<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative à une machine à papier et, en particulier, à une commande différentielle servant à régler les vitesses des différentes parties d'une machine à papier.
L'invention vise en premier lieu une commande différentielle infiniment variable et son réglage, donnant une différence de vitesses positive, réglée de manière précise entre les différentes sections d'une machine à papier.
Cette commande différentielle comporte des caractéristiques de vitesses synchrones réglables, permettant à la commande de maintenir une vitesse de sortie choisie, quels que soient les changements de la charge sur la sortie de la commandée
Du fait de ses caractéristiques de vitesse synchrones, cette commande maintient une différence de vitesse désirée entre les sections de la machine à papier, quels que soient les changements de charge de la section sur laquelle agit la commande et malgré de légers changements dans les vitesses de la ligne d'arbres.
Les caractéristiques ci-avant sont applicables à une machine comportant des dispositifs actionnés à la main, servant à modifier la traction s'exerçant sur la feuille dans la section accouplée à la commande et à reprendre le mou de la feuille entre cette section et la section voisine de la machineo
La commande différentielle peut servir à faire avancer ou recu- ler par petites quantités une section de la machine, que la ligne d'arbres de celle-ci tourne ou non.
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
La figure 1 est une vue en perspective, avec parties en coupe, d'une commande différentielle selon l'invention.
La figure 2 est un schéma du système de réglage de cette commande.
La.figure 3 est une vue, en regardant par-dessus et partielle- ment en coupe, de l'unité de commande de la figure l.
La figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3.
La figure 5 est une vue de détail, partiellement en coupe, des bouts des arbres et des paliers montés dans la cage tournante,de la commande de la figure 3.
En se référant aux dessins qui représentent une forme préférée de réalisation de l'invention, l'unité de commande est logée dans un carter fait d'une base 10 et d'un couvercle amovible 12; un arbre 15 est disposé transversalement dans la base 10, où il tourne dans des paliers 160
Cet arbre est muni, à ses extrémités opposées, d'accouplements flexibles
18 servant à l'accoupler avec la ligne d'arbres de la machine à papier.
Une roue dentée de commande 20 est calée sur l'arbre 15 et engrène avec une roue 22 calée sur un arbre d'entrée 25 tournant dans des paliers 26 portés par la base 10. L'extrémité intérieure de l'arbre 25 porte un pignon d'angle 30 qui engrène avec un pignon d'angle 32 calé sur un arbre creux 35 de façon à assurer une commande à angle droit entre la ligne d'arbres et une section d'une machine à papier.
<Desc/Clms Page number 2>
L'arbre 35 tourne dans des paliers à rouleaux avant et arrière 36 et 37 respectivement et, à son extrémité @ il est fixé sur 1' élément intérieur tournant 40 d'un embrayage pneumatique comportant un sabot extérieur 42, actionné pneumatiquement, se mettant en prise par fftoion avec l'élément intérieur 40 par l'intermédiaire d'une matière de friction appropriée 43.Le sabot 42 est fixé sur un élément tournant 45 lequel, à son tour, est fixé sur la partie pleine annulaire 46 d'un élé- ment de commande creux 48 calé sur l'extrémité arrière d'un arbre intérieur ou de transmission 50 passant dans l'arbre 35, en étant porté dans celui- ci par des paliers à rouleaux 51.
L'élément 45 comporte encore une partie cylindrique formant tambour 53, dirigée vers l'arrière, entourée d'une matière de friction 53 au moyen de laquelle le sabot fixe 55 d'un frein pneumatique se met en prise sur l'élément 45 pour l'immobiliser par rapport au carter principale le sabot 55 étant fixé par une console 56 sur un couvercle 57 fixé sur l'extrémité du carter principal de toute manière appropriée et servant à loger le frein et l'embrayage. A son extrémité avant, l'arbre 50 porte une roue dentée droite hélicoïdale 60 oonstituant l'entrée d'un train épicy- cloïdal comportant une cage 62 tournant dans de? paliers63 et munie d'une couronne dentée 65.
La cage porte deux roues droites hélicoïdales 67 et 68 fixées sur un arbre de renvoi 70 porté, dans la cage 62, par des paliers 71 à distance de l'axe de rotation de la roue 60, de telle sorte que l'ar- bre 70 peut tourner autour de cet axe. Le cage 62 porte, du côté opposé, un contrepoids 72 pour l'équilibrer. Cette cage présente une âme centrale 73 munie en son centre d'un porte-palier cylindrique 74 contenant en son centre un palier à rouleaux 75 portant l'extrémité de l'arbre 50. Une roue dentée de sortie 77 engrène avec la roue 68 et est calée sur un arbre de sortie 80 dont l'extrémité intérieure est par @ée par un palier 81 monté dans le porte-paliers 74 et qui s'étend ver ¯.'extérieur en passant dans un palier 82 monté dans la base 10.
L'arbre 80 est relié à une section de la machine à papier, par exemple une calandre ou un sécheur, en général par l'intermédiaire d'un réducteur (non représenté).
Un moteur hydraulique réversible 85 actionne un pignon droit 86 engrenant avec la couronne 65 et de meteur est muni d'un frein hydraulique 88, normalement desserré, servant à immobiliser l'arbre du moteur en maintenant ainsi immobile la cage, si cela est nécessaire en cas de danger, pour empêcher la section actionnée par ce système de continuer à tournera Un moteur de tachymètre hydraulique à réaction 90, à déplacement fixe, tourne en synchronisme avec la couronne 65 à l'aide d'une roue dentée 91 engrenant avec elle Ainsi;les tours du tachymètre 90 sont directement proportionnels à ceux de la cage 62.
Une pompe de tachymètre hydraulique à déplacement variable 95 est actionnée, à partir de l'arbre 15 de la ligne d'arbres, par une roue dentée 96 engrenant avec la roue 20, et la sortie de la pompe 95 du tachymètre peut varier à l'aide d'une commande appropriée 97 actionnée par un moteur électrique réversible 98.
L'unité motrice est ainsi capable d'actionner directement à partir de l'arbre 15 l'arbre de sortie 80 lorsque l'embrayage pneumatique est en prise et le frein pneumatique desserre et,si la cage reste fixe, la rotation de l'arbre de sortie est directement proportionnelle à la vitesse de la ligne d'arbres, de la manière' détermimêe par les différents rapports d'engrenages de la commande. Dans une dnité utilisée réellement, cette réduction peut être, par exemple9 d'une vitesse de 1000 t/m pour la ligne d'arbres à 347 t/m pour l'arbre 80.
Lorsque le frein 88 est desserré et que le moteur 85 de la cage est actionné dans un sens ou dans l'autre,
<Desc/Clms Page number 3>
l'action différentielle du train épicycloïdal est telle que l'arbre de sortie tourne plus vite ou plus lentement que la ligne d'arbres, suivant la vitesse et le sens de rotation de la cage, ce qui à son tour détermine les mouvements composés du train épicycloïdal. On obtient une commande appropriée en utilisant un moteur de cage capable de faire varier la vitesse de rotation de sortie dans une gamme de + 5 %, quoique l'on puisse avoir, si on le désire, des gammes plus étendues.
Il est également possible de séparer l'unité de commande de la ligne d'arbres en débrayant l'embrayage pneumatique. Lorsque l'embrayage n'est plus en prise, on peut alers serrer le frein de manière à maintenir immobile la roue d'entrée 60 de la transmission épicycloïdale et, en action- nant la cage 62 dans un sens ou dans l'autre au moyen du moteur 85, il est possible de faire avancer petit à petit 1 arbre de sortie 80 dans un sens ou dans l'autre, que la ligne d'arbres tourne ou nono Avec un -noteur de cage susceptible d'une commande à + 5 %, les vitesses d'avance par petites quantités iront jusqu'à environ 5 % du maximum de vitesse de rotation dans les deux sens.
Le moteur 85 est actionné par une pompe 100 à déplacement positif variable et réversible, par exemple du type comportant un rotor 101 avec plusieurs pistons 102 se déplaçant dans des cylindres disposés radialement autour du rotor. On modifie la course des pistons en modifiant le centrage d'une couronne à glissement 103 les entourant par rapport au centre de rotation du rotor et, ainsi,on peut régler la pompe 100 pour pomper du fluide sous pression en quantités variables par une tuyauterie hydraulique 105 assurant un circuit fermé entre elle et le moteur 85 ou pour l'amener dans une position neutre centrale.
La commande de la pompe est représentée schématiquement sur la figure 2 comme comportant une ohaqe 106 portée par la couronne 103 et reliée -par une tige 107 à un piston 108 d'un cylindre hydraulique 109. Lorsqu une pression s'exerce sur le piston 108, il pousse la pompe 100 dans sa position neutre ou de débit nul. La tige 106 est également reliée à des pistons de commande supplémentaire 110 et 112 de cylindres 111 et 1139 respectivement. Il peut aussi être prévu une commande à main 114 pour la pompe 100. On comprend que la représentation des cylin- dres, pistons et commandes n'est que schématique,puisqu'ils sont bien connus en soi et les surfaces et courses des pistons peuvent être choisies parmi celles des appareils du commerce.
La figure 2 représente le système de commande en position neutre ou de non-fonctionnement. L'électricité venant d'une ligne triphasée 115 va, par un interrupteur 117, au moteur 120 de la pompe 100; ce moteur actionne aussi une pompe à engrenage 122 fournissant un liquide à pression constante, réglée par une soupape de décharge 123, à une conduite 125 qui alimente le moteur 95 du tachymètre et dans laquelle débite la pompe 90 du tachymètre. La conduite sous pression 125 est reliée, par une conduite 126, au piston à pression constante 110 de la pompe 100 et, par le cylindre 111, à la conduite 127, Il est également possible d'actionner les pompes 100 et 122 à partir de la ligne d'arbres de la machine, tant que la gamme de vitesse de cette ligne d'arbres n'est pas trop grande.
L'unité de commande différentielle joue deux rôles principaux, à savoir (1) assurer une différence de vitesse positive, réglée avec pré- cision, entre les différentes sections de la machine et (2) faire avancer de petites quantités les sections de la machine, indépendamment de la commande principale par la ligne d'arbres de la machine. Au sujet de la fonction de commande, le système assure trois fonctions secondaires lors de la commande, à savoir : régler la vitesse de rotation de la section parti- culiè ?e de la machine actionnée de manière à maintenir les vitesses relatives
<Desc/Clms Page number 4>
voulues, reprendre le mou de la feuille et augmenter ou diminuer la trac- tion exercée sur la feuille. Au sujet du deuxième rôle ou d'avance par petites quantités, le dispositif effectue cette avance dans un sens ou dans l'autre.
La commande principale est assurée par un robinet pneumatique 130, à trois voies, actionné à la main, au moyen duquel de l'air comprimé venant d'une source 131 peut être envoyé à l'embrayage pneumatique ou au frein pneumatique de l'unité de commande. Le levier 132, lorsqu'il est actionné par l'opéra eur, met l'unité de commande en position voulue pour l'une des deux fonctions principales, la commande ou l'avance par petites quantitéso Commande - Réglage
L'une des principales fonctions de l'unité de commande est de régler et maintenir une vitesse relative désirée constante entre des sections voisines de la machine à papier, par exemple, en augmentant la vitesse de rotation de la section de la machine actionnée par l'unité de commande différentielle par rapport à la vitesse de rotation d'une section précédente de la machine.
Cette différence entre les vitesses de rotation des deux sections est relativement faible, et si la traction doit être maintenue convenablement, la différence de vitesse doit être exactement maintenue, même si la charge varie.
Pour rester l'unité pour sa fonction normale de commande et de réglage, l'opérateur met le robinet 130 en position de marche pour laquelle de l'air sous pression arrive à l'embrayage pneumatique 40-42 pour le mettre en prise et assurer ainsi l'entraînement de la roue dentée d'entrée 60 du train épicycloidal à vitesse fixe, proportionnelle à celle de la ligne d'arbres. En même temps, le frein pneumatique 53-55 est mis en com- munication avec l'atmosphère et est desserré.
L'arrivée d'air comprimé à 1'embrayage provoque aussi la fermeture d'un interrupteur électrique 135 actionné à l'air comprimé et l'excitation de solénoïdes 137 et 138 commandant des robinets hydrauliques à deux voies 140 et 142, ces solénoi- des agissant en antagonisme à l'action de ressorts 143 et 144 qui poussent normalement les robinets 140 et 142 dans les positions représentées, Le circuit d'excitation du solénoide 137 comprend :lignes 115 et 145, in- terrupteur 135, lignes 146, 147, 148 et 115. Le circuit du solénoïde 138 comprend :lignes 115 et 145, interrupteur 135, lignes 146 et 149, contacts 150,normalement fermés, d'un interrupteur multiple 152, à trois positions, ligne 153, solénoïde 138, lignes 148 et 115.
La pression venant de la pompe à engrenage 122 et de la conduite hydraulique 125 va, en position d'ouverture du robinet 130 (mais avec le moteur 120 tournant), par un branchement 155 et le robinet à deux voies 140, au cylindre 109 et aussi au cylindre du piston 156 d'un robinet à deux voies par la conduite 160. Le robinet 158 est ainsi normalement maintenu en antagonisme à la poussée du ressort 161 et la pression régnant dans la conduite 127 s'arrête sur le robinet 1580 Toutefois, l.orsque le solénoïde 137 est excité, le robinet 140 se déplace pour faire communiquer la conduite 160 avec le réservoir T et ceci fait vider les cylindres 109 et 156 dans le'réservoir.
Le tiroir 158 est poussé par le ressort l6l pour faire arriver le fluide sous pression, par une soupape de retenue 162, dans le cylindre 163 du frein hydraulique 88, qui est normalement poussé par un ressort 165 pour maintenir immobile l'arbre du moteur 85. Le fluide sous pression arrivant par la conduite 125 desserre le frein 88 et permet au moteur 85 d'être actionné par la pompe 100, en relation directe avec son débit et le sens de celui-ci, c'est-à-dire que le moteur
<Desc/Clms Page number 5>
85 est adonné dans un sens ou dans l'autre et à des vitesses variables dans chaque sens en proportion des variations du déplacement de la pompe 100, dans un sens ou dans l'autre, à partir de sa position neutreo Une soupape à pointeau 166, montée en parallèle avec la soupape de retenue 162,
mesure le débit du cylindre 163 et commande la vitesse avec laquelle le frein 88 peut être serréo
La pompe 95 du tachymètre reçoit du liquide à pression constante venant de la pompe à engrenage 122 et de la conduite 125 et elle envoie le fluide dans un circuit de tachymètre, comprenant les conduites 170, 172 et 173, qui fait passer du fluide à haute pression de la pompe 95 au moteur 90 du tachymètre, pour revenir à la conduite 1250 Ainsi, pour un réglage donné de la pompe 95, il existe une pression de référence à la sortie de cette pompe correspondant à la différence de vitesses désirée dans l'unité de commande.
Tant que la différence de vitesses désirée est maintenue, la pompe 95 et le moteur 90 restent en phase, mais si la diffé- rence s'écarte de celle désirée, par exemple du fait d'une augmentation de la charge sur l'arbre de sortie de l'unité de commande, la cage 62 réagit en conséquence et le moteur 90 suit, en étant déphasé, soit en avançant par rapport à la pompe, soit en restant en arrière.
Ce déphasage provoque une modification de la pression dans le circuit allant de la pompe 95 au moteur 90, en augmentant lorsque le moteur du tachymètre prend du retard, et cette augmentation de pression est transmise par un branchement 174 au piston 112 de commande du tachymè- tre de manière à régler la pompe 100 pour un plus grand débit, en fournis- sant ainsi une plus grande quantité de liquide au moteur 85 de la cage et faisant accélérer la cage pour remettre en phase la pompe et le moteur du tachymètreo Inversement, si la charge agissant sur l'arbre de sortie 80 de l'unité de commande diminue, avec en conséquence une accélération de l'unité, le moteur 90 du tachymètre accélère et avance en étant déphasé par rapport à la pompe 95.
La pression du circuit du tachymètre tombe alors et la pression constante agissant sur le piston 110 l'emporte sur la pres- sion plus faible agissant sur le piston 112 afin de réduire le débit de la pompe 1000
Cette disposition assure une commande exacte de la vitesse de l'arbre de sortie de l'unité de commande différentielle et règle le dé- placement de la pompe de manière à maintenir la vitesse de l'arbre de sortie 80 dans unE relation fixe déterminée avec la vitesse de la ligne d'arbreso La pompe 95 du tachymètre est actionnée en proportion directe de la vitesse de la ligne d'arbres et elle est réglée pour un débit désiré par rapport à la vitesse de la ligne d'arbres.
En d'autres termes, une légère variation de la vitesse de la ligne d'arbres entraîne une variation correspondante de la sortie du tachymètre 95 mais, en même temps, la re- lation établie désirée entre la sortie de ce tachymètre et la vitesse de rotation de la ligne d'arbres est maintenueo
La pompe 1.00 doi+ en tout temps avoir le même déplacement que le moteur, plus une fuite pouvant se produire sur les pistons de la pompe et du moteur.
Cependant, tout ralentissement du moteur 85 provoque instan- tanément une augmentation de pression suffisante pour résister à l'augmen- tation du couple, bien que le déplacement de la pompe 100 puisse rester constanto La plus grande fuite, due à la plus grande pression, peut pro- voquer un léger retard u moteur 85,mais le tachymètre à réaction 90, ra- lentissant avec le moteur 85, maintient automatiquement le réglage de vitesse désiréo L'unité de commande est ainsi rendue synchrone, quoique réglable.
Tous les facteurs qui devraient normalement produire un léger
<Desc/Clms Page number 6>
changement de vitesse, tels qu'une modification de la charge ou de la température, la compressibilité du fluide ou la dilatation de la tuyaute- rie, sont tous automatiquement compensés par le taohymètre à réaction, de sorte que la vitesse synchrone subsisteo
Avec une vitesse de la ligne d'arbres d'environ 100 t/m et une transmission telle que la vitesse de l'arbre de sortie soit d'environ 347 t/m lorsque la cage 62 est fixe, la rotation de la cage dans le sens de rotation de l'arbre de sortie ajoute environ 1/3 t/m à la vitesse en t/m de l'arbre de sortie pour chaque tour complet de la cage et, inverse- ment,
un tour de la cage en sens contraire de la rotation de l'arbre 80 réduit le t/m de cet arbre d'environ 1/3 t/mo En établissant l'unité de manière telle que les vitesses normales désirées de la section soient approximativement égales à la sortie de l'unité lorsque la cage est fixe et, étant donné que le moteur 85 peut fonctionner des deux côtés de la vitesse nulle de la cage, la puissance du moteur n'a besoin d'être que la moitié de ce qu'elle serait s'il ne tournait que dans un sens de ro- tation et d'un côté de la vitesse nulle de la cage.
Commande - Reprise du mou
Si le conducteur trouve qu'il est nécessaire de reprendre du mou de la feuille allant à la section de la machine actionnée par l'unité de commande (généralement dans les sections de calandre et de bobinage à la suite d'une rupture de la feuille et de sa réintroduction dans cette section), il peut le faire en fermant l'interrupteur 1759 en excitant ainci le solénoïde 176 pour pousser le robinet à deux voies 178, normale- ment fermé, dans sa position d'ouverture.
Il s'ensuit que le circuit du tachymètre tombe à la pression de la pompe à engrenage (par la conduite 155) et réduit la pression dans le cylindre 113 du piston de commande du tachymètre 112 à une vitesse d'écoulement déterminée par le réglage d'une soupape à pointeau 179 placée dans la conduite allant du robinet 178 à la conduite 1700 Les surfaces des istons 110 et 112 sont telles que ceci déplace la pompe 100 dans un sons qui augmente son débit et en conséquence augmente la vitesse du moteur 85 de commande de la cage jusqu'à ce que le mou de la feuille soit repriso La libération et l'ouverture de l'interrup- teur 175 désexcite le solénoïde 176, le robinet 178 se ferme et le réglage s'effectue, comme décrit ci-avant, afin de maintenir la traction désirée sur la feuille,
suivant le réglage de la pompe 95 du tachymètre.
Réglage - Changement de traction
Pour modifier la traction exercée sur la feuille,le conducteur règle la pompe 95 du tachymètre pour un débit plus ou moins grand, suivant le caso Dans ce but,un interrupteur d'augmentation 180 et un de diminution 181 sont branchés de manière à exciter sélectivement les lignes d'alimen- tation d'avant ou d'arrière 185 et 186 allant au moteur électrique 980 Il peut y avoir dans ces lignes des interrupteurs limite 190 de manière à régler le maximum du déplacement du moteur dans chaque sens.
Afin d'augmenter la traction, par exemple, le conducteur pousse l'interrupteur 180 de manière à fermer ses contacts supérieurs, ce qui établit un circuit : ligne 115, interrupteur principal 192, fusible 193, moteur 98, ligne 185, contacts de repos de l'interrupteur 181, interrup- teur 180 et lignes 148 et 115. Le moteur de commande 98 tourne ainsi dans le sens avant pour régler la pompe 95 du tachymètre et modifier la pression de référence à partir de cette pompe, en assurant ainsi une augmentation de vitesse, dans le sens avant du moteur 85 de commande de la cage.
Pour réduire la traction, le conducteur déplace l'interrupteur 181 de
<Desc/Clms Page number 7>
manière à fermer ses contacts inférieurs et il s'établit un circuit pes- sant par ces contacts, les contacts de repos de l'interrupteur 180, la ligne 186 pour arriver au moteur 98, en le faisant tourner en sens inverse et en réglant la pompe 95 du tachymètre en vue de réduire le débit de la pompe 100 et réduire de manière correspondante la vitesse du moteur 85 de la cage.
Avance par petite quantité - Sens avant
L'unité de commande peut également servir pour faire avancer par petite quantité la section associée de la machine à papier, que la ligne d'arbres tourne ou non. Pour le sens avant, le conducteur actionne à la main le tiroir 130 pour le mettre en position "avance", vers la gauche en regardant la figure 2. De l'air comprimé arrive alors au frein pneumatique, maintenant fixe l'arbre 50 et la roue dentée d'entrée 60 et faisant com- muniquer l'embrayage pneumatique avec l'atmosphère, en déconnectant ainsi l'arbre 50 d'avec l'arbre 15.
En même temps, un interrupteur électrique 195, actionné pneumatiquement, se ferme en faisant arriver le courant, par les lignes 196 et 197, à l'interrupteur multiple à trois positions 152, qui est mobile entre des positions avant et arrière, en passant par une position d'ouverture, comme représenté sur le dessin.
L'interrupteur étant dans la position avant, en bas sur la figure 2, des contacts 202 sont fermés pour établir un circuit : ligne 197, 204, 205, 206 et 147, solénoïde d'excitation 137, vidant la chambre de commande neutre de la pompe 100 dans le réservoir et également desser- rant le frein 88, comme on l'a dit au sujet du réglage. Tous les autres contacts de l'interrupteur 152 sont ouverts. La conduite 125, qui est à la pression de la pompe à engrenage, est alors reliée, par le robinet 142, à la conduite 170 et la différence de pression entre ces conduites est déterminée par l'ouverture d'un obturateur de réglage 208.
Ceci fait que la pompe 100 se déplace dans le sens d'augmentation de son débit et le moteur 85 de la cage avance à vitesse lente, déterminée par l'ouverture de l'obturateur 2080
Avance par petite quantité - Sens arrière
Dans certains cas, il est nécessaire d'inverser les sections de calandre, par exemple lorsqu'un tampon de papier humide est si fortement coincé entre les cylindres qu'il faut le retirero Pour reculer lentement, l'opérateur met le robinet 130 en position de freinage, la pression de l'air serre le frein 55 et ferme l'interrupteur 1950 L'unité est débran- chée d'avec la ligne d'arbres en mettant hors de prise l'embrayage pneu- matique et le frein hydraulique 88 est également desserré, comme on l'a dit précédemment.
On met alors l'interrupteur 152 en position 'arrière, en haut sur la figure 2; on ferme les contacts 210 pour exciter le solé- noide 137 en reliant la ligne 197 à la ligne 147 par l'interrupteur et la ligne 2060 Les contacts 150 sont normalement fermés lorsque l'interrupteur est ouvert et ils sont fermés en position arrière, ces contacts ne s'ou- vrant que lorsque l'interrupteur 152 est mis en position avanto De même, les contacts 215 normalement ouverts sont fermés en position arrière pour relier la ligne 217 à la ligne 1970 Ainsi, les solénoides 137 et 138 et un troisième solénoïde de commande 220 sont tous excités lorsque l' interrupteur 152 est en position arrière.
Le solénoide 220 commande un robinet hydraulique à deux voies 222 normalement fermé, qui fonctionne en antagonisme à la poussée d'un ressort 223; ce robinet fait communiquer la conduite sous pression 170 de commande du tachymètre avec le réservoir T, en passant par une soupape à pointeau ou doseuse réglable 2250 Par suite, le frein 88 est desserré,
<Desc/Clms Page number 8>
le robinet 142 est fermé pour bloquer l'écoulement entre les conduites 125 et 170, mais le circuit du tachymètre se vide dans le réservoir par les robinets 225 et 222, en permettant à la pression agissant sur le piston 112 de tomber et en faisant venir la pompe 100, en passant par sa position neutre, dans une position pour laquelle son débit est inversé, la vitesse et l'amplitude de ce déplacement étant déterminées par la vitesse d'écoulement par le robinet 225.
En conséquence, le moteur 85 de la cage est actionné en sens inverse et l'arbre de sortie 80 avance d'une petite quantité en sens inverse.
La présente invention est donc relative à une unité de commande différentielle infiniment variable, apte à maintenir avec de faibles tolérances une différence de vitesses réglée, désirée, et assurant une commande positive entre une ligne d'arbres et une section commandée d'une machine à papier ou analogue. L'unité maintient une différence de vitesses choisie, quels que soient les changements de la charge de la section commandée et malgré de légers changements dans la vitesse de la ligne d'arbres. De plus, l'invention permet de reprendre du jeu de la feuille allant à la section actionnée par l'unité et permet de modifier à volonté la traction exercée sur la feuille. L'unité de commande selon l'invention peut aussi faire avancer de petites quantités la section entraînée en la faisant avancer ou reculer, que la ligne d'arbres de la machine tourne ou non.
L'unité de commande est ramassée et utilise partout des roues dentées droites hélicoïdales, sauf en ce qui concerne une transmission à angle droit et la couronne dentée de la cage. L'unité de commande est ainsi très efficace et elle peut transmettre continuellement toute puissance désirée rentrant dans la capacité de la commande.
Bien que l'appareil décrit ici constitue une forme préférée de réalisation de l'invention, il est bien entendu que l'invention n'y est pas limitée et que l'on peut y apporter des changements ou modifications rentrant dans le cadre de l'invention.
REVENDICATIONS. l-. Unité de commande différentielle et dispositif de réglage de la vitesse pour machine à papier ou analogue comprenant une ligne d'arbres et un arbre mené, comportant un arbre d'entrée, des moyens ser- vant à accoupler cet arbre d'entrée à la ligne d'arbres pour actionner cet arbre d'entrée à une vitesse proportionnelle à celle de la ligne d' arbres, un arbre de sortie relié à l'arbre mené, un arbre de transmission, un train d'engrenage épicycloidal, des moyens reliant cet arbre de trans- mission à un élément de ce train, des moyens reliant un deuxième élément de ce train à l'arbre de sortie, ur dispositif de nommande à vitesse varia- ble et réversible actionnant un troisième élément du train pour commander la vitesse relative du deuxième élément par rapport à l'arbre d'entrée,
et des moyens réglant la vitesse de ce dispositif suivant le déphasage entre l'arbre d'entrée et le troisième élément afin de donner des caractéristi- ques de vitesses synchrones pour le deuxième élément.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to a paper machine and, in particular, to a differential control for adjusting the speeds of the different parts of a paper machine.
The invention relates firstly to an infinitely variable differential control and its adjustment, giving a positive speed difference, precisely adjusted between the different sections of a paper machine.
This differential drive has adjustable synchronous speed characteristics, allowing the drive to maintain a selected output speed regardless of changes in the load on the drive output.
Due to its synchronous speed characteristics, this control maintains a desired speed difference between the sections of the paper machine, regardless of load changes in the section on which the control operates and despite slight changes in feed speeds. the line of trees.
The above characteristics are applicable to a machine comprising devices operated by hand, serving to modify the traction exerted on the sheet in the section coupled to the control and to take up the slack in the sheet between this section and the section. neighbor of the machine
Differential control can be used to move a section of the machine forward or backward in small quantities, whether or not the shaft line of the machine is rotating.
Other advantages and features of the invention will emerge from the following description, made with reference to the accompanying drawings, in which
Figure 1 is a perspective view, with parts in section, of a differential control according to the invention.
FIG. 2 is a diagram of the system for adjusting this control.
Figure 3 is a view, looking from above and partially in section, of the control unit of Figure 1.
Figure 4 is a section taken on line 4-4 of Figure 3.
Figure 5 is a detail view, partially in section, of the ends of the shafts and bearings mounted in the rotating cage, of the control of Figure 3.
Referring to the drawings which show a preferred embodiment of the invention, the control unit is housed in a housing made of a base 10 and a removable cover 12; a shaft 15 is arranged transversely in the base 10, where it rotates in bearings 160
This shaft is provided, at its opposite ends, with flexible couplings
18 used to couple it with the shaft line of the paper machine.
A control toothed wheel 20 is wedged on the shaft 15 and meshes with a wheel 22 wedged on an input shaft 25 rotating in bearings 26 carried by the base 10. The inner end of the shaft 25 carries a pinion. angle 30 which meshes with an angle pinion 32 wedged on a hollow shaft 35 so as to provide right angle control between the line of shafts and a section of a paper machine.
<Desc / Clms Page number 2>
The shaft 35 rotates in front and rear roller bearings 36 and 37 respectively and at its end is fixed to the rotating inner member 40 of a pneumatic clutch having an outer shoe 42, pneumatically actuated, engaging. fftoion with the inner member 40 by means of a suitable friction material 43.The shoe 42 is fixed to a rotating member 45 which in turn is fixed to the annular solid part 46 of a member. - hollow control element 48 wedged on the rear end of an internal or transmission shaft 50 passing through the shaft 35, being carried therein by roller bearings 51.
The element 45 further comprises a cylindrical part forming a drum 53, directed towards the rear, surrounded by a friction material 53 by means of which the fixed shoe 55 of an air brake engages the element 45 for immobilize it with respect to the main casing, the shoe 55 being fixed by a console 56 on a cover 57 fixed to the end of the main casing in any suitable manner and serving to house the brake and the clutch. At its front end, the shaft 50 carries a helical straight toothed wheel 60 oonstituting the entry of an epicycloidal train comprising a cage 62 rotating in? bearings63 and fitted with a toothed ring 65.
The cage carries two straight helical wheels 67 and 68 fixed on a countershaft 70 carried, in the cage 62, by bearings 71 at a distance from the axis of rotation of the wheel 60, so that the shaft 70 can rotate around this axis. The cage 62 carries, on the opposite side, a counterweight 72 to balance it. This cage has a central core 73 provided at its center with a cylindrical bearing holder 74 containing at its center a roller bearing 75 carrying the end of the shaft 50. An output toothed wheel 77 meshes with the wheel 68 and is wedged on an output shaft 80, the inner end of which is through a bearing 81 mounted in the bearing holder 74 and which extends to the outside, passing through a bearing 82 mounted in the base 10.
The shaft 80 is connected to a section of the paper machine, for example a calender or a dryer, generally through a reducer (not shown).
A reversible hydraulic motor 85 actuates a spur gear 86 meshing with the ring gear 65 and is provided with a hydraulic brake 88, normally released, serving to immobilize the motor shaft thus keeping the cage stationary, if necessary in in case of danger, to prevent the section operated by this system from continuing to rotate A hydraulic reaction tachometer motor 90, fixed displacement, rotates in synchronism with the ring gear 65 by means of a toothed wheel 91 meshing with it Thus ; the revolutions of the tachometer 90 are directly proportional to those of the cage 62.
A variable displacement hydraulic tachometer pump 95 is actuated, from shaft 15 of the shaft line, by a toothed wheel 96 meshing with impeller 20, and the output of tachometer pump 95 can be varied at l. using an appropriate control 97 actuated by a reversible electric motor 98.
The drive unit is thus able to actuate directly from the output shaft 80 the output shaft 80 when the pneumatic clutch is engaged and the pneumatic brake releases and, if the cage remains stationary, the rotation of the. output shaft is directly proportional to the speed of the shaft line, as determined by the different gear ratios of the drive. In an actually used unit, this reduction can be, for example9 from a speed of 1000 rpm for the shaft line to 347 rpm for the shaft 80.
When the brake 88 is released and the motor 85 of the cage is actuated in one direction or the other,
<Desc / Clms Page number 3>
the differential action of the epicyclic gear is such that the output shaft rotates faster or slower than the line of shafts, depending on the speed and direction of rotation of the cage, which in turn determines the compound movements of the shaft. epicyclic train. Appropriate control is obtained by using a cage motor capable of varying the output rotational speed within a range of + 5%, although wider ranges can be had, if desired.
It is also possible to separate the control unit from the shaft line by disengaging the pneumatic clutch. When the clutch is no longer engaged, the brake can be applied so as to keep the input wheel 60 of the epicyclic transmission stationary and, by actuating the cage 62 in one direction or the other at the same time. by means of the motor 85, it is possible to gradually advance 1 output shaft 80 in one direction or the other, whether the shaft line turns or not o With a cage motor capable of a + command 5%, the feed rates in small quantities will go up to about 5% of the maximum rotational speed in both directions.
The motor 85 is actuated by a pump 100 with variable and reversible positive displacement, for example of the type comprising a rotor 101 with several pistons 102 moving in cylinders arranged radially around the rotor. The stroke of the pistons is modified by modifying the centering of a sliding ring 103 surrounding them with respect to the center of rotation of the rotor and, thus, the pump 100 can be adjusted to pump pressurized fluid in variable quantities through hydraulic piping. 105 providing a closed circuit between it and the motor 85 or to bring it into a central neutral position.
The control of the pump is shown diagrammatically in FIG. 2 as comprising an ohaqe 106 carried by the crown 103 and connected by a rod 107 to a piston 108 of a hydraulic cylinder 109. When pressure is exerted on the piston 108 , it pushes the pump 100 into its neutral or zero flow position. The rod 106 is also connected to additional control pistons 110 and 112 of cylinders 111 and 1139 respectively. A hand control 114 can also be provided for the pump 100. It will be understood that the representation of the cylinders, pistons and controls is only schematic, since they are well known per se and the surfaces and strokes of the pistons can be understood. be chosen from those of commercial devices.
FIG. 2 represents the control system in neutral or non-operating position. The electricity coming from a three-phase line 115 goes, through a switch 117, to the motor 120 of the pump 100; this motor also actuates a gear pump 122 supplying a liquid at constant pressure, regulated by a discharge valve 123, to a pipe 125 which supplies the motor 95 of the tachometer and in which the pump 90 of the tachometer delivers. The pressure line 125 is connected, by a line 126, to the constant pressure piston 110 of the pump 100 and, through the cylinder 111, to the line 127. It is also possible to operate the pumps 100 and 122 from shaft line of the machine, as long as the speed range of this shaft line is not too large.
The differential control unit has two main roles, namely (1) to ensure a positive, precisely regulated speed difference between the different sections of the machine and (2) to feed the sections of the machine in small quantities. , independently of the main control by the shaft line of the machine. Regarding the control function, the system performs three secondary functions when controlling, namely: to adjust the speed of rotation of the particular section of the machine being operated so as to maintain the relative speeds
<Desc / Clms Page number 4>
desired, take up the slack in the sheet and increase or decrease the traction exerted on the sheet. Regarding the second role or advance in small quantities, the device performs this advance in one direction or the other.
Main control is provided by a hand operated, three-way, pneumatic valve 130, by means of which compressed air from a source 131 can be supplied to the pneumatic clutch or pneumatic brake of the unit. control. Lever 132, when actuated by the operator, places the control unit in the desired position for one of the two main functions, control or small quantity feed o Control - Adjustment
One of the main functions of the control unit is to adjust and maintain a constant desired relative speed between neighboring sections of the paper machine, for example, by increasing the rotational speed of the section of the machine operated by the machine. differential control unit with respect to the rotational speed of a previous section of the machine.
This difference between the rotational speeds of the two sections is relatively small, and if the traction is to be maintained properly, the speed difference must be exactly maintained, even if the load varies.
To remain the unit for its normal control and adjustment function, the operator puts the valve 130 in the operating position for which pressurized air arrives at the pneumatic clutch 40-42 to engage it and ensure thus the drive of the input toothed wheel 60 of the epicyclic gear train at fixed speed, proportional to that of the shaft line. At the same time, the air brake 53-55 is put into communication with the atmosphere and is released.
The supply of compressed air to the clutch also causes the closing of an electric switch 135 actuated with compressed air and the energization of solenoids 137 and 138 controlling two-way hydraulic valves 140 and 142, these solenoids. des acting in antagonism to the action of springs 143 and 144 which normally push the valves 140 and 142 into the positions shown, The solenoid 137 excitation circuit comprises: lines 115 and 145, switch 135, lines 146, 147 , 148 and 115. The circuit of solenoid 138 includes: lines 115 and 145, switch 135, lines 146 and 149, contacts 150, normally closed, of a multiple switch 152, with three positions, line 153, solenoid 138, lines 148 and 115.
The pressure coming from the gear pump 122 and the hydraulic line 125 goes, in the open position of the valve 130 (but with the engine 120 running), through a connection 155 and the two-way valve 140, to the cylinder 109 and also to the cylinder of the piston 156 of a two-way valve via line 160. The valve 158 is thus normally maintained in antagonism to the thrust of the spring 161 and the pressure prevailing in the line 127 stops on the valve 1580 However, When the solenoid 137 is energized, the valve 140 moves to communicate the line 160 with the reservoir T and this empties the cylinders 109 and 156 in the reservoir.
Spool 158 is urged by spring 16l to cause pressurized fluid, through a check valve 162, to flow into cylinder 163 of hydraulic brake 88, which is normally urged by spring 165 to hold motor shaft 85 stationary. The pressurized fluid arriving through the pipe 125 releases the brake 88 and allows the motor 85 to be actuated by the pump 100, in direct relation to its flow rate and the direction thereof, that is to say that engine
<Desc / Clms Page number 5>
85 is given in one direction or the other and at variable speeds in each direction in proportion to the variations of the displacement of the pump 100, in one direction or the other, from its neutral position o A needle valve 166 , mounted in parallel with the check valve 162,
measures the flow rate of cylinder 163 and controls the speed with which brake 88 can be applied.
Tachometer pump 95 receives constant pressure liquid from gear pump 122 and line 125 and sends the fluid to a tachometer circuit, including lines 170, 172, and 173, which passes high-speed fluid. pressure of the pump 95 to the motor 90 of the tachometer, to return to the pipe 1250 Thus, for a given setting of the pump 95, there is a reference pressure at the output of this pump corresponding to the desired speed difference in the control unit.
As long as the desired speed difference is maintained, the pump 95 and the motor 90 remain in phase, but if the difference deviates from that desired, for example due to an increase in the load on the drive shaft. output from the control unit, the cage 62 reacts accordingly and the motor 90 follows, being out of phase, either by moving forward with respect to the pump, or by staying behind.
This phase shift causes a modification of the pressure in the circuit going from the pump 95 to the motor 90, increasing when the tachometer motor lags, and this pressure increase is transmitted by a connection 174 to the tachometer control piston 112. be so as to adjust the pump 100 for a greater flow, thus supplying a greater quantity of liquid to the motor 85 of the cage and causing the cage to accelerate to put the pump and the tachometer motor back into phase o Conversely, if the load acting on the output shaft 80 of the control unit decreases, with consequently an acceleration of the unit, the motor 90 of the tachometer accelerates and advances while being out of phase with the pump 95.
The pressure in the tachometer circuit then drops and the constant pressure acting on the piston 110 outweighs the lower pressure acting on the piston 112 in order to reduce the flow rate of the pump 1000
This arrangement ensures exact control of the speed of the output shaft of the differential control unit and regulates the displacement of the pump so as to maintain the speed of the output shaft 80 in a fixed relation determined with speed of the shaft line The tachometer pump 95 is actuated in direct proportion to the speed of the shaft line and is set for a desired flow rate relative to the speed of the shaft line.
In other words, a slight variation in the speed of the shaft line results in a corresponding variation in the output of the tachometer 95 but, at the same time, the desired established relationship between the output of this tachometer and the speed of rotation of the shaft line is maintained o
The 1.00 pump must have the same displacement as the motor at all times, plus a leak that may occur on the pump and motor pistons.
However, any slowing down of the motor 85 instantly causes an increase in pressure sufficient to withstand the increase in torque, although the displacement of the pump 100 may remain constant. The greater leakage, due to the greater pressure, may cause a slight delay for motor 85, but feedback tachometer 90, slowing down with motor 85, automatically maintains the desired speed setting. The control unit is thus made synchronous, although adjustable.
All the factors that would normally produce a slight
<Desc / Clms Page number 6>
changes in speed, such as a change in load or temperature, compressibility of the fluid or expansion of the piping, are all automatically compensated for by the feedback taohymeter, so that the synchronous speed remains.
With a shaft line speed of about 100 rpm and a transmission such that the output shaft speed is about 347 rpm when the cage 62 is fixed, the rotation of the cage in the direction of rotation of the output shaft adds approximately 1/3 rpm to the speed in rpm of the output shaft for each complete revolution of the cage and, vice versa,
a turn of the cage in the opposite direction to the rotation of the shaft 80 reduces the rpm of this shaft by about 1/3 t / mo By setting the unit in such a way that the desired normal speeds of the section are approximately equal to the output of the unit when the cage is fixed and, since the motor 85 can run on both sides of the cage zero speed, the motor power need only be half of what it would be if it only rotated in one direction of rotation and on one side of the cage at zero speed.
Command - Take up slack
If the operator finds it necessary to take up slack from the sheet going to the machine section operated by the control unit (usually in the calender and winding sections as a result of sheet breakage and reintroduced in this section), it can do so by closing switch 1759 while also energizing solenoid 176 to push normally closed two-way valve 178 to its open position.
As a result, the tachometer circuit drops to the pressure of the gear pump (through line 155) and reduces the pressure in cylinder 113 of the tachometer control piston 112 to a flow rate determined by setting d. 'a needle valve 179 placed in the line from tap 178 to line 1700 The surfaces of the istons 110 and 112 are such that this moves the pump 100 in a sound which increases its flow rate and consequently increases the speed of the motor 85 by control of the cage until the slack in the sheet is taken up. Releasing and opening switch 175 de-energizes solenoid 176, valve 178 closes and adjustment is made, as described below. forward, in order to maintain the desired traction on the sheet,
according to the setting of the pump 95 of the tachometer.
Adjustment - Traction change
To modify the traction exerted on the sheet, the driver sets the tachometer pump 95 for a greater or lesser flow rate, depending on the case.For this purpose, an increase switch 180 and a decrease switch 181 are connected so as to selectively energize the front or rear feed lines 185 and 186 going to the electric motor 980. These lines may have limit switches 190 so as to adjust the maximum displacement of the motor in each direction.
In order to increase traction, for example, the driver pushes switch 180 so as to close its upper contacts, which establishes a circuit: line 115, main switch 192, fuse 193, motor 98, line 185, rest contacts switch 181, switch 180 and lines 148 and 115. The drive motor 98 thus rotates in the forward direction to adjust the tachometer pump 95 and change the reference pressure from this pump, thus ensuring a increase in speed, in the forward direction of the motor 85 for controlling the cage.
To reduce traction, the driver moves switch 181 from
<Desc / Clms Page number 7>
so as to close its lower contacts and a heavy circuit is established by these contacts, the rest contacts of the switch 180, the line 186 to reach the motor 98, by making it rotate in the opposite direction and by adjusting the pump 95 of the tachometer in order to reduce the flow rate of the pump 100 and correspondingly reduce the speed of the motor 85 of the cage.
Small quantity feed - Forward direction
The control unit can also be used to advance the associated section of the paper machine in small quantities, whether or not the shaft line is rotating. For the forward direction, the driver activates the spool 130 by hand to put it in the "forward" position, to the left, looking at figure 2. Compressed air then arrives at the pneumatic brake, now fixed to the shaft 50 and the input toothed wheel 60 and communicating the pneumatic clutch with the atmosphere, thus disconnecting the shaft 50 from the shaft 15.
At the same time, an electric switch 195, pneumatically actuated, closes by supplying current, through lines 196 and 197, to the three position multiple switch 152, which is movable between forward and reverse positions, passing through. an open position, as shown in the drawing.
With the switch in the forward position, at the bottom in Figure 2, contacts 202 are closed to establish a circuit: line 197, 204, 205, 206 and 147, excitation solenoid 137, emptying the neutral control chamber of the pump 100 in the reservoir and also releasing the brake 88, as mentioned in connection with the adjustment. All other contacts of switch 152 are open. The pipe 125, which is at the pressure of the gear pump, is then connected, by the valve 142, to the pipe 170 and the pressure difference between these pipes is determined by the opening of an adjustment valve 208.
This causes the pump 100 to move in the direction of increasing its flow and the motor 85 of the cage to advance at slow speed, determined by the opening of the shutter 2080.
Small quantity feed - Reverse direction
In some cases it is necessary to reverse the calender sections, for example when a damp paper pad is so badly stuck between the rolls that it needs to be removed o To move back slowly, the operator puts the tap 130 in position brake, the air pressure applies the brake 55 and closes the switch 1950 The unit is disconnected from the shaft line by disengaging the pneumatic clutch and the hydraulic brake 88 is also loose, as said before.
The switch 152 is then placed in the rear position, at the top in FIG. 2; the contacts 210 are closed to energize the solenoid 137 by connecting the line 197 to the line 147 by the switch and the line 2060 The contacts 150 are normally closed when the switch is open and they are closed in the rear position, these contacts only opening when switch 152 is placed in the forward position. Similarly, the normally open contacts 215 are closed in the rear position to connect line 217 to line 1970 Thus, solenoids 137 and 138 and a third Control solenoid 220 are all energized when switch 152 is in the reverse position.
Solenoid 220 controls a normally closed two-way hydraulic valve 222, which operates in antagonism to the thrust of a spring 223; this valve communicates the pressure pipe 170 for controlling the tachometer with the tank T, via a needle valve or adjustable metering valve 2250 Consequently, the brake 88 is released,
<Desc / Clms Page number 8>
the tap 142 is closed to block the flow between the lines 125 and 170, but the tachometer circuit empties into the reservoir through the taps 225 and 222, allowing the pressure acting on the piston 112 to fall and causing the pump 100, passing through its neutral position, in a position for which its flow rate is reversed, the speed and the amplitude of this displacement being determined by the flow speed through the valve 225.
As a result, the cage motor 85 is operated in the reverse direction and the output shaft 80 advances a small amount in the reverse direction.
The present invention therefore relates to an infinitely variable differential control unit, capable of maintaining a set, desired speed difference with low tolerances, and ensuring positive control between a line of shafts and a controlled section of a machine. paper or the like. The unit maintains a chosen speed difference regardless of changes in the load of the controlled section and despite slight changes in shaft line speed. In addition, the invention makes it possible to resume play of the sheet going to the section actuated by the unit and makes it possible to modify the traction exerted on the sheet at will. The control unit according to the invention can also advance the driven section in small quantities by moving it forward or backward, whether the shaft line of the machine is rotating or not.
The drive unit is picked up and uses helical spur gearwheels everywhere, except for a right angle transmission and the cage ring gear. The control unit is thus very efficient and can continuously transmit any desired power within the capacity of the control.
Although the apparatus described here constitutes a preferred embodiment of the invention, it is understood that the invention is not limited thereto and that changes or modifications may be made to it within the scope of the invention. 'invention.
CLAIMS. l-. Differential control unit and speed regulating device for a paper machine or the like comprising a line of shafts and a driven shaft, comprising an input shaft, means for coupling this input shaft to the line of shafts to actuate this input shaft at a speed proportional to that of the shaft line, an output shaft connected to the driven shaft, a transmission shaft, an epicyclic gear train, means connecting this transmission shaft to an element of this train, means connecting a second element of this train to the output shaft, a variable and reversible speed naming device actuating a third element of the train to control the relative speed of the second element with respect to the input shaft,
and means regulating the speed of this device according to the phase shift between the input shaft and the third element in order to give characteristics of synchronous speeds for the second element.