WO2013063708A1 - Dispositif pour appliquer un liquide sur un substrat en mouvement et procédé pour la mise en oeuvre dudit dispositif - Google Patents

Dispositif pour appliquer un liquide sur un substrat en mouvement et procédé pour la mise en oeuvre dudit dispositif Download PDF

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Schlenker-Moser Monika
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Definitions

  • the present invention relates to a device for applying a liquid, in particular water, to a moving substrate and a method for implementing said device.
  • One of the aims of the invention is to improve the homogeneity of the liquid distributed on a moving substrate, for which it is absolutely necessary to ensure the quality of the two following criteria:
  • the amount of fluid distributed on the rotors must be the same for all rotors.
  • Another object of the invention is to provide a simple, inexpensive device
  • the first criterion ensuring the aims of the invention is achieved by the new technique of liquid distribution on all rotors of the device.
  • a device ensures a homogeneous distribution of liquid on the rotors according to the law of physics: the volume flow rate of a small orifice is given by the formula (V: volumetric flow; ⁇ : coefficient of velocity; : contraction coefficient; A: surface of the hole; g: acceleration of gravity; H: height of liquid).
  • Each rotor is fed by a container providing a constant and identical hydrostatic pressure for each rotor, a pump fills the containers of each rotor,
  • Figure 1 shows a schematic section of an embodiment of a typical rotor for a device according to the invention.
  • Figure 2 shows a schematic view of a longitudinal section AA (see Figure 3) of a set of four rotors arranged on a support beam.
  • FIG. 3 represents a schematic view of a section perpendicular to the support beam of FIG. 2.
  • Figure 4 is a schematic view of a longitudinal section BB (see Figure 3) relative to the support beam of Figure 2 through the rotor feed system
  • Figure 5 shows a view of the plate having slits ensuring the distribution of the liquid
  • FIG. 6 schematically represents an image of the liquid projections according to the apparatus of the firm Consultex Corporation described in US Pat. No. 5,795,391.
  • FIG. 7 schematically represents an image of the projections of liquid according to a search embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 8 schematically represents an image of liquid projections according to another embodiment of a device according to the invention.
  • a schematic section of a rotor for a device according to the invention has two parallel disks 7 and 8 arranged to rotate about the same vertical axis 17.
  • the disks 7 and 8 are discs consisting of a flat surface, for example of the kind defined in patent CH 899527, they can be made of metal or flexible plastic material.
  • the discs have a diameter of between 80 mm and 100 mm, preferably 70 mm.
  • the disc 7 is fixed on a rod 13, with a diameter of about 4 mm, disposed inside a tube 18, of diameter about 10 mm so as to be able to rotate
  • the disc 7 is fixed by suitable means, for example O ⁇ rings 1 and 2 on the rod 13.
  • Said rod 13 has ball bearings at its upper portion 14 and at its lower portion 9,
  • Le disc 8 is fixed to the tube 18 in the same manner as the disc 7, that is to say with O-rings 3 and 4.
  • the tube 18 is mounted in a support block 16 fixed to said block by bearings 10 and 11.
  • the tube 18 also has a disc 19 disposed above the disc 8 in Figure 1, and said disc is fixed on said tube 18 by O-rings 5 and 6.
  • the tube 18 comprises at its upper part a pulley 15 placed above the support block 18, and the rod 13 also has at its upper part a pulley 12, It is easy to understand that for those skilled in the art, these provisions allow, by passing belts on the pulleys 12 and 15, to rotate the discs 7 and 8 in different directions.
  • FIG. 2 represents a schematic longitudinal section of a set of four rotors with a vertical axis arranged on a support beam 26.
  • a device according to the invention will always have a succession of three rotors as shown on the left-hand part of FIG. That is to say starting from the left in FIG. 2, a first rotor having two disks 7 and 8, an upper and a lower, followed by a second rotor also having two disks 7 'and 8' a superior and a lower arranged so that the disc 7 !
  • a device comprises a succession of rotors as defined above fixed on a support beam 26. according to one embodiment is provided between 17 and 20 rotors per meter. In the embodiment shown, the axes of the rotors are 56 mm apart and the diameters of the discs are 70 mm.
  • the supply tubes of the first rotor comprising the discs 7 and 8 are indicated by 25 and 27, see FIG.
  • the set of rotors is fixed on a support beam 26 by means of blocks 16, and is enclosed in a housing 20 for collecting the surplus liquid.
  • Each rotor has an independent supply reservoir 34, as shown in Figure 4.
  • the rotors are disposed behind a plate 21 having openings (see Figure 5) so as to allow the sprayed liquid and projected to reach the substrate through the opening 20a of said housing 20.
  • the openings in the plate 21 are calculated to limit the width of the projections,
  • the plate 21 has an opening, for example for the disc 7, the opening is the opening 21 7 while the opening 21 8 concerns the disc 8, It is found that in front of each rotor there are two openings, in this embodiment there are six openings in the direction of the height, which ensures a more even distribution of projections.
  • the part 24 containing the rotor supply tanks is fixed by bolts 31 to a support piece 32 itself fixed to the support beam 26.
  • the piece 32 is pierced with holes corresponding to the feed tubes 25 and 27 of the discs. 7 and 8, the same for all other rotors.
  • a plate 35 Between the piece 24 and the support piece 32 is disposed a plate 35, which can move smoothly friction longitudinally relatively to following the rotors.
  • the plate 35 is held vertically by pins 30, arranged in oblong openings.
  • the plate 35 has holes, which have the same diameter as the tubes 25 and 27, so it is possible to control the flow in the tubes by opening or closing said holes by the displacement. longitudinally of the plate 35. 11 in the same for all the rotors.
  • displacement of the plate 35 will be controlled, for example, by a stepper motor (not shown).
  • a stepper motor (not shown).
  • electronic devices (not shown because within the reach of the man of the art) to control the projection of each disc.
  • the openings 36 are in contact with such devices.
  • devices for regulating the flow rate of each rotor have been provided by means
  • the plate 35 would be replaced by plates arranged opposite each rotor and articulated
  • each plate being controlled by a jack or a stepper motor
  • a safety device which allows to completely interrupt the projection of any liquid.
  • This safety device is constituted by a jack 23 intended to actuate a shutter 22 arranged in front of the openings of the plate 21.
  • FIG. 8 schematically shows an image of the liquid projections on the substrate S, according to the apparatus of the firm Consultex Corporation described in US Pat. No. 5,795,391.
  • the rotors, according to Consultex act in an inclined plane relative to the vertically, each rotor having only one disk. It is found that the distribution of the liquid on the substrate is not uniform, and the amount of liquid is relatively low.
  • Figure 7 it shows schematically the result of a search, employing rotors having two disks rotating in opposite directions on the same vertical axis. Each disc has beside it a rotating disc in opposite direction. There is a marked improvement in both the uniformity of the distribution and the amount of liquid sprayed.
  • FIG. 8 schematically shows the result of a device according to the invention employing rotors having two disks rotating in opposite directions on the same vertical axis, and comprising a succession of sets of three rotors each comprising two disks with different heights, the disks of two adjacent rotors overlapping.
  • the substrate S which has a shorter width than the The length of the set of rotors receives a much larger and more uniform amount of liquid than in the Consultex apparatus.
  • the invention provides an effective device and easy to achieve, and therefore cheaper than known devices, for treating moving substrates, including fabrics by liquid spraying.
  • a device according to the invention can be combined with any device, within the reach of those skilled in the art, for moving a substrate in front of a row of rotors.

Landscapes

  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)

Abstract

Ce dispositif pour appliquer un liquide, notamment de l'eau, sur un substrat en mouvement comportant une rangée de rotors fixés sur une poutre support (26). Lesdits rotors présentent des disques (7, 8) tournants pulvérisant le liquide sur ledit substrat à travers des ouvertures prévues dans une plaque (21) disposée entre lesdits disques et le substrat. Chaque rotor comporte des moyens d'alimentation (25, 27) en liquide pour les disques. Le dispositif comporte un carter (20) dans lequel sont disposés la poutre support et les rotors. Chaque rotor comporte un axe vertical (17) sur lequel est monté deux disques (7, 8) souples et plan tournant en sens contraire. Les rotors sont fixés sur la poutre support en une succession de groupes identiques de trois rotors (17, 17' et 17"), ces dispositions sont telles que toujours deux disques adjacents tournent en sens contraire et se recouvrent en partie.

Description

Dispositif pour appliquer un liquide sur un substrat en mouvement et procédé pour la mise en oeuvre dudit dispositif.
La présente invention a pour objet un dispositif pour appliquer un liquide, notamment de Peau, sur un substrat en mouvement et un procédé pour la mise en œuvre dudit dispositif.
On connaît déjà des machines pour projeter des liquides sur un substrat en mouvement, par exemple de l'eau sur un tissu pour permettre de l'étirer. Le document US 5795391 décrit un appareil pour appliquer des matériaux fluides à des surfaces mobiles. Cet appareil utilise pour projeter le fluide des disques tournants, le liquide étant projeter par la force centrifuge. La plus part des machines connues utilisent ce principe plutôt que des buses, ces dernière ayant des orifices de petits diamètres s'obstruant facilement. La pulvérisation par la force centrifuge produite par des disques tournant pour projeter de grandes quantités de liquide sur une bande en mouvement est connue, par exemple dans la publication « Zerstâubungstechnik, ISBN 3-540- 41170-4, page 82.
Un des buts de l'invention est d'améliorer l'homogénéité du liquide réparti sur un substrat en mouvement, pour cela il est absolument nécessaire d'assurer la qualité des deux critères suivants :
1. La quantité de liquide répartie sur les rotors doit être identique pour tous les rotors.
2. La quantité de liquide répartie par tous les rotors sur la bande en
mouvement doit être identique sur toute la longueur de la bande.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif simple, bon marché et Ces buts seront atteints avec un dispositif pour appliquer un liquide, notamment de l'eau, sur un substrat en mouvement, selon l'invention définie à la
revendication 1.
Le premier critère assurant les buts de l'invention est atteint par la nouvelle technique de de distribution de liquide sur tous les rotors du dispositif.
Un dispositif selon l'invention assure une distribution homogène de liquide sur les rotors selon la loi de la physique : le débit volumique d'un petit orifice est donné par la formule
Figure imgf000004_0001
( V : débit volumique; φ : coefficient de la vitesse;
Figure imgf000004_0002
: coefficient de contraction; A : surface du trou; g : accélération de la pesanteur; H : hauteur de liquide).
Chaque rotor est alimenté par un récipient assurant une pression hydrostatique constante et identique pour chaque rotor, une pompe remplit les récipients de chaque rotor,
Les avantages de la régulation de la quantité de liquide sans utiliser des buses sont :
- La probabilité qu'une obstruction d'une alimentation d'un rotor se réalise est nettement plus faible, étant donné que le trou de passage du liquide est beaucoup plus grand qu'avec des buses ayant un diamètre du trou entre 0.5 à 1 mm.
- La pulvérisation d'une très petite quantité de liquide est obtenue en
diminuant la hauteur du liquide dans les récipients d'alimentation des rotors.
L'invention sera mieux comprise ses avantages et ses caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description de formes d'exécution du dispositif pour appliquer un liquide sur un substrat en mouvement selon l'invention, donnée unique à titre d'exemple, en regard des dessins sur lesquels :
La figure 1 représente une coupe schématique d'une forme d'exécution d'un rotor type pour un dispositif selon l'invention. La figure 2 représente une vue schématique d'une coupe A-A (voir figure 3} longitudinale d'un ensemble de quatre rotors disposés sur une poutre de support.
La figure 3 représente vue schématique d'une coupe perpendiculaire à ia poutre de support de ia figure 2.
La figure 4 représente une vue schématique d'une coupe B-B (voir figure 3} longitudinale relativement à la poutre de support de la figure 2 à travers le système d'alimentation des rotors. La figure 5 représente une vue de la plaque comportant des fentes assurant la répartition du liquide
La figure 6 représente schématiquement une image des projections de liquide selon l'appareil de la firme Consultex Corporation décrit dans le brevet US 5795391. La figure 7 représente schématiquement une image des projections de liquide selon une forme d'exécution de recherche d'un dispositif selon l'invention.
La figure 8 représente schématiquement une image des projections de liquide selon une autre forme d'exécution d'un dispositif selon l'invention.
On notera que dans toutes les figures les mêmes signes de référence ont été utilisés pour désigner les mêmes caractéristiques.
Comme on le voit sur la figure 1 d'une coupe schématique d'un rotor pour un dispositif selon l'invention présente deux disques parallèles 7 et 8 disposés pour tourner autour d'un même axe vertical 17. Les disques 7 et 8 sont des disques constitués d'une surface plane, par exemple du genre de celui défini dans le brevet CH 899527, ils peuvent être réalisés en métal ou en matière synthétique souple. Dans la forme d'exécution représentée les disques ont un diamètre compris entre 80 mm et 100 mm, de préférence 70 mm. Le disque 7 est fixé sur une tige 13, de diamètre environ 4 mm, disposée à l'intérieure d'un tube 18, de diamètre environ 10 mm de manière à pouvoir tourner
indépendamment dudit tube 18. Le disque 7 est fixé par des moyens adéquats, par exemple des O~rings 1 et 2 sur la tige 13. Ladite tige 13 présente des roulements à billes à sa partie supérieure 14 et à sa partie inférieure 9, Le disque 8 est fixé sur le tube 18 de la même manière que le disque 7, c'est-à- dire avec des O-rings 3 et 4. Le tube 18 est monté dans un bloc de support 16 fixé audit bloc par des roulements à billes 10 et 11. Le tube 18 présente encore un disque 19 disposé au-dessus du disque 8 sur la figure 1 , et ledit disque est fixé sur ledit tube 18 par des O-rings 5 et 6. Le tube 18 comporte à sa partie supérieure une poulie 15 placée au-dessus du bloc support 18, et la tige 13 présente aussi à sa partie supérieure une poulie 12, Il est facile de comprendre que pour l'homme du métier, ces dispositions permettent, en faisant passer des courroies sur les poulies 12 et 15, de faire tourner les disques 7 et 8 dans des sens différents. Le disque 19, qui n'est qu'un disque de protection contre la condensation, tourne dans le même sens que le disque 8.
La figure 2 représente une coupe longitudinale schématique d'un ensemble de quatre rotors à axe vertical disposés sur une poutre de support 26. Un dispositif selon l'invention présentera toujours une succession de trois rotors comme représenté sur la partie gauche de la figure 2. C'est-à-dire en partant de la gauche sur la figure 2, un premier rotor présentant deux disques 7 et 8 un supérieur et un inférieur, suivit d'un deuxième rotor présentant aussi deux disques 7' et 8' un supérieur et un inférieur disposés de manière que le disque 7! vienne tourner entre les disques 7 et 8 du premier rotor et que le disque 8' tourne au-dessus du disque 8, suivit d'un troisième rotor présentant aussi deux disques 7" et 8" un supérieur et un inférieur disposés de manière que les disque 7" et 8"viennent tourner entre les disques 7' et 8' du deuxième rotor. Les axes 17, 17' et 17" étant disposés à égale distance les uns des autres, par exemple à 56 mm, et les disques ayant un diamètre de 70 mm, tous les disques se recouvrent. Chaque rotor présentant à sa partie supérieure un disque 19, 19' et 19" destiné à empêcher le liquide de condensation de tomber sur les disques de distribution 8, 8' et 8", afin de ne pas modifier la quantité de liquide projeté. Un dispositif selon l'invention comporte une succession de rotors comme défini ci-dessus fixé sur une poutre support 26. selon une forme d'exécution il est prévu entre 17 et 20 rotors par mètre. Dans la forme d'exécution représentée les axes des rotors sont distants 56 mm et les diamètres des disques sont de 70 mm, Les tubes d'alimentations du premier rotor comportant les disques 7 et 8 sont indiqués par 25 et 27, voir figure 3. L'ensemble des rotors est fixés sur une poutre de support 26 au moyen de blocs 16, et est enfermé dans un carter 20 permettant de récolter le liquide en surplus.
Sur la figure 3 on voit comment est constitué le réservoir d'alimentation 34, de chaque disque, obturé par une bonde 29 constituée par un tuyau de hauteur déterminée définissant le niveau 33 de liquide engendrant la pression
hydrostatique dans le tube d'alimentation 25, Chaque rotor possède un réservoir d'alimentation 34 indépendant, comme représenté à la figure 4. Les rotors sont disposés derrière une plaque 21 comportant des ouvertures (voir figure 5) de manière à permettre au liquide pulvérisé et projeté d'atteindre le substrat en passant à travers l'ouverture 20a dudit carter 20. Les ouvertures dans la plaque 21 sont calculées de manière à limiter la largeur des projections, Pour chaque disque la plaque 21 comporte une ouverture, par exemple pour le disque 7, l'ouverture est l'ouverture 217 tandis que l'ouverture 218 concerne le disque 8, On constate que devant chaque rotor il est prévu deux ouvertures, dans cette forme d'exécution il prévu six ouvertures dans le sens de la hauteur, ce qui assure une répartition plus uniforme des projections.
La pièce 24 contenant les réservoirs d'alimentation des rotors est fixée par des boulons 31 sur une pièce support 32 elle-même fixée à la poutre support 26. La pièce 32 est percée de trous correspondant aux tubes d'alimentation 25 et 27 des disques 7 et 8, de même pour tous les autres rotors. Entre la pièce 24 et la pièce de support 32 est disposé une plaque 35, qui peut se déplacer à frottements lisses longitudinalement relativement à la suite des rotors. La plaque 35 est retenue verticalement par des goupilles 30, disposées dans des ouvertures oblongues. La plaque 35 comporte des trous, qui ont le même diamètre que les tubes 25 et 27, ainsi il est possible de contrôler le débit dans lesdlts tubes en ouvrant ou en fermant lesdits trous par le déplacement longitudinal de la plaque 35. 11 en de même pour tous les rotors. Le
déplacement de la plaque 35 sera commandé, par exemple, par un moteur pas à pas (non représenté). Il est prévu des dispositifs électroniques (non représentés parce qu'à la portée de l'homrne du métier) pour contrôler la projection de chaque disque. Les ouvertures 36 sont en contact avec de tels dispositifs. Dans une autre forme d'exécution non représentée, il a été prévu des dispositifs de réglage du débit de chaque rotor par des moyens
indépendants pour chaque rotor. Par exemple, la plaque 35 serait remplacée par des plaques disposées en regard de chaque rotor et articulées
pendulairement sur une goupille, chaque plaque étant commandée par un vérin ou un moteur pas à pas
On voit aussi sur la figure 3 un dispositif de sécurité, qui permet d'interrompre complètement la projection de tout liquide. Ce dispositif de sécurité est constitué par un vérin 23 destiné à actionner un obturateur 22 se disposant devant les ouvertures de la plaque 21.
Sur la figure 8 il a été représenté schématiquement une image des projections de liquide sur le substrat S, selon l'appareil de la firme Consultex Corporation décrit dans le brevet US 5795391 , Les rotors, selon Consultex, agissent dans un plan incliné relativement à la verticale, chaque rotor ne comportant qu'un disque. On constate que la répartition du liquide sur le substrat n'est pas uniforme, et la quantité de liquide est relativement faible.
Sur la figure 7 il a été représenté schématiquement le résultat d'une recherche, employant des rotors présentant deux disques tournant en sens inverse sur le même axe vertical. Chaque disque ayant à côté de lui un disque tournant en sens inverse. On constate une nette amélioration tant en ce qui concerne l'uniformité de la répartition, que sur la quantité de liquide projeté.
Sur la figure 8 il a été représenté schématiquement le résultat d'un dispositif selon l'invention employant des rotors présentant deux disques tournant en sens inverse sur le même axe vertical, et comportant une succession d'ensembles de trois rotors comportant chacun deux disques à des hauteurs différentes, les disques de deux rotors adjacents se recouvrant. Comme on peut le constater le substrat S qui présente une largeur plus courte que la longueur de l'ensemble des rotors reçoit une quantité beaucoup plus grande et plus uniforme de liquide que dans l'appareil de Consultex.
En conclusion, on constate que l'invention fournit un dispositif efficace et facile à réaliser, donc moins cher que tes dispositifs connus, pour traiter des substrats en mouvement, notamment des tissus par projection de liquide. Un dispositif selon l'invention peut être combiné avec tout appareil, à la portée de l'homme du métier, permettant de faire se déplacer un substrat devant un rangée de rotors.

Claims

Revendications.
1. Dispositif pour appiïquer un liquide, notamment de l'eau, sur un substrat en mouvement comportant une rangée de rotors fixés sur une poutre support (26) iesdits rotors présentant des disques (7, 8) tournants pulvérisant ie liquide sur ledit substrat à travers des ouvertures prévues dans une plaque (21 ) disposée entre Iesdits disques et le substrat, et comportant des moyens d'alimentation (25, 27) en liquide pour ies rotors et un carter (20) dans lequel sont disposés la poutre support et ies rotors, caractérisé en ce que chaque rotor comporte un axe vertical (17) sur lequel est monté deux disques (7, 8) souples et plan tournant en sens contraire, et que les rotors sont fixés sur la poutre support en une succession de groupes identiques de trois rotors (17, 17' et 17"), ces dispositions sont telles que toujours deux disques adjacents tournent en sens contraire et se recouvrent en partie.
2 Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque groupe est constitué par un premier rotor présentant deux disques un supérieur (8) et un inférieur (7) tournant en sens contraire, suivit d'un deuxième rotor présentant aussi deux disques un supérieur (8:) et un inférieur (7') tournant en sens contraire disposés de manière que le disque inférieur vienne tourner entre les disques (7, 8) du premier rotor et que le disque supérieur tourne au-dessus du disque supérieur (8) du premier rotor, suivit d'un troisième rotor présentant aussi deux disques un supérieur (8") et un inférieur (7") tournant en sens contraire disposés de manière que les deux disques viennent tourner entre les disques (7', 8') du deuxième rotor.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation des rotors sont constitués par des réservoirs (34) présentant chacun une bonde en forme de tuyau (29)de hauteur déterminée définissant la pression hydrostatique du liquide sur chaque disque.
4. Dispositif selon i'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (35) pour régler le débit du liquide sur les disques.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour régler le débit du liquide sur les disques sont prévus pour régler le débit de tous les disques simultanément, et comprennent une plaque mobile (35) obstruant de manière déterminée des tubes (25, 27} délivrant le liquide sur les disques.
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour régler le débit du liquide sur les disques sont prévus pour régler le débit de chaque disque indépendamment.
7. Procédé pour la mise en œuvre d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes, pour la projection de liquide sur un substrat mobile consistant à disposer une rangée de rotors fixés sur une poutre support s'étendant transversalement au trajet de déplacement du substrat en mouvement, et à faire tourner les rotors de façon à projeter par la force centrifuge un liquide sous forme de pulvérisation sur ledit substrat en mouvement, caractérisé en ce que le liquide est déposé à partir de disques plan disposés l'un au-dessus de l'autre sur chaque rotor et tournant en sens inverse, les rotors étant disposés pour que les disques de deux rotors adjacents soient à des hauteurs différentes de manière à se recouvrir sans contact de manière à augmenter la quantité de liquide sur le substrat.
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