, en étant de préférence montée basculante (axe de pivotement) à son extrémité aval, afin de pouvoir faire varier la hauteur intérieure de la fente de sortie au moyen d'un dispositif de poussée, et c) un support, de préférence à la largeur de la machine, est associé à la face extérieure ce la paroi de canal basculante, un coussin de contrepression étant disposé entre cette paroi de canal mobile et ce support. 2U Des caisses de tête de ce type sont connues par les documents DE-A-1 4b1 17o et AT-A-3u9 973 (= GB-A-1 361 083). Un problème important dans les caisses de tête de ce type réside dans le fait que la hauteur intérieure de la fente indiquée de sortie doit être maintenue constante avec la plus grande précision possible sur toute la largeur de la machine. Dans la pratique, il s'est toujours avéré que des écarts localisés par rapport à la hauteur voulue de fente nuisent à la qualité de la bande de papier. Des recherches ont révélé qu'il se forme la plupart du temps un profil de section transversale en forme de W ou de M pour la fente de sortie et un profil transversal dans le grammage de la bande de papier produite présentant un manque d'uniformité correspondant. I1 s'est en outre avéré qu'une erreur déterminée dans la hauteur de la fente de sortie peut provoquer une erreur accrue de dix fois pour le grammage. Il s'y ajoute le fait, ce qui rend la situation encore plus difficile, qu'il apparaît certaines variations de la hauteur de la fente pendant le fonctionnement de la machine à papier et qu'elles ne redisparaissent souvent que partiellement. De telles variations temporaires (et en général localisées) de la hauteur de la fente sont notamment provoquées par des modifications de la température dans la machine à papier 4u d'une part et dans son environnement d'autre part; ces modifications de la température dans la machine à papier apparaissent notamment lorsque le cycle de production a été interrompu, étant donné que, dans ce cas, les différentes parties de la machine et la suspension de fibres ont des températures différentes. Couramment, les températures de la suspension de fibres sont comprises entre 30 C et 60'C ou sont supérieures, en fonction de la nature du papier. En cours de fonctionnement, la face intérieure de la paroi mobile du canal notamment s'adapte à cette température de la suspension, tandis que sa face extérieure et le support sont soumis à une température environnante qui s'en écarte. Il en résulte des tensions thermiques qui provoquent des déformations indésirables. Dans le cas des caisses de tête conformes aux documents DE-A-1 461 176 et AT-A-3U9 973, la paroi basculante du canal, déterminant la fente de sortie, sur laquelle le support est fixé rigidement, prend appui à ses deux extrémités (à savoir sur le côté conducteur et sur le côté entraînement) sur le dispositif de poussée. Il résulte de ce type d'appui des couples d'encastrement qui ont également des effets nuisibles sur le profil de la paroi mobile du canal, et ceci pour la raison suivante: l'effort appliqué par la pression de la suspension de fibres sur la paroi mobile du canal est réparti d'une manière sensiblement uniforme sur toute sa longueur (c'est-à-dire sur toute la largeur de la machine). Par contre, dans le sens opposé, l'effort appliqué sur cette paroi mobile du canal se compose de la charge uniformément répartie produite par le coussin de contre-pression, ainsi que d'efforts isolés (produits par le dispositif de poussée) et des couples indiqués d'encastrement. Ainsi, avec le coussin de contre-pression seul, on ne parvient pas à des résultats satisfaisants. C'est pourquoi on a toujours cherché à améliorer l'uniformité de la hauteur de la fente de sortie en prenant des dispositions supplémentaires. C'est ainsi qu'on a notamment prévu à l'endroit de la fente de sortie une piece 3U déformable (par exemple un panneau d'obturation) qui est réglable au moyen de vis sans fin multiples réparties de façon uniforme sur toute la largeur de la machine. Même ainsi toutefois, on ne peut pas atteindre avec une précision suffisante un profil parfaitement rectiligne et constant sur toute la largeur de la machine pour le bord de la paroi mobile de canal qui délimite la fente de sortie. En tout état de cause, la précision que l'on pouvait obtenir jusqu'ici n'était souvent pas suffisante pour respecter les conditions aujourd'hui requises portant sur la qualité du papier. C'est pourquoi la présente invention a pour but d'éliminer les insuffisances résultant de tensions et déformations à causes mécaniques et thermiques, de façon à pouvoir maintenir la hauteur intérieure de la fente de sortie constante sur toute la largeur de la machine avec une précision plus grande que jusqu'à présent. On doit en outre parvenir à ce que, non seulement immédiatement à l'endroit de la fente de sortie, mais aussi en amont de celle-ci, le profil au moins de la paroi mobile du canal soit le plus exactement possible rectiligne lorsqu'on regarde en section transversale. A cet effet, l'invention a pour objet une caisse de tête, du type mentionné au début, qui est caractérisée en ce que le support est mobile de façon indépendante de la paroi de canal mobile, en étant de préférence monté basculant, et le dispositif de poussée agit exclusivement sur ce support. Ainsi, le coeur de l'invention consiste à désolidariser mécaniquement la paroi mobile du canal et le support, de façon telle que la paroi mobile flotte pour ainsi dire sur la suspension de fibres pendant le fonctionnement normal de la caisse de tête. De ce fait, cette paroi mobile du canal s'applique sur le coussin de contre-pression avec une pression supérieure à celle de la suspension de fibres, de sorte que sa position n'est déterminée que par les pressions régnant dans les deux "coussins" et par son poids. De préférence, le coussin de contre-pression est formé d'un tuyau souple élastique mis sous pression. Ce tuyau souple peut être alimenté en air comprimé ou en fluide sous pression, de sorte qu'il s'exerce, sur la face extérieure de la paroi basculante du canal, une force qui est opposée à la pression de la suspension. La paroi mobile du canal et le support également mobile sont guidés d'une manière indépendante l'un de l'autre (en étant donc désolidarisés l'un par rapport à l'autre) dans des éléments fixes de la caisse de tête, en y étant de préférence montés basculants. Dans la suite de la description, on supposera que cette paroi mobile du canal et ce support sont montés basculants; ceci n'est toutefois pas impératif dans tous les modes de mise en oeuvre de l'invention. Dans un exemple avantageux de réalisation, la paroi mobile de canal et le support sont guidés sensiblement suivant la même direction de déplacement, en étant de préférence montés sur des axes de basculement qui sont coaxiaux entre eux d'une manière au moins approchée. Du fait de ce montage coaxial au moins approché, lors du basculement commun de la paroi de canal et du support, on évite une déformation du tuyau souple qui constitue le coussin de contre-pression. Afin de disposer constamment, dans le coussin de contre-pression c'est-àdire dans le tuyau souple, de la contre-pression convenable correspondant à la pression de la suspension de fibres, il peut avantageusement être prévu que le coussin de contre-pression soit solidaire d'un dispositif de régulation de pression qui, en fonction de la pression de la suspension de fibres dans le canal d'évacuation, règle la contre-pression régnant dans ce coussin de façon telle que les forces qui s'appliquent sur la paroi mobile de canal soient équilibrées. Le dispositif de régulation de pression règle ainsi la contre-pression du coussin en 1U fonction de la pression momentanée de la suspension de fibres. Pour ce faire, ce dispositif de régulation de pression peut être associé à un capteur de pression mesurant la pression de la suspension de fibres dans le canal d'évacuation. Ce capteur de pression mesure la pression momentanée. En variante ou d'une manière supplémentaire, il peut être prévu que le dispositif de régulation de pression soit associé à un dispositif de mesure mesurant la hauteur intérieure de la fente de sortie et à un dispositif de régulation servant à maintenir constante dans le temps cette hauteur intérieure. Le dispositif de mesure de la hauteur de la fente de sortie est connu en soi. La paroi basculante du canal et le support sont deux éléments structurels indépendants l'un de l'autre. Afin de pouvoir manoeuvrer en bloc ces deux éléments structurels en vue de l'ouverture du canal d'évacuation ou à des fins de surveillance et d'entretien, ii est avantageusement prévu que le support et la paroi mobile de canal soient réunis librement entre eux par des éléments à pattes d'accrochage. Ces éléments h pattes d'accrochage sont d'une conception et de dimensions telles que la paroi basculante du canal et le support disposent d'une latitude suffisante de déplacement l'un par rapport à l'autre. Dans les caisses de sortie connues, le dispositif de poussée, qui sert d'appui pour la paroi mobile du canal et au réglage de la hauteur intérieure de la fente de sortie, est disposé de façon telle qu'il résulte des forces d'appui une force considérable s'exerçant sur l'axe de pivotement de la paroi basculante. Cette force peut même provoquer des déformations indésirables de cette paroi du canal. Avec la structure conforme à l'invention, l'axe de pivotement de la paroi basculante du canal se trouve maintenant déjà pratiquement libérée de toute force du fait que le dispositif de poussée n'agit pas sur la paroi du canal, mais sur le support, mais aussi du fait que le coussin de contre-pression est disposé d'une manière extrêmement symétrique par rapport à la surface de la paroi de canal sur laquelle s'appuie la suspension. Il en résulte la situation suivante: les forces de pression s'exerçant sur la paroi mobile du canal (qui résultent de la pression de la suspension et de la contrepression du coussin) sont orientées essentiellement suivant la même ligne d'action et sont opposées l'une à l'autre; elles se compensent ainsi. Par suite, le palier de pivotement de la paroi mobile est pratiquement libre de toute force. Suivant une autre réalisation de la présente invention, il est prévu que le dispositif de poussée soit associé au support de façon que - 1U suivant une vue en coupe longitudinale de la caisse de sortie - la ligne d'action du dispositif de poussée se trouve sensiblement située suivant la ligne d'action de la force de pression que le coussin de contre-pression exerce sur le support. La ligne d'action du dispositif de poussée est disposée de manière au moins approchée suivant celle de la force de pression. De ce fait, l'effort auquel le palier de pivotement du support est soumis se trouve également réduit d'une manière considérable. La paroi mobile du canal peut être réalisée en une matière métallique, de préférence en acier spécial. Afin toutefois de réduire encore plus le risque d'une déformation à cause thermique, la paroi mobile 2U de canal peut être réalisée en une matière à coefficient de dilatation thermique pratiquement nul, notamment en matière plastique renforcée de fibre de carbone. Suivant un autre développement avantageux de l'invention, il peut aussi être prévu que la paroi opposée, de préférence fixe, du canal, soit réalisée en une matière à coefficient de dilatation thermique pratiquement nul, notamment en matière plastique renforcée de fibre de carDone. En plus des avantages déjà mentionnés, l'invention comporte aussi encore de simples avantages sur le plan de la technique de fabrication. Ces avantages sont justifiés par le fait que le support et la paroi basculante du canal sont des éléments séparés. La fabrication s'en trouve ainsi simplifiée et rendue plus économique. En cas d'endommagements, on n'a pas à réparer ou remplacer, comme jusqu'à présent, la totalité du bloc, mais uniquement l'élément endommagé. En ce qui concerne la conception de la paroi basculante du canal en tant que "corps flottant", il se présente encore en outre l'avantage que la fréquence propre de cette paroi de canal est nettement plus élevée que dans le cas des structures connues. On écarte ainsi le risque que des oscillations aient une action nuisible sur le profil longitudinal du grammage de la bande de papier. 4h Il est vrai que, par le document DE-A-2 117 770, on connaît déjà 2638 176 une caisse de tête, pour machine à papier, dans laquelle, sur la paroi mobile du canal, la pression de la suspension est compensée par la pression régnant dans une chambre de contre-pression et dans laquelle la paroi mobile du canal flotte sur le courant de suspension de fibres. Dans ce cas toutefois, la chambre de contre-pression est délimitée vers l'extérieur par des parois fixes, de sorte qu'il n'est pas possible de régler la paroi mobile du canal dans une mesure suffisante vers le haut (par exemple à des fins de nettoyage). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente une coupe longitudinale partielle d'une caisse de tête et la figure 2 représente une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. La caisse de tête représentée comporte un bloc porteur inférieur , qui repose sur une fondation 5, et un bloc porteur supérieur 28 qui est essentiellement relié au bloc porteur supérieur 20 par deux parois latérales 6. Un faisceau de tubes de répartition fine 21 sont disposés entre les deux blocs porteurs 20 et 28. Un canal d'évacuation 4, qui se retrécit en direction d'une fente de sortie 23, est formé par une paroi inférieure fixe de canal 22 et par une paroi supérieure mobile de canal 26. Dans sa zone disposée en amont dans le sens de l'écoulement, cette paroi supérieure mobile 26 est montée, au moyen d'un axe de pivotement 27, dans une partie en saillie 28' du bloc porteur supérieur 28. On peut ainsi la faire basculer autour de cet axe de pivotement 27 (flèche Y). A l'extrémité aval de la paroi basculante 26, le canal d'évacuation 4 est délimité par un corps dilatable 29 qui est placé dans une cavité de forme complémentaire de la paroi basculante 26 et est maintenu par une plaque d'appui 30. Un corps dilatable 29 de ce type est proposé dans la demande de brevet antérieure DE-A-3 728 387. Il se caractérise par le fait que son arête qui délimite la fente de sortie 23 est réglable d'une manière très sensible. En-utilisant une forme légèrement modifiée (non représentée) de la paroi de canal 26, on peut prévoir à la place de ce corps dilatable 29 un panneau d'obturation connu en soi. Latéralement, le canal d'évacuation 4 est délimité par les parois latérales précitées 6. La suspension de fibres qui s'écoule à travers ce canal d'évacuation 4 exerce sur la paroi mobile 26 une force de 4U pression qui est dirigée vers le haut. Cette force de pression agit à l'encontre de la force d'un coussin de contre-pression 32 qui est dispose entre la face supérieure de la paroi mobile 26 et un support également mobile 31. Ce coussin de contre-pression 32 est constitué par un tuyau souple de forme rectangulaire qui, d'une part, s'appuie à plat sur la paroi basculante 26 et, d'autre part, est placé par sa surface opposée dans une cavité complémentaire du support 31. Ce tuyau souple est alimenté en pression par voie pneumatique ou hydraulique. Il transmet ainsi au support 31 la force qui résulte de la pression de la suspension et qui s'exerce sur la paroi basculante 26. On est simultanément assuré qu'il subsiste un espace libre suffisant entre le support 31 et la paroi basculante 26 (par exemple en a), de sorte que les deux éléments sont mobiles l'un par rapport à l'autre. Le support 31 est relié rigidement à deux leviers de support 33. Ceux-ci sont montés basculants sur des tourillons 41' qui reposent, d'une manière coaxiale à l'axe de pivotement 27, dans des consoles-paliers 41. De ce fait, le support 31 et la paroi basculante 26 du canal peuvent basculer autour du même axe de pivotement, de sorte que les surfaces d'appui du tuyau souple 32, qui sont disposées parallèlement l'une à l'autre, demeurent orientées parallèlement l'une à l'autre lors d'un basculement commun. Pour être complet, on doit toutefois remarquer que les axes de pivotement prévus pour le support 31 et la paroi basculante 26 ne doivent pas nécessairement se trouver exactement coaxiaux; pour pouvoir remplir les tâches affectées à la caisse de tête, il suffit que les axes de pivotement soient approximativement coaxiaux l'un à l'autre. En cas de besoin, on peut modifier de la manière suivante (non représentée aux dessins) la caisse de tête représentée: l'axe de pivotement 27 et les consoles-paliers 41, avec les tourillons 41', peuvent être déplacés ensemble en translation sensiblement horizontale. Ce faisant, il est possible, ainsi que cela est connu en soi (document US-A-3 738 910), de déplacer en translation la paroi mobile 26 du canal (avec le support 31) par rapport à la paroi fixe 22 suivant la direction de l'écoulement. Afin de pouvoir faire basculer en bloc vers le haut la paroi basculante 26 du canal et le support 31, en vue d'ouvrir le canal d'évacuation 4 à des fins d'inspection ou de nettoyage, il est prévu, fixés latéralement sur le support 31, des éléments à pattes d'accrochage 34 qui s'accrochent librement par-dessus des saillies correspondantes prévues sur la paroi basculante 26. En cours de fonctionnement, ces éléments à pattes d'accrochage 34 ne doivent pas restreindre la latitude de déplacement existant entre le support 31 et la paroi basculante 26, ce qui signifie qu'ils doivent maintenir une distance suffisamment importante par rapport aux contours extérieurs de la paroi basculante 26. En considérant le point de vue fonctionnel, on doit encore, -en se reportant à la figure 1, souligner ce qui suit: au début d'un cycle de production, la hauteur intérieure h de la fente de sortie 23 doit être réglée. A cet effet, il est prévu un dispositif de poussée 13 qui n'est représenté que partiellement et de manière symbolique par des lignes en trait mixte gras. Ce dispositif de poussée 13 comprend par exemple deux vis sans fin qui, d'une part, sont reliées de manière pivotante au support 31 (articulations 35) et, d'autre part, prennent appui sur le bloc porteur inférieur 2U (articulations 36 associées à des consoles- paliers 4U). En faisant basculer le support 31 sur son axe de pivotement, on règle alors aussi indirectement, du fait du coussin de contre-pression 32, la hauteur intérieure exacte de la fente de sortie 23 lorsqu'on règle la contre-pression exacte sur ce coussin de contre-pression 32. Il est indiqué à la figure 1 que la direction d'action du dispositif de poussée 13 agissant sur le support 31 est telle que la somme des forces agissant sur ce support 31 est au moins approximativement nulle; ceci signifie que la force du dispositif de poussée et le poids du support 31 compensent la force de pression exercée vers le haut par le coussin de contre-pression 32. L'entrainement des deux tiges filetées du dispositif de poussée 13 peut s'effectuer à la manière habituelle au moyen d'un moteur commun et par l'intermédiaire d'un arbre transversal (ce qui n'est pas représenté sur les dessins). En variante, on peut aussi prévoir deux moteurs séparés et un dispositif de régulation conformément au document DE-C-3 535 849 de la présente demanderesse. Les deux parois 22 et 26 du canal sont de préférence toutes deux 3U réalisées en matière plastique (par exemple en matière plastique renforcée de fibre de carbone) à coefficient de dilatation thermique extrêmement bas. Ainsi que cela est représenté aux dessins, ces deux parois 22 et 26 peuvent comporter des cavités dans lesquelles sont disposés de fins éléments de renforcement de faible poids, par exemple des nervures verticales ou des structures en nid d'abeille. D'après la représentation de la figure 2, on voit d'une manière particulièrement claire que la paroi basculante 26 du canal s'appuie sur le' coussin de contre-pression 32 et est montée flottante par rapport au support 31. La flexion de ce support 31 vers le haut est ici représentée de 4U manière exagérée. Entre les parois latérales 6 d'une part et les parois 22 et 26 du canal d'autre part, il existe des intervalles qui doivent être rendus étanches, voir par exemple la garniture d'étanchéité B. Un dispositif de régulation de la pression nécessaire dans le coussin de contre-pression 32 est constitué pour l'essentiel d'une pompe de fluide sous pression 42, par exemple une pompe à huile hydraulique, qui est reliée, par l'intermédiaire d'une soupape d'étranglement 43 et d'une tuyauterie de fluide sous pression 44, à la cavité intérieure du tuyau 1U souple constituant le coussin de contre-pression 32. La soupape d'étran- glement 43 comporte une entrée de commande 45 qui est reliée par une tuyauterie de commande 46 à un capteur de pression 47 qui est lui-même disposé dans la surface de la paroi fixe 22 du canal et mesure la pression momentanée de la suspension oe fibres 2 dans le canal d'évacuation 4. Ainsi, grâce à la pression momentanée régnant dans la suspension de fibres 2, il se forme un signal de commande destiné à la soupape d'étranglement 43 qui règle la pression dans le coussin de contre-pression 32 en fonction de la pression momentanée dans le canal d'évacuation 4. zo 3U 4) 1u REVENDICATIUNS 1. Caisse de tête pour une machine de fabrication de nappes de matière en fibres à partir d'une suspension de fibres, notamment de fabrication de bandes de papier, dans laquelle: a) un canal d'évacuation.(4), à la largeur de la machine, est délimité par deux parois (22, 26), convergeant l'une vers l'autre dans le sens de l'écoulement, qui forment une fente de sortie (23) dans la zone située à l'aval dans le sens de l'écoulement, - b) l'une (26) de ces parois du canal est mobile, en étant de préférence montée basculante (axe de pivotement 27) à son extrémité aval, afin de pouvoir faire varier la hauteur intérieure (h) de la fente de sortie (23) au moyen d'un dispositif de poussée (13), et c) un support (31), de préférence à la largeur de la machine, est associé à la face extérieure de la paroi de canal (26) basculante, un coussin de contre-pression (32) étant disposé entre cette paroi de canal (26) mobile et ce support (31), caractérisée en ce que e) le support (31) est mobile de façon indépendante de la paroi de canal ZU (26) mobile, en étant de préférence monté basculant, et f) le dispositif de poussée (13) agit exclusivement sur ce support (31). 2. Caisse de tête suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le coussin de contre-pression (32) est formé d'un tuyau souple élastique mis sous pression. 3. Caisse de tête suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la paroi mobile de canal (26) et le support (31) sont guidés sensiblement suivant la même direction de déplacement, en étant de préférence montés sur des axes de basculement (27) qui sont coaxiaux entre eux d'une manière au moins approchée. 4. Caisse de tête suivant l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisée en ce que le coussin de contre-pression (32) est solidaire d'un dispositif de régulation de pression qui, en fonction de la pression de la suspension de fibres (2) dans le canal d'évacuation (4), règle la contre-pression régnant dans ce coussin (32) de façon telle que les forces qui s'appliquent sur la paroi mobile de canal (26) soient équilibrées. 5. Caisse de tête suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif de régulation de pression est associé à un capteur de pression mesurant la pression de la suspension de fibres (2) dans le canal d'évacuation (4). Il b. Caisse de tête suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif de régulation de pression est associé à un dispositif de mesure mesurant la hauteur intérieure de la fente de sortie (23) et à un dispositif de régulation servant à maintenir constante dans le temps cette hauteur intérieure. 7. Caisse de tête suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le support (31) et la paroi mobile de canal (26) sont réunis librement entre eux par des éléments à pattes d'accrochage (34). 8. Caisse de tête suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le dispositif de poussée (13) est associé au support (31) de façon que - suivant une vue en coupe longitudinale de la caisse de sortie - la ligne d'action du dispositif de poussée (13) se trouve sensiblement située suivant la ligne d'action de la force de pression que le coussin de contre-pression (32) exerce sur le support. 9. Caisse de tête suivant l'une quelconque des revendications 1 à b, caractérisé en ce que la paroi mobile de canal (26) est réalisée en une matière à coefficient de dilatation thermique pratiquement nul, notamment en matière plastique renforcée de fibre de carbone. U10. Caisse de tête suivapt l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la paroi opposée (22), de préférence fixe, du canal, est réalisée en une matière à coefficient de dilatation thermique pratiquement nul, notamment en matière plastique renforcée de fibre de carbone. 4U