Brevet FR2905752A1 — publié le 20080314

DISPOSITIF A TAMBOUR ET BANDES SOUPLES PASSANT SUR DES ROULEAUX La présente invention se rapporte aux dispositifs à tambour et bandes souples. L'invention concerne un dispositif permettant d'ajuster la largeur efficace d'un cylindre de surface perméable. Elle concerne en particulier le domaine du séchage de non tissés (ou de textile ou de papier) par un sécheur dit sécheur à air traversant avec soufflage d'air à travers le produit à sécher. Mais elle peut également se rapporter au domaine de la filtration ou tout autre domaine dans lequel on cherche à faire passer un fluide à travers la surface d'un cylindre. Dans le cas d'un sécheur à air traversant, le produit est en général embarré autour d'un ou plusieurs tambours perméables. De l'air chaud est soufflé par une hotte disposée autour du ou des tambours. Une dépression est faite à l'intérieur du ou des tambours pour aspirer cet air qui passe ainsi à travers le produit. En passant à travers le produit, l'air échange de l'énergie et provoque l'évaporation de l'eau. La vapeur d'eau est ensuite entraînée avec le flux d'air. Une partie de l'air est alors évacuée à l'extérieur, la partie la plus grande est réchauffée et re-circulée. Dans cette technologie, il est important, pour la bonne efficacité du sécheur, que la largeur perméable du tambour corresponde à la largeur du voile à sécher. En effet, si le produit est plus large que la zone perméable du tambour, les extrémités du produit à sécher ne seront pas traversées par le flux d'air et seront en conséquence mal séchées. Dans le cas contraire, si le produit est moins large que la zone perméable du four, le flux d'air va avoir tendance à passer préférentiellement à travers les zones 2905752 2 non recouvertes par le produit. Il en résulte une diminution générale de l'efficacité du sécheur et une hétérogénéité du séchage du voile : les bords du voile situés près des zones de fuites restent plus humides que 5 les parties plus éloignées des fuites. Pour éviter ce phénomène, il est donc souhaitable de disposer d'un système permettant d'ajuster la largeur d'aspiration du tambour à la largeur de produit à sécher. Le principe est d'obturer par un moyen adéquat les deux 10 extrémités de la zone perméable du tambour. De tels systèmes existent (bandes fixes autour du tambour, dispositifs de baffles réglables situés à l'intérieur du tambour). Ces systèmes sont efficaces, mais présentent les inconvénients soit de devoir arrêter la 15 machine pour effectuer le réglage (cas des bandes fixes), soit d'être relativement onéreux. Il existe un dispositif ayant deux bandes souples disposées autour du tambour, à l'extérieur, et tendues chacune par un rouleau de renvoi. Le rouleau de renvoi est 20 monté sur un chariot qui coulisse verticalement pour assurer la tension de la bande (le poids du chariot est adapté à la tension nécessaire). Le guidage de la bande est assuré par l'utilisation d'un rouleau de renvoi à profil bombé ou biconique. Le réglage de la position des deux 25 bandes définit la largeur aspirante du tambour. Ce dispositif présente, cependant, des limitations. Il existe une très grande différence de diamètre entre le tambour principal du sécheur (généralement entre 30 1 m et 3 m de diamètre) et le rouleau de renvoi (généralement 100 à 200 mm de diamètre). D'autre part, les brins libres de la bande (éléments de longueur durant lesquels la bande n'est en contact ni avec le tambour principal ni avec le rouleau de renvoi) sont très courts. 2905752 3 Cette configuration a pour conséquence : Un léger défaut de géométrie du tambour principal, de la bande ou un très léger défaut de parallélisme entre le tambour principal et le rouleau de 5 renvoi crée à chaque tour une déviation importante de la bande qui a naturellement tendance à suivre la trajectoire imposée par le tambour. La longueur réduite des brins mous de la bande entre le tambour principal et le rouleau de renvoi ne 10 permet pas à la bande de compenser cette déviation par simple déformation et ne permet pas non plus au profil bombé ou biconique du rouleau de renvoi de maintenir la bande dans la partie centrale du rouleau de renvoi. De ce fait, la bande a tendance à se déplacer 15 vers un bord ou l'autre du rouleau de renvoi, jusqu'à venir en appui sur les parties fixes du dispositif. Il s'ensuit un endommagement de la bande qui réduit sa durée de vie et un risque de polluer le non tissé par des particules étrangères provenant de la bande. 20 Lorsque l'opérateur essaie de corriger ce déplacement en modifiant le réglage du chariot de guidage, il arrive en général à obtenir un réglage qui amène la bande à se déplacer dans l'autre sens. Mais le point d'équilibre, où la bande est parfaitement centrée, est 25 extrêmement sensible et quasiment impossible à obtenir. Une contrainte supplémentaire est la température de fonctionnement du dispositif, qui entraîne une déformation des éléments et modifie la géométrie de l'ensemble. Ainsi, un réglage donnant un comportement 30 correct à une certaine température ne sera plus stable lorsque la température changera du fait de conditions de production différentes. Enfin, il faut noter que l'ajustement de la position des deux bandes sur le tambour, qui doit permettre 2905752 4 de définir avec précision la largeur d'aspiration, est impossible à vitesse de production. Ce réglage nécessite que le tambour tourne à une vitesse réduite permettant aux opérateurs de travailler en toute sécurité. 5 Il en résulte une perte de productivité de la ligne et une difficulté supplémentaire car la largeur du non tissé sur le tambour principal est également sensible à la vitesse de production de la ligne et une largeur de travail optimisée à basse vitesse ne le sera plus à la vitesse normale de 10 production. L'invention pallie ces inconvénients par un dispositif qui, tout en étant particulièrement simple, permet de combiner en une même fonction les mouvements de coulissement vertical et d'orientation dans le plan horizontal de chaque 15 rouleau. L'invention a pour objet un dispositif comprenant - un tambour ayant un axe de rotation et une surface latérale à travers laquelle peut passer du fluide et 20 -deux bandes souples passant sur la surface latérale du tambour, à distance l'une de l'autre, et chacune sur un rouleau fou de guidage qui lui est propre, - chaque rouleau est monté pivotant autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du rouleau et qui 25 se trouve dans le plan médian perpendiculaire à l'axe du rouleau. chaque rouleau étant monté tournant autour de son axe dans un berceau fixé rigidement à un axe cylindrique guidé par des bagues cylindriques. 30 Lorsque l'axe de rotation du tambour est horizontal et lorsque les rouleaux de guidage ont eux aussi des axes de rotation horizontaux et se trouvent en dessous du tambour, chaque rouleau est monté pivotant autour d'un axe vertical ou incliné sur la verticale de moins de 30 2905752 5 vers l'amont par rapport au sens de défilement de la bande. De préférence, l'axe vertical de pivotement du rouleau est décalé du côté amont, par rapport au sens de défilement de la bande, de l'axe de rotation du rouleau de moins de 15 . 5 L'invention donne au rouleau de renvoi un degré d'orientation qui lui permet de compenser, d'une part, les défauts d'alignement entre les composants et, d'autre part, les défauts de géométrie des composants (rouleau, tambour ou bande). La géométrie du dispositif défini par 10 l'invention permet également que l'orientation du rouleau soit provoquée par la bande elle-même lorsqu'elle dévie de sa position centrale idéale sans aide d'un dispositif extérieur. Ainsi, une fois définie la position du chariot de guidage, le système ne requiert plus d'intervention 15 extérieure et maintient un guidage parfait de la bande, même si les conditions changent du fait de la température ou d'autres paramètres extérieurs, chaque rouleau est monté coulissant parallèlement à l'axe du tambour et est monté aussi coulissant verticalement. Un moyen commode de 20 réaliser l'invention consiste à monter chaque rouleau sur un chariot de réglage de sa position. Chaque rouleau peut être monté tournant autour de son axe dans un berceau relié au chariot muni de deux galets latéraux montés tournants autour d'un axe perpendiculaire à la bande, les galets 25 étant disposés de part et d'autre du rouleau. L'axe de pivotement du rouleau peut passer par le milieu de l'axe de rotation du rouleau mais, de préférence, il est décalé du côté amont par rapport au sens de défilement de la bande de l'axe de rotation du rouleau. 30 L'invention vise aussi un sécheur comprenant une hotte de soufflage et un dispositif suivant l'invention disposé dans la hotte. Il est prévu des moyens pour faire passer un voile à sécher ou un autre produit en nappe à sécher sur le tambour entre les deux bandes. 2905752 6 Aux dessins, donnés uniquement à titre d'exemple : la Figure 1 est une vue schématique de profil d'un four à air traversant, 5 la Figure 2 est une vue schématique en coupe du four à air traversant de la Figure 1, la Figure 3 est une vue en perspective d'un tambour et de deux rouleaux sur lesquels passent des bandes suivant l'invention, 10 la Figure 4 est une vue partielle en perspective du dispositif suivant l'invention, la Figure 5 est une vue partielle en coupe perpendiculairement à l'axe du tambour du dispositif suivant l'invention. 15 Le four à air traversant représenté aux Figures 1 et 2 comprend une hotte H de soufflage entourant un tambour 1 dont la surface latérale est perforée. De l'air chaud est soufflé de la hotte à l'intérieur du tambour où il est ménagé une dépression. Une partie de l'air est évacuée à 20 l'extérieur par l'intermédiaire d'un ventilateur V et d'une évacuation E, tandis qu'une autre partie est réchauffée et renvoyée dans la hotte H. Les flèches aux Figures 1 et 2 illustrent le passage de l'air. Comme le montre la Figure 3, le tambour a un axe 25 x-x' de rotation horizontal et une surface latérale perforée à travers laquelle peut donc passer du fluide. Deux bandes 2 passent sur la surface latérale du tambour 1, en étant à distance l'une de l'autre. Chacune passe sur un rouleau 3, monté fou, de guidage. Le rouleau est, de 30 préférence, à profil bombé ou biconique. Le réglage de la position des deux bandes 2 définit la largeur aspirante du tambour 1. Comme le montrent les Figures 4 et 5, le dispositif suivant l'invention comprend : 2905752 7 un tambour 1 de surface perméable, de diamètre généralement compris entre 1,0 et 3,0 m de diamètre, mais l'invention peut également convenir pour des diamètres inférieurs ou supérieurs à ces valeurs. 5 Un jeu de bandes 2 souples, généralement deux, disposées autour du tambour. Ces bandes viennent en appui sur la surface du tambour afin de venir obturer la surface perméable du tambour sur une zone définie par la largeur de la bande et l'angle d'enroulement de la bande autour du 10 tambour. Par ajustement de la distance entre les deux bandes, il est ainsi possible de modifier la largeur d'aspiration du tambour. A chaque bande est associé un dispositif de tension et de guidage comprenant un rouleau 3 de renvoi à 15 profil cylindrique, bombé ou biconique. Ce rouleau est monté sur un axe 4 cylindrique par l'intermédiaire de deux roulements 5 permettant d'assurer la libre rotation du rouleau. Le rouleau est positionné à l'intérieur de la boucle constituée par la bande, afin d'assurer la tension 20 de cette dernière. L'ensemble est monté dans un berceau 6' fixé rigidement à un axe 9' cylindrique guidé par des bagues 12' cylindriques. Il est ainsi possible de combiner en une même fonction les mouvements de coulissement vertical et 25 d'orientation dans le plan horizontal du rouleau 3. Un châssis 11 équipé des bagues 12' cylindriques reçoit l'axe 9' et permet son coulissement suivant une direction verticale. Ce mouvement vertical, occasionné par le poids du chariot, permet de donner à la bande la tension 30 nécessaire. Le châssis 11 est monté sur un bâti 13 fixe par l'intermédiaire d'un ensemble de guidage permettant au châssis de se déplacer suivant une direction horizontale parallèle à l'axe de rotation du tambour perméable. 2905752 8 L'ensemble de guidage peut être constitué d'un jeu de bagues 14 coulissant sur un arbre fixe. Un dispositif constitué d'une vis sans fin 15 permet d'actionner le mouvement soit par un volant 16 à commande manuelle, soit 5 par un moteur électrique piloté à distance. D'autres dispositifs de guidage et de motorisation permettant d'assurer ce mouvement de translation peuvent également être utilisés. Deux principes entrent en compte dans le 10 fonctionnement de l'invention et sont tous deux liés au comportement d'une bande lorsqu'elle s'enroule sur un tambour en rotation. Le premier principe est lié au fait que l'adhérence de la bande sur le tambour impose à la bande de 15 suivre, pendant son contact autour du tambour, la trajectoire du point de contact. Ainsi, si la bande vient en contact avec un cylindre qui n'est pas parfaitement perpendiculaire à la direction d'arrivée de la bande, cette dernière va, pendant 20 toute la durée du contact avec le tambour, suivre une direction différente perpendiculaire à l'axe de rotation du tambour. Lorsqu'elle quitte à nouveau le tambour, elle a donc subi un déplacement latéral plus ou moins prononcé suivant l'angle de déviation et la longueur du contact 25 bande/cylindre. Le second principe qui entre en compte dans le fonctionnement de l'invention est le comportement d'une bande lorsqu'elle s'enroule à plat sur une surface non cylindrique, par exemple un cône. 30 Dans ce cas, une bande qui se présente perpendiculairement à l'axe du cône va, afin de s'enrouler à plat sur la surface du cône, suivre une trajectoire en hélice et ainsi se déplacer vers le grand diamètre du cône. Enfin, pour la compréhension de l'invention, il 2905752 9 convient de s'intéresser aux efforts qui sont appliqués par le rouleau de renvoi sur la bande et donc, par réaction, de la bande sur le rouleau de renvoi. La bande 2, enroulée autour du rouleau de renvoi 5 3, constitue une sorte de V dont les deux parois sont constituées par les brins de la bande. Ces deux brins subissent un effort de tension T, proportionnel au poids P suspendu sous le rouleau de renvoi. Il s'ensuit que, dans toute la zone de contact de la bande sur le rouleau de 10 renvoi, la bande exerce sur le rouleau de renvoi une pression pr qui s'applique perpendiculairement à la surface du rouleau de renvoi. En additionnant tous les efforts de pression appliqués sur chaque élément de la surface de contact, on obtient la force globale appliquée par la bande 15 sur le rouleau de renvoi. Cet effort est dirigé suivant la bissectrice de l'angle créé par les deux brins de la bande et est dirigé perpendiculairement à la surface du rouleau de renvoi. Cet effort peut être décomposé en un effort Fv 20 parallèle à la direction de l'axe de rotation du pivot 8 et un effort Fh perpendiculaire à la direction de l'axe de rotation du pivot 8. Ainsi, suivant la position relative des deux brins de la bande et la position et l'angle de l'axe du 25 pivot, cet effort peut créer un couple de rotation qui a tendance à modifier l'orientation du rouleau autour de l'axe du pivot. Cette orientation aura tendance à déplacer la bande latéralement. 30 En choisissant judicieusement la géométrie du dispositif, on peut ainsi obtenir un parfait guidage de la bande, aussi bien avec un rouleau de renvoi cylindrique qu'avec un rouleau de renvoi biconique ou à profil bombé. En dernier recours, si les efforts engendrés par 2905752 10 la bande sont trop faibles pour entraîner une rotation du rouleau de renvoi suffisante pour ramener la bande vers le centre du rouleau de renvoi, celle-ci va venir s'appuyer sur les galets latéraux. Cet effort d'appui va créer un 5 couple de rotation qui s'ajoute au couple de rotation décrit ci-dessus et augmenter l'orientation du rouleau de renvoi. REVENDICATIONS 1. Dispositif à tambour et bandes souples comprenant : - un tambour (1) ayant un axe (x-x') de rotation et une surface latérale à travers laquelle peut passer du fluide, et - deux bandes (2) souples passant sur la surface latérale du tambour (1) à distance l'une de l'autre et chacune sur un rouleau (3) fou de guidage qui lui est propre, caractérisé en ce que chaque rouleau (3) est monté pivotant autour d'un axe perpendiculaire à l'axe (4) de rotation du rouleau (3) et qui se trouve dans le plan médian perpendiculaire à l'axe (4) du rouleau (3) - chaque rouleau étant monté tournant autour de son axe dans un berceau (6') fixé rigidement à un axe (9' ) cylindrique guidé par des bagues (11') cylindriques. 2. Sécheur comprenant une hotte (H) de soufflage, caractérisé en ce qu'un dispositif suivant la revendication précédente est disposé dans la hotte (H), et il est prévu des moyens pour faire passer un voile à sécher sur le tambour (1) entre les deux bandes (2).