Brevet FR2000444A1 — publié le 19690905

!• 2000444 69 00788 La présente invention se rapporte à une cuve cylindrique à axe vertical,qui est adaptée pour être parcourue axialement par une suspension de matière fibreuse cellulosique afin de soutirer une partie du liquide de la suspension , au moyen d'un jeu d'éléments 5 filtrants creux disposés dans la cuve et ayant des faces filtrantes cylindriques concentriques à la paroi cylindrique de cette cuve et des cavités qui communiquent avec les conduits deèortie du liquide. Dans les dispositifs de ce type, il a été proposé, par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 3^8 390, de remplacer le .10 liquide extrait de la suspension de matière fibreuse par un liquide distribué sur toute la section transversale de la cuve avec une répartition telle qu'on obtienne dans cette cuve un effet de filtrage à peu près aussi fort sur chacune des diverses surfaces filtrantes. Toutefois, on se heurtait à des difficultés pour le gui-15 dage de l'écoulement, en particulier, lorsque le liquide qui arrive par une seule et mime buse doit se diviser pour s fécouler en direction de deux surfaces filtrantes séparées situées de part et d'autre de la buse et à peu près à la même distance de celle-ci. Suivant l'invention, ces difficultés sont éliminées ou atténuées par 20 le fait que les surfaces filtrantes de rayons différents- sont reliées à des conduits de sortie séparés. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est possible de munir ces conduits de moyens séparés du réglage du débit. Ces moyens sont de préférence constitués par des vannes de réglage réglables individuellement. 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî tront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples : la Fig. 1 est une vue en coupe verticale axiale d'une cuve munie d'un dispositif de filtrage suivant l'invention ; 30 la Fig. 2 est une vue en coupe verticale axiale prise perpen diculairement au plan de la coupe de la Fig. 1. Sur les Fig. 1 et 2, la référence 10 désigne lafraroi cylindrique, en tole ou en béton, d'une cuve cylindrique à axe vertical de préférence adaptée pour l'exécution d'un traitement chimique ou 35 d'un autre traitement effectué sur une pâte constituée par une suspension d'une matière fibreuse cellulosique dans un liquide. C'est ainsi par exemple que la cuve peut être constituée par un digesteur pour le bois en copeaux, la paille ou autre matière végétale fine-« ment divisée ou bien par une tour pour le blanchiment d'une pate ^0 cellulosique qui a déjà subi une digestion et une opération de dé- 69 00788 2. 2000444 fibrage et qui est d'une consistance plus ou moins dense. En variante, la cuve peut être simplement destinée au lavage d'une pâte. La pâte est continuellement envoyée au moyen d'une pompe à l'extrémité inférieure (non représentée) de la cuve et elle y est 5 répartie (par exemple au moyen d'un dispositif diffuseur tel que décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2 764 011) sur toute la section transversale de la cuve de sorte qu'elle s'élève axialement dans la cuve, comme indiqué par les flèches 11 sur la Fig. 1, avec une vitesse à peu près identique en tous les points. 10 A son extrémité supérieure, la paroi cylindrique 10 de la cuve présenté une partie élargie 15 qui comporte une sortie 17 vers laquelle la couche supérieure de la colonne de pâte qui s'élève lentement dans la tour est déviée par un dispositif déchargeur constitué par des lames racleuses 19 fixées elles-mêmes à des bras 15 21 qui partent radialement d'un arbre 23 concentrique à la paroi cylindrique de la cuve et entraîné par un moteur 22. Un dispositif de filtrage, agencé à l'intérieur de la cuve est composé d'éléments filtrants 25, 27, concentriques entre eux et à la paroi latérale 13 de la cuve. L'élément filtrant 25 pré-20 sente une surface filtrante intérieure concave et une surface filtrante extérlettre convexe, constituées par des tôles cylindriques 29 et 30 respectivement, qui sont percées de trous ronds ou allongés,et elle comporte une cavité interne. Il en est de même pour l'élément filtrant 27. Les éléments filtrants sont situés au même niveau et 25 ont la même hauteur axiale e^ils sont reliés l'un à l'autre et portés par des bras porteurs dirigés horizontalement et radialement 33, 35* 37, 39, dont les sections sont de préférence profilées pour opposer le moins de résistance à l'écoulement axial de la pâte. Ces bras se prolongent à l'extérieur à travers la paroi 10 de la cuve, 30 et un dispositif moteur hydraulique 4l est fixé à l'extrémité extérieure de chacun de ces bras. Le jeu d'éléments filtrants décrit ci-dessus peut se déplacer légèrement dans le sens axial de la cuve de façon à accompagner l'élévation lente-de la pâte sur une petite distance ascendante et à revenir périodiquement et relativement ra-35 pidement dans le sens descendant sous l'action des dispositifs moteurs 4l, un déplacement relatif se produisant alors entre les surfaces filtrantes de ces éléments et la pâte. Suivant l'invention, la cavité intérieure de l'élément filtrant 25 est subdivisée par une cloison cylindrique 43 de façon à former 40 deux cavités concentriques séparées 45, 47. La cavité 45 est située 69 00788 2000444 derrière la tôle perforée convexe 29 de grand diamètre et recueile le filtrat qui traverse cette tôle tandis que l'autre cavité 47 est située derrière la tôle perforée concave 30 de petit diamètre et recueille le filtrat qui traverse cette tôle. La cavité 45 com-5 munique, à l'aide d'un passage 4-9 formé dans le bras porteur 37 et d'un tuyau souple de liaison, avec un conduit fixe de décharge 51 situé à l'extérieuj? de l§i cçive 10. Dans, le conduit est intercalé vanne 53 qui peut être reelee de façon a laisser passer un dispositif de réglage, constitué par uUe/certaine quantité désirée de liquide par unité de temps, le réglage se faisant soit 10 manuellement, soit automatiquement sous la commande drun ^ébimètre , , de meme 55 intercale dans le conduit 51. La cavité 47 communique / par un passage 57 formé dans le bras porteur 37 avec un deuxième conduit de décharge 59 muni d'une vanne de réglage 6l. L'élément filtrant 27 est de même muni d'une cloison cylin-15 drique 63 qui divise son volume intérieur en deux cavités séparées 60, 62, qui, à l'aide de passages formés dans le bras porteur 33, communiquent respectivement avec des conduits de décharge extérieurs séparés 65 et 67, munis respectivement de vannes de réglage 69 et 71. 20 Lorsque la pâte s'élève en passant sur les surfaces filtrantes 29, 30, 31, 32, une partie de sa tenëor en liquide pénètre dans les cavités des éléments filtrants et est évacuée par les conduits de décharge 51, 59, 65, 67,qui peuvent être mis en communication avec le vide pour augmenter le débit. En réglant les vannes 55, 6l, 69, 25 71, il est possible de régler la quantité totale de liquide évacué par ces conduits ainsi que la répartition de la quantité totale entre les divers conduits. Il est donc ainsi possible de régler l'effet de filtrage de telle façon que la pâte soit traitée très uniformément sur toute la section de la cuve et de façon que, lors-30 qu'on désire concentrer cette pâte par extraction du liquide, la pâte prenne à peu près la même consistance dans les parties centrales que dans les parties périphériques de la colonne de pâte. Naturellement, l'uniformité est améliorée lorsque le nombre d'éléments filtrants croît. Pour plus de clarté, le dessin ne repré-35 sente que deux éléments filtrants, mais il est habituellement préférable de prévoir un plus grand nombre, par exemple 4, 5 ou même plus, d'éléments filtrants concentriques. A ce moment, le nombre des cavités devient tellement grand qu^.1 peut être avantageux de relier ces cavités par groupes à des conduits de décharge communs. 40 Etant donné que le liquide de la pâte qui s'élève dans l'espace 69 00788 2000444 compris entre deux éléments filtrants a tendance à s'écouler moins facilement vers la face filtrante convexe intérieure de cet espace que la surface filtrante concave extérieure, il peut être avantageux de relier les surfaces filtrantes convexes des divers éléments 5 filtrants en parallèle à un premier conduit de décharge commun et de relier les surfaces filtrantes concaves à un deuxième conduit de décharge eommun qui peut être réglé indépendamment. On peut par ce moyen contrarier ladite tendance et rendre l'effet de filtrage aussi bon dans les deux sens. 10 L'invention peut également s'appliqua?au cas où les éléments filtrants sont divisés en zones en hauteur, comme représenté sur le dessin. En effet, les éléments filtrants 25, 27 sont alors divisés Intérieurement par des cloison horizontales 73, 75, de façon à former un groupe supérieur de cavités complètement séparées des 15 cavités mentionnées plus haut et de leurs sorties. Ces cavités supérieures qui peuvent servir à extraire de la pâte une fraction liquide qui comporte habituellement une plus petite teneur en produits chimiques sont reliées à un ensemble séparé de conduits de décharge analogue à l'ensemble décrit plus haut pour les cavités 20 inférieures des éléments filtrants. Par conséquent, les cavités supérieures sont divisées dans le sens radial, les cloisons cylindriques 4-3, 63 se prolongeant, au-delà des cloisons horizontales 73, 75 jusqu'aux bords supérieurs des éléments filtrants. La cavité extérieure supérieure 77 de l'élément filtrant 25 de plus 25 grande largeur communique au moyen d'un conduit de dérivation 79 avec un passage 8l formé dans le bras porteur 39, d'où le liquide extrait est envoyé à un conduit de décharge extérieur 83 muni d'une vanne de réglage 85. De même, la cavité supérieure intérieure 87 communique avec un conduit de décharge 89 muni d'une vanne de ré-30 glage 91. Les deux cavités supérieures de l'élément filtrant 27 de plus faible diamètre communique également, au moyen de conduits de dérivation et de passages formés dans le bras porteur 35, avec deux conduits de décharge 93, 95, munis de vannes de réglage 97 et 99 et qui leur correspondent respectivement. En outre, les cavités 35 supérieures peuvent être reliées par groupes à des conduits de décharge communs ayant chacun des moyens de réglage séparés. Pour remplacer totalement ou partiellement le liquide extrait de la pâte par les éléments filtrants, il est prévu un dispositif pour d alimentation en liquide de remplacement et / le répartir dans la 40 pâte. Ce dispositif est divisé en deux ensembles séparés, et deux 69 00788 5. 2000444 liquides différents peuvent être répartis à différents niveaux dans la cuve. L'un des ensembles comprend un conduit d'alimentation fixe 101 muni d'une vanne de commande 103, un réservoir 105 fixé à l'arbre 23, des tubes distributeurs 107, 108, 109 et des 5 tubes diffuseurs verticaux 111, 113, 115, qui présentent respectivement des buses 117, 119 et 121. Au moyen de vannes réglables 123, on peut répartir la quantité de liquide introduite dans le réservoir 105 dans des proportions appropriées entre les trois compartiments 125 situés à l'extérieur du réservoir 105 et, par con-10 séquent entre les trois buses. L'autre ensemble d'introduction de liquide comprend un conduit d'alimentation fixe 127, muni d'une vanne de réglage 129, un réservoir tournant 131, trois compartiments de distribution 133, des tubes de distribution 135, 137,139 et des tubes diffuseurs verticaux l4l, 143, 145 munis de buses 147, 15 149, 151. Les buses sont allongées dans le sens vertical de sorte que, lorsque l'arbre 23 est entraîné en rotation, chaque buse diffuse le liquide sur une surface cylindrique. Les buses 117 119, 121 ont la même dimension verticale et sont situées au même niveau. Il en est de même pour les buses appartenant au groupe 147, 149, 20 151. Le tube diffuseur 111, qui appartient au premier ensemble de distribution de liquide, se déplace sur un trajet ayant le même rayon que le trajet du tube diffuseur l4l, qui appartient à l'autre ensemble de distribution de liquide, mais la buse 117 du premier tube est décalée axialement par rapport à la buse 147 du der-25 nier tube. Le liquide qui est introduit par le premier conduit 101 est donc distribué sur une surface cylindrique ayant le même rayon que la surface cylindrique sur laquelle le liquide arrivant par le conduit 127 est distribué mais à un autre emplacement en hauteur. Il en est de même pour les positions relatives des buses 119, 149 30 et les positions relatives des buses 121, 151. L'ensemble du dispositif de distribution du liquide diffuse donc deux liquides sur des zones dohauteur différentes et, dans chaque zone, le liquide est réparti par des buses qui se déplacent entre les éléments filtrants 25, 27 ou sur une seule face de ces éléments. Par ailleurs, 35 les buses sont situées dans l'intervalle de hauteur compris entre les limites des éléments filtrants, ce qui implique que le courant de déplacement du liquide à travers la pâte sera dirigé transversalement par rapport au flux axial de la pâte, c'est-à-dire à peu près horizontalement et radialement. Les niveaux des buses peuvent 40 correspondre approximativement aux niveaux des divisions des éléments filtrants au-dessus et au-dessous des cloisons 73, 75, mais 69 00788 2000444 il est fréquemment préférable qu'il existe un.certain décalage relatif dans le sens axial. Le dispositif de distribution de liquide qui a été décrit assure une répartition relativement uniforme du liquide dans le sens 3 radial, mais on ne peut pas obtenir que la quantité de liquide injectée dans la pâte , par exemple par la buse 119, so.it divisée convenablement entre les deux directions radiales opposées ; l'expérience a montré que, si les cavités 47, 62 étaient reliées en . parallèle , la quantité de liquide qui traverse la surface filtran-10 te 32 relativement petite pour pénétrer dans la cavité 62 serait plus petite que celle qui traverse la surface filtrante 30 relativement grande pour pénétrer dans la cavité 4-7- Suivant l'invention, il est maintenant possible, au moyen des vannes 6l, 69, de régler lesdites quantités de liquide dans la proportion voulue et 15 d'obtenir que le flux de liquide sortant par la buse 119 soit convenablement réparti entre les deux sens radiaux opposés, afin que la teneur antérieure de la pâte en liquide soit prélevée dans la même mesure sur la pâte qui passe entre le trajet cylindrique de la buse et la surface filtrante concave 30 et sur la pâte qui 20 passe entre ce trajet cylindrique et la surface filtrante convexe 32. 69 00788 7. 2000444 REVENDICATIONS 1) Un dispositif destiné à être placé dans une cuve cylindrique à axe vertical adaptée pour être parcourue axialement par un courant de suspension de matière fibreuse cellulosique, ce dispo- 5 sitif servant à retirer une partie du liquide de la suspension au moyen d'un ensemble d'éléments filtrants creux disposés dans la cuve et présentant des surfaces filtrantes cylindriques concentriques à la paroi cylindrique de la cuve, et des cavités qui communiquent avec des conduits de décharge du liquide, caracté- 10 risé en ce que les faces filtrantes de rayons différents sont combinées à des conduits de décharge séparés.. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces filtrantes de rayons différents sont combinées à des conduits de sortie munis de moyens séparés de réglage de l'é- 15 coulement, à l'aide desquels on peut régler la sortie de liquide à travers une face filtrante, indépendamment de la sortie de liquide à travers une autre face filtrante. 3) Dispositif suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que des vannes de réglage pouvant être manoeuvrées 20 séparément sont intercalées dans les conduits de décharge. 4) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une surface filtrante concave est reliée à un conduit de décharge différent de celui relié à une surface filtrante convexe. 5) Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce 25 que toutes les surfaces filtrantes concaves ou du moins la majorité de ces surfaces sont reliées en parallèle à un conduit de décharge commun et en ce que toutes les surfaces filtrantes convexes, ou du moins la majorité de ces surfaces, sont reliées à un autre conduit de décharge commun. 30 6) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, carac térisé en ce qu'un ou plusieurs des éléments filtrants creux est ou sont munis d'une cloison cylindrique médiane, chacune des cavités situées de part ét d'autre de cette cloison étant reliée à un conduit de décharge séparé. 35 7) ®^sPos|^i^e^"'"van1: l'une ^es revendications précédentes, dans lequel les ^ filtrants sont divisés en zones en hauteur, qui sont elles-mêmes combinées à des sorties séparées, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens qui règlent séparément les courants qui passent par lesdites sorties. o S) Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce 69 00788 8. 2000444 que chacune des zones de hauteur d'un élément filtrant est munie d'une cloison cylindrique médiane et de dispositifs servant à régler séparément l'écoulement en provenance des cavités situées de part et d'autre de la cloison médiane.