Brevet FR2636136A1 — publié le 19900309

Procédé et dispositif de mesure de la température de la surface extérieure d'un cylindre en rotation, no- tamment dans la fabrication du papier ". La mesure précise de la température de sur- face d'un cylindre en rotation est aussi encore aujourd'hui un problème technique difficile. En parti- culier sur des cylindres qui sont utilisés dans les domaines du traitement du papier, des feuilles de ma- tières synthétiques, du textile et de non tissé, on rencontre à maintes reprises un maintien des tempéra- tures avec un écart d'au moins 1-C, et cela vu aussi bien en valeur absolue qu'également comme écart sur une valeur moyenne déterminée le long d'un cylindre de plusieurs mètres de long. Un exemple significatif est la fabrication de non tissé à partir de fibres de ma- tières synthétiques thermoplastiques; la température doit être mesurée ici de telle sorte que, lors de la traversée du non tissé mis en place à travers l'inter- valle entre les cylindres, les fibres sont directement soudées les unes aux autres, que le non tissé retient, mais que simultanément la liaison reste limitée dans une mesure déterminée, de plus le non tissé reste en- core lâche en courbure et n'est pas en couche épaisse. A cet effet, une recherche et une commande très préci- ses de la température en fonction de chaque vitesse de travail sont indispensables. La problématique de la mesure précise des températures sur de tels cylindres dépend entre autres de ce qu'à la périphérie du cylindre, on ne peut pla- cer aucun capteur de température. A cet effet, des trous seraient nécessaires à la surface extérieure, ce qui provoquerait une hétérogénéité de cette surface. Une telle hétérogénéité constituerait une empreinte à la surface du cylindre et pourrait conduire à des con- centrations de contraintes dommageables et à des per- turbations dans la répartition de la température. Aus- si, la transmission des valeurs de mesure à partir des cylindres en rotation vers l'extérieur serait coûteu- se. En pratique, est seulement prise en considé- ration une mesure à la périphérie du cylindre depuis l'extérieur. A cet effet, il y a des procédés avec des capteurs de température venant en contact et des pro- cédés sans contact qui travaillent avec des pyromètres à rayonnement. Les procédés se développant avec une installation de capteurs de température sont en effet très précis, parce qu'ils peuvent assurer la conducti- bilité thermique pour la transmission au capteur. Ils ont cependant l'inconvénient que dans de nombreux cas, quoiqu'il en soit, ils ne peuvent être utilisés pour un suivi prolongé de la température. Les cylindres font effectivement fréquemment l'objet d'une finition poussée à leur surface, ce qui correspond à la qualité souhaitée du produit, par exemple rodé et poli. Une telle surface présenterait en raison du frottement d'un capteur de température constamment en contact des traces d'abrasion après une courte durée de fonction- nement, qui se retrouveraient sur le produit, par exemple nappes de papier ou la surface de matières synthétiques et de ce fait ne seraient pas accepta- bles. Les dispositifs travaillant sans contact, c'est- à-dire par mesure du rayonnement, ne présentent pas en effet cet inconvénient à l'intérieur, ils dépendent cependant pour cela de ce que la surface du cylindre présente un facteur émissif constant. Cela n'est pas souvent donné de façon précise, mais dans la zone de travail d'un cylindre, puisque l'humidité adhérante et aussi un embuage de la surface du cylindre lors de va- riations à des températures de travail plus élevées du facteur émissif se produisent, qui conduisent de ce fait à ce que le rayonnement mesuré ne permet pas une mise à la masse franche à la surface du cylindre aux températures régnant réellement. L'invention se propose de permettre une me- sure précise de la température de la périphérie de cy- lindres en rotation sur un grand laps de temps avec la sécurité de fonctionnement exigée. L'invention est caractérisée en ce que la température d'une zone périphérique annulaire située à l'extérieur de la zone de travail du cylindre est me- surée sans contact et lors de l'observation d'un écart par rapport à une température prédéterminée ou d'une évolution prédéterminée dans le temps de la températu- re, on met en oeuvre un capteur de température par contact dans une position se situant à l'intérieur de la zone de travail en position sur la périphérie du cylindre. L'invention repose sur l'idée d'exécuter le contrôle continu de la température sans contact en une position située à l'extérieur de la largeur de tra- vail, qui ne dépend pas non plus de l'action de la nappe et peut être préparée en vue d'un facteur émis- sif optimal. Ici, pendant toute la durée de fonction- nement, la température est surveillée, aucun problème ne survenant en ce qui concerne les traces d'abrasion aussi bien sur la surface de travail du cylindre que sur le capteur de température. En outre, à l'extérieur de la largeur de travail, le capteur de température effectuant la mesu- re sans contact, on prévoit encore un autre capteur de température qui est placé à l'intérieur de la largeur de travail, mais ne se situe pas en permanence à la surface du cylindre, mais est apporté à l'installation seulement ensuite quand le capteur de température sans contact décèle une anomalie, c'est-à-dire un écart par rapport à une température demeurée constante jusqu'alors ou un écart par rapport à une courbe de température prédéterminée. C'est seulement dans un tel cas de besoin que le capteur de température par con- tact est utilisé dans l'installation et détermine avec sa propre précision la température dans la zone de la position de l'installation. D'après chaque résultat de cette mesure, on peut introduire les données nécessai- res à la régulation de la température sur le cylindre. Mais le capteur de température par contact ne reste que peu de temps sur l'installation. Dans ce court laps de temps, il ne se produit encore aucune abrasion de la surface du cylindre, ni du capteur de température par contact. Par la combinaison des deux capteurs de tem- pérature différents en diverses positions du cylindre, on réussit également un contrôle continu de la tempé- rature avec la précision propre au capteur de tempéra- ture par contact sans en arriver à des problèmes de frottement. En général, il ne suffit pas de déterminer seulement la température en une position de la zone de travail. Bien plus, plusieurs positions de mesure sont nécessaires pour obtenir un profil de température com- plet. Un avantage de l'invention est caractérisé en ce que le capteur de température par contact est amené successivement en plusieurs positions réparties sur la surface de travail pour l'installation à la périphérie du cylindre; plusieurs capteurs de température par contact sont placés en des positions réparties sur la zone de travail simultanément pour la mise en place à la périphérie du cylindre et en ce qu'on met en place successivement sur l'installation soit un seul et même capteur de température en plusieurs positions de la largeur de travail, soit plusieurs capteurs de tempé- rature viennent simultanément sur l'installation en des positions réparties sur la zone de travail. Un dispositif pour la mise en oeuvre du pro- cédé est caractérisé par la combinaison d'un capteur de température travaillant sans contact orienté vers une zone périphérique annulaire dont le facteur émis- sif est constant, placée à l'extérieur de la zone de travail du cylindre, avec un capteur de température par contact tenu de façon normale écarté de la péri- phérie du cylindre, mais pouvant venir au contact à la périphérie du cylindre en une position située à l'in- térieur de la zone de travail à l'aide d'un dispositif de déplacement, et avec un dispositif de commande au moyen duquel le dispositif de déplacement peut être actionné quand le capteur de température travaillant sans contact montre un écart par rapport à une tempé- rature prédéterminée ou à une couche de la température en fonction du temps préétabli; le capteur de tempé- rature par contact peut être placé successivement en plusieurs positions réparties sur la zone de travail installée à la périphérie du cylindre, au moyen du dispositif de déplacement; ce dispositif comporte plusieurs capteurs de température par contact placés dans des positions réparties sur la largeur de travail pouvant être mis en place simultanément à la périphé- rie du cylindre. L'invention repose sur la combinaison de deux capteurs de température placés en deux positions différentes du cylindre et sur leur coopération. Les capteurs individuels de la technique antérieure sont connus en soi. Ainsi, la demande de brevet DE-OS 18 06 637 montre un pyromètre à radiations qui est par conséquent sans contact, mais qui est un élément cons- titutif d'un dispositif de mesure de température par contact pour des cylindres en rotation. Sur les figures, on a représenté schémati- quement un exemple de réalisation de l'invention. - la figure 1 montre une vue du-dessus d'une installa- tion de cylindres, - la figure 2 montre une coupe selon la ligne II-II de la figure 1. Sur les figures, on a représenté un cylindre 1 qui forme avec un cylindre inférieur 2 un intervalle 3 pour traiter une nappe de matériau 4 par compres- sion. Le cylindre i comporte une zone de travail 5 dont les limites sont représentées en pointillé sur la figure 1. Dans l'exemple de réalisation, il s'agit d'un cylindre i avec une surface extérieure métalli- que. L'invention est cependant utilisable également sur des cylindres qui comportent un revêtement par exemple en matériau synthétique. A l'extérieur des limites droites de la zone de travail sur la figure 1, est prévue une zone périphérique 6 annulaire, légère- ment en retrait qui est traitée, par exemple noircie, de façon à présenter un facteur émissif le plus constant possible. Le dispositif de mesure de la température toujours désigné par 10 comporte, s'étendant parallè- lement au cylindre 1, un support 7 sur lequel un cap- teur de température effectuant la mesure sans contact est fixé sous la forme d'un pyromètre à rayonnement 8 qui fait face par ses lentilles 9 à la zone périphéri- que 6 et dont la température est déterminée à distance par mesure du rayonnement. A l'intérieur de la zone de travail 5, est placé sur le support 7 un capteur de température à contact 11 qui, grâce à un entraînement en déplacement 12 dans le sens de la flèche 21 à partir d'une posi- tion d'installation et de mesure représentée en lignes pointillées peut être ramené dans une position en re- trait dans laquelle le capteur de température à con- tact 11l présente un intervalle connu par rapport à la périphérie du cylindre 1, et est représenté à la figu- re 2 par des tirets et est désigné par 11'. Le capteur de température par contact 11 peut se déplacer sur un guidage désigné par 13 sur la figure 1 de façon prati- quement radiale par rapport au cylindre 1. Le système de déplacement peut être formé de différentes façons, par exemple un électro-aimant, un vérin pneumatique ou d'une façon analogue. Le signal de mesure du capteur de températu- re sans contact 8 est transis par des lignes 14, 15 à un dispositif de commande 20 dont le signal de sortie est transmis par les lignes 16, 17 au système de dé- placement 12. Le dispositif de commande 20 est conçu de telle sorte qu'il actionne le dispositif de déplace- ment seulement lors d'une irrégularité de mesure de la température dans la zone de la périphérie 6. Il n'est maintenu ainsi seulement que, quand dans la zone péri- phérique 6, la température s'écarte d'une valeur jusqu'alors constante ou d'un tracé prédéterminé, par exemple une croissance de la température proportion- nelle au temps, le dispositif de commande 20 délivre un signal d'actionnement, par exemple une tension pour agir sur un système de déplacement électromagnétique 12 ou une pression pneumatique pour la mise en oeuvre d'un vérin pneumatique. Lors de la mise en oeuvre du système de dé- placement 12, le capteur de température par contact 11 est dans sa position normale représentée en pointillé sur la figure 2 dans laquelle il ne repose pas ainsi sur la surface du cylindre 1, jusqu'à ce qu'il soit déplacé et réalise une mesure dont le signal se trans- mette par les lignes 18, 19 (figure 1) et peut servir à la poursuite d'un dispositif de régulation de tempé- rature non prédéterminée. A la place d'un seul capteur de température par contact 11, on peut prévoir sur le support 7 plu- sieurs capteurs de température 11 répartis sur la zone de travail 5 du cylindre 1. On peut également action- ner le dispositif de commande 20 par la mise en oeuvre d'un seul capteur de température par contact successi- vement en plusieurs positions de la zone de travail 5 et de cette manière permettre l'établissement d'un profil de température le long du cylindre 1. Des recherches ont établi que, grâce au dis- positif de mesure selon l'invention, on peut détermi- ner la température à l'intérieur de la zone de travail 5 de façon reproductible avec une précision de 0,2'C. REVENDICATIONS 1') Procédé de mesure de la température de la périphérie d'un cylindre en rotation, caractérisé en ce que la température d'une zone périphérique annu- laire (6) située à l'extérieur de la zone de travail du cylindre (1) est mesurée sans contact et lors de l'observation d'un écart par rapport à une température prédéterminée ou d'une évolution prédéterminée dans le temps de la température, on met en oeuvre un capteur o10 de température par contact (11) dans une position se situant à l'intérieur de la zone de travail en posi- tion sur la périphérie du cylindre. 2*) Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le capteur de température par contact (11) est amené successivement en plusieurs positions réparties sur la surface de travail pour l'installa- tion à la périphérie du cylindre (1). 3) Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que plusieurs capteurs de température par contact (11) sont placés en des positions réparties sur la zone de travail simultanément pour la mise en place à la périphérie du cylindre (1). 4') Dispositif de mesure de température pour la périphérie d'un cylindre en rotation par mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications i à 3, caractérisé par la combinaison d'un capteur de tem- pérature (8) travaillant sans contact orienté vers une zone périphérique annulaire (6), dont le facteur émis- sif est constant, placée à l'extérieur de la zone de travail (5) du cylindre (1), avec un capteur de tempé- rature par contact (11) tenu, de façon normale, écarté de la périphérie du cylindre (1), mais pouvant venir en contact à la périphérie du cylindre (1) en une po- sition située à l'intérieur de la zone de travail (5) à l'aide d'un dispositif de déplacement, et avec un dispositif de commande au moyen duquel le dispositif de déplacement peut être actionné quand le capteur de température travaillant sans contact (8) montre un écart par rapport à une température prédéterminée ou à une courbe de la température en fonction du temps préétabli. ') Dispositif de mesure de la température selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur de température par contact (11) peut être pla- cé successivement en plusieurs positions réparties sur la zone de travail (5) installée à la périphérie du cylindre (1), au moyen du dispositif de déplacement (12). 6') Dispositif de mesure de la température selon la revendication 4, caractérisé en ce que ce dispositif comporte plusieurs capteurs de température par contact (11, 11,...) placés dans des positions réparties sur la largeur de travail pouvant être mis en place simultanément à la périphérie du cylindre (1).