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La présente invention a pour objet un mécanisme pour enrouler des bandes de papier, des textiles;, des feuilles, des rubans, des câbles., des fils et autres produits qui sortent des machines à une certaine vi- tesse, qui se compose d'une série de paires de roues dentées à glissement, pourvues de dispositifs d'accouplement libre, avec un rapport de démvlti- plication croissant, qui s'embraient les unes après les autres automati- quement dans la transmission d'énergie, quand le nombre de tours de l'arbre de sortie qui diminue toujours lorsque le diamètre d'enroulement augmente, a atteint le rapport, pour le nombre de tours de l'arbre d'entrée qui correspond au rapport de démultiplication de la paire de roues dentées en question.
Les figures 1 - 3 représentent deux exemples d'exécution, c'est- à-dire que la figure 1, à titre d'exemple de l'objet de l'invention montre une coupe longitudinale schématique d'une exécution équipée de deux moteurs spéciaux, la figure 2 montre la coupe longitudinale d'un mécanisme avec une série de frictions et la figure 3 montre une vue latérale avec section partielle à travers la plan médian du même mécanisme.
Dans l'exécution suivant la figure 1, trois arbres, 2, 3 et 4, sont placés dans un boftier 1, dont les axes 2 et 3 appartiennent aux deux moteurs de commande 5 et 6. Ces deux arbres sont donc les arbres de commande du mécanisme. Sur l'arbre 2 sont montées de façon fixe deux roues dentées 7 et 8 et, sur l'arbre 3, deux roues dentées 9 et 10. Les contreroues de celle-ci se trouvent sur l'arbre de sortie 4 et elles sont désignées par 11, 12, 13 et 14. Les rapports de démultiplication sont choisis de façon que les paires de roues 7/11 9/12, 8/13 et 10/14 forment une progression géométrique. Les contre-roues 11, 12; 13 et 14 peuvent tourner librement autour de l'arbre de sortie 4.
Par contre ; disques 15 sont raccordés de façon fixe à cet arbre, pour la torsion et le déplacement axial. Chacune de ces contre-roues est munie d'un disque auxiliaire 16 qui tourne également librement autour de l'arbre 4, entre lequel et la roue dentée correspondante sont placées des billes de friction 17. Ces billes se trouvent dans des alésages coniques, ce qui a pour conséquence qu'un mouvement relatif de la roue dentée par rapport au disque auxiliaire 16, doit produire un écartement axial de ces deux corps. Quand les deux arbres de commande 2 et 3 tournent dans le sens indiqué par la flèche, le mouvement relatif mentionné peut se faire, mais non pas lorsqu'ils tournent dans le sens opposé, car dans ce cas les butées 18 et 19 empêchent la torsion relative.
Dès que, avec le sens de rotation indiqué, l'effet d'écartement commence,,le disque auxiliaire 16 est poussé contre le disque 15, fermement raccordé à l'arbre 4. ce qui provoque alors la friction de ces deux éléments, qui est étayée par un revêtement de friction placé entre ces deux disques.
Les deux moteurs 5 et 6, que l'on emploie ici, ont ce qu'on appelle une " caractéristique de série ", comme celle qui appartient par exemple aux moteurs en série à courant continu ou aux moteurs à répulsion: plus la charge est grande et plus le nombre de tours du moteur sera petit, c'est-à-dire plus le glissement du moteur sera grand. Quand on commence l'enroulement,le diamètre.du ballot d'enroulement est petit et le nombre de tours de l'arbre 4, qui commande l'arbre d'enroulement par un accouplement ou par une roue à chaîne, doit être en proportion, pour enrouler la marchandise qui arrive, avec une force d'entraînement déterminée. Les deux moteurs 5 et 6 tournent tout d'abord au maximum et ils entraînent les quatre contre-roues 11, 12, 13 et 14, selon la démultiplication des roues dentées.
C'est la contre-roue 11 qui tourne le plus vite, car c'est dans la paire de roues dentées 7/11, que la démultiplication est la moindre. Cette contre-roue est poussée par un ressort en spirale 20 contre le disque 16, et ce dernier, à son tour en passant par le revêtement de friction, au disque 15. Par ceci, l'arbre de sortie 4 est
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entraîne avec le plus grand nombre de tours possible. Il tourne plus vite que les contre-roues suivantes 12, 13 et 14 et les dépasse donc. Comme, en d'autres termes, ces trois roues restent en arrière par rapport à l'arbre, ceci signifie que tout se passe comme si elles étaient commandées dans le sens opposé à la direction de la flèche de l'arbre 4.
Comme déjà dit, un coincement des billes 17 est impossible dans ce sens de rotation, par suite de la présence des butées 18 et 19. Les roues 12, 13 et 14 tournent donc librement autour de l'arbre 4 qui les dépasse. Le dispositif 17/18/19 représente donc un accouplement libre.
Dès que la marchandise à enrouler est tendue, le couple de rotation à transmettre par la roue dentée 11 à un disque 16, augmente, ce qui provoque un effet d'écartement à l'aide des billes : le disque 16 appuie plus fortement contre le disque 15 et la roue dentée 11 se déplace vers la droite contre le ressort 20, dont les spires sont pressées l'une contre l'autre. On obtient maintenant le contact de frottement complet et le moteur 5 reçoit sa charge. Le diamètre d'enroulement qui augmente force l'arbre 4 et, par conséquent, également le moteur 5 à tourner toujours plus lentement, tandis que le moteur 6, n'étant pas chargé, continue à tourner avec son nombre complet de rotations.
Quand le glissement est devenu si grand dans le moteur 5 que le nombre de tours de l'arbre 3 par rapport à l'arbre 4 correspond au rapport de démultiplication de la paire de roues dentées 9/12, l'avance de l'arbre 4 par rapport à la roue dentée 12, cesse, et cette dernière commence à tourner dans le sens de la flèche par rapport à l'arbre 4. Mais ceci permet aussi l'écartement entre la roue dentée 12 et son disque 16. Au cours de cet écartement, le disque 16 fait partie de la roue dentée 12 est poussé contre le disque fixe 15, tandis que la roue dentée 12 se déplace elle-même légèrement vers la droite.
En ce faisant, elle appuie contre les goupilles 21, placées de façon permettant le réglage dans le disque 15, qui à leur tour repoussent, vers la droite, le disque 16 qui fait partie de la roue dentée 11, et annulent son contact de friction. Par suite de la plus grande démultiplication de la paire de roues dentées 9/12 par rapport à la paire de roues dentées 7/11, le couple de rotation et, par conséquent, également la force axiale de la roue 12 créée par l'écartement est plus grande que celle de la roue dentée 11. Donc dès que le degré 9/12 s'embraie dans la transmission d'énergie, il déclenche forcément la transmission d'énergie du degré 7/11 et le force à tourner à vide.
Mais par ceci le moteur 5 augmente à nouveau son nombre de tours et il tourne avec ce nombre de tours élevé jusqu'à ce que, par suite d'une chute ultérieure du nombre de tours de l'arbre 4 et du moteur 6, arrive le moment où le nombre de tours de l'arbre 4 par rapport à l'arbre 2 sera conforme au rapport de démultiplication de la paire de roues dentées 8/13 Dès que ceci se produit, le degré 8/13 assumera la charge par l'écartement de ses bil- les, et déclenchera à son tour par les goupilles 21, le degré précédent 9/12, et le forcera à tourner à vide.
Geci permettra au moteur 6 d'attein- dre son nombre élevé de tours à vide, jusqu'à ce que lors de la chute ultérieure correspondante du nombre de tours de sortie, le degré 10/14 reprend la transmission d'énergie et débraie le degré 8/13.
Quand le ballot est entièrement enroulé et qu'il est remplacé par un nouvel enroulement, toute transmission d'énergie cesse, car pour commencer l'opération d'enroulement l'arbre 4 doit tout d'abord être mis au nombre de tours le plus élevé, pour pouvoir enfin donner du travail. Lors de la marche à vide, cependant, la pression axiale provoquée par l'écar- tement cesse presque complètement à tous les degrés de roues dentées, tandis que le premier degré 7/11 a encore, par suite de la présence du ressort de pression 20, un effet de friction suffisant pour amener 1'arbre 4 au nombre élevé de tours nécessaires. Dès que la marchandise à enrouler est tendue,l'opération décrite recommence.
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A la place des quatre degrés de roues dentées de l'exemple d' exécution, on peut prévoir un nombre quelconque de paires de roues plus graduées. Plus il y aura de degrés, plus le saut du couple de rotation sera petit lors du passage d'un degré à l'autre et plus l'adaptation des forces à la marche théorique désirés sera précise: En règle générale, on exige, au cours de toute l'opération d'enroulement, une traction constante de la marchandise à enrouler,ce qui équivaut à une augmentation du couple de rotation inversement proportionnelle à la diminution du nombre de tours d'enroulements. Cette augmentation constante du couple de rotation est remplacée, pour l'objet de l'invention,, par une augmentation par à-coups de degré en degré.
On peut obtenir la finesse des sauts de degrés, non seulement par la multiplicité des degrés, mais également par l'adaptation de la caractéristique du moteur, qui, en soi, est déjà assez
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constant dans la relation coü.p3.é"'â r,'. :'f3's der tours.
L'avantage spécial de cette solution réside dans le fait que les moteurs de commande n'ont à emjamber au cours de leur déplacement, que la différence de démultiplication des degrés voisins, qu'ils ne doivent jamais diminuer tellement fort, comme c'est le cas dans les systèmes de commandes connus, où le moteur doit actionner l'arbre d'enroulement sans intercalage de démultiplication réglable des roues dentées.
Après l'opération qui vient d'être décrite, il faut au moins 2 moteurs pour permettre le renversement automatique des paires de roues dentées. Un des moteurs reprend successivement la charge pour laisser augmenter la nombre de tours de l'autre en marche à vide. Au lieu de ces deux moteurs, on pourrait aussi prévoir deux disques de friction, qui assumeraient également la charge alternativement, ainsi que des disques électromagnétiques à friction, des accouplements électromagnétique à fer pulvérulent, des ,freins à courant en tourbillon, des palettes hydrodynamiques, des turbines pneumatiques, etc.
Bien que l'on n'emploie que deux éléments de glissement pour toute une série de paires de roues dentées, chaque paire de roues dentées peut glisser par elle même, puisque une paire de roues dentées à la fois seulement doit transmettre l'énergie.
Les pertes, dans un mécanisme d'après la figure 1, sont proportionnelles au glissement du moteur ou, quand on emploie des frictions au glissement de ces frictions, ce qui correspond d'autre part avec l'enjambement des degrés des paires de roues dentées voisines.
L'objet de l'invention permet cependant également une autre va- riante pour laquelle en effet les degrés qui s'embraient les uns après les autres dans la transmission d'énergie, ne débraient pas les degrés précédents, mais participent seulement à la transmission d'énergie. Un exemple d'exécution basé sur un tel procédé de travail, est reproduit aux figures 2 et 3. On voit ici, posés dans un bottier en deux parties 22, un arbre de commande 23 et un arbre de sortie 24. Sur le premier est disposée une série de roues dentées 25/26/27/28/29/30/31/32/33 sur des coussinets en bronze tournant librement autour de l'arbre. Entre les diverses roues dentées se trouvent chaque fois des disques de friction 34 raccordés par les coins longitudinaux 35 à l'arbre 23 par torsion.
Plusieurs de ces disques font partie de la première roue dentée 25 qui constituent ensemble avec les lamelles 36 intermédiaires une sorte de frein à lamelles. Tous les éléments précités sont réglables axialempnt sur 1' arbre et constituent ensemble un paquet compressible. La pression est provoquée hydrauliquement en faisant entier dans un cylindre 37 de l'huile sous pression, qui agit sur le piston 38 et qui comprime le paquet contre un disque terminal 39. L'huile sous pression est amenée par le coussinet de palier 40 dans lequel débouche le tube d'amenée 41, qui vient d'une pompe avec soupape de réglage, respectivement d'un cylindre sous pression.
Les contre roues 42/43/44/45/46/47/48/49/50 sont également disposées lâchement sur l'arbre de sortie 24. Entre ceux-ci et 1' arbre, des rouleaux de serrage individuels 51 sont placés dans des évi-
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déments de cet arbre. Ils agissent de la façon connue comme rouleaux de serrage, quand les roues dentées tournent par rapport à l'arbre dans un certain sens de rotation et comme accouplements libres dans le sens de rotation opposé. La roue dentée 42 est par contre fermement clavetée sur l'arbre. Tout le jeu des roues dentées est maintenu et limité par un disque terminal 52 en deux parties.
Au commencement de l'enroulement, la paire de roues dentées 25/42 assume toute la charge, parce qu'elle possède la plus petite démultiplication et parce que c'est le nombre de tours de l'arbre 24 qui de- vient le plus grand. Si donc; le ballot d'enroulement devenant plus grand, ceci fait diminuer le nombre de tours de l'arbre de sortie 24, alors le frein à lamelles de la roue dentée 25 glisse de plus en plus.
Dès que la diminution du nombre de tours est arrivé au point où le rapport du nombre de tours entre l'arbre 23 et 24 correspond au rapport de démultiplication de la paire de roues dentées 26/43, cette paire de roues dentées participera également par l'engrenage des rouleaux de serrage 51 à la transmission d'énergie, avec un glissement toujours plus élevé par rapport à l'axe 23, respectivement aux disques de friction 34. Le couple de rotation transmis par lui est bien moindre que le couple de rotation du degré de base 25/42, car, il ne possède que deux surfaces de frottement au contraire du frein à lamelles à multiples plans du degré de base.
Le couple de rotation de ce premier degré additionnel s'ajoute au degré de base;, qui n'est plus débrayé comme à la figure 1, mais qui demeure toujours dans la transmission d'énergie. Au fur et à mesure que le nombre de tours de de l'arbre de sortie diminue, les degrés de roues s'insèreront dans la transmission d'énergie jusqu'à ce que finalement toutes les roues dentées transmettent leur participation d'énergie de l'arbre 23 à l'arbre 24. A cet instant est atteint le couple de rotation le plus élevé possible pour le procédé d'enroulement.
On enregistrera alors le glissement le plus grand pour le degré de base 25/42 et le plus petit pour le degré final 35/50. Avec chaque degré, la participation du couple de rotation mesuré à l'arbre 24 augmente, bien que les moments de friction sur l'arbre 23 soient les mêmes à tous les degrés additionnels. En considération de la vitesse de démarrage plus grande nécessaire du mécanisme par rapport à l'arbre d'enroulement,le passage du degré initial au premier degré additionnel est plus grand qu'aux degrés additionnels suivants. Les pertes de ce genre de mécanisme sont calculées par l'addition des divers degrés, où la participation de perte est la plus petite aux derniers degrés additionnels. Dans l'exemple de l'exécution sont prévus un degré de base et huit degrés additionnels.
Le saut géométrique des degrés est d' environ 1 :1,23 et la gamme complète qui en résulte pour l'augmentation du diamètre d'enroulement est calculé à environ 1 :6 à 1 : 7. Un calcul de perte donne un degré d'effet moyen d'environ 40 %. Cependant, l'énergie transformée en friction et en chaleur est follement grande, qu'avec des rendements d'enroulements plus grands, un refroidissement additionnel devient nécessaire. Ce refroidissement indépendant est prévu, dans la forme d'exécution illustrée, sous forme de serpentins de refroidissement doubles 53, qui sont incorporés à l'intérieur du bottier à droite et à gauche de deux arbres. Un tube coudé 54 relie les deux serpentins doubles.
L'eau de refroidissement est amenée à l'extrémité du tube 56 rendu étanche par un presse-étoupe 55, tandis qu'elle s'écoule de nou- veau par la tubulure du tube 58 rendue étanche par un presse-étoupe 57.
La vis 59 est prévue pour le remplissage de l'huile et la vis 60 pour la vidange de l'huile.
Contrairement à la solution d'après la figure 1, où chaque degré suivant doit reprendre tout le travail d'enroulement, on peut suivant l'exécution des figures 2 et 3 donner aux roues dentées des divers degrés additionnels une dimension beaucoup plus petite, puisqu'ils ne doivent fournir chaque fois que des parties de tout le couple de rotation
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à transmettre. C'est pour cela qu'avec le même nombre de degrés, l'engre-
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On peut évidemment également imaginer des solutions intermédi- aires, où toute la série de roues dentées est divisée en groupes, à l'in- térieur desquels il ne se produit pas de débrayage mutuel, tandis que les divers groupes sont débrayés les uns après les autres.
Les roues dentées
25-33 peuvent également être disposées sur divers arbres groupés autour de l'arbre de sortie 24, avec une commande centrale. On peut aussi ima- giner une solution où les divers degrés additionnels ne travaillent pas seulement parallèlement comme c'est le cas dans l'exemple illustré, mais sont aussi embrayés partiellement les uns après les autres.
Au lieu de la force hydraulique on peut aussi employer, pour provoquer la pression de friction, la force élastique, le chargement par poids ou de l'air comprimé.
L'avantage essentiel de l'objet de l'invention consiste dans le fait, que tout en maintenant constant le couple de glissement à l'arbre de commande, le couple à l'arbre de sortie augmente tout à fait automatiquement, conformément aux exigences de la procédure d'enroulement, où le degré d'effet total est beaucoup plus élevé que pour les frictions connues, qui travaillent sans renversement de roues dentées et qui doivent être commandées pour augmenter le moment d'enroulement.
REVENDICATIONS
1) Mécanisme pour l'enroulement de rouleaux de papier, de textiles, de feuilles, de rubans, de fils et d'autres marchandises sortant de machines à une certaine vitesse, caractérisé par le fait qu'une série de paires de roues dentées, susceptibles de glissement, pourvues de dispositifs d'accouplement libre, avec rapport de démultiplication augmentant, qui s'insèrent alors l'une après l'autre, chaque fois automatiquement dans la transmission d'énergie, quand le nombre de tours de l'arbre de sortie qui diminue au fur et à mesure qu'augmente le diamètre d'enroulement, atteint le rapport avec le nombre de tours de l'arbre d'entrée, conforme au rapport de démultiplication de la paire de roues dentées en question.