CA1208913A - Amelioration de la repartition de fibres dans un feutre - Google Patents
Amelioration de la repartition de fibres dans un feutreInfo
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Abstract
L'invention est relative à la formation de feutres de fibres, lesquelles sont produites à partir de roues de centrifugation, le matériau à fibrer étant conduit à la périphérie de ces roues et de l'extérieur de celles-ci et les fibres étant portées par des courants gazeux jusqu'à l'organe de réception. Pour améliorer la distribution des fibres dans ces feutres, des jets gazeux additionnels sont soufflés sur les côtés du courant gazeux portant les fibres le long des parois latérales bordant l'organe de réception. L'invention permet d'obtenir une répartition transversale des fibres satisfaisante.
Description
s A~ELIORATIO~ DE LA REPA~ITION DL FIBR~S DANS U~ FEUTRE
L'invention est relative aux techniques de formation de feu-tres de fibres dans lesquelles les fibres sont produites par centrifu-gation. Plus particulièrement l'invention se rapporte à celles de ces techniques dans lesquelles les fibres sont produites en dirigeant la matière étirable de l'ext~rieur à la périphérie d'une ou plusieurs roues de centrifugation et sont entraInées par un courant gazeux lon-geant la paroi péripherique de la (ou desj roue(s) de centrifugation.
La ormation de fibres par ces technlques, et notamment de fibres de matériaux verriers, est bien connue. On peut se reporter pour le détail des conditions de mise en oeuvre en particulier à la demande de brevet publiée FR-A-2 500 492 de la Demanderesse.
Le mode de réception des fibres en vue de former des feutres dans le cadre de ces techniques comporte un certain nombre de disposi-tions très spécifiques à ce type d'éti~age.
En premier lieu, il est important de souligner que les roues sont ordinairement dlspos~es de telle sorte que leur axe de rotation est horizontal ou proche de cette position. Les courants gazeux qui par~icipen~ à la formation des fibres en les entralnant, mais aussi en exerçant une action d'étirage à proximité des roues de centrifugation, sont habituellement engendres parallèlement à l'axe de rotàtion. Il est aussi préférable de faire en sorte que les fibres, quelle que soit la zone de la roue où elles prennent naissance, subissent un traitement homogène. Pour celà, le courant gaæeux doit longer la paroi de la roue à faible distance et en étant approximativement parallèle à la paroi periphérique. Les courants gazeux dans ces condltions sont, au moins a .
l'origine, voisins ~e l'horizo-ntale.
Ces techniques de centrifugation, même dans leurs modes de mise en oeuvre les plus performants, tels que ceux décrits dans la de-~ande de brevet précitée, ne permettent pas d'éviter complètement la projection de produits infibrés immédiatement à llaplomb du dispositif de fibrage ou l~egèrement en avant de celui-ci sur le trajet suivi par le courant gazeux portant les fibres. ~a réception des fibres en vue de for~er le feutre est donc avantageusement située à une certaine distan-ce du dispositif de centrifugation. De cette façon il s'opère un tri dynamique qui aboutit automatiquement à l'élimination des particules infibrées les plus grossières.
En pratique une fosse est habituellement ménagée sous le cen-trifugeur pour recevoir les infibrés, tandis que la réception, consti-tuee par un convoyeur perforé, est placee à une distance qui depend des caractéristiques du flux gaæeux portant les fibres.
Les fibres portées par les courants gazeux sont dirig~es vers une chambre de reception allongée suivant la direction générale de ces courants. Dans cette chambre, les courants gazeux sont ralentis pro-gressivement. Ceci permet d'éviter un impact trop brutal des fibres avec le convoyeur qui clos la chambre de réception à sa base.
Le ralentisse~ent des courants gazeux portant les fibres est dû à l'entraînement d'une masse d'air environnant, masse qui s'accro~t au fur et à mesure de la progression du courant gazeux "moteur".
Etant donnée la longueur de la chambre de réception et donc la longueur du trajet des gaz, une certaine sédimentation des fibres s'opère sur ce trajet. Aussi le convoyeur s'étend suivant une direction qui correspond à peu près à celle suivie par le courant gazeux.
Sous le convoyeur une atmosphère en dépression est maintenue.
Sous l'effet de cette dépression les gaz portant les fibres sont aspi-rés à travers le convoyeur déposant au passage les fibres qu'ils por-tent. Cette aspiration contribue à infléchir la trajectoire des fibres et des gaz vers le convoyeur.
On comprend que la circulation des gaz et des fibres dans les ins~allations de ce type est sou~ise à de multiples influences et que la répartition homogène des fibres sur le convoyeur soit délicate a as-surer. En plus du flux gazeux parti~ipant à l'étirage, il faut tenir compte de l'influence des courants induits qui modifient la r~partition des fibres. Il faut tenir co~pte aussi des courants préférentiels que peu~ engendrer l'aspiration à travers le convoyeur. Il faut enfin enco-9~
re tenir compte de la géométrie de la cha~bre qui peut être la cause demodifica~ions impor~antes dans la circulation de ces courants.
Si dans les publications antérieures relatives à ces techni-ques, on s'est e~forcé par dlvers moyens, y compris en modifiant les caract~ritiques des gaz moteurs ou celles des gaz induits, d'am~liorer les pheno~ènes aboutissant à la for2~tion des fibres, il ne semble pas que les questions concernant la distribution des flbres dans le feutre aient faie l'ob~et d'etudes approfondies. Cette question est pour~ant d'une grande i~portance étant donnée que la qualité du produit prépar~
est direc~ement liée à l'ho~ogénéité de cette distribution. Un produit ho~ogène peut alnsi être beaucoup moins epais et donc nécessiter moins de matière, moins de ~ransport, etc... qu'un produit présentant les mê-~es propriétes isolantes mais de mauvaise homogénéité. Pour obtenir en tout point du feutre une masse par unité de surface au moins egale à
une valeur que l'on s'impose compte tenu de la qualité du produit final recherche, globale~ent la quantité de fibres nécessaires peut ainsi être de 15 a 20 %, plus importante lorsque la répartition n'est pas sa-tisfaisante.
Les propriétés mécaniques des produits, en particulier vis-à-vis de la compression, sont aussi très sensiblement influencées parl'homogrenéité de la distribution des fibres.
Il est donc particulièrement souhaitable d'obtenir un produit dans lequel les fibres sont bien uniformement distribuées. Un des as-pect de cette distribution concerne la repartitlon transversalement au ~5 convoyeur. Il apparalt en effet très difficile d'obtenir dans les con~
ditions traditionnelles un dépat uniforme sur toute la largeur. Ordi-nairement on constate une densité de fibres plus forte sur les bords du feutre formé et un 'creux' au centre du feutre.
~es ralsons qui aboutissent a cette distribution transversale sont mal connues.
Il est remarquable que l'effet est à l'opposé de ce que l'on observe pour les feutres formés avec des dispositifs tels que ceux décrits dans la publication FR-A-~ 510 909. Dans le cas de ces disposi-tifs pour lesquels les fibres sont obtenues en centrifugeant le mat~e-riau a travers les orifices disposés sur la paroi périphérique d'uncentrifugeur, on constate en effet un dépat de fibres plus important au centre du convoyeur. Les comparaisons sont de toute facon difficiles à
établir dans la mesure ou, indépendamment des considérations relatives aux moyens pour former les fibres, la disposition générale de l'insta'-:~L2~
lation de fibrage est totalement différente. En particulier dans les techniques auxquelles se rapporte la publication antérieure cit~e, le courant gazeux est dirigé verticalement de haut en bas, et le convoyeur est dispose transversaleme~t à la trajectoire de ce courant.
Il est possible dlémettre certaines hypothèses sur les causes de la distribution constatée. Parmi ces hypothèses, une des plus sim-ples est la suivante :
~e couran~ gazeux d'étirage est envoyé suivant une direction se~siblement parallèle à l'axe de la ou des roues. Au contact de celles-ci et également des fibres, le courant gazeux serait modifié et prendrait une forme tourbillonnaire qui aurait ~endance à projeter les fibres vers l'e~térieur et donc vers les bords du convoyeur. La présen-ce de parois latérales dans la chambre de réception, le long du con-voyeur, constituerait un obstacle sur la trajectoire des fibres vers l'exterieur et aboutirait à une accumulation des fibres au pied de ces parois. Cette explication qui a le m~rite de la simplicité, ne permet pas de rendre compte parfaitement des ph~nomènes observés.
Quoiqu'il en soit, la répartition des fibres sur le feutre préparé de facon traditionnelle, n'est pas satisfaisante. L'invention se propose d'améliorer cette répartition.
Il est apparu au cours des recherches effectuées par les in-venteurs qu'il est possible d'obtenir une répartition sensiblemen~
meilleure en effectuant un soufflage additionnel dans le sens de pro-gression du courant gazeux portant les fibres, sur les cotés de ce cou-rant, le long des parois bordant le convoyeur de réception.
Anterieurement, dans les techniques de formation de feutrestelles que celle décrite dans la publication FR-A 2 510 909, il a été
proposé d'ameliorer la distribution des fibres dans le feutre en modi-flant la ~rajectoire du courant ga~eux. Dans ce cas l'utilisation des jets gazeux additionnels a pour but de faire en sorte que le courant gazeux portant les fibres couvre toute la largeur du convoyeur, ce qui est obtenu soit en modifiant la géometrie du courant gazeu~ porteur de fibres, par exemple de la facon decrite dans la publication FR-A~2 510 909 de la Demanderesse, ou en imprimant des impulsions qui dévient al-ternativement le courant de manière a lui faire balayer toute la lar~geur du convoyeur. Dans ce cas également l:utilisation de ces jets supplémentaires se caracterise par le fait que les jets sont émis à
proximité immédiate de l'origine du courant portant les fibres pour que leur modification soit aussi efficace que possible. Autre~ent dit, ~2~ 3 l'émission des jets additionnels se situe dans la chambre de réception à distance du convoyeur.
~ es dispositions selon l'invent~on sont ~ondamentale~ent di~-férentes. Tout d'abord la technique de fibrage et le t~pe d'installa-tion dans lesquels l'invention est mise en oeuvre sont d'une autrenature comme nous l'avons indiqué precédemment, selon l'invention en-suite, les jets gazeu~ additionnels n'ont pas pour but d'épanouir le courant gazeux portant les fibres ou de faire varier sa direction pé-riodiquement, enfln, toujours selon l'invention, l'émission des jets - 10 additionnels est localisée à proximité du convoyeur et non a l'origine du courar.t gazeux dans la chambre de réception.
Les caractéristiques des jets additionnels doivent bien en-tendu être reglées en fonction de nombreux élfements specifiques à cha-que installation. Certains points sont cependant communs à toutes les réalisations.
Ainsi les jets émis peuvent être très ~nergétiques, autrement dit ils peuvent être ~mis sous forte pression, mais on constate expéri-mentalement que des jets à faible pression permettent aussi d'obtenir des résultats très satisfaisants et à moindre coût. Ceci confirme les ~0 différences de modalité d'action des jets selon l'invention par rapport aux jets utilises dans d'autres techniques, pour influencer la réparti-tion des fibres. La modification de la trajectoire du courant gazeux porteur de fibres, dans ces techniques, requiert une dépense énergéti-que relativement forte ce qui n'est pas le cas de l'invention.
Il est important également que l'émission des jets addition-nels ait lieu le long des parois laterales bordant le convoyeur, autre-ment dit sensiblement dans la direction de propagation du courant portant les fibres. Lorsque la direction du courant gazeux doit ~tre modifiée, comme c'est le cas dans les techniques dont il a étre question plus haut, les jets sont diriges vers le courant transversalement à sa trajectoise, perpendiculairement sinon suivant un angle prononcé avec cette trajectoire. L'expérience montre que selon l'invention, au con-traire, lorsque l'angle des jets additionnels avec la direction des courants gazeux portant les fibres, ou celui avec les parois latérales de la chambre de reception ce qui est equivalent, est trop important l'ef~et de ces jets sur la distribution decroit et peut même s'annuler.
Pour cet~e raison, l'angle des jets avec les parois est avantageusement inférieur a 20. 3ans la pratique, il est preferable de diriger les jets parallèlement aux parois et également suivant une direction paral-lèle au convoyeur.
L'énergie communiquée aux jets additionnels est relativementfaible. Nous avons vu que la pression du ~et à l'ori~ice n'a pas besoin d'être élevée. Le volume de gaz n~cessaire est ég~ ent relative~ent faible par rapport à la masse de gaz véhiculant les fibres qui est as-piree ~ous le convoyeur. Cette quantit~ de gaz soufflée est reglee en fonctlon de l'intensité de l'effet à obtenir. De ~acon simplifiée, on peut consid~erer, dans certaines limites, que l'effet est d'autant plus marqu~ que la quantité soufflée est plus importante.
11 ne faut cependant pas que la quantité soufXlée soit trop importante car alors on constate que l'effet diminue et peut aller jus-qu'à s'annuler. Des essais simples permettent de déterminer dans chaque cas les limites utiles~
Expérimentale~ent, on constate que pour rétablir une réparti-lS ~ion satisfaisante des ibres, la masse de gaz additionnels qu'il estnécessaire de souffler ne représente habituellement pas plus de 2 à 3 %
de la masse totale des gaz aspirés sous le convoyeur.
~ es conditions d'émission sont telles que les jets gaxeux ont une vitesse de l'ordre de celle des courants gazeux, au même niveau, ou sensiblement plus grande.
Les jets additionnels sont émis le long du courant gazeux. Il n'est pas nécessaire qu'ils couvrent toute la hauteur des parois laté-rales. Leur localisation au niveau moyen du flux gazeux portant les fi-bres est suffisant. Eventuellement, ces jets additionnels peuvent avantageusement être légèrement décalés vers le convoyeur. Le soufflage ne doit pas cependant etre effectué le long du convoyeur ce qui pour-rait conduire à balayer complètement les fibres qui se déposent. De préference on laisse une distance minimum de 0,3 m entre le convoyeur et le point d'é~ission le plus proche du convoyeur.
Le mécanisme qui aboutit par soufflage selon l'invention à
mieux alimenter le centre du convoyeur et à diminuer en conséquence la mass`è de fibres par unite de surface sur les côtés, n'est pas mieux élucidé que la raison de la distribution irrégulière qui est constatée en l'absence de l'invention. Lorsque l'on considère la fa~on dont l'ac-cumulation de fibres sur le convoyeur se développe d'une extrémité à
l'autre de la chambre de réception, la seule conclusion que l'on peut tirer est que le mécanisme en présence duquel on se trouve est un en-semble complexe qui n'est pas réductible à un effet unique. Nous ver-rons ceci dans l'étude des exemples.
. ~
L'invention est d~crite plus en détail dans la sulte de la description en se réferant aux planches de dessins dans lesquelles :
- la figure ~ est une vue sehe~atique en perspective de la partie d'une installation dans laquelle les fibres sont produites puis recueillies po7~r ~or~er le feutre, - la figure 2 est une vue de côt~ analogue à la figure 1, dans laquelle les parois en facade de l'installation sont enlevees pour montrer la trajectoire des fibres et leur dépôt sur le convoyeur, - la ~igure 3 montre schématiq7~ement le mode de distribution des fibres dans le feutre sur une coupe transversale en l'absence de l'invention, - la figure 4 ~ontre en vue de dessus la disposition de jets additlonnels dans des conditions ne répondant pas à l'invention, - la figure ~ est une vue détaillée d'un mode de realisation 1~ du.disposi~if de soufflage additionnel selon l'lnvention, - la figure 6 est une vue d'un autre mode de réalisation de l'invention, - la fi~ure 7 est une vue de dessus du dispositif de la figu-re 6, - la figure 8 montre sch~matiquement les quatre types de ré-partitions servant de base pour caracteriser les répartitions effecti-vement observées, - la figure 9 est un graphique montrant l'influence de la pression de soufflage selon l'invention sur un paramètre de mesure de la distribution, - la figure 10 presente l'influence de la pression de souf-flage selon l'invention sur un autre parametre de mesure de la distri-bution.
La partie de l'installation representée. à la figure 1 com-prend essentiellement le dispositif de formation des fibres et la cham-bre de réception dans laquelle se forme le feutre.
Le dispositif de formation des fibres est constitué par un ensemble de trois roues 1~ 2, 3 tournant en sens inverse les unes des autres, et des couronnes 4, 5 engendrant un courant gazeux à la peri-phérie des roues de fibrage.
L'alimentation en matériau est assurée a partir d'un four oud'un creuse~ 6. Le matériau s'~coule par une goulo~te 7 sur la première roue 1 dite roue de distribution parce que son rôle principal est dlac-célérer le matériau et que peu de fibres s'en détache.
Le matériau accéléré au contact de la roue 1 est projeté sur la roue 2. Une partie du materiau adhere à cette roue puis, sous l'ef-fet de la centrifugation, est pro~etée sous forme de fins filaments.
~'autre partie du matériau est renvoy~e sur la roue 3 où elle adhère et forme des filaments de la m~me facon que pour la roue 2.
Les filaments qui se détachent des roues sont entralnés (et étirés lorsqu'ils sont dans des conditions convenables) par un courant gazeux soufflé à partir des couronnes de soufflage 4 et 5 qui ento~lrent les roues d'où se détachent les fibres.
~ventuellement une couronne supplémentaire peut entourer, au moins partiellement, la roue 1 lorsque celle-ci se t~ouve à même de produire également des fibres.
Le dispositif représenté est typique d'une installation pour la for~ation de fibres minérales, notamment pour les matériaux dont la te~pérature de fusion est particulièrement élevée : roche basaltique, laitier de fonderie, etc.~. Des installations analogues comprenant des dispositifs de centrifugation à une, deux ou quatre roues sont égale-ment couramment utilisées pour ce genre de production.
Des moyens sont normalement disposés au voisinage des roues, ou sur les roues elles-memes 3 pour projeter une composition d'un liant sur les fibres entrainées par le courant gazeux. Ces moyens ne sont pas représentés~
Sous le dispositif de centrifugation et en avant, se trouve une trémie 8 qui recueille les particules infibrées projetées directe-ment à partir du dispositif de centrifugation, où celles qui, parcequ'elles sont trop denses, "s~dimentent" avant d'atteindre le con-voyeur de réception 9.
La distance horizontale s~eparant le dispositif de formation des fibres du convoyeur 9 est de l'ordre de 2 à 3 m, ce qui permet une élimination relativement importante d'infibrés ou de particules insuf~
fisamment fibrees.
~ a chambre de réception dans laquelle circulent les fibres et les courants gazeux qui les portent est pratiquement close. ~es seules ouvertures permettant l'introduction d'une quantité significative d'air extérieur se situent derrière l'appareil de centrifugation et au niveau de la trémie 8. Ces ouvertures et l'air induit qu'elles laissent entrer facilitent le bon développement du flux gazeux dans la chambre de ré-ception.
Cette chambre de réception est fermée a sa base par le con-f - ~
~2~ 3 voyeur 9 et lat~rale~ent, le long du convoyeur, par des parois 10 et 11 .
Pour des raisons, nota~menc de commodité d'entretien, les pa-rois 10 et 11 sont avantageuse~ent mobiles en rotation et se déplacent dans le mê~e sens que le convoyeur 9.
Entre la partie de la cha~bre délimitée par le convoyeur et les parois latérales mobiles, et l'extrémité portant le dispositif de centrif~gation la continuité est assur~e par ~es parois 15, 16 métalli-ques fixes, qui doivent etre très résistantes en raison des projections d'infibrés qui les Erappent. Des volets de matériau souple non repre-sentés sont fixés aux extrém~tés des parois 15 et 16. Ces volets qui viennent s'appliquer sur les parois ~obiles 10 et 11 assurent l'étan-chéit~ à ce niveau.
La cha~bre est également close à sa partie supérieure ce qui n'est pas représente sur la figure 1, pour des raisons de clarté.
Des caissons d'aspiration 12 et 13 sont disposés sous le convoyeur 9 sur toute la longueur. Ces caissons qui sont maintenus en d~pression par rapport à la chambre de r~eception évacuent les gaz por-teurs des fibres, après que celles-ci aient été retenues sur le con-voyeur.
La figure 2 montre de facon approximative la trajectoire sui-vie par les gaz et les fibres.
~ e mouvement des courants gazeux circulant dans la chambre de réception est co ~n~ par les gaz d'étirage émis le long des roues de ~5 centrifugation. Il est commande aussi par l'aspiration maintenue sous le convoyeur de réception. S'ajoutent à ces effets ceux qui résultent de l'i~duction d'air ambiant.
La quantité de gaz franchissant le convoyeur 9 est très supe-rieure à celle é~ise par les couronnes de soufflage 4 et 5. Pour la ma-Jeure partie, le gaz aspiré dans les caissons 1~ et 13 p~nètre dans la chambre de rece.ption par des ouvertures ménagées pour laisser pénétrer l'air "induit". Les ouvertures en question sont situées principalement au niveau de la trémie 8 et sur la paroi de la chambre sur laquelle se trouve le dispositif de fibrage.
Les flèches I sché~atisent les grandes lignes de courant de l'air induit.
La circulation de l'air induit dans la trémie 8 se fait à
contre courant des particùles projetées à partir des roues de centrifu gation. Ce mouvement permet de compléter l'effet de tri recherché pour ~0~
-- 10séparer les fibres des particules infibrées.
Dans l'ense~ble, les fibres se déplacent dans la chambre de réception suivant une direction voisine de l'hori~ontale. Cette direc-tion s'infléchit vers le convoyeur de réception sous l'effet de l'aspi-5 ration. Elles se déposent progressive~ent sur le convoyeur 9 pourformer le feutre 14 dont l'épaisseur s'accroit jusqu'à la sortie de la chambre.
~ a circulation des gaz dans la chambre est très turbulente, aussi il n'est pas possible de représenter une trajectoire préclse mais seulement le mouvement glcbal.
La distribution des fibres que l'on obtient en l'abse~ce de mise en oeuvre de l'invention est du type représenté à la figure 3O
Deux défauts sont ordinairement observés, un creux au milieu du feutre, ou ce qui est équivalent un excès de fibres sur les bords, et un désé-quilibre d'un côté par rapport à l~autre.
Une analyse plus détaillée de la fa,con dont les fibres sa dé-posent le long du convoyeur montre la complexité du phénomène. Dans leurs études, les inventeurs ont constaté en effet qu'au d~but, c'est~
a-dire sur la partie du convoyeur proche du dispositif de formation des fibres, le depo~ est plus abondant au centre que sur les bords et que la tendance s'inverse progressivement au fur et a mesure que la forma-tion du fe~tre se poursuit jusqu'a l'autre extr~ité de la cha~bre de réception.
Il est remarquable de constater que les tentatives dans le ~5 but de modi~ier la trajectoire du courant portant les fibres, n'ont pas per~is de re~édier a ces défauts de répartit~on. Les inventeurs ont es-sayé en particulier, sans succes, de modifier ce courant au moyen de ~ets gazeux diriges transversalement a la trajectoire générale des fi-bres à proximite du disposi~if de fibrage. La direction des jets addi-tionnels était celle schématisee à la figure 4. Dans cette disposition,et pour des débits gazeux comparables a ceux mis en oeuvre selon la présente invention, il n'a pas été possible d'obtenir une modification satisfaisante de la repartition des fibres.
De fa~on surprenante, les inventeurs ont constaté au contrai-re qu'en soufflant le long des parois latérales 10 et 11 des quantitésrelative~ent faibles de gaz, une modification substantielle de la dis-tribution était possible.
~ a figure 5 reprend à plus grande échelle une partie de la figure 1 sur laquelle est représenté un mode de realisation de l'inven-tion. Suivant ce mode, des tuyères de soufflage 18 conduisent de l'airsous pression à des buses de soufflage 19 disposées à la limite entre les cloisons 16 et ll.
Un espace m1nlm~1m est toujours ~enagé à cet emplacement pour ne pas gêner le mouvement de la cloison 11. Cet espace~ent est suffi-sant pour passer les buses dont l'extr~mité, constituant l'oriice émetteur 20, es~ applatie pour for~er des jets plans. Le volet d'étan-chélte comme à la figure l n'est pas repr~senté.
La figure ne présente qu'un côt8 du dispo~itif. Il va de soi que des tuyeres analogues sont dispos~es également pour souffler ~ la limite antre les parois 15 et l~o L'axe des buses de soufflage est sensiblement parallèle à la paroi mobile 11 de fa~on que les jets émis longent cette paroi.
Sur la figure 5, cinq buses distinctes conduisent le gaz ad-lS ditionnel a différents niveaux le long de la paroi 11. D'autres dispo-sitions sont utilisables sans modi~ier le fonctionnement d'ensemble. Il est possible notamment de souffler à partir d'un orifice unique, de préférence suffisam~ent allongé, pour répartir le gaz sou~lé sur une certaine hauteur. C'est le cas pour le dispositif représenté à la figu-re 6.
Sur cette figure, le gaz amené par la tuyère 21 est émis parla buse unique 22. Le soufflage est effectué legèrement en dessous de la trajectoire moyenne des fibres déterminree à leur origine par la po-sition des roues de ce~trifugation, et à une certaine dlstance du con-voyeur 9.
La position verticale des souffleurs peut varier dans certai-nes limites. Des essais permettent de d~terminer dans chaque cas la meilleure position, c'est-à-dire celle qui permet d'obtenir la modifi-cation la plus grande pour un jet additionnel dont les autres caracté-ristiques sont main~enues constantes.
Il est très important de bien conserver la direction des jets. Si l'on ~ait pivoter les buses de sorte que le jet s'écarte de la paroi on constate très vite une diminution de l'influence sur la répar-tition.
35~a figure 7 montre la position des buses et la direction des jets émis. ~es buses sont placrees le long des parois 15 et 16 et à
l'extr mité de celles-ci légèrement en avant vis-à-vis des parois tour-nantes, l'extrémité de la buse pratiquement au niveau où la paroi de-vient plane. Dans cette position, les jets pénètrent dans la chambre de B~9~3 réception immédiatement apres leur ~ission, ce qui leur confere un d'efficacité-Les buses peuvent aussi s'avancer davantage a l'intérieur dela chambre de réception. Il ne semble pas que ceci procure des amélio-rations supplementaires. En effet la buse qui doit se supporter elle-même ne p~nètre pas tres loin dans la chambre. Par ailleurs, si la buse devsit s'avancqr da~antage, elle constituerait un point particulier le long de la paroi, sur lequel les fibres pourraient venir s'accrocher ce qui n'est pas souhaitable.
10Des essais o~ ~té conduits avec des pressions tres variables de 0,1 à 4 bars. La pression la mieux ~daptée pour chaque cas dépend des buses de souEflage. En effet~ les résultats, comme nous le verrons dans ce qui suit, dépendent de la masse de gaz soufflée et par suite lorsque que les buses offrent des orifices de petite dimension il est necessaire d'utlliser une pression plus elevée.
En pratique, il semble avantageux d'opérer a faible pression éventuellement en accroissant ies dimensions des orifices d'émission.
Le coût de production de tels jets est moindre. Par ailleurs l'utilisa-tion de jets plus larges assure une action ~ieux répartie sur les cou-rants gazeux circulant dans la chambre de réception.
A titre d'exemple, figurent ci-apres des résultats d'essais selon l'invention pour ameliorer la repartition transversale de flbres formant un feutre. Les essais sont conduits dans une installation du type présenté a la figure 1.
25Les souffleurs additionnels utilisés comyrennent sur chaque coté de l'installation une seule buse de soufflage. Ces buses analogues a celle pr~esentée a la figure 6 ont un orifice allonge sur 500 mm pour une largeur de 25 mm.
Les souffleurs sont alimentés par un ventilateur a basse pression. Ils sont réglés indépendamment l'un de l'autre par deux van-nes distinctes.
La répartition des fibres est mesurée au moyen d'une sonde à
rayons X. Cette sonde est mobile et se déplace trans~ersalement au con-voyeur. Elle opère sur le feutre sortant de la chambre de réception.
35L'analyse des mesures de densité de fibres par absorption des rayons X est ~aite en distinguant trois zones sur le feutre : une zone centrale et deux zones latérales. Ces trois zones sont de même largeur.
La r~partition est représentée par deux valeurs, un taux de creux qui exprime le déséquilibre de répartition entre le centre et les bords du feutre, et un taux de pente` montrant le dés~quilibre en-tre les deux bords.
Si l'on désigne par A, B et C les mesures correspondant res-pectivement aux masses de fibres par unité de surface sur un côté, le centre et l'autre côté du feutre le taux de creux est déter~iné selon la formule :
X 5 (A + C~/2B x 100 - 100 et le taux de pente :
Y = (A - C)/(A + C) x 200 Lorsque X est positif la densité en fibre est plus falble au centre que sur les bords.
La figure ô montre sché~atiquement, suivant les valeurs des tau~ de creux et de pente, la for~e gen~erale de la rpartition des fi-bres transversale~ent au convoyeur. En pratique, il faut bien entendu combiner une forme représentant le taux de creux et celle correspondant au taux de pente.
~ æns une première série d'essais, un produit est préparé à
raison de 6 tonnes par heure. Le feutre formé presente une masse par un~te de surface ~oyenne de 5,5 kgim2. Le taux de liant est de 6,6 % de la masse du feutre.
~a quantité moyenne de gaz aspirée sous le convoyeur est de l'ordre de 175000 Nm3/h.
Les quantités da ga~ souffl~e le long des parois sont ~odi-fiées et l'on suit l'évolution des taux de pente et de creux.
Les résultats sont regroupés dans le tableau I en annexe.
La répartition initlale est mauvaise comme on le constate à
1 t exe~ple l. Les taux de creux et de pente sont tous les deux relative-men~ elevés; alors que pour une répartition idéale ils doivent tendre à
s'annuler l'un et l'autre.
Dans une répartition de ce type, c'est-à-dire sans mise en oeuvre de l'invention, la quantité de fibres nécessaire pour atteindre en tout point du feutre la densité requise se trouve sensible~ent ac-crue. Le fonctionnement n'est pas satisfaisant.
Les exemples 2 à 6 sont conduits en faisant souffler les bu-ses selon l'invention à différentes pressions.
On remarque que par suite de configurations diferentes dans le circuit entre la droite et la gauche, pour une même pression les dé-bits ne sont pas identiq~es. Ceci ne constitue pas un obstacle au bon fonctionnement dans la mesure où le réglage de chaque buse est effectué
~20~
séparement~
Les exemples 2, 3, 4 et 5 montrent la progressi~ite des ef~
fets obtenus en accroissant la pression simultan~ement sur les deux buses. Les taux de creux e~ de pente sont sensiblement réduits. Le taux de cre-lx devient même négatif.
L'exe~ple 6 (qui ne correspond pas à une distribution satisfaisante), est réalisé pour montrer l'iniluence de l'utilisation de deux pressions différentes. On constate que la différence dans le soufflage permet de modifier profond~ment le taux de pente. On dispose donc par ce biais de ~oyens pour faire varier de façon partiellement indépendante le taux de creux et le tal~x de pente.
Il va de soi que la répartition des fibres sur 12 convoyeur est sensible à de nombreux facteurs et, en particuller, aux caractéris-tiques du produit préparé.
Des essais analogues aux pr~ec~edents ont été e~fectues au cours de la préparation d'un feutre pr~sentant d'autres caract~risti-ques. Il s'agit d'un feutre dont la masse par unité de surface est de 5,2 kg/~2. Le taux de liant est ici de 2,4 %.
~ es r~sultats, analogues aux précédents, sont regroupés dans le tableau II en annexe.
Dans ces essais, la progressivité des effets obtenus est con-firmee. On ne s'est pas efforcé d'équilibrer les deux bords du feutre.
~es pressions sont identiques des deux cot~s. On voit cependant que pour obtenir une meilleure répartition, il est nécessaire d'avoir des conditions différentes dans le soufflage ~ droite et à gauche.
~ es résultats précédents sont présentés graphiquement aux fi-gures 9 et 10.
Sur ces figures, sont reportés respectivement les taux de creux (figure 9) et de pente (figure 10) pour les deux séries d'essais précédents (I et II).
Il est remarquable de constater que dans les limites des con~
ditions e~périmentales utilisées, les modifications sont pratiquement linéaires. Indépenda~ment de l'allure de la réponse, ce qui est impor-tant, e~ que nous avons déja souligné, c'est la progr~ssivité de l'ef-fet qui permet le réglage de l'installation pour aboutir à unedistribution tres régulière.
Par ailleurs, les dispositifs de soufElage selon llinvPntion peuvent être mis en oeuvre de Eac~on automatique.
~ a régulation se fait dans ce cas en continu à partir des me-sures provenant de la sonde d'absorpeion des rayons X. I,es valeurs me~surées sonC traitees par l'in~ermédiaire d~un o~lc~1ateur pour aboutir par exemple aux expressions de taux de creux et de pente. Un algorithme ~is en ~moire ~.labore à partir de ces résultats une réponse qui cor-respond a une modi~cation des flux soufflés par les buses selon l'~n-vention au moyen des vannes dispos~es sur les tuyères.
La possibilité de faire varier le dfebit gazeux de façon con-~inue permet un r~glage parfaitement adapt~ à tou~es les situations rencontrees en pratique.
TABLEAU I
~mCE ¦ ~m3/h ¦ m~CE ¦ ~1~3/h ¦
¦ ¦ presslon¦ débit ¦ pr~ss~on¦ débit ¦ ~ % ¦ Y %
l ¦ gauche ¦ gauche l droite ¦ droite¦ j 151 1l 0 1 0 1 1 0 1 ~ 15,6 1 + 18~12 21 250 12500 1 25012160 1 + 3,91 1 + 5,65 3l 325 1 _ 1 3251 - I ~ 4 1 * 2,16 4l 375 13100 1 3751 2550 1 - 1933 1 1 5l 500 13780 1 5001 3100 1 - 3,9 1 ~ 1,87 201 61 500 1 1 3251 1 - 3,13 1 - 8,96 TARIFAl1 II
¦ ¦ pression ¦ pression ¦
¦ ~ gauche ¦ droite ¦ X ¦ Y
~CE ¦m~CE
7 1 0 1 0 1 ~ 6,22 1 - 0,35 8 1100 1100 1 ~ 2,96 1 - 0,68 I 9 1200 1200 1 + 0,09 1 - 5,94 1 10 1300 1300 1 - 1,85 1 - 5,49 I 11 14Q0 1400 1 - 5,96 1 - 5,39 . .
L'invention est relative aux techniques de formation de feu-tres de fibres dans lesquelles les fibres sont produites par centrifu-gation. Plus particulièrement l'invention se rapporte à celles de ces techniques dans lesquelles les fibres sont produites en dirigeant la matière étirable de l'ext~rieur à la périphérie d'une ou plusieurs roues de centrifugation et sont entraInées par un courant gazeux lon-geant la paroi péripherique de la (ou desj roue(s) de centrifugation.
La ormation de fibres par ces technlques, et notamment de fibres de matériaux verriers, est bien connue. On peut se reporter pour le détail des conditions de mise en oeuvre en particulier à la demande de brevet publiée FR-A-2 500 492 de la Demanderesse.
Le mode de réception des fibres en vue de former des feutres dans le cadre de ces techniques comporte un certain nombre de disposi-tions très spécifiques à ce type d'éti~age.
En premier lieu, il est important de souligner que les roues sont ordinairement dlspos~es de telle sorte que leur axe de rotation est horizontal ou proche de cette position. Les courants gazeux qui par~icipen~ à la formation des fibres en les entralnant, mais aussi en exerçant une action d'étirage à proximité des roues de centrifugation, sont habituellement engendres parallèlement à l'axe de rotàtion. Il est aussi préférable de faire en sorte que les fibres, quelle que soit la zone de la roue où elles prennent naissance, subissent un traitement homogène. Pour celà, le courant gaæeux doit longer la paroi de la roue à faible distance et en étant approximativement parallèle à la paroi periphérique. Les courants gazeux dans ces condltions sont, au moins a .
l'origine, voisins ~e l'horizo-ntale.
Ces techniques de centrifugation, même dans leurs modes de mise en oeuvre les plus performants, tels que ceux décrits dans la de-~ande de brevet précitée, ne permettent pas d'éviter complètement la projection de produits infibrés immédiatement à llaplomb du dispositif de fibrage ou l~egèrement en avant de celui-ci sur le trajet suivi par le courant gazeux portant les fibres. ~a réception des fibres en vue de for~er le feutre est donc avantageusement située à une certaine distan-ce du dispositif de centrifugation. De cette façon il s'opère un tri dynamique qui aboutit automatiquement à l'élimination des particules infibrées les plus grossières.
En pratique une fosse est habituellement ménagée sous le cen-trifugeur pour recevoir les infibrés, tandis que la réception, consti-tuee par un convoyeur perforé, est placee à une distance qui depend des caractéristiques du flux gaæeux portant les fibres.
Les fibres portées par les courants gazeux sont dirig~es vers une chambre de reception allongée suivant la direction générale de ces courants. Dans cette chambre, les courants gazeux sont ralentis pro-gressivement. Ceci permet d'éviter un impact trop brutal des fibres avec le convoyeur qui clos la chambre de réception à sa base.
Le ralentisse~ent des courants gazeux portant les fibres est dû à l'entraînement d'une masse d'air environnant, masse qui s'accro~t au fur et à mesure de la progression du courant gazeux "moteur".
Etant donnée la longueur de la chambre de réception et donc la longueur du trajet des gaz, une certaine sédimentation des fibres s'opère sur ce trajet. Aussi le convoyeur s'étend suivant une direction qui correspond à peu près à celle suivie par le courant gazeux.
Sous le convoyeur une atmosphère en dépression est maintenue.
Sous l'effet de cette dépression les gaz portant les fibres sont aspi-rés à travers le convoyeur déposant au passage les fibres qu'ils por-tent. Cette aspiration contribue à infléchir la trajectoire des fibres et des gaz vers le convoyeur.
On comprend que la circulation des gaz et des fibres dans les ins~allations de ce type est sou~ise à de multiples influences et que la répartition homogène des fibres sur le convoyeur soit délicate a as-surer. En plus du flux gazeux parti~ipant à l'étirage, il faut tenir compte de l'influence des courants induits qui modifient la r~partition des fibres. Il faut tenir co~pte aussi des courants préférentiels que peu~ engendrer l'aspiration à travers le convoyeur. Il faut enfin enco-9~
re tenir compte de la géométrie de la cha~bre qui peut être la cause demodifica~ions impor~antes dans la circulation de ces courants.
Si dans les publications antérieures relatives à ces techni-ques, on s'est e~forcé par dlvers moyens, y compris en modifiant les caract~ritiques des gaz moteurs ou celles des gaz induits, d'am~liorer les pheno~ènes aboutissant à la for2~tion des fibres, il ne semble pas que les questions concernant la distribution des flbres dans le feutre aient faie l'ob~et d'etudes approfondies. Cette question est pour~ant d'une grande i~portance étant donnée que la qualité du produit prépar~
est direc~ement liée à l'ho~ogénéité de cette distribution. Un produit ho~ogène peut alnsi être beaucoup moins epais et donc nécessiter moins de matière, moins de ~ransport, etc... qu'un produit présentant les mê-~es propriétes isolantes mais de mauvaise homogénéité. Pour obtenir en tout point du feutre une masse par unité de surface au moins egale à
une valeur que l'on s'impose compte tenu de la qualité du produit final recherche, globale~ent la quantité de fibres nécessaires peut ainsi être de 15 a 20 %, plus importante lorsque la répartition n'est pas sa-tisfaisante.
Les propriétés mécaniques des produits, en particulier vis-à-vis de la compression, sont aussi très sensiblement influencées parl'homogrenéité de la distribution des fibres.
Il est donc particulièrement souhaitable d'obtenir un produit dans lequel les fibres sont bien uniformement distribuées. Un des as-pect de cette distribution concerne la repartitlon transversalement au ~5 convoyeur. Il apparalt en effet très difficile d'obtenir dans les con~
ditions traditionnelles un dépat uniforme sur toute la largeur. Ordi-nairement on constate une densité de fibres plus forte sur les bords du feutre formé et un 'creux' au centre du feutre.
~es ralsons qui aboutissent a cette distribution transversale sont mal connues.
Il est remarquable que l'effet est à l'opposé de ce que l'on observe pour les feutres formés avec des dispositifs tels que ceux décrits dans la publication FR-A-~ 510 909. Dans le cas de ces disposi-tifs pour lesquels les fibres sont obtenues en centrifugeant le mat~e-riau a travers les orifices disposés sur la paroi périphérique d'uncentrifugeur, on constate en effet un dépat de fibres plus important au centre du convoyeur. Les comparaisons sont de toute facon difficiles à
établir dans la mesure ou, indépendamment des considérations relatives aux moyens pour former les fibres, la disposition générale de l'insta'-:~L2~
lation de fibrage est totalement différente. En particulier dans les techniques auxquelles se rapporte la publication antérieure cit~e, le courant gazeux est dirigé verticalement de haut en bas, et le convoyeur est dispose transversaleme~t à la trajectoire de ce courant.
Il est possible dlémettre certaines hypothèses sur les causes de la distribution constatée. Parmi ces hypothèses, une des plus sim-ples est la suivante :
~e couran~ gazeux d'étirage est envoyé suivant une direction se~siblement parallèle à l'axe de la ou des roues. Au contact de celles-ci et également des fibres, le courant gazeux serait modifié et prendrait une forme tourbillonnaire qui aurait ~endance à projeter les fibres vers l'e~térieur et donc vers les bords du convoyeur. La présen-ce de parois latérales dans la chambre de réception, le long du con-voyeur, constituerait un obstacle sur la trajectoire des fibres vers l'exterieur et aboutirait à une accumulation des fibres au pied de ces parois. Cette explication qui a le m~rite de la simplicité, ne permet pas de rendre compte parfaitement des ph~nomènes observés.
Quoiqu'il en soit, la répartition des fibres sur le feutre préparé de facon traditionnelle, n'est pas satisfaisante. L'invention se propose d'améliorer cette répartition.
Il est apparu au cours des recherches effectuées par les in-venteurs qu'il est possible d'obtenir une répartition sensiblemen~
meilleure en effectuant un soufflage additionnel dans le sens de pro-gression du courant gazeux portant les fibres, sur les cotés de ce cou-rant, le long des parois bordant le convoyeur de réception.
Anterieurement, dans les techniques de formation de feutrestelles que celle décrite dans la publication FR-A 2 510 909, il a été
proposé d'ameliorer la distribution des fibres dans le feutre en modi-flant la ~rajectoire du courant ga~eux. Dans ce cas l'utilisation des jets gazeux additionnels a pour but de faire en sorte que le courant gazeux portant les fibres couvre toute la largeur du convoyeur, ce qui est obtenu soit en modifiant la géometrie du courant gazeu~ porteur de fibres, par exemple de la facon decrite dans la publication FR-A~2 510 909 de la Demanderesse, ou en imprimant des impulsions qui dévient al-ternativement le courant de manière a lui faire balayer toute la lar~geur du convoyeur. Dans ce cas également l:utilisation de ces jets supplémentaires se caracterise par le fait que les jets sont émis à
proximité immédiate de l'origine du courant portant les fibres pour que leur modification soit aussi efficace que possible. Autre~ent dit, ~2~ 3 l'émission des jets additionnels se situe dans la chambre de réception à distance du convoyeur.
~ es dispositions selon l'invent~on sont ~ondamentale~ent di~-férentes. Tout d'abord la technique de fibrage et le t~pe d'installa-tion dans lesquels l'invention est mise en oeuvre sont d'une autrenature comme nous l'avons indiqué precédemment, selon l'invention en-suite, les jets gazeu~ additionnels n'ont pas pour but d'épanouir le courant gazeux portant les fibres ou de faire varier sa direction pé-riodiquement, enfln, toujours selon l'invention, l'émission des jets - 10 additionnels est localisée à proximité du convoyeur et non a l'origine du courar.t gazeux dans la chambre de réception.
Les caractéristiques des jets additionnels doivent bien en-tendu être reglées en fonction de nombreux élfements specifiques à cha-que installation. Certains points sont cependant communs à toutes les réalisations.
Ainsi les jets émis peuvent être très ~nergétiques, autrement dit ils peuvent être ~mis sous forte pression, mais on constate expéri-mentalement que des jets à faible pression permettent aussi d'obtenir des résultats très satisfaisants et à moindre coût. Ceci confirme les ~0 différences de modalité d'action des jets selon l'invention par rapport aux jets utilises dans d'autres techniques, pour influencer la réparti-tion des fibres. La modification de la trajectoire du courant gazeux porteur de fibres, dans ces techniques, requiert une dépense énergéti-que relativement forte ce qui n'est pas le cas de l'invention.
Il est important également que l'émission des jets addition-nels ait lieu le long des parois laterales bordant le convoyeur, autre-ment dit sensiblement dans la direction de propagation du courant portant les fibres. Lorsque la direction du courant gazeux doit ~tre modifiée, comme c'est le cas dans les techniques dont il a étre question plus haut, les jets sont diriges vers le courant transversalement à sa trajectoise, perpendiculairement sinon suivant un angle prononcé avec cette trajectoire. L'expérience montre que selon l'invention, au con-traire, lorsque l'angle des jets additionnels avec la direction des courants gazeux portant les fibres, ou celui avec les parois latérales de la chambre de reception ce qui est equivalent, est trop important l'ef~et de ces jets sur la distribution decroit et peut même s'annuler.
Pour cet~e raison, l'angle des jets avec les parois est avantageusement inférieur a 20. 3ans la pratique, il est preferable de diriger les jets parallèlement aux parois et également suivant une direction paral-lèle au convoyeur.
L'énergie communiquée aux jets additionnels est relativementfaible. Nous avons vu que la pression du ~et à l'ori~ice n'a pas besoin d'être élevée. Le volume de gaz n~cessaire est ég~ ent relative~ent faible par rapport à la masse de gaz véhiculant les fibres qui est as-piree ~ous le convoyeur. Cette quantit~ de gaz soufflée est reglee en fonctlon de l'intensité de l'effet à obtenir. De ~acon simplifiée, on peut consid~erer, dans certaines limites, que l'effet est d'autant plus marqu~ que la quantité soufflée est plus importante.
11 ne faut cependant pas que la quantité soufXlée soit trop importante car alors on constate que l'effet diminue et peut aller jus-qu'à s'annuler. Des essais simples permettent de déterminer dans chaque cas les limites utiles~
Expérimentale~ent, on constate que pour rétablir une réparti-lS ~ion satisfaisante des ibres, la masse de gaz additionnels qu'il estnécessaire de souffler ne représente habituellement pas plus de 2 à 3 %
de la masse totale des gaz aspirés sous le convoyeur.
~ es conditions d'émission sont telles que les jets gaxeux ont une vitesse de l'ordre de celle des courants gazeux, au même niveau, ou sensiblement plus grande.
Les jets additionnels sont émis le long du courant gazeux. Il n'est pas nécessaire qu'ils couvrent toute la hauteur des parois laté-rales. Leur localisation au niveau moyen du flux gazeux portant les fi-bres est suffisant. Eventuellement, ces jets additionnels peuvent avantageusement être légèrement décalés vers le convoyeur. Le soufflage ne doit pas cependant etre effectué le long du convoyeur ce qui pour-rait conduire à balayer complètement les fibres qui se déposent. De préference on laisse une distance minimum de 0,3 m entre le convoyeur et le point d'é~ission le plus proche du convoyeur.
Le mécanisme qui aboutit par soufflage selon l'invention à
mieux alimenter le centre du convoyeur et à diminuer en conséquence la mass`è de fibres par unite de surface sur les côtés, n'est pas mieux élucidé que la raison de la distribution irrégulière qui est constatée en l'absence de l'invention. Lorsque l'on considère la fa~on dont l'ac-cumulation de fibres sur le convoyeur se développe d'une extrémité à
l'autre de la chambre de réception, la seule conclusion que l'on peut tirer est que le mécanisme en présence duquel on se trouve est un en-semble complexe qui n'est pas réductible à un effet unique. Nous ver-rons ceci dans l'étude des exemples.
. ~
L'invention est d~crite plus en détail dans la sulte de la description en se réferant aux planches de dessins dans lesquelles :
- la figure ~ est une vue sehe~atique en perspective de la partie d'une installation dans laquelle les fibres sont produites puis recueillies po7~r ~or~er le feutre, - la figure 2 est une vue de côt~ analogue à la figure 1, dans laquelle les parois en facade de l'installation sont enlevees pour montrer la trajectoire des fibres et leur dépôt sur le convoyeur, - la ~igure 3 montre schématiq7~ement le mode de distribution des fibres dans le feutre sur une coupe transversale en l'absence de l'invention, - la figure 4 ~ontre en vue de dessus la disposition de jets additlonnels dans des conditions ne répondant pas à l'invention, - la figure ~ est une vue détaillée d'un mode de realisation 1~ du.disposi~if de soufflage additionnel selon l'lnvention, - la figure 6 est une vue d'un autre mode de réalisation de l'invention, - la fi~ure 7 est une vue de dessus du dispositif de la figu-re 6, - la figure 8 montre sch~matiquement les quatre types de ré-partitions servant de base pour caracteriser les répartitions effecti-vement observées, - la figure 9 est un graphique montrant l'influence de la pression de soufflage selon l'invention sur un paramètre de mesure de la distribution, - la figure 10 presente l'influence de la pression de souf-flage selon l'invention sur un autre parametre de mesure de la distri-bution.
La partie de l'installation representée. à la figure 1 com-prend essentiellement le dispositif de formation des fibres et la cham-bre de réception dans laquelle se forme le feutre.
Le dispositif de formation des fibres est constitué par un ensemble de trois roues 1~ 2, 3 tournant en sens inverse les unes des autres, et des couronnes 4, 5 engendrant un courant gazeux à la peri-phérie des roues de fibrage.
L'alimentation en matériau est assurée a partir d'un four oud'un creuse~ 6. Le matériau s'~coule par une goulo~te 7 sur la première roue 1 dite roue de distribution parce que son rôle principal est dlac-célérer le matériau et que peu de fibres s'en détache.
Le matériau accéléré au contact de la roue 1 est projeté sur la roue 2. Une partie du materiau adhere à cette roue puis, sous l'ef-fet de la centrifugation, est pro~etée sous forme de fins filaments.
~'autre partie du matériau est renvoy~e sur la roue 3 où elle adhère et forme des filaments de la m~me facon que pour la roue 2.
Les filaments qui se détachent des roues sont entralnés (et étirés lorsqu'ils sont dans des conditions convenables) par un courant gazeux soufflé à partir des couronnes de soufflage 4 et 5 qui ento~lrent les roues d'où se détachent les fibres.
~ventuellement une couronne supplémentaire peut entourer, au moins partiellement, la roue 1 lorsque celle-ci se t~ouve à même de produire également des fibres.
Le dispositif représenté est typique d'une installation pour la for~ation de fibres minérales, notamment pour les matériaux dont la te~pérature de fusion est particulièrement élevée : roche basaltique, laitier de fonderie, etc.~. Des installations analogues comprenant des dispositifs de centrifugation à une, deux ou quatre roues sont égale-ment couramment utilisées pour ce genre de production.
Des moyens sont normalement disposés au voisinage des roues, ou sur les roues elles-memes 3 pour projeter une composition d'un liant sur les fibres entrainées par le courant gazeux. Ces moyens ne sont pas représentés~
Sous le dispositif de centrifugation et en avant, se trouve une trémie 8 qui recueille les particules infibrées projetées directe-ment à partir du dispositif de centrifugation, où celles qui, parcequ'elles sont trop denses, "s~dimentent" avant d'atteindre le con-voyeur de réception 9.
La distance horizontale s~eparant le dispositif de formation des fibres du convoyeur 9 est de l'ordre de 2 à 3 m, ce qui permet une élimination relativement importante d'infibrés ou de particules insuf~
fisamment fibrees.
~ a chambre de réception dans laquelle circulent les fibres et les courants gazeux qui les portent est pratiquement close. ~es seules ouvertures permettant l'introduction d'une quantité significative d'air extérieur se situent derrière l'appareil de centrifugation et au niveau de la trémie 8. Ces ouvertures et l'air induit qu'elles laissent entrer facilitent le bon développement du flux gazeux dans la chambre de ré-ception.
Cette chambre de réception est fermée a sa base par le con-f - ~
~2~ 3 voyeur 9 et lat~rale~ent, le long du convoyeur, par des parois 10 et 11 .
Pour des raisons, nota~menc de commodité d'entretien, les pa-rois 10 et 11 sont avantageuse~ent mobiles en rotation et se déplacent dans le mê~e sens que le convoyeur 9.
Entre la partie de la cha~bre délimitée par le convoyeur et les parois latérales mobiles, et l'extrémité portant le dispositif de centrif~gation la continuité est assur~e par ~es parois 15, 16 métalli-ques fixes, qui doivent etre très résistantes en raison des projections d'infibrés qui les Erappent. Des volets de matériau souple non repre-sentés sont fixés aux extrém~tés des parois 15 et 16. Ces volets qui viennent s'appliquer sur les parois ~obiles 10 et 11 assurent l'étan-chéit~ à ce niveau.
La cha~bre est également close à sa partie supérieure ce qui n'est pas représente sur la figure 1, pour des raisons de clarté.
Des caissons d'aspiration 12 et 13 sont disposés sous le convoyeur 9 sur toute la longueur. Ces caissons qui sont maintenus en d~pression par rapport à la chambre de r~eception évacuent les gaz por-teurs des fibres, après que celles-ci aient été retenues sur le con-voyeur.
La figure 2 montre de facon approximative la trajectoire sui-vie par les gaz et les fibres.
~ e mouvement des courants gazeux circulant dans la chambre de réception est co ~n~ par les gaz d'étirage émis le long des roues de ~5 centrifugation. Il est commande aussi par l'aspiration maintenue sous le convoyeur de réception. S'ajoutent à ces effets ceux qui résultent de l'i~duction d'air ambiant.
La quantité de gaz franchissant le convoyeur 9 est très supe-rieure à celle é~ise par les couronnes de soufflage 4 et 5. Pour la ma-Jeure partie, le gaz aspiré dans les caissons 1~ et 13 p~nètre dans la chambre de rece.ption par des ouvertures ménagées pour laisser pénétrer l'air "induit". Les ouvertures en question sont situées principalement au niveau de la trémie 8 et sur la paroi de la chambre sur laquelle se trouve le dispositif de fibrage.
Les flèches I sché~atisent les grandes lignes de courant de l'air induit.
La circulation de l'air induit dans la trémie 8 se fait à
contre courant des particùles projetées à partir des roues de centrifu gation. Ce mouvement permet de compléter l'effet de tri recherché pour ~0~
-- 10séparer les fibres des particules infibrées.
Dans l'ense~ble, les fibres se déplacent dans la chambre de réception suivant une direction voisine de l'hori~ontale. Cette direc-tion s'infléchit vers le convoyeur de réception sous l'effet de l'aspi-5 ration. Elles se déposent progressive~ent sur le convoyeur 9 pourformer le feutre 14 dont l'épaisseur s'accroit jusqu'à la sortie de la chambre.
~ a circulation des gaz dans la chambre est très turbulente, aussi il n'est pas possible de représenter une trajectoire préclse mais seulement le mouvement glcbal.
La distribution des fibres que l'on obtient en l'abse~ce de mise en oeuvre de l'invention est du type représenté à la figure 3O
Deux défauts sont ordinairement observés, un creux au milieu du feutre, ou ce qui est équivalent un excès de fibres sur les bords, et un désé-quilibre d'un côté par rapport à l~autre.
Une analyse plus détaillée de la fa,con dont les fibres sa dé-posent le long du convoyeur montre la complexité du phénomène. Dans leurs études, les inventeurs ont constaté en effet qu'au d~but, c'est~
a-dire sur la partie du convoyeur proche du dispositif de formation des fibres, le depo~ est plus abondant au centre que sur les bords et que la tendance s'inverse progressivement au fur et a mesure que la forma-tion du fe~tre se poursuit jusqu'a l'autre extr~ité de la cha~bre de réception.
Il est remarquable de constater que les tentatives dans le ~5 but de modi~ier la trajectoire du courant portant les fibres, n'ont pas per~is de re~édier a ces défauts de répartit~on. Les inventeurs ont es-sayé en particulier, sans succes, de modifier ce courant au moyen de ~ets gazeux diriges transversalement a la trajectoire générale des fi-bres à proximite du disposi~if de fibrage. La direction des jets addi-tionnels était celle schématisee à la figure 4. Dans cette disposition,et pour des débits gazeux comparables a ceux mis en oeuvre selon la présente invention, il n'a pas été possible d'obtenir une modification satisfaisante de la repartition des fibres.
De fa~on surprenante, les inventeurs ont constaté au contrai-re qu'en soufflant le long des parois latérales 10 et 11 des quantitésrelative~ent faibles de gaz, une modification substantielle de la dis-tribution était possible.
~ a figure 5 reprend à plus grande échelle une partie de la figure 1 sur laquelle est représenté un mode de realisation de l'inven-tion. Suivant ce mode, des tuyères de soufflage 18 conduisent de l'airsous pression à des buses de soufflage 19 disposées à la limite entre les cloisons 16 et ll.
Un espace m1nlm~1m est toujours ~enagé à cet emplacement pour ne pas gêner le mouvement de la cloison 11. Cet espace~ent est suffi-sant pour passer les buses dont l'extr~mité, constituant l'oriice émetteur 20, es~ applatie pour for~er des jets plans. Le volet d'étan-chélte comme à la figure l n'est pas repr~senté.
La figure ne présente qu'un côt8 du dispo~itif. Il va de soi que des tuyeres analogues sont dispos~es également pour souffler ~ la limite antre les parois 15 et l~o L'axe des buses de soufflage est sensiblement parallèle à la paroi mobile 11 de fa~on que les jets émis longent cette paroi.
Sur la figure 5, cinq buses distinctes conduisent le gaz ad-lS ditionnel a différents niveaux le long de la paroi 11. D'autres dispo-sitions sont utilisables sans modi~ier le fonctionnement d'ensemble. Il est possible notamment de souffler à partir d'un orifice unique, de préférence suffisam~ent allongé, pour répartir le gaz sou~lé sur une certaine hauteur. C'est le cas pour le dispositif représenté à la figu-re 6.
Sur cette figure, le gaz amené par la tuyère 21 est émis parla buse unique 22. Le soufflage est effectué legèrement en dessous de la trajectoire moyenne des fibres déterminree à leur origine par la po-sition des roues de ce~trifugation, et à une certaine dlstance du con-voyeur 9.
La position verticale des souffleurs peut varier dans certai-nes limites. Des essais permettent de d~terminer dans chaque cas la meilleure position, c'est-à-dire celle qui permet d'obtenir la modifi-cation la plus grande pour un jet additionnel dont les autres caracté-ristiques sont main~enues constantes.
Il est très important de bien conserver la direction des jets. Si l'on ~ait pivoter les buses de sorte que le jet s'écarte de la paroi on constate très vite une diminution de l'influence sur la répar-tition.
35~a figure 7 montre la position des buses et la direction des jets émis. ~es buses sont placrees le long des parois 15 et 16 et à
l'extr mité de celles-ci légèrement en avant vis-à-vis des parois tour-nantes, l'extrémité de la buse pratiquement au niveau où la paroi de-vient plane. Dans cette position, les jets pénètrent dans la chambre de B~9~3 réception immédiatement apres leur ~ission, ce qui leur confere un d'efficacité-Les buses peuvent aussi s'avancer davantage a l'intérieur dela chambre de réception. Il ne semble pas que ceci procure des amélio-rations supplementaires. En effet la buse qui doit se supporter elle-même ne p~nètre pas tres loin dans la chambre. Par ailleurs, si la buse devsit s'avancqr da~antage, elle constituerait un point particulier le long de la paroi, sur lequel les fibres pourraient venir s'accrocher ce qui n'est pas souhaitable.
10Des essais o~ ~té conduits avec des pressions tres variables de 0,1 à 4 bars. La pression la mieux ~daptée pour chaque cas dépend des buses de souEflage. En effet~ les résultats, comme nous le verrons dans ce qui suit, dépendent de la masse de gaz soufflée et par suite lorsque que les buses offrent des orifices de petite dimension il est necessaire d'utlliser une pression plus elevée.
En pratique, il semble avantageux d'opérer a faible pression éventuellement en accroissant ies dimensions des orifices d'émission.
Le coût de production de tels jets est moindre. Par ailleurs l'utilisa-tion de jets plus larges assure une action ~ieux répartie sur les cou-rants gazeux circulant dans la chambre de réception.
A titre d'exemple, figurent ci-apres des résultats d'essais selon l'invention pour ameliorer la repartition transversale de flbres formant un feutre. Les essais sont conduits dans une installation du type présenté a la figure 1.
25Les souffleurs additionnels utilisés comyrennent sur chaque coté de l'installation une seule buse de soufflage. Ces buses analogues a celle pr~esentée a la figure 6 ont un orifice allonge sur 500 mm pour une largeur de 25 mm.
Les souffleurs sont alimentés par un ventilateur a basse pression. Ils sont réglés indépendamment l'un de l'autre par deux van-nes distinctes.
La répartition des fibres est mesurée au moyen d'une sonde à
rayons X. Cette sonde est mobile et se déplace trans~ersalement au con-voyeur. Elle opère sur le feutre sortant de la chambre de réception.
35L'analyse des mesures de densité de fibres par absorption des rayons X est ~aite en distinguant trois zones sur le feutre : une zone centrale et deux zones latérales. Ces trois zones sont de même largeur.
La r~partition est représentée par deux valeurs, un taux de creux qui exprime le déséquilibre de répartition entre le centre et les bords du feutre, et un taux de pente` montrant le dés~quilibre en-tre les deux bords.
Si l'on désigne par A, B et C les mesures correspondant res-pectivement aux masses de fibres par unité de surface sur un côté, le centre et l'autre côté du feutre le taux de creux est déter~iné selon la formule :
X 5 (A + C~/2B x 100 - 100 et le taux de pente :
Y = (A - C)/(A + C) x 200 Lorsque X est positif la densité en fibre est plus falble au centre que sur les bords.
La figure ô montre sché~atiquement, suivant les valeurs des tau~ de creux et de pente, la for~e gen~erale de la rpartition des fi-bres transversale~ent au convoyeur. En pratique, il faut bien entendu combiner une forme représentant le taux de creux et celle correspondant au taux de pente.
~ æns une première série d'essais, un produit est préparé à
raison de 6 tonnes par heure. Le feutre formé presente une masse par un~te de surface ~oyenne de 5,5 kgim2. Le taux de liant est de 6,6 % de la masse du feutre.
~a quantité moyenne de gaz aspirée sous le convoyeur est de l'ordre de 175000 Nm3/h.
Les quantités da ga~ souffl~e le long des parois sont ~odi-fiées et l'on suit l'évolution des taux de pente et de creux.
Les résultats sont regroupés dans le tableau I en annexe.
La répartition initlale est mauvaise comme on le constate à
1 t exe~ple l. Les taux de creux et de pente sont tous les deux relative-men~ elevés; alors que pour une répartition idéale ils doivent tendre à
s'annuler l'un et l'autre.
Dans une répartition de ce type, c'est-à-dire sans mise en oeuvre de l'invention, la quantité de fibres nécessaire pour atteindre en tout point du feutre la densité requise se trouve sensible~ent ac-crue. Le fonctionnement n'est pas satisfaisant.
Les exemples 2 à 6 sont conduits en faisant souffler les bu-ses selon l'invention à différentes pressions.
On remarque que par suite de configurations diferentes dans le circuit entre la droite et la gauche, pour une même pression les dé-bits ne sont pas identiq~es. Ceci ne constitue pas un obstacle au bon fonctionnement dans la mesure où le réglage de chaque buse est effectué
~20~
séparement~
Les exemples 2, 3, 4 et 5 montrent la progressi~ite des ef~
fets obtenus en accroissant la pression simultan~ement sur les deux buses. Les taux de creux e~ de pente sont sensiblement réduits. Le taux de cre-lx devient même négatif.
L'exe~ple 6 (qui ne correspond pas à une distribution satisfaisante), est réalisé pour montrer l'iniluence de l'utilisation de deux pressions différentes. On constate que la différence dans le soufflage permet de modifier profond~ment le taux de pente. On dispose donc par ce biais de ~oyens pour faire varier de façon partiellement indépendante le taux de creux et le tal~x de pente.
Il va de soi que la répartition des fibres sur 12 convoyeur est sensible à de nombreux facteurs et, en particuller, aux caractéris-tiques du produit préparé.
Des essais analogues aux pr~ec~edents ont été e~fectues au cours de la préparation d'un feutre pr~sentant d'autres caract~risti-ques. Il s'agit d'un feutre dont la masse par unité de surface est de 5,2 kg/~2. Le taux de liant est ici de 2,4 %.
~ es r~sultats, analogues aux précédents, sont regroupés dans le tableau II en annexe.
Dans ces essais, la progressivité des effets obtenus est con-firmee. On ne s'est pas efforcé d'équilibrer les deux bords du feutre.
~es pressions sont identiques des deux cot~s. On voit cependant que pour obtenir une meilleure répartition, il est nécessaire d'avoir des conditions différentes dans le soufflage ~ droite et à gauche.
~ es résultats précédents sont présentés graphiquement aux fi-gures 9 et 10.
Sur ces figures, sont reportés respectivement les taux de creux (figure 9) et de pente (figure 10) pour les deux séries d'essais précédents (I et II).
Il est remarquable de constater que dans les limites des con~
ditions e~périmentales utilisées, les modifications sont pratiquement linéaires. Indépenda~ment de l'allure de la réponse, ce qui est impor-tant, e~ que nous avons déja souligné, c'est la progr~ssivité de l'ef-fet qui permet le réglage de l'installation pour aboutir à unedistribution tres régulière.
Par ailleurs, les dispositifs de soufElage selon llinvPntion peuvent être mis en oeuvre de Eac~on automatique.
~ a régulation se fait dans ce cas en continu à partir des me-sures provenant de la sonde d'absorpeion des rayons X. I,es valeurs me~surées sonC traitees par l'in~ermédiaire d~un o~lc~1ateur pour aboutir par exemple aux expressions de taux de creux et de pente. Un algorithme ~is en ~moire ~.labore à partir de ces résultats une réponse qui cor-respond a une modi~cation des flux soufflés par les buses selon l'~n-vention au moyen des vannes dispos~es sur les tuyères.
La possibilité de faire varier le dfebit gazeux de façon con-~inue permet un r~glage parfaitement adapt~ à tou~es les situations rencontrees en pratique.
TABLEAU I
~mCE ¦ ~m3/h ¦ m~CE ¦ ~1~3/h ¦
¦ ¦ presslon¦ débit ¦ pr~ss~on¦ débit ¦ ~ % ¦ Y %
l ¦ gauche ¦ gauche l droite ¦ droite¦ j 151 1l 0 1 0 1 1 0 1 ~ 15,6 1 + 18~12 21 250 12500 1 25012160 1 + 3,91 1 + 5,65 3l 325 1 _ 1 3251 - I ~ 4 1 * 2,16 4l 375 13100 1 3751 2550 1 - 1933 1 1 5l 500 13780 1 5001 3100 1 - 3,9 1 ~ 1,87 201 61 500 1 1 3251 1 - 3,13 1 - 8,96 TARIFAl1 II
¦ ¦ pression ¦ pression ¦
¦ ~ gauche ¦ droite ¦ X ¦ Y
~CE ¦m~CE
7 1 0 1 0 1 ~ 6,22 1 - 0,35 8 1100 1100 1 ~ 2,96 1 - 0,68 I 9 1200 1200 1 + 0,09 1 - 5,94 1 10 1300 1300 1 - 1,85 1 - 5,49 I 11 14Q0 1400 1 - 5,96 1 - 5,39 . .
Claims (11)
1. Procédé de formation d'un feutre de fibres dans lequel les fibres sont formées à partir d'un maté-riau à l'état étirable, ce matériau étant conduit sur la surface périphérique d'une ou plusieurs roues animées d'un mouvement de rotation d'une où les fibres se détachent et sont projetées dans un courant gazeux dirigé trans-versalement au sens de projection des fibres le long de la paroi périphérique de la ou des roues, les fibres ainsi formées entraînées par le courant gazeux étant conduites dans une chambre de réception dans laquelle un convoyeur perforé constitue la base, le courant gazeux portant les fibres franchissant le convoyeur et les fibres se déposant sur le convoyeur pour former le feutre, procédé caractérisé en ce qu'un ou plusieurs jets gazeux additionnels sont engendrés de chaque côté
du courant gazeux portant les fibres sensiblement sui-vant la même direction que celle de ce courant, ces jets additionnels étant émis le long des parois latérales bordant le convoyeur perforé.
du courant gazeux portant les fibres sensiblement sui-vant la même direction que celle de ce courant, ces jets additionnels étant émis le long des parois latérales bordant le convoyeur perforé.
2. Procédé selon la revendication 1, caracté-risé en ce que les jets additionnels sont émis à des vitesses du même ordre de grandeur, ou plus élevées, que celle du courant gazeux portant les fibres à ce niveau.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la masse de gaz introduite est au plus égale au 1/50ème de la masse du courant gazeux portant les fibres.
4. Procédé selon l'une quelconque des reven-dications 1 et 2, caractérisé en ce que les jets addi-tionnels sont emis dans une direction parallèle au plan du convoyeur et faisant au plus un angle de 20° avec le plan des parois latérales de la chambre de réception.
5. Procédé selon l'une quelconque des reven-dications 1 et 2, caractérisé en ce que les jets sont émis sous forme de nappes gazeuses planes sensiblement parallèles aux parois latérales de la chambre de récep-tion.
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la masse de gaz additionnel introduite est réglée séparément de chaque côté en fonction de la correction de répartition à produire.
7. Procédé selon la revendication 6, caracté-risé en ce que la répartition transversale des fibres dans le feutre est contrôlée en continu, les mesures effectuées étant analysées et comparées à des consignes dans un organe de calcul élaborant des réponses sous forme de commande des moyens réglant l'émission des gaz additionnels.
8. Installation de formation d'un feutre de fibres comprenant un ensemble de formation de fibres constitué d'une ou plusieurs roues de centrifugation sur lesquelles le matériau est conduit de l'exté-rieur, des moyens de soufflage engendrant un courant gazeux le long de la périphérie des roues de centrifugation, une chambre de réception des fibres allongée dans le sens de progression du courant gazeux portant les fibres, ladite chambre présentant à sa base un convoyeur perforé
bordé latéralement par deux parois, des moyens d'aspiration situés sous le convoyeur, caractérisé en ce que des moyens de soufflage addition-nels sont disposés à proximité des parois latérales, les orifices de ces moyens de soufflage étant dirigés de telle façon que les gaz émis longent les parois latérales.
bordé latéralement par deux parois, des moyens d'aspiration situés sous le convoyeur, caractérisé en ce que des moyens de soufflage addition-nels sont disposés à proximité des parois latérales, les orifices de ces moyens de soufflage étant dirigés de telle façon que les gaz émis longent les parois latérales.
9. Installation selon la revendication 8, dans laquelle les moyens de soufflage sont constitués de chaque côté de la chambre de ré-ception des fibres par plusieurs buses de soufflage espacées les unes des autres verticalement le long de l'extrémité des parois latérales.
10. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de soufflage comportent de chaque côté une buse unique allongée verticalement le long des parois latérales.
11. Installation selon l'une des revendications 8 à 10, carac-térisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de mesure de la ré-partition des fibres, transversalement au feutre formé, un ensemble calculateur pour le traitement de ces mesures comparant les résultats avec des valeurs de consignes et élaborant des réponses sous forme de commande de moyens de réglage de l'émission des gaz additionnels.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |