FR2542336A1 - Perfectionnements aux techniques de formation de feutres de fibres - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE DES PERFECTIONNEMENTS AUX TECHNIQUES DE FORMATION DE FEUTRES DE FIBRES. SELON L'INVENTION, POUR LA FORMATION DE FEUTRES AU MOYEN D'UN COURANT GAZEUX PORTANT LES FIBRES, LEDIT COURANT PASSANT DANS UN CONDUIT DE GUIDAGE 8 OSCILLANT POUR REPARTIR LES FIBRES UNIFORMEMENT SUR UN CONVOYEUR 3 DE RECEPTION, LE CONDUIT DE GUIDAGE 8 EST ANIME D'UN MOUVEMENT DONT LES CARACTERISTIQUES: FREQUENCE, FORME, AMPLITUDE, DIRECTION, OU AU MOINS CERTAINES DE CES CARACTERISTIQUES SONT REGLEES EN FONCTION DE MESURES DE MASSE DE FIBRES PAR UNITE DE SURFACE. L'INVENTION PERMET D'AMELIORER SENSIBLEMENT LA DISTRIBUTION DES FIBRES.

Description

PERFECTIONNEMENTS AUX TECHNIQUES DE FORMATION DE FEUTRES DE FIBRES

L'invention est relative à des perfectionnements apportés aux techniques de formation de feutres, et notamment des feutres épais tels

que ceux destinés à l'isolation thermique et accoustique.

De façon traditionnelle, la formation de feutres à partir de fibres véhiculées par un courant gazeux est conduite en faisant passer

ce courant gazeux à travers un convoyeur de réception perforé qui re-

tient les fibres Pour fixer les fibres entre elles, un liant est pul-

vérisé sur les fibres au cours de leur trajectoire vers le convoyeur de réception Cet liant est ensuite durci par exemple par un traitement thermique. Cette technique est utilisée notamment pour la production de feutres de fibres minérales En raison de l'importance de ce type de

production, nous nous référerons dans la suite à la formation de feu-

tres de fibres de matériaux verriers Néanmoins les perfectionnements selon l'invention sont applicables à tous les procédés de préparation

de feutres, que les fibres soient minérales ou organiques.

Une des difficultés rencontrées dans la préparation de ces feutres est liée à la distribution uniforme des fibres dans l'ensemble du feutre Le courant gazeux portant les fibres présente ordinairement

une section d'une ampleur limitée qui est fonction, notamment, du dis-

positif de production des fibres Aussi le courant gazeux ne parvient

pas habituellement à couvrir toute la largeur du convoyeur-et les fi-

bres ne se répartissent pas uniformément.

Divers moyens ont été proposés pour améliorer 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 à faire passer le flux gazeux portant les fibres dans un conduit de guidage Ce conduit est mobile et animé d'un mouvement d'oscillation qui dirige alternativement le flux gazeux d'un bord à l'autre du

convoyeur de réception des fibres.

Par ce moyen, si les conditions d'utilisation sont convena-

blement choisies, les fibres se déposent sur toute la largeur du convoyeur.

A l'expérience, il apparait cependant qu'une distribution ri-

goureusement uniforme est très difficile à obtenir Des écarts de masse de fibres par unité de surface de 15 % ou plus par rapport à la valeur

moyenne ne sont pas rares sur des échantillons pris en différents.

points de la largeur du feutre Des raisons de l'existence de telles

irrégularités sont indiquées dans la suite de la description Il im-

porte donc d'améliorer la mise en oeuvre de cette technique de réparti-

tion pour réduire autant que possible les variations que l'on constate

dans la distribution des fibres.

L'invention a pour but de fournir une technique améliorée

pour la distribution des fibres dans les feutres formés.

L'invention en particulier a pour but de permettre la correc-

tion de variations de distribution qui apparaissent en cours de fonc-

tionnement.

L'invention a aussi pour but de faire en sorte que la correc-

tion des variations de distribution des fibres soit conduite automati-

quement.

Ces buts sont atteints grâce à l'invention Selon celle-ci les paramètres déterminant le mouvement oscillant du conduit de guidage sont variables au cours du fonctionnement Des mesures permanentes de la répartition des fibres dans le feutre formé permettent en outre, suivant des corrections préétablies en fonction des écarts constatés par rapport à la répartition souhaitée, de rétablir les conditions de

la meilleure répartition possible à chaque instant.

L'invention propose aussi un ensemble de moyens permettant de

mettre en oeuvre la régulation de la distribution selon la méthode in-

diquée ci-dessus.

L'invention est décrite en détail dans la suite en se réfé-

rant aux planches de dessins annexées: la figure 1 est une vue schématique d'une installation de formation de feutres de fibres, vue transversale par rapport au sens de progression du convoyeur de réception, la figure 2 est une vue partielle agrandie de la figure 1

montrant de façon plus précise la constitution du dispositif de distri-

bution des fibres, la figure 3 est un schéma montrant un ensemble de mesure de la masse de fibre par unité de surface, la figure 4 est un schéma synoptique du mode de régulation du système de distribution des fibres,

les figures 5 a, 5 b, 5 c et 5 d illustrent de façon schémati-

que quatre configurations types de distribution des fibres dans le travers du feutre,

la figure 6 montre un mode de combinaison des mesures réa-

lisées pour mettre en évidence les caractéristiques fondamentales de la répartition mesurée, la figure 7 est un exemple de l'évolution de la répartition

des fibres lors de la mise en oeuvre de la régulation selon l'inven-

tion, la figure 8 est un autre exemple, analogue à celui de la figure 7 e

L'installation de formation de feutres de la figure 1 com-

prend un dispositif de formation des fibres, un ensemble de réception

et des moyens de distribution.

Sur cette figure, le dispositif de formation est du type dans lequel le matériau à fibrer est projeté sous forme de filaments fins

hors d'un centrifugeur présentant une multitude d'orifices Les fila-

ments sont encore entrainés et étirés par un courant gazeux dirigé ver-

ticalement de haut en bas Ordinairement, le courant gazeux est à haute

température ce qui permet de maintenir les filaments dans les condi-

tions propices à l'étirage.

Les fibres entraînées par le courant gazeux forment une sorte

de voile 2 autour et au dessus cdu centrifugeur 1.

Ce mode de formation des fibres a fait l'objet de nombreuses

publications Pour une description détaillée des conditions de mise en

oeuvre et du dispositif, on peut se reporter notamment-au brevet fran-

çais no 78 34616.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à un mode parti-

culier de formation des fibres Elle englobe au contraire toutes les techniques dans lesquelles un feutre de fibres est constitué à 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'il revêt une grande importance au plan industriel.

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'atmosphère ambiante, le

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courant gazeux portant les fibres s'épanouit.

L'épanouissement du courant gazeux, nous pouvons le noter, est un phénomène tout à fait général qui est indépendant de la forme du

courant à l'origine et donc du mode de formation des fibres utilisé.

Le courant gazeux portant les fibres est dirigé dans une en- ceinte 4 dont la base est constituée par un convoyeur 3 Cette enceinte est close latéralement de façon que le courant gazeux ne puisse être

évacué autrement qu'en passant à travers le convoyeur perforé 3.

Latéralement des parois 5 canalisent le flux gazeux Il peut s'agir, comme indiqué sur Ta figure 1, de parois mobiles Ces parois

présentent l'avantage de pouvoir être débarrassées en continu des fi-

bres qui pourraient s'y accrocher de façon indésirable et ce d'autant plus facilement que les fibres ont reçu une composition de liant par pulvérisation sur leur trajet en direction du convoyeur L'ensemble de

pulvérisation n'est pas représenté.

L'observation du courant gazeux portant les fibres montre que son épanouissement est relativement lent Dans le cas considéré, le courant gazeux adopte une forme conique dont l'angle d'ouverture A est de l'ordre d'un vingtaine de degrés Les feutres préparés présentent

très souvent une largeur de plus de deux mètres, et le courant à l'ori-

gine étant relativement étroit, on conçoit qu'il ne soit pas possible d'obtenir un flux suffisamment large pour couvrir toute la surface du

convoyeur C'est ce que montre la figure 1.

Sous le tapis convoyeur 3 les gaz passent dans le caisson 6

maintenu en dépression par rapport à l'enceinte 4, par des moyens d'as-

piration non représentés.

Le caisson 6 est disposé de façon que l'aspiration se fasse sur toute la largeur du convoyeur 3 On évite ainsi la formation de turbulences indésirables dans l'enceinte 4 Dans une certaine mesure, l'aspiration uniforme favorise également une répartition régulière des fibres, les zones-du convoyeur déjà chargées en fibres présentant une résistance supérieure au passage des gaz qui s'oppose à l'accumulation

de fibres supplémentaires.

Néanmoins l'équilibre qui tend à s'établir sur le convoyeur par la présence des fibres elles-mêmes est insuffisant pour obtenir une

répartition convenable sur un convoyeur dont la largeur est très supé-

rieure à celle du courant gazeux L'accumulation de fibres est plus

importante au centre du convoyeur, c'est-à-dire sur la trajectoire di-

recte du courant gazeux.

Pour améliorer la distribution des fibres un conduit de gui-

dage 8 oscillant est disposé sur le trajet du courant gazeux Le cou-

rant est canalisé par le conduit 8 dont les dimensions sont telles que son balancement dévie le courant l'obligeant à balayer toute la largeur du convoyeur 3. Le conduit de guidage 8 est placé à la partie supérieure de

l'enceinte 4, le plus loin possible du convoyeur de sorte que les chan-

gements de direction à imprimer au courant gazeux soient les plus pe-

tits possibles En outre il est préférable de canaliser le courant gazeux alors que sa géométrie est bien définie, c'est-à-dire le plus

près possible du dispositif de formation des fibres.

La figure 2 montre plus en détail le conduit de guidage 8 et

le mécanisme qui l'anime dans une disposition selon l'invention.

Dans les techniques antérieures, et notamment dans le brevet

US 3 134 145, le mouvement du conduit de guidage du flux gazeux est as-

suré par un moteur et une transmission mécanique comprenant une came et

un jeu de bielles.

Des perfectionnements ont été proposés qui font intervenir un mécanisme formé d'une série d'engrenages, l'ensemble ayant pour effet

de produire un mouvement du conduit plus complexe Ce mouvement com-

prend par exemple une vitesse de déplacement plus grande dans les posi-

tions extrêmes que dans la position médiane.

Le réglage des dispositifs de distribution des fibres doit être d'une grande précision Nous verrons dans les exemples de mise en oeuvre de l'invention qu'une modification très faible des paramètres

définissant le mouvement du conduit de guidage entraine une modifica-

tion très significative de la répartition Sur les dispositifs connus ces réglages sont faits par les opérateurs avant la mise en route de la production Des interventions en cours de fonctionnement ne sont pas entièrement exclues, mais sont difficiles et perturbent momentanément la production Dans la pratique, ces interventions ne sont entreprises

que lorsque les défauts de répartition sont très importants.

Le dispositif utilisé selon l'invention permet au contraire des modifications des conditions de fonctionnement sans nécessiter d'interruption de la production ou même sans perturber celle-ci Pour

cette raison, ces modifications peuvent être aussi fréquentes que sou-

haité Il est également possible d'envisager la correction de défauts de répartition même relativement faibles et d'aboutir à des produits de

qualité sensiblement accrue.

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Sur la figure 2, le conduit de guidage présente à sa partie

supérieure une forme légèrement tronconique évasée en direction du dis-

positif de formation des fibres Cette forme évasée facilite la canali-

sation des gaz d'étirage émis par un organe d'étirage annulaire 10 à la périphérie du centrifugeur 1. Le conduit 8 est supporté par l'intermédiaire de deux pivots

11 engagés sur des paliers fixés sur des montants non représentés.

L'axe de rotation est placé suffisamment haut sur le conduit pour que la disposition de l'ouverture de celui-ci vis-à-vis du courant gazeux

soit peu modifiée par le mouvement d'oscillation.

Le mouvement est engendré par un ensemble moteur qui dans l'exemple représenté est constitué par vérin hydraulique 9 Ce mode d'entraînement n'est évidemment pas le seul utilisable Il est possible

de prévoir par exemple un ensemble électrique ou électromécanique per-

mettant d'assurer à la fois le mouvement d'oscillation du conduit 8 et

la modification des paramètres définissant ce mouvement.

Le mouvement est communiqué au conduit 8 par l'intermédiaire d'une transmission mécanique articulée comprenant la tige 16 du vérin 9, un bras 14, une bielle 13 et un autre bras 12 solidaire du conduit 8.

Le bras 14 pivote sur un axe 15 porté par des paliers dispo-

sés sur un bâti fixe non représenté La tige 16 du vérin 9 est ratta-

chée au bras 14 par une articulation 22.

Le vérin 9 est maintenu sur un bâti 26 par l'intermédiaire de pivots 27 qui lui permettent un certain débattement en rotation dans un

plan vertical.

La bielle 13 articulée sur les bras 12 et 14, dans la forme représentée, constitue avec ces bras un parallélogramme déformable Le mouvement des deux bras est donc identique D'autres montages analogues sont évidemment réalisables dans le cadre de l'invention Ce montage présente l'avantage de simplifier la détermination de la position du

conduit 8, détermination qui, comme nous le verrons plus loin, inter-

vient dans la régulation selon l'invention.

L'ensemble de transmission du mouvement présente toute une

série de moyens de réglage permettant de fixer sa géométrie avec préci-

sion Ces moyens traditionnels pour ce type d'assemblages ne sont pas représentés. Le vérin 9 est à double effet Il peut donc être animé d'un mouvement alternatif de va-et-vient Un tel mouvement peut aussi être

obtenu à l'aide de deux vérins antagonistes simples, mais pour la com-

modité de la mise en oeuvre un vérin double est préférable.

Le fonctionnement du vérin 9 est commandé par un distributeur

proportionnel schématisé en 17 Ce dernier règle le débit du fluide ad-

mis dans le vérin Il est associé à une centrale hydraulique fournis-

sant le fluide sous pression, schématisée par le bloc 28.

La course du vérin 9 et la construction de la transmission

mécanique sont choisies de façon que le balancement du conduit de gui-

dage 8 puisse répondre à tous les besoins pratiques Autrement dit, les limites du mouvement, matérialisées par exemple sur la figure 1 par l'angle B formé par l'axe du conduit dans les positions extrêmes, sont telles que le courant gazeux déborderait la largeur du convoyeur s'il

ne se heurtait pas aux parois latérales 5.

L'utilisation d'un vérin hydraulique offre de grandes facili-

tés pour le réglage du mouvement Il est bien entendu possible de modi-

fier l'amplitude Il est possible aussi en maintenant la même amplitude de modifier les positions extrêmes Il est encore possible de faire

varier la vitesse.

De façon générale, le mouvement que l'on peut faire exécuter au vérin 9, et donc communiquer au conduit de guidage 8, peut suivre n'importe quelle consigne Il est possible par exemple de faire suivre au vérin 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 paramé-

tres déterminant le mouvement, vitesse, fréquence, amplitude, positions extrêmes. Toutes lês modifications sont effectuées sans interruption du

mouvement par un réglage approprié du distributeur proportionnel.

Le vérin hydraulique constitue un moyen préféré selon I 'in-

vention en raison de sa robustesse et de sa souplesse d'utilisation.

D'autres moyens peuvent également être utilisés pour produire ce type

de mouvement variable comme nous l'avons indiqué précédemment.

Le dispositif de distribution utilisé selon l'invention se prête donc à des corrections fréquentes du mode de distribution telles que celles-ci peuvent apparaître nécessaires 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 très difficile de maintenir parfaitement stables

les flux gazeux à l'intérieur de l'enceinte 4 En plus du courant por-

tant les fibres, il se développe des courants induits importants En outre dans une même enceinte sont rassemblés habituellement plusieurs dispositifs de formation de fibres dont les courants gazeux ne manquent pas d'influer les uns sur les autres Par suite et en dépit de l'aspi-

ration établie sous le convoyeur, l'enceinte 4 est le siège de turbu-

lences importantes A ces causes d'irrégularités s'ajoute, le cas

échéant, un manque d'uniformité accidentel dans l'aspiration.

Quelles qu'en soient les raisons, l'expérience montre qu'en

cours de fonctionnement des irrégularités dans la distribution trans-

versale des fibres apparaissent qui se maintiennent pendant des pério-

des relativement longues, de sorte qu'il est souhaitable de modifier les conditions de fonctionnement du conduit de guidage pour tenter de

rétablir une meilleure uniformité.

Un autre avantage de l'utilisation, selon l'invention, de

moyens hydrauliques pour actionner le conduit de guidage est de permet-

tre une commande automatisée En effet, les variations dont il est question ci-dessus se produisent de façon fortuite Il est donc très souhaitable que les corrections puissent intervenir dès qu'un défaut de distribution est détecté Les mesures de distribution des fibres dans le feutre formé peuvent être établies par différentes méthodes Dans la perspective d'une régulation automatique, les méthodes utilisables doivent opérer

en continu et ne pas perturber la production.

Une méthode préférée est constituée par une mesure d'absorp-

tion de radiations, notamment de rayons X, mais d'autres méthodes sont

également envisageables.

La mesure d'absorption des rayons X est préférée 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 désigné sous le nom de "voile", une mesure effectuée avec un rayonnement beta, par exemple, peut être préférée.

La mesure de masse de fibres par unité de surface sur le feu-

tre par absorption de rayons X est conduite selon l'invention suivant

des modalités bien spécifiques.

Ainsi le dispositif de mesure doit se situer en un point de

la chaîne de production qui se prête à une mesure significative.

En sortant de l'enceinte de réception 4, le feutre formé est souvent chargé d'humidité Celle-ci provient notamment de la solution de liant pulvérisée sur les fibres Eventuellement de l'eau est aussi pulvérisée sur le trajet des fibres pour refroidir les gaz d'étirage et les fibres qu'ils transportent L'eau absorbant fortement les rayons X peut modifier de façon sensible les résultats des mesures, si sa répar- tition n'est pas homogène Il est donc avantageux d'opérer en un point

de la chaîne de production o le feutre est débarrassé de son humidité.

Pour cette raison la mesure de masse de fibres par unité de surface se situe de préférence à la sortie de l'enceinte de traitement

du liant.

Cependant si les fibres recueillies entraînent peu d'humidité ou encore si l'humidité est bien répartie, la mesure peut être faite

avant le traitement, dès la sortie de l'enceinte de réception des fi-

bres. Lorsque la mesure est faite après traitement du liant elle intervient relativement loin de l'endroit ou s'effectue la distribution

des fibres Entre le dépôt des fibres sur le tapis convoyeur et le pas-

sage au point de mesure il peut s'écouler plusieurs minutes, voire une dizaine de minutes Ce délai qui s'introduit ainsi systématiquement dans la mise en oeuvre de la régulation de la distribution en fonction

des défauts d'homogénéité mesurés n'est cependant pas très gênant.

Comme nous le verrons dans les exemples de mise en oeuvre, la régula-

tion selon l'invention permet de corriger des défauts de répartition qui se manifestent sur des périodes relativement longues vis-a-vis du

délai en question Par ailleurs, en cours de production, les irrégula-

rités apparaissent ordinairement de façon progressive Si elles sont corrigées au fur et à mesure de leur apparition, les écarts constatés restent ordinairement relativement faibles et ne compromettent pas la production. Les mesures doivent aussi être faites sur toute la largeur du feutre, on utilise à cet effet un dispositif de mesure mobile qui se

déplace transversalement au feutre.

La figure 3 présente schématiquement un dispositif de mesure

utilisé selon l'invention.

Sur cette figure 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 direction du feutre 7.

La source émettrice 30 disposée sur des roulements est mobile Ses déplacements transversaux sont assurés par un système de

chaînes disposé dans le cadre mais non représenté.

Dans la partie transversale inférieure un récepteur 31 mobile est disposé en regard de la source Le récepteur est entraîné dans un mouvement identique à celui de la source, également par un système de chaînes. Un ensemble de motorisation unique logé dans le boitier 32

assure un mouvement parfaitement synchronisé de la source 30 et du ré-

cepteur 31.

Le rayonnement émis est partiellement absorbé par le feutre

et l'on mesure la fraction du rayonnement parvenant au récepteur.

Les mesures sont réalisées pendant le déplacement du disposi-

tif et correspondent chacune au balayage d'une fraction de la largeur

du feutre.

La durée de chacune des mesures, et par conséquent la largeur

de la fraction analysée, peuvent être choisies en fonction de l'utili-

sation qui est faite de ces mesures.

Par ailleurs, les mesures doivent être effectuées sur des fractions de la largeur du feutre telles que la structure discontinue

du matériau fibreux ne constitue pas un obstacle à l'obtention de va-

leurs significatives La largeur minimum de 'l'échantillon" sur lequel la mesure est faite est fonction de la masse par unité de surface du

feutre Elle est d'autant plus petite que le feutre est plus dense.

Pour des feutres dont la masse par unité de surface est de l'ordre de 1 à 3 kg/m 2 une largeur d'analyse de quelques millimètres à

quelques centimètres est suffisante.

En pratique, comme nous le verrons dans la suite, la régula-

tion du dispositif de distribution des fibres ne peut s'effectuer que sur un nombre limité de paramètres Un nombre important de mesures n'a

donc d'intérêt que par les possibilités supplémentaires qui en résul-

tent en ce qui concerne le traitement de ces mesures.

Le mode de régulation de l'installation de formation du feu-

tre, pour la partie relative à la distribution des fibres, est schéma-

tisé à la figure 4.

Sur cette figure un seul dispositif de formation des fibres

est représenté Dans ce type d'installation ces dispositifs sont ordi-

nairement de six à douze alignés le long du convoyeur 3 dans une même

enceinte 4.

Dans le cas des installations comprenant plusieurs disposi-

tifs de formation des fibres, chacun d'entre eux est avantageusement

équipé d'un système de distribution du type utilisé selon l'invention.

* Selon les cas, le mouvement de ces dispositifs peut être identique ou non En général, ils sont animés d'un mouvement de même fréquence mais

ceci n'est pas nécessaire, les mouvements peuvent ne pas être synchro-

nisés. De même, les réglages d'amplitude et de direction médiane

peuvent varier d'un dispositif à l'autre.

Lorsque l'on effectue une régulation automatisée selon 1 'in-

vention, celle-ci peut concerner un ou plusieurs dispositifs de la même

installation.

Le feutre 7 sortant de l'enceinte 4 est repris par le con-

voyeur 20 défilant à la même vitesse que le convoyeur 3 Il passe dans

une étuve 19 o il est soumis à une circulation d'air chaud pour poly-

mériser le liant.

A la sortie de l'étuve 19, le feutre sec passe dans le dispo-

sitif 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 correspon-

dant à l'absorption pour "l'échantillon" analysé de même que la posi-

tion de cet échantillon sur le feutre à un calculateur schématisé en 23. Par ailleurs, le calculateur 23 reçoit aussi des informations sur la marche du dispositif de distribution par l'intermédiaire de l'ensemble de régulation représenté par le bloc 24 En particulier le calculateur reçoit les signaux concernant la position du conduit de

guidage 8 Cette position est repérée par exemple au moyen d'un détec-

teur potentiométrique 18 (figure 2) qui suit le mouvement de rotation

du bras 14 autour de l'axe 15.

Eventuellement, le calculateur 23 reçoit encore les informa-

tions relatives à la vitesse de déplacement du feutre 7, par l'inter-

médiaire d'un système de régulation de la vitesse des convoyeurs

schématisé par le bloc 25.

Le calculateur compare ces informations à un ensemble de don-

nées en mémoire et, en fonction des écarts constatés, élabore des cons-

ignes qui sont envoyées aux ensembles de régulation 24 et 25 Ces

ensembles modifient en conséquence respectivment la marche du disposi-

tif de distribution et la vitesse des convoyeurs.

Comme nous l'avons indiqué précédemment, les paramètres dont

on dispose pour contrôler la distribution des fibres sont peu nombreux.

La vitesse de défilement des convoyeurs permet de modifier la

masse par unité de surface des fibres de façon générale mais pas la ré-

partition transversale Ordinairement la quantité globale de fibres est

contrôlée au moment o ces fibres sont formées, par exemple par la ré-

gulation de la quantité de matériau à fibrer Dans cette hypothèse la

vitesse de défilement demeure constante.

Néanmoins, la présence d'un ensemble de mesure de la masse

par unité de surface du feutre permet le cas échéant un réglage automa-

tisé de la vitesse comme indiqué précédemment A cet effet le calcula-

teur 23 est conduit à intégrer les mesures locales afin de déterminer la masse par unité de surface de l'ensemble du feutre La comparaison du résultat avec une valeur imposée commande l'accélération ou le ra-

lentissement des convoyeurs suivant que cette masse apparait supérieure

ou inférieure à la valeur imposée.

Les paramètres qui déterminent la marche du conduit de dis-

tribution 8 et donc la répartition transversale des fibres, sont la fréquence des oscillations, l'amplitude du mouvement oscillant et la

direction médiane.

La fréquence est un élément important pour obtenir une bonne distribution des fibres sur le convoyeur Lorsqu'il s'agit de former des feutres à forte masse de fibres par unité de surface, on superpose ordinairement plusieurs dépôts successifs chacun correspondant à un

dispositif d'une série de dispositifs alignés comme il a été dit précé-

demment Dans ce cas l'influence de la fréquence, au dessus d'un seuil

minimal relativement bas, est moins sensible Pour les feutres plus lé-

gers, le réglage précis de la fréquence est beaucoup plus important

pour le résultat final.

De façon générale la fréquence doit être suffisante pour que la totalité de la surface du convoyeur en mouvement soit effectivement couverte par le flux portant les fibres Lorsque plusieurs dispositifs de formation de fibres sont mis en oeuvre pour produire un même feutre,

un recouvrement complet par chacun des flux n'est pas toujours indis-

pensable Il suffit que l'effet d'ensemble de ces dispositifs corres-

ponde effectivement à un recouvrement complet.

A l'inverse il n'est pas avantageux de trop accroître la fré-

quence L'amélioration qu'on peut en obtenir n'est pas sensible et l'on

se heurte à l'inertie du voile de fibres Au-delà d'une certaine fré-

quence on constate que le mouvement du courant gazeux ne parvient plus à suivre celui que l'on impose au conduit de guidage Une régulation

efficace de la répartition des fibres devient alors impossible.

Il est possible de prévoir une régulation de la fréquence par exemple en fonction d'un optimum préalablement déterminé pour chaque

masse surfacique La régulation de la fréquence peut alors être condui-

te en combinaison avec le réglage de la vitesse de défilement du convoyeur en fonction de la masse surfacique moyenne mesurée sur toute

la largeur du feutre.

L'amplitude et la direction médiane du mouvement du conduit

de guidage déterminent directement la distribution transversale des fi-

bres L'utilisation des conduits de guidage dans les modes tradition-

nels a permis de dégager des résultats simples sur la manière dont ces paramètres agissent sur la répartition La modification de la direction

médiane, l'amplitude restant constante, entraîne un déplacement du dé-

pôt des fibres dans le même sens que cette modification Compte tenu de la présence des parois latérales, ce déplacement se traduit en fait par un accroissement de la masse de fibres par unité de surface du côté

vers lequel s'effectue le déplacement De même, on constate qu'un ac-

croissement de l'amplitude du mouvement favorise le dépôt des fibres

sur les bords du convoyeur au détriment du centre et réciproquement.

Les mesures de masse de fibres par unité de surface et leur

traitement par le calculateur ont notamment pour but d'aboutir au meil-

leur réglage possible de ces deux paramètres Pour cela des modèles de

répartition ont été établis, auxquels correspondent des réponses, l'en-

semble étant en mémoire dans le calculateur.

Quatre répartitions de base sont distinguées Ces quatre ré-

partitions sont schématisées aux figures Sa, 5 b, 5 c et 5 d Sur ces fi-

gures l'écart de masse par unité de surface est indiqué par rapport à la valeur moyenne sur une coupe transversale du feutre Pour la valeur

moyenne l'écart est nul Ces quatre formes correspondent respective-

ment:-au courant gazeux décalé sur la gauche (figure Sa), décalé sur la droite (figure 5 b), à une amplitude d'oscillation trop grande

(figure 5 c) ou trop petite (figure 5 d).

La comparaison des mesures, traitées et pondérées comme nous allons le voir, avec ces quatre modèles détermine la correction imposée

à la marche du conduit de guidage.

Le traitement de la mesure comprend dans un premier temps

l'accumulation de plusieurs mesures correspondant à des passages suc-

cessifs au même emplacement dans la largeur du feutre La valeur moyen-

ne qui en est déduite est ainsi une image plus complète et plus précise de la répartition effective dans la zone considérée Les mesures sont aussi regroupées par secteurs, lesquels sont pondérés Le choix des secteurs et leur pondération respective est déterminée par des essais

pour faire en sorte que les valeurs obtenues soient bien représentati-

ves de la répartition et que les corrections qui en découlent se tra-

duisent par une amélioration effective.

Ces traitements des valeurs sont aussi choisis dans la mesure du possible pour s'adapter à toutes les configurations ou dimensions

des installations qui sont équipées de ces systèmes de régulation.

A la figure 6, un mode de regroupement préféré pour les mesu-

res des masses de fibres par unité de surface est indiqué Dans ce mode par exemple la largeur du feutre L est découpée en quatre secteurs qui se chevauchent partiellement Les mesures pondérées regroupées dans ces

quatre secteurs permettent d'éviter de donner une importance trop gran-

de aux mesures correspondant aux côtés du feutre par rapport à la par-

tie centrale.

D'autres modes de traitement sont bien entendu possibles Les essais dans chaque cas montrent l'intérêt du mode étudié pour résoudre

les problèmes effectivement rencontrés.

A titre d'exemple, des essais ont été 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 même que l'ensemble du conduit de guidage et du système moteur, est du type représenté à la

figure 2.

Dans cette installation le feutre constitué a une largeur de

2,40 m Il présente une masse par unité de surface de 1 kg/m 2.

En raison du fait qu'un seul dispositif de formation des fi-

bres est utilisé, la vitesse du convoyeur de réception est relativement

lente Elle est de 5,25 m/mn.

Le feutre sortant de la chambre de réception passe dans une étuve. A la sortie de l'étuve, le feutre défile dans un ensemble de

mesure d'absorption de rayons X dont la source est en américium 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 enregistrées avec leur localisation.

Une moyenne glissante est établie sur les huit derniers pas-

sages de la sonde à rayons X. Les valeurs sont groupées en quatre bandes I, Il, III, IV de

la façon indiquée à la figure 6.

La régulation s'opère à partir des valeurs moyennes pour ces

quatre bandes suivant le mode décrit plus haut.

Entre deux corrections successives, il est nécessaire de te- nir compte du délai séparant la formation du feutre de la mesure Dans

le cas présent, ce délai est de 10 mn Il est aussi nécessaire de con-

sidérer le temps correspondant à au moins huit passages successifs de

la sonde sur le feutre formé postérieurement à la correction précéden-

te pour avoir l'ensemble des huit mesures qu'on s'est fixé.

Dans ces essais les corrections sont faites systématiquement

à intervalles de 18 mn.

La figure 7 montre l'évolution de la distribution des fibres

sur une bande latérale du feutre d'une largeur de 30 cm La valeur cor-

respondante est donc la moyenne de huit mesures pour chacun des huit

passages successifs, soit un total de 64 mesures.

Le graphique représente l'écart relatif de densité de la ban-

de considérée par rapport à la masse surfacique moyenne sur toute la largeur du feutre Le moment des corrections est indiqué par une barre

verticale.

Le mouvement initial du conduit de guidage correspond à une amplitude définie par le demi-angle B de 8,7 et une direction médiane faisant un angle de + 0,80 par rapport à la verticale La fréquence d'oscillation qui reste inchangée pendant les essais est de 60 allers

-25 et retours par minute.

Initialement, c'est-à-dire avant les premières corrections, l'écart par rapport à la moyenne varie entre + 15 et + 7 % Rapidement, après deux corrections, cet écart est ramené à moins de 5 % Il est

constamment ensuite inférieur à 5 % en valeur relative et après la cin-

quième correction, descend même à moins de 3 %.

L'amélioration obtenue est donc tout à fait remarquable.

Il faut souligner aussi que si la masse surfacique de la ban-

de latérale choisie a été corrigée, les mesures analogues faites sur les autres fractions du feutre montrent que pour l'ensemble du feutre, les écarts sont maintenus à une valeur inférieure à 5 % de la valeur moyenne Autrement dit, les corrections effectuées qui ont permis de ramener une meilleure distribution sur la bande extérieure n'ont pas

été faites au détriment de la distribution du reste du feutre.

La correction introduite selon l'invention est une opération

extrêmement précise comme nous l'indiquions au début de la description.

Au terme de la cinquième correction appliquée, l'amplitude du mouvement

du conduit de guidage est de 8,140 et la direction médiane fait un an-

gle de 0,5 e par rapport à la verticale Les modifications imposées au mouvement sont donc très faibles.

Ces modifications montrent le degré de sensibilité de la ré-

partition aux paramètres du mouvement du conduit de distribution et

quelle difficulté il pourrait y avoir pour parvenir à un réglage de mé-

me qualité si celui-ci devait être opéré de façon manuelle, à supposer que le dispositif actionnant le conduit de guidage se prête à de telles

corrections Nous avons vu que ce n'était pas le cas jusqu'à présent.

La figure 8 reproduit aussi un essai de régulation sur le mé-

me dispositif que précédemment.

Ces mesures relevées correspondent à huit bandes distinctes

dans la largeur du feutre A titre indicatif, les mesures pour les ban-

des 1, 2, 4, 7 et 8 sont représentées.

Cet exemple est intéressant car il correspond à une réparti-

tion particulièrement irrégulière à l'origine Ainsi les bandes 1 et 2 voisines, ou 7 et 8, présentent des écarts pour l'une positifs pour

l'autre négatifs par rapport à la moyenne.

Dans le cas présent la masse surfacique moyenne est de 1,3 kg/m 2 '

Initialement le demi angle B définissant l'amplitude du mou-

vement est de 12,350 et le décalage par rapport à la verticale est de

10,610.

Les corrections sont indiquées sur l'échelle des temps par

une barre verticale.

Il est remarquable de constater qu'après deux corrections les écarts pour toutes les valeurs, y compris les moins bonnes initialement (+ 18 % pour la bande 2, 12 % pour la bande 8) sont ramenées dans un intervalle variant de + 5 à 5 % Les valeurs se maintiennent ensuite

dans cet intervalle.

A la quatrième correction le demi angle B est de 12,72 et la direction médiane 10,250 Comme pour l'exemple de la figure 6, les variations conduisant à l'amélioration de la répartition des fibres

sont donc extrêmement faibles.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour la formation d'un feutre de fibres dans le-

quel les fibres portées par un courant gazeux sont dirigées sur un con-

voyeur perforé qui retient les fibres et laisse passer les gaz, et dans lequel le courant gazeux est amené à balayer le convoyeur d'un mouve-

ment oscillant dans le sens de la largeur du convoyeur, les caractéris-

tiques du mouvement oscillant, fréquence, forme, amplitude, direction

médiane, ou l'une au moins de ces caractéristiques étant régulées auto-

matiquement en cours de fonctionnement suivant le résultat de mesures

de masse de fibres par unité de surface sur le feutre formé.

2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel la masse de fibres par unité de surface dans le feutre est mesurée par une méthode

d'absorption de rayonnement.

3 Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l'amplitude des oscillations et la direction médiane sont régulées automatiquement en fonction des variations locales de masse

par unité de surface mesurées dans la largeur du feutre.

4 Procédé selon la revendication 3, dans lequel la fréquence d'un mouvement, et la vitesse des convoyeurs, sont contrôlées par une boucle de régulation, en fonction de la mesure de la masse des fibres

par unité de surface pour toute la largeur du feutre.

Installation pour la formation d'un feutre de fibres com- prenant un ensemble de production de fibres engendrant un courant

gazeux portant les fibres dans une enceinte de réception ( 4), un con-

voyeur ( 3) perméable aux gaz formant une paroi de cette enceinte ( 4), le convoyeur ( 3) laissant passer les gaz et retenant les fibres qui constituent le feutre ( 7), un dispositif conférant au courant gazeux un

mouvement oscillant dans le sens de la largeur du convoyeur, un ensem-

ble ( 19) de traitement du feutre sortant de l'enceinte de réception ( 4), le dispositif conférant le mouvement oscillant au courant gazeux étant constitué par un conduit de guidage ( 8) mobile en rotation et dont le mouvement est modifiable à tout instant en fréquence, forme, amplitude et direction suivant des consignes élaborées par un ensemble

de régulation comprenant un ensemble de mesures ( 21) de la masse de fi-

bres par unité de surface sur le feutre formé, un calculateur ( 23) pour

le traitement des mesures et la comparaison du résultat de ce traite-

ment avec des grandeurs de consignes mises en mémoire, et élaborant des signaux commandant des moyens ( 9) mettant en mouvement le conduit de

guidage ( 8).

6 Installation selon la revendication 5 dans laquelle les fibres étant produite-par un dispositif de centrifugation et entraînées

par un courant gazeux annulaire longeant la paroi périphérique du cen-

trifugeur ( 1), passent dans un conduit de guidage ( 8) de section circu-

laire disposé à proximité du centrifugeur. 7 Installation selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisée en ce que le conduit de guidage ( 8) est mû par un vérin hydraulique ( 9) à double effet, lequel est commandé par un distributeur

proportionnel ( 17).

8 Installation selon l'une des revendications 5 à 7, dans

laquelle l'ensemble de mesure de la masse de fibres par unité de surfa-

ce du feutre est un ensemble de mesure d'absorption de rayonnement.

9 Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'ensemble de mesure est constitué par un dispositif analysant l'absorption de rayons X ( 21), le dispositif étant mobile dans le sens

de la largeur du feutre.

Installation selon la revendication 7 et la revendication 9 dans laquelle les mesures de masse de fibres par unité de surface

dans la largeur du feutre alimentent une boucle de régulation qui com-

mande l'amplitude et la position moyenne de la course de la tige du vé-

rin hydraulique ( 9).

11 Installation selon la revendication 9 dans laquelle les mesures de masse de fibres par unité de surface pour la totalité de la largeur du feutre alimentent une boucle de régulation qui commande la

vitesse du convoyeur ( 3) recevant les fibres et le cas échéant la fré-

quence du mouvement oscillant du conduit de guidage ( 8).

12 Installation selon l'une des revendications 6 à 11 dans

laquelle plusieurs dispositifs de centrifugation des fibres sont ali-

gnés le long d'un même convoyeur ( 3) de réception des fibres, chaque dispositif de centrifugation étant associé à un conduit de guidage ( 8),

au moins un de ces conduits étant régulé.