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ENROULEUSE A COMPRESSION ASSERVIE
L'inven-tion est relative aux techniques de
conditionnement de produits tels que les feutres de
laine minérale. Ces produits de faible masse volumi-
que, du fait de leur résilience, sont avantageusementcomprimés pendant leur stockage et leur transport.
Pour les feutres légers, un conditionnement
traditionnel consiste à enrouler le feutre sur lui-meme
en le comprimant. On forme ainsi des rouleaux cylin-
driques dont la stabilité est assurée par l'emballageconstitué habituellement par une feuille de papier ou
d'un matériau polymère.
S'il est avantageux, au plan de l'encombre-
ment, de comprimer fortement le feutre, le taux de com-
pression choisi doit aussi tenir compte de la capacitede reprise d'epaisseur du produit lors de sa mise en
oeuvre. Les qualités des feutres, notamment les quali-
tés isolantes, sont en effet fonction de leur épais-
seur. L'expérience montre que pour assurer une reprise
d'épaisseur satisfaisante lorsque le produit cesse
d'être comprimé, il est nécessaire de limiter les taux
de compression imposés.
Le meilleur enroulement possible pour ces
produits est celui qui, en assurant une compression
uniforme sur toute la longueur, permet d'opérer au taux
le plus élevé admissible sans compromettre la qualité
du produit. C'est aussi l'enroulement qui garantit la
qualité du produit dans un conditionnement offrant le
minimum d'encombremen-t.
Différents moyens ont été proposes pour par-
venir à ce résultat.
~4k
- la -
De façon typique le feutre est conduit dans
un espace délimité par deux tapis convoyeurs et un rou-
leau de compression. Ces tapis et ce rouleau entral-
nent le feutre dans un mouvement de rotation aboutis-
S sant à son enroulement sur lui-même. Le rouleau de
compression peut se déplacer de façon à accroltre pro-
gressivement l'espace dans le~uel s'effectue l'enroule-
ment du feutre.
/
.
Pour aboutir à une compression uniforme du feutre, il est né-
cessaire que la pression exercée par le rouleau de compression croisse
avec le nombre de spires du feutre enroulé. La loi de croissance de la
pression à appliquer dépend de ncmbreux paramètres.
Jusqu'à présent, les moyens utilisés pour faire croître la
pression exercée ne donnent pas entièrenent satisfaction.
Dans le mode le plus usuel, l'accroissement de la pression
exercée résulte directement de 1'augmentation du "diam~tre" du feutre
enroulé. Par exemple, le rouleau de compression est disposé à 1'extré-
10 mité d'un bras mobile. Le rouleau de feutre en croissant repousse le
rouleau de compression. Un vérin pneumatique fixé sur le bras portant
le rouleau de ccmpression exerce une réaction qui tend à s'opposer au
déplacement du bras. La pression dans le vérin pneumatique qui se
transmet par 1'intermédiaire du bras et du rouleau de ccmpression
jusqu'au feutre en cours d'enroulement est d'autant plus forte que le
déplacement du rouleau de compression est plus grand.
Même lorsque de tels mcyens sont affinés, on ne parYient pas
en pratique à suivre de fac,on satisfaisante la progression nécessaire
pour assurer un taux de compression uniforme du fe~re sur toute sa
longueur. De façon typique, on constate le plus souvent une cc~pression
plus élevée au centre de l'enroulement par rapport à celle qui s'exerce
sur la partie située à la périphérie. Compte tenu des impératifs de re-
prise d'épaisseur, ceci conduit à réduire la compression sur l'ensemble
de l'enroulement. Par suite, les produits conditionnés sont soit moins
2~ longs soit plus volumineux qu'il ne serait nécessaire si l'on maitri-
sait parfaitement la mise en condition du feutre.
,
Par ailleurs, une difficulté suppl~mentaire résulte de la né-
cessite sur certaines installations de traiter des produits variés,
dont les caractéristiques nc~2nr~t vis-à-vis de la compression peuvent
~30 être très différentes les unes des autres. Dans ces conditions, à cha-
~que changement de production, il est nécessaire de modifier la disposi-
tion mécanique ce qui impose des réglages relativernent longs et
délicats.
L'invention se propose de fournir des moyens permettant d'as-
surer un enroulement des produits plus uniforme sur toute leur lon-
gueur. L'invention se propose aussi de fournir des moyens commcdément
adapkables au traitement de produits variés.
Pour parvenir ;à ces résultats, selon l'invention la compres-
sion exercée sur le feutre ne résulte pas d'une réaction passive, mais
.~ .
.
:
. . .
au contraire, d'un ~ uvement des organes de co~pression suivant un pro-
gramme bien déterminé par l'opérateur. A cet effet, les organes de cc~
pression sont associés à des n~yens moteurs capables d'assurer une
modification de leur disposition relative de telle sorte qu'à tout mo-
5 ment, au cours de l'enroulement du feutre, l'espace laissé disponibleentre ces organes détermine pour chaque spire une épaisseur co~primee
bien definie, fonction de la longueur du feutre déjà enrculée.
Les moyens moteurs assurant le déplacement des organes de
compression sont contrôlés par des mcyens de cc~mande associés à des
10 moyens de mesure et des mcyens de calcul. Ce déplacement s'effectue se-
lon un progra~me prédéterminé.
Les mcyens de calcul établissent les consignes de marche des
moyens ~ teurs en fonction de divers paramètres variables de l'instal-
lation. Un ou plusieurs de ces paramètres sont mesurés directement par
des moyens appropriés pendant le fonctionnement, et sont transmis pour
traite~ent aux mcyens de calcul. D'autres instructions variables peu-
vent aussi être introduites par l'opérateur.
L'invention est décrite de fac,on plus détaillée dans la sui-
te, en faisant référence aux planches de dessins dans lesquelles :
- la fi~ure 1 est une vue schématique d'une enrouleuse telle
que celle mise en oeuvre selon l'invention,
- la figure 2 est un schéma montrant différents éiéments com,
m2~ nt le fonctionne~ent de 1'enr~leuse,
- la figure 3 est un schéma prése~tant divers paramèt,es géo-
25 ~étriques pris en considération dans la détermination du programme de
com~ande de 1'organe de ccmpression, dans un ~cde de réalisation de
l'invention,
- les figures 4a à 4d sont des sche'mas montrant les varia-
tions d'épaisseur des produits déconditionnés suivant qu'ils ont été
enroulés par une technique selon l'invention ou par une technique tra-
ditionnelle.
L'enrouleuse représentée à la figure 1 peut être utilisée
pour la formation de rouleaux de feutres de laine de verre ou de pro-
duits compressibles analogues.
Cette enrouleuse peut être disposée directement à l'extrémité
d'une ligne de production de ces feutres. La facon dont les fibres sont
produites est sans i~portance pour l'invention. Il suffit, notamment
après l'étape de polymérisation du liant qui fait adhérer les fibres
les unes aux autres, que le feutre ainsi constitué présente une bonne
h;~
~Y _ 4 _
résilience, autrement dit qu'il puisse subir une com-
pression importante et reprenne ensuite la majeure
partie de son épaisseur initiale lorsqu'il cesse d'être
comprlme .
Il va de soi que parmi les feutres minéraux,
seuls ceux que l'on qualifie de "légers" se pretent à
ce mode de conditionnement. Pour des masses volumiques
supérieures à 30 kg/m3 et des épaisseurs supérieures à
20 mm, meme si le conditionnement comprend une certaine
compression, celle-ci ne peut s'exercer que sur des
produits plans. De la meme fason, les feutres revêtus
sur au moins une de leurs faces peuvent être enroulés à
condition que le revetement puisse subir une flexion
importante sans dommage. C'est le cas notamment des
papiers Kraft, des revêtements de films de matériaux
polymères aluminisés ou non, et de facon générale des
revetements minces et flexibles.
Le feutre 1 progresse sur le convoyeur 2 dans
le sens indiqué par la flèche. Le convoyeur 2 est mis
en mouvement par le moteur 3 par l'intermédiaire d'une
courroie 4 et du tambour d'entraînement 5.
Un chassis 6, enjambant le convoyeur 2, sup-
porte deux bras 7 et 8. Ces bras sont mobiles en rota-
tion respectivement autour des axes 9 et 10 portés par
des paliers fixés sur le châssis 6.
Le bras 7 porte un convoyeur 11 dont l'extré
mité la plus éloignée de l'axe 9 se situe en regard de
l'extrémité du convoyeur 2 à faible distance de ce der-
nier. Cette distance est aussi réduite que possible.
; ~ 3n Elle a pour but de faciliter l'amor~cage de l'enroule-
ment en lalssant au feutre un minimum d'espace. Cette
distance doit cependant etre suffisan-te pour éviter
tout risque de frottement des convoyeurs l'un sur
l'autre.
~2~
- 4a -
Le convoyeur 11 est à l'intérieur d'une enve-
loppe qui n'est représentée qu'en partie sur la ~igure
pour des raisons de clarté. La limite de la partie
manquante de l'enveloppe est indiquée en pointillé.
Dans cette position, les faces des convoyeurs
font entre elles un angle inférieur a 90~. Cet angle
est avantageusement compris entre 40 et 80~ et de pré-
férence voisin de 60~.
Le convoyeur 11 est mis en mouvement par le
10. moteur 3, par l'intermédiaire d'une transmission arti-
culée dé~ormable non représentée. Cette transmission
articulée est telle qu'elle permet le basculement du
bras 7 de la façon décrite ci-dessous.
Un vérin 13 fixé sux un support 33 solidaire
du chassis 6 permet de faire basculer le bras 7 de
fa~con à écarter l'extrémité du convoyeur 11 de celle du
convoyeur 2. En position écartée, la distance
séparant les deux convoyeurs est supérieure au diamètre des rouleaux de
feutre formés pour permet~re l'évacuation de ces derniers.
L'alimentation et la commande du vérin 13 ne sont pas repré-
sentées.
Le bras 8 cc~prend deux parties identiques situées de part et
d'autre du bras 7 qu'elles encadrent.
Les extrémités inférieures des deux parties du bras 8 portent
deux rouleaux 14 et 15. Ces rouleaux sont mis en rutation par l'inter-
médiaire de cha~~nes non représentées situées le long du bras lui-même.
L'entrainement est assuré par le moteur 3. Les roues de renvoi du mou-
vement des ch~~nes sont coaxiales à l'axe de rotation 10 du bras 8, de
telle façon qu'un déplacement du bras 8 puisse se faire sans ~difier
la tension des chaines. Un variateur de vitesse non représenté est
interposé sur le système de transmission.
Le bras 8 se prolonge par un contrepoids 17 qui l'équilibre
et rend son mouvement plus aisé.
Dans sa forme préférée selon l'invention, l'espace dans le-
quel s'effect~e l'enroulement de la bande de feutre est déli~ité par
deux convoyeurs et un rouleau. Le cas échéant, un au moins des con-
voyeurs peut être remplacé par un rouleau remplissant la même fonction.En dépit d'un mécanisme un peu plus compliqué, l'usage de convc~eurs
est avantageux pour plusieurs raisuns.
Une première raison tient au fait que même si les rouleaux
sont de dimensions relativement grandes, le con~act avec la bande en-
roulée s'effectue sur une surface convexe qui a tendance à déformer da-
vantage le feutre que ne le fait un convcyeur qui présente une surface
plane. Ceci es~ important pGur la bonne formation du rouleau.
Il faut noter en passant que 1'usage de rouleaux de grand
diamètre a pour inconvénient de conduire à un espace d'enroulement qui
est relativement important dans la position correspondant au début de
l'opération ce qui ne permet pas une maitrise parfaitement satisfaisan-
te des cûnditions imposées tout au long de l'enroulement.
Une autre raison est, qu'en utilisant à la place d'un ou des
deux convoyeurs un ou deux rouleaux dont les positions relatives sont
fixes, les points d'appui du feutre enroulé évoluent en fonction de la
progression de l'el~oulement. Si l'on part d'une disposition telle que
les trois points d'appui soient répartis r'egulièrement sur le pourtour
du rouleau de feutre, cette régularité disparait très rapidement et le
maintien est moins bien assuré.
Il est possible de modifier la position non seulement du ro~r
leau que, dans le cadre de 1'invention, nous ncmmons rouleau de con~
pression, mais aussi l'ensemble des rouleaux (ou convoyeurs) les uns
par rapport aux autres de facon que 'es points d'appui restent bien ré-
partis mais ceci nécessite un mécanisme compliqué.
Il paraît donc préférable d'utiliser des convoyeurs dont lespositions relatives peuvent demeurer fixes. L'augmentation du diamètre
du rouleau de feutre s'accompagne en effet d'un déplacement des points
d'appui sur les convoyeurs, déplacement qui tend à rétablir une dispo-
sition équilibrée de ces points d'appui.
Le troisième point d'appui sur le rouleau de co~pression sedéplace également suivant un mouvement qui maintient cette bonne dispc-
sition. Schématiquement dans cette disposition idéale les points d'ap-
pui sont équidistants les uns des autres. Pour se rapprocher de cette
dispDsition, la distance du rouleau de compression à l'axe de rotation
est suffiszmment grande et la position de cet axe est de préférence
telle que le déplacement se fasse sensiblement suivant la bissectrice
de l'angle des deux convoyeurs.
D2ns la suite de la description, nous ne ferons référence
qu'au cas représenté à la figure 1, c'est-à-dire celui dans lequel les
moyens délimitant 1'espace d'enroulement sont constitués par deux con-
voyeurs et un rouleau.
Dans les modes antérieurs un vé in pneumatique 18 monté sur
un support 19 solidaire du châssis 6 permet d'effectuer le déplacement
du bras 8 par l'interm'ediaire de sa tige 20,
Toujours dans les modes antérieurs, le vérin pneumatique in-
tervient de fap~n purement passive. Lorsque le bras 8, repoussé par le
feutre enroulé 21, pivote autour de l'axe 10. La pression de l'air dans
le vérin augmente et, par réaction, la pression sur le feutre s'ac-
croît.
Selon l'invention le mouvement du bras, et par suite la pres-
sion exercée sur le feutre, suivent un programme préétabli. Pour cela
la position du bras 8 est définie à chaque instant de façon précise.
Le dispositif moteur 18 est ainsi avantageusement un vérin
hydraulique ou un moteur électrique asservis en position. Leur puissan-
ce est choisie suffisamment élevée pour que la pression exercée par le
feutre soit pratiqu~ment sans influence sur le fonctionnement du rou-
leau de ccmpression contrairement à~ ce qui se produit avec le vérin
pneumatique antérieur.
' :~L2~
L'alLmentation du vérin hydraulique dans le cas de l'inven-
tion est effectuée de facon traditionnelle par un distributeur propor-
tionnel et un groupe hydraulique non représentés.
De facon générale, selon l'invention, le mouvement du bras 8
est fonction de la longueur du feutre enroulé et de telle sorte que
l'épaisseur de chaque spire de l'enroulement soit pratiqu~ment constan~
te.
L'enrouleuse selon 1'invention comprend ainsi au moins des
n~ens permettant de déterminer à tout instant la lon~ueur de feutre
enroulée, un capteur déternuunant avec précision la position du bras 8,
et des moyens de calcul dans lesquels le programme de déplacement du
bras 8 est mis en n~moire. Les m~yens de calcul reçoivent les signaux
relatifs a la longueur de feutre et des signaux de position du bras, et
élaborent en réponse une consigne de pcsition de ce bras, consigne qui
est exécutée par les n~ens moteurs (vérin hydraulique, moteur électri-
que) indiqués précédemment.
Un schéma de cc~mande du fonctionnement de l'enrouleuse est
représenté à la figure 2.
Une cellule photo-électrique 22 disposée à l'entrée de l'es-
pace dans lequel s'effectue l'enroulement et au-dessus du tapis 2, dé-
tecte l'arrivée d'une bande de feutre et déclenche le déroulement du
cycle de ccmman~e. Le sign21 est transmis à des moyens de calcul pro-
grammables 23.
Les moyens de calcul 23 rec,oivent également d'un capteur 24,
par exemple une dy~no tachymétrique, un sign21 de vitesse de progres-
sion du convoyeur 2 et par conséquent du feutre.
La co~binaison du sign21 d'arrivée du feutre et de vitesse,
dorlne la lcngueur du feutre enroulée.
Les moyens de calcul recoivent encore un signal provenant
d'un codeur de position 25 déterminant 1'angle du bras 8 portant le
rouleau de compression par rapport à une position de référence.
Le cas échéant, un capteur supplémentaire permet de mesurer
la hauteur initiale du rouleau de compression vis-à-vis du convoyeur 2.
Cette détermination est nécessaire lorsque cette hauteur est modifiée
pour tenir cc~pte des changements d'épaisseur des produits traités.
Sur la figure 1 les moyens permettant de mcdifier la hauteur
initiale de 1'axe lO du bras 8 60nt représentés en 29. Il s'agit p2r
exemple d'un système entrainé par un ~ teur à vis.
Bien entendu la mesure de la hauteur initiale du bras 8 comme
: .: -
.
~6~
celle de la vitesse du tapis convGyeur 2 peuvent aussi etre introduites
par 1'opérateur directement dans les données fournies aux moyens de
calcul. En effet, ces paramètres restent habituellement ccnstants au
cours de longues périodes de f~nctionnement. Leurs variations sont conr
S mar~ées par l'operateur qui peut donc modifier en conséquence les don-
nées introduites dans les m~yens de calcul.
Les moyens de calcul en fonction de ces données et de l'algo-
rithme de cGm~ande introduit en mémoire établissent des consignes qui
sont envoyées aux ccn~andes 26 contrôlant le fonctionne~,ent des moyens
moteurs 27 actionnant le déplacement du rouleau de compression, et éga-
lement les mcyens 28 actionnant le déplacement du convoyeur dorsal 11.
Ie fonctionnement de l'enrouleuse selon l'invention s'établit
de la fac,on suivante,
La bande de feutre 1 portée par le convoyeur 2 passe devant
la cellule photcélectrique 22 et déclenche une mesure du temps écoulé
dans le cycie de fonctionnement.
Avant de pénétrer dans 1'espace délimité pour l'enroulement,
la bande de feutre est cor,primée au moyen du rouleau 15.
Le rouleau 15 est porté par le bras 8. Il est animé com~e
le rouleau de coTpression 14 et tourne en sens inverse. Le roule~u 15
permet d'éviter que le feutre entre en contact avec le rouleau 14
lorsqu'il est introduit dans l'espace dans lequel s'effectue l'enroule-
ment. En effet, le sens de rotation du rouleau 14 est tel qu'il ten-
drait à refouler le feutre au lieu de faciliter son entrée dans cet
,espace.
La vitesse de rotation du rouleau 15 est reglée de fac,on que
la vitesse à la périphérie corresponde sensiblement à celle du con-
voyeur 2,
Le feutre entrainé par le convoyeur 2 vient heurter le con-
voyeur dorsal 11 et se replie sur lui-meme. Du convoyeur 11 l'extremQté
du feutre est diriyée vers le rouleau de compression 14, Le rouleau 14
contraint le feutre à une nouvelle flexion sur lui-meme. Du rouleau 14,
l'extrémité du feutre est renvoyée vers le convo,veur ~ où elle entre en
contact avec la face superieure du feutre.
Une première boucle de feutre est ainsi formee. Le rouleau
progresse ensuite par épaisseurs successives qui viennent s'ajouter les
unes aux autres.
Très tot après le début de l'enrculement, le roulea~ de ccor
pression 14 s'écarte de sa position initiale pour tenir co~pke de l'ac-
p~ - 9 -
croissement de volume du feutre enroulé. Le déplace-
ment se fait dans le sens lndiqué par la flèche F par
basculement du bras ~. Le mouvement est commandé de
façon programmée pour faire en sorte que toutes les
spires du rouleau formé aient sensiblement la même
épaisseur.
Il faut remarquer que l'épaisseur imposée
n'est pas nécessairement exactement celle que l'on
retrouve dans le rouleau de feutre. Il faut en effet
tenir compte de l'élasticité du produit et des défor-
mations qu'il présente au cours de l'enroulement. En
pratique, l'épaisseur imposée est généralement infé-
rieure à celle du feutre dans le rouleau achevé, et qui
n'est plus maintenu par les convoyeurs et le rouleau de
compression.
En s'écartant de sa position initiale le bras
8 accroit progressivement la distance entre le convoy-
eur 2 et le rouleau 15. Cette distance devient telle
qu'à partir d'un certain moment le rouleau 15 cesse
d'etre en contact avec le feutre. La distance est
alors également suffisante pour que le feutre porté par
le convoyeur 2 ne vienne pas au contact du rouleau de
compression 14.
A la fin de la bande de feutre l une enve-
loppe de papier ou d'un polymère est déposée sur unedes faces du Eeutre. La longueur de cette enveloppe
est telle qu'elle recouvre entièrement la surface exté-
rieure du rouleau de façon connue.
Pendant ce temps, le rouleau ayant atteint sa
dimension finale, le déplacement du bras 8 s'est inter-
rompu.
La mise en place de l'enveloppe sur le feutre
étant faite, le conditionnement de la bande de feutre
est achevée par exemple par collage de l'enveloppe de
façon que celle-ci maintienne le feutre dans sa forme
~.~26~0
- 9a -
finale comprimee. Le bras 7 mu par le vérln 13 bas-
cule. Le rouleau de feutre qui est entraIné par le
convoyeur 2 es* évacué par l'ouverture dégagée entre
les convoyeurs 2 et 11.
Dans le meme -temps, le bras 8 est ramené à sa
position lnitiale. Enfin, le bras 7 est également
ramené en position de travail. L'enrouleuse est prete
pour le traitement d'une nouvelle bande de feutre.
Les mouvements de basculements du bras 7 et
de rappel du bras 8 sont exécutés de façon très rapide
pour que l'intervalle de -temps séparant deux bandes de
feutre puisse etre très réduit. En pratique l'ensemble
de l'éjection du rouleau formé et du retour à la posi-
tion de travail n'excède pas deux à quatre secondes.
Dans ces opérations le feutre maintenu com-
primé ne se présen-
/
/
/
_
te pas sous forme rigcureusement cylindrique. Il subit un léger écrase-
ment aux points de contact avec les convcyeurs et le rouleau de
compression. Nous avons vu que 1'utilisation des convoyeurs 2 et 11
permet de maintenir une surface de contact relativement large en parti-
culier par rapp~rt à celle du rouleau de compression 15. Celui-ci doit
en effet nécessairement présenter un faible rayon de courbure pour po~-
voir délimiter un espace d'enroulement de faibles dimensions au début
du processus.
Pour minimiser les déformations du rouleau en cours de prépa-
ration, il peut être avantageux d'établir de legères différences de vi-
tesse entre, d'une part le convoyeur 2, et d'autre part le convoyeur 11
et le rouleau 14. En faisant en sorte que la vitesse du convoyeur 11 et
du rouleau 14 soit légèrement supérieure (en général ~ ins de 5 %) à
celle du convoyeur 2, on maintient le feutre tendu entre ces points de
contact successifs et on évite l'apparition de déformations importan-
tes qui peuvent nuire à la régularité de l'enroulement.
Ces légères différences de vitesse éventuelles permettent de
ccmpenser un glissement possible du feutre sur le convoyeur 11 ou le
rouleau 14, glissement dû p~r exemple à la faible surface de contact.
Le système d'introduction de l'enveloppe est schématisé à la
figlre 1. Les feuilles décoùFées et partiellement encollées provenant
d'un distributeur, non représenté, et com~andé également par les moyens
de calcul sont acheminées par une bande convoye~lse 30. Elles passent
ensuite sur des courroies 31, de fac,on connue, de telle sorte qu'elles
se déposent sur l'extrémité de la face supérieure de la bande de feutre
au moment où celle-ci va pénétrer dans l'espace d'enroulement.
La feuille de l'enveloppe est entraînée par le feutre. Elle
est prise dans la dernière spire. Cette feuille s'étend au-delà de
l'extrémité de la bande de feutre sur une longueur supérieure à celle
de la peri~hérie du rouleau, de sorte qu'elle l'enveloppe entièrement.
Nous avons indiqué précéden~ent que le déplace~,ent du rouleau
de ca~pression suivait une loi penmettant d'assurer une épaisseur égale
des spires. Dans le cas représenté à la figure 1, la loi choisie est
avantageusemQnt la suivante. Les symboles utilisés sont ceux indiqués à
la figure 3.
Sur la figure 3 sont représentés schématiquement le ccnvoyeur
do~sal 11, le c~nvoyeur horizontal 2, le rouleau de co~Qression 14 et
le bras 8.
Connaissant le rayon final R du rouleau forme et la longueur
~ ~ ~ %~
ll
de la nappe de fibre N, on en déduit l'épaisseur E de chaque spire :
E = ~R2/~.
Pour avoir E constant, le mcuvement du bras 8 portant le rou-
leau de co~pression doit être tel qu'à tout instant le rayon r du rou-
leau déjà constitué pour une longueur 1 du feutre soit :r = Y1.E/n,
soit :
r - R~ ~ .
Un calcul basé sur la gécmétrie du système tel que présenté à
la figure 3 permet d'exprimer les variations de l'angle A que fait le
bras 8 avec la verticale à tout instant. Les moyens de calculs contrô-
lent à chaque instant que la position du bras répond effectivement à
cette condition.
La valeur de l'angle A en fonction des différents paramètres
géométriques est du type :
A = arc cos ¦(L2+r2~a2+k2-R2) / 2 ~(LZ~r2) (a2+b2) + arc tg b/a + ~ ]
avec :
a = H ~ h - R ; b = R cotg d /2 - D ; ~ = arc tg r/L.
Dans ces expressions, les différents termes désignent respec-
tivement :
- L : longueur du bras 8 entre l'axe de rotation et celui du
rou leau de compression,
- H + h : distance de l'axe de rotation lO au tapis convcyeur 2,
- ~ : angle formé par les directions des deux convcyeurs 2 et ll,
25 - D : distance séparant le point de concours de la direction des
; faces des convoyeurs à la projection du centre de rotation au
bras ~ sur la face du convcyeur 2.
Bien entendu, cette expression de l'angle du bras 8 avec la
verticale ne correspond qu'à la configuration représentée. Lorsque les
divers éléments constituant l'enrouleuse sont dans des pcsitions rela-
tives différentes, une autre expression doit être utilisée pour base du
programme intro~uit dans les moyens de calcul. Les expressions pré é
dentes ne sont données qu'à titre d'illustration de la methcde utilisée
Les conditions géométriques qui viennent d'être considérées
ne constituent qu'une série de paramètres pris en compte par les m~yens
de calcul. Les principaux autres paramètres sont notamment ceux qui dé-
pendent de la nature du feutre enroulé : épaisseur initiale, longueur
totale de 12 bande, masse par unité de surface, taux de compression ad-
missible, etc... Les valeurs de ces paramètres peuvent être introduites
12
directement par l'opérateur, soit séparément, soit globalement, en se
reportant à un code auquel correspond l'ensenble des valeurs mises en
mémoire, chaque produit ayant son propre code.
La technique de conditionnement selon 1'invention a fait
l'objet d'essais sur une ligne industrielle de production de feutres de
fibres de verre.
Les feutres utilisés sont constitués de fibres produites par
une technique de centrifugation. Dans cette technique, le matériau en
fusion est passé dans un centrifugeur portant à sa périphérie un grand
nombre d'orifices de petits diamètres. Sous l'effet de la force centri-
fuge le matériau est projeté par ces orifices hors du centrifugeur sous
forme de filaments. Ces filaments fins sont encore étirés par des cou-
rants gazeux chauds longeant à grande vitesse la périphérie du centri-
fugeur. Les fibres produites sont recueillies sur un convoyeur. Dans
leur trajet vers le convoyeur elles sont enduites d'un liant, Les fi-
bres recueillies sont ensuite passées dans une enceinte de traitement
dans laquelle le liant est polymérisé. La nappe de fibres ainsi formée
est découpée aux dimensions adéguates. C'est cette nappe qui est enrou,
lée de la fac,on décrite selon l'invention.
D~ns les installations industrielles, ordinairement, plu-
sieurs dispositifs centrifuges sont alignés au-dessus d'un même conr
voyeur.
Dans les essais effectués, quatre ou cinq centrifugeurs ont
été utilisés simultanement.
Les feutres préparés au cours de ces essais sont relativement
légers ; leur masse volumique varie de 6,8 kg/n~ à 10,8 kg/n~. Les fi-
bres sont fines ; le micronaire est soit de 2,5/5 g soit 3,1/5 g.
Les feutres contiennent 4,5 % en poids de liant.
L'épaisseur ncmlnale, c'est-à-dire l'épaisseur garantie à
l'utilisateur, est pour tous ces produits de 90 mm. En fait pc~r tenir
compte de la reprise d'épaisseur incamplète après stockage une sur-
épaisseur est systématiquement prévue dans le feutre avant enroulement.
Pour les produits enroulés de façon traditionnelle cette sur-
épaisseur est d'autant plus i~portante qu'elle doit pallier les défauts
de l'enroulement. Il est nécessaire en effet de pouvoir retrouver au
moLns l'épaisseur nominale en tout point du feutre déroulé. Pour tenir
co~pte du fait que tra~itio~nellement les premières spires du rouleau
sont plus fortement comprimees et reprennent moins bien leur épaisseur,
le feutre initial dans les techniques antérieures doit présenter une
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forte surépaisseur qui peut atteindre ou dépasser 60 ~.
A titre de comparai~on, les essais ont été conduits sur les
mêmes produits sur ~me enrouleu~e selon 1'invention et sur une enrou-
leuse de type traditionnel dans laquelle le rouleau de feutre subit la
réaction d'un vérin pneumatique, la pression e~ercée par le rouleau de
ccmpression étant d'autant plus élevée que le diamètre du rouleau de
feutre est plus grand.
Dans le tableau suivant figurent les épaisseurs mesurées
après déconditionnement pour les produits A enroulés de façon tradi-
tionnelle et les produits B enroulés suivant la technique de l'inven-
tion. Bien entendu dans les deux cas la longueur de la bande de feutre
et le diamètre final du rouleau sont les memes. Dans ce tableau,
l'écart relatif est aussi indiqué.
Pour ces essais, les mesures d'épaisseur sont conduites en
suivant la norme francaise ~F-~-20.101. Selon cette norme, l'épaisseur
est mesurée sous une pression conventionnelle de 50 ~/n~. Les mesures
sont faites tous les 250 mm dans le sens de la longueur, et à 175 mm
des bords dans le sens de la largeur.
Les valeurs données dans le tableau correspondent à la mcyen-
ne des valeurs mesurées sur toute la longueur de la bande de feutre.
.. . . ..
Enrouleuse A ¦ Enrouleuse B ¦
¦ Feutre l ep~isseur mm L _épaisseur mm ¦ % ¦
¦ - 10,8 kg/m~
25 ¦' 1 ¦ - micronaire 3,1/5 g ¦ 102,4 ¦ 113,5 ¦ + 10,3¦
- 8,6 Xgin~
¦ 2 ¦ - micronaire 3!l!5 9 1 _ 100,5¦ 106,7 ¦ + 6,2¦
9,4 kg/m~ l l l l
~' ¦ 3 ¦ - micr ~ ire 2,7/5 9 ¦ 86,7 1 99~9 _ ¦ + 15,2¦
30 1 1 - 10,8 ~g/m~
4 ¦ - micronaire 2,7/5 g ¦ 87,6 ¦ 100,9 ¦ + 15,2¦
Dans tous ces exemples on constate que toutes con~itions éga-
les par ailleurs, l'enroulement effectué dans les conditi~ns permet un
gam de reprise d'épaisseur substantiel.
Un effet encore plus remarquable est que l'épaisseur du pro-
duit déroulée est beaucoup plus régulière sur tcute la longueur. La
surcompression des premières spires qui constitue un défaut relative-
ment frequent du mode d'enroulement traditionnel a notamment pratique-
ment disparu. Cette régularité est particulièrement avantageuse dans la
.
mesure où elle peut conduire, par exemple, à une réduc-
tion d'épaisseur du feutre initial ou à une compression
uniforme plus importante.
Les profils des feutres A et B pour ces
quatre produits sont représentés aux figures 4a à 4d.
Les valeurs reportées sur les graphiques
correspondent respectivement aux moyennes determinées
sur cinq troncons égaux répartis sur toute la longueur
de la bande de feutre. Les résultats s'inscrivent de
gauche à droite, la partie gauche représentant l'extré-
mité située au centre du rouleau et la partie droite
celle située à la périphérie.
Sur ces figures on constate que l'uniformité
du produit a été considérablement améliorée, la reprise
d'épaisseur est dans l'ensemble légèrement croissante
de la partie correspondant aux premières spires à celle
correspondant aux spires finales du rouleau. Ceci peut
éventuellement s'expliquer par le fait que dans le
programme utilisé pour ces essais, la seule condition
fixée est une épaisseur de spire constante. Pour tenir
compte du rayon de courbure variable au fur et à mesure
de l'enroulement et des différences de déformation qui
en résultent, il peut être préférable de programmer
l'enroulement de telle manière que l'épaisseur des
spires soit legèrement decroissante du début à la fin
de la formatio~ des rouleaux.
Les moyens proposés selon l'invention ont
encore ceci de remarquable qu'ils permettent une modi-
fication très commode de conditions de fonctionnement.
Il suffit pour cela de modifier ou compléter le pro-
gramme d'instructions mis en mémoire dans les moyens de
calculs. Aucune intervention n'est nécessaire sur les
éléments mécaniques du dispositif.
Pour cette raison, la recherche des condi-
tions d'enroulement les mieux adaptées à chaque type deproduit peut se faire sans difficulté.
