Brevet FR2651808A1 — publié le 19910315

La présente invention concerne des mécanismes destinés à extraire l'eau d'une nappe d'une matière, et plus précisément d'une nappe fibreuse traitée sous forme d'un produit du papier sur une machine de fabri- cation de papier. Plus précisément, l'invention concerne une courroie imperméable destinée à être utilisée avec une presse à emprise prolongée sur une machine de fabrication de papier. Pendant le processus de fabrication de papier, une nappe fibreuse est formée sur une toile de mise en forme par dépôt d'une suspension fibreuse sur la toile. Une grande quantité d'eau est évacuée de la suspension pendant cette opération, et la nappe qui vient d'être formée avance ensuite vers une section de pressage. Cette section de pressage comporte une série d'emprises de pressage, dans lesquelles la nappe fibreuse est soumise à des forces de compression destinées à en chasser l'eau. La nappe atteint finalement une section de séchage qui comporte des tambours sécheurs chauffés autour desquels la nappe est dirigée. Les tambours sécheurs chauffés réduisent la teneur en eau de la nappe à une valeur souhaitable par évaporation. Les coûts croissants de l'énergie ont rendu de plus en plus souhaitable une extraction aussi grande que possible de l'eau de la nappe, avant qu'elle ne parvienne à la section de séchage. Les tambours sécheurs sont souvent chauffés intérieurement par de la vapeur d'eau et les coûts correspondants peuvent être importants, surtout lorsqu'une grande quantité d'eau doit être chassée de la nappe. Traditionnellement, les sections de pressage ont comporté une série d'emprises formées par des paires de cylindres adjacents de pressage. Récemment, on a constaté que l'utilisation d'emprises prolongées de pressage était avantageuse par rapport à l'utilisation d'emprises formées par des paires de cylindres adja- cents. Plus la nappe peut être soumise pendant long- temps à une pression dans l'emprise et plus la quantité d'eau retirée peut être élevée et, en conséquence, moins il reste d'eau à retirer par évaporation dans la section de séchage. L'invention concerne des presses à emprise prolongée du type à patin. Dans cette sorte de presse à emprise prolongée, l'emprise est formée entre un cylindre de pressage de forme cylindrique et un patin courbe de pression. Ce dernier a une surface à conca- vité cylindrique dont le rayon de courbure est proche de celui du cylindre de pressage. Lorsque le cylindre et le patin sont mis physiquement à proximité l'un de l'autre, une emprise est délimitée et peut avoir, dans la direction de la machine, une longueur cinq à dix fois supérieure à celle de l'emprise qui est formée entre deux cylindres de pressage. Ceci augmente le temps de maintien de la nappe fibreuse dans l'emprise prolongée, avec conservation de la force de pression donnant le même niveau de pression par unité de surface que dans une presse à deux cylindres. Le résultat de cette nouvelle technologie des emprises prolongées a été une augmentation considérable de la déshydratation de la nappe fibreuse dans l'emprise prolongée, par rapport aux emprises classiques des machines de fabri- cation de papier. Une presse à emprise prolongée du type à patin nécessite une courroie spéciale, telle que connue d'après le brevet canadien n 1 188 556. Cette courroie est destinée à protéger la toile de pressage qui supporte, transporte et déshydrate la nappe fibreuse contre une usure accélérée qui résulterait du contact direct et glissant avec le patin fixe de pression. Une telle courroie doit être réalisée avec une surface imperméable lisse qui se déplace ou glisse sur le patin fixe, sur un film d'une huile lubrifiante. La courroie se déplace dans l'emprise à peu près à la même vitesse que la toile de la presse, si bien que la toile de la presse est soumise à un frottement minimal contre des éléments fixes. La configuration normale d'une presse à emprise prolongée nécessite l'utilisation de deux toiles de pressage. Les éléments placés dans l'emprise peuvent être énumérés dans l'ordre suivant: un cylindre de pressage à gorges et de forme cylindrique, une première toile de pressage, la nappe fibreuse ou la feuille naissante de papier, une seconde toile de pressage, la courroie spéciale, le film lubrifiant et le patin courbe de pression. Toutes les presses à emprise prolongée actuel- lement utilisées industriellement ont la configuration précédente. Cependant, cette presse à emprise prolongée du type à double toile est limitée à certain types ou qualités de papier. Il serait nécessaire de mettre au point une presse à emprise prolongée à une seule toile pour étendre l'application de la presse à emprise prolongée à des qualités plus fines de papier et au papier journal. Dans une presse à emprise prolongée à une seule toile, les éléments placés dans l'emprise seraient dans l'ordre suivant: un cylindre lisse de pressage de forme cylindrique, la nappe fibreuse ou la feuille naissante de papier, la toile de pressage, la courroie spéciale, le film lubrifiant et le patin courbe de pression. Dans la presse à emprise prolongée à double toile, l'eau chassée de la nappe fibreuse peut passer à travers l'une ou l'autre des deux toiles de pressage ainsi que dans les gorges formées dans le cylindre de pressage. Dans la presse à emprise prolongée à une seule toile, deux de ces éléments capables de stocker de l'eau ont été éliminés. Il n'existe qu'une seule toile et, comme la nappe fibreuse est directement au contact du cylindre de pressage de forme cylindrique, ce cylindre doit avoir une surface lisse. Manifeste- ment, cette perte d'espace temporaire de stockage d'eau doit être compensée si la presse à emprise prolongée à une seule toile doit être utilisée avec un effet impor- tant. Il est indispensable que des vides soient formés dans l'emprise de la presse afin que l'eau chassée de la feuille de papier d'une presse à emprise prolongée à une seule toile puisse être emmagasinée. Deux approches ont été envisagées pour une solution satisfaisante de ce problème. Le brevet canadien n 1 190 779 représente une courroie de presse à emprise prolongée ayant des cavités du côté de la toile. Ces cavités sont formées par l'armure de la toile de base et l'absence d'imprégnation de la cour- roie du côté de la toile, et elle forme un espace dans lequel le liquide peut être transféré lors du passage de. la nappe fibreuse, de la toile de pressage et de la courroie spéciale dans l'emprise. L'autre approche est représentée par les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 559 258 et 4 643 916. Ils représentent une courroie pour presse à emprise prolongée ayant des gorges du côté de la toile pour le stockage de l'eau chassée de la nappe fibreuse. Bien que ces deux approches aient concerné essentiellement la solution du problème de l'extraction d'eau dans une presse à emprise prolongée à une seule toile, on a constaté que l'utilisation de l'une ou l'autre courroie dans une presse à emprise prolongée à deux toiles assurait une meilleure déshydratation. Cependant, en pratique, on a aussi constaté que des courroies de presse à emprise prolongée satisfai- santes à gorges ne pouvaient pas être fabriquées afin qu'elles conviennent à une utilisation industrielle. Toutes les tentatives de réalisation de cette structure jusqu'à présent ont donné un produit qui ne donne pas satisfaction à cause de la séparation des gorges et/ou de l'affaissement des gorges. L'invention concerne une courroie spéciale destinée à une presse à emprise prolongée et qui n'est pas sujette au phénomène de délitement. Etant donné les problèmes indiqués précédemment, les courroies spéciales pour presse à emprise pro- longée, ayant des gorges formées dans une surface revêtue de polyuréthanne, possèdent de bonnes propriétés de déshydratation lorsqu'elles sont uti- lisées dans des presses à emprise prolongée. L'inven- tion concerne une courroie de presse à emprise pro- longée qui ne pose pas ces problèmes grâce à sa structure physique et peut être considérée comme un perfectionnement de la courroie représentée dans le brevet canadien n 1 190 779. Ainsi, la présente invention concerne une courroie destinée à être utilisée dans une presse à emprise prolongée sur une machine de fabrication de papier, afin qu'elle permette la déshydratation d'une nappe fibreuse traitée et qu'elle donne un produit du papier d'un type ou d'un autre. La courroie comporte une toile de base ayant la forme d'une boucle sans fin et ayant ainsi une surface interne et une surface externe. La surface interne est revêtue d'une résine polymère qui imprègne partiellement la toile de base, c'est-à-dire que le revêtement ne traverse pas com- plètement la structure de la toile de base. Ce revête- ment rend la toile de base imperméable aux liquides, il est lisse et il a une épaisseur uniforme. La face de la courroie qui est revêtue est au contact du patin courbe de pression pendant l'utilisation sur une presse à emprise prolongée. Plus exactement, elle glisse sur la surface du patin courbe de pression sur un film d'une huile lubrifiante qui y est introduit. La surface externe ou côté de la toile de la courroie est différent de celui qui est représenté dans le brevet canadien n 1 190 779. Elle se caractérise par plusieurs fils monofilaments plats convenablement fixés à la toile de base. Les fils monofilaments plats délimitent entre eux des canaux permettant le logement d'eau chassée de la nappe fibreuse. Les canaux formés de cette manière ne sont pas écrasés par les pressions régnant dans l'emprise, comme ceux des courroies connues. De même, le délitement des gorges ne pose pas de problème car les fils monofilaments plats sont tissés dans la structure de la toile de base. La présente invention est décrite plus préci- sément dans la suite, avec de fréquentes références aux dessins annexes. La figure 1 est une vue en élévation latérale de l'emprise prolongée d'une presse pour laquelle la courroie selon l'invention est prévue. La figure 2 est une vue en élévation frontale et en coupe partielle de l'emprise de la presse repré- sentée sur la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective de la courroie selon l'invention. La figure 4 est une coupe de la courroie selon l'invention suivant la ligne 4-4 de la figure 3. La figure 5 est une coupe de la courroie selon l'invention suivant la ligne 5-5 de la figure 3. Une presse à emprise prolongée à une seule toile destinée à la déshydratation d'une nappe fibreuse traitée sous forme d'un produit du papier dans une machine de fabrication de papier est représentée sur les figures 1 et 2. L'emprise 10 de la presse est délimitée par un cylindre lisse 12 de pressage de forme cylindrique, un patin courbe 14 de pression et une courroie 16 selon l'invention, disposée afin qu'elle soit en appui contre la surface du cylindre 12. Le patin courbe 14 de pression a à peu près le même rayon de courbure que le cylindre 12. La distance comprise entre le cylindre 12 et le patin 14 peut être réglée à l'aide d'un appareil hydraulique ou mécanique classique qui n'est pas représenté et qui est raccordé à une tige 18 articulée sur le patin 14. La tige 18 peut être commandée afin qu'elle applique la pression voulue au patin courbe 14. Il faut noter que le cylindre 12 et le patin courbe 14 décrits précédemment et représentés sur les figures 1 et 2 sont de type classique dans la technique. Les figures 1 et 2 représentent aussi une toile de pressage de type humide de machine de fabrication de papier et une nappe fibreuse 17 traitée sous forme d'une feuille de papier. Les déplacements de la cour- roie 16, de la toile 15 de pressage, de la nappe fibreuse 17 et du cylindre 12 sont indiqués par les flèches sur la figure 1. Une vue en perspective de la courroie 16 selon l'invention est représentée sur la figure 3. La cour- roie a une surface externe 19 et une surface interne 20. La courroie 16 a une toile de base sous forme d'une boucle sans fin. La toile de base peut être fabriquée ou tissée sous forme sans fin ou peut être réalisée à plat, par exemple par tissage à plat, et raccordée sous forme sans fin au niveau d'une couture. La couture sous forme sans fin est de préférence réalisée avant le revêtement de la surface interne de la courroie 16 d'une résine polymère. Un mode de réalisation de courroie 16 est représenté plus en détail sur la figure 4 qui est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3. Il s'agit d'une coupe réalisée dans la direction de la machine, c'est-à-dire autour de la boucle de la courroie 16. La surface externe 19 et la surface interne 20 sont désignées de façon générale. La courroie 16 comporte une toile tissée 22 à plusieurs couches comprenant des fils 24 placés dans la direction de la machine et des fils 26 disposés transversalement à la direction de la machine et qui a été imprégnée, depuis sa surface interne 20, par une résine polymère 28, par exemple un polyuréthanne, afin qu'elle soit imperméable aux liquides, y compris à l'huile lubrifiante. La surface interne 20 est placée du côté dit du patin de la courroie 16. La toile de base 22 est suffisamment ouverte pour permettre l'imprégnation et pour éliminer toute possibilité de formation de cavités indésirables dans la courroie 16 du côté du patin, la surface interne 20 étant tournée vers le patin courbe 14. Des cavités sont particulièrement indésirables car elles permettraient le passage de l'huile lubrifiante utilisée entre la courroie 16 et le patin courbe 14 à travers la courroie 16 et la contamination de la toile de pressage et de la nappe fibreuse. Lorsqu'il a été revêtu et imprégné de la résine polymère, le côté interne 20 de la courroie 16 peut être poli et la courroie peut avoir une épaisseur uniforme afin qu'elle soit en contact glissant lubrifié avec le patin courbe 14, dans l'emprise 10 de pressage. La face externe 19 de la courroie 16 est carac- térisée par des fils monofilaments plats 28 placés dans la direction de la machine. Ils sont fixés à la toile de base 22 par des fils occasionnels 30 placés en direction transversale à la machine. Il faut noter que la vue de la figure 4 et celle de la figure 5 ont été exagérées afin que les différentes parties selon l'invention soient représentées clairement. Le rôle des fils monofilaments plats 28 peut être décrit plus clairement en référence à la figure 5 qui est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 3. Il s'agit d'une coupe formée dans la direction trans- versale à la machine, c'est-à-dire transversalement à la boucle de la courroie 16. Les éléments portent les mêmes références que sur la figure 4. Les fils mono- filaments plats 28 sont représentés en coupe et sont fixés à la toile de base 22 par tissage occasionnel avec les fils 30 disposés en direction transversale à la machine. Des canaux 32 sont formés entre les fils plats 28 et permettent l'extraction d'eau chassée de la nappe fibreuse dans l'emprise 10. De préférence, les fils monofilaments plats 28 sont destinés à former 3,2 à 4 canaux 32 par centimètre (8 à 10 canaux par pouce). On a constaté que des canaux 32 ayant une largeur de 0,63 mm (0, 025 pouce) et une profondeur de 2,5 mm (0,100 pouce) donnaient de bons résultats. Bien que les figures 4 et 5 représentent les fils monofilaments plats 28 dans la direction de la machine, qui est la variante préférable, ils peuvent aussi être orientés en direction transversale et peuvent quand même donner de bons résultats. Comme représenté sur les figures 4 et 5, les fils monofilaments plats 28 sont de préférence disposés afin qu'ils comportent de grandes parties flottantes, grâce au tissage occasionnel avec les fils 30 placés en direction transversale à la machine, permettant la formation de canaux ou de cavités entre les fils monofilaments plats 28, pour l'écoulement de l'eau. La même remarque s'applique au cas dans lequel les fils 28 ont une orientation transversale à la direction de la machine et est aussi préférable dans ce cas. La courroie 16 selon l'invention permet une déshydratation générale en dehors de l'emprise 10 bien plus facile que la courroie représentée dans le brevet canadien n 1 190 779. Le maillage formé du côté de la toile a tendance à piéger l'eau, ce qui n'est pas le cas des canaux 32 de la courroie 16 selon l'invention. On peut facilement comprendre que des modifi- cations à la description précédente sont évidentes pour l'homme du métier sans sortir du cadre des revendica- tions annexées. REVENDICATIONS 1. Courroie (16) destinée à une presse à emprise prolongée, pour la déshydratation d'une nappe fibreuse (17), la presse à emprise prolongée ayant un cylindre (12) de pressage et un patin (14) courbe de pression qui délimitent ensemble une emprise (10) entre eux, la courroie passant dans l'emprise (10) avec une toile (15) de pressage supportant et transportant la nappe fibreuse à déshydrater entre la toile (15) de pressage et le patin courbe de pression, la courroie ayant un côté patin et un côté toile et comprenant: une toile de base (22) sous forme d'une boucle sans fin ayant une surface interne (20) et une surface externe (19) , la direction de la machine de la presse à emprise prolongée étant disposée autour de la boucle et la direction transversale à la machine étant transver- sale à la boucle, un revêtement d'une résine polymère formé à la surface interne de la toile de base, le revêtement imprégnant partiellement la toile de base et la rendant imperméable aux liquides, le revêtement étant lisse et donnant à la courroie une épaisseur uniforme, la surface interne étant le côté du patin de la courroie, plusieurs fils monofilaments plats (28) disposés à la surface externe (19) de la toile de base (22), les fils monofilaments plats délimitant entre eux des canaux (32) permettant le logement d'eau chassée par pressage de la nappe fibreuse, la surface externe étant le côté toile de la courroie, et un dispositif destiné à fixer les fils monofi- laments plats à la surface externe de la toile de base. 2. Courroie selon la revendication 1, dans laquelle la résine polymère est un polyuréthanne. 3. Courroie selon la revendication 1, dans laquelle 3,2 à 4 canaux sont formés par centimètre du côté de la toile (22) (8 à 10 canaux par pouce). 4. Courroie selon la revendication 1, dans laquelle les canaux (32) ont une largeur de 0,63 mm (0,025 pouce) et une profondeur de 2,5 mm (0,100 pouce). 5. Courroie selon la revendication 1, dans laquelle les fils monofilaments plats (28) sont placés dans la direction de la machine de la toile de base (22) et délimitent les canaux (32) dans la direction de la machine. 6. Courroie selon la revendication 1, dans laquelle les fils monofilaments plats (28) sont placés dans la direction transversale à la machine de la toile de base (22) et délimitent les canaux (32) dans la direction transversale à la machine. 7. Courroie selon la revendication 1, dans laquelle la toile de base (22) est tissée avec des fils (24) placés dans la direction de la machine et (26) en direction transversale à la machine, et le dispositif de fixation des fils monofilaments plats est un tissage avec au moins les fils dans la direction de la machine ou les fils en direction transversale à la machine. 8. Courroie selon la revendication 7, dans laquelle la toile de base (22) est une toile à plu- sieurs couches. 9. Courroie selon la revendication 7, dans laquelle le dispositif de fixation des- fils monofi- laments plats (28) comporte de longues parties flot- tantes de manière que l'eau chassée de la nappe fibreuse (17) puisse s'écouler le long des canaux.