Appareil pour le séchage d'un matériau en feuille flexible continue et en mouvement
La présente invention a pour objet un appareil pour le séchage d'un matériau en feuille flexible continue et en mouvement, notamment applicable au séchage de films de matériaux plastiques constitués au moyen de matériaux cellulosiques, tels que de la cellulose régénérée ou des éthers de cellulose.
En raison de la haute température requise pour les rouleaux de séchage utilisés actuellement pour sécher des matériaux en mouvement tels que de la cellulose régénérée ou des films d'éthers de cellulose, il en résulte une évaporation extrêmement élevée du plastifiant de la feuille pendant le processus de séchage. Avec d'autres types de matériaux en feuilles, il y a une perte similaire élevée par rapport aux agents de conditionnement requis ou désirés qui ont été incorporés dans le matériau avant l'étape de séchage. Dans le cas de films de cellulose régénérée, des quantités plus grandes de plastifiant doivent être incorporées dans le film pendant que celui-ci est à l'état de gel ou à l'état initial mouillé pour fournir la quantité requise de plastifiant dans le processus final de traitement du film.
En addition aux inconvénients susmentionnés, le plastifiant vaporisé s'échappant du matériau constituant le film se condense sur les appareils de filage ainsi que sur les parois et le plafond de la salle de filage. Une telle condensation crée un état dans lequel le plastifiant s'écoule continuellement du plafond et des murs sur les ouvriers et sur les appareils de filage.
En raison des inconvénients qui précèdent, les fabricants doivent engager des frais non justifiés pour incorporer suffisamment de plastifiant dans le matériau du film et pour nettoyer continuellement les murs et le plafond de la salle de filage. En addition, les fabricants ont constaté qu'il était coûteux de maintenir de la vapeur et des rouleaux de séchage alimentés en eau chaude à la température élevée requise.
I1 a été découvert par la titulaire que si l'atmosphère saturée de vapeur au voisinage des rouleaux de séchage chauds et de la feuille de matériau en cours de séchage pouvait être continuellement et rapidement enlevée et remplacée par de l'air chaud non contaminé, la température des rouleaux pouvait être réduite avec une réduction correspondante dans la perte de plastifiant, ce qui permet au fabricant de réaliser de grandes économies. La condensation de plastifiant vaporisé sur les structures adjacentes est aussi pratiquement éliminée.
Récemment, beaucoup d'essais ont été faits dans le but de réaliser un appareil convenable pour enlever rapidement et continuellement l'air saturé de vapeur des rouleaux de séchage tout en introduisant de façon continue de l'air non contaminé. Par exemple, un appareil a été établi dans lequel les rouleaux sont enfermés dans une enveloppe et un courant d'air passe dans l'enveloppe au voisinage des rouleaux pour ramasser l'air chargé de vapeur et pour l'expulser de l'enveloppe. Cet appareil, cependant, dépendait pour son fonctionnement d'une différence statique de pression aux extrémités opposées de l'enveloppe pour entraîner la masse d'air à travers l'enveloppe avec une pression élevée au point d'introduction de l'air dans l'enveloppe.
Les sécheurs ont ordinairement une longueur d'environ 30 mètres et il est pratiquement impossible de réaliser une enveloppe étanche pour un appareil aussi grand. Avec une différence de pression statique existant dans l'enveloppe, l'air de purge introduit à une extrémité de l'enveloppe s'échappe dans l'atmosphère de la salle tandis que de l'air de la salle est entraîné dans l'enveloppe aux endroits de l'enveloppe dans lesquels existe un état de pression statique inférieur.
I1 s'est révélé que cette tentative ne donnait pas satisfaction en ce que la température de l'air de purge était réduite et variait en raison des entrées et des sorties d'air entre la salle et l'enveloppe. Une condensation excessive du plastifiant se produisait sur les surfaces de l'enveloppe en raison du fait que la température de l'air de purge ne pouvait pas être maintenue au-dessus du point de condensation du plastifiant.
Une répétition des conditions mentionnées cidessus se produisait et du plastifiant condensé s'écoulait des parois de l'enveloppe et du plafond et le matériau en cours de séchage était sérieusement abîmé et le film endommagé. En addition, étant donné que l'air de purge ne peut pas être maintenu à des températures suffisamment élevées, la température des rouleaux de séchage ne peut pas être réduite mais doit être maintenue à la même température que lorsque aucune enveloppe n'est utilisée.
L'appareil faisant l'objet de l'invention, comprenant des rouleaux de séchage, une enveloppe protégeant les rouleaux de l'atmosphère environnante, au moins une conduite d'alimentation agencée de manière à envoyer une masse d'air chaud en mouvement, à une vitesse relativement basse, dans l'intérieur de l'enveloppe, et au moins une conduite de décharge agencée de manière à décharger l'air de l'enveloppe en une zone espacée de la zone d'alimentation, est caractérisé en ce que ladite conduite d'alimentation comprend un ajutage d'étranglement disposé dans la zone d'alimentation de l'air à l'intérieur de l'enveloppe et agencé de manière à augmenter la vitesse de l'air pour donner à ce dernier une énergie cinétique suffisante pour se déplacer vers la conduite de décharge sensiblement à la pression atmosphérique,
et en ce qu'il comprend deux écrans s'étendant vers le bas depuis la partie supérieure de l'enveloppe et dans la direction de déplacement du matériau, et agencés de manière à limiter la masse d'air en mouvement sensiblement à la largeur dudit matériau.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue latérale.
La fig. 2 est une vue par-dessus correspondant àlafig. 1.
La fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle, selon III-III de la fig. 1.
Les fig. 4 et 5 sont des vues, dans deux directions perpendiculaires et à plus grande échelle, d'un organe représenté aux fig. 1 et 2.
L'appareil représenté comprend un étage supérieur et un étage inférieur de rouleaux 1 destinés au séchage. Les rouleaux de l'étage supérieur sont montés en position alternée par rapport aux rouleaux de l'étage inférieur si bien que le matériau en feuille 5 à sécher voyage alternativement en dessus et en dessous des rouleaux 1, 1. Le matériau en feuille 5 est introduit sur les rouleaux 1, 1 à partir de bains antérieurs de traitement (non représentés), en passant sur une série de rouleaux guides 7, 7. Le matériau 5 voyage dans la direction des flèches montrées dans la fig. 1 et est collecté après séchage sur un rouleau d'emmagasinage 9 monté sur un bâti 11.
Une enveloppe C est placée au-dessus et autour des étages de rouleaux pour enfermer et séparer les rouleaux de séchage de l'air ambiant de la salle.
L'enveloppe est constituée par des parois latérales 13, des parois d'extrémités 16, 16' et un couvercle constitué par des sections 15, 15. Le matériau 5 à sécher entre dans l'enveloppe par une ouverture allongée S dans la paroi d'extrémité 16 et est déchargé de l'enveloppe à travers une fente S' dans la paroi d'extrémité 16'. I1 n'est pas nécessaire, ainsi qu'il sera indiqué plus loin, que l'enveloppe C soit étanche à l'air. C'est là un avantage important de l'appareil décrit.
Pour placer le matériau sous forme de feuille autour des rouleaux 1, les sections supérieures 15 de l'enveloppe C peuvent être soulevées par des moyens de levage hydrauliques 17. Les moyens de levage 17 sont fixés de façon permanente aux sections 15 de l'enveloppe C et sont ancrés sur des poutres du plafond 19. Pour supporter l'enveloppe C dans une position fixe, des supports d'enveloppe 21 sont ancrés dans le sol et liés aux panneaux de l'enveloppe.
Pour introduire l'air de purge dans l'enveloppe, une conduite d'alimentation 30 est supportée sur la paroi d'extrémité 16' de l'enveloppe C à partir de laquelle le matériau en feuille est déchargé après avoir été séché.
Comme on le voit dans les fig. 1 et 2, une conduite de décharge 32 est supportée dans une zone située à peu près au milieu de l'enveloppe C. La conduite de décharge 32 se termine en un biseau 34 fixé à son extrémité qui se trouve à l'intérieur de l'enveloppe C, d'où il résulte que l'air voyageant à travers l'enveloppe peut être ramassé et conduit hors de l'enveloppe.
Immédiatement au voisinage de la conduite de décharge susmentionnée et faisant face à la direction opposée du biseau 34 se trouve une seconde conduite d'alimentation 30', à travers laquelle une masse d'air chaud non contaminé est introduite dans la dernière moitié de l'enveloppe C pour être déchargée à travers une conduite de décharge 32' placée et supportée à l'extrémité opposée de l'enveloppe C qui est la zone d'introduction du matériau 5 dans l'enveloppe.
Bien que l'appareil montré dans le dessin présente seulement deux zones de séchage, il pourrait, pour obtenir le fonctionnement le plus économique et le plus efficace de l'appareil, être divisé préféra blement en quatre zones ayant chacune sa propre conduite d'alimentation 30 et sa conduite de décharge 32.
Les conditions sont modifiées dans chaque zone pour satisfaire les conditions du matériau en feuille dans chaque zone particulière. I1 n'est pas nécessaire de créer un état de pression statique différentielle dans l'enveloppe C pour surmonter la résistance au frottement présentée par les rouleaux et autres structures supportées dans l'enveloppe pour soutirer la masse d'air en mouvement introduite par le conduit d'alimentation, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire de créer un état de haute pression au point d'introduction de l'air ni d'établir un état de basse pression dans la zone de décharge de l'air. Cet état de basse pression au point de décharge de l'air était jusqu'à présent obtenu par l'emploi de moyens de succion à l'extrémité de décharge de l'enveloppe ou d'une zone de l'enveloppe.
Pour obtenir des conditions convenables de fonctionnement dans lesquelles l'air de purge peut se déplacer ou passer dans l'enveloppe sans nécessiter une pression statique différentielle, la vitesse de l'air entrant dans l'enveloppe par la conduite d'alimentation 30 est augmentée d'une quantité suffisante pour transporter l'air complètement à travers l'enveloppe ou une zone définie dans l'enveloppe sans souffler un grand volume d'air dans l'enveloppe dans des conditions de hautes pressions.
En d'autres mots, un état de haute énergie cinétique est appliqué à la masse d'air de purge en mouvement juste avant son entrée dans l'enveloppe C. La vitesse de l'air introduit dans l'enveloppe est d'au moins 914 m/min, le débit d'air introduit étant d'au moins 283 m2/min. Pour obtenir cette condition de vitesse d'air augmentée, un ajutage d'étranglement 38 (voir fig. 4 et 5) est monté sur l'extrémité de la conduite d'alimentation 30. Comme on le voit plus clairement dans les fig. 4 et 5, l'ajutage se termine par un petit col courbé 40 qui s'étend à partir d'une gorge 42 conduisant à la conduite d'alimentation 30.
La bouche 44 de l'ajutage comprend une petite fente allongée dans le col 40. Avec un tel arrangement, la vitesse de l'air passant à travers la conduite d'alimentation 30 et l'ajutage 38 est considérablement augmentée lorsque l'air entre dans l'enveloppe
C. Une haute pression s'établit en une zone se trouvant en arrière de la bouche de l'ajutage 44 qui force l'air à travers la bouche 44 à une vitesse accrue mais dans l'état de pression ambiante. On doit souligner que bien que la vitesse de l'air soit sensiblement augmentée, la pression de l'air lorsqu'il entre dans l'enveloppe est approximativement la même que celle de l'air de la salle de filage mais n'est pas augmentée.
Pour augmenter ou diminuer la vitesse de l'air lorsqu'il entre dans l'enveloppe, l'établissement de l'ajutage peut être modifié comme on le désire. Dans tous les cas, l'étranglement de l'ajutage doit être tel que la masse d'air en mouvement se déplace dans l'enveloppe C vers le conduit de décharge 32 sous l'influence de sa propre puissance. La masse d'air est déchargée de l'enveloppe à une vitesse d'approximativement 457 m/min.
Pour augmenter encore l'efficacité de l'appareil et pour empêcher des courants turbulents d'air dans l'enveloppe, des écrans 45 sont fixés par paires aux sections supérieures 15 de l'enveloppe C de façon telle qu'ils s'étendent vers le bas de l'enveloppe et longitudinalement par rapport à l'enveloppe (voir fig. 3). Les écrans le long de chaque bord de l'enveloppe font contact l'un avec l'autre pour former des écrans continus. Les écrans sont supportés de façon à être espacés les uns des autres le long de chaque bord de l'enveloppe et chaque écran se termine en un point voisin d'une extrémité des rouleaux 1 portant le matériau en cours de séchage.
Avec cette disposition, le chemin suivi par la masse d'air en mouvement est confiné à un chemin longitudinal à travers l'enveloppe d'une largeur approximativement égale à la largeur du matériau en forme de feuille en cours de séchage. Les écrans 45 bloquent l'air plus frais entrant dans l'enveloppe à travers des tourillons des rouleaux 1 montés dans des supports 47 et l'empêchent de traverser la masse d'air en mouvement, à savoir l'air de purge chauffé, ou d'abaisser sa température.
Un double système de conduites d'alimentation et de décharge 30 et 32 ainsi qu'un arrangement d'écran et d'ajutage 34 peuvent aussi être établis endes zones situées au-dessous des étages de rouleaux 1 pour compléter l'action de séchage du courant supérieur d'air de purge passant par l'enveloppe C.
Pour permettre de surveiller le matériau en feuille en cours de séchage ainsi que le fonctionne- ment des rouleaux de séchage, une série de fenêtres d'inspection 50 sont ménagées dans la partie supérieure de l'enveloppe C.
Avec l'appareil de séchage décrit ci-dessus, on obtient de nombreux avantages qui ne sont pas obtenus avec les équipements de séchage antérieurs. Etant donné qu'il n'y a pas de pression statique différentielle existante dans l'enveloppe, la température de l'air de purge ne s'abaisse que d'une faible quantité en passant du point d'introduction au point de sortie dans l'enveloppe. Etant donné qu'une haute température de l'air de purge peut être maintenue, la température des rouleaux portant le matériau en cours de séchage peut être sensiblement réduite, ce qui conduit à une économie appréciable par rapport à la dépense nécessaire pour maintenir les rouleaux à la température élevée antérieurement requise.
Etant donné que les rouleaux de séchage peuvent être maintenus à une température plus basse, il en résulte une perte plus faible de matière plastifiante à partir du matériau lorsque celui-ci est en cours de séchage par rapport à ce qui était possible auparavant. Ceci signifie que le fabricant peut incorporer une quantité plus faible de plastifiant dans le matériau lors du traitement initial étant donné qu'une proportion plus grande de plastifiant sera retenue dans le matériau.
Ceci conduit à une économie substantielle pour le fabricant. En addition, il ne se produit plus sur l'enveloppe de l'appareil de séchage, de condensation du plastifiant qui s'échappait du matériau sous forme de vapeur, étant donné que l'air de purge peut être maintenu facilement à une température supérieure au point de condensation du plastifiant utilisé.
Si on le désire, l'air déchargé de l'enveloppe peut être amené à passer à travers un appareillage convenable pour recouvrer le plastifiant de façon à récupérer la quantité de plastifiant qui est présente dans l'air déchargé. L'air déchargé sera évidemment traité pour enlever les impuretés et pour régler l'humidité et la température de l'air, puis l'air peut être remis dans le cycle dans la zone d'introduction dans l'enveloppe. Avec cette disposition, seules de petites quantités d'air additionnel doivent être introduites dans le courant d'air circulant à nouveau. Pour aider le fonctionnement du processus de recirculation, des pompes de succion E sont connectées aux conduits de décharge 32. Elles permettent d'obtenir une vitesse accrue de l'air après que celui-ci a traversé le biseau 34 pour atteindre le conduit 32.
La succion appliquée au courant d'air additionnel n'a, en aucune manière, d'influence sur l'enveloppe.
I1 a été trouvé que le système d'air de purge tel que décrit ci-dessus permet d'enlever de façon satisfaisante l'air chargé de vapeur se trouvant dans le voisinage des rouleaux et de le remplacer de façon continue par de l'air frais non contaminé.