Brevet FR2903767A1 — publié le 20080118

DISPOSITIF A TAMBOUR ET BANDES SOUPLES 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 non recouvertes par le produit. Il en résulte une diminution générale de l'efficacité du sécheur et une 2903767 2 hétérogénéité du séchage du voile : les bords du voile situés près des zones de fuites restent plus humides que les parties plus éloignées des fuites. Pour éviter ce phénomène, il est donc 5 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 extrémités de la zone perméable du tambour. 10 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 machine pour effectuer le réglage (cas des bandes 15 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 monté sur un chariot qui coulisse 20 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 bandes définit la largeur 25 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. 35 Cette configuration a pour conséquence : 2903767 3 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 renvoi crée à chaque tour une déviation importante de la 5 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 permet pas à la bande de compenser cette déviation par 10 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 vers un bord ou l'autre du rouleau de renvoi, jusqu'à 15 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. Lorsque l'opérateur essaie de corriger ce 20 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 extrêmement sensible et quasiment impossible à 25 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 35 permettre de définir avec precision la largeur 2903767 4 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 10 vitesse normale de production. L'invention pallie ces inconvénients. L'invention a pour objet un dispositif comprenant - un tambour ayant un axe de rotation et une 15 surface latérale à travers laquelle peut passer du fluide et - 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. 20 L'invention est caractérisée en ce que chaque rouleau est monté pivotant autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du rouleau et qui se trouve dans le plan médian perpendiculaire à l'axe du rouleau. 25 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 30 moins de 30 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 . 35 L'invention donne au rouleau de renvoi un degré 2903767 5 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 5 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 10 extérieure et maintient un guidage parfait de la bande, même si les conditions changent du fait de la température ou d'autres paramètres extérieurs. De préférence, chaque rouleau est monté coulissant parallèlement à l'axe du tambour et est monté 15 aussi coulissant verticalement. Un moyen commode de 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 20 tournants autour d'un axe perpendiculaire à la bande, les galets 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 25 sens de défilement de la bande de l'axe de rotation du rouleau. 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 30 passer un voile à sécher ou un autre produit en nappe à sécher sur le tambour entre les deux bandes. Aux dessins, donnés uniquement à titre d'exemple : la Figure 1 est une vue schématique de profil d'un four 35 à air traversant, 5 10 2903767 6 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, la Figure 4 est une vue partielle en perspective du dispositif suivant l'invention, la Figure 5 est une vue partielle en coupe, parallèle à l'axe du tambour du dispositif suivant l'invention, la Figure 6 est une vue partielle en coupe perpendiculairement à l'axe du tambour du dispositif suivant l'invention, la Figure 7 est une vue schématique illustrant une 15 variante, la Figure 8 est une vue schématique explicative correspondant à la variante de la Figure 7, la Figure 9 est une vue schématique illustrant une autre variante. 20 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 25 évacuée à 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. 30 Comme le montre la Figure 3, le tambour a un axe xx' 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 35 sur un rouleau 3, monté fou, de guidage. Le rouleau est, 2903767 7 de 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 à 6, le 5 dispositif suivant l'invention comprend : 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. 10 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 15 autour du 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 : 20 un rouleau 3 de renvoi à 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 25 constituée par la bande, afin d'assurer la tension de cette dernière. L'ensemble est monté dans un berceau 6 relié à un chariot 9. La liaison entre le berceau et le chariot est réalisée par l'intermédiaire d'un axe 8 et de deux 30 roulements ou butées à billes 7 permettant la rotation libre du berceau autour d'un axe vertical tout en bloquant les autres degrés de liberté entre ces deux éléments. Le berceau est également équipé de deux galets 35 10 latéraux dont l'axe de rotation est perpendiculaire à 2903767 8 la bande. Ces galets servent de butée à la bande lorsque celle-ci a tendance à se déplacer latéralement sur le rouleau de renvoi. Un châssis 11 équipé de glissières 12 verticales 5 reçoit le chariot 7 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 nécessaire. Le châssis 11 est monté sur un bâti 13 fixe par 10 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. L'ensemble de guidage peut être constitué d'un jeu de bagues 14 coulissant sur un arbre fixe. Un dispositif 15 constitué d'une vis sans fin 15 permet d'actionner le mouvement soit par un volant 16 à commande manuelle, soit par un moteur électrique piloté à distance. D'autres dispositifs de guidage et de motorisation permettant d'assurer ce mouvement de translation peuvent également 20 être utilisés. Deux principes entrent en compte dans le fonctionnement de l'invention et sont tous deux liés au comportement d'une bande lorsqu'elle s'enroule sur un tambour en rotation. 25 Le premier principe est lié au fait que l'adhérence de la bande sur le tambour impose à la bande de suivre, pendant son contact autour du tambour, la trajectoire du point de contact. Ainsi, si la bande vient en contact avec un 30 cylindre qui n'est pas parfaitement perpendiculaire à la direction d'arrivée de la bande, cette dernière va, pendant 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 35 tambour, elle a donc subi un déplacement latéral plus ou 2903767 9 moins prononcé suivant l'angle de déviation et la longueur du contact bande/cylindre. Le second principe qui entre en compte dans le fonctionnement de l'invention est le comportement d'une 5 bande lorsqu'elle s'enroule à plat sur une surface non cylindrique, par exemple un cône. 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 10 trajectoire en hélice et ainsi se déplacer vers le grand diamètre du cône. Enfin, pour la compréhension de l'invention, il convient de s'intéresser aux efforts qui sont appliqués par le rouleau de renvoi sur la bande et donc, par 15 réaction, de la bande sur le rouleau de renvoi. La bande 2, enroulée autour du rouleau de renvoi 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 20 P suspendu sous le rouleau de renvoi. Il s'ensuit que, dans toute la zone de contact de la bande sur le rouleau de 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 25 efforts de pression appliqués sur chaque élément de la surface de contact, on obtient la force globale appliquée par la bande 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 30 perpendiculairement à la surface du rouleau de renvoi. Cet effort peut être décomposé en un effort Fv 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. 35 Ainsi, suivant la position relative des deux 2903767 10 brins de la bande et la position et l'angle de l'axe du pivot, cet effort peut créer un couple de rotation qui a tendance à modifier l'orientation du rouleau autour de l'axe du pivot. 5 Cette orientation aura tendance à déplacer la bande latéralement. En choisissant judicieusement la géométrie du dispositif, on peut ainsi obtenir un parfait guidage de la bande, aussi bien avec un rouleau de renvoi 10 cylindrique qu'avec un rouleau de renvoi biconique ou à profil bombé. En dernier recours, si les efforts engendrés par la bande sont trop faibles pour entraîner une rotation du rouleau de renvoi suffisante pour ramener la bande vers 15 le centre du rouleau de renvoi, celle-ci va venir s'appuyer sur les galets latéraux. Cet effort d'appui va créer un couple de rotation qui s'ajoute au couple de rotation décrit ci-dessus et augmenter l'orientation du rouleau de renvoi. 20 Dans la variante représentée à la Figure 7, l'axe de pivotement du rouleau a été déplacé vers la bande 2a en amont dans la direction de défilement de la bande, la bande en aval portant le numéro de référence 2b. Le couple ramenant la bande en 2 en position est 25 ainsi augmenté et le dispositif réagit de façon plus stable et plus efficace. Il en va de même dans la variante représentée à la Figure 9, dans laquelle l'axe 7 de basculement fait un angle de 7 avec la verticale, en étant incliné de bas en 30 haut en direction du brin 2a amont de la bande. REVENDICATIONS 1. Dispositif comprenant : - un tambour (1) ayant un axe (x-x') de rotation 5 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 10 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 se trouve dans le plan médian 15 perpendiculaire à l'axe (4) du rouleau (3). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe (x-x') du tambour (1) est horizontal et les rouleaux (3) sont en dessous du tambour (1), l'axe (7) de basculement du rouleau étant vertical 20 ou étant incliné sur la verticale de moins de 30 vers l'amont par rapport au sens de défilement de la bande (2). 3. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque rouleau (3) est 25 monté coulissant parallèlement à l'axe (x-x') du tambour (1) . 4. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque rouleau (3) est monté coulissant verticalement. 30 5. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque rouleau (3) est monté sur un chariot (9) de réglage de sa position. 6. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque rouleau (3) est 35 monté tournant autour de son axe dans un berceau (6) 2903767 12 relié au chariot (9) muni de deux galets (10) latéraux montés tournants autour d'un axe perpendiculaire à la bande (2), les galets (10) étant disposés de part et d'autre du rouleau (3). 7. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe (7) de pivotement du rouleau (2) passe par le milieu de l'axe (4) de rotation du rouleau. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que l'axe (7) vertical de pivotement du rouleau (2) est décalé, du côté amont par rapport au sens de déplacement de la bande (2), de l'axe (4) de rotation du rouleau. 9. Dispositif suivant l'une des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que chaque rouleau (3) est monté pivotant autour d'un axe incliné sur la verticale de moins de 30 vers l'amont par rapport au sens de défilé de la bande. 10. Sécheur comprenant une hotte (H) de 20 soufflage, caractérisé en ce qu'un dispositif suivant l'une des revendications précédentes 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).