Brevet FR2163616A1 — publié le 19730727

La présente invention se rapporte à un procédé de formation et de lavage continus d'une nappe fibreuse en mouvement, comprenant les phases suivantes : une suspension fibreuse produite par le traitement chimique et lessivage d'une matière cellulosique, est débitée à une zone de formation de la nappe, dans laquelle elle est transformée en une nappe fibreuse par perte de son liquide à travers un organe filtrant perméable aux liquides, que l'on fait circuler en boucle fermée, et qui constitue l'unè des surfaces limites de la zone de formation de la nappe, d'une zone de lavage et d'une zone de pressurage, toutes ces zones se succédant en restant en communication directe ; la nappe fibreuse est transportée sur l'élément filtrant, de la zone de formation de la nappe, dans la zone de lavage et la zone de pressurage ; la nappe fibreuse est ensuite comprimée dans la zone de lavage et, en meme temps un liquide de lavage sous pression pénètre dans la nappe fibreuse, à travers la face de cette nappe qui est la plus éloignée de l'élément filtrant, et déplace le liquide de suspension contenu dans la nappe fibreuse, ce liquide s'écoulant à travers l'élément filtrant ; on soumet la nappe fibreuse à une nouvelle compression dans la zone de pressurage en évacuant le liquide exclusivement à travers l'élément filtrant. L'invention a également pour objet une machine prévue pour la mise en oeuvre de ce procédé, de formation et de lavage continu d'une nappe fibreuse en mouvement, et qui comprend un tambour rotatif qui comporte une paroi cylindrique formant un élément filtrant perméable aux liquides ; un orifice de sortie intérieur pour l'évacuation du liquide ; des dispositifs d'en traitement et de réglage de la vitesse ; une enveloppe agencée à l'extérieur du tambour et qui délimite entre elle-mme et la paroi du tambour une chambre fermée d'une forme telle que la distance radiale séparant la paroi du tambour de l'enveloppe diminue de l'extrémité amont de cette chambre jusqu'à son extrémité aval, vu dans le sens de la rotation du tambour, un dispositif d'alimentation débitant la suspension de fibres dans 11 extrémité amont de ladite chambre ; et une fente ménagée entre l'enveloppe et la paroi du tambour à l'extrémité aval de la chambre ; des perforations formées dans 11 enveloppe dans une zone de lavage qui constitue la partie aval de la chambre, vu dans le sens de la rotation du tambour ; une ou plusieurs chambres de liquide de lavage, situées à ltextérieur de l'enveloppe et qui communiquent avec la zone de lavage à travers lesdites perforations ; un rouleau de pressurage rotatif à travers la paroi duquel le liquide ne peut pas pénétrer et qui délimite la zone de pressurage en combinaison avec la paroi du tambour, immédiatement en aval de la fente, vu dans le sens de la rotation du tambour ; des instruments de mesure de la pression qui sont agencés pour capter la pression linéaire régnant dans la zone de pressurage et pour émettre des signaux indicatifs de cette pression ; et des appareils de commande agencés pour commander les dispositifs de réglage de la vitesse du tambour en réaction aux signaux émis par lesdits instruments de mesure de la pression. On traite du bois ou d'autres matières cellulosiques dans un lessiveur, à l'aide de produits chimiques destinés à extraire le cellulose, et on obtient une suspension qui contient, en supplément de la cellulose, des substances organiques et inorganiques dissoutes dans le liquide de suspension. Les fibres li- bérées du bois ou des matières cellulosiques de départ doiveX* être séparées du liquide de la suspension de façon aussi efficace que possible.Le liquide de la suspension ne doit pas être rejeté du fait que, d'une part, certains des produits chimiques contenus dans ce liquide peuvent être réutilisés avec profit dans le traitement d'extraction de la cellulose, que, d'autre part, les substances organiques peuvent être utilisées comme combustible et, finalement, parce qu'on ne doit pas rejeter le liquide de la suspension dans les cours d'eau, afin d'éviter la pollution de la nature. Rabituellement, les procédés appliqués pour récupérer les substances utiles du liquide de la suspension comportent des traitements d'évaporation et il est donc avantageux que les quantités de liquide soumises au traitement de récupération de la cellulose soient aussi faibles que possible.Une caractéristique importante du procédé suivant l'invention consiste en ce que le traitement de lavage est exécuté après que les fibres ont été'pratiquement séparées du liquide de la suspension. Pendant le lavage, il est souhaitable de limiter à une quantité aussi faible que possible le liquide de lavage qui se mélange au liquide de la suspension et dilue ce dernier. Le procédé de lavage qui, jusqu'à présent correspond le mieux aux conditions mentionnées ci-dessus est celui décrit dans le brevet suédois 318.183. Pour cela, on utilise un dispositif composé d'un tambour rotatif comportant une paroi cylindrique perforée et qui est entourée de deux éléments de pression agencés directement à la suite l'un de l'autre et qui forment, entre eux et la paroi du tambour, un espace qui converge dans le sens de la rotation de ce tambour. Une toile métallique est agencée pour se déplacer le long des surfaces des éléments de pression qui sont dirigées vers le tambour et qui sont perforées. La suspension de fibres est introduite dans l'espace compris entre la toile métallique et le tambour, à l'endroit où la distance séparant le premier élément de pression de la paroi du tambour est la plus grande.Le liquide de la suspension est drainé à travers les perforations de la paroi cylindrique du tambour et du premier élément de pression, de sorte qu'il se forme des nappes fibreuses sur la paroi cylindrique du tambour et sur la toile métallique. Le liquide drainé est recueilli à l'intérieur du tambour et d'une enveloppe disposée à l'extérieur de l'élément de pression et il en est ensuite évacué. Etant donné que les voiles fibreux deviennent de plus en plus épais dans le sens de la rotation du tambour et qu'ils sont entraînés dans un espace convergent, ils se combinent en une seule nappe fibreuse. Cette nappe est transportée le long du deuxième élément de pression et elle est ensuite soumise à un pressurage par ce deuxième élément. Le deuxième élément de pression est également muni de perforations.Un liquide de lavage est refoulé sous une forte pression à travers ces perforations et déplace le liquide de la suspension qui reste contenue dans la nappe fibreuse. Aprms ce lavage par déplacement du liquide, la nappe fibreuse est comprimée entre la toile métallique et le tambour au moyen d'un rouleau de pression et elle est séparée du tambour. Etant donné que la nappe fibreuse est maintenue comprimée pendant le lavage par déplacement et qu'elle possède par conséquent une forte teneur en solides secs, le liquide libre et les volumes de liquides stagnants qui sont présents dans la bande participent au déplacement et on obtient donc un bon effet de lavage. Etant donné que le déplacement est effectué au moyen d'un liquide de lavage sous pression élevée, ce liquide pénètre à travers la bande sur une grande partie de la longueur de la zone de lavage par déplacement et le procédé exige donc une quantité de liquide de lavage relativement grande. L'appareillage nécessaire pour la mise en oeuvre de ce procédé est relativement compliqué et il présente certains inconvénients tels que, par exemple, l'usure de la toile métallique, qui risque de déterminer la rupture. L'invention a pour but d'apporter un procédé de formation et lavage continus d'une nappe fibreuse en mouvement qui, tout en conservant les avantages obtenus par le procédé de lava haut ge à la presse décrit plus ,ne comporte pas les inconvénients de ce procédé, principalement parce qu'il n'exige qu'une quantité de liquide de lavage beaucoup plus faible. L'invention- a également pour but de réaliser une machine d'une grande fiabilité et exempte des inconvénients qui affectent les dispositifs utilisés dans la technique antérieure. Les problèmes consistant à réduire le plus possible la quantité de liquide de lavage nécessaire pour obtenir un traitement continu et efficace de lavage d'une nappe fibreuse en mouvement par déplacement de liquide exigent pour leur résolution la prise en considération des facteurs suivants, entre autres la nappe fibreuse à laver doit posséder une épaisseur uniforme, une structure homogène et une forte teneur en solides secs, et ces caractéristiques doivent être maintenues pendant tout le traitement de lavage par déplacement. Le déplacement de liquide doit être exécuté avec une différence de pression raisonnablement limitée entre les deux faces de la nappe fibreuse et il ne doit pas déterminer de mouvements relatifs des fibres les unes par rapport aux autres.L'effet de lavage du traitement de lavage par dépla- cement de liquide est fonction du rapport entre le volume de liquide de lavage débité et le volume de liquide de suspension enfermé dans la nappe fibreuse. Plus la teneur de la bande en solides secs est élevée, moins la quantité de liquide de lavage exigée pour un effet de lavage donné est grande. Pour obtenir un effet de lavage donné et constant lorsqu'on lave une bande continue en mouvement, on doit maintenir constant le rapport entre le volume de liquide de lavage débité à la nappe fibreuse dans la zone de lavage et la combinaison de l'épaisseur de la nappe lavée et de sa teneur en solides secs au moment où elle sort du dispositif de lavage. Le problème de réduction de la quantité de liquide de lavage nécessaire est résolu suivant l'invention grâee au fait que la nappe fibreuse, pendant son passage dans la zone de lavage convergente dans le sens du défilement et dans la zone de pressurage qui lui fait suite, n'est drainée que dans un seul sens, plus précisément à travers la paroi cylindrique du tambour qui forme l'organe filtrant, et en ce que, dans la zone de lavage, on fait pénétrer le liquide de lavage dans la nappe fibreuse dans le même sens que l'expulsion du liquide de cette nappe et en une quantité limitée de façon qutil déplace le liquide de la suspension jusqu'à une distance de la face de cette nappe la plus éloignée de l'organe filtrant, qui est inférieure à l'épaisseur que cette nappe possède à l'extrémité aval de la zone de lavage mais supérieure à l'épaisseur que cette nappe possède dans la zone de pressurage. De cette façon, la quantité de liquide de suspension qui est déplacée dans la zone de lavage et qui est éliminée à travers l'organe filtrant est limitée de telle sorte telle que, à l'extrémité aval de la zone de lavage, seule la couche de la nappe qui est la plus rapprochée de l'organe filtrant contient du liquide de la suspension tandis que l'autre partie de la bande ne contient que du liquide de lavage.Dans la zone suivante, ou zone de pressurage, qui est comprise entre l'organe filtrant et le rouleau de pressurage, lequel est muni d'une paroi cylindrique à travers laquelle le liquide ne peut pas pénétrer, la nappe fibreuse est encore comprimée, de sorte que le liquide de lavage déjà contenu dans cette nappe déplace le reste du liquide de suspension qui était encore contenu. Ce n1 est que dans la zone de pressurage qu'une certaine quantité du liquide de lavage est expulsée à travers l'organe filtrant et se mélange au liquide de suspension. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que le liquide de lavage que l'on force à pénétrer dans la nappe fibreuse dans la zone de lavage est limité quantitativement de manière à ne pénétrer dans cette nappe fibreuse que jusqu'à une distance de la face de la nappe la plus éloignée de l'organe filtrant qui est inférieure à l'épaisseur que la bande fibreuse possède à l'extrémité aval de la zone de lavage mais supérieure à l'épaisseur que cette bande fibreuse présente dans la zone de pressurage. Si la pression linéaire et l'espace libre ménagé dans la zone de pressurage sont maintenus constants, la teneur en solides secs et l'épaisseur de la bande seront également maintenus constants. La quantité de liquide de lavage nécessaire pour assurer le déplacement du liquide de suspension décrit plus haut peut alors être calculée facilement. Il est possible de maintenir la hauteur libre de la zone de pressurage à une valeur à peu près constante par une construction appropriée. La pression linéaire est alors déterminée par la quantité de suspension de fibres amenée à la zone de formation de la nappe et par la vitesse du tambour filtrant.Si l'on choisit par exemple de maintenir constant le débit d'arrivée de la suspension de fibres, on peut asservir à la pression linéaire régnant dans la zone de serrage de la presse, à l'aide d'un dispositif de commande de type connu en soi, au rapport entre la vitesse du tambour filtrant et au débit d'alimentation du liquide de lavage, de manière à maintenir constamment la profondeur de déplacement du liquide de suspension à la valeur désirée, même en dépit des variations de-fonctionnement qui se produisent normalement. Suivant une variante, on maintient la vitesse du tambour filtrant à une valeur constante et, dans ce cas, les débits de la suspension de fibres et du liquide de lavage sont asservis à la pression linéaire. La machine suivant l'invention est essentiellement caractérisée par des vannes de réglage destinées à régler en volume le débit du liquide de lavage qui pénètre dans la zone de lavage à travers les perforations, ces vannes étant commandées par des signaux émis par les appareils de commande et qui sont indicatifs de la vitesse du tambour. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, la Fig. I est une vue schématique et en coupe d'une machine suivant l'invention la Fig. 2 représente schématiquement le traitement de lavage par déplacement de liquide suivant l'invention. La machine représentée sur la Fig. 1 comprend un tambour rotatif 1 dont la paroi cylindrique 3 forme un organe filtrant à travers lequel le liquide peut pénétrer. Le tambour 1 tourillonne dans un bâti de machine par des paliers 5 et il est muni de dispositif 7 d'entraînement et de réglage de la vitesse. Une enveloppe 9 est agencée autour du tambour pour délimiter une chambre fermée entre elle-même et la paroi cylindrique 3 du tambour 1, avec-une disposition telle que la distance radiale séparant la paroi 3 de l'enveloppe 9 diminue de l'extrémité amont de la chambre il à son extrémité aval, vu dans le sens de la rotation du tambour 1. A l'extrémité amont de la chambre 11, sont prévus des dispositifs d'alimentation 13 servant à introduire la suspension de fibres dans l'enveloppe 9, et qui sont agencés pour étaler uniformément un flux de suspension sur toute la longueur axiale de la paroi 3. A l'extrémité aval de la chambre 11, il se forme une fente 15 de largeur uniforme entre l'enveloppe 9 et la paroi 3.Dans sa première partie, vu dans le sens de la rotation du tambour 1, la chambre 11 constitue une zone 17 de formation de la feuille et, dans sa partie aval, cette chambre constitue une zone de lavage 19. Dans cette zone 19, l'enveloppe 9 est percée de perforations 21 par où pénètre le liquide de lavage, lequel est débité par une chambre 23 de liquide de lavage agencée à l'extérieur de l'enveloppe. La chambre 23 de liquide de lavage est équipée de dispositifs d'alimentation 25 prévus pour l'introduction du liquide de lavage, et qui comprennent une ou plusieurs vannes de commande servo-commandées 27. Au-delà de l'extrémité aval de la zone de lavage 19, est prévu un rouleau de pressurage rotatif 29 présentant une paroi cylindrique 31 à travers laquelle le liquide ne peut pas pénétrer.Le rouleau de pressurage 29 tourillonne dans des paliers au moyen de tourillons 33, dans le même bâti de machine que le tambour 1 et, il forme avec la paroi cylindrique 3 du tambour 1 une zone de pressurage 35 d'épaisseur constante qui est en communication directe avec la fente 15 pendant le fonctionnement. Les tourillons 33 du rouleau 29 sont équi- pés d'un instrument 37 de mesure de la pression, par exemple d'une jauge de contrainte agencée pour émettre des signaux qui correspondent à la pression linéaire régnant dans la zone de pressurage 35. En aval de la zone de pressurage, se trouve un dispositif d'évacuation de la nappe comprenant un racleur 39 et une vis 41 qui assure les fonctions combinées d'entraînement et de déchiquetage. Pour commander les opérations de formation de nappe et de lavage, la machine comprend une installation de commande comportant un appareil de commande 43 relié par des lignes 45, 47, 49, respectivement à l'instrument de mesure 37, au dispositif 7 de réglage de la vitesse du tambour 1, et à la vanne de réglage 17 de la chambre 23 du liquide de lavage. Les organes constitutifs de l'installation de commande peuvent être électriques, hydrauliques, pneumatiques ou mécaniques, suivant un mode de construction connu en soi. Un orifice de sortie 50 est prévu pour l'évacuation du liquide de suspension qui pénètre dans le tambour 1. La machine représentée sur la Fig. 1 fonctionne de la façon suivante La suspension de fibres 51 est introduite sous pression, en une quantité constante par unité de temps, dans la zone 17 de formation de la nappe de la chambre 11, à travers les dispositifs d'alimentation 13, en même temps que le tambour 1 est entraîné en rotation à une vitesse à peu prOs constante. En raison de la différence de pression entre la chambre il et l'intérieur du tambour 1, le liquide 53 de la suspension traverse la paroi 3 du tambour 1 et il se forme une nappe fibreuse 25 sur cette paroi 3. Au cours de son transport sur la paroi 3 du tambour, à travers la zone 17 de formation de la nappe, cette nappe 55 prend une épaisseur croissante jusqu'à ce qu'elle remplisse totalement l'espace compris entre la paroi 3 du tambour et l'enveloppe 9 de la machine. Ensuite, en raison du rétrécissement progressif de la chambre Il dans le sens de rotation du tambour 1, la nappe fibreuse 55 subit une compression en même temps qu'elle est transportée en direction de la fente 15, de sorte que le liquide 53 de suspension est expulsé à travers la paroi perforée 3. Lorsque la nappe fibreuse 55 passe dans la zone de lavage 19, un liquide de lavage 57 est refoulé sous pression à débit constant par unité dé temps, à travers les perforations 21, et pénètre dans la nappe fibreuse 55.Le liquide de lavage 57 déplace le liquide 53 de suspension qui subsiste encore dans la nappe fibreuse 55, jusqu'au niveau d'une ligne A-A' (Fig. 2) qui est contenue dans les limites de l'épaisseur de la nappe fibreuse 55. Le liquide 53 de la suspension qui est déplacé est évacué à travers la paroi 3 du tambour. Au moment où la nappe passe dans la fente 15, seule la couche superficielle de la nappe fibreuse 55 qui est la plus proche de la paroi 3, c'est-à-dire celle qui est située au-dessous de la ligne A-A', contient du liquide de suspension 53 tandis que le reste de la nappe 55 ne contient que du liquide de lavage 57. Dans la zone de pressurage 35 qui est située immédiatement en aval de la fente 15, la nappe fibreuse 55 est comprimée, avantageusement à une consistance de 30 à 70 %, c'est-à-dire qu'elle est ramenée à une épaisseur inférieure à celle de la partie de la nappe fibreuse 55 qui, dans la fente 15, ne contenait que du liquide de lavage. Etant donné que la paroi 31 du rouleau de pressurage 29 ne se laisse pas traverser par le liquide, le liquide qui est expulsé dans la zone de pressurage 35 ne peut s'échapper qu'à travers la paroi 3 du tambour 1 ; cette opération expulsant tout d'abord la totalité du liquide 53 de la suspension qui subsistait encore dans la nappe fibreuse 55 puis une partie du liqui de de lavage 57, à travers la paroi 3 du tambour 1.Ce n'est donc que sous la zone de pressurage 35 qu'une certaine quantité du liquide de lavage 57 est expulsée à travers la paroi 3 du tambour et se mélange au liquide 53 de la suspension à l'intérieur du tambour 1. Pour le déplacement du liquide de suspension se produise de la façon voulue, c'est-à-dire qu'il atteigne la ligne A-A' (Fig. 2), on doit coordonner les paramètres suivants au moyen d'un appareillage de commande : la pression linéaire régnant dans la zone de pressurage 35, la vitesse du tambour 1 et le débit du liquide de lavage 57. L'épaisseur de la nappe dans la zone de pressurage 35 et le débit d'alimentation de la suspension de fibres 51 sont maintenus à peu près constants par des dispositifs connus en soi et non représentés sur les dessins. Pendant le fonctionnement, les instruments 37 de mesure de la pression transmettent continuellement des signaux indicatifs de la valeur réelle de la pression linéaire à l'appareil de commande 43, dans lequel ces signaux sont comparés à une valeur de consigne réglée. Dans le cas où il existe une différence entre ces valeurs, l'appareil de commande 43 transmet des signaux de correction au dispositif 7 de commande de la vitesse du tambour 1 de telle manière que, lorsque la pression linéaire tombe, la vitesse du tambour 1 diminue. 'appareil de commande 43 transmet simultanément des signaux dépendants de la valeur réelle de la vitesse du tambour 1 à la vanne 27 de réglage servo-commandée en vue de corriger le débit de liquide de lavage 57 transmis à la chambre 23. REVENDICATIONS 1.- Procédé de formation et de lavage continus d'une nappe fibreuse en mouvement, comprenant les phases suivantes une suspension fibreuse (51) produite par traitement chimique et lessivage d'une matière cellulosique, est débitée à une zone (17) de formation de la nappe, dans laquelle elle est transformée en une nappe fibreuse (55) par perte de son liquide à travers un organe filtrant (3) perméable aux liquides, que l'on fait circuler en boucle fermée, et qui constitue l'une des surfaces limites de la zone (17) de formation de la nappe, d'une zone de lavage (19) et d'une zone de pressurage (35), toutes ces zones se succédant en restant en communication directe ; la nappe fibreuse (55) est transportée sur l'élément filtrant (3), de la zone (17) de formation de la nappe, dans la zone de lavage (19) et la zone de pressurage (35) ; la nappe fibreuse (55) est ensuite comprimée dans la zone de lavage (19) et, en même temps un liquide de lavage (57) sous pression pénètre dans la nappe fibreuse (55), à travers la face de cette nappe qui est la plus éloignée de l'élé- ment filtrant (3), et déplace le liquide (53) de suspension contenu dans la nappe fibreuse (55) ce liquide s'écoulant à travers l'élément filtrant (3) ; on soumet la nappe fibreuse (55) à une nouvelle compression dans la zone de pressurage (35) en évacuant le liquide exclusivement à travers l'élément filtrant (3), ce procédé étant caractérisé en ce que le liquide de lavage- (57) que l'on fait pénétrer dans la nappe fibreuse (55) à l'intérieur de la zone de lavage (19) est limité quantitativement de manière à ne pénétrer dans cette nappe fibreuse que jusqu'à une distance de la face-de cettenappe la plus éloignée de l'élément filtrant (3) qui est inférieure à l'épaisseur que cette nappe fibreuse possède à ltextrémité aval de la zone de lavage (19) mais supérieure à l'épaisseur que cette nappe possède dans la zone de pressurage (35). 2.- Machine pour la mise en oeuvre du procédé de formation et-de lavage continu d'une nappe fibreuse en mouvement, suivant la revendication 1, cette machine comprenant un tambour rotatif (1), qui comporte une paroi cylindrique (3) formant un élément filtrant perméable aux liquides ; un orifice de sortie intérieur (50) pour l'évacuation du liquide ; des dispositifs (7) d'entraînement et de réglage de la vitesse ; une enveloppe (9) agencée à l'extérieur du tambour (1) et qui délimite entre ellemême et la paroi (3) du tambour (1) une chambre fermée (11) d'une forme telle que la distance radiale séparant la paroi (3) du tambour de l'enveloppe (9) diminue de l'extrémité amont de cette chambre (11) jusqu'à son extrémité aval, vu dans le sens de la rotation du tambour (1) ; un dispositif d'alimentation (13) débitant la suspension de fibres (51) dans l'extrémité amont de ladite chambre (11) ; et une fente (15) ménagée entre l'enveloppe (9) et la paroi (3) du tambour à l'extrémité aval de la chambre (11) ; des perforations (21) formées dans l'enveloppe (9) dans une zone de lavage (19) qui constitue la partie aval de la chambre (11), vu dans le sens de la rotation du tambour (1) ; une ou plusieurs chambres (23) de liquide de lavage, situées à l'exté- rieur de l'enveloppe (9) et qui communiquent avec la zone (19) de lavage à travers lesdites perforations (21) ; un rouleau de pressurage rotatif (29) à travers la paroi (31) duquel le liquide ne peut pas pénétrer et qui délimite la zone de pressurage (35) en combinaison avec la paroi (3) du tambour (1), immédiatement en aval de la fente (15), vu dans le sens de la rotation du tambour (1) ; des instruments (37) de mesure de la pression qui sont agencés pour capter la pression linéaire régnant dans la zone de pressurage (35) et pour émettre des signaux indicatifs de cette pression ; et des appareils de commande (43) agencés pour commander les dispositifs (7) de réglage de la vitesse du tambour (1) en réaction aux signaux émis par lesdits instruments (37) de mesure de la pression, cette machine étant caractérisée par des vannes de réglage (27) qui servent à régler en volume le débit du liquide de lavage (57) qui pénètre dans la zone de lavage (19) à travers les perforations (21), ces vannes étant commandées par des signaux émis par les appareils de commande (43) et qui sont indicatifs de la vitesse du tambour (1).