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Procédé et dispositif de séchage de bande de papier, de carton et de matières analogues
La présente invention est relative à un procédé de séchage de bande de papier, de carton et de matières analogues, comprenant un avancement d'une bande humide en une telle matière et d'une largeur déterminée au travers d'un jeu de tambours de séchage, un enveloppement périphérique partiel des tambours de séchage par la bande en cours d'avancement, sur toute la largeur de la bande, un chauffage des tambours partiellement enveloppés, un évaporation de l'humidité de la bande chauffée par les tambours, une application d'au moins une toile de séchage sur au moins toute la largeur de la bande là où celle-ci enveloppe partiellement au moins un tambour de séchage, avec un serrage de la bande entre le tambour chauffé et la toile de séchage,
et un déplacement de chaque toile de séchage dans un sens correspondant à l'avancement de la bande pendant l'application susdite de la toile de séchage sur la bande.
L'invention concerne également un dispositif de séchage de bande de papier, de carton et de matières analogues, comprenant un jeu de tambours de séchage au travers duquel avance une bande humide à sécher, en une telle matière et d'une largeur déterminée, en enveloppant périphériquement partiellement les tambours de séchage, des moyens de chauffage des tambours, au moins un jeu de rouleaux sur chacun desquels circule une toile de séchage de façon que celle-ci soit appliquée
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sur au moins toute la largeur de la bande là où celle-ci enveloppe partiellement au moins un tambour de séchage, avec un serrage de la bande entre le tambour chauffé et la toile de séchage,
et des moyens d'entraînement en déplacement de chaque toile de séchage dans un sens correspondant à l'avancement de la bande pendant l'application de la toile de séchage sur la bande.
On connaît depuis longtemps déjà un procédé et un dispositif de ce genre. Un tel dispositif est par exemple illustré dans la EP-A-0050766.
Depuis longtemps, on connaît également un problème majeur dans le séchage d'une bande de papier, ce problème résidant dans la non-uniformité du séchage de la bande sur sa largeur. En effet celle-ci, à son arrivée dans la partie de sécherie de la machine à papier peut présenter une teneur en humidité variable sur sa largeur.
De plus, même lorsque la bande de papier est uniformément humide, au sortir de la partie de presse, des différences d'humidité peuvent surgir dans la partie de sécherie, au cours du séchage de la feuille. C'est le cas en particulier lorsqu'on veut augmenter, comme c'est la tendance actuelle, la largeur de la bande de papier sans changer de manière correspondante la longueur des tambours de séchage ou lorsque l'augmentation de longueur de ceux-ci est limitée pour des raisons d'encombrement. En effet, la perte de chaleur aux extrémités des tambours de séchage a pour effet que l'humidité des parties marginales de la bande de séchage est moins efficacement éliminée, si celle-ci couvre lesdites extrémités des tambours de séchage.
Un autre problème du séchage est que celui-ci peut s'avérer dans certaines circonstances insuffisant et cela même sur toute la largeur de la bande de papier. Un moyen habituel pour résoudre ce problème consiste à augmenter la tension des toiles de séchage pour favoriser le contact entre la bande de papier et les tambours chauffés. Ce moyen résout toutefois mal le problème du manque d'uniformité de l'humidité de la bande de papier. Il pose d'autres problèmes, à savoir une usure plus rapide des toiles de séchage soumises à une plus forte tension et une tendance au fléchissement des rouleaux sur lesquels circulent les toiles de séchage. Une augmen-
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tation de tension sur les toiles de séchage n'est donc pas possible de manière illimitée.
Il est aussi possible de faire l'acquisition d'une nouvelle machine à papier dont les tambours sont plus longs et mieux conçus que ceux existant dans l'installation utilisée. On comprendra aisément qu'une telle solution ne sera prise qu'à la dernière extrémité par les papeteries étant donné le coût énorme des machines à papier.
On a par ailleurs cherché à améliorer les toiles de séchage de façon à les rendre plus performantes.
Dans le BE-A-742329, on décrit une toile d'égouttage fabriquée de façon à présenter une perméabilité non uniforme sur sa largeur. Dans ce but, elle présente une densité variable de fils de chaîne sur la largeur et la partie de toile à densité la plus faible est destinée à la zone la plus humide de la bande de papier.
Dans la EP-A-0050766, il est prévu d'ajouter aux fils de trame et aux fils de chaîne des fils de trame additionnels dans des zones déterminées de la toile, ce qui donne donc également des toiles à zones longitudinales à densités de fils variables.
Dans la EP-A-0152137, on a prévu des toiles dans lesquelles au moins une première zone longitudinale présente un premier type d'armure entre les fils de chaîne et les fils de trame et au moins une deuxième zone longitudinale présente un type d'armure qui est différent du premier cité, de façon à former des surfaces de contact avec la bande de papier qui sont différentes dans la première zone et dans la deuxième.
Ces moyens peuvent éventuellement apporter une solution au manque d'uniformité du séchage de la bande de papier.
Toutefois ils sont assez sophistiqués et ils demandent un procédé de fabrication de toile compliqué et relativement coûteux, qui est difficilement adaptable pour chaque cas concret rencontré dans les machines à papier. Ces toiles n'offrent pas de solution au problème du fléchissement des rouleaux évoqué précédemment.
On a également essayé de résoudre le problème posé par un manque d'uniformité dans le profil d'humidité de la bande de papier, par une transmission d'humidité à des parties déter-
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minées de la bande de papier, sous forme de vapeur ou de liquide, et cela en vue d'uniformiser la teneur en humidité de la bande de papier sur sa largeur (voir DE-A-2938244). Cette transmission soulève cependant des problèmes techniques. Elle prévoit que la toile de séchage soit humidifiée, de manière non uniforme sur sa largeur, de façon que, lors de son passage sur la bande de papier au moment où celle-ci enveloppe un des tambours de séchage, une partie de l'humidité de la toile de séchage soit transmise à la bande de papier et uniformise par voie indirecte la teneur en humidité de celle-ci sur sa largeur.
Ce processus nécessite la mise en oeuvre d'un appareillage tout à fait spécial et d'une efficacité qui reste souvent à prouver.
La présente invention a pour but de mettre au point un procédé et un dispositif de séchage de bande de papier, de carton ou de matières analogues qui permettent un séchage uniforme de la bande sur sa largeur, de manière simple et peu coûteuse.
Ce procédé et ce dispositif pourront avantageusement être appliqués sur des installations existantes et permettront de ce fait d'exploiter éventuellement sur toute leur longueur les tambours de séchage.
Simultanément il sera avantageusement possible suivant l'invention d'apporter une solution au problème du fléchissement des rouleaux de circulation des toiles de séchage et à celui de l'usure rapide de ces toiles.
Pour résoudre ces problèmes, on a prévu suivant l'invention un procédé tel que décrit au début, comprenant en outre une application d'au moins une toile supplémentaire sur au moins une partie d'au moins une desdites toiles de séchage, chacune de ces parties étant en position d'application sur la bande de la manière susdite et étant serrée entre une toile supplémentaire précitée et la bande, et un déplacement de chaque toile supplémentaire dans un sens correspondant à l'avancement de la bande, pendant son application sur ladite partie de toile de séchage.
Il est apparu d'une manière surprenante que l'application d'une toile supplémentaire sur la face de la toile de séchage opposée à celle se trouvant en contact avec la bande, c'est-à-dire
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là où la toile de séchage enveloppe la bande en la serrant sur un tambour de séchage, augmentait l'efficacité du séchage à l'endroit de cette application. Il n'était même pas nécessaire de mettre cette toile supplémentaire sous une tension spéciale. Il était suffisant qu'elle soit appliquée de manière à pouvoir être entraînée par exemple par la toile de séchage en déplacement.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, ladite application d'au moins une toile supplémentaire sur au moins une partie d'au moins unes desdites toiles de séchage a lieu sur une largeur de toile de séchage correspondant au minimum à celle appliquée sur toute la largeur susdite de la bande. Une telle application offre l'avantage d'augmenter l'efficacité du séchage sur toute la largeur de la bande, sans augmentation de la tension appliquée sur la toile de séchage par les rouleaux sur lesquelles celle-ci circule.
Suivant une forme particulière de réalisation de l'invention, ladite application d'au moins une toile supplémentaire sur au moins une partie d'au moins une desdites toiles de séchage, a lieu sur une largeur de toile de séchage inférieure à celle appliquée sur toute la largeur susdite de lÅa bande. Il est ainsi possible d'appliquer la toile supplémentaire sur la toile de séchage uniquement là où la bande présente un manque d'uniformité dans son profil d'humidité. On peut ainsi avantageusement, suivant l'invention, appliquer au moins deux toiles supplémentaires sur au moins une partie d'une desdites toiles de séchage.
On effectuera cela en particulier sur les parties correspondant aux zones marginales d'une même toile de séchage, puisque ce sont généralement les zones marginales de la bande de séchage qui présentent un taux d'humidité inadéquat.
On peut évidemment prévoir, si nécessaire, un entraînement de la ou des toiles supplémentaires qui soit autonome, au lieu d'un entraînement par frottement sur la toile de séchage correspondante.
Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé comprend en outre une mise sous tension ajustable de la ou des toiles supplémentaires après leur application sur la ou les toiles de séchage, ainsi qu'éventuellement un guidage de la
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ou des toiles supplémentaires pendant leur entraînement.
On prévoit également, suivant l'invention, un dispositif tel que décrit au début, ce dispositif comprenant en outre au moins un jeu de moyens de roulement sur chacun desquels circule au moins une toile supplémentaire de façon que chacune de celles-ci soit appliquée sur au moins une partie d'au moins une desdites toiles de séchage, chacune de ces parties étant en position d'application sur la bande de la manière susdite et étant serrée entre une toile supplémentaire et la bande, et des moyens d'entraînement en déplacement de chaque toile supplémentaire dans un sens correspondant à l'avancement de la bande pendant l'application susdite de la toile supplémentaire sur ladite partie de toile de séchage.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, au moins un desdits jeux de moyens de roulement comprend uniquement des rouleaux indépendants de ceux sur lesquels circulent la ou les toiles de séchage. Dans ce cas chaque toile supplémentaire suit un circuit totalement indépendant de la toile de séchage, à l'exception des endroits où elles sont superposées pour serrer toutes les deux à la fois la bande sur un ou plusieurs tambours de séchage. Cette forme de réalisation permet de résoudre avantageusement le problème du fléchissement des rouleaux sur lesquels circule la toile de séchage.
Toutefois, suivant une autre forme de réalisation de l'invention, au moins un desdits jeux de moyens de roulement comprend des rouleaux indépendants de ceux sur lesquels circulent la ou les toiles de séchage ainsi que des rouleaux faisant partie d'au moins un desdits jeux de rouleaux sur lesquels circulent la ou les toiles de séchage. Cette forme de réalisation permet une intégration aisée et peu coûteuse dans une installation existante.
Suivant une forme particulière de l'invention, les moyens d'entraînement de chaque toile supplémentaire sont les moyens d'entraînement de la toile de séchage correspondante, cette dernière entraînant la toile supplémentaire par frottement. On peut évidemment également prévoir qu'au moins une toile supplémentaire soit entraînée par un rouleau moteur indépendant.
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Suivant une forme de réalisation perfectionnée de l'invention, au moins un desdits jeux de moyens de roulement comprend des rouleaux déplaçables chacun entre au moins deux tambours de séchage, de manière à mettre la toile supplémentaire correspondante en position d'application sur la toile de séchage ou respectivement en position non appliquée sur celle-ci. Cette forme de réalisation permet ou respectivement en position non appliquée sur celle-ci. Cette forme de réalisation permet une grande souplesse d'utilisation de la ou des toiles supplémentaires en fonction notamment de la bande à sécher, de la qualité du papier, carton ou autre à obtenir et de sa largeur.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 représente d'une manière schématique une vue latérale d'une section de la partie de sécherie d'une machine à papier suivant l'invention.
La figure 2 représente une vue en perspective brisée d'un détail de cette machine.
Les figures 3 et 4 représentent deux profils d'humidité déterminés au travers de bandes de papier séchées, l'une suivant la technique antérieure et l'autre partiellement suivant l'invention.
La figure 5 représente d'une manière schématique une vue latérale d'une section d'une autre machine suivant l'invention.
Sur les différents dessins, les éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes références.
Sur la figure 1 on a représenté une section de sécherie d'une machine à papier qui comprend ici douze tambours de séchage disposés en deux rangées parallèles. Les tambours de séchage supérieurs 1 sont disposés en quinconce par rapport aux tambours de séchage inférieurs 2.
La bande de papier à sécher 3 circule en passant sur les tambours et en enveloppant ainsi une partie de leur périphérie.
Ces tambours de séchage sont entraînés en rotation par des moyens connus. Ils sont commandés de manière connue de façon à tourner
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autour de leur axe, par exemple à l'aide d'engrenages ou d'autres moyens de transmission non représentés, qui entraînent en rotation dans le sens F. les tambours supérieurs 1 et dans le sens F 2 les tambours inférieurs 2.
Ces tambours de séchage peuvent être chauffés de l'intérieur par un gaz chaud sous pression, notamment de la vapeur présentant par exemple une température de 170 C et une pression de 8 bars. Ainsi qu'il est représenté pour un seul des tambours de la figure 1, ce gaz chaud peut par exemple pénétrer dans le tambour par un orifice axial 5, qui est en communication par un conduit d'alimentation 6 avec une source de gaz chaud sous pression non représentée. Il y a donc au fur et à mesure de l'avancement de la bande sur les tambours de séchage 1 et 2 une évaporation progressive de l'humidité contenue dans la bande 3.
Pour favoriser cette évaporation et le séchage, il est tout à fait courant d'appliquer une toile de séchage sur toute la largeur de la bande de papier 3 là où celle-ci enveloppe partiellement un ou plusieurs tambours de séchage. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1, on a prévu deux toiles de séchage 7 et 8, l'une circulant sur tous les tambours de séchage supérieurs 1 et l'autre sur tous les tambours de séchage inférieurs 2. Il est évident qu'on peut ne prévoir qu'une seule toile de séchage ou plus de deux, en fonction des besoins.
Chacune des toiles de séchage illustrée circule également sur des rouleaux de renvoi 9 et 10 disposés parallèlement entre chaque fois deux tambours de séchage 1 ou 2 voisins, ainsi que sur des rouleaux de circulation 11 et 12 qui permettent la circulation suivant une boucle sans fin de chacune des toiles de séchage.
Dans l'exemple de réalisation illustré, les toiles de séchage sont entraînées par la rotation des tambours 1 et 2 sur lesquels les toiles de séchage 7 et 8 serrent la bande de papier à sécher 3. Le sens de circulation de la toile 7 est indiqué sur la figure
1 par la flèche F-et celui de la toile 8 par la flèche F . Le sens de circulation de la bande de papier 3 à l'entrée de la section de sécherie illustrée sur la figure 1 est désigné par la flèche F 5
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et celui à la sortie par la flèche F,.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, les toiles de séchage ne sont pas seulement appliquées sur les tambours de séchage de manière à être entraînées en circulation par ces derniers, elles sont également amenées sous tension par des rouleaux de mise sous tension ajustables, connus, 13 et respectivement 14. Ainsi qu'il est représenté, ces rouleaux sont déplaçables en translation parallèlement à leur axe de rotation et ils permettent d'ajuster la tension existant dans la toile. Ainsi, on peut ajuster le serrage produit par la toile de séchage 7 ou 8 sur la bande de papier 3 là où celle-ci enveloppe une partie de la périphérie des tambours 1 et 2. Il faut noter bien entendu que cette tension s'applique aussi sur les rouleaux de renvoi 9 et respectivement 10 et sur les rouleaux de circulation 11 et respectivement 12.
En présence d'une tension trop violente, ceux-ci ont tendance à fléchir centralement ce qui provoque une fatigue de ces rouleaux et un serrage non uniforme sur la bande de papier. Les toiles de séchage elles aussi s'usent plus rapidement en cas de fonctionnement sous une tension trop élevée.
Enfin, ainsi qu'il est illustré sur la figure 1, on peut prévoir en outre pour chaque toile de séchage 7 ou 8, un rouleau de guidage 15 ou 16, connu en soi. Ces rouleaux de guidage ont pour but de maintenir la toile de séchage parallèlement à la bande de papier, sans déviation en oblique par rapport à celle-ci.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, on a prévu en outre suivant l'invention quatre toiles de séchage supplémentaires 17 à 20.
La toile supplémentaire 17 est appliquée sur trois parties de la toile de séchage 8, chacune de ces parties étant elle-même en position d'application sur la bande de papier 3. Chacune de ces parties de toile de séchage 8 est ainsi enserrée entre la toile supplémentaire 17 et la bande de papier 3, qui elle-même enveloppe là chaque fois un tambour 2 différent.
La toile supplémentaire 17 circule en outre sur deux des tambours de renvoi 10 utilisés par la toile de séchage 8.
A cet endroit, la toile supplémentaire 17 est enserrée entre la toile
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de séchage et le rouleau de renvoi 10 correspondant. La toile supplémentaire 17 est agencée de manière à circuler selon une boucle sans fin ce que permettent des rouleaux de circulation 21, semblables aux rouleaux 11 ou 12.
La toile supplémentaire 17 n'est pas amenée sous une tension particulière. Elle est seulement appliquée contre la face externe des parties de toile de séchage susdites et elle est entraînée par frottement par celles-ci dans le sens indiqué par la flèche Fy.
Dans cet exemple de réalisation, on peut par exemple prévoir une seule toile supplémentaire 17 couvrant la toile de séchage 8 de façon que toute la largeur de cette toile 8 recouvrant la bande de papier 3 soit à son tour recouverte par la toile supplémentaire 7, sur les tambours de séchage. On peut bien entendu prévoir également une toile supplémentaire 17 qui ne recouvre qu'une partie de cette largeur ou encore plusieurs toiles supplémentaires qui circulent parallèlement l'une à l'autre sur le même jeu de rouleaux.
La toile supplémentaire 18 est appliquée contre deux parties de toile de séchage 8, chacune de celles-ci étant en position d'application sur la bande de papier 3 alors que celle-ci passe autour de deux tambours inférieurs 2 voisins.
Dans cet exemple de réalisation, la toile supplémentaire 18 circule sur des rouleaux 22,23 indépendants de ceux sur lesquels circule la toile de séchage 8. La toile supplémentaire 18 circule sur des rouleaux de renvoi 22 agencés en dessous des rouleaux 10, de manière à pouvoir être déplacés, dans le présent exemple verticalement vers le haut et vers le bas suivant la direction désignée par la double flèche F,,. On peut ainsi aisément amener la toile supplémentaire 18 en position d'application sur la toile de séchage 8 ou la retirer de cette position. Des rouleaux de circulation 23 permettent à la toile supplémentaire 18 de circuler selon une boucle sans fin.
Un rouleau de mise sous tension 24, analogue aux rouleaux 13 ou 14, et un rouleau de guidage 25, analogue aux rouleaux 15 et 16, peuvent aussi être prévus ici.
Dans cet exemple de réalisation la toile supplémentaire 18 ne couvre qu'une partie marginale de la toile de séchage
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8, ainsi qu'il est illustré plus en détail sur la figure 2 annexée. On peut d'ailleurs prévoir une toile supplémentaire marginale identique le long de l'autre bord de la toile de séchage 8, de manière à augmenter ainsi la pression de serrage sur la bande de papier à sécher le long de ses deux bords, c'est-à-dire là où le séchage est généralement déficient dans les machines à papier courantes. On peut bien sûr appliquer une toile supplémentaire de faible largeur de ce genre en tout autre endroit de la toile de séchage.
La toile supplémentaire 19 est agencée de manière semblable à la toile supplémentaire 18, mais elle n'est appliquée contre la toile de séchage supérieure 7 que sur un seul tambour de séchage 1.
La toile supplémentaire 20 est appliquée de la même manière contre la toile de séchage supérieure 7, mais sur trois tambours de séchage voisins 1. Ici on peut éventuellement prévoir un entraînement autonome de la toile supplémentaire par un rouleau de circulation 26 entraîné en rotation par un moteur 27 représenté uniquement de manière schématique.
Il est bien entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
On peut par exemple prévoir l'usage d'une seule toile supplémentaire à un endroit bien déterminé de la partie de sécherie, ou deux toiles supplémentaires marginales à cet endroit.
Différentes toiles supplémentaires ont été disposées simultanément sur une seule figure pour des raisons de simplicité. Elles peuvent être appliquées isolément ou dans d'autres combinaisons.
A titre de comparaison, on a déterminé le profil d'humidité d'une bande de papier soumise à un séchage courant dans une machine à papier installée conformément à l'état connu de la technique. Ce profil est représenté sur la figure 3. En ordonnnée, se trouvent des valeurs de siccité et en abscisse la largeur de la bande de papier. Ainsi qu'il ressort clairement de ce profil les bords marginaux de la bande de papier présentent des pointes d'humidité
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résiduelle par rapport à la valeur de consigne relativement bien observée dans la partie centrale de la bande.
On a ensuite appliqué le long d'un des bords de la bande de papier, non seulement la toile de séchage courante, mais en outre une toile supplémentaire suivant l'invention de 0,30 cm de largeur (comme prévu sur la figure 2). Cette toile supplémentaire n'a été appliquée que sur deux tambours de séchage, en passant par les même rouleaux de renvoi que la toile de séchage. On a prévu simplement quelques rouleaux de circulation propres à la toile supplémentaire et aucune tension spécifique n'a été appliquée à cette toile. Elle a été tendue suffisamment pour pouvoir être entraînée par frottement par la toile de séchage.
On a alors déterminé le profil d'humidité de la bande de papier ainsi traitée (voir figure 4). Il ressort clairement que, du côté gauche de ce profil d'humidité qui correspond au bord traité suivant l'invention de la bande de papier, il y a une réduction importante de la différence d'humidité résiduelle entre le bord et la partie centrale de la bande de papier. Cette différence subsiste au bord non traité.
On peut aussi prévoir une machine telle que représentée sur la figure 5. Dans cet exemple de réalisation, dans la partie de gauche du dessin, une seule rangée de tambours de séchage, par exemple celle des tambours supérieurs 1, est prévue.
La bande de papier à sécher enveloppe partiellement chaque tambour 1, puis est renvoyée au tambour supérieur 1 suivant par un rouleau de renvoi 9. Le rouleau de renvoi 30 est entraîné en rotation par un moteur 31 représenté de manière schématique.
La toile de séchage 32 circule dans cette partie gauche de la machine comme la toile de séchage 7 de la machine suivant la figure 1.
La toile supplémentaire 33 circule sur des rouleaux de circulation 34 qui sont communs à ceux de la toile de séchage ainsi que sur des rouleaux de renvoi communs, par exemple le rouleau de renvoi 3. En passant autour de ce rouleau, la toile supplémentaire 33 est en contact direct avec le rouleau et, dans ce cas, c'est elle
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qui entraîne par frottement la toile de séchage 32, la bande de papier 3 et les tambours de séchage 1.
Dans l'exemple de réalisation illustré, la toile supplémentaire passe enfin directement d'un tambour 1'à un autre tambour 1", sans subir entre les deux un renvoi.
Dans la partie de droite de la machine illustrée sur la figure 5, à nouveau deux rangées de tambours de séchage 1 et 2 sont prévues. Dans ce cas, la bande de papier 3 circule comme dans la machine selon la figure 1.
Par contre, la toile de séchage 35 circule aussi bien autour des tambours 1 en serrant la bande de papier 3 contre ceux-ci qu'autour des tambours 2 où elle entre en contact direct avec ceux-ci.
La toile supplémentaire 36 est appliquée sur des parties de la toile de séchage au niveau de deux tambours supérieurs 1.
Il faut enfin noter qu'on peut imaginer, pendant le fonctionnement de la machine, de déplacer transversalement à la direction d'avancement de la bande de papier, une toile supplémentaire d'épaisseur réduite. Cela permet d'ajuster l'endroit où la toile supplémentaire doit être appliquée, en fonction du profil d'humidité variable de la bande de papier, sans devoir interrompre le fonctionnement de la machine à papier.