Transporteur à courroie
L'invention a pour objet un transporteur à courroie destiné à enlever la matière à la sortie d'un appareil de traitement de matière en continu, par exemple à la sortie d'une presse à extruder.
On connaît des transporteurs de types variés constitués de combinaisons diverses comprenant des nappes, des chaînes, des rouleaux, mais aucun des transporteurs connus n'est capable de résoudre simultanément et par des moyens simples certains problèmes délicats qui se posent notamment à la sortie de presses à extruder ou de machines similaires. L'un de ces problèmes consiste à faire correspondre exactement, à tout instant, la vitesse d'enlèvement de la matière extrudée à la vitesse d'extrusion. Un autre problème consiste à corriger automatiquement les variations de débit de la machine d'extrusion. Un autre problème encore consiste à se rendre maître du degré de tension imposé à la matière à la sortie de l'extrudeuse.
L'invention a pour but d'apporter une solution à tous ces problèmes. Le transporteur objet de l'invention comprend des rouleaux tournant librement, servant de support à la courroie transporteuse et dont certains sont entraînés eux-mêmes en translation par un moteur. I1 est caractérisé en ce que la courroie transporteuse est en contact permanent avec les rouleaux entraînés en translation, et n'est entraînée que par ceux-ci sous l'influence de la charge appliquée à la courroie transporteuse.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple une forme d'exécution de l'objet de l'invention:
la fig. 1 représente schématiquement cette forme d'exécution, en élévation latérale, avec coupe partielle, arrachement et suppression de la partie centrale,
la fig. 2 est une coupe à plus grande échelle suivant
II-II de lafig. 1, et
les fig. 3a, 3b, 3c, 3d et 3e sont des vues successives purement schématiques d'une installation comprenant cette forme d'exécution.
Considérant les fig. 1 et 2, on voit que le transporteur se compose essentiellement de chaînes et de rouleaux 1 et d'une courroie transporteuse 2. Le transporteur à chaînes est entraîné par un bloc moteur-réducteur 60. La courroie 2 qui reçoit une change 12 repose en per manence sur des rouleaux 3, 3'....du du transporteur àclhaî- nes et n'est entraînée que par eux. Le transporteur à chaînes comprend deux paires de roues à chaînes 6, 6a et 6', 6'a portées par des arbres 8, 8' dont le dernier est entraîné par le bloc moteur-réducteur 60. Les arbres 8, 8' tournent dans des paliers 52, 52a fixés au bâti D du transporteur. Seules les parties essentielles de ce bâti ont été dessinées. Les chaînes et les dispositifs qui s'y rapportent étant identiques des deux côtés de l'appareil, on ne décrira que la chaîne 4 visible à la fig. 1.
La chaîne 4 se compose de deux chaînes parallèles 40 et 40'. sépa- rées par des viroles 5, 5'. Ces viroles portent des galets 70, 70' qui sont reçus dans les encoches 7, 7' des roues 6, 6'. Les viroles et les chaînes sont traversées à l'extrémité commune de maillons successifs par des boulons 50 vissés dans les extrémités d'arbres 30. Sur chaque arbre 30 sont calés des roulements à billes 51 et 51 a autour desquels tournent librement les rouleaux 3, 3', 3a, 3'a, etc. Dans l'étendue comprise entre les roues 6 et -6', les galets 70, 70' roulent sur des rails 13 pour le brin supérieur et 13' pour le brin inférieur. Ces rails sont fixés au bâti D du transporteur.
La courroie sans fin 2 passe sur les rouleaux du brin supérieur et du brin inférieur et sur deux rouleaux 10 et 10'soutenant les extrémités du brin supérieur. Les rouleaux 10 et 10' tournent librement autour d'axes 1 1 et 11' montés dans des paliers 110, 110'. Le palier 110' est fixé sur le bâti D, tandis que le palier 110 peut coulisser dans un évidement 15 du bâti D. Une vis 15a passant dans un alésage taraudé d'une partie du bâti D s'appuie contre le palier 110 et permet d'écarter l'arbre 1 1 du rouleau 10 de l'arbre 11', ce qui a pour effet de tendre la courroie 2. On voit à la fig. 1 que la courroie 2 embrasse les rouleaux d'extrémité 3a et 3'a du brin inférieur de la chaîne sur des arcs a et a'.
Pour comprendre le fonctionnement du transporteur, il convient d'examiner successivement le cas où la courroie 2 ne porte aucune charge et le cas où cette courroie est chargée de matière. Dans les deux cas, les chaînes sont entraînées par le moteur 60 à une vitesse V3 dirigée dans le sens de la flèche f5. La vitesse V3 sera choisie relativement grande, par exemple supérieure de 10 O/o environ à la vitesse d'extrusion V.
Lorsque la courroie ne porte aucune charge, elle repose sur les rouleaux 3, 3'... sous l'action de son poids propre. Si les roulements de ces rouleaux présentent une résistance normale, c'est-à-dire non nulle, et si la courroie n'est que légèrement tendue, on constate que la courroie est entraînée dans le sens de la flèche f2 à une vitesse V2 qui peut être inférieure ou égale à V2. La vitesse V2 dépend de la grandeur des résistances passives de l'ensemble de la construction (c'est-à-dire des forces de frottement dans les roulements et de la raideur de la courroie), et de la tension de la courroie.
Les résistances passives dans les roulements des rouleaux entraînés par les chaînes tendent à aider à l'entraînement de la courroie dans le sens de la flèche f2. La tension de la courroie agit en sens contraire, c'est-à-dire qu'en augmentant la tension de la courroie, on ralentit la courroie par rapport aux chaînes. Ceci s'explique en considérant ce qui se passe au rouleau 10 et aux rouleaux 3a, 3'a. La courroie embrasse le rouleau 10 sur un grand arc fi. La résultante des forces de tension dans les deux brins de la courroie de part et d'autre du rouleau 10, qui est la force de pression s'exerçant sur le palier du rouleau 10, est donc relativement considérable. La résistance opposée par le rouleau 10 au passage de la courroie est donc grande, ce qui tend à retarder la courroie.
La courroie embrasse le rouleau 3a sur un arc a, relativement petit.
I1 en résulte naturellement une certaine pression dans les roulements de ce rouleau. Ces forces tendent à solidariser la courroie 2, le rouleau 3a et la chaîne 4 de sorte que le rouleau 3a tend à entraîner la courroie dans le mouvement de translation de la chaîne. I1 en est de même pour le rouleau 3'a. Mais comme l'arc total embrassé sur les rouleaux 3a et 3'a est plus petit que l'arc embrassé sur le rouleau 10, l'action du rouleau 10 est plus grande que l'action des rouleaux 3a et 3'a. Par conséquent, l'augmentation de tension de la courroie a pour effet de diminuer la vitesse V2 de la courroie par rapport à la vitesse V5 des chaînes.
On supposera maintenant que sans changer les con ditions précédentes, on charge la courroie par de la matière extrudée. Cette matière arrive sur la courroie à la vitesse V", inférieure à V3 dans la direction de la flèche ft. Si le frottement développé entre la matière et la courroie est assez grand, la matière ne glisse pas sur la courroie et tend alors à imposer à la courroie sa propre vitesse Vl. C'est-à-dire que la vitesse de la courroie non chargée, qui était V3 légèrement inférieure à Vs, ou même égale à V3, tendra à tomber à la valeur Vt, nettement inférieure à V2 et donc à V3. Pour que ceci soit possible,
il faut que les valeurs des résistances passives ne soient pas trop grandes, et que la tension de la courroie soit suffisante. Si, de ces deux facteurs, le premier reste inférieur à une certaine limite, et le dernier supérieur à une autre limite, ces limites étant déterminées en fonction du coefficient de frottement de la matière par rapport à la courroie, la courroie prendra effectivement la vitesse d'extrusion V, et s'adaptera aux fluctuations de cette vitesse.
Si l'on dépasse les limites susdites, la vitesse de la courroie s'approchera de la vitesse V3 des chaînes comme dans le cas de la courroie non chargée et la matière entraînée par la courroie tendra à exercer une traction sur la matière s'étendant entre la filière F et la courroie, et à déchirer la nappe de matière dans cette région.
ll n'est pas parfaitement simple d'agir sur les résistances passives, mais il est très facile de régler la tension de la courroie par un moyen classique quelconque, par exemple par la vis 15a.
On règlera la tension de la courroie pour que, sans tomber en dessous de la limite susdite, c'est-à-dire en conservant à la courroie, à tout instant, la vitesse d'extrusion Vt, la tension de la courroie soit assez voisine de cette limite pour que la matière extrudée soit, dans la région comprise entre la filière et la courroie, soumise seulement à une légère traction et que la limite élastique de la matière ne soit pas dépassée.
Le réglage de cette traction permet de maintenir toujours rectiligne l'axe du produit extrudé, ce qui est très important dans un produit de grande longueur, initialement plastique, mais appelé à durcir.
Si, au lieu de donner aux chaînes une vitesse V3 supérieure à la vitesse d'extrusion Vt, on choisissait V3 inférieure à Vt, la courroie portant la matière serait en retard par rapport à la matière sortant de la filière et il naîtrait dans la matière, entre la filière et la courroie, des forces de compression très nuisibles à la qualité du produit. Ceci est naturellement à éviter.
Dans le cas de l'extrusion d'une matière fluide, le transporteur décrit permet de régler automatiquement l'épaisseur de la couche de matière déposée sur la courroie et emportée par celle-ci. La charge portée par la courroie varie en fonction de la vitesse Vt de la matière à la sortie de la filière ou, puisque la section de celle-ci est constante, du débit de la filière. Si l'on suppose que le débit de la filière augmente, l'épaisseur de la nappe de matière portée par la courroie tendra à croître si la matière est assez fluide, et la charge sur la courroie tendra à augmenter.
Par conséquent, la pression dans les paliers des rouleaux soutenant le brin supérieur de la courroie augmentera, les forces de frottement dans ces paliers augmenteront, et la vitesse V2 de la courroie tendra à augmenter en se rapprochant de la vitesse V3 de la chaîne: la couche de matière emportée par la courroie deviendra alors moins épaisse, de sorte qu'il s'établira une compensation des variations du débit de la filière, dans un sens favorable au maintien d'une épaisseur constante de matière sur la courroie. Si le débit de la filière diminue, la charge sur la courroie et, par conséquent, le frottement dans les paliers des rouleaux diminueront; la vitesse V2 de la courroie tendra à diminuer, l'épaisseur de la couche de matière augmentera et il se produira une compensation analogue à la précédente, mais s'exerçant en sens contraire.
Le transporteur permet donc, non seulement d'adapter la vitesse de transport de la matière à la vitesse d'extrusion, mais aussi de corriger ou compenser les variations de débit de la filière.
Lorsque plusieurs transporteurs de ce genre sont placés les uns à la suite des autres, comme ce sera le cas dans l'installation que l'on décrira ci-après, il peut y avoir avantage à augmenter la vitesse de certains d'entre eux. Cette vitesse plus grande peut s'obtenir de diverses façons, par exemple en commandant la rotation d'un rouleau 10, soit d'autres façons qu'il est inutile de décrire parce qu'elles sont classiques.
On décrira à présent une installation permettant le sectionnement d'une bande de matière produite en continu et l'évacuation des tronçons ainsi découpés sans gêner la production de la matière.
Aux fig. 3 a à 3e, qui représentent chacune l'ensem ble de l'installation, les transporteurs 100, 300 et 400 sont tous trois du type représenté à la fig. 1. Par mesure de simplification, on a rappelé pour le premier de ceux-ci seulement les indications de référence concernant la courroie 2, la roue 6 et son homologue 6', la roue 10 et son homologue 10'. Les éléments du transporteur, comprenant la chaîne 4 et les rouleaux 3, 3'... qu'elle porte, n'ont pas été figurés afin de ne pas obscurcir le dessin.
Des rouleaux porteurs indépendants 200 et 500 sont capables de tourner librement autour de leurs axes et disposés parallèlement et à la suite les uns des autres.
Tous les transporteurs et les rouleaux porteurs qui constituent l'ensemble sont disposés en alignement et au même niveau en aval d'une filière d'extrusion F qui produit en continu une matière 12.
Dans l'étendue les rouleaux porteurs 200 qui font suite immédiatement au premier transporteur 100, en un point de la bande de matière 12 indiqué par m à la fig. 3a et par m' à la fig. 3e, se trouve un dispositif de coupe schématisé par le couteau K qui permet de séparer la matière extrudée en deux tronçons indiqués par exemple par A et B à la fig. 3a. Les transporteurs 300 et 400 sont munis de moyens quelconques non représentés, - par exemple de moteurs entraînant les rouleaux 10 ou 10' supportant les courroies de ces transporteurs -, permettant de donner aux courroies de ces transporteurs une vitesse supérieure à celle de la courroie correspondante du transporteur 100. Des dispositions sont prises également pour que les vitesses de translation des bandes transporteuses des appareils 300 et 400 puissent être réglées indépendamment l'une de l'autre.
Le fonctionnement de l'installation se comprend en considérant les fig. 3a à 3e qui représentent les phases successives d'une opération comprenant à la fois l'extrusion d'une bande de matière, le découpage de cette bande en tronçons et l'évacuation de ceux-ci.
Au début des opérations, la filière F produit une bande de matière 12 qui progresse sur les éléments 100, 200, 300 et 400 de l'ensemble de l'installation. Les transporteurs 200, 300 et 400 ont la même vitesse qui s'adapte à la vitesse variable d'extrusion, tout en tolérant un léger tirage des transporteurs sur la matière. Ce tirage dû aux forces passives évite le gauchissement de la bande 12, et on peut le régler comme il a été indiqué précédemment.
Au moment où la bande continue de matière 12 est arrivée en un point tel qu'entre son bord de tête o et le point m situé en dessous du dispositif de coupe K, s'étende une longueur de matière égale à celle que l'on désire donner au tronçon A, on met en action le dispositif de coupe K qui sépare la partie de matière A de la partie de matière B encore en cours d'extrusion. Dès que cette séparation est réalisée, on accélère la marche des transporteurs 300 et 400 en veillant à ce qu'ils aient même vitesse, - de façon à emmener rapidement le tronçon A sur les rouleaux porteurs 500, d'où l'on enlève le tronçon A en prenant tout le temps nécessaire pour cette opération et sans avoir à s'occuper de l'extrusion qui se poursuit en tête de l'ensemble comme le montrent les fig. 3b, 3c et 3d.
Au début de cette opération de transport et d'évacuation du tronçon A, au moment où ce tronçon a quitté le transporteur 300, on cesse d'agir sur la vitesse de ce dernier (tandis que le transporteur 400 conserve encore sa grande vitesse), de façon à permettre au transporteur 300 de reprendre une vitesse adaptée à la vitesse d'extrusion (fig. 3c).
A la fig. 3d, on voit que l'extrusion a progressé et que le bord de tête de la matière est sur le point d'atteindre le transporteur 400, tandis que le point m' qui marque la fin de ce que l'on appellera le tronçon B, se trouve encore sur le transporteur 100. I1 convient alors de cesser l'entraînement à grande vitesse du transporteur 400, pour que la vitesse du transporteur 400 puisse s'adapter à son tour à la vitesse de progression de la bande de matière 12 qui sort de la filière F de la presse à extruder.
La fig. 3e représente la situation au moment où le point m' est arrivé au droit du dispositif de coupe K. A ce moment, la situation est exactement la même qu'à la fig. 3a, à cette différence près que le tronçon B a pris la place du tronçon A et que le futur tronçon C se présente comme se présentait la partie B de matière à la fig. 3a.
Le cycle des opérations peut alors recommencer.