Brevet FR2027483A1 — publié le 19700925

i 2027483 La présente invention a pour objet un procédé et des dispositifs permettant, dans la section de séchage d'une machiné à fabriquer le papier, d'améliorer le séchage du produit terminé. Dans les machines à fabriquer le papier, on a constaté que 5 le séchage du papier sous atmosphère humide améliore la qualité du produit, en réduisant les défauts, notamment le gondolement et Je frisage du papier. Toutefois, l'utilisation d'une telle atmosphère humide réduit la vitesse de séchage à un niveau inacceptable. Ainsi dans le sécheur d'une machine à papier dont les 10 cylindres ou rouleaux sont en général capables de résister mécaniquement à une pression de vapeur interne d'environ 10 bars, il est nécessaire,notamment pour le séchage du papier journal, de ne soumettre les cylindres qu'à une pression de vapeur interne de l'ordre de 1 bar, pour maintenir la température de surface des cylindres à un niveau évitant l'excès de défauts de séchage du 15 produit fini. Il faut noter qu'une mauvaise qualité du papier peut apparaître seulement un certain temps après~~que le papier ait quitté le sécheur par des défauts tels que le gondolement et le frisage. On a constaté quren faisatit passer la bande de papier à travers une zone d'humidité ou "atmosphère retardatrice", il est possible 20 de donner au rouleau une température supérieure et d'augmenter la vitesse de séchage du papier, sans constater l'excès de défauts qui devrait normalement en découler. Une telle atmosphère retardatrice doit, de préférence, avoir un taux d'humidité absolue élevé obtenu par un mélangé d'air et de vapeur ou de vapeur saturée dont la température au thermomètre à boule sèche est de 25 5 à 30° supérieure à celle de la nappe de papier en mouvement, et d'une teneur en humidité donnant un effet de séchage minimal, et un abaissement minimal de la température du papier par évaporation, tout en évitant le mouillement ou la condensation sur la surface du'papier. L'humidité absolue doit être de préférence telle qu'elle détermine un léger gradient de tension 30 de vapeur positif afin que la tension partielle de vapeur de l'atmosphère retardatrice soit légèrement inférieure à la tension de vapeur effective de la nappe de papier. Pour créer économiquement une telle atmosphère permettant de retarder notablement le séchage du papier, essentiellement à la pression 35 atmosphérique, l'invention prévoit une chambre d'immersion, équipée d'un dispositif de régulation approprié, et utilisant l'échappement d'air du capot du sécheur, prélevé au-dessus des cylindres de la section de séchage, en 69 45691 2 2027483 mélange avec une admission de vapeur appropriée. La petite quantité de vapeur fraîche exigée peut, être obtenue de l'échappement des cylindres sécheurs. Les besoins en vapeur sont diminués en recyclant continuellement le mélange avec une petite admission de mélange frais. Une régulation précise de l'atmosphère 5 retardant le séchage peut être obtenue en faisant passer le mélange retarda— teur à basse pression dans un réchauffeur de mélange. L'alimentation en vapeur d'un tel réchauffeur peut être obtenue à partir de l'échappement du cylindre sécheurs ou par soufflage de vapeur. La chambre d'immersion ou retardatrice peut être reliée à l'échappement du capot économiseur principal, dans lequel 10 l'importante chaleur latente de la relativement petite quantité de fluide qui le traverse est prélevée économiquement. Le capot ou la chambre d'immersion est placé dans le sécheur après la section principale du sécheur, afin que la tendance du papier à présenter des défauts de séchage soit éliminée avant le passage de la bande 15 de papier dans l'enrouleuse. Lorsque l'invention est appliquée à une section de séchage existante, l'un des cylindres sécheurs ou un cylindre entraîné est enfermé dans un capot individuel ou chambre d'immersion dans laquelle est admise l'atmosphère de retardement du séchage. Pour améliorer l'effet de cette 20 chambre d'immersion, le cylindre qu'elle enferme peut être décalé par rapport à la ligne des autres cylindres, de manière à augmenter le trajet libre de la bande de papier par rapport aux deux cylindres adjacents. Ce décalage facilite la construction des parois du capot, et la réalisation des dispositifs d'étan-chéité à l'entrée et à la sortie de la bande de papier de même que l'accès an 25 capot lorsque la bande doit être introduite à la main. L'adoption de l'atmosphère retardatrice permet d'augmenter les températures des cylindres et les vitesses de séchage, de sorte que la chambre d'immersion peut être utilisée en prévoyant un rouleau de papier non chauffé si on le désire, la chambre d'immersion comportant d'autres dispositifs 30 de chauffage. Lorsque le dispositif selon l'invention est utilisé, on peut, soit supprimer un ou plusieurs des cylindres sécheurs près de la sortie, soit augmenter la vitesse de sortie, ce qui permet une augmentation correspondante de la vitesse globale du papiers donc un accroissement de la production de la machine à papier. 35 En raison de l'allongement de la longueur du trajet dans la zpne retardatrice, pour chaque cylindre ainsi modifié, l'extraction effective de l'humidité peut être de 25% de celle obtenue par un rouleau sécheur standard;, malgré le fait que les conditions décrites n'assurent pas un séchage véritable. 69 45691 3 2027483 Bien que la vapeur saturée à la pression atmosphérique puisse être substituée au mélange préféré air=vapeur, cette substition entraîne une réhumidification du papier, provoque une condensation sur les parois de la chambre, et rend le maintien du papier à une température 5 déterminée beaucoup plus difficile et moins économique. Ainsi3 le procédé selon l'invention utilise le sécheur d'une machine à papier pour sécher à un taux acceptable des pâtes à papier sujettes à présenter certains défauts tels le gondolement, le frisage, etc... Ce procédé consiste à augmenter la température d'au moins une section du 10 sécheur5 jusqu'à une valeur à laquelle se produirait normalement des défauts de séchage, à augmenter le taux de séchage de la matière,, et- à faire passer le papier dans une atmosphère retardatrice contrôlée après son passage dans les sections où la température a été augmentée, ce qui a pour effet d'améliorer le taux global de séchage de la matière, et de supprimer les défauts que 15 pourrait présenter le produit terminé. L'invention concerne également une section de séchage pour sécher le papier lors de sa fabrication, comportant plusieurs rouleaux ou cylindres de séchage chauffés, des dispositifs permettant d'utiliser un cylindre de séchage déterminé à une température de surface augmentée avec 20 un taux de séchage suffisamment élevé pour provoquer normalement des défauts de séchage, un capot formant une enceinte contenant le cylindre déterminé et traversé par le trajet du papier, et des dispositifs permettant de maintenir 1 - dans l'enceinte une atmosphère retardatrice contrôlée en contact intime avec au moins une des surfaces du papier,' afin d'éliminer la tendance du papier à 25 présenter des défauts de séchage. Dans le capot d'immersion, les conditions sont contrôlées pour maintenir une température au thermomètre sec de 5 à 30° au-dessus de la température du papier à son entrée dans 1^enceinte. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'examen de la description détaillée non limitative suivante et des dessins 30 annexés dans lesquels : ~ la figure 1 est une vue schématique représentant un élément de sécheur modifié selon l'invention; - la figure 2 est une coupe représentant une disposition de boîtes de soufflage pour l'introduction du mélange retardateur, et le 35 dispositif permettant de former ce mélange; ■=> la figure 3 représente le dispositif d'étanchéité autour du papier en mouvement; 69 45691 4 2027483 - la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif de dosage permettant la régulation de l'humidité dans la chambre d'immersion. La section 10 du sécheur représentée à la figure 1 comporte plusieurs cylindres sécheurs 11 représentés sans les rouleaux ni la bande de 5 feutre, équipée d'un capot d'immersion 12 dans lequel est disposé un cylindre entraîné 13 qui n'est pas alimenté en vapeur dans l'exemple illustré. Le capot d'immersion 12 comporte des parois 17, un couvercle 19 et des panneaux d'accès coulissants 20. Des joints 15 et 16 assurent l'étanchéité de l'entrée et de la sortie de la bande dans le capot 12. Plusieurs canalisations d'arrivée 18 10 dirigent le mélange retardateur dans des boîtes de soufflage 22 dirigeant le mélange sur l'es deux faces du papier dans les zones d'entrée et de sortie où le papier doit être guidé. Le fluide contenu dans le capot d'immersion 12 peut s'échapper dans le capot principal (non représenté) par un conduit 14. Les b o î t e¥"°cf e3"sou f f 1 a g e 22 comportent chacune plusieurs 15 orifices de sortie de mélange disposés en face du trajet de la bande de papier et sensiblement parallèles à celle-ci. LëglStrîrfces 22 peuvent coulisser perpendiculairement à la bande de papier et leur position peut être réglée pour stabiliser au mieux le trajet de la bande, les boîtes 22 peuvent également être écartées de la bande pour faciliter l'introduction du papier à la main. 20 Les boîtes de soufflage 22 peuvent se déplacer sur des galets 25' montés sur un plateau 25 fixé au fond du capot 12 et peuvent être rapidement amenées à leur position de travail par un dispositif mécanique, par exemple, un arbre et une chaîne (non représentés). Les parois du capot 12 sont de préférence isolées thermiquements et un réchauffeur tel qu'un serpentin à 25 vapeur 27 peut être utilisé pour maintenir la température désirée à 1'intérieur du capot d'immersion 12. La forme de réalisation représentée figure 1 montre l'encombrement minimal de l'appareil installé sur un cylindre sécheur simple et décalé, dans le sécheur existant d'une machine à papier. 30 Les boîtes de soufflage 22 représentées figure 2 permettent à la fois de mettre en contact intime l'arrivée du mélange retardateur et la bande de papier, et également de maintenir la stabilité de la bande pendant son trajet à travers le capot. Ceci réduit la longueur non guidée de la bande de papier, ce qui est particulièrement appréciable dans des machines à grandes 35 vitesses. D'autres dispositifs d'étanchéité comportant une série de joints peuvent être substitués aux boîtes de soufflage 22. Toutefois, l'efficacité d'une telle disposition exige un allongement considérable du trajet de la 69 45691 5 2027483 bande à l'intérieur du capot d'immersion 12 et n'améliore pas l'efficacité de la disposition précédemment décrite. Les boîtes de soufflage 22 sont montées symétriquement par rapport à la, bande de papier 21s et comportent des canalisations 18 reliées à 5 des conduits de distribution 42 formés par les parois de la boîte. La trajectoire de la bande de papier est déterminée par plusieurs guides 29, dont la surface voisine de la bande est d'un profil approprié qui engendre des turbulences localisées, tout en présentant une résistance importante aux pertes par échappement du fluide. Les guides 29 peuvent être des éléments extrudés. 10 Des écarteurs mécaniques 30 permettent de régler la position des guides 29 par rapport aux parois 42, ce qui permet d'ajuster la largeur des passages 24. Une paire d'ouvertures opposées 34 réunit les chambres 42 aux passages 24 pour y diriger le fluide retardateur. Il est préférable que les intervalles 24 de chaque côté de 15 la bande de papier reçoivent continuellement exactement la même quantité de mélange alimenté par exemple par des pompes à déplacement constant. La pression statique du mélange dépend étroitement de la largeur des passages, de sorte qu'une, augmentation du passage 24 d'un côté de la bande, provoqué par un mouvement de celle-ci, s'accompagne d'une réduction correspondante du passage 20 24 de l'autre côté de la bande, et provoque une baisse immédiate de la pression statique dans le passage le plus large et une augmentation de la pression statique dans le passage le plus étroit. La différence de pression qui en résulte engendre une force pneumatique corrective qui tend à ramener la bande de papier en position d'équilibre. Ainsi, le flottement inhérent de la bande 25 dans une direction perpendiculaire à son trajet que l'on constate avec une bande non stabilisée, est contrarié par l'amortissement des vibrations. La réduction à un niveau acceptable de l'amplitude du flottement de la bande permet d'obtenir un passage de bande plus stable. Le réglage des écarteurs mécaniques 30 permet de déplacer 30 des éléments de canal 29 et de les amener vers la bande 21 ou de les sa écarter, pour régler la pression de l'arrivée du mélange retardateur. Pour des pressions statiques dans l'ouverture du canal de l'ordre de 25 mm d'eau, la consommation de mélange recyclé sur la surface de la bande est modérée. Le mélange retardateur introduit dans les boîtes de soufflage 22 est à une pression suffisante 35 pour maintenir la chambre 12 à une pression légèrement supérieure à celle du capot de la sécherie, ainsi, l'échappement d'une partie du mélange dans le capot de la sécherie par le canal 14 peut s'effectuer sans difficulté, et le 69 45691 6 2027483 mélange retardateur restant peut être recyclé dans les boîtes de soufflage 22 à l'intérieur du capot d'immersion 12. La partie inférieure de la figure 2 représente le dispositif d'alimentation en mélange qui comporte un moteur 31 entraînant une paire de 5 ventilateurs 32 couplés alimentés par des tubulures d'alimentation 43 dont le débit est réglé par des vannes d'étranglement, pour réaliser des pressions équilibrées sur les côtés opposés de la boîte de soufflage 22. Le mélange recyclé du capot 12 revient par une canalisation 39 dans laquelle est disposé un instrument de mesure à boule .sèche 39Meniélange additionnel nécessaire pour 10 l'équilibre des conditions psychrornétriques à l'intérieur du capot 12 est envoyé par une canalisation 45 et les conduits couplés 37 et 38 dirigent les mélanges de fluides recyclés et complétés respectifs vers les canalisations d'alimentation 43. Les boîtes d'alimentation 22, ainsi que l'entrée et la 15 sortie de la bande de papier dans le capot d'immersion sont munies de joints, respectivement, 28, 15 et 16. La figure 3 représente la disposition du joint 28. Une paire de plateaux incurvés perforés 48 garnis d'un revêtement à faible coefficient de frottement, par exemple du Teflon, sont montés de part et 20 d'autre de la bande de papier 21, et peuvent coulisser jusqu'à une position d'étanchéité convenable sur la paroi 52 de la boîte de soufflage 22 pour constituer la fente de passage de la bande de papier. De l'air ou du mélange retardateur est alimenté dans les boîtes 46 par les canalisations 57. Le mélange s'écoule vers l'extérieur par une série de trous de petit diamètre 25 55 pour former un coussin d'air. Les boîtes 46 peuvent être ajustées par rapport aux parois 52, pour permettre le réglage de la fente de passage G, ce mouvement est effectué grâce à plusieurs cylindres pneumatiques 54 qui permettent de changer la position des boîtes pour passer la bande de papier à la main. 30 Pendant le fonctionnement de l'appareil, le joint 28 limite la fuite du mélange retardateur dans le capot 12, de la boîte de soufflage 22 le long de la surface de la bande 21, et en même temps, améliore le contact du mélange retardateur avec chacune des faces de la bande de papier. La figure'4 représente le dispositif de régulation automa-35 tique de l'admission du mélange retardateur dans le capot d'immersion 12. L'air humide du capot du sécheur est extrait en 58 par un pulseur d'air 59, et envoyé par l'intermédiaire d'une paire de régulateurs automatiques de 69 45691 7 2027483 pression 60 dont l'un est un régulateur à by-pass5 dans un conduit 61 qui comporte une ouverture de dosage 63. La vapeur d'une source appropriée, par exemple l'échappement des cylindres sécheurs, est envoyée dans la canalisation 65 qui comporte une vanne de régulation de pression 81 puis dans un collecteur 5 66 en liaison avec un régulateur triple de pression 70. Le régulateur 70 comporte trois brides de raccordement 71, 72 et 73 d'une dimension en rapport avec l'orifice 63 du dispositif de dosage de l'air, en liaison avec un collecteur de mélange 75 qui reçoit à la fois l'air et la vapeur pour former le mélange retardateur. La sélection des trois orifices de passage des brides 71, 10 72 et 73 détermine six combinaisons de débit possibles. Un manomètre différentiel 74 réunit chacune des branches du régulateur 70 au conduit de passage d'air 63, le manomètre 74 étant sélectivement couplé par des vannes "tout ou rien" aux branches 67, 68 ou 69. En égalisant la pression de vapeur au niveau de chacun des orifices de dimension choisie 71, 72, 73 avec la pression d'air 15 au niveau de l'orifice 62s opération visualisée par le manomètre différentiel 74, on réalise une humidité absolue pratiquement constante, dont la quantité peut varier en agissant sur les pressions égalisées avant les orifices respectifs. Le mélange retardateur passe dans un réchauffeur 82 équipé 20 d'un serpentin de chauffage 76 alimenté pari'échappement des cylindres du sécheur, dosé par la vanne de contrôle d'admission de vapeur 88. La température du mélange envoyé dans la canalisation 45 est régulée par un thermostat 77 qui agit sur la valve contrôlant l'admission de vapeur 88 par l'intermédiaire d'un servo-moteur 89, ce qui permet de main-25 tenir une température au thermomètre sec prédéterminée du mélange admis dans le capot d'immersion 12. La composition du mélange retardateur introduit dans le capot 12 par la canalisation 45 est déterminée et contrôlée en fonction de la caractéristique psychrométrique du mélange évacué du capot 12 par la 30 canalisation 14. Un instrument psychrométrique (non représenté) tel un enregistreur, monté sur la canalisation 14, émet des signaux lumineux qui donnent une indication visuelle des conditions de la caractéristique du mélange à l'intérieur du capot 12 au voisinage des limites de la tolérance prédéterminée. Lorsque la machine à papier fonctionne en condition stable,, 35 la nécessité dsun réglage se présente rarement,, et celui-ci est généralement effectué en faisant varier la quantité de mélange frais envoyé dans le capot d'immersion 12 à un état psychrométrique constant. Comme on l'a vu précédem 69 45691 8 2027483 ment,, ce réglage s'effectue en faisant varier la pression d'équilibrage avant les orifices 71s 72s 73 par un ajustement des régulateurs de pression 60 et 70 à des nouveaux niveaux prédéterminéss soit manuellement3 soit par un dispositif de télécommande (non représenté). Il est évident que l'automatisa-5 tion de cette opération, si elle est économiquement justifiée,, ou souhaitable pour d'autres raisons, peut être aisément réalisée en maintenant les impulsions des instruments de mesure "tout ou rien" dans une plage désirée, ce qui permet d'agir sur l'échappement du capot d'immersion. Une modification de la qualité du mélange par sélection d'un autre orifice de vapeur 71s 72 ou 73 est rarement 10 nécessaire. Ce cas se présente lorsque l'humidité absolue de l'échappement du capot du sécheur dépasse les limites normales en raison de modifications,etc... Le seul critère de réglage est encore une large limite "tout ou rien" de l'humidité absolue de l'échappement du capot principal dont la mesure s'ef= fectue par le conduit 58. L'utilisation d'une canalisation d'alimentation 15 (non représentée) à des intervalles de temps convenables permet la vérification., par les instruments psychrométriques, de la condition du mélange qui s'échappe du capot d'immersion 14. En dehors de ce cas, le réglage manuel de la qualité du mélange^tel qu'on l'a vu précédemment pour la qualité constante du mélange 20 est plus économique. 69 45691 9 2027483 REVENDICATIONS I. Procédé de séchage d'une bande de papier sujette à présenter des défauts de séchage dans le sécheur d'une machine à papier, caractérisé en ce qu'il consiste à élever la température d'au moins une portion du sécheur jusqu'à une valeur à laquelle apparaissent normalement les défauts de séchage, 5 à augmenter la vitesse de séchage de la bande de papiers et à faire passer la bande de papier dans une atmosphère retardatrice régulée après son passage dans la section de température plus élevée, ce qui permet d'obtenir une amélioration du taux total de séchage de la bande de papier et d'empêcher l'apparition de défauts du papier. 10 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite atmosphère retardatrice est une atmosphère à haute teneur en humidité composée d'air et de vapeur d'eau dont la température au thermomètre sec est au moins égale à la température de la bande de papier lors de son introduction dans ladite atmosphère. 15 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le sécheur comporte plusieurs cylindres sécheurs, au moins l'un desdits cylindres sécheurs fonctionnant avec une pression de vapeur augmentée dans une condition où apparaîtraient normalement des défauts du papier» 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que 20 la température au thermostat sec de l'atmosphère retardatrice est supérieure dans une limite de 5° à 30° à la température de la bande de papier à son entrée dans ladite atmosphère. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que l'atmosphère retardatrice se compose d'un mélange 25 d'air et de vapeur d'eau dont la tension de vapeur partielle est inférieure ou égale à celle de la tension de vapeur partielle effective de la surface du papier. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que l'atmosphère retardatrice se compose d'un mélange 30 d'air et de vapeur d'eau, et en ce que ce mélange est chauffé à une température supérieure à celle de la température d'entrée de la bande de papier. 69 45691 10 2027483 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'atmosphère retardatrice est évacuées et en ce que l'état psychrométrique de l'atmosphère retardatrice est modifié en fonction de l'état psychrométrique de l'atmosphère retardatrice évacuée. 5 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, pour le séchage d'une bande de papier en mouvement sur plusieurs cylindres sécheurs chauffés à une température supérieure à celle déterminant normalement le gondolage du papier, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre d'immersion entourant au moins une portion de la bande 10 de papier, et des dispositifs permettant de maintenir une atmosphère retar» datrice contrôlée dans la chambre, pour éliminer la tendance du papier à présenter des défauts de séchage.