Brevet FR2670514A1 — publié le 19920619

La présente invention concerne un procédé pour compenser le fléchissement d'une poutre de support de racle dans une machine de couchage, selon lequel la compensation du fléchissement de la poutre de support de racle est obtenue par application, à cette dernière, d'au moins une composante de contrainte thermique, ladite contrainte provoquant, dans la poutre, un déplacement essentiellement opposé au fléchissement de la poutre. L'invention concerne notamment un dispositif convenant pour adapter le procédé à une poutre de support de racle. Le couchage du papier et d'un matériau semblable en forme de bande continue est exécuté par l'application, sur la bande en déplacement, d'un mélange de couchage, qui est ensuite étalé sous la forme d'une couche uniforme sur la surface de la bande, à l'aide d'une racle Dans la machine de couchage, la bande, sur laquelle le couchage doit être réalisé, traverse un interstice formé entre la racle et un élément de support approprié, de façon classique à un rouleau rotatif Les racles éliminent la couche en excès de la surface de la bande et uniformisent le mélange de couchage sous la forme d'une couche uniforme sur la surface de la bande Pour obtenir une couche aussi uniforme que possible, il faut que l'interstice formé entre la bande et la racle soit séparé par un écartement constant dans la direction transversale de la bande, sur toute sa largeur La force linéaire appliquée pour repousser la racle contre la bande doit être élevée et constante sur toute la largeur de la racle de manière à fournir un étalement uniforme du mélange de couchage sur la bande, et ce également à des vitesses élevées de déplacement de cette dernière. Pour plusieurs raisons, on ne peut pas maintenir exactement constante la largeur de l'interstice entre la bande de matériau et la racle Pendant l'usinage, la racle et son cadre sont fixées à la base de l'unité d'usinage au moyen de dispositifs robustes de fixation, dans une position simulant leur position de fonctionnement En dépit du positionnement précis des dispositifs de fixation, il apparaît des défauts pendant la fabrication de la racle et de son cadre, ce qui fait apparaître une erreur dans l'alignement parallèle entre la surface de la bande et le bord de la racle Lorsque la racle du dispositif de couchage est repoussée contre la bande en déplacement, la racle est chargée par une force linéaire En raison du support pivotant du cadre de la racle équipé de paliers fixés aux deux extrémités de ce cadre, le fléchissement provoqué par la force de charge linéaire au centre de la racle est plus important qu'au niveau des extrémités supportées, ce qui conduit au fait que la distance de la racle entre son bord et la bande est plus faible au niveau des côtés de la bande qu'au centre de cette dernière Etant donné que la force linéaire appliquée par la racle à la surface de la bande ou du rouleau d'appui est plus faible au centre qu'au niveau des extrémités supportées, des bombements possibles sur la bande ainsi que des variations de la densité et de la viscosité du mélange de couchage peuvent écarter le bord de la racle, de la bande. Pour éliminer les inconvénients mentionnés précédemment, plusieurs solutions différentes pour la fixation de la racle ont été proposées Dans les systèmes de l'art antérieur, on essayait d'avoir une application homogène de la racle sur toute la largeur de la bande en utilisant une racle flexible combinée à un dispositif porte- racle ajustable Dans ces formes de réalisation, la racle est fixée au porte-racle de manière à pouvoir être repoussée contre la bande par un élément élastique par exemple un tuyau de caoutchouc chargé pneumatiquement ou hydrauliquement et qui s'étend sur l'étendue en longueur de la racle En raison de la pression égale qui est présente dans le tuyau sur toute sa longueur, le tuyau repousse la racle contre la bande avec une force linéaire constante sur toute la largeur de la bande La pression appliquée par la racle à la bande peut alors être réglée moyennant une modification de la pression dans le tuyau Ces types de formes de réalisation utilisent occasionnellement une racle qui est subdivisée en d'étroites sections sur son étendue en longueur L'avantage de cette solution est que l'on dispose d'une racle plus flexible qui permet une adaptation améliorée à la forme de la bande et au rouleau d'appui. Les solutions décrites précédemment présentent plusieurs inconvénients En raison de la capacité de déformation limitée de l'élément élastique de charge, cette solution ne permet pas de compenser des variations importantes de la distance entre la racle et la bande ou des variations importantes de la charge appliquée à la racle La gamme de réglage de la charge appliquée à la racle reste limitée et, si on désire une vitesse supérieure de couchage, il faut repousser la racle contre la bande avec un élément d'actionnement fixé à la racle Une charge accrue appliquée à la racle implique une rigidité accrue de l'élément formant porte-racle, auquel cas la racle ne peut plus s'adapter de la manière désirée à la surface de la bande Il faut construire le cadre de la racle de manière qu'il soit extrêmement rigide afin qu'il puisse repousser la racle flexible contre la bande Des structures flexibles et réglables du porte-racle sont complexes; des changements de la racle sont difficiles, et ceci peut endommager les éléments appliquant la pression, lors de changements de la racle La structure du porte-racle devient volumineuse et lourde. Des calandres utilisent des rouleaux à fléchissement compensé possédant un rouleau de base supportant la charge, situé au centre des rouleaux Des éléments appliquant une pression sont placés entre le rouleau de base et la coque du rouleau, la modification de la forme d'un des éléments permettant de redresser la coque du rouleau Une poutre de support de racle à fléchissement compensé, basée sur une construction semblable est décrite dans le brevet US 4 907 528 Dans ce document, la poutre de support de racle possède quatre éléments d'application d'une pression chargés symétriquement autour d'une poutre à cadre circulaire et renfermés dans une coque tubulaire qui est elle-même supportée par le cadre carré de l'ensemble à racle En réglant la pression de fonctionnement des éléments appliquant la pression, on peut déformer de façon appropriée le cadre de l'ensemble à racle pour compenser le fléchissement de cette poutre du dispositif de couchage. Cependant, la construction de la poutre décrite précédemment devient complexe et ceci conduit à un poids très élevé De ce fait, le poids propre de la poutre contribue à son fléchissement, ce qui requiert des moyens de compensation plus puissants En outre le concepteur ne peut pas choisir librement la forme de la poutre étant donné que le cadre de la machine de couchage doit nécessairement posséder une forme carrée et que le nombre des éléments appliquant la pression est fixé, dans tous les cas, à quatre. Un but de la présente invention est de fournir un nouveau procédé et un nouveau dispositif pour compenser le fléchissement d'une poutre de support de racle dans une machine de couchage L'invention permet de réaliser une poutre de support de racle à fléchissement compensé. La présente invention est basée sur le maintien de la température de la poutre à une valeur constante dans le porte-racle et sur la compensation du fléchissement de la poutre par modification de la température de cette dernière en des points appropriés, à l'aide d'éléments de chauffage ou de refroidissement C'est pourquoi, les déformations de la poutre sont compensées par la production de fléchissements en sens opposé sous l'effet des variations de température induites. De façon plus spécifique, le procédé conforme à la présente invention pour compenser le fléchissement d'une poutre de support de racle dans une machine de couchage, selon lequel la compensation du fléchissement de la poutre, est obtenue par application, à cette dernière, d'au moins une composante de contrainte thermique, ladite contrainte provoquant, dans la poutre, un déplacement essentiellement opposé au fléchissement de la poutre, est caractérisé en ce qu'on maintient la constante de la température du cadre de la poutre de support de racle dans la partie de la poutre, à laquelle est fixé le porte-racle, et on modifie la température du cadre de la poutre de support de racle en au moins un point du cadre par rapport à ladite température constante stabilisée, de sorte que la contrainte produite par la différence de température provoque, dans la poutre, un déplacement qui est opposé au fléchissement de la poutre. En outre, l'ensemble à racle conforme à l'invention est caractérisé par au moins un élément de transfert de chaleur disposé au voisinage dudit porte-racle, ledit élément pouvant maintenir une température constante du cadre au voisinage dudit porte-racle, et au moins un autre élément de transfert de chaleur, à l'aide duquel la température du cadre peut être modifiée à l'emplacement dudit élément de transfert de chaleur. L'invention fournit des avantages remarquables. La présente invention permet une réalisation d'un dispositif de couchage, dans laquelle la racle est adaptée à la forme de la bande et au rouleau d'appui, même dans le cas de charges linéarisées de la racle On peutl accroître la vitesse de couchage tout en obtenant un couchage de haute qualité avec plusieurs types différents de mélanges de couchage La charge linéaire de la racle est maintenue constante sur toute la longueur de cette dernière En raison de la charge constante appliquée à la racle, son usure est uniforme sur toute sa longueur, ce qui lui confère une durée de vie accrue Le système de compensation ici décrit n'entraîne pas un accroissement inadmissible du poids de la poutre de support de racle La compensation du fléchissement de la poutre à racle de structure légère est plus facile à obtenir que pour une poutre lourde, étant donné que la contribution du poids de la poutre elle même dans le fléchissement reste plus faible Le système de compensation est aisé à concevoir et à réaliser dans la poutre étant donné qu'il n'est pas nécessaire de connaître de façon précise les déformations produites par des variations de température Pendant l'opération de couchage, le système de compensation est commandé par la mesure de la rectitude de la poutre ou du profil d'épaisseur de la couche en travers de la bande revêtue de cette couche Etant donné que l'on connaît la direction des variations des fléchissements provoqués par chaque élément de chauffage/refroidissement, les fléchissements mesurés peuvent être compensés automatiquement au moyen de la commande du système de compensation par l'intermédiaire d'une boucle de rétroaction ou, sinon, l'opérateur, qui fait fonctionner la machine de couchage, peut commander manuellement le système de compensation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci- après prises en référence aux dessins annexés, sur les quels: la figure 1 représente une coupe transversale d'une poutre à racle conforme à l'invention; et la figure 2 représente schématiquement un système de compensation conforme à l'invention. La poutre de support de racle conforme à l'invention peut être réalisée à partir d'une poutre de support de racle classique La poutre de support de racle représentée sur la figure 1 se compose d'un cadre 11 ayant une section en forme de boîte triangulaire, un porte- racle 2 fixé au cadre 11, des éléments de fixation 3 et 4 et des paliers 12 situés aux extrémités du cadre 11, la poutre de support de racle pouvant tourner dans les paliers Le porte- racle 2 équipé de la racle 1 est fixé à l'extérieur du cadre Il à proximité d'un coin du cadre à section en forme de boîte triangulaire 11 Le cadre à section en forme de boîte 11 délimite une cavité tubulaire Des canaux de stabilisation 5 et 6 et des canaux de compensation 7 10 sont disposés à l'intérieur du cadre 11 Les profilés 5 10 sont formés par soudage d'un élément en acier conformé en forme d'auge, au niveau de leurs bords, sur la surface intérieure du cadre 11 Par conséquent, les parois des canaux 5 10 sont formées par la surface intérieure du cadre 11 et par un élément en forme d'auge qui y est fixé. Chaque canal se compose de deux parties, à savoir un conduit d'entrée et un conduit de retour Le conduit d'entrée 5 du canal de stabilisation est fixé au cadre 11 au-dessous du porte-racle 2, tandis que le conduit de retour 6 est fixé à la surface intérieure supérieure du cadre 11 au voisinage du conduit d'entrée 5 Les canaux de compensation sont adaptés aux autres coins du triangle formé par le cadre à section en forme de boîte triangulaire 11 de sorte que le conduit d'entrée 7,9 est adapté à une paroi latérale de l'angle aigu, tandis que le conduit de retour 8,10 est fixé à la paroi latérale opposée, respectivement pour chaque angle. Les conduits d'entrée sont raccordés aux conduits de retour respectifs qui leur sont associés, à l'extrémité de la poutre de support de racle Il se produit une recirculation du liquide dans les conduits 5 10, le liquide pénétrant dans le cadre 11 par l'intermédiaire du conduit d'entrée ,7,9 et sortant par le conduit de retour 6,8,10 Les conduits 5 10 s'étendent sur toute la longueur de la poutre de support de racle. La figure 2 représente schématiquement un système convenant pour faire recirculer le liquide dans les conduits 10 du cadre Le liquide est introduit par pompage dans les conduits d'entrée 5,7,9 au moyen de pompes 15, qui sont raccordées au conduit d'entrée 13 du système Le liquide sort des conduits de retour 6,8,10 par l'intermédiaire de canalisations de retour 14 en direction d'échangeurs de chaleur 16, qui sont équipés de moyen pour refroidir et chauffer le liquide Chaque canal possède un échangeur de chaleur séparé 16 et un système de recirculation 13 15. Par conséquent les températures des écoulements de liquide recirculant dans les canaux peuvent être réglées indépendamment les unes des autres. La température du liquide dans un canal de stabilisation 5 situé audessous du porte-racle 2 est réglée à un niveau constant, qui peut par exemple être celui de la température ambiante Des modifications des températures des liquides des écoulements recirculants dans les canaux de compensation 6 10 introduisent des variations de la distribution de température dans le plan en coupe transversale de la poutre De cette manière, un canal de compensation peut commander le fléchissement dans une seule direction et, s'il est prévu deux canaux de compensation comme dans la forme de réalisation décrite, la commande de la température du liquide recirculant dans les canaux de compensation permet de compenser des fléchissements dans deux directions séparées, les effets combinés de ces compensations conduisant à un redressement complet de la poutre de support de racle Sur la base de l'emplacement des canaux de compensation 7 10, de la géométrie de la poutre de support de racle et des épaisseurs de matériau, il est possible de déterminer les équations matricielles définissant la relation entre les déplacements et les variations de température, en utilisant des théories classiques de l'analyse des contraintes: (xll _ VK 11 K 12 l Tiil Yi LK 21 K 22 LT 21 Dans l'équation matricielle précédente, les coefficients K sont constants et peuvent être ajustés à des valeurs désirées lors de la conception de la poutre, moyennant une modification de la forme de cette dernière, de l'épaisseur du matériau et de l'emplacement des canaux de compensation On règle avantageusement les coefficients K de manière que les coefficients K 12 et K 22 aient des valeurs aussi proches de zéro que possible, ce qui a pour effet que les déplacements x et y sont sensiblement perpendiculaires entre eux Alors l'algorithme de commande nécessaire pour régler le fléchissement de la poutre au moyen de variations de température devient aussi simple que possible En outre, étant donné que la relation entre les déplacements induits et les variations de température est linéaire, la formulation de l'algorithme de commande est peu compliquée. De même, les coefficients K définissent la direction de déplacement par rapport au centre de flexion de la racle 1 et de la poutre de support de racle, de sorte que pour l'algorithme de commande, il suffit de connaître le sens du déplacement produit par une variation de température dans chacun des canaux, ce qui permet de déterminer le fléchissement de la poutre soit par une mesure directe du déplacement de la poutre, soit d'une manière indirecte à partir du profil du poids de la couche, de manière à produire un déplacement désiré à l'aide d'une boucle de rétroaction commandant les températures des liquides en recirculation dans les canaux de compensation Etant donné que le fléchissement de la poutre est du principalement à son poids propre et à la charge qui est appliquée à la racle, les déplacements de compensation peuvent être obtenus au moyen d'un choix correct des dimensions de la poutre et d'un positionnement correct des canaux de compensation destinés à agir de manière à compenser les déplacements produits par le fléchissement. De façon typique, le fléchissement de la poutre de support de racle peut être de l'ordre de 0,1 0,2 mm/m Par conséquent, le déplacement d'une poutre d'une longueur de 10 m en son centre est en général inférieur à 2 mm La compensation d'un tel fléchissement requiert des variations de température de l'ordre d'environ 100 K Il est aisé de réaliser ces variations de température à l'aide de l'écoulement liquide en recirculation Il n'est pas nécessaire que le débit massique du liquide en circulation soit élevé, et le chauffage/refroidissement du liquide est obtenu aisément à l'aide d'un équipement disponible dans le commerce. En plus de ce qui a été décrit précédemment, la présente invention peut être agencée selon d'autres formes de réalisation On peut modifier, comme cela s'avère nécessaire, le nombre des canaux de compensation Chaque canal de compensation sert à commander une seule composante du déplacement dans la direction du plan en coupe transversale de la poutre, et par conséquent un nombre supérieur de canaux permet une compensation d'une composante additionnelle de déplacement pour chaque canal Il est avantageux de prévoir un nombre de canaux de compensation égal à deux, étant donné qu'il suffit de l'effet de commande combiné de déplacement pour compenser tous les fléchissements dans le plan en coupe transversale de la poutre On peut modifier librement la forme et la construction de la poutre à racle et l'emplacement et la structure des canaux de transfert de la chaleur; seul le canal de stabilisation 5,6 doit être placé à proximité du porte-racle 2 pour maintenir sa température constante. Naturellement les canaux 5 10, peuvent avoir une structure de conduits unidirectionnels, le liquide pénétrant dans la poutre par une extrémité et sortant au niveau de l'extrémité opposée de la poutre Il n'est pas nécessaire que les canaux il 10 s'étendent sur toute la longueur de la poutre et, au contraire, ils peuvent être placés en des points désirés sur l'étendue en longueur de la poutre, ou, sinon, on peut utiliser un nombre accru de canaux disposés parallèlement dans l'étendue en longueur de la poutre. On peut utiliser différents types de liquides et de gaz en tant que milieux de transfert de chaleur On peut également remplacer les canaux de transfert de chaleur 10 par exemple par des éléments de chauffage électrique, des radiateurs à infrarouge ou d'autres moyens de chauffage, la compensation de température de la poutre au niveau du porte-racle étant obtenue en plaçant un type désiré d'élément chauffant à proximité du porte-racle et en chauffant la poutre racle au niveau du porte-racle à une température stabilisée supérieure à la température ambiante. Dans ce cas, la commande de l'énergie d'entrée envoyée aux éléments chauffants utilisés pour la compensation permet le réglage de températures au niveau des points o le fléchissement doit être compensé à une valeur plus ou moins importante par rapport à la zone à température stabilisée, ce qui fournit un procédé de commande similaire à celui appliqué dans le mode de réalisation décrit à titre d'exemple Naturellement, on peut agencer et disposer la poutre de support de racle et ses éléments de compensation de manière à obtenir un degré suffisant de compensation, uniquement par chauffage de la poutre dans les zones de compensation. Naturellement, on peut également disposer les canaux de transfert de chaleur à l'extérieur du cadre ou, sinon, on peut les fixer au cadre en n'importe quel autre point approprié On utilise des éléments chauffants rayonnants en tant que moyens de chauffage, on peut les placer à proximité de la poutre, à une distance appropriée. On peut exécuter la commande du système de compensation au moyen d'une boucle de commande automatique, qui règle la rectitude de la poutre sur la base d'une mesure directe du déplacement ou du prof il du poids de la couche ou, sinon, l'opérateur qui fait fonctionner la machine de couchage, peut commnander manuellement la rectitude de la poutre Si on le désire, on peut régler le fléchissement de la racle à l'aide de l'ensemble décrit, à une valeur différente de zéro. REVENDICATIONS 1 Procédé pour compenser le fléchissement d'une poutre de support de racle dans une machine de couchage, selon lequel la compensation du fléchissement de la poutre est obtenue par application, à cette dernière, d'au moins une composante de contrainte thermique, ladite contrainte provoquant, dans la poutre, un déplacement essentiellement opposé au fléchissement de la poutre, caractérisé en ce que on maintient la constante de la température du cadre ( 11) de la poutre de support de racle dans la partie de la poutre, à laquelle est fixé le porte-racle ( 2), et on modifie la température du cadre ( 11) de la poutre de support de racle en au moins un point du cadre ( 11) par rapport à ladite température constante stabilisée, de sorte que la contrainte produite par la différence de température provoque, dans la poutre, un déplacement qui est opposé au fléchissement de la poutre. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on modifie la température du cadre ( 11) de la poutre de support de racle en au moins deux points de ce cadre ( 11) de sorte que les déplacements induits agissent dans des directions différentes, ce qui permet de compenser le fléchissement de la poutre dans deux directions. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température produisant le déplacement compensatoire est réglée à un niveau correct au moyen de la mesure du fléchissement de la poutre en au moins un point, puis modification de la température sur la base du résultat de la mesure ainsi obtenu, jusqu'à ce que le fléchissement de la poutre varie jusqu'à prendre une valeur désirée, de préférence la valeur nulle. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température, qui induit le déplacement compensatoire, est réglée à un niveau correct sur la base du profil du poids de la couche, obtenu à partir de la bande continue sortant de la machine de couchage, jusqu'à l'obtention d'un profil uniforme du poids de la couche. Poutre de support de racle à fléchissement compensé, comprenant un cadre ( 11), et un porte-racle ( 2) équipé d'une racle ( 1) et fixé audit cadre ( 11), caractérisée par au moins un élément de transfert de chaleur ( 5,6) disposé au voisinage dudit porte-racle ( 2), ledit élément pouvant maintenir une température constante du cadre ( 11) au voisinage dudit porte-racle ( 2), et au moins un autre élément de transfert de chaleur ( 7 10), à l'aide duquel la température du cadre ( 11) peut être modifiée à l'emplacement dudit élément de transfert de chaleur. 6 Poutre de support de racle selon la revendication 5, caractérisée par deux éléments de transfert de chaleur ( 7,8 et 9,10), qui peuvent modifier la température dudit cadre ( 11) à l'emplacement desdits éléments de transfert de chaleur ( 7 10). 7 Poutre de support de racle selon la revendication 5, caractérisée en ce que les éléments de transfert de chaleur ( 5 10) sont des canaux montés dans ledit cadre ( 11) de ladite poutre de support de racle, lesdits canaux étant appropriés pour véhiculer un milieu de transfert de chaleur. 8 Poutre de support de racle selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de transfert de chaleur ( 5 10) sont des éléments de chauffage électrique. 9 Poutre de support de racle selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de transfert de chaleur ( 5 10) sont des éléments de chauffage rayonnants, par exemple des radiateurs à infra-rouge.