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5: - PERFEGTIONNEMENTS AUX; TEC~lNIqUES D~ FORMATION DE FEU~P~E5:~E FIHRES
I0- -- L'i nvention est relatiYe a- des perfectionnements apportés-aux
-techniques de formation de feutres9 et notamment des-feutres ep~is--te~s
- - que ceux desttnés a t'lso1ation thermique et accoustique.
-- --. . - ~- - De façon traditionnelle, la formation de feutres a partir de
~ibres vehiGulee~ par un courant gazeux est conduite en fai-sant p~sser
ce courant gazeux a~ travers un conYoyeur de rérep~ion perfore ~ui re-
tient les fibres. Pour fixer les fibres. entre elles9 un liant est pul-
verisé sur les fibres au cours de leur t,ajectoirè vers le convoyeur de
r8cept~on~ Cet liant est ensuite durcl Qar exemple par un traitement
~hermique.
Cette technique est utilisee notamment pour la production de
feutres de fibres minérales. En raison de l'importance de ce type de
production, no~s nous refererons dans la suite a la formation de feu-
tres de fibres de matériaux verriers. Neanmoins les perfectionnements
selon 1 ~inYentlon sont applicables a tous les procédés de preparation
de feutres, que les fibres soient minérales ou organiques.
-~ Une des difficultés rencontrees dans la préparation de cesfeutres est liée a la distrlbution uniforme des fibres dans l`ensemble
du feutre. Le courant gazeux portant les fibrec prés~nte ordinairement
une section d'une ampleur limitee qui est fonction, notamment, du dis-
positif de production des fibres. Aussi 1e courant gazeux ne parvient
pas habituellement a couYrir toute la lar~eur du convoyeur et les fi-
bres ne se répartissent pas uniformément.
Divers moyens ont été proposés pour ameliorer la distribution
des fibres sur le convoyeur. Parmi ces moyens, l'un des plus utile en
pratique est du type décrit dans le brevet US 3 134 145. Ce moyen cons-
iste a faire passer le flux gazeux portant les fibres dans un conduit
de guida~e. Ce conduit est mobile et anime d'un mouvement d'oscillation
-~ qui dirige alternativement le flux gazeux d'un bord a l'autre du
convoyeur de reception des fibres.
'
2 ~2~
- Par ce moyen~ si les conditions d'utilisation sont convena~
blelnent choisles~ les fibres se déposent sur tou~~-la largeur du
convoyeur.
- .. - A 1 'eatperlence, 11 appara;t oependin~ qu'une diis~rihution ~ri-
5- golJreusement uniforme est tres diffieile a obteni~ es ec~-r~s d~ mass~
- - d~ fibres par unite de surface de 15 ~ ou plus. par rapport-à la Yaleur
- -. moyenne- ne sont pas rares sur des~ echantillons pris~ en différen~s-
.- points de- la largeur du feutre - Des raisons; de l'*xisténce de teTTes
irrégulari~és. sont indiqué`es dans. la suite de 1~ descr1,~t10n-~ Il-im~
-- - in po~t~ don~ d'ameliorer 1a mise en oeuYre de cette~ techni--que de repart~
-tio~ pour reduire autant que possible les ~ar~ations que:l!on constate
dans la dis ribu*ion des~ fibres.
-- - .-. - L'lnYen~ion ~ pour but de ~ournir une technique ameli~ree
. ` pour la distributio~ de5 fibres dans les. feutres formes. - `
~5 L'invention en particulier a pour but de per~ettre la correc-
~ion de variations de distribution qui apparaissent en cours de fonc~
tionnement.
L'~nvention a aussi pour but de ~aire en sorte que la correc-
t~on des variations de distribution des fibres soit conduite auto~ati-
.~.20 quement.
Ces buts sont atteints grâce à l'invention. Selon celle-ci
les parametres determinant le mouvement oscillant du conduit de guidage
sont variables au cours du fonctionnement. Des mesures permanentes de
la repartition des fibres dans le feutre formé permettent en outre,
25 suivant des corrections préetablies en fon~tion des esarts constatés
par rapport a la répartition souhaitée, de rétablir les conditions de
J la meilleure répartition possible a chaque instant.
L'lnvention propose aussi un ensemble de moyens permettant de
mettre en oeuvre la régulation--de la distribution selon 1a m~éthode in-
30 d~quee ci-dessus.
L'invention est decrite en detail dans la suite en se réfe-
rant aux planches de dessins annexées :
- la figure 1 est une vue sch&matique d'une installation de
formation de feutres de fibres, vue transversale par rapport au sens de
3~ progression du convoyeur de reception,
- la figure 2 est une vue partielle agrandie de la fisure 1
montrant de fa~on plus précise la const1tution du dispositif de distri-
but;on des fibres,
- la figure 3 est un schema montrant un ensemble de mesure de
3 3~2~
la masse de fibre par unit@ de surface,
la figure 4 est un schéma synop~ique du mode de regu.lation
du systeme de~distribution de~ fibres~
les fi~ures 5a9 5b5 5c e~ 5d illu5~re!n~ ~e ~açon schem~ti~
- - 5~ qu~-quatre.configurations types de d~stribution des fibre~ dans le tra~
vers du feuitre, .--- - .- .
. figure 6 montre un mode de ~o~binaison des mesures réa--
s~es pou~ me~tre e~ évidence les. caracteristiques. ~ondament~les d~ la-
repart;tion mesure~
- 1~ - - - - l a fi gur~- 7 est un exemple die-l'evolution de la;reparti-t~o~
~ des flbres lors d~ la mise en oeuvre de la regulation selon l'in~en-
t10n~ - .
- - la. ~igure 8 est un autre exemple, analogue a ce.lui de la
figure 7.
-15 L'~nsta11at~on de formation de feutres de la. ~igure 1 com
prend un dispositif de formation des fibres~ un ensemble de reception
et des moyens de distribution.
Sur cette figure, le dispositif de format10n est du type dans
lequel le matériau a fibrer est projeté sous forme de filaments fins
..~0 hors d'un centrifugeur présentant une multitude d'orifices. ~es fila-
ments sont encore entraines et etires par un courant ga~eux dirigé ver-
ticalement de haut en bas. Ordinairement, le courant gazeux est a haute
température ce qui permet de ~aintenir les filaments dans les condi-
tions propices a l'etirage.
2S Les fibres entrainées par le courant gazeux forment ùne sorte
de voile 2 autour et au dessus du centrifugeur lr
(~ Ce mode de formation des fibres a fait l'objet de nombreuses
publications. Pour une description detaillee des conditions de mise en
oeuvre et du dispositif, on peut se reporter notam~ent au bre~et fran-
~ais n 78 34616.
Bien entendu, 1'invention n'est pas limitee a un mode parti-
culier de formation des fibres. Elle englobe au contraire toutes les
techniques dans lesquelles un feutre de fibres est constitué a partir
de fibres véhiculées par un courant gazeux. L'exemple de la formation
des fibres par cette technique de centrifugation a été choisi parce
qu'it revêt une grande importance au plan industrîel.
Dans ce type de formation, le voile de fibres se resserre
sous le centrifugeur pour des raisons qui tiennent à la géométrie du
dispositif de fibrage. Ensuite, au contact de l'atmosphere ambiante, le
d ~2;~%3
courant gaze~x portan~ les fibres s'epaRouitO
L'épanouissement du courant ~azeux~ nous pouvons le ncterS
es~ un phenomene tout a fai~ general qui est ind~pen~ant de l~.form@ du
- .. couran~ ~ l'origin~ e~ donG du mode de fo~a~ion des ~i ~f@S U~i 1 is~
~ L~- couran~ gazeux portant les fibres est dirige dans une en~
- ~ ceint~.4 dont la base est constituee par un can~oyeur 3. Ce~te enceinte
- - es-~ close lateralement de façon que le courant gazeux-ne puisse être
~ evacu~ autrement qu'en passant ~ travers le convoyeur perfor~ 3. -
-Latéralement des. parois 5 canalisent lle- flux gazeux ~ peut
- l~ s~agir7 comme indiqu~ sur la figure 1~ de parois mobiles.-~es paro~s
présentent l'avantage- de pou~oir etre debarrassees-en con~inu des fi~
bres qui pourraien~ 5'y accrocher de façon indésirable et ce d'au~ant
plus. ~acilement que les fibres on~ reçu Ulle composition: de liant par
- pulverisation sur leur trajet en direction du convoyeurO ~'ensembt~ de
pulvérisation n'es~ pas représenté.
L'observation du courant gazeux portant les fibres montre que
son épanouissement es~ relativement lent~ Oans le cas considere, le
courant gazeux adopte une forme conique dont l'angle d'ou~erture A est
de l'ordre d'un Yingtaine de degres. Les feutres préparés presentent
tres souvent une largeur de plus de deux metres, e~ le eourant a l'ori-
gine étant relatlYement étroit, on conçait qu'il ne soit pas ~ossible
d'obtenir un ~lux suffisamment large pour cou~rir toute la surface du
. con~oyeur. C'est ce que montre la figure 1.
Sous le tapis convoyeur 3 les ga~ passent dans le caisson 6
25 ~ai~tenu en dépress;on par rapport a l'enceinte 4, par des moyens d'as-
piration non représentés.
Le caisson 6 est disposé de facon que l'aspiration se fasse
sur toute la largeur du convoyeur 3. On évite ainsi la ~ormation de
turbulences indesirables dans l'enceinte 4. Dans une certaine mesure,
l'aspiration uniforme favorise également une répartition réguliare des
fibres, les zones du convoyeur déja chargees en fibres présentant une
resistance superieure au passage des gaz qui s'oppose a l'accumulation
de fibres supplémentaires.
Neanmoins l'équilibre qui tend a s'établir sur le convoyeur
par la presence des fibres elles-memes est insu~fisant pour obtenir une
répartition convenable sur un convoyeur dont la largeur est tres supe-
rieure a celle dù courant gazeux. L'accumulation de fibres est plus
importante au centre du conYoyeur, c'est-a-dire sur la trajectoire di-
recte du courant gazeux.
5 ~L~2~3
-- Pour ameliorer la distributlon des fibres un condui~ de gu~
dage 8 oscillant est dispose sur le trajet du eourant gazeuxO Le cou --^--
- rant est canalisé par le condui~ 8 dont les dime~s;ons sont telles que
son balancement dé~ie le couran~ l'obl1geant a balayer ~oute.la largeur-
5 d~ con~oyeur 3~
L~ conduit de guidage 8 est place a l~ partie supeFieure de
- - l'enceinte 4, le plu~ loin possible du conYoyeur de sorte que les chan-
:~ - ge~ents~-de direction a imprimer au courant ~azeux ~.oi-ent les plus pe --
: -~ ti ~ ~possibles. En outre il est préférabl~ de canaliser:le c.ourant :--
: - - -10 ~azeux alors que sa geometrie- est bien définie, c'est-à-dire le plus
- pres possib~e du dlspositif de formation des fibres.-.... . -
La f~gure 2 montre plus en détail le conduit de guidage 8 e~
Ie ~écanisme qui l'anime dans une d~sFos~tion selon l'i-nYenti OR~: -
Dan~- les techniques: antérie~res, et notamment dans le brevet
~5 US 3 134 145, le mouYement du condult de guldage du flu~ gazeux est ~s-
sur& par un moteur et une transmission méeanique comprenant une came et
un ~eu de bielles.
~ es per~ect~onnements ont eté proposes qui font inter~enir un
mecanisme formé d'une serie d'engrenages9 l'ensemble ayant pour effet
.~0 de~ produire un mou~ement du conduit plus complexe. Ce mouvement com-
prend par exemple une vitesse de deplacement plus grande dans les posi~
tions extremes que dans 1 a posi tion mediane.
- Le re~lage des dispositifs de distribution des fibres doi~
etre d'une grande precision. Nous verrons dans les exemples de mise en
oeuvre de l'invention qu'une modification très faible des parametres
definissant le mouvement du conduit de guidage entraine une modifica-
tion tres significative de la repartition. Sur les dispositifs connus
ces reglages sor.t faits par les operateurs avant la mise en route de la
production. Des inter~entions en cours de fonctionnement ne sont pas
ent;èrement exclues, mais sont diffic~les et pert~rbent momen~anemen~
la production. Dans la pratique, ces inter~entions ne sont entreprises
que lorsque les defauts de répartition sont tres importantsO
Le dispositif utilise selon l'invention permet au contraire
des modifications des conditions de fonctionnement sans necessiter
~5 d'interruption de la production ou même sans perturber celle-ci. Pour
cettP raison, ces modifications peuvent être aussi frequentes que sou-
haité. Il est également possible d'envisager la correction de defauts
de réparti'ion même relativement faibles et d'aboutir a des produits de
qualité sensiblement accrûe.
~L~2
6 ~
- Sur la flgure 2,~ le conduit de guidage presente a sa par~ie-
super~eure une for~ne lé~erement. tronconique evasee en-direction du d~s
- positif de formation des ~ibres. Cette forme évasee facilite la canali-
-- - - sa~ion des gaz d'é~O~rage enl1s par un organe d'e~ra~e annulaire- 10 a la ~ périph~rl@ dll cen~rifugeu~
-- - Le conduit 8 est upporte par l'intermêdiaire de deux pivots~
- ~1 engagés sur des paliers. fixes s~lr des montants nsn: représent~s.
: -- L'ax~-de~ rotat~-dn es~ place suffisa~ment haut sur le conduit- pour q~e
~t~ disposition de l'ou~erture de celui-cii Y~s-,a-vis-du ~ouran~ gaæeux-
1~; so~t peu modifiee par le mou~ement d'osc~llation-. -- ~ -- - - -
- Le- mouvement est engendre par un ensemble- moteur qui dans
--- - I'exemple représente est constitue par verin hydraulique 9.-~Ee mode
- d'entrainemen~ n'es~ e~idemment pas le seul utilisable~ 11 est-possible
~e prevoir par exemple un ensemble électrique-au électro~ecanique per-
1~: mettant d'assurer a: la fois.le m~ w ement d'oscillat~on du conduit 8 et
ta modi~ication des paramRtres definissant ce mouvement~
Le mouvement est communique au conduit 8 par l'intermediaire
d'une transmissi on mecanique articulee comprenant la tige 16 du vérin
~, un bras 14, unc bielle 13 et un autre bras lZ solidaire du conduit
20 8.
Le bras 14 p~vote sur un axe 15 porte par des paliers dispo-
ses sur un bâti fixe non represent8. La tige 18 du vérin g est ratta-
chée au bras 14 par une articulation 22.
Le verin 9 est maintenu sur un bati 26 par l'intermédiaire de
2S piYots 27 qui lui permettent un certain débattement en rotation dans un
plan vertical.
9 La bielle 13 articulée sur les ~ras 12 et 14, dans la forme
représentée, constitue a~ec ces bras un parallélogramme déformable. Le
mouvement des deux bras est donc identique. D'autres montages analogues
30 sont evidemment realisables dans le cadre de l'~nvention. Ce montage
presente l'aYantage de simplifier la determination de la position du
conduit 8, determination qui, com~e nous le verrons plus loin, inter-
vient dans la régulation selon l'invention.
L'ensemble de transmission du mouvement présente toute une
35 série de moyens de réglage per~ettant de fixer sa géométrie avec préci-
sion. Ces moyens traditionnels pour ce type d'assemblages ne sont pas
représentés.
Le ~érin 9 est a double effet. Il peut donc etre animé d'un
mouvement alternatif de va-et-vient. Un tel mouve~ent peut aussi être
7 ~2~23
obtenu. a- t'aide de deux ~erins antagonistes simples, mais pour la eom~
modite de la mise en oeuvre un vérin double est preferable..
Le fonctionnemen~ du verin 9 es~ comwande par un dis~ributeur
proporti onnel schemati s~ en 17 ~ Ce derni er règl e 1 e ~e~i* -du ~1 ui d~ a~
- ml~ dans le vérin~ Il est assoeie a une centrale hydrauliqlle f~urnis~
sant t~ ~luide sou~ pression, schématisée par le bloc-28. - - - . .
- - - La course du véri n ~ et 1 a construct i on de l a trans~i ssi on
: - . mécanique sont- ehoisies. de façon que le- balance10en~ dlL condui~ de- gui~
-.----- - dage 8 puiss~ répondre a tous l-e~ besoins pratiques~-A~trement c~itr le5- . . .
10. limite~ du mouvement~ materialîsées par exemple sur-- l~- figure: 1 -par
-l'angle B- form~ par l'axe du conduit dans.les positions extremes~; sont
-telles que t~ oourant gazeux deborderait la lar~eur-du.-convoyeur.s'il -.
ne se heurt~it pas~au~ parois laterales 5..
L'ut.ilisation d'un v~rin hydraulique offre de grandes facili.
15- tes pour le reglage du mou~fement. Il est bien entendu possihle de ~odi- -
fier l'amplitude. Il est possiblè aussi en maintenant la même amplitude
de modifier 'es positions extrêmes. Il est encore possib-le de faire
varl er l a vi tesse.
De ~açon generale, le ~nou~/ement que l'on peut faire executer
20 au vêrln 9, et donc communiquer au conduit de guidage 8~ peu~ sui~re
n'importe quel1e consigne. Il est possible par exemple de faire suivre
au Yarin un programme de marche dans lequel la vitesse varierait au
cours d'une oscillation suivant une loi complexe. Il est possible aus-
si, bien entendu~ de combiner des variations de plusieurs des parame-
~res déterminant le ~ouvement, vitesse, fréquence, amplitude, positionsextrêmes.( ~Toutes les modifications sont effectuées sans interruption du
mouvement par un réglage approprie du distributeur proportionnel.
Le ~erin hydraulique constitue un moyen préferé selon l'in^
vention en raison de sa robustesse et de sa souplesse d'utilisation.
D'autres moyens peu~ent également être utilisés pour ~roduire ee type
de mouvement variable comme nous l'avons indiqué précédemment.
Le dispositi~ de distribution utilisé selon l'invention se
prete donc à des corrections fréquentes du mode de distribution telles
que celles-ci peuvent apparaitre necessaires dans la production des
feutres.
En effet, la dispersion des fibres sur le convoyeur, quelles
que soient les précautions prises, est soumise à de nombreux aléas. On
comprend qu'il soit tres difficile de maintenir parfaitement stables
8 ~ 3:~ 2~
les. flux gazeux à t'~nterieur de llencein~e 4. En plus du-courant por~
tant les fi~res, il se developpe des courants induits importan~. En
outre dans une mem~ enceinte sont rassembles habituellement plusieurs
. dispositifs d~ fo~mation de fibr@s dont les.couPan~s gazeux ne manquen~
5 pas d'~nfluer les uns sur les. autres~ Par eUit~ et efl ~ep~t de l'asp~
rat;on établie- sous le- convoyeur, l'enceinte 4 es~ le siege- de tur~u-
lences importantPsO A cPs causes d~irregularités s'ajoute, le c~s.
echean~, un manque d'uni~crmite accidentel dans l'as~iration.
. Quel~es qu'en soient les raisons~ xperience montre qu'en-
- 1~-cours. d~ fonctionnement des irregularites- danç-ia distribut~on trans~
versale des fibres apparaissent qui se maintiennent pendant des pério-
des relative~ent longues, de sorte qu'il est souhaitable de modifier
les. conditions. de fon~tionnemen~ du conduit de guidage pour tent~r de
rétablir une meilleure uniformite.
1~. U~ autr~ avantage de l'util~satian, selon 1'1nvention, de
moyens hydrauliques pour actionner le conduît de ~uidage est de permet-
tre une com~ande. auto~atisee. En effet, les variations dont il est
quest~on c~-dessus se produisent de façon fortuite. Il est donc très
souhaitable que les corrections puissent intervenir dès qu'un de~aut de
~0 d~stribution est detecta.
Les mesures de distribut~on des fibres dans le feutre forme
peuvent être établies par differentes methodes. Dans la perspecti Ye
d'une regulation automatique, les méthodes utilisables doivent operer
en continu et ne pas perturber la production~
Une méthode preférée est constituee par une mesure d'absorp-
tion de radiations, notamment de rayons X, mais d'autres methodes sont
egalement envisageables.
La mesure d'abscrption des rayons X est preferee lorsque le
feutre est épais, autrement dit lorsque l'absorption est relativement
forte. Pour des couches de fibres plus minces, et donc moins absorban-
tes, comme celles des produits du type désigne sous le nom de "voile~,
une mesure effectuee avec un rayonnement beta, par exemple, peut être
preferee.
La mesure de masse de fibres par unite de surface sur le feu-
~5 tre par absorption de rayons X est conduite selon l'invention suivantdes mod alités bien specifiques.
Ainsi le dispositif de mesure doit se situer en un point de
- la chaîne de production qui se prete a une mesure significative.
En sortant de l'enceinte de reception 4, le feutre forme est
g~ 0~3
souvent chargé d'hu~idite~ CPlle~ei provien~ nota7~nent de ~a solution- -
de lian~ pulver1see sur les flbres. Eventuellemen~ de 1 'eau es~ ~ussi
pulverise~ sur le traJet des fibres pour re~roidi~ les ga~ d'et;rage et
les fibres qu'lls transpQrtent~ eau absorbant for~ement les rayons X
5 pellt modif~eP de faço~ senslble ~es ?ésulta~s des mesureç" si: sa re,~ar~
ti~ion n'est pas homogène. Il est donc avantaget,lx d'operer en un point
- ~ de la chalne de productio~ ou le feutre est debarrasse de son humidité-.,
Pollr ce~:~ rais~n la mesure de Illasse de ~ibres p~r- unit~ de~ : -
- - - surface s~ situe de préfePenc2 ~ la- sortie de 1 'encei-nt~ de 1:raitement 10 du l i ant~
Cependant. 5i les. ~ibres recuei'lies en-tra;nen~ pell d'humidi~é
- . ou- encore si l'humidite es~ bien répartie, la mesure peut etre fait@
avant le traitement~ des la sorti@ de l'enceinte de réseptlon cles ~i~
bres .
I Lorsque la mesure est faite apras traitement du liant elle
intes~ient relativement loin de 1 'endroit ou s'effecl:ue la distribution
des fi~res. Entre le dépôt des fibres sur le tapis convoyeur et le pas-
sage au point de mesure il peut s'écouler plusieurs minutes, Yoire une
dizaine de minutes.. Ce délai qui s'introduit ainsi systematiquement
.ZO dans 1 a mise en oeuvre de 1 a ragul ati on de 1 a di stribution en f oncti on
des défauts d'homogenéite mesurés n'est cependant pas tres gênant.
Cc~me nous le verrons dans les exemples de mise Pn oeuvre, la régula-
tion selon 1 'inven~ion permet de corriger des ~éfauts de répartition
qui se manifestent sur des periodes relativement longues vis-à-Yis du
delai en question. Par ailleurs, en cours de production, les irré~ula-
- rites apparaissent ordinairement de façon progressive. Si elles sont
3 corrigees au fur et a mesure de leur apparition~ les ecarts constatés
restent ordinairement relativement fai~les et ne compromettent pas la
production.
3~ Les mesures doivent aussi etre faites sur toute la-largeur du
feutre, on utilise à cet effet un dispositif de mesure mobile qui se
déplace trans~ersalement au feutre.
La figure 3 présente schematiquement un dispositif de mesure
utilisé selon l'invention.
Sur cette f1gure le feutre 7 passe au travers d'un cadre 29.
Le cadre 29 supporte dans la transversale supérieure une source 30
émettrice de rayonnement en d;rection du feu~re 7~
La source émettrice 30 disposée sur des roulements est
mobile. Ses déplacements transversaux sont assurés par un système de
,
~ 8
chalnes dispose dans le cadre mais non représente~
Oans la partie trans~ersale in~erieure un recepteur 31 mobile
est dispos~ en regard ~e la souree. Le récepteur es~ entra~né~dans un --
; mouYemen~ ident~qu~ a~ celu; d~ la s~urc~ egal@men~ ~aF un system~ de
chalnes~
Un ensembl~ d~- mo~orisa~ion unique loge dans le boi~ier 32
assure un mouvement parfaitement synchronisé de la sourc~ 30 et du ré-
cepteur 31~ ~`
... . .
Le -rayonnement emis est partiellemen~ absorbé par le ~eutre
et l'on-mesure la fraction du rayonnemen~ parvenant au receeteur.
Les mesures sont réalisées pendant le déplacement du disposi~
tif et correspondent chacune au balayage d'une fra tion d~ la largeur-
du feutre.
L~ durée de chacune des mesures, et par conséquent la largeur
de la fraction analysée, peu~ent etrb choisies en fonction de l'u~
sation qui est falte de ces mesures.
Par ailleurs, les mesures doivent être e~fectuées sur des
fractlons de la largeur du feutre telles que la structure disconti nue
du mater1au fibreux ne constitue pas un obstacle a l'obtention de va-
leurs significatives~ La largeur minimum de "llechantillon" sur lequella mesure est faite est fonction de la masse par unité de surface du
feutre. Elle est d'aut~nt plus petite que le feutre est plus dense.
Pour des feutres dont la masse par unité de surface est de
l'ordre de l~a 3 kg/m2 une largeur d'analyse de quelques millimetres a
quelques centim~tres est suffisante.
En pratique, co~me nous le verrons dans la suiteS la regula-
tion du dispositif de distribution des fibres ne peut s'effectuer que
sur un nombre limité de parametres. Un nombre important de mesures n'a
donc d'intérat que par les possibili~és supplémentaires qui 2n résul-
tent en ce qui concerne le traitement de ces mesures.
~ e mode de régulation de l'installation de formation du feu-
tre, pour la partie relative a la distribution des fibres7 est schéma-
tisé a la figure 4.
Sur cette figure un seul dispositif de formation des fibres
e~t représenté. Dans ce type d'installation ces dispositifs sont ordi-
nairement de six a douze alignés le long du convoyeur 3 dans une même
enceinte 4.
Dans le cas des installations comprenant plusieurs disposi-
tifs de forma~ion des fibres, chacun d'entre eux est avantageusement
~3
equipé d'un syst,eme de dis~ribut~ion du type u~ilis~ selon 1 'inven~io~sO. --
Selon les. cas, le mnuvem@nt de ces dispositifs peut etre identique QU
. non.. En ge~neral. il~ sont anlmes d~ln mou~emen~ de meme ~fréquence mais
ceci- n~es~ pas neeessair~9.. les mouvements pelJvent n~ pas etre synchro~
ni sés,
- De meme; le~ reglages d'amplltude et de directio~ méd~-ane
peuvent varier d'un dispositif a l'au~re.
- Lorsque l'on e ff ectue une ragul~tion automatîsée sel~n l'in~
ventio~, celte-ci peu~ concerner un ou plusieurs d~spositifs de ~a même
1~ instaltation~ ~~
- : . Le~ feutr~ 7 sortan~ de l'enceinte 4 es~ repris par le- co~
- voyeur 20 defilant a la ~eme ~itPsse que le convoyeur 3. Il passe dans
un~ etuve 19 ou-il est sou0is a une circulati~n d'air chaud pau~ poly-
mériser le lian~
I5 A la sortie de l'étuve 19, le feutre sec passe dans le dispc~
siti~ de mesure par absorption des rayons X 21.
La boucle de régulation mise en oeuvre est la suivante.
Le dispositif de mesure 21 transmet les grandeurs corres~on-
~ dant a ~'absorption pour "l'echantillon" analyse de meme que la posi-
20 tion de cet échantillon sur le ~eutre a un calculateur schematise en
23.
Par ailleursg lé calculateur 23 reçoit aussi des informations
sur la marche du dispositif de distribution par l'intermediaire de
l'ensemble de régulation représenté par le bloc 24. En part;culier le
- 25 calculateur reçoit les signaux concernan~ la position du conduit de
guidage.8. Cette position est repérée par exemple au moyen d'un detec
Oteur potentiométrique 18 (figure 2) qui sult le mou~ement de rotation
du bras 14 autour de l'axe 15.
Eventuellement, le calculateur 23 reçoit encore les informa-
... 30 tions relatives à la vitesse de déplacement du feutre 7, par l'inter-
médiaire d'un systeme de régulation de la vitesse des convoyeurs
sch~matisé par le bloc 25.
Le calculateur compare ces informations a un ensemble de don-
nées en mémoire et, en fonction des ecarts constates, elabore des cons-
ignes qui sont envoyées aux ensembles de régulation 24 et 25. Cesensembles modifient en conséquence respectiYment la marche du disposi-
tif de distribution et la vitesse des convoyeurs.
Comme nous l'aYons indiqué précédemment~ les parametres dont
on dispose pour contrô1er la distribution des fibres sont peu nombreux.
2~
- La vit~ss~ de defilement des convoyeurs permet de mQdifier~
~asse par unité de surface des fibres de façon generale mais pas la re~
parti~iQn trans~ersale~ Ordinairement la quant;té~glabale de ~ibres.est
. controlee au momen~ ou ces fibres snnt fa~mees~ pa~ exemple par la re
- 5~ gula~o~ de la quantit~ d~ ma~riau a ftbre~ ~ans cette hypo~hese la-
v.itesse de défilement demeur2 constan~e.
- - Néanmoins, la presence d'un ensemble de mesure de la- masse
pa~ unite de surface du feutre permet le cas echlean~ un regl-a~e au~oma-
~tise de -t~ vi~esse com~e indlque précéde~ment. A ce~ ~ffet le cal~la~
-lQ teur 23 est conduit a int~grer les ~esures locales aff n de-determiner
la~ mass~ par unite de surface de l'ensemble du feutre.. La- comparaison
du resul-tat avec une valeur imposee commande l'aceeleration ~ le ra
l~ntissemen~ des convoyeurs s~ivant que cette masse appara1-~-superieure
ou inferieure a la valeur imposée~ . .
Les parametres qui déterminent la marche du conduit de dis^
tribution 8 et donc la répartiti~n transversale des fibres, sont la
~réquence des osci 1~ ations, l'amplitude du mouvement oscill ant et 1 a
d~rection ~ed i ane.
La fréq~ence est un elément important pour obtenir une bonne
distribut~on des fibres sur l:e convoyeur. Lorsqu'il s'agit de former
des feutres a forte masse de fibres par unite de surfaee, on superpose
ordinairement plusieurs dep8ts successifs chacun correspondant a un
dispositif d'une serie de dispositifs alignes comme il a ete dit prece-
demment. Dans ce cas l'influence de la frequence, au dessus d'un se~il
minimal relatiYement bas9 est moins sensible. Pour les feutres plus le-
~ers, le reglage précis de la fréquence est beaucoup plus important
pour le résultat fi nal ~
De ~açon générale la fréquence dcit être suffisante pour que
la totalite de la surface du convoyeur en mouvement soit effectivement
couverte par le flux por~ant les fibres. ~orsque plusieurs dispositifs
de formation de fibres sont mis en oeuvre pour produire un même feutre,
un recouYrement complet par chacun des flux n ' est pas toujours indis-
pensable. I1 suffit que l'effet d'ensemble de ces dispositifs corres-
ponde effectivement a un recouvrement complet.
A l'inverse il n'est pas avantageux de trop accroltre la fre-
quence. L'amé1ioration qu'on peut en obtenir n'est pas sensible et l'on
se heurte a l'inertie du voile de fibres~ Au-delâ d'une certaine fre-
quence on constate que le mouvement du courant gazeux ne par~ient plus
à suivre celui que 1 'on impose au conduit de guidage. Une regulation
13
efflcace de 1 a repartition des fibres devient alors Tmp~ssibl e . ~ -
st: p~ssible ~e prevo;r une re~ulation de la freqllenoe p~r
-- ~xem~rl.e en fonc~i on d' un optimum- preal abl ement ~de~ermi ne pollr ohaqlJe
. masse surfa~ique-. I.a- régula~lon de la ~réquence peul~ alors ê~re condul~
5 t~ en combinaison a~ec ~e régla~e de la Yi~.esse de défitement du
- conYoyeur 2n fonctio~ d~ la masse surfacl~ue moyenne mesuree sur toute
la largeur du feutre. . - - -
- L'amplltllde e~ la d~rect~on mediane tlu mou~/e~nent du c-~ndu-~-
- - - de gui dage determi nent di re~tement 1~ di stri buti on trans~ersal e des fi ~
IO bres-~ L'utilisa~on des condllits de guidag~ dans les- modes tradition- -:
nels. a~ perlnis de degager des résultats simples sur l.a maniere dont ces
parame~res ag~ssent sur la repartition. La modificati~n de la dinec~ion
médiane, l'ampl~tude restant constante~ entraine un -deplacement du dé--
pôt des fibres dans le meme s2ns que cette modification. Co~pte tenu de
la présence des parois latérales, ce déplacement se tradui~ en ~ait par
un accroissement de la masse de fibres par unité de surface du cote
vers lequel s'e~fectue le deplacement. De memeJ on constate qu'un ac-
cro~ssement de l'amplitude du mouvement favorise le depôt des fibres
sur les bords du convoyeur au détriment du centre et réciproquement.
Les mesures de masse de flbres par unité de surface et leur
traitement par le ca1culateur ont notamment pour but d'aboutir au meil-
1eur réglage possible de ces deux para~etres. Pour cela des modeles de
répartition ont ete établis, auxquels correspondent des reponses, l'en-
semble étant en mémaire dans le calculateur.
Quatre répartitions de base sont distinguées. Ces quatre ré-
partitions sont schématisées aux fi~ures ~a, 5b, 5c et ~d. Sur ces fi-
gures l'écart de masse par unité de sur~ace est indiqué par rapport à
la valeur moyenne sur une coupe transversa1e du feutre. Pour la valeur
moyenne 1 'écart est nul. Ces quatre formes correspondent respective-
ment : au courant gazeux d&calé sur la gauche (figure 5a), décalé sur
la droite (figure Sb)~ a une amplitude d'oscillation trop grande
(figure 5c) ou trop petite (figure Sd).
La comparaison des mesures, traitées et ponderees Gomme nous
allons le voir, avec ces quatre madeles determine la correction imposée
a la marche du conduit d~ guidage.
Le traitement de la mesure comprend dans un premier temps
1 'accumulation de plusieurs mesures correspondant a des passages 5UC-
cessifs au même emplacement dans la largeur du feutre. La va1eur moyen-
ne qui en est deduite est ainsi une image plus complète et plus précise
~;22~
14
de la répartltion effect.Ye dans la zone considérée. Les mesur s sont
aussi regroupees par sectPurs, lesquels. sont pondérés~ Le .ohoix des
~ secteurs et leur ponderation respective es~ detsrminee par des essais
.- pour faire en sort~ que les valeurs ubtenues soient blen representat~
ves de ta repartltinn et que les corre~tions qui en décsulen~ se tra-
duisent par une amelioration e ff eG~ive~
Ces traitemPnts des valeurs sont aussi choisis dans la mesure
-du possibl~ pou~ ~'adapter a toutes tes con~icluration5 ou.di~ensions
des installa~ions qui son~ equipees d@ ces;systemes de régulation.
10A la figur~ 6~ un mode de regroupemen~ prefere pour les mesu-
res des massPs de fibres par un~te de surface est indiqué. Dans ce mode
par--exemple ta largeur du ~eutre L es~ decoupee en quatre secteurs q~1
se chevauchent partiellement. Les mesures pondarees regroupees dans ces
quatr~ secteurs permettent d'év~ter de donner une importance trop gran-
de aux mesures correspondant aux côtes du feutr~ par rapport â la par~
tie centrale.
O'autres modes de traitement sont bien entendu possibles. Les
essais dans chaque cas montrent l'intanet du ~ode et~die pour resoudre
les problemes effectivement rencontres.
20A titre d'exemple, des essa,s ont ete conduits sur une ins-
tallation pilote pour la formation de feutre de laine de verre. Cette
installation ne comporte qu'un seul dispositif de formation des fibres.
Le dispositif de formation des fibres, de meme que l'ensemble
du conduit de guidage et du systeme moteur, est du ~ype représenté a la
figure 2~
~ ans cette installation le feutre constitue a une largeur de
2,40 m. Il presente une masse par unite de surface de 1 kg/m2.
En raison du fait qu'un se~l dispositif de f~rmation des fi-
bres est utilisé, la vitesse du conYoyeur de réception est relativement
lente. Elle est de ~,25 mlmn.
Le feutre sortant de ta chambre de réception passe dans une
étuve.
A 1a sortie de l'étuve, le feutre défile dans un ensemble de
mesure d'absorption de rayons X dont la source est en a~éric;um 241.
Cette source mobile parcourt toute la largeur du feutre en 32 s. Au
cours de chaque mouvement sur la largeur du feutre 64 mesures sont ef-
fectuées. Les valeurs sont enregistrees avec leur locali sati on.
Une moyenne glissante est établie sur les huit derniers pas-
sages de la sonde a rayons X.
~22~3~2~
IS
Les valeurs sont groupees. en quatre bandes I, II, 111~ I'Y de
la façon indiquée a la figure 6~ .
-- . La~ regula~ion s'opere a par~ir des Yaleurs moyenne~ pour ces
~ qu~tr~ bandes su1vant le mode decrlt plus haut~
- ~ Entr~ deux correction~ successives~ il est necessair~-de t~
- ni~ compt~ du delai séparant la formation du feutr~ de la mesur~. Dans .
le cas présent~ ce délai est de 10 mn. Il est aussi ne~:essaire de con- -
~idérer 1~ temp~ correspondant ~ au moins huik passages successifs de- ~ -
- -- ta~sonde sur te feutre forme postérieurement a la. correc~ion- preceden~ - -
te pour avoir l'ensemble des huit mesures qu'on s'est fixe~
-- - Dans c2s essais les corrections sont faites syst~at~quement
a intervalles de 1~ mn. . -- - - -
La fi~ure 7 montre l'évolution de la distribution des flbressur une bande late'rale du feutre d'une largeur de 3a cm. La vateur cor-
respondante es~ donc la moyenne de huit mesur~s pour ehacun des huitpassages successifs, soit un total de 64 mesures.
Le graphique représente l'ecart relatif de densite de la ban-
de corls~dérée par rapport 3 la masse surfaclque moyenne sur toute la
largeur du feutre. Le moment des corrections est indiqué par une barre
verticale.
Le mouYement initial du conduit de guidage correspond a une
amplitude définie par le demi-angle B de 8,7 et une direction médiane
faisant un angle de ~ 0,8 par rapport a la verticale. La frequence
d'oscillation qui reste inchangée pendant les essais est de 60 allers
25 et retours par minute.
' Initialement, c'est-a-dire avant les premieres cDrrections,
1'ecart par rapport a la moyenne varie entre ~ 15 et + 7 X. Rapidement,
apres deux corrections, cet ecart est ramene a moins de 5 Y. Il est
constamment ensuite'inférieur a 5 ~ en ~aleur relatiYe et apres la cin-
.~0 quieme correction, descend meme a moins de 3 ~.
L' mélioration obtenue est donc tout a fait remarquable.
Il faut souligner aussi que si la masse surfacique de la ban
de laterale choisie a eté corrigée, les mesures analogues faites sur
les autres fractions du feutre montrent que pour 1'ensemble du feutre,
les écarts sont malntenus a une valeur inférieure a 5 g de la valeur
moyenne. Autrement dit, les corrections e~fectuées qui ont permis de
ramener une meilleure distribution sur la bande extérieure n'ont pas
eté faites au détriment de la distribution du reste du feutre.
La correction introduite selon l'invention est une opération
. 16 ~ 3
extrêmement prec~se comm~ nous.l'indiquions au début d~ la..descripti.Qn.
Au terme de la clnquieme correct~on appl1quée, l'amplitude du mouvement
du condui~ de guidage es~ de 8~14~ e~ la directian ~éd~ane fai~ un an~
.~ ~le de 0~5~ par rapport a la ve~icale~ Les Modifications imposees au
5: mou~emen~ son~ donc tr~s faiblesO
Ces. modificatlons mon~rent 'e de~ré de sensibilit~ de la re-
. partit~on aux parametres du. mouYement du conduit de distribotion et
- quelle di~ficult~ il pourra1t y a~oir pour par~enir a un réglage de mê~
m~ qualit~ s.i celui-ci deva~t être opére de façon manuelle~ a supposer
1~ qu~ le dispositl~ actionnant l~ conduit de guidage se prête a de telles
- correct~ons. Nous: avons.vu. que ce n'etaît p35 le cas iUsqu~a présent~
. L~ figure 8 reproduit aussi un essai de regulation sur le me~
me dispQs1tif que prec~dem~en~
Ces mesures. relevées correspondent a huit bandes ~ist~nctes
-15 dans la largeur du feutre~ A titre ~ndicatif, les mesures pour les ban-
des I, 2~, 4, 7 et 8 sont representees.
Cet exempte est interessant car il correspond a une reparti-
tlon particuliarement irreguliere a l'origine. Ainsi les bandes 1 et 2
voisines, ou ~ et 8, presentent des ecarts ~our l'une positifs pour
..... 20 l'autre négatifs par rapport a la moyenne~
Dans le cas présent la masse surfacique moyenne est de
1,3 kglm2~
^ Initialement le demi angle B definissant l'amplitude du mou-
. ~ement est de 12,35 et le decalage par rapport a la verticale est de
25~ 10,61~.
- Les corrections sont indiquees sur l'echelle des temps par
une~barre verticale.
Il est remarquable de constater qu'apres deux corrections les
ecarts pa~r toutes les ~aleurs, y compris les moins bonnes initialement
3~ (~ 18 ~ pour la bande 2, 12 ~ pour la bande 8) sont ramenees dans un
intervalle variant de + 5 a - 5 P. Les valeurs S2 maintiennent ensuite
dans cet inter~alle.
A la quatriame correction le demi angle B est de 12,72~ et la
direction médiane - 10,25. Comme pour l'exemple de la figure 6, les
3S var;ations conduisant a l'amelioratisn de la répartition des fibres
sont donc extremement faibles.
.
