FR2557681A1 - Procede et dispositif pour l'optimalisation de processus de traitement thermique de produits plats - Google Patents
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Abstract
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'OPTIMALISATION DE PROCESSUS DE TRAITEMENT THERMIQUE DE PRODUITS PLATS, ET DE PREFERENCE DE PRODUITS TEXTILES DANS DES RAMES DE SECHAGE-FIXAGE. LE DISPOSITIF DE TRAITEMENT THERMIQUE EST CONSTITUE PAR DES SECTIONS ALIMENTEES PAR DE L'AIR CHAUD. L'AIR SORT DE CHAQUE SECTION PAR DES FENTES PRESENTANT AU MOINS DEUX POINTS DE MESURE PAR SECTION, ET SERVANT A DETERMINER LA DIFFERENCE DE TEMPERATURE DE SORTIE D'AIR DES SECTIONS. LA DETERMINATION DU POINT DE SECHAGE PAR COMPARAISON DES TEMPERATURES DE SORTIE D'AIR ET DE LA TEMPERATURE TECHNOLOGIQUE PREDETERMINEE PERMET DE TROUVER UN POINT DE MESURE PRESENTANT UNE DIFFERENCE NULLE OU MINIMALE, CARACTERISANT AINSI L'OBTENTION DE LA TEMPERATURE PREDETERMINEE DU PRODUIT PLAT ET DETERMINANT, AVEC LE MAXIMUM TROUVE, LA POSSIBILITE DE REGULATION DE LA VITESSE, DE L'APPORT D'ENERGIE OU DE LA TEMPERATURE DE SORTIE D'AIR. LES CAPTEURS 6 SONT RELIES AU DISPOSITIF ELECTRONIQUE DE TRAITEMENT DE L'INFORMATION 12, QUI COMPORTE DES BORNES 13; 14; 15, DELIVRANT DES SIGNAUX DE COMMANDE ET RELIEES A L'UNITE DE COMMANDE ELECTRIQUE 16.
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la
mise en oeuvre dudit procédé d'optimalisation de processus de traite-
ment thermique de produits plats, et de préférence de produits plats
textiles dans des rames de séchage-fixage. Les paramètres d'état sui-
vants du produit plat sont par principe intéressants pendant le déroulement de processus technologiques de traitement thermique: 1. teneur en humidité résiduelle ou degré de séchage du produit plat 2. état thermique du produit plat, caractérisé par une température prise au cours du processus, en vue du maintien de paramètres
énergétiques et technologiques.
Divers procédés sont connus pour la détermination de ces états par mesure au cours du processus technologiques et pour tirer les
conclusions nécessaires audit processus.
Pour déterminer l'humidité résiduelle, il est connu de mesurer le poids surfacique du produit plat pendant le cycle technologique, à l'aide de dispositifs de mesure radioactifs disposés à l'entrée et à la sortie du produit plat, dans une rame de séchage-fixage par
exemple, puis de déterminer l'humidité résiduelle à partir de la dif-
férence des poids surfaciques, afin d'en déduire des phases d'optimali-
sation énergétique. Ce procédé présente l'inconvénient suivant: des
dispositifs de mesure radioactifs pour la détermination du poids sur-
facique sont très coûteux à l'achat et exigent un entretien constant.
Ce procédé présente en outre l'inconvénient de ne pas renseigner sur
l'état thermique du produit plat.
Un autre procédé de détermination du degré de séchage et de l'état thermique de produits plats est connu depuis des années et repose sur l'exploration à l'aide de pyromètres optiques du profil de température superficielle du produit plat le long du dispositif technologique de traitement, tel qu'une rame de séchage-fixage. Le profil de température
ainsi déterminé permet de trouver sensiblement le point o la tempéra-
ture souhaitée du produit plat est atteinte. Les valeurs mesurées des diverses températures du profil déterminé permettent aussi de déduire
le point de séchage du produit plat. Des phases d'optimisation du pro-
cessus technologique peuvent alors être lancées à l'aide des informa-
tions ainsi obtenues. Ce procédé est caractérisé par une détermination de la température superficielle sans contact mécanique, mais présente l'inconvénient de coûts élevés pour l'appareillage métrologique. Un
grand inconvénient de ce procédé réside dans les dispositifs néces-
saires pour le refroidissement des systèmes de mesure des pyromètres optiques à des températures ambiantes relativement basses. Des erreurs importantes sont en outre produites par des impuretés dans les systèmes capteurs et par des fumées, brouillards et vapeurs
au voisinage des matériaux à mesurer.
Pour éviter les inconvénients de ce procédé, des procédés et
dispositifs ont été proposés, qui utilisent des thermocouples partiel-
lement couplés en série au voisinage immédiat du produit plat mobile sur un bloc métallique, afin de déterminer ainsi approximativement la température superficielle du produit plat. Ces procédés présentent les inconvénients suivants: le brassage intense et la convection résultant dans l'installation faussent fortement le résultat de mesure et des mouvements en lacet du produit plat produisent des contacts
avec le dispositif de mesure et des détériorations du produit plat.
Aucune phase d'optimalisation précisé ne peut en outre être déduite
des résultats de mesure faussés.
La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne
publiée sous le n 3 148 576 a proposé un procédé concernant exclusi-
vement des produits plats textiles dans des rames de séchage-fixage.
Ce procédé détermine, à l'aide de thermocouples ou de thermomètres
à résistance, la différence de température entre l'air d'alimenta-
tion et l'air sortant sur des buses d'alimentation et de sortie d'air,
réparties le long de la rame de séchage-fixage. La mesure de ces dif-
férences de température permet de trouver le point de séchage du pro-
duit plat pendant le cycle technologique quand la différence de température en un point de mesure tend vers zéro. Lorsque ce point est atteint, aucun échange d'énergie ne se produit plus entre l'air
d'alimentation et le produit plat, et les températures de l'air d'ali-
mentation et de l'air sortant sont sensiblement égales. On peut donc en conclure que pour une différence de température voisine de zéro,
le produit plat est sec et présente la température de l'air d'ali-
mentation.
Bien que ce procédé soit caractérisé par de faibles coûts, il
présente plusieurs inconvénients non négligeables. Reposant par prin-
cipe sur la détermination d'un minimum de la différence de température, ce procédé présente des inconvénients quant à la fiabilité du minimum déterminé pour une différence de température voisine de zéro, les amplificateurs en aval devant en particulier présenter une très bonne stabilité de leur zéro pour permettre des conclusions définies. Ce procédé ne permet en outre aucune indication précise sur le profil de température absolu. Lorsque ce procédé est appliqué à des produits plats légers, il apparaît en outre que la détermination d'un minimum est impossible de façon fiable par suite des très faibles différences
résultant de turbulences intenses au point de mesure.
L'invention a pour objets un procédé et un dispositif permettant
d'éliminer les inconvénients décrits des procédés connus.
L'invention vise à trouver un procédé d'optimisation de proces-
sus de traitement thermique de produits plats, et de préférence de produits plats textiles dans de4 rames de séchage-fixage, permettant une détermination fiable, à l'aide de moyens simples, du point de
séchage du produit plat pendant son passage dans le processus techno-
logique, et d'obtenir simultanément des indications suffisantes rela-
tives à l'état thermique du produit plat, de sorte qu'il est possible
d'effectuer des optimalisations technologiques à l'aide du procédd.
L'invention vise également à réaliser un dispositif pour la mise en
oeuvre du procédé et des optimalisations technologiques précitées.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le dispo-
sitif technologique pour le traitement thermique de produits plats est constitué par des sections individuelles, dont chacune fonctionne avec de l'air porté à une température sensiblement constante, et approximativement identique dans les sections suivant le sens de déplacement du produit plat; et l'air chauffé est dirigé par des buses sur le produit plat, pour le chauffage et le séchage, puis
quitte la zone d'échange d'énergie par des fentes de sortie d'air.
Partant de ce principe, il convient de mesurer la température de l'air sortant dans les sections du dispositif technologique, sur deux fentes de sortie d'air au moins, puis de déterminer la tempé4 rature ainsi obtenue par point de mesure de chaque section, ainsi que la différence des températures mesurées dans chaque section. Selon
l'invention, les différences de température de l'air sortant déter-
minées dans les sections fournissent un maximum de la différence de température pour la paire de points de mesure dans une ou plusieurs sections, au voisinage immédiat duquel se situe le point de séchage du produit plat; après détermination de la position de ce maximum, il convient de comparer localement les températures de l'air sortant, en aval du maximum déterminé suivant le sens de déplacement du produit plat, pour obtenir le point de mesure présentant une différence nulle ou minimale par rapport à la température technologique prédéterminée, c'est- à-dire le point du dispositif technologique o le produit plat présente la température technologique prédéterminée. A partir du maximum trouvé de la différence des températures de l'air sortant et
du minimum trouvé entre la température de l'air sortant et la tempéra-
ture technologique, l'invention permet d'étendre le procédé a desphases d'optimalisation, de façon à fixer, à l'aide de la différence de température maximale, le point de séchage ou de chauffage dans une section prédéterminée du dispositif technologique, par une variation appropriée de la vitesse du produit plat mobile, une augmentation ou
diminution du débit d'air refoulé sur le produit plat, ou une varia-
tion de l'énergie contenue dans le volume d'air insufflé.
Dans le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du
procédé, et selon une autre caractéristique de l'invention, des cap-
teurs de température électriques ou électromécaniques connus sont disposés dans chaque section, le long du dispositif technologique,
dans deux fentes de sortie d'air au moins ou à leur voisinage immé-
diat, pour détermination de la température de l'air sortant, et leurs bornes sont reliées à un dispositif électronique de traitement de l'information, directement ou à l'aide de composants électriques intermédiaires, tels qu'un comparateur, de façon que le dispositif
de traitement de l'information puisse, selon son branchement, déter-
miner une différence des températures mesurées ou une température mesurée; et le dispositif de traitement de l'information comporte des bornes de sortie délivrant des signaux de commande et reliées
à une unité de commande électrique optimisant la commande du disposi-
tif technologique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront
mieux compris à l'aide de la descriptiondétaillée ci-dessous d'un
exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente une section du dispositif technologique;
la figure 2 représente le schéma de principe du dispositif selon l'in-
vention équipant le dispositif technologique; la figure 3 représente la différence des températures de sortie d'air dans les sections, en fonction du nombre de sections; et
la figure 4 représente la différence entre la température technologi-
que et la température de sortie d'air des sections, en fonction du
nombre de points de mesure.
La figure 1 représente la section 1 du dispositif technologique.
Le produit plat 3 la traverse dans le sens de la flèche, à la vitesse v. Dans la section sont disposées des buses 2 dirigeant l'air chaud 4 sur le produit plat mobile 3. Entre les buses 2, l'air sortant 5 à la température eA s'écoule dans l'enceinte de la section 1. Deux capteurs 6 sont montés pour la mesure de la température e A de l'air
sortant.
La figure 2 représente le schéma de principe complet du disposi-
tif technologique, constitué par les sections 7, 8, 9, 10, 11, dans lesquelles le produit plat 3 se déplace à la vitesse v. Dans les sections 8, 9, 10 sont disposéas des buses 2 dirigeant de l'air chaud 4 sur le produit plat 3, comme indiqué sur la figure 1. Entre les buses 2, deux capteurs 6 sont montés dans chaque section 8, 9, 10
pour mesurer la température 6 A de l'air sortant et reliées au dis-
positif de traitement de l'information 12. Ce dernier délivre les signaux de sortie 13, 14, 15. Lorsqu'un produit plat 3 à sécmr et/ou chauffé est introduit dans le dispositif technologique,à la vitesse v1 par exemple, traverse les sections 7, 8, 9, 10, 11, et est traité par l'air chaud 4 comme l'indique la figure 1, un échange d'énergie se produit entre le produit plat 3 et l'air chaud 4, et se traduit par des températures eA de sortie d'air différentes ou des différences A81 de température de sortie d'air différentes, de sorte que la différence A1 de température de sortie d'air varie en fonction du nombre n de sections du dispositif technologique comme l'indique
la figure 3, avec la vitesse v1 comme paramètre. Cette fonction pré-
sente un maximum de la différence A81 de la différence de température de sortie d'air, coincidant avec la position du point de séchage et de la section n correspondante (n = 1, 2, 3...). Une détermination
univoque du point de séchage du produit plat 3 est ainsi possible.
Lorsque la vitesse v du produit plat 3 est par exemple augmentée jus-
qu'à la vitesse v2, le maximum de la différence A81 de température de sortie d'air se déplace dans une autre section, comme l'indique la courbe de la figure 3 avec la vitesse v2 comme paramètre. De telles translations peuvent aussi être obtenues par variation de l'apport ou du contenu d'énergie de l'air chaud 4. La détermination du maximum de la différence AG1 de température de sortie d'air à l'aide des capteurs 6 dans les diverses sections n et le traitement des valeurs mesurées par le dispositif de traitement de l'information 12
permettent d'amener le point de séchage d'une section n prédétermi-
née du dispositif technologique et par suite de réaliser des conditions
technologiques optimales.
Ce résultat peut être obtenu en faisant varier la vitesse v, l'apport ou le contenu d'énergie de l'air par une unité de commande électrique 16 interposée, qui reçoit les signaux de sortie 13, 14,
du dispositif de traitement de l'information 12.
Lorsque le séchage est terminé, il est nécessaire de trouver le
point o la température technologique prédéterminée TT et la tempéra-
ture du produit plat 3 sont sensiblement égales. La comparaison de cette température technologique TT et des températures de sortie d'air A mesurées dans le dispositif de traitement de l'information 12
donne une différence de température AT2 suivant les sections n, repré-
sentée par la fonction de la figure 4 qui indique la transition S1 S2 vers un minimum absolu de la différence de température AT2, pour
lequel le chauffage souhaité du produit plat 3 est atteint. La posi-
tion de ce minimum peut ainsi être fixée dans une section n détermi-
nee. n35 Par la détermination du maximum et du minimum à l'aide d'une Par la détermination du maximum et du minimum à l'aide d'une mesure de températures, le dispositif de traitement de l'information 12 peut délivrer des signaux de sortie 13, 14, 15 qui permettent une
commande énergétique ou technologique optimale du dispositif techno-
logique. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans
sortir du cadre de l'invention.
Claims (2)
1. Procédé pour l'optimisation de processus de traitement thermique de produits plats, et de préférence de produits plats textiles dans des rames de séchage-fixage, à l'aide de capteurs de température électriques ou électromécaniques connus pour la détermination de la température de l'air sortant, ledit procédé étant caractérisé en ce
que le dispositif technologique pour le traitement thermique de pro-
duits plats est constitué par des sections individuelles, dont chacune fonctionne avec de l'air porté à une température sensiblement constante, et approximativement identique dans les sections suivant le sens de déplacement du produit plat; l'air est dirigé par des buses sur le produit plat puis quitte la zone d'échange d'énergie par des fentes de sortie d'air, qui comportent au moins deux points de mesure par section pour détermination des différences de température de l'air sortant, à partir desquelles est formé, pour la paire de points de mesure et pour plusieurs des ou toutes les sections, un maximum de la différence de température au voisinage
duquel se situe le point de séchage du produit plat; après la déter-
mination du point de séchage, les températures locales de l'air
sortant sont comparées en aval du maximum suivant le sens de dépla-
cement du produit plat pour trouver le point de mesure présentant
une différence nulle ou minimale par rapport à la température techno-
logique prédéterminée, constituant donc le point caractéristique pour l'obtention de ladite température du produit plat et déterminant, avec le maximum trouvé, la possibilité de régulation de la vitesse,
de l'apport d'énergie ou de la température de l'air sortant.
2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication
1, caractérisé en ce que des capteurs (6) électriques ou électro -
mecaniquee sont disposés dans chaque section (n), le long du dis-
positif technologique, dans deux fentes de sortie d'air au moins ou à leur voisinage immédiat, pour la détermination de la température de
l'air sortant (5), leurs bornes 'étant reliées à un dispositif élec-
tronique de traitement de l'information (12) pour obtenir, selon le
branchement, une différence des températures mesurées ou la tempéra-
ture elle-même, directement ou à l'aide de composants électriques intermédiaires, et de préférence un comparateur; et le dispositif électronique de traitement de l'information (12) comporte une ou
plusieurs bornes de sortie de signaux de commande (13; 14; 15), reli-
ées à l'unité de commande (16) optimalisant la commande du disposi-
tif technologique.
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