FR2738560A1 - Rouleau de pression a durete multiple - Google Patents
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Abstract
L'invention est relative à l'enroulement des bandes. L'appareil suivant l'invention comprend un noyau récepteur sur lequel on enroule la bande et un rouleau de pression (30) appuyant la bande sur le noyau pour réduire l'entraînement de l'air dans le rouleau bobiné. Le rouleau de pression (44) comprend un arbre cylindrique rigide (32), un manchon central élastique (34) supporté par l'arbre et deux manchons d'extrémité (36, 38) disposés à chaque extrémité du manchon central (34). Les manchons d'extrémité (36, 38) présentent une dureté inférieure à celle du manchon central (34). Dans un mode de réalisation préféré, les manchons d'extrémité (36, 38) et le manchon élastique (34) sont recouverts d'un revêtement extérieur présentant une dureté plus élevée. Application à la réalisation d'un appareil pour enrouler des bandes de grandes longueur.
Description
ROULEAU DE PRESSION A DURETE MULTIPLE
La présente invention se rapporte à un procédé pour enrouler une bande de film ou pellicule sur un noyau récepteur. Plus précisément, la présente invention propose un procédé et un appareil pour enrouler un matériau en bande dans lequel l'entraînement de l'air est réduit et le
rouleau bobiné est dépourvu de défauts.
L'enroulement est une étape vitale dans le procédé
consistant à fabriquer et transformer un matériau en bande.
Si la bande n'est pas correctement enroulée, des défauts tels que rayures peuvent en résulter, ce qui rend la bande inappropriée pour le produit fini, particulièrement avec du film et du papier photographiques. Une bande doit être enroulée correctement d'une manière telle qu'elle puisse être stockée sans détérioration; si ce n'est pas le cas, la bande peut être inappropriée en tant que produit marchand. La perte totale d'un rouleau bobiné peut être
très coûteuse.
L'entraînement de l'air pendant l'enroulement peut
entraîner des défauts dans le rouleau bobiné.
L'entraînement de l'air se produit lorsqu'une couche d'air se déplaçant avec la bande entre et s'enroule dans le rouleau. L'entraînement de l'air peut se produire à une vitesse de bande quelconque, mais est particulièrement important lorsque l'enroulement est effectué à des vitesses élevées, par exemple de 33 mètres par minute (100 pieds par minute) ou plus. En général, l'entraînement de l'air augmente lorsque le rayon du rouleau, la viscosité de l'air, et la vitesse de la bande augmentent, tandis que l'entraînement de l'air diminue généralement lorsque la tension de la bande augmente. D'autres facteurs influençant le volume d'air entraîné sont la température de la bande, la rugosité de surface, la planéité et les variations d'épaisseur. Si le volume d'air entraîné est important, une spire de la bande enroulée peut ne pas être en contact avec la spire précédente et la spire nouvellement enroulée peut se décaler ou se déplacer par rapport à la spire précédente dans une direction qui est parallèle à l'axe du noyau récepteur (généralement connu comme étagement des spires), spécialement lorsque le diamètre du rouleau bobiné augmente. L'air entraîné rend le rouleau instable, amenant le rouleau à se déplacer ou à se décaler fortement par rapport au noyau récepteur. Pour des bandes couchées telles que les bandes photographiques émulsionnées, le décalage peut entraîner des rayures du couchage, ayant pour résultat un produit non vendable ou défectueux. De plus, le décalage peut amener les bords de la bande à contacter le mécanisme d'enroulement, ayant pour résultat probable des endommagements sérieux sur le rouleau d'une manière telle
qu'il sera inapproprié pour des opérations ultérieures.
L'entraînement de l'air peut également avoir pour résultat un autre problème d'enroulement appelé risque d'abrasion. Le risque d'abrasion découle du déplacement relatif d'une spire par rapport à l'autre dans la direction circonférentielle. Le risque d'abrasion se produit lorsque la pression dans le rouleau et, en conséquence, la force de frottement est réduite dû à l'entraînement de l'air. Le couple utilisé dans l'enroulement de rouleau surmonte finalement la force de frottement réduite entre deux spires adjacentes et produit un déplacement relatif. Il peut en résulter entre ces deux spires une rayure de la bande et/ou
des émulsions déposées de même qu'un décalage axial.
Pendant le stockage, l'air entraîné à l'intérieur du rouleau finira par sortir du rouleau. Si le rouleau est stocké avec l'axe du noyau récepteur dans une orientation verticale, le rouleau peut se desserrer et se déplacer vers le bas dû à la pesanteur. Les bords inférieurs de la bande peuvent se gondoler, entraînant un défaut que l'on appelle poches de bord. Si le rouleau est stocké avec l'axe du noyau récepteur orienté horizontalement, l'air finira aussi par sortir et le rouleau pourra s'affaisser au centre en raison de la pesanteur, ayant pour résultat un étirement permanent. Dans les deux cas, le rouleau peut être inapproprié pour le dévidage dans les opérations ultérieures. Un procédé pour réduire l'entraînement de l'air est d'effectuer la totalité du processus d'enroulement dans une chambre à vide. Toutefois, une telle solution serait
extrêmement coûteuse et n'est pas réaliste.
Un autre procédé pour réduire l'entraînement de l'air
consiste à augmenter la tension pendant l'enroulement.
Toutefois, la tension dans les machines à enrouler est généralement limitée à une tension donnée maximale dues aux transmissions utilisées. Cette tension peut ne pas être suffisante pour réduire l'entraînement de l'air à des
vitesses élevées pour un enroulement de qualité.
Un autre procédé pour réduire le volume d'air entraîné est d'utiliser un rouleau de contact ou rouleau de pression en contact avec le rouleau qui est enroulé, afin de chasser l'air à mesure que le rouleau est bobiné. Avec un tel procédé, le rouleau de pression doit s'adapter aux caractéristiques du matériau en bande, telles que variations d'épaisseur, tout en assurant toujours le contact avec le milieu du rouleau afin de réduire l'entraînement de l'air. De plus, on préfère avoir un rouleau de pression présentant une longueur pratiquement égale à la largeur du matériau en bande. La figure 1 représente un rouleau de contact ou rouleau de pression 10 en contact avec un rouleau 11 sur lequel il est enroulé. Un rétrécissement entre les deux rouleaux, représenté généralement comme la ligne de contact 12, est formée entre le rouleau de pression 10 et le rouleau bobiné 11 et une force suffisante est appliquée pour chasser l'air au niveau de la ligne de contact 12 lorsque le matériau en bande 13 est enroulé sur le noyau récepteur 14. L'utilisation du rouleau de pression 10 augmente la tension pendant l'enroulement du rouleau, permettant de n'entraîner pendant Ja le processus d'enroulement qu'un volume d'air réduit. En général, les rouleaux de pression 10 présentent une surface métallique dure, telle que de l'acier inoxydable ou de l'aluminium ou présentent un unique revêtement élastique avec une dureté d'approximativement 50 à 70 Shore A. Le rouleau de pression 10 peut être appliqué en utilisant diverses configurations. Par exemple, dans l'enroulement avec assistance par rouleau de pression au milieu, on applique une force F au rouleau de pression et on entraîne le noyau récepteur autour d'un centre fixe tandis que le rouleau de pression est monté fou en rotation sur un pivot ou coulisseau; le rouleau de pression tourne à la vitesse de la bande en déplacement dû à la force de frottement appliquée au rouleau de pression par la bande se déplaçant. De manière similaire dans l'enroulement d'une surface, le noyau récepteur peut être monté fou en rotation sur un centre fixe, le rouleau de pression étant entraîné sur un pivot ou un coulisseau. Dans une autre configuration appelée enroulement de bobine, le noyau récepteur est fou en rotation sur une position de centre non fixée avec le rouleau de pression entraîné autour d'un centre fixe et la force F est appliquée au noyau récepteur. Dans les configurations d'enroulement à deux dispositifs d'entraînement, le noyau récepteur et le rouleau de pression sont tous les deux entraînés à des vitesses périphériques pratiquement égales ou le noyau récepteur est entraîné tandis que le rouleau de pression est entraîné à une vitesse périphérique inférieure à celle du noyau récepteur. Avec l'enroulement à tambour double, le rouleau est disposé entre deux rouleaux de pression menés et le
noyau récepteur est monté fou en rotation.
La variation d'épaisseur de la bande 13 dans le sens
de la largeur peut influencer l'enroulement d'un rouleau.
De manière caractéristique, il existe une certaine variation d'épaisseur dans le sens de la largeur, particulièrement avec des matériaux en bande tels que le triacétate de cellulose, le polytéréphtalate d'éthylène ou le polynaphtalate d'éthylène. Comme cela est illustré sur la figure 2, si une telle variation d'épaisseur persiste dans le sens de la longueur de la bande, connue comme raie 16, alors, lorsqu'on enroule la bande sur un noyau récepteur, la raie 16 se retrouve sur elle-même lorsqu'on enroule les spires ultérieures de la bande. Ceci produit une bande ou raie épaisse et dure présentant une pression localisée extrêmement élevée, connue de manière caractéristique comme côte. Une côte dure peut entraîner des effets défavorables sur la bande tels qu'abrasions, déformations et des changements chimiques et/ou physiques
sur le matériau en bande.
En se référant à la figure 3, du brevet US-A-4 934 622 décrit un procédé servant à surmonter les problèmes des raies par moletage 18 des marges du matériau en bande. Les protubérances produites par cette opération de moletage sont plus hautes que n'importe quelle raie que l'on pourra rencontrer pendant la fabrication normale. Lorsque la bande moletée est enroulée sur un noyau, les marges moletées se chevauchent et c'est dans cette zone que l'on trouve une pression élevée entre les spires adjacentes. L'accumulation d'épaisseur due aux marges moletées est appelée habituellement moletage 20 comme il est illustré sur la figure 3. Le moletage 20 d'un matériau en bande non couché peut de manière caractéristique être d'une hauteur de 3,2 mm (0,125 pouce) au- dessus du corps du rouleau, tandis que les moletages d'un matériau en bande couché peut être de manière caractéristique d'une hauteur de 1,6 mm (0,0625 pouce) au-dessus du corps du rouleau. A mesure que le diamètre du rouleau augmente, ces hauteurs peuvent augmenter. La figure 4 illustre un matériau en bande couché (c'est-à-dire un matériau en bande avec une ou plusieurs couches ou couchage 22) ayant des moletages 18 et des marges couchées 24 qui sont plus épaisses que le reste du matériau en bande couché. Ceci est appelé profil de couchage 26 et peut être amplifié lorsque plus qu'un
couchage est prévu ou si les marges moletées sont couchées.
Une illustration du profil de couchage est représentée sur la figure 4 o les marges 24 du couchage 22 sont plus épaisses que la partie centrale du couchage. Lorsque de telles marges plus épaisses sont couchées et sont enroulées sur un noyau récepteur, des côtes peuvent se produire formant des bourrelets de bords. Celui-ci est similaire au moletage mince, toutefois, la largeur du bourrelet de bord
du couchage est bien inférieure à la largeur d'un moletage.
Si l'épaisseur de la partie d'un matériau en bande qui est couché est d'une épaisseur similaire au bord moleté, le matériau en bande s'enroulera sur le bourrelet et des pressions localisées élevées peuvent en résulter. Si le bourrelet de bord est étroit, il peut se gondoler axialement sous une pression suffisante, amenant le rouleau à présenter un risque d'abrasion ou à se décaler ou à une
combinaison des deux.
En conséquence, on préfère qu'un rouleau soit bobiné avec un entraînement d'air réduit, et que de plus un rouleau de pression puisse prendre en compte les côtes, les
moletages existants et les bourrelets de bord existants.
C'est-à-dire, les rouleaux de pression doivent rester en contacte avec les côtes, les moletages et les bourrelets de bord tout en assurant toujours le contact avec le milieu du rouleau afin de réduire l'entraînement de l'air. De plus, on préfère utiliser un rouleau de pression présentant une longueur pratiquement égale à la largeur du matériau en
bande.
Le brevet US-A-5 039 023 décrit un rouleau de contact et deux rouleaux de déplacement d'air pour chasser les couches frontières d'air pendant l'enroulement. Le rouleau de contact et un des rouleaux de déplacement d'air présentent une couche à surface lisse et dure dont la hauteur moyenne crête à creux Ra est inférieure à 0,4 micron et présentant une dureté Brinell supérieure à 10 HB 2,5/62,5. De tels rouleaux sont coûteux à produire et ne contactent pas la surface totale du rouleau en la présence de côtes, de bourrelets de bords ou de moletages. De plus, le contact des côtes avec une surface dure, particulièrement à des vitesses élevées, peut même créer des pressions localisées plus élevées et a pour résultat un
endommagement de la bande.
Le brevet US-A-3 622 059 décrit un rouleau de transport comprenant un rouleau élastique rempli de billes de verre qui maintiennent une pression légère et uniforme à travers un étranglement. Un tel rouleau est considéré être inapproprié pour des applications à vitesse élevée, par exemple pour des vitesses supérieures à 300 m par minutes (1000 pieds par minutes) En conséquence, on a besoin d'un rouleau de pression qui réduit l'entraînement de l'air et prend en compte des matériaux en bande présentant des côtes, des moletages et des bourrelets de bords. La présente invention résout ces problèmes en proposant un rouleau de pression à dureté variable. Un but de l'invention est de proposer un appareil et un procédé permettant d'enrouler une bande de matériau déformable sur un noyau récepteur et réduisant
l'entraînement de l'air.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel appareil et procédé qui prend en compte un matériau en bande présentant des côtes, des moletages et des bourrelets
sur les bords.
Un autre but de l'invention est de proposer un rouleau de pression dont la surface contacte une surface du rouleau à bobiner en la présence de moletages, de bourrelets de
bords ou de côtes.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel rouleau de pression qui procure une bonne qualité et stabilité d'enroulement du rouleau, avec un décalage et un
risque d'abrasion réduits.
Ces buts ne sont donnés qu'a titre d'exemples illustratifs. D'autres buts et avantages désirables seront atteints de manière inhérente par l'invention décrite ou deviendront apparents à l'homme de l'art. Conformément à un premier aspect de l'invention, il est proposé un procédé consistant à enrouler une bande de matériau déformable sur un noyau récepteur, la bande comprenant des première et seconde marges d'une première épaisseur et une région centrale ou médiane disposée entre les première et seconde marges présentant une seconde épaisseur inférieure à la première épaisseur. Le procédé comprend l'étape consistant à former un étranglement ou une ligne de contact entre un rouleau de pression et un noyau récepteur, le rouleau de pression comportant un arbre cylindrique rigide et des première et seconde parties et une partie centrale supportées par l'arbre, la partie centrale étant disposée entre les première et seconde parties, les première et seconde parties étant constituées d'un matériau plus élastique que la partie centrale, la ligne de contact comprenant une première zone de contact formée par le noyau récepteur et la première partie, une seconde zone de contact formée par le noyau récepteur et la seconde partie. Le premier bord de la bande est aligné avec la première zone de contact et le second bord de la bande est aligné avec la seconde zone de contact. A mesure que la bande est transportée à travers la ligne de contact pour enrouler la bande sur le noyau récepteur, les première et seconde parties du rouleau de pression sont déformées afin de se conformer aux première et seconde marges de la bande et le contact entre la région centrale de la bande et la partie centrale du rouleau de pression est conservé afin de
réduire l'entraînement de l'air dans le rouleau bobiné.
Conformément à un autre aspect de l'invention il est proposé un appareil pour enrouler une bande de matériau déformable qui comprend un rouleau de pression qui comporte un arbre cylindrique rigide, un manchon élastique central supporté par l'arbre rigide en son milieu, un premier manchon d'extrémité supporté sur la première extrémité de l'arbre rigide, un second manchon d'extrémité supporté sur une seconde extrémité de l'arbre rigide dans lequel les premier et second manchons d'extrémité présentent une
dureté inférieure à la dureté du manchon élastique central.
On dispose un noyau récepteur de façon à former un étranglement ou une ligne de contact avec le rouleau de pression, étranglement dans lequel passe la bande à mesure qu'elle est bobinée sur le noyau récepteur. Dans un mode de réalisation préféré de l'appareil de la présente invention, le rouleau de pression comprend un revêtement extérieur recouvrant les premier et second manchons d'extrémité et le
manchon central.
La présente invention propose un rouleau de pression à dureté multiple qui réduit l'entraînement de l'air et prend en compte tout matériau en bande présentant des côtes, des moletages et des bourrelets de bords. Le rouleau de pression procure des bonnes qualité et stabilité du rouleau à des vitesses élevées, avec un décalage et un risque
d'abrasion réduits.
Les buts, caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de description qui sont faîte en
relation à des modes de réalisation préférés de l'invention
et illustrés par les dessins annexés.
La figure 1 est une vue latérale d'un noyau récepteur et d'un rouleau de pression formant une ligne de contact pour enrouler une bande de matériau déformable sur un noyau
récepteur.
La figure 2 montre une bande comportant une côte
formée sur le rouleau.
La figure 3 est une vue en coupe d'un rouleau de bande
présentant des bords moletés.
La figure 4 est une vue en coupe d'une bande comportant des marges moletées et un couchage comportant
des bourrelets de bords.
La figure 5 représente un premier mode de réalisation
d'un rouleau de pression conforme à la présente invention.
La figure 6 représente un second mode de réalisation d'un rouleau de pression conforme à la présente invention. La figure 7(a) représente un troisième mode de réalisation d'un rouleau de pression conforme à la présente invention. La figure 7(b) représente un quatrième mode de réalisation d'un rouleau de pression conforme à la présente invention. La figure 8 illustre un procédé d'enroulement d'une bande sur un noyau récepteur conforme à la présente invention. La figure 9 représente une comparaison du décalage latéral par rapport aux profils de tension en utilisant
différents rouleaux de pression.
La figure 10 montre une comparaison de la tension d'abrasion minimale par rapport aux profils de tension pour
différents types de rouleaux de pression.
La figure 11il montre une comparaison du décalage latéral par rapport aux profils de tension pour différents types de rouleaux de pression, dans lesquels la bande
couchée présente des bourrelets de bords déséquilibrés.
La description détaillée qui suit des modes de
réalisation préférés de l'invention, fait référence aux dessins sur lesquels les mêmes références numériques identifient des éléments structurels analogues sur chacune
des diverses figures.
La figure 5 illustre un premier mode de réalisation d'un rouleau de pression 30 à dureté multiple selon la présente invention. Un élément rigide 32 est constitué de métal ou autre matériau rigide capable de supporter des contraintes élevées sans déformations de courbure. Dans le présent mode de réalisation, la surface externe de l'élément 32 est un cylindre de révolution. La totalité de la longueur d'un manchon élastique central 34 est supportée par l'élément 32. Le manchon 34 est fixé à l'élément 32 par des moyens connus par l'homme de l'art, par exemple par moulage. En variante, le manchon 34 peut être constitué d'une gaine qui est enfilée sur l'élément rigide 32 par exemple par de l'air sous pression et ensuite éventuellement fixée à l'élément 32, par exemple par de l'adhésif. De préférence, le manchon central 34 est constitué d'un matériau élastique ou d'un élastomère tel que du polyuréthane, de l'uréthane, EPDM (monomère diénique d'éthylène et de propylène) ou du caoutchouc et présente une dureté moyenne de préférence de 50 à 70 Shore A ou équivalent. La longueur du manchon central 34 est inférieure à la distance connue entre les moletages (si les marges de la bande sont moletées) ou à la distance connue entre les bourrelets de bords (si la bande est couchée), on choisit la longueur la plus petite des deux distances
mentionnées précédemment.
Les manchons d'extrémité 36, 38 sont contigus au manchon central 34. Les manchons d'extrémité 36, 38 sont supportés par l'élément 32 et procurent des surfaces cylindriques présentant des diamètres pratiquement égaux à celui de la surface cylindrique du manchon 34. Les longueurs de la totalité des trois manchons 34, 36, 38 sont telles qu'elles forment un manchon composite continu présentant une longueur plus grande que la largeur de la bande qui est bobinée. La longueur des manchons d'extrémité 36, 38 est telle que soit les marges moletées (si les marges de la bande sont moletées) soit les bourrelets de bords (si la bande est couchée) recouvrent un manchon d'extrémité. De préférence, aucun de ceux-ci (marge moletées ou bourrelets de bords) ne recouvrent le manchon central 34. La dureté des manchons d'extrémité 36, 38 est inférieure à celle du manchon central 34, avec une dureté s'étalant de préférence entre 20 et 30 dureté Shore A ou équivalent. Des matériaux appropriés pour les manchons d'extrémité 36, 38 comprennent le polyuréthane, l'uréthane, EPDM ou du caoutchouc avec une épaisseur composite appropriée des manchons 34, 36, 38 étant d'au moins 6,35 mm (0, 25 pouce). Des moyens de rotation 40, 42 sont couplés aux extrémités de l'élément 32 pour assurer la rotation du
rouleau de pression 30.
Un second mode de réalisation 44 d'un rouleau de pression de la présente invention est illustré sur la
figure 6 et comprend l'élément 32, un manchon central 34 e.
des manchons d'extrémité 36, 38 ainsi que des moyens de rotation 40, 42. Le rouleau de pression 44 comprend de plus un revêtement cylindrique extérieur 46 qui recouvre les manchons 34, 36, 38. Le revêtement extérieur 46 est constitué d'un matériau qui est plus rigide et plus dur que les manchons 34, 36, 38 avec une dureté préférée d'environ à 90 dureté Shore A ou plus. Des matériaux appropriés pour le revêtement extérieur 46 comprennent le polyuréthane, l'uréthane, l'EPDM ou du caoutchouc. Une épaisseur appropriée du revêtement 46 est inférieure à environ 3,2 mm (0,125 pouce) et de préférence n'est pas supérieure à environ 1,6 mm (0,0625 pouce). Un tel revêtement procure une résistance à l'usure sans influencer l'élasticité des manchons d'extrémité. A des fins de facilité de fabrication, le revêtement 46 présente une dureté pratiquement similaire sur tout celui-ci. Toutefois, le revêtement 46 peut être à dureté multiple, bien que de préférence il présente une dureté plus dure dans les zones
à usure plus grande.
Les rouleaux de pression 30, 44 sont appropriés pour les procédés d'enroulement décrits ci-dessus, bien que d'autres procédés d'enroulement impliquant une ligne de
contact seront également du ressort de l'invention.
Les rouleaux de pression 48, 49 illustrés sur les figures 7(a) et 7(b) sont eux aussi du ressort de l'invention. Ces rouleaux sont adaptés pour des bandes présentant des moletages, des bourrelets de bords ou des côtes dans la partie centrale de la bande de même que dans les marges. Comme il est illustré sur la figure 7(a), le rouleau de pression 48 comprend un manchon de milieu 50, constitué d'un matériau similaire à celui des manchons d'extrémité 36, 38 et présentant une dureté inférieure à celle des manchons centraux 34. Le rouleau de pression 49 illustré sur la figure 7(b) comprend de plus un revêtement extérieur 46 qui recouvre les divers manchons; le revêtement extérieur 46 étant constitué d'un matériau qui
est plus rigide et plus dur que les divers manchons.
Un rouleau de pression présentant une dureté constante peut ne pas assurer le contact sur toute sa longueur avec le rouleau étant bobiné, particulièrement au centre du rouleau bobiné. A titre d'exemple, un rouleau de pression présentant une dureté constante élevée sur toute sa surface extérieure peut contacter un moletage, tel que le moletage représenté sur la figure 3 et, comme il n'est pas apte à se déformer ou à se courber, il ne contactera pas le centre de la bande à bobiner. Avec des rouleaux de pression à dureté multiple, 30, 44, 48, 49 le moletage 20 contacte les manchons d'extrémité 36, 38 plus souples, élastiques et à faible dureté d'une manière telle que le rouleau de pression se déforme pour contacter le rouleau à bobiner sur toute sa largeur. Comme il est illustré sur la figure 8, la bande 13 est positionnée pour son déplacement (100) à travers la ligne de contact (102) formée par le noyau
récepteur 14 et les rouleaux de pression 30, 44, 48, 49.
Les bords de la bande 13 sont alignés pour contacter les manchons d'extrémité 36, 38 lorsqu'elle est transportée à travers la ligne de contact (103). Des moyens de rotation 52, 54 sont prévus pour faire tourner le rouleau de pression et le noyau récepteur, respectivement. A mesure que la bande 13 présentant des particularités (par exemple les moletages, les côtes et les bourrelets de bords) est enroulée sur le noyau récepteur 14, la bande 13 vient en contact avec les rouleaux de pression 30, 44, 48, 49. Les manchons d'extrémité 36, 38 se déforment (c'est-à-dire qu'ils se courbent) pour se conformer aux particularités de la bande 13, permettant au manchon élastique 34 de maintenir le contact avec la bande 13 sur le rouleau 11. La pression peut être appliquée sur la longueur totale soit du rouleau de pression, soit du noyau récepteur. Un dispositif de montage coulissant ou pivotant pour supporter le rouleau de pression peut être utilisé pour procurer une pression constante au niveau de la ligne de contact. En variante, un dispositif de montage coulissant ou un dispositif de montage pivotant peut être utilisé pour supporter le noyau récepteur au niveau de la ligne de contact afin d'assurer
une pression constante au niveau de la ligne de contact.
Dans un mode de réalisation préféré, la bande 13 est enroulée autour du noyau récepteur 14 sur 300 degrés avant que la bande 13 soit transportée à travers la ligne de
contact 12.
Une configuration de rouleaux de pression appropriée peut être fonction de l'utilisation finale et ainsi des optimisations peuvent être faites en conséquence. Par exemple, dans un premier réglage en fabrication, les moletages peuvent être larges, particulièrement lorsque le centre de la bande est mince par rapport aux marges moletées. Ainsi, le rouleau de pression devra être capable de se déformer grandement pour maintenir le contact avec la bande. A l'opposé, pour des bandes couchées, les moletages peuvent être moins hauts, le couchage étant presque de la même épaisseur que les moletages de sorte que la présence des bourrelets de bords est un facteur critique. La discussion qui suit illustre l'utilisation du rouleau de pression à dureté multiple dans des applications
d'enroulement de bande.
Exemple 1
Un modèle analytique procure une comparaison de trois rouleaux de pression différents pour l'enroulement d'un matériau en bande à bords moletés. Pour chaque rouleau de pression, la valeur de la force de contact est d'environ222 N (50 livres) sur un matériau en bande d'une largeur approximative de 1,27 m (50 pouces). Une hauteur de moletage maximale de 1,5 mm (0,06 pouce) est attendue au niveau de l'enroulement. Chaque rouleau de pression est constitué d'un noyau d'aluminium creux présentant un diamètre extérieur de 133,4 mm (5,25 pouces) et un diamètre intérieur de 120,7 mm (4,75 pouces). En se référant au Tableau 1, le Cas 1 représente un rouleau de pression recouvert d'un unique élastomère à dureté Shore A de 50, d'une épaisseur de 12,7 mm (0,5 pouce) sans couche de revêtement extérieur. Le Cas 2 représente un rouleau de pression conforme au premier mode de réalisation recouvert d'un élastomère à dureté Shore A de 50 dans la section centrale et un d'élastomère à dureté Shore A de 25 à chaque extrémité, chaque section présentant une épaisseur de 12,7 mm (0,5 pouce). Le Cas 3 qui est le second mode de réalisation de la présente invention représente un rouleau de pression du Cas 2 dans lequel les élastomères ont une épaisseur de 11,1 mm (0,437 pouce) et sont recouvert d'un revêtement extérieur constitué d'un élastomère à dureté Shore A de 90 présentant une épaisseur de 1,6 mm
(0,0625 pouce).
Le Tableau 1 illustre les résultats pour chaque cas.
La "déformation" indique la valeur de la déformation entre la ligne centrale du rouleau de pression et entre la ligne centrale du noyau récepteur. La "contrainte de moletage" est la contrainte moyenne circonférentielle dans l'élastomère en contact avec le moletage; et la "Déformation Maximale" est la valeur maximale de moletages, de côtes ou de bourrelets de bords que le rouleau de pression peut prendre en compte tout en maintenant toujours le contact avec le centre du rouleau à bobiner. Dans le Cas 1, un écartement de 0,18 mm (0,007 pouce) est détecté entre le centre du rouleau et le centre du rouleau à bobiner, représentant une absence de contact entre le rouleau de pression et le rouleau à bobiner au centre. Dans le Cas 2, le contact se produit sur toute la surface du rouleau à bobiner, toutefois, la contrainte dans le moletage est de 22 % plus élevée, indiquant une usure plus élevée. Ce rouleau de pression du Cas 2 est approprié pour assurer le contact au centre même en la présence de moletages aussi hauts que 2,54 mm (0,10 pouce) représentés
par la colonne Déformation Maximale dans le Tableau 1.
Toutefois, le rouleau de pression à dureté multiple conformément au second mode de réalisation de la présente invention n'indique pas une usure élevée et procure un contact des surfaces au centre du rouleau à bobiner. En se référant au Tableau 1, la contrainte dans le moletage pour le Cas 3 représente une diminution de 70 % de la contrainte par rapport au rouleau de pression à dureté unique du Cas 1 et une diminution de 76 % de la contrainte par rapport au rouleau de pression à double dureté du Cas 2. La déformation maximale prédite aux extrémités est de 1,77 mm (0,0698 pouce) qui est de 30 % inférieure au Cas 2 mais
appropriée pour cette application.
Tableau 1
Contrainte Déformation Cas Déformation dans le Maximale moletage 1. A une seule dureté (50 sur tout le
rouleau) 1,34 mm 0,0633 ---
2. A double dureté (50 au centre, 25 aux extrémités) 1,69 mm 0,0775 2,54 mm 3. A trois duretés (50 au centre, 25 aux extrémités, 90 1,60 mm 0,0188 1,77 mm superficielle)
Exemple 2
Un modèle analytique procure une comparaison de trois rouleaux de pression différents pour enrouler un matériau en bande avec des moletages. Pour chaque rouleau de pression, la valeur de la force de contact est d'environ 222 N (50 livres) sur un matériau en bande d'une largeur d'approximativement 1,27 m (50 pouces). Une hauteur maximale des moletages de 3,5 mm (0,120 pouce) est attendue au niveau de l'enroulement. Chaque rouleau de pression est constitué d'un noyau d'aluminium creux présentant un diamètre extérieur de 133,4 mm (5,25 pouces) et un diamètre intérieur de 120,7 mm (4,75 pouces). Le Cas 1 représente un rouleau de pression recouvert d'un élastomère unique à dureté Shore A de 50, d'une épaisseur de 12,7 mm (0,5 pouce) sans couche de revêtement extérieur. Le Cas 2 représente un rouleau de pression recouvert d'un élastomère à dureté Shore A de 50 dans la section centrale et d'un élastomère à dureté Shore A de 20 à chaque extrémité, chaque section présentant une épaisseur de 19,05 mm (0,75 pouce). Le Cas 3 qui est le second mode de réalisation de la présente invention représente un rouleau de pression du Cas 2 dans lequel les élastomères ont une épaisseur de 19,05 mm (0,75 pouce) et sont recouvert d'un revêtement extérieur constitué d'un élastomère à dureté Shore A de 90 présentant une épaisseur de 1,59 mm
(0,0625 pouce).
Le Tableau 2 illustre les résultats pour chaque cas.
Le rouleau de pression à une seule dureté du Cas 1 est noté comme ayant un écartement de 1,19 mm (0,047 pouce) entre le centre du rouleau de pression et le centre du rouleau à bobiner. Dans le Cas 2, le rouleau de pression peut maintenir le contact au centre en la présence de moletage ne dépassant pas une hauteur de 3,4 mm (0,133 pouce) mais la contrainte dans le moletage augmente de 79 % par rapport au Cas 1, représentant une usure beaucoup plus élevée. Le rouleau de pression à dureté multiple du Cas 3, qui est le rouleau de pression du second mode de réalisation de la présente invention, permet le contact et une contrainte réduite. La contrainte dans le moletage pour le Cas 3 représente une diminution de contrainte de 36 % par rapport au rouleau de pression à une seule dureté du Cas 1 et une diminution de contrainte de 64 % par rapport au rouleau de pression à double dureté du Cas 2. Le moletage le plus haut qui peut être pris en compte par le rouleau de pression du
Cas 3 est de 3,12 mm (0,123 pouce).
Tableau 2
Contrainte Déformation Cas Déformation dans le Maximale Maximale moletage 1. A une seule dureté (50 sur tout le
rouleau) 1,85 mm 0,0553 --
2. A double dureté (50 au centre, 20 aux extrémités) 3,12 mm 0,0992 3,38 mm 3. A trois duretés (50 au centre, 20 aux extrémités, 90 superficielle) 3,07 mm 0,0353 3,12 mm Si des moletages ne sont pas présents, des perforations et bords de coupe peuvent influencer de manière similaire l'opération d'enroulement. A titre d'exemple, si la coupe et la perforation ne sont pas réalisées avec un équipement tranchant, les bords de coupe et les bords perforés peuvent être légèrement plus épais que le reste de la bande, et une constitution d'un bourrelet similaire à celui formé par un moletage peut en résulter.
Exemple 3
Les figures 9 à 11 illustrent graphiquement les informations tirées des expériences illustrant les améliorations dans le décalage axial et dans le risque d'abrasion obtenues en utilisant un rouleau de pression conforme à la présente invention. Trois rouleaux de pression différents sont comparés à diverses tensions et forces de contact du rouleau de pression. Un rouleau de pression à une seule dureté qui est plus court que la distance entre les moletages, appelé sous-découpe, et présentant une dureté d'environ 70 est comparé à un rouleau de pression standard à une seule dureté (illustré sur les figures comme à une seule dureté) présentant une dureté d'environ 45 et à un rouleau de pression à double dureté (illustré sur les figures comme à deux ou à double dureté) présentant une dureté de 50 au centre et de 30 aux extrémités. La figure 9 illustre la valeur du décalage latéral dans la direction de l'axe du noyau récepteur en fonction du profil de tension. Un rouleau de 2000 m (6000 pieds) de matériau en bande couché et moleté a été enroulé à diverses conditions d'enroulement avec chacun des trois rouleaux de pression. Comme il est illustré, en général, la valeur du décalage était moindre avec le rouleau de pression à double dureté. Les profils de tension indiquent la tension de début, la tension de fin et la force de contact du rouleau de pression PRFC (fondamentalement, la force totale appliquée au niveau de la ligne de contact par le rouleau
de pression), toutes les unités étant en livres.
Après enroulement, chaque rouleau a été soumis à une tension plus élevée jusqu'à ce qu'un risque d'abrasion se produise. La figure 10 montre la tension minimale fournissant un risque d'abrasion en fonction des profils de tension pour les trois rouleaux de pression. Comme il est illustré, en général le rouleau de pression à double dureté demande plus de tension pour que l'abrasion se produise, c'est-à-dire il est nécessaire d'appliquer un couple plus grand pour que l'abrasion se produise par rapport aux autres rouleaux, ce qui est une caractéristique désirée dans l'enroulement de bande. Une expérience similaire a été effectuée avec un rouleau de 3300 mètres (10 000 pieds) de matériau en bande couché dans lequel un côté de la bande présentait un bourrelet de bords important simulé et l'autre côté ne présentait pas de bourrelet de bord (appelé bourrelets de bords déséquilibrés). Les résultats de l'expérience illustrée sur la figure 11 montrent le décalage latéral en fonction des profils de tension. Un décalage axial moindre
s'est produit avec le rouleau de pression à double dureté.
Un rouleau de pression à dureté multiple permet l'enroulement de rouleaux de matériau déformable présentant des moletages et/ou des bourrelets de bords. Avec un tel rouleau de pression, la pression peut être appliquée sur toute la largeur du rouleau à bobiner. Des qualité et stabilité du rouleau meilleures sont obtenues, c'est-à-dire un décalage et un risque d'abrasion moindres sont apparents dans les rouleaux bobinés avec le rouleau de pression de la présente invention. De plus, des qualité et stabilité du rouleau meilleures sont obtenues lorsque les moletages et/ou bourrelets de bords sont déséquilibrés d'un côté du rouleau à l'autre. De tels rouleaux de pression peuvent être optimisés pour diverses situations de fabrication. De plus, les rouleaux peuvent être bobinés à des vitesses élevées. La présente invention réduit ou élimine également le besoin de flasques aux extrémités des rouleaux à bobiner, les flasques étant présents pour empêcher le
décalage vers l'extérieur par rapport au noyau récepteur, réduisant ainsi la possibilité de bourrelets sur les bords.
Claims (9)
1. Procédé d'enroulement d'une bande (13) d'un matériau déformable sur un noyau récepteur (14), la bande (13) comprenant des première et seconde marges (24) d'une première épaisseur et une région centrale qui est disposée entre les première et seconde marges (24) et qui présente une seconde épaisseur inférieure à la première épaisseur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: monter un rouleau de pression (10) pour rotation autour de son axe longitudinal, le rouleau de pression comportant un arbre cylindrique de révolution rigide (32) muni de première et seconde parties (36, 38) et d'une partie centrale (34), la partie centrale (34) étant disposée entre les première et seconde parties (36, 38), les première et seconde parties (36, 38), étant pourvues d'un matériau plus élastique que celui de la partie centrale (34); former un étranglement (12) entre le rouleau de pression (10) et un noyau récepteur (14), le noyau récepteur (14) étant monté pour rotation autour de son axe longitudinal, l'étranglement (12) comprenant une première zone d'étranglement formée par le noyau récepteur et la première partie, une seconde zone d'étranglement formée par le noyau récepteur et la seconde partie; aligner le premier bord de la bande avec la première zone d'étranglement; aligner le second bord de la bande avec la seconde zone d'étranglement; transporter la bande à travers l'étranglement (12) afin d'enrouler la bande sur le noyau récepteur (14); et déformer les première et seconde parties du rouleau de pression afin de le conformer aux première et seconde marges (24) de la bande et de maintenir le contact entre la région centrale de la bande et la partie centrale du rouleau de pression pour réduire l'entraînement d'air dans
le rouleau bobiné.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la bande (13) est enroulée sur le rouleau en spires successives se recouvrant et comprenant de plus l'étape consistant à réduire le déplacement de la spire pendant l'enroulement en déformant les première et seconde parties du rouleau de pression (10) afin de le conformer aux première et seconde marges (24) de la bande (13) et de maintenir le contact entre la région centrale de la bande
et la partie centrale du rouleau de pression (10).
3. Appareil pour enrouler une bande d'un matériau déformable comprenant un noyau récepteur (14) formant avec un rouleau de pression (30) un étranglement (12) dans lequel passe la bande lorsqu'elle est enroulée sur le noyau récepteur (14), le rouleau de pression (10) étant caractérisé en ce qu'il comprend: un arbre cylindrique rigide (32) comportant des première et seconde extrémités; un manchon central (34) élastique comportant deux extrémités et supporté sur l'arbre rigide (32), le manchon central (34) ayant une surface cylindrique de révolution; un premier manchon d'extrémité (36) supporté sur la première extrémité de l'arbre rigide, le premier manchon d'extrémité (36) étant contigu à une extrémité du manchon central (34) élastique et présentant un diamètre pratiquement égal à celui de la surface cylindrique; et un second manchon d'extrémité (38) supporté sur la seconde extrémité de l'arbre rigide, le second manchon (38) d'extrémité étant contigu à l'autre extrémité du manchon élastique et présentant un diamètre pratiquement égal à celui de la surface cylindrique; et en ce que les premier et second manchons d'extrémité présentent
une dureté inférieure à celle du manchon central élastique.
4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon central (34) élastique est constitué d'un élastomère présentant une dureté Shore A de 50 à 55 et les manchons d'extrémité (36, 38) sont constitués d'un
élastomère présentant une dureté Shore A de 20 à 30.
5. Appareil selon l'une des revendications 3 ou 4,
comprenant: un revêtement extérieur (46) recouvrant le manchon central (34) élastique et les premier et second manchons d'extrémité (36, 38) et présentant une dureté supérieure à la dureté du manchon central (34) élastique et des premier
et second manchons d'extrémité (36, 38).
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon central (34) élastique est constitué d'un élastomère présentant une dureté de 50 à 55 Shore A, les manchons d'extrémité (36, 38) sont constitués d'un élastomère présentant une dureté de 20 à 30 Shore A et le revêtement extérieur (46) est constitué d'un élastomère présentant une dureté de 80 à 90 Shore A.
7. Appareil selon l'une quelconque des revendications
3 à 6, dans lequel le manchon central (34) est composée d'au moins deux manchons médians (34) élastiques, séparés par un manchon intermédiaire (50) présentant un diamètre pratiquement égal à celui de la surface cylindrique de révolution, le manchon intermédiaire (50) présentant une
dureté inférieure à celle des manchons médians élastiques.
8. Appareil selon la revendication 7, comprenant un revêtement extérieur recouvrant les manchons médians (34) élastiques, les premier et second manchons d'extrémité (36, 38) et le manchon intermédiaire (50) et présentant une dureté supérieure à celle des manchons médians (34), des premier et second manchons d'extrémité (36, 38) et du
manchon intermédiaire (50).
9. Appareil selon l'une quelconque des revendications
7 et 8 dans lequel le manchon intermédiaires (50) est constitué d'une manière identique aux manchons d'extrémité
(36, 38).
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| ST | Notification of lapse |