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"Tambour sécheur. notamment pour machine de fabrication
de paPier".
L'invention concerne les tambours sécheurs, notamment les
tambours sécheurs pour machines de fabrication de papier, pour
l'industrie textile, et analogues. -
Les tambours sécheurs connus sont généralement chauffés
par de la vapeur d'eau introduite sous pression à l'intérieur de
leur enceinte ; différentes allures de chauffe sont possibles si
l'on module la pression de la vapeur introduite.
Pour les applications dans lesquelles il est nécessaire
de modifier la capacité de séchage, par "section", sur toute la -
longueur de la "table" du tambour, afin de permettre un contrôle de
profil d'humidité, ou, en faisant appel à la notion inverse, de -
siccité, du produit à sécher (c'est souvent le cas dans le domaine
de la papeterie), on dispose actuellement de plusieurs
possibilités :
- ajouter, à l'extérieur du tambour, des rampes de
soufflage de vapeur ; cette solution est peu pratique, et d'un `
réglage difficile ;
- intégrer des résistances électriques à la virole des
tambours ; en cas d'irr~gularité ou de défaut de fonctionnement, il
est nécessaire de démonter une grande partie du tambour pour
intervenir ~ur le dispositi~ de chau~age compl~mentaire ;
- créer une induction électromagnétique, au moyen de
courants de Foucault, extérieurement ou intérieurement à la virole
du tambour ; cette solution implique une déformation de la forme
idéale de la virole.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients,
et également de permettre l'équipement, ultérieur à leur
fabrication, des tambours sécheurs connus, en dispositif de
chauffage pour le contrôle de profil, et cela après l'apport de
modifications, sinon de détails, du moins limitées.
A cet effet, l'invention concerne un tambour sécheur,
notamment pour machine de fabrication de papier, pour machine -
textile, et analogues, du type comportant une virole cylindrique
portée par des joues d'extrémité dont au moins l'une est liée en
,' -:- .
'~' ' ,:,~".,. '
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rotation à des moyens moteurs, tambour caractérisé en ce
qu'il comporte, pour son chauffage, des résistances
électriques de chauffage principal de forme allongée
adaptées à être alimentées en permanence lors du
fonctionnement dudit chauffage principal, et des résistances
électriques de correction de profil également de forme
allongée adaptées à être alimentées sélectivement, au moins
certaines des résistances de chauffage principal étant plus
longues que n'importe laquelle des résistances de correction
de profil, les résistances de chauffage principal et de
correction de profil étant portées par un manchon
cylindrique fixe en matière réfractaire et recouvert d'un
revêtement réflecteur de chaleur, disposé coaxialement à
l'intérieur de la virole.
Cette structure permet d'alimenter tout ou partie
des résistances de chauffage principal, en fonction des
be60ins.
.
De plus, grâce au fait que les résistances sont :- -
port~es par un manchon fixe, et que seules les viroles
tournent, on peut, dans le cas de l'équipement d'un tambour
exi6tant, conserver la virole d'origine~
Cette structure permet également, selon des
caractéristique~ avantageuses de l'invention, ~ue les deux
joues, disposées aux extrémité~ opposées de la virole, ..
soient portées par un arbre fixe portant ~galement, à
l'intérieur de la virole, une carcasse constituée de deux
chemise~ respectivement intérieure et extérieure, le manchon
cylindrique étant constitué par une partie de la chemise
extérieure, laquelle chemise extérieure est composée de
plusieurs panneaux chauffants juxtaposés circonférentielle-
ment et fixés à la chemise par des dispositifs de fixation
démontables permettant le dégagement des panneaux par
rapport à la chemise.
Ainsi, le démontage du tambour pour effectuer les
interventions d'entretien et de maintenance peut être
2 :
' .'; :~ ' ':;
~...
, . :
132~332 ~
extrêmement rapide.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention ressortiront de la description qui va suivre, se
rapportant à une forme de réalisation donnée ~ titre :
d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins ci~
joints, dans lesquels: ..
- la figure 1 est une section longitudinale
schématique d'un tambour sécheur selon l'invention, .:.
..''''~"'''~
-
.", .....
Za
- . .
'.. ::
; :.,.
..,:...;
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- la figure 2 est une vue en perspective d'un détail du
tambour de la figure l,
- la figure 3 est une vue en perspective d'un autre
détail du tambour de la figure 1,
- la figure 4 est un schéma "à plat" de la disposition
des résistances de chauffage sur une partie, limitée angulairement,
de la périphérie du manchon réfractaire.
Le tambour sécheur pour pâte à papier ou analogues selon
l'invention représenté sur la figure 1 comporte une virole
extérieure rotative 1 dont la périphérie constitue la "table" du
tambour, qui est le support de la pâte à papier ou plus
généralement du produit à sécher ; cette virole, tubulaire, est de
forme cylindrique ; ses extrémités opposées sont formées par des
joues ou flasques 2 de compensation de dilatation de la virole
munis de moyeux 21 dont l'un comporte une roue dentée 22
d'entraînement en rotation de la virole par des moyens moteurs ;
les moyeux 21 sont donc montés a rotation sur un arbre tubulaire 3
qui, lui, est fixe, autour des extrémités opposées 31 de cet arbre
3 qui sert d'ossature ~ des éléments chauffants, comme cela sera
décrit dans la suite ; le montage à rotation des moyeux 21 est
effectué sur les extrémités 31 de l'arbre creux 3 par
l'intermédiaire de paliers à roulements à billes 5, respectivement
c~té conducteur et côt~ transmission du tambour ; la partie
centrale de l'arbre 3 et ses extrémités 31 sont realisées sous la
~orme de tro~s p~ces dlstlnctes solidarisées par emmanchement a
chaud ou par soudage ; les extrémités 31 de l'arbre 3 qui portent
les moyeux 21 des flasques 2 sont de plus petit diamètre que sa
partie centrale et sont en contact avec celle-ci par un tenon de
centrage pénétrant dans la partie centrale et une embase d'appui
ayant un diametre extérieur sensiblement égal à celui de cette
partie centrale. Une douille 4 est logée à l'intérieur de chaque
extrémité 31 ; cette douille 4 est montée dans l'extrémité 31 de
manière à être solidaire de celle-ci lors du fonctionnement du
tambour, mais que l'extrémité 31 et tout l'arbre 3 puissent être
actionnés en rotation indépendamment de la douille 4 lors des
opérations d'entretien si nécessaire, par exemple pour amener un
élément défectueux en face d'un acces pratiqué dans le flasque
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correspondant, en vue de le retirer du tambour. Les extrémités
libres des douilles 4 sont logées dans des boîtiers 6 de fixation
de l'ensemble du tambour à des longerons 7 supports de tambour
portés par un bâti support (non représenté).
La partie centrale de l'arbre 3 porte une carcasse de
chauffage 9 creuse constituée d'une chemise intérieure tubulaire 91
et d'une chemise extérieure 92 également tubulaire en un matériau
isolant calorifique et électrique, solidarisées par des dispositifs
de fixation démontables 93 ; la chemise extérieure est constituée
d'éléments chauffants sous la forme de panneaux servant de supports
à des résistances électriques de forme allongée, plus précisément
des résistances de chauffage principal lOA et des résistances de
contrôle de profil lOB, et les disposititfs de fixation démontables
93 permettent l'écartement et la sortie des panneaux chauffants
lesquels sont par exemple au nombre de huit se succédant
circonférentiellement pour constituer la chemise extérieure, ce qui
correspond à un angle au centre de 45 degrés par panneau ; la
sortie des panneaux chauffants peut être facilitée par le fait que
les flasques 2 sont eux-mêmes en plusieurs parties, de préférence
en autant de parties juxtaposées que la chemise extérieure, par
exemple huit parties réparties selon des secteurs circulaires ayant
chacun un angle au centre de 45 degrés ; une autre possibilité est
. . . :
que les flasques 2 possedent des lumières de dimensions ~:
suffisa~ment grandes pour permettre le passage des éléments :.
chauffant~ S les résistances lOA, lOB s'étendent longitudinalement
par rapport à la carcasse de chauffage, selon les génératrices d'un ~: :
cylindre fictif, éventuellement plusieurs résistances étant
disposées sur la même génératrice ; les régions des extrémités de .-
chaque résistance sont repliées à 90- de manière à traverser toute
l'épaisseur de la chemise extérieure 92, et leurs éxtrémités
proprement dites débouchent entre les deux chemises 91, 92 et sont ::
munies chacune d'une patte de connexion électrique 101 permettant .;~:
de les alimenter en électricité. La chemise extérieure isolante 92, ~ -.
et en particulier chaque panneau chauffant, a, en section
longitudinale, un profil en U, et sa partie s'étendant
horizontalement forme un manchon autour de la chemise intérieure ; ~
c'est ce manchon qui porte des résistances lOA, lOB; sur la surface ~:
4 ~ .
: . ' ~ .
'., ' '
,"~.....
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externe de cette chemise, est plaqué un réflecteur de chaleur 94,
lequel a pour rôle de réfléchir vers la virole, la chaleur émise
dans la chambre de chauffe 100 définie entre ce réflecteur 94 et la
surface interne de la virole 1, par les résistances électriques
lOA, lOB portées par le manchon.
La surface interne de la virole 1 (figure 2) est
cloisonnée intérieurement, par exemple nervurée ou munie de
barrettes rapportées 11 de telle sorte que, les résistances étant
fixes de même que les chemises et toute la partie centrale du
tambour, tandis que la virole tourne, soit créée une sorte de
turbine provoquant une circulation d'air d'échange autour des
résistances électriques, permettant que le rayonnement de chaque
résistance atteigne la paroi interne de la virole 1 et le
réflecteur 94 préférentiellement au droit de la surface de chauffe
active des résistances lOA, lOB, de sorte que la virole s'échauffe
annulairement. Cette turbine augmente l'efficacité et la fiabilité
de manière sensible, ce qui est int~ressant particulièrement dans
le cas des "grosses" applications.
La répartition des résistances dans le sens axial et
circonf~rentiel permet un chauffage uniforme ou variable de toute
la surface de la virole du tambour, le nombre, les dimensions, le
pas circonférentiel, et la répartition des résistances étant
calculés en fonction de la capacité evaporatoire désirée et de la
dimension des sections transversales dont le chauffage est a
contrôler. Les résistances électriques de chauffage sont alimentées
sélectivement, séparément ou par groupe, tant pour le chauffage
principal du tambour sécheur que pour le chauffage des sections
transversales de contrôle de profil de séchage. De manière
générale, les résistances de chauffage principal lOA sont de
relativement grande longueur pour créer un chauffage uniforme, en
particulier les plus courtes d'entre elles sont au moins aussi
longues que les résistances de correction de profil lOB, qui,
elles, sont toutes d'égale longueur, relativement faible en vue
d'une action locale sur la virole.
La sélection de l'alimentation en courant électrique de
l'une ou de l'autre des résistances peut être effectuée
1325332 ~ :
manuellement ou automatiquement au moyen de contacteurs ou de
variateurs de courant.
Le programme de pilotage de l'alimentation des
résistances électriques peut être effectué au moyen d'un automate,
compte tenu des données que sont les informations de siccité du
produit à sécher, obtenues soit au moyen de mesures de
laboratoires, soit par des jauges de mesure d'humidite en continu
sur le produit.
Lors de l'équipement d'une installation existante, la
virole tournante est conservée ; en revanche, toute la structure
fixe qu'elle contient, 6i elle n'est pas adaptée à être mise en
oeuvre selon l'invention, peut être changée et tout ou partie de
cette structure peut donc être remplacée par des éléments selon
l'invention.
A l'intérieur de la virole 1, est aménagé notamment le
dispositif formant turbine qui a déjà été mentionné, lequel
présente (figure 2) de préférence une forme en cage d'écureuil.
PLus précisément, la surface interne de la virole porte donc, comme
moyens de cloisonnement, des nervures ou des barrettes 11
rapportées, les unes longitudinales et les autres
circonférentielles définissant entre elles des alvéoles carrés ou
rectangulaires. La périphérie du manchon et plus exactement du
r~flecteur 94 est ~unie de canaux 95 (figures 2 et 3) s'étendant
c$rcon~rentiellement et canalisant section par section la chaleur
i~sUB de~ ré~15tances en direction des alvéoles, afin qu'elle ne
2use pas latéralement ; ces canaux 95 sont définis par les
intervalles entre des arêtes 96 s'étendant circonférentiellement à
intervalles réguliers sur la longueur du manchon isolant en face
des barrettes 11 circonférentielles ; ces arêtes 96 sont munies
d'encoches 91 réparties angulairement elles aussi à intervalles
réguliers à leur périphérie, et les encoches des arêtes se
succédant le long du manchon sont alignées parallelement a l'axe
longitudinal du tambour ; les encoches 97 en question sont
destinées au logement des parties centrales des résistances
électriques lOA, lOB. Selon la longueur de la résistance, celle-ci
chevauche deux, trois, ou quatre arêtes ou davantage, en passant
, ;'."." -
. - ' ~:.
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dans les encoches de celles-ci, et ses parties d'extrémité coudées
vers le bas contournent les deux arêtes d'extremité (figure 3).
Les résistances électriques lOA, lOB sont constituées de
barreaux cylindriques repliés, comme on 1'a vu de longueurs
diverses, de préférence sensiblement multiples les unes des autres.
La longueur de la résistance la plus courte, donc en quelque sorte
le "module", peut être de 230 millimètres par exemple ; cette
longueur est celle des résistances de contrôle de profil lOB. Les
résistances de chauffage principal lOA peuvent avoir des longueurs
de l'ordre de 230 millimètres, 460 millimètres, 690 millimètres,
920 millimetres, 1150 millimètres, 1380 millimetres, 1610
millimètres, etc.
Les regions coudées des extrémités des résistances
~lectriques traversent le manchon de part en part à travers des
logements cylindriques s'étendant dans toute l'épaisseur de la
mousse de verre qui compose celui-ci entre ses faces interne et
externe en tôle entretoisées l'une par rapport à l'autre par des
fers par exemple soudés à ces deux tôles ; comme on l'a vu, la tôle
externe est entourée d'un réflecteur 94 en aluminium ou autre
matériau réfléchissant présentant un poli approprié, et est
entretoisée par rapport à ce réflecteur au moyen de rondelles
isolantes entourant dans cette région les résistances chauffantes
lOA, lOB : les dispositifs de fixation 93 des resistances au
manchon tiennent naturellement compte des dilatations dues aux
variations de ~empérature, et nécessitent ~ cet effet une fixation
"coulissante" permettant les dilatations longitudinales des
résistances, par exemple au moyen de trous oblongs et en prévoyant
des bagues entretoises de guidage des parties d'extrémité des
résistances le long de la lumiere de guidage ainsi créée.
Un exemple de répartition des résistances lOA, lOB à la
périphérie du manchon est représenté "à plat" sur la figure 4, sur
laquelle sont montrés seulement deux "pas de chauffe", c'est-a-dire
deux zones identiques se succédant circonférentiellement sur tout
le manchon dont la longueur correspond a la laize du produit à
sécher.
Ainsi, sur un pas de chauffe, se succèdent quatre
génératrices de six résistances de contrôle de profil lOB dont la
'.':,',
". .
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longueur est de un module, les résistances étant disposées en
quinconce (les espaces entre les résistances successives d'une m~me
génératrices sont eux-mêmes égaux à un module) ; en ce qui concerne
les résistances de chauffage principal lOA, les espaces entre
résistances successives d'une même génératrice sont également égaux
à un module et les résistances sont décalées longitudinalement d'un
module à chaque fois. Ainsi, sur la cinquième génératrice, on
observe une résistance de un module, un espace, une résistance de
six modules, un espace, et une résistance de trois modules ; sur la
sixième génératrice, successivement une résistance de deux modules,
une résistance de six modules, et une de deux (avec naturellement
les mêmes espaces que précédemment) ; sur la septième génératrice :
trois modules, six modules, un module ; sur la huitième : guatre,
et six ; sur la neuvième : cinq et six ; sur la dixième : six et
cinq : sur la onzième : d'abord un espace puis, six et quatre
modules.
Il est également possible de prévoir des espaces entre
résistances d'une même génératrice, qui sont égaux à un multiple du
module, par exemple égaux à deux modules.
Un tel exemple avec des espaces de deux modules est ainsi
maintenant donné pour une feuille de 2668 millimètres de large, un
pas de treize génératrices, et des résistances de contrôle de
profil de 230 millimètres de long, la longueur maximale des
résistances de chauffag~ principal étant de 1150 millimètres. On a
alor8 succe~ivement : un~ g~n~ratric~ de correction de profil : un
~odule, un espace, puis trois modules naturellement séparés par des
ecpaces ; chauffage principal : un module, cinq modules, deux
modules ; correction de profil : un demi-espace (donc un seul
module), puis quatre modules séparés chacun par un espace ;
chauffage principal : deux modules, cinq modules, un module ;
correction de profil : un espace, quatre modules séparés ;
chauffage principal : trois modules, cinq modules ; correction de
profil : quatre modules séparés : chauffage principal : quatre
modules, cinq modules ; correction de profil : un demi-espace,
quatre modules séparés ; chauffage principal : cinq modules, cinq
modules ; correction de profil : un espace, quatre modules
séparés ; chauffage principal : un demi-espace, cinq modules,
- . .. - - . , - - . . . .. . - . ., , .. . . .. . . . . . - . . - .... .. . .
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quatre modules ; chauffage principal : un espace, cinq modules,
trois modules.
Avec une telle installation, la capacité de réglage de
profil est de 2/7 (28,6%) ; la puissance de chauffage maximale à la
surface du sécheur est de 6W/cm2 (sur la base d'un sécheur de 3,6
mètres de diamètre) et la puissance moyenne de 3W/cm2 ; les
génératrices étant espac~es de 3,2 centimètres, et le pas etant de
treize génératrices, il correspond a 41,6 centimètres. La puissance
sur un pas est donc de 249,6 Watts. La puissance par cm2 de
résistance à la surface du sécheur est de 7,13W/cm2 (valeur à
diviser par le coefficient de perte convection/conduction).
D'autres répartitions des résistances sont bien entendu
possibles sans sortir du cadre de l'in~ention, et conduisent à des
caractéristiques numériques faiblement différentes de celles
mentionnées ci-dessus.
Par exemple, pour des résistances de correction de profil
toujours de 230 millimètres de long, mais une longueur maximale des
résistances de chauffage principal de 1610 millimètres,
correspondant toujours à des feuilles de 2668 millimètres de large,
on peut obtenir une capacité de réglage de profil de 2/9 (22,2 ~
un pas de chauffe de quinze génératrices, donc de 48 centimètres,
et une puissance à la surface du sécheur de 6,4W par résistance.
Pour un sécheur de 3,6 mètres de diamètre, on compte donc 24 pas,
c'est-~-dire 3 pas par panneau chauffant dans l'hypothèse où la
carcasse de chauffage 9 comporte 8 panneaux s'étendant sur 45'
chacun (voir plus haut). En tolérant une zone morte d'ouverture de
15 centimètres, on obtient un diamètre de la surface de chauffe de
4,05 mètres environ. On a vu que la capacité de réglage de profil
est alors de 22,2 %, tandis que lorsque tous les éléments de
chauffage principal sont allumés, on obtient 77,8 % de la chaleur.
La capacité de réglage (finesse) est de 0,46 %, et en couplant les
résistances de chauffage deux par deux, on obtient un pas de
régulation de 0,92 %. En ce qui concerne le chauffage principal, le
pas de régulation est de 1/24, donc de 4,167 %, et l'on peut donc
obtenir des bonds de 4,167 % du chauffage principal total, et
obtenir un complément localement désiré au moyen des résistances de
réglage de profil par pas supplémentaires de 0,92 %. Dans ces
13~332
conditions, il faut donc une puissance de 0,736 kW par résistance
de correction de profil, c'est-à-dire au total de 17,7 kW par pas ~ ~ ~
et par phase pour le chauffage de correction de profil, et de 61,8 : `
kW par pas et par phase pour le chauffage principal. Une bonne
solution consiste à alimenter chacun des trois pas de chauffe d'un
panneau par une phase différente d'un réseau triphase, et on a
donc, par phase, 636 kW ; si l'on admet un rendement de 75 %, la ~ :
puissance consommée est de 850 kW. Pour les trois phases, la :~
puissance est alors de 2550 kW, ce qui donne, pour une feuille de :~
papier de 2,668 mètres de large, une puissance de 950 kW par mètre
de large. :
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de .
réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra prévoir ~ : :
d'autres formes de réalisation sans sortir de son cadre. On notera -
en particulier la simplicité des interventions sur les résistances
10A, 10B, en cas de panne, ou pour les opérations d'entretien,
puisqu'il suffit, pour accéder à celles-ci, de démonter l'une des . ;
parties du flasque latéral 2 côté conducteur et de retirer les
panneaux chauffants par le même côté du tambour. ~ ..
: . ,-
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