Brevet FR2639372A1 — publié le 19900525

l PROCEDE DE COMPENSATION DE LA FLEXION D'UNE RACLE ET RACLE A FLEXION COMPENSEE La présente invention concerne un procédé 5 pour la compensation de la flexion d'une lame d'enduc- tion ou racle et pour le raclage d'un organe d'appui, suivant lequel la déformation imposée à une structure de racle par la force de pression d'un bord de la racle de la structure de racle contre un organe d'appui est 10 compensée. L'invention concerne également une racle à flexion compensée. Une bande de papier et des matériaux similai- res traités sous forme de feuille sont revêtus par appli- 15 cation, sur une bande de matière en déplacement, d'un mélange de revêtement qui est ensuite étalé en une couche régulière sur la surface de la bande à l'aide d'une ra- cle. Dans le dispositif de revêtement, la bande de matiè- re à revêtir passe entre la racle et un organe d'appui 20 approprié, habituellement un rouleau rotatif. La racle enlève le mélange de revêtement en excès de la bande et égalise le revêtement en une couche régulière sur la bande. Afin d'obtenir une couche aussi régulière que possible, l'intervalle défini entre la bande et la racle 25 doit avoir une valeur constante dans la direction trans- versale de la bande, sur toute sa largeur. La pression appliquée pour presser la racle contre la bande doit être importante et constante sur toute la longueur de la racle afin d'obtenir un étalement régulier du mélange de revê- 30 tement sur la bande également aux grandes vitesses de bande. Pour plusieurs raisons, la grandeur de l'inter- valle entre la bande de matière et la lame d'enduction ou racle ne peut pas être maintenue exactement constante. 35 Pendant l'usinage, on fixe la racle et son cadre au socle 2639372 2 de la machine d'usinage , au moyen de fortes pinces, dans une position simulant leur position de travail. Ain- si, le cadre de la racle est soumis sensiblement aux mêmes forces qui s'exercent sur lui du fait de son seul 5 poids dans sa position de travail. Malgré le position- nement exact des pinces, des défauts se produisent pen- dant la fabrication de la racle et de son cadre, de sor- te qu'une erreur de parallélisme apparaît entre la surfa- ce de la bande et l'arête de la racle. Lorsqu'on presse 10 la racle de 1' unité de revêtement contre la bande en déplacement, la racle est chargée avec une force linéai- re. Puisque le cadre de la racle est supporté de façon pivotante par des paliers montés aux deux extrémités du cadre, la flexion induite par la charge linéaire est 15 plus grande au centre de la racle qu'aux extrémités sup- portées, de sorte que l'espacement entre la racle et la bande est plus petit sur les bords de la bande qu'au centre. Puisque la force linéaire exercée par la racle sur la bande ou la surface du rouleau d'appui est plus 20 petite au milieu qu'aux extrémités, des protubérances éventuelles de la bande ainsi que des variations de la densité et de la viscosité du mélange de revêtement peuvent avoir pour effet de soulever la racle et de l'éloi- gner de la bande. 25 Afin de minimiser les inconvénients précités, on a proposé plusieurs solutions différentes pour la fi- xation de la racle. Dans les constructions de l'art anté- rieur, on a essayé d'obtenir une charge homogène de la racle sur toute la largeur de la bande, au moyen d'une 30 racle flexible et d'un élément porte-racle réglable. Dans ces modes de réalisation, la racle est attachée au porte-racle de sorte que la racle peut être pressée con- tre la bande au moyen d'un élément flexible, par exemple un tube en caoutchouc rempli pneumatiquement ou hydrauliquement, qui s'étend sur toute la longueur de la racle. 2639372 3 Puisqu'une pression égale existe le long du tube, la racle est pressée contre la bande avec une force li- néaire constante sur toute la largeur de la bande. On peut alors régler la pression de la racle contre la bande 5 par modification de la pression dans le tube. Ces types de dispositifs utilisent souvent une racle qui est divi- sée en éléments plus petits, sur sa longueur. L'avan- tage de cette solution est une racle plus flexible qui peut mieux se conformer à la forme de la bande et 10 du rouleau. Des modes de réalisation du type décrit ci- dessus sont revendiqués, par exemple, dans les brevets FI 842626, FI 57290, US 3748686 et US 4367120. Les solutions décrites présentent plusieurs 15 inconvénients. En raison de la capacité de déformation limitée du support flexible, cette solution ne permet pas de compenser de grandes variations de la distance entre la racle et la bande, ainsi que de la charge de la racle. La plage de réglage de la charge de la racle res- 20 te limitée et, si on désire une plus grande vitesse de revêtement, il faut presser la racle contre la bande au moyen d'un actionneur relié à la racle. Une charge de racle plus élevée entraîne une plus grande rigidité du porte-racle, de sorte que la racle ne peut plus se con- 25 former à la surface de la bande de la manière désirée. Le cadre de la racle doit être de construction très ri- gide afin de permettre la compression de la racle flexi- ble contre la bande. Une racle composée d'une pluralité d'éléments étroits à la façon d'un peigne n'est pas com- 30 patible avec tous les types d'applications de revêtement. Si on désire une couche lisse, il-faut utiliser une racle continue s'étendant sur toute la largeur de la bande, puisqu'une racle en forme de peigne laisserait fuir l'excès de mélange de revêtement entre les fentes 35 de la racle, sur la bande.Le revêtement en excès forme 2639372 4 des stries sur la couche. Les constructions basées sur des racles flexibles et des porte-racles réglables sont compliquées ; le remplacement des racles dans les porte- racles est délicat et les éléments flexibles peuvent se 5 rompre pendant le remplacement de la racle. Le porte- racle doit être conçu avec une structure importante et lourde. La présente invention a pour objet de procurer un nouveau procédé de compensation de la flexion d'une 10 racle. Une racle à flexion compensée peut être réalisée par application du procédé conformé à l'invention. En outre, l'invention a pour objet de procurer une cons- truction de racle qui peut également servir de lame de raclage pour le nettoyage d'un rouleau ou d'un cylindre 15 de séchage. L'invention est basée sur la production d'une déformation de compensation de la racle, qui agit en sens inverse de la déformation de la racle engendrée par la charge sur la racle, au moyen d'un actionneur placé 20 à une position décalée par rapport à l'axe de pivotement. Plus spécifiquement, le dispositif conforme à l'invention est caractérisé en ce que la déformation engendrée par la force de mise en charge est compensée par application d'une force de compensation sur au moins 25 un point de la structure de racle d'une manière telle que : ladite force de compensation agit d'une part à une première distance du support de pivot de la structu- re de racle et d'autre part à une deuxième distance de 30 l'axe de pivotement de la structure de racle, la force de compensation étant parallèle à la force de mise en charge de la racle, et - la grandeur et les bras d'action de la force de compensation par rapport au point de pivotement sont 35 déterminés de façon à engendrer une flexion de la structu- 2639372 5 re de racle, qui est de grandeur égale à celle qui est engendrée par la force de mise en charge de la racle mais qui est de sens opposé, de sorte que les flexions s'annulent mutuellement dans une très grande mesure, 5 ce qui permet de maintenir l'arête de la racle parallèle au contour de l'organe d'appui. En outre, la racle conforme à l'invention est caractérisée en ce que : - l'actionneur est adapté dans la structure 10 de racle de façon à.permettre son utilisation pour exer- cer une force réglable agissant sur la structure de racle en un point qui est situé, d'une part, à une première distance d'action du support de pivot de la structure de racle et, d'autre part, à une deuxième distance de 15 l'axe de pivotement de la structure de racle, et - l'actionneur est relié à la racle de façon à ce que la direction d 'action de la force soit parallè- le à celle de la force exercée sur la structure de racle. L'invention procure des avantages remarqua- 20 bles. Le but de la présente invention est de procu- rer une construction de racle dans laquelle la racle reste parallèle à la bande et au rouleau d'appui même pour des charges élevées de la racle. Une plus grande 25 vitesse d'enduction devient ainsi possible, tout en obte- nant encore un revêtement de grande qualité avec diver- ses compositions différentes de mélange de revêtement. La construction de racle conforme à l'invention permet un réglage facile et une grande plage d'ajustement de la 30 racle. La charge de la racle est homogène sur toute la longueur de la racle. Il en résulte que la force exer- cée par la racle sur le rouleau d'appui ou le cylindre peut être fixée à sa valeur optimale, dans les limites imposées par les matières et la vitessse de revêtement, 35 sans s'écarter de cette valeur en aucun point le long de 2639372 6 la racle. La racle peut dans tous les cas être montée de façon pivotante le long de l'axe passant par son cen- tre de gravité, de sorte que la position de l'axe de la racle devient indépendant de la position de travail 5 de la racle, et les erreurs de forme de la racle se produisant pendant sa fabrication sont minimisées. Outre les dispositions qui précèdent, l'inven- tion comprend encore d'autres dispositions qui ressorti- ront de la description qui va suivre. 10 L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente, sous forme schéma- tique, une unité d'enduction avec son porte-racle, sa 15 racle, un rouleau d'appui et l'indication de la charge exercée sur la racle par sa masse inhérente, la figure 2 illustre la charge exercée sur la racle pendant la mise en charge de la racle, ainsi que les flexions engendrées au centre de la racle par 20 la mise en charge, et la figure 3 représente le profil de flexion initial, le profil de flexion engendré par la force de compensation, ainsi que le profil de flexion résultant de leur combinaison dans la situation de mise en charge 25 illustrée sur la figure 2. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'ob- jet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune 30 manière une limitation. La figure 1 représente une lame d'enduction ou racle 1 montée de façon pivotante et supportée par des paliers placés sur un axe 3. Une arête 2 de la racle 1 est chargée par une force linéaire q engendrée 35 par la masse inhérente de la racle. On peut déterminer 2639372 7 la grandeur de la force linéaire q par des moyens de calcul lorsqu'on connaît la masse de la racle par unité de longueur, ainsi que la distance R2 du centre de gravi- té 4 de la racle 1 à l'axe de pivotement 3 et la distance 5 R1 de l'arête de la racle 2 à l'axe de pivotement 3. Afin d'obtenir une charge linéaire due à la masse de la racle 1,les contours de la racle 1 et de la surface d'un rou- leau d'appui 5doivent être compatibles, ce qui signifie dans ce cas des formes rectilignes et parallèles. L'arête 10 de la racle 1 et la surface du rouleau d'appui 5 ont des contours compatibles et parallèles si la racle 1 est usi- née dans une position simulant sa position de travail et est bien supportée à l'endroit de fixation du porte- racle au moyen de plusieurs supports exerçant des for- 15 ces égales. La force q de mise en charge de la racle ré- sultant de la masse inhérente de la racle n'est pas suffi- sante dans toutes les conditions pour le réglage du mé- lange de revêtement, et un réglage de la charge de la 20 racle sans un actionneur est impossible. Par conséquent, le réglage de la charge de la racle est effectué à l'aide d'un vérin de commande de l'ouverture de la structure de racle 1. Un moment de torsion Mv est appliqué aux extrémités de la structure de racle 1 au moyen du vérin 25 de commande d'ouverture. On peut alors exprimer la mise en charge totale de la racle engendrée par le moment de torsion Mv par : qL = 2Mv/R1, o 2Mv = somme des moments de torsion 30 Ri = distance de l'arête de la racle à l'axe de pivotement. La mise en charge de la racle 1 de cette ma- nière engendre une force linéaire non homogène q de mise en charge de la racle. Une poutre chargée (dans ce cas la racle 1), qui est supportée aux deux extrémités, pré- 35 sente la flexion maximale en son milieu. La force q de 2639372 8 mise en charge de la racle est alors comme représenté sur la figure 2. La figure 2 représente, sur toute la longueur de la racle, la flèche de l'arête 2 de la racle engendrée par la force q ainsi que la déviation de la 5 section transversale au centre de la racle 1. Une section transversale 6 représentée en trait continu in- dique la position du centre de la racle 1 dans une si- tuation hors charge. Une section transversale 7 repré- sentée en pointillé indique la flèche verticale engen- 10 drée par la flexion de la racle, tandis qu'une section transversale 8 illustre la déformation engendrée par la combinaison de la flexion et de la torsion. Comme représenté sur la figure 2, l'intervalle entre l'arête de racle 2 et le rouleau d'appui 5 n'est 15 pas constant sur la longueur de la racle. La flèche de l'arête 2 de la racle 1 par rapport à la surface du rouleau 5 devient plus grande vers le centre de la racle 1, et il en résulte une augmentation de l'intervalle entre l'arête de racle 2 et le rouleau 5. La forme flé- 20 chie de l'arête de racle 2 représentée sur la figure 3 répond au profil de déformation de la racle 1 qui résulte de la combinaison du moment de torsion Mv et de la force de mise en charge q de la racle. On peut facilement déterminer le profil de déformation du ca- 25 dre de la racle 1 au moyen de formules de calcul corres- pondant à une poutre supportée aux deux extrémités dans différentes conditions de charge. On peut facilement trouver ces formules dans des ouvrages d'enseignement de base ou dans des manuels d'analyse structurelle. 30 Dès que le profil de déformation de la racle 1 est déterminé, on peut déterminer la force et son point d'action pour la compensation des efforts et de la déformation. La grandeur et le point d'action de la force sont fixés de manière à engendrer sur la racle 35 1 des déformations qui sont de grandeur sensiblement 2639372 9 égale, mais desens inverse, à celles qui sont engendrées par la mise en charge. Un profil de déformation 10 ré- sultant d'une force correctement choisie a -alors une forme approximativement similaire à un profil de déforma- 5 tion 9 résultant de la mise en charge de la racle 1. Lorsque les forces de mise en charge et la force de com- pensation sont superposées sur la racle 1, on obtient un profil de déformation rectiligne 11 dont la forme correspond au contour initial de la racle. 10 La force de compensation est fournie par des vérins 14 et 15 de mise en charge de la structure de racle. Les vérins 14 et 15 sont placés entre les paliers de la racle et décalés par rapport à l'axe de pivotement 3 de l'arête 2 de la racle 1, vers le côté 15 de l'arête 2 de la racle i. Les vérins 14 et 15 doivent être alignés parallèlement à la direction de la force q de mise en charge de la racle . La figure 3 repré- sente une position possible des vérins 14 et 15. Les cylindres 14 et 15 sont ainsi placés à des points 12 et 20 13. Ces points sont espacés d'une distance RT par rapport aux paliers et d'une distance RV par rapport à l'axe de pivotement 3 de la structure de racle 1, vers l'arête 2. Ces bras de leviers RVet RT déterminent les moments de torsion imposés sur la structure de racle 25 par la force de l'actionneur. Le rapport Vs des bras de levier peut être calculé à partir de la flexion engendrée par la mise en charge, un rapport de bras de levier approprié étant : Vs = 80L/368Rl, o 30 L = largeur de la racle R1 = distance entre l'arête de la racle et l'axe de pivotement de la racle. Parmi les deux bras de levier, RV détermine la force de mise en charge de la racle, tandis que RT 35 exerce la force de flexion sur la racle 1. Avec un choix 2639372 10 approprié des bras de levier RT et RV, l'arête 2 de la racle 1 peut être maintenue rectiligne et la force de mise en charge de la racle peut être maintenue cons- tante dans une grande plage de réglage. 5 Le degré théorique de compensation qu'on peut obtenir avec ce procédé n'est pas total, puisque les vérins de mise en charge exercent sur la racle un moment de torsion de compensation de grandeur constante qui engendre un profil de déformation de configuration cir- 10 culaire. Par contre, une force linéaire de mise en'charge de la racle engendre un profil de déformation de forme parabolique. Dans une application pratique présentant une faible déformation rapportée à la longueur totale de la racle, la différence entre ces deux formes de cour- 15 be est assez petite pour que, dans l'exemple illustré, l'erreur résultante soit seulement de 5% par rapport à la situation sans compensation. Le choix du rapport de bras de levier indiqué dns le paragraphe ci-dessus donne une erreur minimisée entre la forme circulaire 20 et la forme parabolique des profils. Dans le mode de réalisation décrit ici, les vérins de mise en charge sont situés entre l'axe de pivo- tement 3 et l'arête 2 de la structure de racle 1. En variante, on peut placer les vérins du côté opposé de 25 l'axe de pivotement et, dans ce cas, il faut inverser leur sens d'action par rapport à celui qui est indiqué dans le mode de réalisation précédent. Les actionneurs à vérin fournissant la force de compensation et de mise en charge réglable peuvent être, par exemple, des vérins 30 pneumatiques, des combinaisons à vis et écrou à rotule à commande électrique ou d'autres actionneurs ayant une précision suffisante de commande de la position et de la force exercée. Afin de clarifier à fond le principe de la 35 présente invention, on donne ci-après un exemple simple 2639372 il de construction de racle à flexion compensée. Les action- neurs utilisés dans l'exemple de réalisation sont cons- titués de deux vérins pneumatiques. Les symboles et les valeurs initiales sont : 5 q = 120 N/m, valeur moyenne de la force de mise en charge de la racle L = 5 m, largeur de la racle R1 = 0,3 m, distance entre l'arête de racle 2 et l'axe de pivotement 3 de la racle 10 RV = 0,07 m, distance entre les points d'action 12 et 13 de la force exercée par les vérins et l'axe de pivotement p = 450 kPa, pression de travail du système hydrauli- que 15 Fs = force exercée parle vérin D = diamètre du vérin Vs = TR/RV, rapport des bras de levier de la force On détermine d'abord la force requise pour l'actionneur à vérin : 20 Fs = qLR1/2RV = 120 N/m x 5m x 0,3m/2 x 0,07 m = 1285 N On obtient pour le diamètre du vérin : Ds = 4Fs/p = 4 x 1285 N/450 000 Pa = 0,06 m - On choisit donc un diamètre de vérin de 63 mm. 25 Rapport des bras delevier : Vs = RT/RV = 80L/384R1 = 80 x 5 m/384 x 0,3 = 3,5. La longueur du bras de levier de la force de torsion RT est : 3,5 x 0,07 = 0,25 m. Ainsi, les déformations dimensionnelles impo- 30 sées à la structure de racle ont un effet opposé et il en résulte une compensation mutuelle, dans une très grande mesure. Comme représenté sur la figure 3, le profil de déformation résultant 11 est beaucoup plus rectiligne que le profil de déformation 9 sans compensation. En 35 pratique, l'erreur résiduelle après compensation est 2639372 12 beaucoup plus petite que, par exemple, les tolérances de linéarité et d'installation de la surface du rouleau d'appui. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, 5 l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennentd'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre ni 10 de la portée de la présente invention. 2639372 13 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la compensation de la flexion d'une lame d'enduction ou racle etpour le raclage d'un organe d'appui (5), dans lequel la déformation imposée à une structure de racle (1) par la force de pression 5 d'une arête de la racle(2) de la structure de racle (1) contre un organe d'appui (5) est compensée, caracté- risé en ce que la déformation engendrée par la force de mise en charge est compensée par applicationd'une force de compensation en au moins un point de la structu10 re de racle (1) d'une manière telle que : - ladite force de compensation agit, d'une part, à une premièredistance (RT) du support de pivot de la structure de racle (1) et, d'autre part, à une deuxième distance (RV) de l'axe de pivotement (3) de 15 la structure de racle (1), tandis que la force de compen- sation est parallèle à la force (q) de mise en charge de la racle, et - la grandeur et les bras d'action (RT,RV) de la force de compensation par rapport au point de 20 pivotement sont dimensionnés de manière à obtenir une flexion (10) de la structure de racle (1) qui est de grandeur égale à celle qui résulte de la force (q) de mise en charge de la racle, mais de sens opposé , de sorte que les flexions s'annulent mutuellement dans une 25 très grande mesure, ce qui permet de maintenir l'arête de la racle (2) parallèle au contour de l'organe d'appui (5). 2. Procédé suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la force de compensation est prévue 30 pour s'exercer sur la structure de racle (1) de sorte que l'un {RV) des bras d'action est situé du même côté que l'arête de la racle (2) par rapport à l'axe de pivo- tement (3) de la structure de racle (1). 3. Procédé suivant la revendication 1, carac- 2639372 14 térisé en ce que la force de compensation est prévue pour s'exercer sur la structure de racle (1) de sorte que l'un (RV) des bras d'action est situé du côté opposé de l'arête de la racle (2) par rapport à l'axe de 5 pivotement (3) de la structure de racle (1). 4. Structure de racle à flexion compensée (1) pour le revêtement d'une bande de matière dans l'in- tervalle défini entre une arête d'une racle (2) et un organe d'appui (5), comprenant : 10 -un support de pivotement constitué par des paliers prévus aux extrémités de la structure de racle (1) -une racle (2) fixée à la structure de racle (1), qui peut être pressée contre la bande en mouvement 15 et/ou un organe d'appui (5) afin d'égaliser un mélange de revêtement appliqué sur labande, -au moins un actionneur (14,15) pour la commande de la force de mise en charge (q) de la structure de racle (1), 20 caractérisée en ce que -l'actionneur (14,15) est incorporé dans la structure de racle (1) de manière à permettre son uti- lisation pour exercer une force réglable agissant sur la structure de racle (1) en un point qui est situé, 25 d'une part, à une première distance d'action (RT) du support de pivot de la structure de racle (1) et, d'au- tre part, à une deuxième distance (RV) de l'axe de pi- votement (3) de la structure de racle (1) , et -l'actionneur est relié à la racle (1) de 30 façon à ce que la direction d'action de la force soit parallèle à celle de la force (q) exercée sur la struc- ture deracle (1). 5. Structure de racle suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'actionneur (14,15) est fixé 35 du même côté que l'arête de la racle (2) par rapport à 2639372 15 l'axe de pivotement (3) de la structure de racle (1). 6. Structure de racle suivant la revendica- tion 4, caractérisée en ce que l'actionneur est fixé du côté opposé à l'arête de la racle (2) par rapport '5 à l'axe de pivotement (3) de la structure de racle (1). 7. Structure de racle suivant la revendication 4, caractérisée en ce quel'actionneur est un vérin hy- draulique. 8. Structure de racle suivant la revendication 10 4, caractérisée en ce que l'actionneur est un système à vis et écrou mobile à rotule commandé électriquement. 9. Structure de racle suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'actionneur est un vérin pneu- matique. 15 10. Structure de racle suivant la revendica- tion 4, caractérisée en ce que le rapport des bras de levier (Vs), c'est-à-dire le rapport de la distance or- thogonale (RT) du point d'action (12,13) de l'actionneur par rapport au support de pivot de la structure de racle 20 (1) à la distance orthogonale (RV) du point d'action (12,13) de l'actionneur par rapport à l'axe de pivote- ment (3) de la structure de racle (1), est prévu de sorte que le rapport des brasde levier (Vs) répond à la condi- tion 25 Vs = 80L/368R1, o L = largeur de la racle Rl = distance entrre l'arête de la racle (2) et l'axe de pivotement de la racle (3).