Brevet FR2715670A1 — publié le 19950804

L'invention se rapporte aux machines à papier et concerne plus précisément un dispositif de réglage fin de la position d'un clapet par rapport à un siège fixe destiné à obtenir un réglage fin des débits additionnels injectés dans une caisse de tête d'une machine à papier ou à carton. On sait que la caisse de tête d'une machine à papier est destinée à transformer l'écoulement d'une suspension fibreuse formant la feuille de papier, d'une veine cylindrique en une lame correspondant à la largeur de formation de la feuille. Cette caisse de tête se présente comme une capacité de forme variable dont la face antérieure est ouverte d'une fente munie de lèvres entre lesquelles la suspension fibreuse est projetée sur une table de fabrication, ou entre les deux toiles d'un formeur. La fonction de la caisse de tête est d'assurer un débit constant et régulier de la suspension fibreuse sur toute la largeur de la machine qui peut atteindre 10 mètres dans le cas d'installation moderne. La lame de suspension fibreuse, contenant également des charges minérales, est chassée sous une pression comprise entre 0,03 et 2 bars entre les livres, en fonction de la vitésse de la machine. La régularité de la vitesse de sortie de la lame de suspension fibreuse, son épaisseur ainsi que sa concentration conditionnent la régularité du poids par unité de surface du produit fabriqué. Dans les machines classiques, l'écoulement se fait entre deux lèvres métalliques dont l'une est fixe et l'autre est mobile dans son ensemble afin qu'elle règle l'épaisseur du jet. En outre, la lèvre supérieure est déformable sur sa longueur sous 1'action de tiges vérins à commande manuelle à vis ou d'actionneurs électriques pilotés par un ordinateur afin de corriger b' épaisseur du jet en fonction des variations de poids par unité de surface du produit obtenu en fin de machine. La régularité de la vitesse du jet est obtenue en assurant pour une vitesse donnée de la machine, une pression constante dans la caisse de tête. Dans les dernières machines modernes installées récemment, la régularité du grammage (régularité du poids par unité de surface du produit fabriqué) n'est plus assurée par la correction de l'épaisseur du jet, mais par la correction de la concentration de la suspension fibreuse dans la caisse de tête juste avant sa projection sur la table de fabrication. Cette correction de concentration est elle-même assurée par l'injection d'eau de dilution contrôlée par des micro-vannes pilotées par l'ordinateur de gestion et de suivi de la qualité du produit en fin de machine. Une caisse de tête moderne peut comporter plusieurs dizaines, voire jusqu'à plusieurs centaines de micro-vannes. Les micro-vannes actuellement utilises sont équipées d'actionneurs pneumatiques (membranes ou vérins gonflés à l'air comprimé) ou électriques (moto-réducteurs et vis sans fin). Dans ces systèmes, il existe toujours des jeux mécaniques et la précision du réglage du clapet ou de l'orifice par rapport au siège ou au corps de la vanne (donc du débit contrôlé) en est altérée. Par ailleurs, le problème de l'encombrement (plusieurs; centaines sur une caisse moderne) et celui du coût deviennent très importants. Aussi, il est très souhaitable que des dispositifs simples et peu motteux permettent d'obtenir et de maintenir dans le temps, le réglage fin du débit contrôlé par ces micro-vannes. L'invention apporte une solution à ces problèmes en ce qu'elle propose un dispositif fiable, qui est passif, qui ne nécessite aucun entretien et aucune lubrification et qui est de mise en oeuvre aisée sur les caisses de tete de machine à papier. Un objet principal de la présente invention consiste donc en un dispositif de réglage fin des débits additionnels de suspens ion fibreuse injectés par des vannes de régulation dans une caisse de tete d'une machine à papier, en fonction des résultats de mesure en continu, notamment de la masse et de l'orientation fibreuse de la suspension en sortie de la caisse de tête, dispositif selon lequel chaque corps de vanne dispose d'un clapet profilé déplaçable dans une chambre de distribution dont le volume interne accompagne la variation de débit de la suspension fibreuse la traversant, liée au déplacement du clapet par rapport à un siège de. clapet et selon lequel un organe de positionnement est monté entre un bâti fixe solidaire du corps de vanne et ledit clapet profilé et est soumis à un dispositif de chauffage destiné à modifier sa longueur pour déplacer le clapet par rapport à son siège. Avantageusement, le clapet présente un profil paraboloïdal à partir d'une pointe centrale, et la paroi interne de la chambre est cylindrique à sa partie supérieure et se termine par une partie concave à sa partie inférieure au niveau de l'orificejdu siège de clapet. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'organe de positionnement est un élément thermodilatable renfermant une résistance électrique, logé à l'intérieur du b ti fixe et qui est relié à un point d'appui, à la partie supérieure dudit bati fixe. En variante, l'organe de positionnement est un vérin plat logé à l'intérieur d'un actionneur, lui-mEme dans le bâti fixe, et il est raccordé à une capacité de fluide thermodilatable, extérieure au bâti fixe, chauffée par une résistance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés qui représentent Figure 1 une vanne de régulation vue en coupe Figure 2 une variante de réalisation de ladite vanne La figure 1 illustre un premier exemple de réalisation de l'invention. La suspension fibreuse pénètre dans un corps de vanne monobloc 1 par un conduit d'arrivée 2 dans lequel est interposée une vanne d'isolement 3 à commande manuelle. Le conduit débouche dans une chambre de distribution 4, au centre du corps de vanne, qui communique elle-même avec la sortie de la caisse de tête non représentée, par un conduit de départ 5 dans lequel est aussi interposée une vanne d'isolement 6. Un siège de clapet démontable 7 obture la chambre de. distribution 4 dans laquelle se déplace un clapet de fermeture 8 dont la paroi extérieure 9 montre, vu en coupe, un profil de forme paraloboïdale à partir d'une pointe centrale 10. La paroi interne 11 de la chambre 4 est également profilée. D'une forme cylindrique à sa partie supérieure elle se termine par une partie concave à sa partie inférieure au niveau de l'orifice du siège de clapet. On relèvera que le diamètre de la chambre est plus important que celui du siège. Défait de ces profils particuliers, le volume interne de la chambre de distribution 4, accompagne la variation du débit de la suspension fibreuse la traversant, liée au déplacement du clapet 8. Ainsi les vitesses de circulation de la suspension restent-elles pratiquement constantes dans la chambre. Le clapet 8 est fixé à une extrémité d'un organe de positionnement, en ì l'occurrence un élément thermodilatable 12 renfermant une résistance électrique 13 alimentée par le connecteur électrique 14. L'élément thermodilatable, actionneur du clapet, est logé à l'intérieur d'un bâti fixe 15 monté sur le corps de vanne 1. I1 est relié par une entretoise 16 à un point d'appui 17 à la partie supérieure du bati. Ce dernier est réglable en hauteur par un micro-vérin 18 à commande manuelle par bouton molleté 19. Selon un mode particulier de réalisation, non représenté, l'élément thermodilatable 12, logé à l'intérieur d'une chemise interne au bâti, est refroidi par exemple par convection ou circulation d'un fluide de refroidissement. En début de fonctionnement, on règle par ledit bouton la hauteur du point d'appui 17 et le clapet 8 à sa position moyenne d'ouverture. Puis en fonction des résultats de mesure en continu, par exemple des mesures de masse ou d'orientation fibreuse, effectuées en sortie de la caisse de tête, un ordinateur commande l'alimentation de la résistance de chauffage 13 par des impulsions de courte dure qui entraînent le déplacement du clapet, dont le débattement est limité à i 1 mm pour modifier le débit de la suspension fibreuse traversant lé corps de vanne. On a ainsi un réglage très fin du fluide additionnel qui permet d'obtenir une parfaite régularité du matériau fabriqué, cela par le fait qu'on effectue une mesure directe ou indirecte de la propriété de ce matériau et qu'on obtient un signal représentatif de cette mesure qui, comparé à un signal de référence, donne un signal de comparaison. C'est celui-ci qui agit sur le réglage du chauffage de l'organe de positionnement. I1 est avantageux que le signal de référence puisse prendre une valeur quelconque comprise dans une plage déterminée, afin que le chauffage ne soit modifié que pour une variation minimale d'une propriété du matériau fabriqué. La caisse de tête est équipée d'une pluralité de ces microvannes qui 'distribuent de façon variable - sur toute sa largeur - une suspension fibreuse ponctuellement corrigée en fonction des mesures effectuées. Ce dispositif de réglage fin est un mécanisme passif qui ne nécessite par conséquent aucun entretien ni aucune lubrification spéciale et qui possède ainsi une fiabilité très élevée. On a représenté sur la figure l'organe de positionnement thermodilatable, dans le prolongement du clapet mobile 8, dans le sens de son déplacement. On pourrait envisager - en variante - un élément de transmission de force dudit clapet qui ne soit pas dans la meme direction ou qui encore comporte un élément multiplicateur provoquant un déplacement du clapet 8 selon un pas sensiblement égal à un multiple de la variation de longueur de la partie thermodilatable. La figure 2 illustre une autre forme de réalisation dans laquelle le corps de vanne 1 est inchangé et dispose - sous les mêmes références - des mêmes liements que ceux de la figure l. Le changement porte sur ltorgane de positionnement qui est constitué cette fois d'un vérin plat 20 1 logé à l'intérieur d'un actionneur 21 qui est relié au point d'appui 17 du micro-vérin 18. Le vérin 20 est en butée contre un piston 22 coulissant dans l'actionneur à l'encvontre de la force de rappel d'un ressort 23. Par une tige 24 le piston agit sur le clapet de fermeture 8. Le vérin 20 est relié par un capillaire 25 à une capacité 26 de fluide thermodilatable - extérieure au bâti - chauffée par une résistance 27 pilotée par le calculateur de contrôle. Cette disposition plus compacte peut être retenue selon les nécessités de l'installation. Ce dispositif de réglage fin est également associé au dispositif de réglage grossier décrit plus haut, par le micro-vérin 18 qui modifie la distance entre l'actionneur 21 et le corps de vanne. Selon encore une autre variante de réalisation non représentée, le dispositif de chauffage de l'élément thermodilatable pourrait etre une résistance bobinée interne au bâti placée en contact thermique avec l'organe de positionnement, ou bien un dispositif de chauffage à la flamme, ou encore un dispositif de chauffage par contact avec un fluide caloporteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage fin des débits additionnels de suspens ion fibreuse injectés par des vannes de régulation dans une caisse de tête d'une machine à papier, en fonction des résultats de mesure en continu, notamment de la masse et de l'orientation fibreuse de la suspension en sortie de la caisse de tête caractérisé en ce que chaque corps de vanne (1) dispose d'un clapet profilé (8) déplaçable dans une chambre de distribution (4) dont le volume interne accompagne la variation de débit de la suspension fibreuse la traversant, liée au déplacement du clapet par rapport à un siège de clapet (7) et en ce que un organe de positionnement (12, 20) est monté entre un b ti fixe (15) solidaire du corps de vanne et ledit clapet profilé et est soumis à un dispositif de chauffage (13, 26) destiné à modifier sa longueur pour déplacer le clapet par rapport à son siège. 2. Dispositif de réglage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le clapet (8) présente un profil paraboloïdal (9) à partir d'une pointe centrale (10). 3. Dispositif de réglage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi interne (11) de la chambre (4) est cylindrique à sa partie supérieure et se termine par une partie concave à sa partie inférieure au niveau de l'orifice du siège (7) du clapet (8). 4. Dispositif de réglage selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe de positionnement est un élément thermodilatable (12) renfermant une résistance électrique (13), logélà l'intérieur du bâti fixe (15) et qui est relié à un point d'appui (17), à la partie supérieure dudit bâti fixe. 5. Dispositif de réglage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément thermodilatable (12) est logé à l'intérieur d'une chemise interne au bâti in15) et refroidi par un fluide de refroidissement. 6. Dispositif de réglage selon la revendication 4, caractérisé en ce que un élément multiplicateur est disposé entre le clapet (8) et l'élément thermodilatable (12), pour provoquer un déplacement dudit clapet selon un pas sensiblement égal à un multiple de la variation de longueur de l'élément thermodilatable. 7. Dispositif de réglage selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe de positionnement est un vérin plat (20) logé à l'intérieur d'un actionneur (21) luimême dans le bâti fixe (15), auquel il est relié par un point d'appui (17), et en ce; qu'il est raccordé & une capacité (26) de fluide thermodilatable, extérieure au bâti fixe, chauffée par une résistance (27).