Brevet FR2685436A1 — publié le 19930625

" Sommier pour un élément de travail, tel qu'une lame de racloir, pour la fabrication de bandes de matières fibreuses " L'invention concerne une poutre support pour au moins un élément de travail s'étendant en longueur, par exemple pour une lame de racloir ou pour deux lames de racloir Le sommier est dans ce cas ce qu'on appelle un sommier de racloir; il forme en même temps que la lame de racloir (ou que les lames de racloir)10 ce qu'on appelle un racloir, qui est prévu pour application à une machine servant à fabriquer ou à retraiter des bandes de matière fibreuse, par exemple de bandes de papier La lame de racloir peut par exemple coopérer directement avec la surface d'un15 cylindre tournant ou d'un cylindre pour foulage à sec, pour maintenir propre la surface périphérique ou pour écarter la bande de papier de la surface du cylindre. Dans les machines à coucher le papier la lame de racloir vient en contact direct avec la bande de20 papier, pour enlever la pâte de couchage en excès. Le sommier comprend un corps creux s'étendant en longueur, qui présente au moins deux parois longitudinales courbées en sens convexe le rayon de courbure (K) de chaque paroi longitudinale25 étant plus grand que sa largeur, et il comprend au moins un barreau portant l'élément de travail, caractérisé en ce que le corps creux et le barreau comme cela est connu en soi, sont constitués par des pièces fabriquées séparément. Dans le document USA 3 134 126 on décrit le problème selon lequel la partie principale du sommier de racloir, à savoir le corps creux s'étendant en longueur principalement en forme de caisson subit une flexion telle que la lame de racloir n'est pas appuyée (sur toute sa longueur) avec une force linéaire régulière sur le rouleau Ce qu'on appelle la flèche est provoquée par le fait qu'en fonctionnement l'une des parois longitudinales du corps creux prend une température plus élevée qu'une autre paroi longitudi- nale Pour résoudre ce problème on prévoit à l'inté- rieur du corps creux du sommier de racloir des canaux à travers lesquels s'écoule un fluide servant à mettre les températures en équilibre De cette façon on peut arriver à ce que le corps creux demeure isotherme de telle sorte que soit évitée la flèche mentionnée. Cette construction connue entraîne un coût élevé de construction et des dispositifs compliqués de régulation, qui doivent assurer le succès voulu. Le même problème est décrit dans le document USA 3 800 357 Dans ce document on prévoit pour résoudre le problème ce qui suit, en se référant à une section transversale du sommier de racloir: un bras support élastique porte à une extrémité la lame de racloir et il est fixé à l'autre extrémité sur le sommier de racloir Celui-ci a en section transversale une forme du type d'une goutte, c'est-à-dire qu'il est formé de deux parois longitudinales recourbées de façon convexe assemblées par soudage, dont le rayon de courbure est plus grand que la largeur Le long de l'un des cordons de soudure est formée une arête à angle aigu, qui s'étend à une distance relativement petite de la lame de racloir On arrive de cette façon à ce que la lame de racloir participe à une flexion du sommier thermiquement déclenchée d'une façon moindre que dans le cas d'un type de construction convention- nel de sommier Mais on obtient toujours pas une force linéaire pleinement régulière entre la lame de racloir et le rouleau, car la cause (à savoir la flexion du sommier déclenchée thermiquement) n'est pas éliminée. Dans la demande de modèle d'utilité non encore publiée G 91 13 542 7 (Document: page 4887) il est proposé de fabriquer le corps creux, s'étendant longitudinalement, du sommier de racloir en un maté- riau composite renforcé par des fibres, pour lequel le coefficient de dilatation dans ce qu'on appelle le sens principal d'orientation des fibres est proche de la valeur zéro, l'orientation principale des fibres s'étendant à peu près parallèlement à l'axe longitudi- nal du sommier de racloir De préférence le corps creux doit être fabriqué en un matériau synthétique renforcé avec des fibres de carbone Grâce à ces mesures le corps creux peut d'une manière plus simple que dans le cas du document USA 3 134 126 être maintenu à l'abri de flexions, quand ses parois longitudinales prennent en fonctionnement des températures différentes En même temps on obtient de manière connue un poids plus faible par rapport à l'acier et une rigidité relativement élevée, c'est-à- dire une flexion plus faible sous leur poids propre, à dimensions égales. Il est toutefois problématique dans le cas de l'objet de la demande de modèle d'utilité ci-dessus de former conventionnellement comme des parois planes les parois longitudinales du corps creux Par suite de l'orientation principale des fibres dans le sens longitudinal la rigidité du corps creux est relative- ment faible dans le sens périphérique De cette façon la sécurité contre les vibrations (ce qu'on appelle la vibration des disques) et/ou contre les voiles, est insuffisante dans le cas des parois longitudinales planes En outre les parois longitudinales planes sont mises en péril par des charges par à-coup mécaniques, par exemple lors du transport ou du montage du sommier de racloir. La présente invention a, en conséquence, pour objet de former de façon tout-à-fait générale un sommier, dont la partie principale (ce que l'on appelle le corps creux) est fabriquée en un matériau composite renforcé par des fibres, de telle manière que les parois longitudinales du corps creux malgré l'orientation principale des fibres s'étendant princi- palement de façon parallèle à son axe longitudinal - soient suffisamment rigides pour avoir en particulier une sécurité suffisante contre le voilage Une autre partie de la proposition consiste dans le fait que la forme connue, qui est dans une large mesure du type à caisson, du sommier (avec par exemple une section transversale principalement triangulaire, doit être conservée autant que possible à cause de sa rigidité élevée connue vis-à-vis de la flexion et de la torsion. Ce problème est résolu en ce que le corps creux est fabriqué en un matériau composite renforcé par des fibres, dans lequel les fibres sont principalement orientées dans le sens (F) longitudinal du corps creux, les parois longitudinales du corps creux sont reliées les unes avec les autres exclusivement par des zones de raccordement, le rayon de courbure de chaque zone de raccordement étant plus petit que la largeur (a) d'une paroi longitudinale voisine Du fait que le corps creux s'étendant en longueur vu en section transversale a des parois longitudinales qui sont faiblement recourbées de façon convexe, qui sont reliées entre elles exclusivement par des zones de raccordement arrondies de façon convexe (donc en évitant d'avoir des arêtes coupantes), on obtient les avantages suivants: les parois longitudinales reçoivent malgré l'épaisseur relativement faible des parois une forte résistance à la flexion dans le sens périphérique Elles sont de cette façon tout-à-fait insensibles aux vibrations et aux sollicitations mécaniques dues aux à-coups En particulier les parois longitudinales présentent une sécurité élevée vis-à-vis du voilage Tout ceci vaut malgré la fabrication du corps creux en un matériau composite renforcé par des fibres avec une orientation prépondérante des fibres dans le sens de la longueur. Selon une autre caractéristique importante de l'invention le corps creux et le barreau comme cela est connu en soi, sont constitués par des pièces fabriquées séparément Le corps creux, s'étendant en longueur, du sommier n'est plus, comme jusqu'ici, (voir par exemple le document USA 3 134 126 ou le document USA 4 789 432) un élément de construction essentiel d'une seule pièce d'un barreau formé dessus et du type à brides portant l'élément de travail tel que par exemple la lame de racloir Au lieu de cela ce barreau (ou le cas échéant plusieurs barreaux) est de préférence formé comme un élément constitutif distinct du corps creux, comme celui connu en soi par le document USA 3 800 357 De cette façon la fabrication du corps creux en un matériau composite renforcé par des fibres d'abord sans le barreau est sensiblement allégée, en particulier quand le corps creux doit présenter une grande longueur (ordre de grandeur: 10 m) Le barreau (ou les barreaux) établi (s) séparément est (ou sont) ainsi fixé(s) sur le corps creux au moyen d'éléments de liaison appropriés. Mais il est aussi possible, en variante, de fabriquer le corps creux et le barreau en commun, comme une pièce constitutive monobloc en un matériau composite renforcé par des fibres. Dans toutes les formes de réalisation de l'invention le corps creux s'étendant en longueur peut présenter des sections transversales sensiblement de type polygonal, ainsi par exemple triangulaires ou quadrangulaires Dans ce cas on a donc par exemple trois ou quatre parois longitudinales légèrement recourbées de façon convexe Mais il est aussi possible d'avoir une section transversale ovale, de sorte à n'avoir que deux parois longitudinales légèrement recourbées de façon convexe, parois qui (comme dans le cas des autres exemples de réalisation) sont reliées par des zones de raccordement arrondies de façon convexe. Quand le barreau mentionné (ou les barreaux) est (ou sont) fabriqués indépendamment du corps creux du sommier, il y a alors pour la liaison du barreau (ou des barreaux) avec le corps creux différentes possibilités Dans le cas o le barreau est fabriqué par exemple en un matériau métallique, on doit veiller à ce le barreau puisse se dilater ou se contracter dans le sens de la longueur, en cas d'oscillations de température, par rapport au corps creux Il y a donc lieu de prévoir des éléments de liaison, permettant des mouvements du barreau, de ce type, en longueur La même chose vaut s'il y a plusieurs barreaux de ce type. Toutefois on préfère selon une autre idée de l'invention, la fabrication séparée du barreau (ou des barreaux) effectuée à son tour en un matériau composite renforcé par des fibres Dans ce cas on peut choisir la proportion de fibres et l'orientation principale des fibres de telle façon que la dilatation, dans le sens de la longueur exactement comme dans le cas du corps creux soit proche de la zone zéro En d'autres termes, on veille à ce que la dilatation du barreau (ou des barreaux) soit aussi égale que possible à la dilatation du corps creux. Enfin il est particulièrement bon de faire en sorte, que l'on utilise des fibres de carbone ou de graphite pour le matériau composite de renforcement par fibres aussi bien pour le barreau qu'également pour le corps creux On forme exactement l'élément de travail (par exemple une lame de racloir) et/ou le support de l'élément de travail de façon, qu'il présente la même dilatation dans le sens de la longueur que le barreau (ou les barreaux), ou bien on choisit une fixation qui permet un mouvement dans le sens de la longueur de l'élément de travail et/ou du support par rapport au barreau. Suivant une autre caractéristique de l'invention, à chaque extrémité du corps creux est disposé à l'intérieur de celui-ci ce qu'on appelle un chapeau de sommier qui présente un élément de support (par exemple un tenon). Suivant une autre caractéristique de l'invention, les chapeaux de sommier ne sont en contact qu'avec les parois longitudinales courbées de façon convexe. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les chapeaux de sommier et le cas échéant, les tenons correspondants sont fabriqués en un matériau ayant un module d'élasticité plus élevé que le corps creux. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on prévoit pour élément de travail individuel plusieurs et de préférence deux barreaux qui sont reliés d'une part à la manière d'un assemblage en treillis au corps creux et d'autre part ensemble. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le corps creux et le barreau forment une pièce monobloc, fabriquée en matériau composite renforcé par des fibres. Les pièces selon l'invention peuvent être réalisées selon les procédés connus par l'homme de l'art à partir de l'état de la technique tel que la technique d'enroulement filamentaire ou la technique de pose de bandes pré-imprégnées, par exemple l'imprégnation ou l'enduction après coup du corps creux avec une résine synthétique et un durcissement ultérieur, le cas échéant avec application de température et de pression. Des configurations supplémentaires de l'in- vention sont possibles Elles seront expliquées ci- après à partir des exemples de réalisation représentés aux dessins. la figure 1 montre un racloir, pour partie en vue latérale, pour partie en coupe transversale, la figure 2 est une coupe longitudinale partielle le long de la ligne II-II de la figure 1, les figures 3, 4 et 5 montrent schémati- quement d'autres racloirs en coupe transversale, qui constituent des variantes des figures 1 et 2. La figure 1 montre ce qu'on appelle un racloir d'enlèvement, dont la lame 1 repose sur la surface périphérique extérieure d'un cylindre de séchage 2, dont le sens de rotation est indiqué par une flèche P Le racloir d'enlèvement sert à nettoyer la surface périphérique du cylindre de séchage 2 et le cas échéant à enlever une bande de papier allant jusqu'à la lame de racloir La lame de racloir 1 est fixée au moyen d'un dispositif de support et de pivotement, désigné dans son ensemble par la référence 3, sur un barreau 4 coudé Le barreau 4 est de son côté fixé au moyen de vis 5 sur un corps creux désigné dans son ensemble par la référence 6 On prévoit pour le renforcement un barreau additionnel 7, qui est vissé d'une part sur le barreau coudé 4 et d'autre part également sur le corps creux 6 Le corps creux 6 et les barreaux 4 et 7 forment en commun un sommier pour la lame de racloir 1 (ou par un autre élément de travail s'étendant en longueur) et pour le dispositif de soutien et de pivotement 3 qui s'y rapporte. Toutes les pièces constitutives désignées jusqu'ici sont par exemple des pièces d'une machine à fabriquer du papier; elles ont toutes une étendue en longueur (perpendiculairement au plan du dessin de la figure 1) dans ce qu'on appelle le sens transversal de la machine Le corps creux 6 a en première approximation une section transversale triangulaire; il y a par conséquent trois parois longitudinales 6 a, 6 b et 6 c, qui s'étendent de façon égale dans le sens transversal de la machine et peuvent prendre en fonctionnement des températures différentes Pour cette raison ces parois sont fabriquées en un matériau composite renforcé par des fibres, dans lequel les fibres sont principalement orientées de façon au moins approchée dans le sens de la longueur, c'est-à-dire également transversalement au sens de la machine Ceci est indiqué par la lettre F à la figure 2. Les parois longitudinales 6 a, 6 b et 6 c sont légèrement recourbées de façon convexe et forment en commun une pièce de construction monobloc s'étendant en longueur avec des zones de raccordement arrondies de façon convexe 6 d, 6 e et 6 f, formant en fait en tout le corps creux 6 déjà mentionné. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté à la figure 1 les trois parois longitudina- les ont toutes les trois la même largeur a Ceci facilite la fabrication du corps creux 6 Toutefois on peut s'écarter de cette disposition en cas de besoin. Le rayon de courbure K de chaque paroi longitudinale (par exemple 6 a) est sensiblement plus grand que sa largeur a On choisit en général le rayon de courbure K de telle façon que ce qu'on appelle la surhauteur h soit de l'ordre de grandeur d'1/l OOème de la largeur a L'épaisseur de parois S du corps creux 6 est du même ordre de grandeur ( 1 à 2/100 ème de la largeur a). Le rayon de courbure R des zones de raccordement 6 d, 6 e et 6 f est environ égal à 1/10 ème de la largeur a. Les barreaux 4 et 7, qui portent le disposi- tif de soutien et de pivotement de la lame de racloir 1, sont également fabriqués en un matériau composite renforcé par des fibres, qui a les mêmes propriétés que le corps creux 6 en ce qui concerne la dilatation dans le sens de la longueur (donc dans le sens transversal de la machine). Dans le corps creux 6 on insert à chaque extrémité ce qu'on appelle un chapeau de sommier 9. Son contour extérieur est ajusté à la courbure convexe des parois longitudinales 6 a, 6 b, 6 c, de façon qu'il puisse être vissé sur le corps creux 6 Chacun des chapeaux de sommier, dont on a seulement représenté un seul et qui sont fabriqués de préférence en acier a une languette de pose 8 fixée par soudage, qui s'étend dans le sens de la longueur Les languettes de pose 8 servent de manière connue à appuyer le racloir sur des supports fixes, que l'on a omis sur les dessins En il cas de nécessité, on peut faire pivoter le racloir dans les supports. L'exemple de réalisation selon la figure 3 a par contre une lame de racloir 1, un dispositif de -5 soutien et de pivotement 3, en outre des barreaux 4 ' et 7 ', ainsi qu'un corps creux 6 ' La différence essentielle par rapport à la figure 1 réside dans le fait, que le corps creux 6 ' présente une section transversale à peu près ovale. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4 on prévoit un corps creux 6 ", qui présente de façon grossièrement approchée une section transversale rectangulaire et qui est fabriqué à son tour en un matériau composite renforcé par des fibres Pour relier le corps creux 6 " au dispositif de soutien et de pivotement 3 de la lame du racloir 1 on prévoit à nouveau deux barreaux 4 " et 7 " Ceux-ci sont, en variante par rapport à la figure 1, fabriqués en acier De ce fait ils ne sont pas vissés sur le corps creux 6 ", mais on prévoit des éléments de serrage 10, qui sont de leurs côtés vissés sur le corps creux 6 " et qui permettent d'avoir une dilatation en longueur des barreaux 4 " et 7 " par rapport au corps creux 6 ". La figure 5 montre une forme de réalisation dans laquelle le corps creux 6 A et les barreaux 4 A forment en commun une pièce monobloc fabriquée en matériau composite renforcé par des fibres Si nécessaire, on peut insérer à l'intérieur du barreau 4 A un élément de renforcement 11 Les trois parois longitudinales du corps creux 6 A ont à la figure 5 des largeurs différentes (en variante de la figure 1). R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Sommier pour au moins un élément de travail s'étendant en longueur, en particulier pour au moins une lame de racloir ( 1), qui est prévue pour être utilisée dans une machine servant à fabriquer ou façonner des bandes de matières fibreuses, par exemple des bandes de papier, en particulier en coopération avec la surface périphérique d'un rouleau ou d'un cylindre de séchage ( 2), avec les particularités suivantes: a) le sommier comprend un corps creux ( 6) s'étendant en longueur, qui présente au moins deux parois longitudinales courbées en sens convexe ( 6 a, 6 b, 6 c), le rayon de courbure (K) de chaque paroi longitudinale ( 6 a, 6 b, 6 c) étant plus grand que sa largeur, caractérisé en ce que b) le corps creux ( 6) est fabriqué en un matériau composite renforcé par des fibres, dans lequel les fibres sont principalement orientées dans le sens (F) longitudinal du corps creux, c) les parois longitudinales ( 6 a, 6 b, 6 c) du corps creux ( 6) sont reliées les unes avec les autres exclusivement par des zones de raccordement ( 6 d, 6 e, 6 f), le rayon de courbure (R) de chaque zone de raccordement ( 6 d, 6 e, 6 f) étant plus petit que la largeur (a) d'une paroi longitudinale voisine. ) Sommier selon la revendication 1 avec au moins un barreau ( 4) portant l'élément de travail ( 1), caractérisé en ce que le corps creux ( 6) et le barreau ( 4), comme cela est connu en soi, sont constitués par des pièces fabriquées séparément. 3) Sommier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps creux ( 6) présente selon une grossière approximation une section trans- versale triangulaire. ) Sommier selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les trois parois longitudinales ( 6 a, 6 b, 6 c) présentent sensiblement la même largeur (a). 50) Sommier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps creux ( 6 ') a une section transversale de forme sensiblement ovale. 6 ) Sommier selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le barreau ( 4) portant l'élément de travail ( 1) est fabriqué en un matériau composite renforcé par des fibres de telle sorte, que la dilatation du barreau ( 4) dans le sens de la longueur soit égale de façon au moins approchée à la dilatation dans le sens de la longueur du corps creux ( 6). 7)1 Sommier selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le barreau ( 4 ") portant l'élément de travail ( 1) est fixé sur le corps creux ( 6 ") au moyen d'éléments de serrage ( 10), qui permet- tent une dilatation en longueur du barreau par rapport au corps creux. ) Sommier selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'à chaque extrémité du corps creux ( 6) est disposé à l'intérieur de celui-ci ce qu'on appelle un chapeau de sommier ( 9) qui présente un élément de support (par exemple un tenon 8). ) Sommier selon la revendication 8, carac- térisé en ce que les chapeaux de sommier ( 9) ne sont en contact qu'avec les parois longitudinales courbées de façon convexe ( 6 a, 6 b, 6 c). ') Sommier selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les chapeaux de sommier ( 9) et le cas échéant, les tenons correspondants ( 8) sont fabriqués en un matériau ayant un module d'élasticité plus élevé que le corps creux ( 6). 11 i) Sommier selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que l'on prévoit pour l'élément de travail individuel ( 1) plusieurs et de préférence deux barreaux ( 4, 7), qui sont reliés d'une part à la manière d'un assemblage en treillis au corps creux ( 6) et d'autre part ensemble. 12 ) Sommier selon la revendication 1 avec au moins un barreau ( 4 A) portant l'élément de travail ( 1), caractérisé en ce que le corps creux ( 6 A) et le barreau ( 4 A) forment une pièce monobloc, fabriquée en matériau composite renforcé par des fibres. ) Sommier selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'au moins l'une des pièces formant le sommier contient des fibres de carbone ou de graphite en tant que corps synthétique renforcé par des fibres.