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L'invention concerne un cylindre de lamino - à
envel,oppe deformable du type comportant un support f_xe,
une enveloppe tubulaire et .un ensemble d'élement~ de
maintien de l'enveloppe dans la direction radiale.
on a dej~ propose d'utiliser de tels cylindr_- à
enveloppe deformable comme cylindres d'appui dans des c-~es
de laminoir, par exemple du type quarto, pour le lami-.~ge
de produits plats. Ces cylindres permettent par exe=?le
d'effecteur des corrections d'épaisseur et de planeite sur
le produit plat en cours de laminage.
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Les eléments de maintien de l'enveloppe tubulaire
dans la direction radiale par rapport au support fixe sont
généralement constituées par des vérins dont la chambre est
usinée ou rapportée su~ le support fixe et dont la tige
comporte, à son extrémité dirigée vers la surface
interieure de l'enveloppe, un patin de glissement réservant
une chambre permettant d'établir un film de fluide entre le
patin et l'enveloppe tubulaire. De cette facon,
l'enveloppe peut glisser pratiquement sans frottement
pendant sa rotation sur l'extrémité du patin.
Dans les cylindres à enveloppe déformable connus, un
même fluide sous pression alimente la chambre du vérin et
la chambre du patin pour constituer le film fluide de
glissement. Ces deux chambres sont donc en communication
par un canal prévu dans la tige du vérin.
La pression d'alimentation de la chambre du vérin
doit être réglée et modulée en fonction des paramètres de
réglage de la cage du laminoir. Il faut donc prévoir un
circuit hydraulique d'alimentation comportant des éléments
hydrauliques ou électro-hvdrauliques de réglage. De tels
éléments sont limités, dans leur condition d'utilisation,
à une pression de 300 bars au maximum.
Dans le cas d'un laminoir utilisé pour le traitement
de produits nécessitant des efforts de laminage élevés,
cette pression d'alimentation des vérins peut s'avèrer
insuffisante, si bien que dans certaines phases du
laminage, les tiges des vérins peuvent être amenées en
butée dans leur chambre, contre le support fixe, ce qui
n'est pas trop grave puisqu'on perd simplement, de facon
momentanée, la possibilité de réglage de la cage, mais
surtout le film de fluide entre le patin et l'enveloppe
tubulaire peut être totalement laminé, ce qui entraîne un
frottement générateur de destructions entre l'enveloppe
tubulaire et le patin du vérin ou même le support fixe.
De façon plus générale, dans le cas du laminage d'un
produit plat quelconque, il peut se produire des
surpressions momentanées, notamment au moment de
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l'engagement de la bande dans la cage de laminoir. Si la
pression du film fluide entre les patins des vérins de
maintien de l'enveloppe et cette enveloppe tubulaire est
insuffisante, il peut se produire une mise en contact et
des frottements générateurs d'usure ou de destruction de
l'enveloppe, des patins et du support fixe.
Le but de l'invention est donc de proposer un
cylindre de laminoir à enveloppe déformable constitué par
un support fixe, une enveloppe tubulaire entourant le
support avec un certain jeu radial et un ensemble
d'éléments de maintien de l'enveloppe tubulaire dans la
direction radiale de telle sorte qu'au moins une chambre
alimentée en fluide à haute pression soit ménagee entre le
support fixe et chacun des éléments de maintien dont les
extrémités dirigées vers la surface interne de l'enveloppe
tubulaire sont séparées de cette enveloppe par un film de
fluide occupant une zone en forme de secteur annulaire et
permettant la rotation de l'enveloppe autour du support
fixe, cylindre de laminoir qui ne présente pas les
inconvénients des cylindres connus de l'art antérieur, lors
de l'apparition de suppressions dues à un effort de
laminage excessif.
Dans ce but, la zone en forme de secteur annulaire
entre le support fixe et les éléments de maintien est en
communication, ~ l'une de ses extrémités, avec au moins un
conduit d'alimentation en fluide basse pression et à son
autre extrémit~ avec au moins un conduit de récuperation du
fluide de façon que chacun des éléments de maintien
constitue un palier hyrodynamique avec l'enveloppe
tubulaire, lors de la rotation de celle-ci et chacune des
chambres ménagées entre un élément de maintien et le
support fixe est reliée à une source de fluide sous haute
pression totalement indépendante de l'alimentation en
fluide du palier hydrodynamique correspondant.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va
maintenant décrire, ~ titre d'exemples non limitatifs, en
se référant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes
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de réalisation d'un cylindre de laminoir suivant
l'invention utilisable comme rouleau d'appui dans une cage
de laminoir pour produits plats.
La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un
cylindre suivant l'invention et suivant un premier mode de
réalisation.
La figure 2 est une vue suivant F de la figure 1.
La figure 3 est une vue de dessus des éléments de
maintien de l'enveloppe du cylindre représenté sur les
figures 1 et 2.
La figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'une
variante d'exécution du cylindre représenté aux figures 1,
2 et 3.
La figure 5 est une vue en coupe transversale d'un
cylindre suivant l'invention et selon un second mode de
réalisation.
La figure 6 est une vue de dessus des éléments de
maintien de l'enveloppe du cylindre représenté à la
figure 5.
Sur la figure 1, on voit un cylindre comportant une
enveloppe tubulaire 1, un support fixe 2 et un ensemble
d'éléments de maintien radial tel que 3. Trois éléments de
maintien 3a, 3b et 3c, disposé les uns à la suite des
autres dans la direction longitudinale du cylindre, sont
visibles sur la figure 2 qui représente une vue de côté du
support fixe et des éléments de maintien.
Le support fixe 2 est monté à ses extrémités dans le
bâti de la cage et comporte une partie supérieure
cylindrique 4 dont le diamètre est inférieur au diamètre
intérieur de l'enveloppe tubulaire 1. La partie inférieure
5 du support fixe 2 est usinée pour constituer trois
pistons cylindriques 5a, 5b, 5c à axes verticaux
représentés sur la figure 2.
Les éléments de maintien 3a, 3b et 3c sont
constitués par des portions de cylindre à l'intérieur
desquelles sont usinés des logements de forme cylindrique
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et d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre des
pistons 5a, 5b et 5c.
Ces logements 7a, 7b et 7c visibles sur la figure 3
constituent les cylindres des vérins hydrauliques de
maintien dont les parties 5a, 5b et 5c du support fixe 2
sont les pistons. Un jeu de joints 8 permet de réaliser un
montage étanche des pistons 5 dans les cylindres 7.
Les éléments de maintien 3 ont un diamètre extérieur
légèrement inférieur au diamètre extérieur de la partie
cylindrique supérieure 4 du support fixe 2. La forme des
éléments 3 est déterminée de facon à faciliter la création
du film d'huile. Entre l'extrémité du piston 5 et le fond
du cylindre 7 est ménagée une chambre 9 qui est alimentée
en huile hydraulique sous haute pression par une
canalisation 10.
L'ensemble du support 2 et des éléments de maintien
3 assemblés par engagement des pistons 5 dans les cylindres
7 a une forme grossièrement cylindrique, l'enveloppe
tubulaire 1 étant montée autour de cet ensemble et un
espace annulaire d'une certaine épaisseur étant maintenu
entre la surface intérieure de l'enveloppe tubulaire 1 et
la surface extérieure de l'ensemble du support fixe 2 et
des pièces de maintien 3.
A sa partie inférieure, cet espace constitue un
secteur angulaire 12 d'une amplitude un peu inférieure à
180. Aux extrémités de ce secteur angulaire 12, compris
entre l'enveloppe tubulaire 1 et les pièces de maintien 3,
débouchent des canalisations 14 et 15 usinées dans le
support fixe 2. Les canalisations 14 et 15 débouchent
juste au-dessus des extrémités des pièces de maintien 3 en
forme de secteurs cylindriques.
Les canalisations 14 sont alimentées en huile à
basse pression qui s'écoule dans le secteur angulaire 12
avant d'~tre évacuée par les canalisations 15
correspondantes.
Dans le laminoir en fonctionnement, l'enveloppe
tubulaire 1 est mise en rotation à grande vitesse autour du
~ X
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support fixe 2 et des eléments de maintien 3. Grâce à la
circulation d'huile hydraulique dans le secteur annulaire
12, entre la canalisation d'arrivée 14 et la canalisation
d'évacuation 15, un film de fluide est interposé entre la
surface intérieure de l'enveloppe tubulaire 1 et la surface
extérieure des éléments de maintien 3.
Le cylindre de laminoir représenté à la figure 1 qui
peut par exemple constituer un rouleau supérieur d'appui
dans une cage quarto de laminoir reçoit des efforts de
laminage dirigés de bas en haut qui sont transmis aux
éléments de maintien 3 par l'intermédiaire du film fluide
hydrodynamique circulant dans l'espace annulaire 12.
La largeur de cet espace 12 a tendance à diminuer
sous l'effet des efforts de laminage mais la pression du
fluide en circulation augmente alors pour atteindre des
niveaux qui peuvent être de l'ordre de plusieurs milliers
de bars dans le cas d'un laminoir quarto.
Les éléments de maintien 3 constituent des paliers
ou patins hydrodynamiques susceptibles de transmettre des
efforts de laminage extrêmement élevés aux vérins
constitués par les eléments 5 et 7.
Dans le cas d'un effort de laminage qui devient
momentanément très élevé, on évite, gr~ce a la présence du
patin hydrodynamique, toute possibilité de contact entre
l'enveloppe 1 et l'élément de maintien 3. En revanche, la
pression dans la chambre 9 du vérin est limitée par le fait
que le fluide haute pression amené par la canalisation 10
provient d'un circuit hydraulique de commande dont la
pression d'utilisation peut aller jusqu'à 300 bars et même
un peu au-delà si l'on ne recherche pas une régulation très
precise de la pression. Cependant dans le cas d'une
surpression momentanée importante, le piston 5 peut venir
en butée sur le fond du cylindre 7. Ceci n'a pas
d'incidence sur le fonctionnement du laminoir, mis à part
le fait que la correction d'épaisseur ou de planéité n'est
plus possible momentanément.
X
33~
Aucune destruction par frottement entre l'enveloppe
tubulaire 1 et les éléments 3 n'est cependant à craindre
grâce à la présence du palier hydrodynamique.
Pour éviter toute possi~ilité de mise en contact
accidentelle de l'enveloppe tubulaire 1 et des éléments de
maintien 3, en cas de défaut d'alimentation en fluide basse
pression du palier hyrodynamique par la canalisation 14, ou
en cas d'arrêt de la rotation de l'enveloppe tubulaire 1,
on a prévu une alimentation de secours à haute pression de
l'espace 12 en ~orme de secteur annulaire, comportant une
canalisation 17 dans le support fixe, une canalisation 18
dans l'é].ément de maintien radial 3 et une conduite
flexible 19 dans l'espace ménagée entre l'enveloppe
tubulaire 1 d'une part et le support fixe 2 et les éléments
de maintien 3 d'autre part.
Sur la figure 4, on VQit une variante de réalisation
de l'ensemble constitué par le support 2 et le dispositif
de maintien 3 de l'enveloppe tubulaire.
Le support 2 est réalisé suivant une forme
pratiquement identique à celle décrite en se référant à la
figure 2 mais le dispositif de maintien 3 est réalisé sous
forme monobloc au lieu d'être constitué par troi.s patins
successifs 3a r 3b et 3c.
Un tel dispositif qui est plus simple à réaliser
limite cepend,ant les possibilités de réglage qu'on peut
effectuer avec le cylindre à enveloppe déformable.
Cependant, ce dispositif présente les mêmes avantages que
le dispositif décrit en se référant aux figures 1, 2 et ~,
en ce qui concerne la résistance du film liquide
hydrodynamique aux surpressions en cours de laminage.
Les canalisations 14 d'alimentation en fluide basse
pression (ainsi que les canalisations 15 de récupération du
fluide non représentées) doivent être réparties de façon
régulière sur toute la longueur du cylindre pour éviter les
manques de liquide du palier hydrodynamique en cer-tains
points. Dans le mode de réalisation représenté sur la
figure 4, on a ainsi disposé deux canalisations 14 et deux
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canalisations 15 au niveau de chacun des pistons 5 usinés
dans le support fixe 2.
Sur les figures 5 et 6, on a representé
respectivement un cylindre de laminoir suivant un autre
mode de réalisation et les éléments de maintien et d'appui
de ce cylindre.
L'enveloppe tubulaire 21 du cylindre est montée
comme pr~cédemment avec un certain jeu radial autour de
l'ensemble constitué par le support fixe 22 et les éléments
d'appui 23 en forme de secteurs cylindriques.
A la différence du dispositif représenté sur les
figures 1 et 2 dont le support 2 ne comportait qu'un seul
piston 5 en face de chacun des éléments de maintien 3, le
dispositif représenté aux figures 5 et 6 comporte un
support fixe 22 qui est usiné pour constituer deux pistons
25 et 26 au niveau de chacun des éléments de maintien 23.
On peut ainsi utiliser des éléments de maintien plus
nombreux dont la section par un plan horizontal, comme
visible sur la figure 6, a la forme d'un rectangle allongé
tout en gardant une surface suffisante pour la section
totale des cylindres 27 et 28 correspondant aux pistons 25
et 26.
L'ensemble d'éléments de maintien et d'appui
représenté à la figure 6 comporte 5iX éléments à section
rectangulaire allongee 23a a 23f comportant chacun deux
cylindres 27a et 28a ~ 27f et 28f.
La section totale des deux cylindres 27 et 28 est en
effet plus importante que la section totale du cylindre
unique de diamètre maximum qu'on peut loger dans la section
d'un élément d'appui et de maintien 23 tel que représenté
a la figure 6.
De tels éléments de maintien et d'appui peuvent donc
supporter des efforts de laminage exceptionnels plus
importants. Un tel dispositif comportant un plus grand
nombre d'éléments de maintien permet également un meilleur
réglage de la forme de l'enveloppe déformable 21 du
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cylindre et donc un meilleur contrôle de la planéité et de
l'epaisseur du produit plat en cours de laminage.
Les principaux avantages du cylindre de laminoir
suivant l'invention sont donc de pouvoir transmettre des
efforts plus importants par l'intermédiaire de l'enveloppe
déformable, du film liquide et des éléments de maintien et
d'éviter ainsi une mise en contact entre l'enveloppe
déformable et les éléments d'appui ou le support fixe. Le
cylindre de laminoir suivant l'invention permet également
d'augmentex la force exercée par les vérins associés à
chacun des dispositifs de maintien pour un cylindre
utilisant un même nombre de dispositifs d'appui situés les
uns à la suite des autres dans la direction longitudinale
du cylindre.
L'invention ne se limite pas aux modes de
réalisation qui ont été décrits.
C'est ainsi qu'on peut imaginer d'autres modes de
réalisation du support fixe et des dispositifs de maintien
et d'appui. En particulier, au lieu de réaliser les
pistons dans le support fixe et les cylindres dans les
éléments de maintien, on peut prévoir les cylindres dans le
support fixe et les pistons dans les éléments de maintien.
on peut également prévoir des éléments de maintien
ayant une section de forme carrée ou rectangulaire
quelconque et comportant un nombre de cylindres ou pistons
quelconque disposes en face d'éléments correspondants dans
le support fixe.
Enfin, le cylindre de laminoir suivant l'invention
s'applique non seulement dans le cas des cylindres d'appui
d'un laminoir quarto mais encore dans le cas des cylindres
d'appui d'un laminoir quinto ou sexto. Les éléments de
maintien et d'appui peuvent être utilisés non seulement
pour le réglage de planéité et d'épaisseur d'un produit
plat mais encore pour d'autres fonctions telles que le
serrage de la cage, par exemple pour le contrôle de tension
d'une bande de tôle.
