EP0160060B1 - Cylindre secheur pour machine en matiere en bande, notamment a papier - Google Patents

Cylindre secheur pour machine en matiere en bande, notamment a papier Download PDF

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EP0160060B1
EP0160060B1 EP84903962A EP84903962A EP0160060B1 EP 0160060 B1 EP0160060 B1 EP 0160060B1 EP 84903962 A EP84903962 A EP 84903962A EP 84903962 A EP84903962 A EP 84903962A EP 0160060 B1 EP0160060 B1 EP 0160060B1
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EP
European Patent Office
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cylinder
drying cylinder
rim
relay
cooling
Prior art date
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Expired
Application number
EP84903962A
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German (de)
English (en)
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EP0160060A1 (fr
Inventor
François Brieu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chleq Frote et Cie
Original Assignee
Chleq Frote et Cie
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Filing date
Publication date
Application filed by Chleq Frote et Cie filed Critical Chleq Frote et Cie
Priority to AT84903962T priority Critical patent/ATE40163T1/de
Publication of EP0160060A1 publication Critical patent/EP0160060A1/fr
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/02—Drying on cylinders
    • D21F5/022—Heating the cylinders
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/02—Drying on cylinders
    • D21F5/021—Construction of the cylinders
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/02—Drying on cylinders
    • D21F5/06—Regulating temperature
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/003—Indicating or regulating the moisture content of the layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/14—Rollers, drums, cylinders; Arrangement of drives, supports, bearings, cleaning
    • F26B13/18—Rollers, drums, cylinders; Arrangement of drives, supports, bearings, cleaning heated or cooled, e.g. from inside, the material being dried on the outside surface by conduction
    • F26B13/183—Arrangements for heating, cooling, condensate removal

Definitions

  • the present invention relates to paper machines, and it relates more precisely to a drying cylinder intended for equipping a dryer and / or a post-dryer of a paper, cardboard or other strip material.
  • the drying cylinders or drums are arranged in two rows, an upper and a lower, and are generally grouped in batteries of three to twenty cylinders, each battery being associated with its felt, which develops downwards or upwards, and each felt being dried by a felt dryer drum or drum.
  • the strip of paper passes successively from a lower drying cylinder to an upper drying cylinder, and vice versa.
  • Blowers suitably arranged, peel off the thin film of air saturated with vapor which tends to form continuously on the strip of wet paper and to stagnate there, and the vapors released are collected by a hood and evacuated.
  • these dryers with drying cylinders heated internally with steam it is accepted that 1.3 to 1.5 kg of steam are necessary, depending on the installations and the nature of the paper pulp, to evaporate a liter of water contained in the strip. wet paper.
  • each drying cylinder has been surrounded by an individual hood pierced with multiple orifices, in the form of holes and slots, in communication with an air blowing installation. hot and steam extraction.
  • a moistening machine is a device that sprays water, in the form of as small droplets as possible, on the strip of paper leaving the dryer, in order to restore humidity of between 5 and 10% approximately.
  • the arm is a vertical mechanical device comprising several carefully polished metal rollers, resting horizontally on each other and clamped together with an adjustable force, by means of a frame.
  • the strip of paper coming out of the cooling rollers passes between the rollers of the heald, which are cooled or heated by external blowing of air through nozzles, in order to contract or locally expand the metal and to correct, where it is necessary, the defects that the paper strip may have in its thickness.
  • the smoothing decreases, by simple compression, the natural roughness of the paper.
  • the treatment for improving the condition of surface can also be accomplished outside of the paper machine, in a calender comprising several rollers alternately in polished metal and in compressed and rectified paper.
  • Calenders which are very heavy machines and which consume a lot of energy and generate numerous echoes, improve the surface regularity of the paper strip by the compression and the surface friction which they impose on the strip.
  • each annular zone is delimited by one of several cylindrical rims, of circular section, of the same radius, arranged coaxially side by side so that each rim is separated from the neighboring rim or rims by a small axial space, and that it is made of a material which is a good conductor of heat, each rim being moreover integral in rotation with at least one hub wedged on at least one cylinder rotation shaft.
  • each rim is also in heat exchange relation with an internal cooling device with individual control that the rim surrounds, because then, each rim can be successively heated and cooled, as required along the longitudinal section of width applied against the corresponding rim, in response to correction signals from suitable detectors, such as those currently used in paper machines.
  • the two axial ends of the cylinder are closed, in order to avoid, during rotation, the energy losses by ventilation.
  • the heating device is an electrical device, the heating element of which comprises an electrical resistance supplied with power from outside the cylinder, which can be carried out in a relatively simple, compact and inexpensive manner, with good energy efficiency. .
  • the heating device is a device for circulation of a heat transfer fluid, the heating member of which comprises a tubular element through which a hot heat transfer fluid passes.
  • Other heating means can also be envisaged, for example induction heating.
  • the drying cylinder 1 consists of several rims 2, cylindrical, of circular section and of the same radius, made of copper or stainless steel, each of which is integral with an underlying member 3, called underlying in the rest of this memo.
  • Each sub-rim 3 has the shape of a circular ring of cross section substantially in an isosceles trapezoid with slightly curved inclined sides and surrounded by the corresponding jarte 2 which the sub-rim supports.
  • each under rim 3 By its large base, facing outwards, each under rim 3, also made of copper or stainless steel, is integral with the internal face of the corresponding rim 2, while by its small base, facing inwards, the sub-rim 3 is connected by three rigid spokes 4 to the external lateral surface of a hub 5 having an axial passage by which the hub 5 is secured in rotation with a drive shaft 6, for example by keying or by splines.
  • each hub 5 is slightly greater than that of the corresponding rim 2, so that all of the rims 2, the sub-rims 3, the spokes 4 and the hubs 5 abutted against each other, are assembled and wedged on the shaft 6, so that a free space 7 of about 1 mm wide separates two adjacent rims 2.
  • the external cylindrical lateral surface and of circular section of the drying cylinder 1 is thus delimited by the external polished lateral surfaces of five to ten independent rims 2 per meter of width, the rims 2 being mounted coaxial, side by side, and separated two by two. by an axial space 7, the drying cylinder 1 having the same external dimensions as steam-heated drying cylinders of the state of the art, that is to say an external diameter of approximately 1.5 m and a length between 1.5 and 10 m.
  • Each independent rim 2 is associated with a heating device and a device for cooling this rim 2.
  • Each heating device comprises an electric heating element in the form of an electrical resistance 8 housed in a toric channel embedded in the sub-rim 3 corresponding.
  • This electrical resistance 8 which, by the Joule effect, ensures the heating of the sub-rim 3, and therefore by conduction the heating of the rim 2, is supplied with power by a supply line (not shown in Figures 1 and 2) extending radially along or in a radius 4, then passing through the corresponding hub 5 and the shaft 6, and then extending into the shaft 6, which is hollow, up to two rotating slip rings 9, carried by the shaft 6 on one of its two axial ends. against these rings 9 are applied fixed brushes connected to the electrical current distribution network.
  • the supply of the heating resistor 8 is regulated by a control member in the form of a relay 10, which is mounted on the corresponding power supply line, remote-controlled from outside the cylinder 1 and arranged on a spoke. 4, near the corresponding hub 5.
  • Each rim 2 can thus be successively heated and cooled, independently of the others, by the individual control of the heating and cooling devices associated with it, as required and in accordance with control signals which are produced, for example by computer, as a function of detection signals coming from humidity or thickness detectors suitably arranged opposite the paper strip, as is the case in the paper machines of the state of the art.
  • control signals are transmitted to each relay controlling the supply of the corresponding heating resistor 8 or the corresponding solenoid valve 12 by an independent remote control.
  • the spokes 4 of the different sub-assemblies can be connected by threaded tie rods 13, which pass through the spokes 4 parallel to the axis of rotation of the shaft 6 and are rigidly fixed to each spoke 4 by two nuts 14 screwed onto the corresponding tie rod 13 and tightened on either side of the spoke 4 against the external lateral surface of the latter.
  • the different spokes 4 thus connected by a tie rod 13 are kept apart at constant distances from each other.
  • FIG. 3 schematically shows an embodiment of an electronic remote control for heating and cooling a drying cylinder such as 1.
  • Each rim 2 corresponds to two frequency-controlled static relays, which are each switched by a alternating control signal having a particular frequency.
  • the relay 10 associated with its particular receiver, sensitive to a first particular frequency, controls the supply of the heating resistor 8 connected in bypass to an internal and bipolar electrical line 15 for supplying power to all the resistors 8 and all the solenoid valves 12, This relay 10 is also mounted as a bypass on the internal power supply line 15.
  • Each solenoid valve 12, also connected in bypass on the internal line 15, is controlled by its integrated static relay 12, itself associated with its particular receiver, sensitive to a second particular frequency, and in bypass on the internal line 15.
  • the two wires of the latter are each connected to one of the two rotating slip rings 9 of the shaft 6, against which a fixed brush 16 of an external and bipolar power supply line 17 is applied, bypassing on a line 18 for supplying power to the sector, for example alternating current at 220 V, by means of a protection switch 19 housed in a control box or console 20.
  • the latter essentially contains a single transmitter 21 of signals which is connected in branch on the line of sector 18, by means of a second protection switch 22.
  • This transmitter 21 can emit signals at particular frequencies whose number cor corresponds to the sum of the number of heating resistors 8 and the number of solenoid valves 12, and this transmitter 21 is controlled by switches 23 in number equal to the number of the particular emission frequencies.
  • the transmitter 21 is also connected to the external power supply line 17, downstream of the protection switch 19, so that each signal, transmitted at a particular frequency, passes through the power supply lines 17 and 15 to reach relay 10 or relay 12 'which is sensitive to this particular frequency.
  • the cylinder 1 is closed in a relatively airtight manner at its two axial ends, as is schematically represented on the right axial end of the cylinder 1 in FIG. 3
  • This can be achieved using two radial discs such as 24, one of which delimits around the part of the shaft 6 which passes through it a suction opening connected by an external bell 25 to a source of vacuum. , so that the slight depression prevailing in the rotating cylinder 1 causes suction at the level of the axial spaces 7 between the rims 2.
  • the strip of material for example paper
  • the paper is sucked and well applied against the external lateral surface of the rims 2, which promotes heat exchange between the rims 2 and the paper, which can thus correct the humidity profile.
  • drying cylinder 1 participates in the correction of the paper thickness profile, because it is placed upstream of a heddle for example, to which the strip of paper, locally heated or cooled in adjacent longitudinal zones and transverse, will bring more or less heat.
  • a comb 26 is used, the teeth 27 of which, in the shape of a knife blade, are each engaged and slides in an axial space 7 between two adjacent rims 2, as schematically shown in Figure I.
  • the heating device can also be a device for circulation of a hot heat-transfer fluid, the flow of which in a channel such as that which is traversed by the coolant, is controlled by another solenoid valve with electric control by a relay.
  • each relay can be controlled by a particular photoreceptor cell, which picks up a particular light beam, or indeed, each relay is a proximity microswitch relay, actuated by the tooth 27 of the comb 26 which is engaged in an axial space 7 adjacent to the corresponding rim 2.
  • the relays can also be passed over by radio waves, without transit through the power line.
  • the strip of material can be applied against the rims by a felt by atmospheric pressure if the cylinder is in depression, or by the tension of winding of the strip around the cylinder.

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Abstract

La surface latérale externe du cylindre sècheur (1) est délimitée par plusieurs jantes (2) de même rayon, coaxiales et côte à côte, séparées deux à deux par un espace axial (7), et en un matériau bon conducteur de la chaleur. Chaque jante (2) est chauffée et refroidie indépendamment des autres par un organe chauffant (8) et un organe de refroidissement (11) logés dans une sous-jante (3) entourée par la jante (2). Le chauffage est par exemple assuré par une résistance électrique et le refroidissement par circulation d'eau froide, la commande se faisant à l'aide de relais (10) télécommandés. Chaque jante (2) est solidaire en rotation d'un moyeu (5) calé sur un arbre d'entraînement (6). Un peigne (26) à dents (27) engagées dans les espaces (7) évite l'enroulement de la matière autour du cylindre (1), qui est en dépression afin de favoriser les échanges thermiques par l'aspiration de la matière contre le cylindre (1). Applications à l'équipement des sècheries et post-sècheries des machines à papier, à carton ou autre matière en bande.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne les machines à papier, et elle se rapporte plus précisément à un cylindre sécheur destiné à l'équipement d'une sècherie et/ou d'une postsècherie d'une machine à papier, à carton ou autre matière en bande.
    • Technique antérieure
  • Dans les machines à papier, on sait que la bande de papier est déjà bien formée lorsqu'elle quitte la section des presses, le problème principal restant alors à résoudre étant de ramener la teneur en eau de la bande, qui est alors comprise entre 60 et 65 % environ, à une valeur bien plus faible, de l'ordre de 5 à 10 %. Ceci est réalisé dans une sècherie, dans laquelle la bande de papier humide sortant de la dernière presse, et contenant encore de 60 à 65 % d'eau, est mise en contact étroit avec un certain nombre de gros cylindres sécheurs, dont le diamètre habituel est de 1,5m, et qui sont chauffés intérieurement à la vapeur, la bande de papier humide étant fortement pressée sur la face externe de ces cylindres par l'intermédiaire de feutres. Les cylindres ou tambours sécheurs sont disposés en deux rangées, une supérieure et une inférieure, et sont généralement groupés en batteries de trois à vingt cylindres, chaque batterie étant associée à son feutre, qui se développe vers le bas ou vers le haut, et chaque feutre étant séché par un cylindre ou tambour sécheur de feutre. La bande de papier passe successivement d'un cylindre sécheur inférieur à un cylindre sécheur supérieur, et vice versa. Des souffleries, convenablement disposées, décollent la mince pellicule d'air saturé en vapeur qui tend à se former continuellement sur la bande de papier humide et à y stagner, et les buées dégagées sont collectées par une hotte et évacuées. Dans ces sécheries à cylindres sécheurs chauffés intérieurement à la vapeur, on admet que 1,3 à 1,5kg de vapeur sont nécessaires, selon les installations et la nature de la pâte à papier, pour évaporer un litre d'eau contenu dans la bande de papier humide.
  • Dans des réalisations de sècheries plus récentes, les feutres ont été supprimés, et chaque cylindre sècheur a été entouré d'une hotte individuelle percée de multiples orifices, sous la forme de trous et de fentes, en communication avec une installation de soufflage d'air chaud et d'aspiration des buées.
  • Ces deux types de sècherie ont pour inconvénient commun que leur fonctionnement se déroule selon un cycle présentant une grande inertie et que la régulation du fonctionnement des ensembles mécaniques et thermiques lourds et complexes que comportent ces sécheries pose de nombreux problèmes. Pour cette raison, un grand nombre de dispositifs ont été conçus et sont utilisés afin de contrôler les quantités et les qualités de la vapeur admise dans les cylindres sècheurs aux différentes étapes de l'évaporation de la bande de papier dans la sècherie. Dans la pratique, la plus grande difficulté à surmonter consiste à maintenir un degré de siccité égal sur toute la largeur ou laize de la bande, ou encore à préserver un profil d'humidité désiré. Pour cette raison, les machines à papier modernes comportent différents dispositifs qui permettent, par un apport supplémentaire d'air chaud, de déshydrater localement les parties de la bande restées trop humides, et, par une pulvérisation d'eau, de remouiller les parties de la bande devenues trop sèches.
  • Les différents inconvénients présentés ci-dessus se rencontrent également dans les machines à papier dans lesquelles les cylindres de la sècherie sont remplacés partiellement ou totalement par un énorme cylindre unique appelé "friction- neur", dont le diamètre peut atteindre de 3 à 6 m, et qui est entouré d'une hotte à haut rendement.
  • Dans certaines machines à papier, la sècherie est suivie d'une presse encolleuse. Dans ce cas, cette dernière est elle-même suivie d'une post- sècherie, qui est en fait une seconde sècherie, de taille plus réduite que la sècherie principale, et l'on comprend que ces machines à papier présentent également, au niveau de l'ensemble de la sècherie, les mêmes inconvénients que les installations de l'état de la technique présentées ci-dessus.
  • Après être passée sur un ou deux cylindres refroidisseurs, qui sont montés à la sortie de la sècherie ou post-sècherie, la bande de papier peut être considérée comme étant complètement formée et être alors enroulée en bobines-mères. Mais, dans la majorité des cas, les bandes de papier subissent, avant que d'être enroulées en bobines-mères, des traitements ayant pour but d'améliorer leur état de surface et/ou leur structure interne. Lorsque ces traitements sont exécutés sur la machine à papier elle-même, la bande de papier quittant la sècherie ou post-sècherie est reçue dans une lisse chargée d'améliorer l'état de surface, tandis que la structure interne du papier peut être améliorée en humidifiant la bande de papier quittant la sècherie à l'aide de mouilleuses ou humecteuses. Une humecteuse est un dispositif qui pulvérise de l'eau, sous forme de gouttelettes aussi ténues que possible, sur la bande de papier sortant de la sècherie, afin de lui restituer une humidité comprise entre 5 et 10 % environ. La lisse est un dispositif mécanique vertical comportant plusieurs rouleaux métalliques soigneusement polis, reposant horizontalement les uns sur les autres et serrés entre eux avec une force règlable, par l'intermédiaire d'un bati. La bande de papier sortant des cylindres refroidisseurs passe entre les rouleaux de la lisse, qui sont refroidis ou chauffés par soufflage externe d'air à travers des buses, afin de contracter ou de dilater localement le métal et de corriger, aux endroits où cela est nécessaire, les défauts que la bande de papier peut présenter dans son épaisseur. En plus de la régularisation du profil d'épaisseur de la bande, le lissage diminue, par simple compression, la rugosité naturelle du papier.
  • Mais le traitement d'amélioration de l'état de surface peut également être accompli hors de la machine à papier, dans une calandre comportant plusieurs rouleaux alternativement en métal poli et en papier comprimé et rectifié. Les calandres, qui sont des engins très lourds et qui consomment beaucoup s'énergie et engendrent de nombreux échets, améliorent la régularité superficielle de la bande de papier par la compression et la friction de surface qu'elles imposent à la bande.
  • Par GB-A-1 161 308, on connaît déjà un cylindre sécheur, destiné à l'équipement d'une sécherie et/ou une post-sécherie d'une machine à matière en bande, notamment à papier, dont le cylindre présente une ossature creuse chauffée intérieurement ainsi qu'une surface latérale externe cylindrique, de section circulaire, contre laquelle une bande de matière est destinée-à être appliquée, cette surface latérale externe étant subdivisée en zones annulaires contiguës, dont chacune est en relation d'échange thermique avec un dispositif de chauffage interne à commande individuelle que la zone correspondante entoure.
  • On obtient ainsi un cylindre sécheur qui remédie à certains inconvénients des cylindres sécheurs de l'état de la technique sur le plan de la régulation, et avec lequel il est possible d'assurer un meilleur contrôle du profil d'humidité et du profil d'épaisseur de la bande de matière sur sa largeur. Un certain nombre de tels cylindres peuvent être substitués et/ou ajoutés à certains cylindres antérieurement connus, en aval d'un certain nombre de ces cylindres connus, afin de corriger le profil d'humidité dans la sécherie ou post-sécherie.
  • Par ailleurs, il est également déjà connu de FR-A-1 318 133 un cylindre sécheur dont la surface latérale externe est délimitée par plusieurs jantes cylindriques de section circulaire de même rayon disposées coaxialement côte à côte et réalisées en un matériau bon conducteur de la chaleur.
  • L'invention a principalement pour but de proposer un cylindre sécheur qui permet d'assurer un contrôle encore meilleur du profil d'humidité et du profil d'épaisseur de la bande de matière, par un renforcement de l'indépendance des différentes zones annulaires subdivisant la surface latérale externe du cylindre sécheur, ce dernier remplissant également, au moins partiellement, les fonctions habituellement exécutées par les humecteuses et/ou les lisses ou les calandres, de sorte que ces derniers dispositifs puissent être sinon supprimés, du moins simplifiés dans leur réalisation, ou de sorte que le résultat d'ensemble soit amèlioré et obtenu plus rapidement.
  • A cet effet, le cylindre sécheur selon l'invention, du type connu par GB-A-1 161 308 et tel que présenté ci-dessus, se caractérise en ce que chaque zone annulaire est délimitée par l'une de plusieurs jantes cylindriques, de section circulaire, de même rayon, disposées coaxialement côte à côte de sorte que chaque jante soit séparée de la ou des jantes voisines par un faible espace axial, et qu'elle soit réalisée en un matériau bon conducteur de la chaleur, chaque jante étant de plus solidaire en rotation d'au moins un moyeu calé sur au moins un arbre de rotation du cylindre.
  • En régulant ainsi l'échauffement des différentes jantes, indépendamment les unes des autres, on peut agir sélectivement sur le profil d'humidité. Cet avantage est renforcé si, selon une caractéristique supplémentaire propre à l'invention, chaque jante est également en relation d'échange thermique avec un dispositif de refroidissement interne à commande individuelle que la jante entoure, car alors, chaque jante peut être successivement chauffée et refroidie, en fonction des besoins le long de la tranche longitudinale de laize appliquée contre la jante correspondante, en réponse aux signaux de correction provenant de détecteurs appropriés, tels que ceux actuellement utilisés dans les machines à papier.
  • De préférence, chaque jante est directement au contact, et solidaire en rotation, d'un organe sous-jacent qu'elle entoure et qui renferme au moins un organe chauffant du dispositif de chauffage correspondant et/ou un organe de refroidissement du dispositif de refroidissement correspondant, afin que la jante soit réchauffée et refroidie par conduction, qui est un mode de chauffage et de refroidissement efficace, d'un bon rendement, et souple sur le plan de la régulation.
  • De préférence, les deux extrémités axiales du cylindre sont fermées, afin d'éviter, pendant la rotation, les pertes énergétiques par ventilation.
  • Dans ce cas, il est avantageux que l'intérieur du cylindre soit relié à une source de dépression, afin que la feuille de matière soit aspirée contre les jantes, par les espaces axiaux libres entre ces dernières, ce qui permet de favoriser les échanges thermiques entre le cylindre et la bande de matière.
  • Lorsque les jantes sont séparées par un intervalle axial, il est également avantageux, en complément, de remplacer les racles habituellement utilisées pour éviter à la bande de matière de s'enrouler sur le cylindre, par au moins un peigne de séparation de la feuille de matieré du cylindre, et dont les dents sont glissées dans les espaces axiaux entre les jantes.
  • Avantageusement, le dispositif de chauffage est un dispositif électrique, dont l'organe chauffant comprend une résistance électrique alimentée en puissance depuis l'extérieur du cylindre, ce qui peut être réalisé de manière relativement simple, compacte et peu coûteuse, avec un bon rendement énergétique.
  • Mais il est également possible que le dispositif de chauffage soit un dispositif à circulation d'un fluide caloporteur, dont l'organe chauffant comprend un élément tubulaire parcouru par un fluide caloporteur chaud. D'autres moyens de chauffage peuvent également être envisagés, par exemple un chauffage par induction.
  • Quant au dispositif de refroidissement de chaque jante, il est avantageusement réalisé sous la forme d'un dispositif à circulation d'un fluide de refroidissement dans un élément tubulaire de refroidissement, un fluide de refroidissement peu coûteux et pratique à cet effet étant par exemple de l'eau froide. La circulation d'un fluide dans un élément tubulaire d'un dispositif de refroidissement et/ou d'un dispositif de chauffage peut être commandée par une vanne à pilotage électrique, tandis que l'alimentation électrique de la résistance d'un dispositif de chauffage électrique et/ou de la vanne d'un dispositif de refroidissement et/ ou d'un dispositif de chauffage peut être commandée par un relais logé dans le cylindre.
  • Dans ces différents cas, chaque relais est par exemple commuté par une télécommande indépendante. Dans une forme préférée de réalisation, la télécommande comprend un récepteur propre au relais correspondant et sensible à une fréquence de commande particulière d'un émetteur commun à tous les relais et à plusieurs fréquences d'émission, en nombre correspondant au nombre des relais, l'émetteur étant lui même commandé, pour chaque fréquence, par un interrupteur particulier. Dans ce dernier cas de réalisation, il est avantageux que les fréquences de commutation des relais transitent par au moins une ligne d'alimentation électrique da la résistance et/ou de la vanne correspondante.
  • Cependant, la télécommande n'est pas limitée, dans sa réalisation, à une commande en fréquences des différents relais, et il est également possible que chaque relais soit commutè par exemple par une cellule photo-réceptrice individuelle, qui lui est attachée, et qui capte un faisceau lumineux particulier. Dans le cas où les jantes sont séparées par des espaces axiaux, il est également possible que chaque relais soit un relais à microcontacteur de proximité actionné par une dent de peigne introduite dans un espace axial entre deux jantes, ce qui permet de tirer le meilleur parti de la présence d'un peigne de séparation entre la bande de matière et le cylindre.
    • Brève description des dessins
  • La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple particulier de réalisation, décrit ci-après à titre non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
    • - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un cylindre sécheur conforme à l'invention,
    • - la figure 2 est une vue partielle schématique et en coupe axiale du cylindre sécheur de la figure 1, et
    • - la figure 3 est un schéma illustrant le principe de la commande électronique du cylindre sécheur représenté sur les figures 1 et 2.
    Meilleure manière de réaliser l'invention
  • En référence aux figures 1 et 2, le cylindre sécheur 1 est constitué de plusieurs jantes 2, cylindriques, de section circulaire et de même rayon, en cuivre ou en acier inoxydable, dont chacune est solidaire d'un organe sous-jacent 3, appelé sous-jante dans la suite du présent mémoire. Chaque sous-jante 3 a la forme d'un anneau circulaire de section transversale sensiblement en trapèze isocèle à côtés inclinés légèrement bombés et entouré par la jarte 2 correspondante que la sous-jante supporte. Par sa grande base, tournée vers l'extérieur, chaque sous jante 3, également en cuivre ou en acier inoxydable, est solidaire de la face interne de la jante 2 correspondante, tandis que par sa petite base, tournée vers l'intérieur, la sous-jante 3 est reliée par trois rayons rigides 4 à la surface latérale externe d'un moyeu 5 présentant un passage axial par lequel le moyeu 5 est solidarisé en rotation avec un arbre d'entraînement 6, par exemple par clavetage ou par cannelures.
  • La dimension axiale de chaque moyeu 5 est légèrement supérieure à celle de la jante 2 correspondante, afin que l'ensemble des jantes 2, des sous-jantes 3, des rayons 4 et des moyeux 5 en butée les uns contre les autres, soit assemblé et calé sur l'arbre 6, de sorte qu'un espace libre 7 d'environ 1 mm de large sépare deux jantes 2 voisines. La surface latérale externe cylindrique et de section circulaire du cylindre sècheur 1 est ainsi délimitée par les surfaces latérales externes polies de cinq à dix jantes 2 indépendantes par mètre de laize, les jantes 2 étant montées coaxiales, côte à côte, et séparées deux à deux par un espace axial 7, le cylindre sècheur 1 ayant les mêmes dimensions extérieurs que des cylindres sècheurs chauffés à la vapeur de l'état de la technique, c'est-à-dire un diamètre extérieur d'environ 1,5 m et une longueur comprise entre 1,5 et 10 m.
  • A chaque jante 2 indépendante sont associés un dispositif de chauffage et un dispositif de refroidissement de cette jante 2. Chaque dispositif de chauffage comprend un organe chauffant électrique sous la forme d'une résistance électrique 8 logée dans un canal torique noyé dans la sous-jante 3 correspondante. Cette résistance électrique 8 qui, par effet Joule, assure l'échauffement de la sous-jante 3, et donc par conduction l'échauffement de la jante 2, est alimentée en puissance par une ligne d'alimentation (non représentée sur les figures 1 et 2) s'étendant radialement le long d'un rayon 4 ou dans ce dernier, puis traversant le moyeu 5 correspondant et l'arbre 6, et s'étendant ensuite dans l'arbre 6, qui est creux, jusqu'à deux bagues collectrices tournantes 9, portées par l'arbre 6 sur l'une de ses deux extrémités axiales. Contre ces bagues 9 sont appliqués des balais fixes reliés au réseau de distribution du courant électrique.
  • L'alimentation de la résistance chauffante 8 est régulée par un organe de commande sous la forme d'un relais 10, qui est monté sur la ligne d'alimentation en puissance correspondante, télécommandé de l'extérieur du cylindre 1 et disposé sur un rayon 4, à proximité du moyeu 5 correspondant.
  • Chaque dispositif de refroidissement, qui est à circulation d'un fluide de refroidissement, comprend également un organe de refroidissement et un organe de commande. L'organe de refroidissement est un canal torique 11, qui est également noyé dans la sous-jante 3 correspondante, et qui est parcouru par un écoulement d'eau. Cette eau, qui entre froide dans le canal 11, est réchauffée, par conduction par la sous-jante 3 et par la jante 2 qui se trouvent ainsi refroidies. Le canal 11 est relié à une conduite d'alimentation en eau froide et à une conduite d'évacuation d'eau réchauffée (non représentées sur les figures 1 et 2) qui s'étendent radialement soit dans un rayon 4, soit le long d'un rayon 4, puis traversent le moyeu 5 correspondant et l'arbre 6, et débouchent dans ce dernier respectivement dans une canalisation générale d'alimentation en eau froide et dans une canalisation générale d'évacuation de l'eau réchauffée, qui sont par exemple coaxiales et s'étendent jusqu'à une extrémité axiale de l'arbre creux 6, où ces deux canalisations sont raccordées par des embouts tournants chacune à l'une de deux conduites extérieures au cylindre 1 et destinées à l'arrivée d'eau froide et à l'évacuation de l'eau réchauffée.
  • La circulation de l'eau dans chaque canal 11 est régulée par un organe de commande sous la forme d'une électro-vanne 12, disposée sur un rayon 4, à proximité du moyeu 5 correspondant, et dont le pilotage électrique est assuré par un relais intégré et télécommandé de la même manière que le relais 10.
  • Chaque jante 2 peut ainsi être successivement chauffée et refroidie, indépendamment des autres, par la commande individuelle des dispositifs de chauffage et de refroidissement qui lui sont associés, en fonction des besoins et conformément à des signaux de commande qui sont élaborés par exemple par ordinateur, en fonction de signaux de détection provenant de détecteurs d'humidité ou d'épaisseur convenablement disposés en regard de la bande de papier, comme cela est le cas dans les machines à papier de l'état de la technique. Ces signaux de commande sont transmis à chaque relais commandant l'alimentation de la résistance chauffante 8 correspondante ou l'électrovanne 12 correspondante par une télécommande indépendante.
  • Afin d'éviter tout risque de voilage des différents sous-ensembles dont chacun comprend une jante 2, la sous-jante 3, les rayons 4 et le moyeu 5 correspondant, les rayons 4 des différents sous-ensembles peuvent être reliés par des tirants filetés 13, qui traversent les rayons 4 parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre 6 et sont rigidement fixés à chaque rayon 4 par deux écrous 14 vissés sur le tirant 13 correspondant et serrés de part et d'autre du rayon 4 contre la surface latérale externe de ce dernier. Les différents rayons 4 ainsi reliés par un tirant 13 sont maintenus écartés à des distances constantes les uns des autres.
  • Sur la figure 3, on a schématiquement représenté un mode de réalisation d'une télécommande électronique du chauffage et du refroidissement d'un cylindre sècheur tel que 1. A chaque jante 2 correspondent deux relais statiques commandés en fréquence, qui sont commutés chacun par un signal alternatif de commande ayant une fréquence particulière. Pour chaque jante 2, le relais 10 associé à son récepteur particulier, sensible à une première fréquence particulière, commande l'alimentation de la résistance chauffante 8 branchée en dérivation sur une ligne électrique interne et bipolaire 15 d'alimentation en puissance de toutes les résistances chauffantes 8 et de toutes les électrovannes 12, Ce relais 10 est également monté en dérivation sur la ligne interne 15 d'alimentation en puissance. Chaque électrovanne 12, également branchée en dérivation sur la ligne interne 15, est pilotée par son relai statique 12, intégré, lui-même associé à son récepteur particulier, sensible à une seconde fréquence particulière, et en dérivation sur la ligne interne 15. Les deux fils de cette dernière sont reliés chacun à l'une des deux bagues collectrices tournantes 9 de l'arbre 6, contre laquelle est appliqué un balai fixe 16 d'une ligne d'alimentation en puissance externe et bipolaire 17, en dérivation sur une ligne 18 d'alimentation en puissance du secteur, par exemple en courant alternatif à 220 V, par l'intermédiaire d'un interrupteur de protection 19 logé dans un coffret ou pupitre de commande 20. Ce dernier renferme essentiellement un unique émetteur 21 de signaux alternatifs qui est branché en dérivation sur la ligne du secteur 18, par l'intermédiaire d'un second interrupteur de protection 22. Cet émetteur 21 peut émettre des signaux à des fréquences particulières dont le nombre correspond à la somme du nombre des résistances chauffantes 8 et du nombre des électrovannes 12, et cet émetteur 21 est commandé par des interrupteurs 23 en nombre égal au nombre des fréquences particulières d'émission. L'émetteur 21 est également raccordé à la ligne externe d'alimentation en puissance 17, en aval de l'interrupteur de protection 19, de sorte que chaque signal, émis à une fréquence particulière, transite par les lignes d'alimentation en puissance 17 et 15 pour arriver au relais 10 ou au relais 12' qui est sensible à cette fréquences particulière.
  • Ainsi, le chauffage ou l'arrêt du chauffage de chaque jante 2 par l'alimentation ou l'interruption de l'alimentation de la résistance électrique 8 correspondante, ainsi que le refroidissement ou l'arrêt du refroidissement de cette jante 2 par l'ouverture ou la fermeture de l'électrovanne 12 correspondante sont commandés par l'émission ou l'interruption de l'émission par l'émetteur 21 d'un signal ayant une fréquence particulière et qui est reçu par un relais 10 ou par un relais 12' commuté par ce signal. De préférence, les interrupteurs 23, qui commandent chacun l'émission d'un signal à une fréquence particulière, sont actionnés automatiquement de toute manière convenable connue, afin d'obtenir une régulation automatique du chauffage et/ou du refroidissement des jantes 2, indépendamment l'une de l'autre.
  • L'équipement intérieur d'un tel cylindre 1 avec les différents relais 10 et 12' et les différents branchements électriques correspondants, ainsi qu'avec les différentes électrovannes 12 et les différentes conduites d'eau correspondantes, ne pose pas de problème majeur, compte-tenu du vaste volume interne disponible et du caractère répétitif des montages, dont tous les composants restent aisément accessibles à l'arrêt du cylindre pour les travaux de maintenance.
  • Pour éviter les pertes d'énergie par ventilation, le cylindre 1 est fermé de manière relativement étanche à l'air aux niveaux de ses deux extrémités axiales, comme cela est schématiquement représenté sur l'extrémité axiale de droite du cylindre 1 de la figure 3. Ceci peut être réalisé à l'aide de deux disques radiaux tels que 24, dont l'un délimite autour de la partie de l'arbre 6 qui le traverse une ouverture d'aspiration reliée par une cloche externe 25 à une source de dépression, de sorte que la légère dépression régnant dans le cylindre 1 en rotation entraîne une aspiration aux niveaux des espaces axiaux 7 entre les jantes 2. Ainsi la bande de matière, par exemple de papier, est aspirée et bien appliquée contre la surface latérale externe des jantes 2, ce qui favorise les échanges thermiques entre les jantes 2 et le papier, dont on peut ainsi rectifier le profil d'humidité. En effet, un apport d'humidité a une zone trop sèche du papier est obtenu en raison de la condensation qui résulte du refroidissement de la ou des jantes 2 contre laquelle ou lesquelles cette zone de papier est appliquée, tandis que l'évaporation aux niveaux de jantes 2 chauffées permet de déshydrater les zones trop humides et correspondantes du papier.
  • De plus, un tel cylindre sècheur 1 participe à la correction du profil d'épaisseur du papier, car il se trouve placé en amont d'une lisse par exemple, à laquelle la bande de papier, localement chauffée ou refroidie selon des zones adjacentes longitudinales et transversales, apportera plus ou moins de chaleur.
  • Afin d'empêcher la bande de papier de s'enrouler autour du cylindre 1, on utilise un peigne 26 dont les dents 27, en forme de lame de couteau, sont chacune engagée et glisse dans un espace axial 7 entre deux jantes 2 voisines, comme cela est schématiquement représenté sur la figure I.
  • L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation préféré qui a été décrit en référence aux figures 1 à 3, mais elle peut faire l'objet de variantes. Par exemple, le dispositif de chauffage peut également être un dispositif à circulation d'un fluide caloporteur chaud, dont l'écoulement dans un canal tel que celui qui est parcouru par le fluide de refroidissement, est commandé par une autre électrovanne à pilotage électrique assuré par un relais.
  • Les différents relais des dispositifs de chauffage et de refroidissement peuvent être commandés par une télécommande différente de celle décrite ci-dessus A titre d'exemple, chaque relais peut être commandé par une cellule photo-réceptrice particulière, qui capte un faisceau lumineux particulier, ou bien encore chaque relais est un relais à microcontacteur de proximité, actionné par la dent 27 du peigne 26 qui est engagée dans un espace axial 7 adjacent à la jante 2 correspondante. Les relais peuvent assi être coummtés par des ondes radio électriques, sans transit par la ligne d'alimentation. La bande de matière peut être appliquée contre les jantes par un feutre par la pression atmosphérique si le cylindre est en dépression, ou par la tension d'enroulement de la bande autour du cylindre.

Claims (15)

1. Cylindre sécheur, destiné à l'équipement d'une sécherie et/ou d'une post-sécherie d'une machine à matière en bande, notamment à papier, le cylindre (1) ayant une ossature creuse chauffée intérieurement et présentant une surface latérale externe cylindrique, de section circulaire, contre laquelle une bande de matière est destinée à être appliquée, et qui est subdivisée en zones annulaires contiguës, dont chacune est en relation d'échange thermique avec un dispositif de chauffage interne (8,10) à commande individuelle que la zone correspondante entoure, caractérisé en ce que chaque zone annulaire est délimitée par l'une de plusieurs jantes (2) cylindriques, de section circulaire, de même rayon, disposées coaxialement côte à côte de sorte que chaque jante (2) soit séparée de la ou des jantes (2) voisines par un faible espace axial (7), et soit réalisée en un matériau bon conducteur de la chaleur, chaque jante (2) étant de plus solidaire en rotation d'au moins un moyeu (5) calé sur au moins un arbre (6) de rotation du cylindre (1).
2. Cylindre sécheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque jante (2) est également en relation d'échange thermique avec un dispositif de refroidissement interne (11, 12) à commande individuelle que la jante (2) entoure.
3. Cylindre sécheur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque jante (2) est directement au contact et solidaire en rotation d'un organe sous-jacent (3) qu'elle entoure et qui renferme au moins un organe chauffant (8) du dispositif de chauffage correspondant et/ou un organe de refroidissement (11) du dispositif de refroidissement correspondant, afin que la jante (2) soit réchauffée et refroidie par conduction.
4. Cylindre sécheur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux extrémités axiales du cylindre (1) sont fermèes de manière sensiblement étanche au qaz et en ce que l'intérieur du cylindre (1) est relié à une source de dépression, afin que la bande de matière soit aspirée contre les jantes (2) par les espaces axiaux (7) entre ces dernières.
5. Cylindre sécheur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des dents (27) d'un peigne de séparation (26) de la bande de matière du cylindre (1) sont glissées dans les espaces axiaux (7) entre les jantes (2).
6. Cylindre sécheur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage est un dispositif électrique, dont l'organe chauffant comprend une résistance électrique (8) alimentée en puissance depuis l'extérieur du cylindre (1).
7. Cylindre sécheur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage est un dispositif à circulation d'un fluide caloporteur dont l'organe chauffant comprend un élément tubulaire parcouru par un fluide caloporteur chaud.
8. Cylindre sécheur selon l'une des revendications 3 à 7, telle que rattachée à la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement est un dispositif à circulation d'un fluide de refroidissement dans un élément tubulaire (11) de refroidissement.
9. Cylindre sécheur selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la circulation du fluide dans un élément tubulaire (11) d'un dispositif de refroidissement et/ou d'un dispositif de chauffage est commandée par une vanne (12) à pilotage électrique.
10. Cylindre sécheur selon l'une des revendications 6 et 9, caractérisé en ce que l'alimentation électrique de la résistance (8) et/ou de la vanne (12) est commandée par un relais (10, 12') logé dans le cylindre (1).
11. Cylindre sécheur selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque relais (10, 12') est commuté par une télécommande indépendante.
12. Cylindre sécheur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la télécommande comprend un récepteur, propre au relais (10, 12') correspondant et sensible à une fréquence particulière d'un émetteur commun (21) à tous les relais (10, 12') et à plusieurs fréquences d'émission, en nombre correspondant au nombre des relais (10, 12'), l'émetteur (21) étant commandé pour chaque fréquence par un interrupteur (23) particulier.
13. Cylindre sécheur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les fréquences de commutation des relais (10, 12') transitent par au moins une ligne d'alimentation électrique (15, 17) de la résistance (8) et/ou de la vanne (12) correspondante.
14. Cylindre-sécheur selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque relais (10, 12') est commuté par une cellule photo-réceptrice captant un faisceau lumineux particulier.
15. Cylindre-sécheur selon la revendication 10, telle que rattachée à la revendication 5, caractérisé en ce que chaque relais (10, 12') est un relais à microcontacteur de proximité actionné par une dent (27) de peigne (26) introduite dans un espace axial (7) entre deux jantes (2).
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