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EP0551228B1 - Méthode et dispositif pour comprimer un rouleau de matelas fibreux - Google Patents

Méthode et dispositif pour comprimer un rouleau de matelas fibreux Download PDF

Info

Publication number
EP0551228B1
EP0551228B1 EP93400018A EP93400018A EP0551228B1 EP 0551228 B1 EP0551228 B1 EP 0551228B1 EP 93400018 A EP93400018 A EP 93400018A EP 93400018 A EP93400018 A EP 93400018A EP 0551228 B1 EP0551228 B1 EP 0551228B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roll
compressed
winding
mat
winding machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP93400018A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0551228A1 (fr
Inventor
Bernard Bichot
Bernard Louis
Hugo Romer
Werner Siegel
Friedrich Kaufmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Isover SA France
Original Assignee
Saint Gobain Isover SA France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Isover SA France filed Critical Saint Gobain Isover SA France
Publication of EP0551228A1 publication Critical patent/EP0551228A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0551228B1 publication Critical patent/EP0551228B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00Winding webs
    • B65H18/08Web-winding mechanisms
    • B65H18/26Mechanisms for controlling contact pressure on winding-web package, e.g. for regulating the quantity of air between web layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B63/00Auxiliary devices, not otherwise provided for, for operating on articles or materials to be packaged
    • B65B63/02Auxiliary devices, not otherwise provided for, for operating on articles or materials to be packaged for compressing or compacting articles or materials prior to wrapping or insertion in containers or receptacles
    • B65B63/024Auxiliary devices, not otherwise provided for, for operating on articles or materials to be packaged for compressing or compacting articles or materials prior to wrapping or insertion in containers or receptacles for compressing by winding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H19/00Changing the web roll
    • B65H19/22Changing the web roll in winding mechanisms or in connection with winding operations
    • B65H19/2276The web roll being driven by a winding mechanism of the coreless type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2301/00Handling processes for sheets or webs
    • B65H2301/40Type of handling process
    • B65H2301/41Winding, unwinding
    • B65H2301/413Supporting web roll
    • B65H2301/4137Supporting web roll on its outer circumference
    • B65H2301/4138Supporting web roll on its outer circumference belt arrangement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00Handled material; Storage means
    • B65H2701/10Handled articles or webs
    • B65H2701/17Nature of material
    • B65H2701/177Fibrous or compressible material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2701/19Specific article or web
    • B65H2701/1922Specific article or web for covering surfaces such as carpets, roads, roofs or walls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2801/00Application field
    • B65H2801/81Packaging machines

Definitions

  • the invention relates to techniques for compressing and then winding fibrous mats to allow their wrapping and conditioning up to their place of use.
  • Flexible fibrous mattresses in particular those made of glass wool or rock wool intended for insulation, are most often wound on themselves very tightly to prevent them from occupying too much volume important during their transport. The higher the compression ratio of the fibrous mat, the cheaper the transport and storage.
  • the production lines operate continuously and deliver mattresses of uninterrupted length. These are cut to form rolls whose width and length correspond to the needs of the user. On the production lines of insulating wool mattresses there are winders whose operation is more or less automated.
  • these machines To perform their functions, these machines must have a number of basic characteristics. They must compress the woolen mattresses as much as possible and this in the same way over their entire length but they must also avoid damaging the fiber and the binder which constitute the insulating mattress.
  • One mission that the invention sets itself is precisely to provide a winder whose downtime is reduced to a minimum.
  • An object of the invention is to provide fibrous mattresses wound on themselves with high compression ratios and which find all their original characteristics on decompression.
  • An object of the invention is also to provide a winder which in no way degrades the fibers and the binder of the fibrous mat during compression.
  • the rolls of mineral fiber mattresses which it is possible to obtain with the rewinders of the prior art are limited in the case of specific masses of 8 to 10 kg / m3, at compression rates of less than 7/1 if the compression is carried out in a single operation and at rates of between 6 and 8/1 with the methods comprising two mechanical steps or a mechanical step and a vacuum step.
  • a winder of the first type is described for example in patent EP 294 290. It comprises two flat conveyor belts associated to form a dihedral which is in permanently tangent to the fibrous roller in formation. The compression of the fibrous mattress is exerted by a movable roller whose position and speed of rotation obey precise laws.
  • This type of winder has two types of drawbacks. First of all, the pressure is exerted on the fibrous roller in formation only in well-defined places. Between these compression zones, the fibrous mat relaxes to be compressed again a little further. This alternation of pressure / depression on the fibers can cause them to break and moreover the binder which associates the fibers with one another undergoes fatigue which can cause its deterioration in places.
  • the second drawback of this type of winder lies in their discontinuous operation. At the end of the winding operation of a first fibrous roller, the pressure roller must be spread so as to allow the ejection of the fibrous roller and it is only after its return that the following priming operation of the winding of a new fibrous roll can take place.
  • a second type of winder has been developed. He uses to press on the fibrous roller either a free mat or two groups of belts which form a sort of circular cavity around the roller.
  • the invention relates to a roll of compressed insulating mattress based on mineral fibers and a specific mass at the origin of 8 to 10 kg / m3, the compression ratio of which is at least 8.5 to 1.
  • the subject of the invention is therefore a winder for winding a flexible band around itself and in which the roller in formation is rotated by two flexible means which each enclose a part of the circumference of the roller in formation and which are guided and driven by appropriate means in order to adapt to the magnification of said roller in formation (see US-A-4,034,928).
  • the flexible strip is a fibrous mattress compressed by compression means before winding, and the flexible means are carpets which encircle one substantially half the circumference of the forming roller and the other a substantial part of the remaining half.
  • the subject of the invention is also the rolls of compressed insulating mattresses based on mineral fibers obtained by this type of winder, and in particular having a compression ratio of at least 8.5 to 1.
  • the evacuation of the roll of the compressed mattress is carried out in the same direction as the introduction of the compressed fibrous mattress.
  • the compressed fibrous mattress is obtained by compression without sliding of the fibrous mat between pressing members which are preferably between two conveyor belts.
  • a device such as a metal plate keeps the fibrous mat compressed between its exit from the pressing members and its contact with the preceding turn of the roll in formation.
  • the compressed mattress is introduced substantially tangentially to the periphery of the roller being formed.
  • At least three of the four rollers which guide the two belts are tangent to a cylinder whose director has substantially the shape of a spiral corresponding to the theoretical envelope of the compressed roller. at the same time.
  • two of the four preceding rollers, located downstream of the machine are replaced - at the moment when they release the finished roll - by two new rollers whose progression is carried out in the same direction as the downstream rollers.
  • the four rollers are associated two by two with rotating systems of the carousel type which support them.
  • the fibrous mattress roll of the invention with high compression ratio allows significant savings to be made during the transport and storage of the insulating blankets.
  • the technique of the invention makes it possible to exercise weighting the winding at a constant pressure both in time and in space, thus avoiding the back and forth compression and depression which degrade the fibers and cause fatigue of the binder.
  • the fact of passing the device according to the invention through the fibrous roller rather than exerting a back and forth movement also makes it possible to reduce downtime very significantly.
  • Figure 1 we see the essential elements of the device of the invention.
  • a first conveyor belt whose conformation varies throughout the winding operation. It is the same for the second conveyor belt 2.
  • the support rollers have been shown with circles around their axes. treadmills, the position of which does not change during the entire winding operation.
  • the rollers whose axes are represented by crosses in broken lines have their position which changes during the duration of the winding of the fibrous mat.
  • the two plane elements 5 and 6 move at substantially the same speed which is the speed of exit of the mattress fibrous 4 of the production line.
  • This part of the device therefore makes it possible to avoid any relative movement between the fibrous mattress and therefore the fibers of the fibrous mattress on the one hand and the carpets which compress them, on the other. This avoids everything friction which would risk damaging said fibers.
  • the flat part 5 of the treadmill 1 is actually supported by a second treadmill 8, the upper part of which supports the straight part 5 of the treadmill over its entire length. It is advantageous to use this conveyor belt 8 not only to support the treadmill 1 but also to train it in its translational movement.
  • the roller 9 is therefore advantageously used to drive both the conveyor belt 8 and the conveyor belt 1.
  • the rotational movement of this roller 9 has a constant speed during winding.
  • the conveyor belt 2 it is driven by one of its support rollers upstream of the cavity, for example the roller 10. Its speed is also constant during the winding.
  • the tension of the conveyor belts 1 and 2 is provided respectively by the roller 11 and by the roller 12, the position of which is controlled by the central computer at all times.
  • the cavity in which the compressed fibrous mat is rolled up is defined by five rollers and two conveyor belt elements. Among the two rollers are fixed: the roller 9 which has already been discussed and the 13 which guides the treadmill 2.
  • the rollers 14 and 15 respective supports of the treadmills 1 and 2 move in two paths parallel rectilinear so as to release a length of mat respectively 17 for the mat 1 and 18 for the mat 2 which will serve to form the circular wall of the cavity where the compressed mattress will be rolled up.
  • the small movable roller 16 exerts a particular function at the start of the operation.
  • the roller 16 occupies a position which allows the end of the mattress 19 to penetrate very far into the cavity. This position is determined by the thickness of the mattress to be rolled up.
  • the purpose of the roller 16 is to close the cavity at the start of winding and to allow the formation of the first turn.
  • the position of the roller 16 is fixed.
  • the rollers 14 and 15 begin to move to the left of the figure in the direction of the roller 10 and its twin roller 20.
  • This movement is also managed by the computer so that the four rollers 9, 14, 15 and 13 occupy the theoretical position at the periphery of the compressed fibrous mattress, that is to say that they are tangent to a cylinder with a spiral director.
  • the computer calculates the theoretical dimension to be given to the cylinder with spiral director which constitutes the periphery of the compressed roller. This dimension depends on the one hand on the compression coefficient which it was decided to apply to the mattress, therefore finally on its thickness in the compressed state and on the other hand on the length of mattress already rolled up.
  • the rollers 9 and 13 being fixed, it is the position of the rollers 14 and 15 which defines the cylinder in question, the length of the curved walls 17 and 18 of the cavity being defined by the position of the tensioning rollers 11 and 12, determined it - even by computer.
  • the packaging of the compressed roll is carried out simultaneously with the winding of the last turn of compressed mattress.
  • the same materials as usual are used for packaging, such as kraft paper, plastic films, for example polyethylene.
  • the strips of film intended to package the products are pre-cut and pre-glued.
  • the next step is to eject the wrapped roll. It is shown in Figure 3 where we see a general movement of the carpet 1 driven by the roller 20 which was hitherto stationary and which this time moves down to free the passage to the compressed and packaged roller 23 which occupies the position 24 on the conveyor 25 which discharges it. As soon as the roller 23 has left the reel, the belt 1 driven by the roller 20 comes back to the position it occupied at the start of the operation in FIG. 1. The rollers 14 and 15 also come in their original position and the operation can start again immediately. It is thus seen that the dead time which separates the end of the winding of a first roll and the start of the winding of the next roll is very reduced since in the device represented in FIGS. 1, 2 and 3 it suffices that roller 20 moves away from roller 10 and then returns to its original position while rollers 14 and 15 also make the return journey. This can be done in fractions of a second.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show a variant of the invention which uses two carousels, respectively 26 and 27, to obtain the movements of the support rollers for the belts 1 and 2.
  • Each of these carousels has two cheeks between which are fixed. rollers which will in turn support the belts 1 and 2.
  • Each of the carousels' cheeks has three radial arms located at 120 ° from each other. At the ends of these arms are fixed levers which in turn carry at their ends the rollers which support the belts 1 and 2. The levers deviate more or less from the axis of the carousels by means of jacks. Only one of the three rollers on each carousel is active at any given time. In the figure these are the rollers 28 and 29.
  • rollers 28 and 29 are supported respectively by the levers 30 and 31, actuated by the jacks 32 and 33, and themselves supported by the radial arms 34 and 35.
  • the function and the movement of the rollers 28 and 29 is exactly the same as that of the rollers 14 and 15 of FIG. 1.
  • the two carousels 26 and 27 are driven in a synchronous movement but their speed is not constant. It is such that, as before, the rollers 9, 13, 28 and 29 are in a position such that the belts 1, 2 constitute the theoretical figure which defines the compression of the fibrous mattress wound on itself. If the rollers are of small diameter, they can be all four tangent to this theoretical figure otherwise, as in the figure, only three are.
  • the driving rollers are the roller 9 for the belt 1, the roller 39 for the conveyor belt 7, and the roller 38 for the belt 2.
  • the speed of these three rollers is constant, as for the rotational speed of the two carousels and the position of the two jacks 32, 33 and so on that the position of the tension rollers 11 and 12 is determined by the central computer of the device.
  • FIGS. 4 and 5 therefore has the advantage of allowing two pairs of rollers 36 and 37 to succeed immediately without dead time the rollers 28 and 29 which have just escaped from the other side.
  • a device which makes it possible to maintain the pressure on the compressed mattress between the place where it leaves the upper presser belt 7 and the place where contact with the previous turn 41 is established. It is for example a metal plate supported by a flange which passes between the rollers 39 and 13.
  • the table presents the results obtained.
  • the most spectacular progression concerns time packaging, this is due to the fact that the reel of the invention performs it in masked time, in other words the packaging is carried out at the same time as the winding of the last turn of the compressed mattress.
  • the compressed roller of the invention with for the first time, compression ratios higher than 10/1 obtained directly on the rewinder without deterioration of the mattress which regains its thickness and its original qualities present compared to the rollers of the prior art the advantage of savings on packaging, transport and storage.
  • the reduced downtime of the machine, object of the invention makes it possible to reduce the necessary ratio between line speed and winding speed.
  • This ratio was so far from 2 to 2.5 and it decreases to 1.3-1.5 on the new machine.
  • This allows either to wind a given product for a given line speed at a lower winding speed and therefore further improve the quality of the winding, or to wind a given product at a winding speed (which can reach 200 m / min) higher than the maximum speed allowed so far (150 m / min). This saves on investment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)
  • Storage Of Harvested Produce (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)
  • Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Devices For Executing Special Programs (AREA)

Description

  • L'invention concerne les techniques de compression puis d'enroulement de matelas fibreux pour permettre leur emballage et leur conditionnement jusqu'à leur lieu d'utilisation. Les matelas fibreux souples, en particulier ceux constitués de laine de verre ou de laine de roche destinés à l'isolation, sont le plus souvent enroulés sur eux-mêmes de manière très serrée afin d'éviter qu'ils n'occupent un volume trop important lors de leur transport. Plus le taux de compression du matelas fibreux est grand, moins cher est le transport et le stockage.
  • En général, les lignes de production fonctionnent en continu et délivrent des matelas de longueur ininterrompue. Ceux-ci sont coupés afin de constituer des rouleaux dont la largeur et la longueur correspondent aux besoins de l'utilisateur. Sur les lignes de production de matelas de laine isolante il existe des enrouleuses dont le fonctionnement est plus ou moins automatisé.
  • Pour remplir leurs fonctions, ces machines doivent posséder un certain nombre de caractéristiques de base. Elles doivent comprimer les matelas de laine autant qu'il est possible et cela de la même manière sur toute leur longueur mais elles doivent également éviter de détériorer la fibre et le liant qui constituent le matelas isolant.
  • Par ailleurs, il est important que l'ensemble des opérations se fasse à vitesse suffisante pour être compatible avec la vitesse de défilement du matelas. Ce point est particulièrement important pour les lignes modernes dont on désire souvent augmenter la capacité de production. Pour cela, on multiplie les unités de production de fibres de verre ou de roche en amont, toutes ces unités alimentant successivement le même matelas dont la vitesse de défilement dépend toutes choses égales par ailleurs du nombre de machines en amont. De ce point de vue, il est particulièrement important que les enrouleuses évitent les temps morts. L'enrouleuse idéale serait une machine qui permettrait d'enrouler le matelas à la vitesse à laquelle il défile sur la ligne de production sans aucun temps mort entre la fin d'un premier matelas et le début du matelas suivant. Ainsi la vitesse d'enroulement serait minimale et éviterait tous les invonvénients tels que : usure prématurée, panne...
  • Une mission que se donne l'invention est justement de fournir une enrouleuse dont les temps morts soient réduits au minimum.
  • Pour diminuer les coûts de transport, il faut atteindre sans dégrader le matelas fibreux, des taux de compression très élevés. Un but de l'invention est de fournir des matelas fibreux enroulés sur eux-mêmes avec des taux de compression élevés et qui retrouvent à la décompression toutes leurs caractéristiques d'origine.
  • Un but de l'invention est également de fournir une enrouleuse qui ne dégrade en aucune manière les fibres et le liant du matelas fibreux au cours de la compression.
  • Les rouleaux de matelas de fibres minérales qu'il est possible d'obtenir avec les enrouleuses de l'art antérieur se limitent dans le cas de masses spécifiques de 8 à 10 kg/m³, à des taux de compression inférieurs à 7/1 si la compression est réalisée en une seule opération et à des taux compris entre 6 et 8/1 avec les procédés comportant deux étapes mécaniques ou une étape mécanique et une étape sous vide.
  • Les enrouleuses existantes sont de deux types : ou bien les éléments entre lesquels se fait l'enroulement sont essentiellement des éléments de plan, ou bien l'enroulement s'effectue à l'intérieur d'une cavité sensiblement circulaire.
  • Une enrouleuse du premier type est décrite par exemple dans le brevet EP 294 290. Elle comporte deux tapis roulants plans associés pour former un dièdre qui est en permanence tangent au rouleau fibreux en formation. La compression du matelas fibreux est exercée par un rouleau mobile dont la position et la vitesse de rotation obéissent à des lois précises. Ce type d'enrouleuse présente deux types d'inconvénients. Tout d'abord la pression ne s'exerce sur le rouleau fibreux en formation qu'en des endroits bien déterminés. Entre ces zones de compression, le matelas fibreux se détend pour être de nouveau comprimé un peu plus loin. Cette alternance de pression/dépression sur les fibres peut provoquer leur rupture et par ailleurs le liant qui associe les fibres entre elles subit une fatigue qui peut entraîner sa détérioration par endroits. Le deuxième inconvénient de ce type d'enrouleuse réside dans leur fonctionnement discontinu. A la fin de l'opération d'enroulement d'un premier rouleau fibreux, le rouleau presseur doit être écarté de manière à permettre l'éjection du rouleau fibreux et c'est seulement après son retour que l'opération suivante d'amorçage de l'enroulement d'un nouveau rouleau fibreux peut avoir lieu.
  • Un deuxième type d'enrouleuse a été développé. Il utilise pour presser sur le rouleau fibreux ou bien un tapis libre ou bien deux groupes de courroies qui forment une sorte de cavité circulaire autour du rouleau.
  • Cette technique est décrite par exemple dans le brevet US 4 602 471. Le matelas fibreux transporté par un convoyeur à bandes est contraint avant d'entrer dans l'enrouleuse de passer sous un plateau qui le comprime pendant le transport sur le dernier convoyeur à bandes qui précède l'enrouleuse proprement dite. Le matelas comprimé pénètre alors dans la boucle formée par le tapis libre tenu par deux rouleaux fixes. Ce système présente l'avantage d'éviter d'avoir les phases de compression/décompression du type d'enrouleuse précédent. On évite ainsi les ruptures de fibres et la fatigue du liant. Mais il subsiste cependant une dégradation des fibres, elle est due au fait qu'avant d'entrer dans la cavité circulaire le matelas fibreux transporté par le convoyeur à bandes plan exerce un frottement continu sur le plateau supérieur pendant sa compression. Indépendamment du fait qu'il est fort consommateur d'énergie ce forttement peut engendrer des détériorations des fibres du matelas de laine minérale ou de laine de verre. Une deuxième difficulté de ce type d'enrouleuse réside dans le fait qu'à la fin de l'opération d'enroulement il faut écarter les deux rouleaux qui ferment la cavité afin de permettre l'évacuation du nouveau rouleau fibreux formé. Le temps nécessaire s'ajoute ainsi à la durée de l'enroulement proprement dit.
  • Le document US-4 034 928 décrit une enrouleuse destinée à enrouler un film souple sur lui-même en utilisant temporairement un mandrin central. Le rouleau en formation est entraîné en rotation par deux groupes de courroies qui enserrent chacun sensiblement la moitié de la circonférence du rouleau. Outre que cette machine qui enroule des films incompressibles ne traite pas les problèmes de compression et de décompression d'un matelas comprimé, elle ne supprime pas les temps morts puisque l'entrée du film et la sortie du rouleau terminé s'effectuent du même côté de la machine. De plus, l'utilisation d'un mandrin central sur lequel le film adhère par dépression et qui serait incompatible avec un matériau poreux résoud le problème de l'amorçage de l'enroulement d'une manière inextrapolable aux matelas fibreux.
  • L'invention concerne un rouleau de matelas isolant comprimé à base de fibres minérales et d'une masse spécifique à l'origine de 8 à 10 kg/m³ dont le taux de compression est au moins de 8,5 à 1.
  • L'invention a ainsi pour objet une enrouleuse pour enrouler sur elle-même une bande souple et dans laquelle le rouleau en formation est entraîné en rotation par deux moyens souples qui enserrent chacun une partie de la circonférence du rouleau en formation et qui sont guidés et entraînés par des moyens appropriés afin de s'adapter au grossissement dudit rouleau en formation (voir US-A-4 034 928). Selon l'invention, la bande souple est un matelas fibreux comprimé par des moyens de compression avant enroulement, et les moyens souples sont des tapis qui enserrent l'un sensiblement la moitié de la circonférence du rouleau en formation et l'autre une partie substantielle de la moitié restante.
  • L'invention a aussi pour objet les rouleaux de matelas isolants comprimés à base de fibres minérales obtenus par ce type d'enrouleuse, et ayant notamment un taux de compression d'au moins 8,5 à 1.
  • Dans l'enrouleuse selon l'invention, l'évacuation du rouleau du matelas comprimé s'effectue dans le même sens que l'introduction du matelas fibreux comprimé.
  • Par ailleurs, le matelas fibreux comprimé est obtenu par compression sans glissement du matelas fibreux entre des organes presseurs qui sont de préférence entre deux tapis roulants.
  • Dans une variante de l'enrouleuse de l'invention, un dispositif tel qu'une plaque métallique maintient comprimé le matelas fibreux entre sa sortie des organes presseurs et sa mise en contact avec la spire précédente du rouleau en formation.
  • De préférence, le matelas comprimé est introduit sensiblement tangentiellement à la périphérie du rouleau en formation.
  • Dans les différentes variantes de l'invention pendant l'enroulement, au moins trois rouleaux parmi les quatre qui guident les deux tapis sont tangents à un cylindre dont la directrice a sensiblement la forme d'une spirale correspondant à l'enveloppe théorique du rouleau comprimé au même instant.
  • Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, deux des quatre rouleaux précédents, situés en aval de la machine sont remplacés - au moment où ils libèrent le rouleau terminé - par deux nouveaux rouleaux dont la progression s'effectue dans le même sens que les rouleaux d'aval. De préférence, dans ce cas, les quatre rouleaux sont associés deux à deux à des systèmes en rotation du type carrousel qui les supportent.
  • Le rouleau de matelas fibreux de l'invention avec taux de compression élevé permet de réaliser des économies importantes lors du transport et du stockage des matelas isolants.
  • La technique de l'invention permet d'exercer pondant l'enroulement une pression constante aussi bien dans le temps que dans l'espace, évitant ainsi les allers et retours de compression et de dépression qui dégradent les fibres et provoquent la fatigue du liant. Le fait de faire traverser au rouleau fibreux le dispositif selon l'invention plutôt que d'exercer un mouvaient d'aller et retour permet également de réduire très sensiblement les temps morts.
  • Un avantage important réside également dans le fait que grâce au dispositif de l'invention, on procède directement à l'enroulement du rouleau comprimé dans son film qui le maintient en place, évitant ainsi toute reprise, tout relâchement de la pression tout en limitant les temps morts.
  • Les figures et la description qui suivent permettront de comprendre le fonctionnement de l'invention ainsi que ses avantages.
    • La figure 1 représente le dispositif de l'invention avant le début de l'enroulement du matelas fibreux sur lui-même,
    • La figure 2 représente l'enroulement en cours et,
    • La figure 3 l'éjection du rouleau comprimé de l'invention à la fin de l'opération d'enroulement.
    • La figure 4 et la figure 5 présentent une variante de l'enrouleuse de l'invention.
  • Sur la figure 1 on voit les éléments essentiels du dispositif de l'invention. On voit en 1 un premier tapis roulant dont la conformation varie tout le long de l'opération d'enroulement. Il en est de même pour le deuxième tapis roulant 2. Avant le début de l'enroulement les deux tapis suivent à contre courant un trajet rectiligne 3. Pour faciliter la compréhension du dispositif on a représenté avec des cercles autour de leurs axes les rouleaux supports des tapis roulants dont la position ne varie pas pendant toute l'opération d'enroulement. En revanche les rouleaux dont les axes sont représentés par des croix en traits discontinus ont leur position qui change pendant la durée de l'enroulement du matelas fibreux. On voit en 4 le matelas fibreux provenant de la ligne de production qui est comprimé entre deux plans. Le premier constitué par une partie 5 du tapis roulant 1, le second constitué par une partie 6 d'un autre tapis roulant 7. Les deux éléments de plan 5 et 6 se déplacent sensiblement à la même vitesse qui est la vitesse de sortie du matelas fibreux 4 de la ligne de production. Cette partie du dispositif permet donc d'éviter tout mouvement relatif entre le matelas fibreux et donc les fibres du matelas fibreux d'une part et les tapis qui les compriment, de l'autre. On évite ainsi tout frottement qui risquerait de détériorer les dites fibres. Dans une forme de réalisation de l'invention la partie plane 5 du tapis roulant 1 est en réalité supportée par un deuxième tapis roulant 8 dont la partie supérieure supporte sur toute sa longueur la partie rectiligne 5 de tapis roulant 1. Il est avantageux d'utiliser cette bande transporteuse 8 non seulement pour supporter le tapis roulant 1 mais également pour l'entraîner dans son mouvement de translation. On utilise donc avantageusement le rouleau 9 pour entraîner à la fois la bande transporteuse 8 et le tapis roulant 1. Le mouvement de rotation de ce rouleau 9 a une vitesse constante pendant l'enroulement. Le tapis roulant 2 quant à lui est entraîné par l'un de ses rouleaux support en amont de la cavité par exemple le rouleau 10. Sa vitesse est également constante pendant l'enroulement. Par ailleurs, la tension des tapis roulants 1 et 2 est assurée respectivement par le rouleau 11 et par le rouleau 12 dont la position est commandée par l'ordinateur central à chaque instant. La cavité dans laquelle s'effectue l'enroulement du matelas fibreux comprimé est définie par cinq rouleaux et deux éléments de tapis roulant. Parmi les rouleaux deux sont fixes : le rouleau 9 dont il a déjà été question et le 13 qui guide le tapis roulant 2. Pendant tout l'enroulement, les rouleaux 14 et 15 supports respectifs des tapis roulants 1 et 2 se déplacent selon deux trajectoires rectilignes parallèles de manière à libérer une longueur de tapis respectivement 17 pour le tapis 1 et 18 pour le tapis 2 qui servira à constituer la paroi circulaire de la cavité où s'effectuera l'enroulement du matelas comprimé. Le petit rouleau mobile 16 exerce au début de l'opération une fonction particulière. Au moment où l'extrémité d'un nouveau tronçon de matelas comprimé 19 entre dans la cavité le rouleau 16 occupe une position qui permet à l'extrémité du matelas 19 de pénétrer très en avant dans la cavité. Cette position est déterminée par l'épaisseur du matelas à enrouler. Le but du rouleau 16 est de fermer la cavité en début d'enroulement et de permettre la formation de la première spire. Pour un feutre d'un type donné, la position du rouleau 16 est fixe. A ce moment là, les rouleaux 14 et 15 commencent à se déplacer vers la gauche de la figure en direction du rouleau 10 et de son rouleau jumeau 20. Ce déplacement est également géré par l'ordinateur de manière à ce que les quatre rouleaux 9, 14, 15 et 13 occupent la position théorique à la périphérie du matelas fibreux comprimé, c'est-à-dire qu'ils sont tangents à un cylindre à directrice spirale.
  • On peut suivre l'opération d'enroulement sur lui-même du matelas fibreux comprimé sur la figure 2. En comparant avec la figure 1 on voit que les rouleaux mobiles 14 et 15 se sont déplacés vers la gauche et que le rouleau 16 est dans une position telle par rapport au rouleau 9 qu'il maintient la pression sur le matelas qui vient d'être comprimé par les deux parties rectilignes 5 et 6 des tapis presseurs. Ici les sections 17 et 18 des tapis roulants 1 et 2 enrobent sous tension la périphérie du rouleau du matelas comprimé. On constate sur la figure 2 que le rouleau comprimé est maintenu en pression sur pratiquement toute sa périphérie par l'ensemble des quatre rouleaux et des portions 17, 18 de tapis qui l'entourent. A chaque instant, l'ordinateur calcule la dimension théorique à donner au cylindre à directrice spirale qui constitue la périphérie du rouleau comprimé. Cette dimension est fonction d'une part du coefficient de compression qu'il a été décidé d'appliquer au matelas, donc finalement de son épaisseur à l'état comprimé et d'autre part de la longueur de matelas déjà enroulé. Les rouleaux 9 et 13 étant fixes, c'est la position des rouleaux 14 et 15 qui définit le cylindre en question, la longueur des parois courbes 17 et 18 de la cavité étant définie par la position des rouleaux tendeurs 11 et 12, déterminée elle-même par l'ordinateur.
  • L'emballage du rouleau comprimé s'effectue simultanément avec l'enroulement de la dernière spire de matelas comprimé. On utilise pour l'emballage les mêmes matériaux que d'habitude, tels que du papier kraft, des films de matière plastique par exemple en polyéthylène. Les bandes du film destiné à emballer les produits sont prédécoupés et préencollés.
  • Sur la figure 2 on les voit en attente en 21 sur le distributeur 22 qui les fera avancer au moment voulu pour qu'elles viennent en contact avec le matelas fibreux avant sa compression. L'encollage a été effectué aux deux extrémités, sur la face supérieure. Dès que le film entre en contact avec le matelas, il y adhère et est entraîné autour du rouleau comprimé. Le film est d'une longueur telle qu'il déborde à l'arrière de l'extrémité du matelas. Sa face encollée peut donc ainsi traverser l'ensemble des bandes transporteuses et des rouleaux sans y adhérer et le film finit par se coller sur lui-même. On voit ainsi que l'opération d'emballage se fait pratiquement complètement en temps masqué, c'est-à-dire qu'elle ne dure pas plus longtemps que l'enroulement de la dernière spire.
  • L'opération suivante est l'éjection du rouleau emballé. Elle est représentée figure 3 où l'on voit un mouvement général du tapis 1 entraîné par le rouleau 20 qui était jusque là immobile et qui cette fois se déplace vers le bas pour libérer le passage au rouleau comprimé et emballé 23 qui vient occuper la position 24 sur le transporteur 25 qui l'évacue. Dès que le rouleau 23 a quitté l'enrouleuse le tapis 1 entraîné par le rouleau 20 vient reprendre la position qu'il occupait au début de l'opération sur la figure 1. Les rouleaux 14 et 15 viennent également dans leur position d'origine et l'opération peut immédiatement recommencer. On voit ainsi que le temps mort qui sépare la fin de l'enroulement d'un premier rouleau et le début de l'enroulement du rouleau suivant est très réduit puisque dans le dispositif représenté sur les figures 1, 2 et 3 il suffit que le rouleau 20 s'écarte du rouleau 10 puis qu'il revienne à sa position d'origine tandis que les rouleaux 14 et 15 font également le trajet de retour. Cette opération peut s'effectuer en quelques fractions de seconde.
  • Sur la figure 4 et la figure 5 on a représenté une variante de l'invention qui utilise pour obtenir les mouvements des rouleaux supports des tapis 1 et 2 deux carrousels, respectivement 26 et 27. Chacun de ces carrousels comporte deux joues entre lesquels sont fixés des rouleaux qui vont venir supporter tour à tour les tapis 1 et 2. Chacune des joues des carrousels comporte trois bras radiaux situés à 120° les uns des autres. Aux extrémités de ces bras sont fixés des leviers qui à leur tour portent à leurs extrémités les rouleaux qui supportent les tapis 1 et 2. Les leviers s'écartent plus ou moins de l'axe des carrousels grâce à des vérins. Sur les trois rouleaux que porte chaque carrousel un seul est actif à un moment donné. Sur la figure ce sont les rouleaux 28 et 29. Ils sont supportés respectivement par les leviers 30 et 31, actionnés par les vérins 32 et 33, et eux-mêmes supportés par les bras radiaux 34 et 35. La fonction et le mouvement des rouleaux 28 et 29 est exactement la même que celle des rouleaux 14 et 15 de la figure 1. Les deux carrousels 26 et 27 sont animés d'un mouvement synchrone mais leur vitesse n'est pas constante. Elle est telle que, comme précédemment, les rouleaux 9, 13, 28 et 29 soient dans une position telle que les tapis 1, 2 constituent la figure théorique qui définit la compression du matelas fibreux enroulé sur lui-même. Si les rouleaux sont de petit diamètre, ils peuvent être tous quatre tangents à cette figure théorique sinon, comme sur la figure, trois seulement le sont. Lorsque la constitution du rouleau comprimé est terminée, ainsi que son emballage, les vérins 32 et 33 sont actionnés rapidement de manière à rapprocher les rouleaux 28 et 29 des axes des carrousels ce qui permet aux rouleaux de matelas comprimés terminés d'être éjectés. A ce moment-là c'est au tour des rouleaux suivants sur les carrousels, à savoir 36 et 37, d'entrer en action. Ils sont rapidement rapprochés des rouleaux 9 et 13 de manière à créer une nouvelle cavité dans laquelle le matelas fibreux comprimé va pouvoir commencer son enroulement. On voit que dans cette variante de l'enrouleuse de l'invention, tout temps mort entre la fin d'une opération et le début de l'opération suivante est supprimé. Dans la configuration des figures 4 et 5 les rouleaux moteurs sont le rouleau 9 pour le tapis 1, le rouleau 39 pour la bande transporteuse 7, et le rouleau 38 pour le tapis 2. La vitesse de ces trois rouleaux est constante, quant à la vitesse de rotation des deux carrousels et la position des deux vérins 32, 33 ainsi d'ailleurs que la position des rouleaux tendeurs 11 et 12 elle est déterminée par l'ordinateur central du dispositif.
  • La variante des figures 4 et 5 présente donc l'avantage de permettre à deux paires de rouleaux 36 et 37 de succéder immédiatement sans temps mort aux rouleaux 28 et 29 qui viennent d'échapper de l'autre côté.
  • On a représenté sur les mêmes figures, en 40 un dispositif qui permet de maintenir la pression sur le matelas comprimé entre l'endroit où il quitte le tapis presseur supérieur 7 et l'endroit où le contact avec la spire précédente 41 s'établit. Il s'agit par exemple d'une plaque métallique supportée par une bride qui passe entre les rouleaux 39 et 13.
  • Pour tester les avantages que l'invention permet d'atteindre on a comparé son fonctionnement avec celui d'une enrouleuse du tue du brevet EP 294 290. Les essais ont été effectués avec un matelas d'une largeur de 1 m 20 entraîné à la vitesse maximum de l'enrouleuse de l'art antérieur, c'est-à-dire 150 m par minute avec un matelas d'une épaisseur de 300 mm et d'une masse spécifique de 10 kg/m³ qui correspondait lui aussi au maximum possible avec l'enrouleuse de l'art antérieur, c'est-à-dire un taux de compression de 6/1. Le rouleau terminé avait un diamètre de 500 mm. Les caractéristiques de fonctionnement de l'enrouleuse selon l'invention étaient les mêmes que celles de l'enrouleuse de l'art antérieur.
    art antérieur invention
    temps d'enroulement 3 sec 3 sec
    temps d'emballage 1,5 sec 0,5 sec
    temps d'éjection 2,5 sec 1,5 sec
    temps d'attente 1,5 sec 1 sec
    Total 8,5 sec 6 sec
  • Le tableau présente les résultats obtenus. La progression la plus spectaculaire concerne le temps d'emballage, ceci est dû au fait que l'enrouleuse de l'invention exécute celui-ci en temps masqué, autrement dit l'emballage est réalisé en même temps que l'enroulement de la dernière spire du matelas comprimé.
  • Les résultats globaux montrent donc un gain de l'ordre de 25 % sur le temps nécessaire à la compression et à l'enroulement d'un rouleau comprimé donné. Cet avantage sur la durée s'accompagne d'une amélioration de la qualité puisque la compression du matelas s'effectue sans glissement relatif entre celui-ci et les organes presseurs comme c'était le cas dans le document US 4 602 471. L'amélioration est encore plus sensible si on compare l'enrouleuse de l'invention par rapport à celle où l'enroulement s'effectuait entre deux plans matérialisés par des bandes transprteuses . En effet, avec ce système on constate que les fibres sont soumises à des actions de compression/décompression répétées qui provoquent une rupture des fibres et une fatigue du liant.
  • Le rouleau comprimé de l'invention, avec pour la première fois, des taux de compression supérieurs à 10/1 obtenus directement sur l'enrouleuse sans détérioration du matelas qui retrouve son épaisseur et ses qualités d'origine présente par rapport aux rouleaux de l'art antérieur l'avantage d'une économie sur l'emballage, le transport et le stockage.
  • Par ailleurs, les temps morts plus réduits de la machine, objet de l'invention, permettent de réduire le ratio nécessaire entre vitesse de ligne et vitesse d'enroulement. Ce ratio était jusqu'ici de 2 jusqu'à 2,5 et il diminue à 1,3-1,5 sur la nouvelle machine. Ceci permet soit d'enrouler un produit donné pour une vitesse de ligne donnée à une vitesse d'enroulement plus faible et donc d'améliorer encore la qualité de l'enroulement, soit d'enrouler un produit donné à une vitesse d'enroulement (qui peut atteindre 200 m/mn) supérieure à la vitesse maximum admise jusqu'ici (150 m/mn). Cela permet une économie sur l'investissement.

Claims (14)

  1. Enrouleuse pour enrouler sur elle-même une bande souple (19) et dans laquelle le rouleau en formation est entraîné en rotation par deux moyens souples (17, 18) qui enserrent chacun une partie de la circonférence du rouleau en formation et qui sont guidés et entraînés par des moyens appropriés afin de s'adapter au grossissement dudit rouleau en formation, caractérisée en ce que la bande souple (19) est un matelas fibreux comprimé par des moyens de compression (5, 6) avant enroulement, et en ce que les moyens souples (17, 18) sont des tapis qui enserrent l'un sensiblement la moitié de la circonférence du rouleau en formation et l'autre une partie substantielle de la moitié restante.
  2. Enrouleuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'évacuation du rouleau du matelas comprimé (23) s'effectue dans le même sens que l'introduction du matelas fibreux comprimé (19) dans l'enrouleuse par un tapis (1) entraîné par un rouleau (20) qui se déplace vers le bas pour libérer le passage au rouleau comprimé.
  3. Enrouleuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le matelas fibreux comprimé (19) est obtenu par compression sans glissement du matelas fibreux (4) entre des moyens de compression, notamment entre des tapis roulants (5, 6).
  4. Enrouleuse selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un dispositif tel qu'une plaque métallique (40) maintient comprimé le matelas fibreux (19) entre sa sortie des moyens de compression (5, 6) et sa mise en contact avec la spire précédente (41) du rouleau en formation.
  5. Enrouleuse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matelas comprimé (19) est introduit sensiblement tangentiellement à la périphérie du rouleau en formation (42).
  6. Enrouleuse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les tapis (17, 18) qui enserrent le rouleau en formation sont guidés par quatre rouleaux dont deux fixes (9, 13) et deux mobiles (14, 15 ; 28, 29).
  7. Enrouleuse selon la revendication 6, caractérisée en ce que un cinquième rouleau (16) facilite l'amorcage de l'enroulement et coopère à celui-ci, en occupant une position permettant à l'extrémité de la bande souple (19) de pénétrer très en avant dans la cavité constituée par les tapis (17, 18).
  8. Enrouleuse selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu'à un instant donné, au moins trois des quatre rouleaux sont tangents à un cylindre dont la directrice a sensiblement la forme d'une spirale correspondant à l'enveloppe théorique du rouleau comprimé au même instant.
  9. Enrouleuse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un film d'emballage est enroulé simultanément avec la dernière spire du rouleau de matelas comprimé au moyen d'un distributeur.
  10. Enrouleuse selon la revendication 9, caractérisée en ce que le film d'emballage a une longueur supérieure à celle du développement de la dernière spire du rouleau de matelas comprimé et en ce qu'il est encollé sur sa face interne à ses deux extrémités.
  11. Enrouleuse selon la revendication 7, caractérisée en ce que des rouleaux mobiles (28, 29, 36, 37) sont associés deux à deux à des systèmes en rotation du type carrousel qui les supportent.
  12. Enrouleuse selon la revendication 7 ou 11, caractérisée en ce qu'a la fin de l'enroulement, lorsque les deux rouleaux mobiles en aval (28, 29) libèrent le rouleau de matelas comprimé (19), deux nouveaux rouleaux mobiles (36, 37) sont mis en position sans délai et que leur progression s'effectue dans le même sens que celui des rouleaux d'aval.
  13. Enrouleuse selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisée en ce que l'entraînement de l'un des tapis (1) est effectué par une bande transporteuse (8) qui le supporte.
  14. Rouleau de matelas isolant comprimé à base de fibres minérales obtenu par l'enrouleuse selon l'une des revendications précédentes, d'une masse spécifique à l'origine de 8 à 10 kg/m³ et apte à récupérer ses qualités après décompression, caractérisé en ce que son taux de compression est au moins de 8,5 à 1.
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