Brevet FR2231782A1 — publié le 19741227

La présente invention concerne le nettoyage des matières fibreuses et plus particulièrement les procédés de nettoyage humide des fibres naturelles pour en éliminer les impuretés et le suint Le procédé de l'invention est tres efficace pour le nettoyage de la laine brute contenant différentes impuretés minérales (salissures, sable, pierres, etc...), des impuretés végétales (chardon, paille, etc..) et du suint, ainsi que pour le nettoyage des déchets récupérables On connaît à présent des procédés de nettoyage humide de différents matériaux, y compris des fibres de laine, pour éliminer les impuretés qu'elles contiennent Dans ces procédés, les fibres sont soumises à l'action d'une onde de choc hydraulique formée par une décharge d'impulsion électrique se produisant entre des électrodes lors de l'application d'une tension, les fibres étant disposées en dehors de la zone de l'action effective de l'onde de choc. les installations pour la mise en oeuvre d'un tel procédé comprennent une chambre avec des ouvertures pour l'amenée du liquide et le passage de deux grilles transporteuses entre lesquelles se trouvent les fibres à nettoyer, ainsi que des électrodes disposées en dehors de la zone où se trouvent les matériaux à nettoyer et alimentées en courant électrique pour créer entre elles une décharge électrique impulsionnelle causant la formation d'une onde de choc hydraulique qui passe à travers les trous des grilles transporteuses et agit sur les fibres à nettoyer Comme on le sait, la zone d'action d'une onde de choc hydraulique a une forme voisine d'une forme sphérique et son centre coïncide avec le-centre de la distance disruptive, tandis que son énergie se propage uniformément dans toutes les directions à partir de ce centre Pour cette raison, dans les installations connues jusqu'à présent,étant donné que la distance disruptive se trouve en dehors des fibres à traiter, la plus grande partie de l'énergie créée est perdue. En outre, étant donné que les grilles de limitation se trouvent près du centre de la distance disruptive, l'énergie de décharge nécessaire à la destruction des impuretés végétales a pour effet de détériorer les grilles. Dans le cas de grilles à mailles larges, les fibres sont projetées par les ondes hydrodynamiques à travers les mailles et tombent dans l'eau sale; une grande partie des fibres est ainsi perdue. De plus, le dispositif connu ne permet de débarrasser les fibres que des impuretés solubles dans l'eau, faciles à séparer et dont les dimensions sont inférieures à celloedes mailles des grilles, car la destruction des impuretés difficiles à séparer (chardons) et l'émulsification de la graisse sont possibles seulement dans la zone où l'action de l'onde de choc s'exerce avec une énergie spécifique assez élevée; dans le cas de grilles à mailles fines (pour retenir les fibres), l'onde de choc ne peut pas passer et la plus grande partie de l'énergie de l'onde se perd en détériorant la grille. le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet,l'invention vise un procédé de nettoyage humide des fibres et un dispositif pour laniste en oeuvre de ce procédé, susceptibles d'augmenter l'efficacité du nettoyage et d'assurer l'élimination d'impuretés de tous genres en utilisant au maximum l'énergie de onde de choc hydraulique et en permettant de perfectionner la construction de la chambre de travail Ce problème est résolu du fait que dans un procédé de nettoyage des fibres naturelles par élimination des impuretés et du suint sous l'action d'une onde de choc hydraulique formée par une décharge électrique impulsionnelle entre des électrodes lors de l'application d'une tension à ces dernières, suivant l'invention le mélange de fibres à nettoyer et de liquide est placé entre les électrodes, directement dans la zone d'action effective de l'onde de choc hydraulique. Dans l'installation pour la mise en oeuvre du procédé, de l'invention du type comprenant une chambre à ouvertures pour le chargement et le déchargement des fibres à nettoyer et pour l'amenée du liquide, et des électrodes disposées dans cette chambre et alimentées en courant électrique pour créer entre elles une décharge électrique impulsionnelle causant la formation d'une onde de choc hydraulique agissant sur les fibres à nettoyer, selon l'invention ladite chambre est pourvue d'un canal pour le mélange des fibres à nettoyer avec le liquide, ledit canal comportant sur ses parois mutuellement opposées des évasements décalés l'un par rapport à l'autre dans le sens de mouvement du mélange de fibres et de liquide et dans une partie desquels sont placées des paires d'électrodes disposées le long du canal de telle façon qu'à chaque paire d'électrodes se trouvant d'un côté du canal corresponde un évasement sans électrodes situé de l'autre côté du canal, de'manière que l'onde de choc formée lors de la décharge assure en même temps le nettoyage des fibres et le déplacement simultané du mélange de fibres et de liquide en un flux dirigé et continu. le procédé de 11 invention et l'installation pour sa mise en oeuvre assurent un nettoyage efficace des fibres en les débarrassant de toutes les impuretés, car le mélange de fibres et de liquide se trouve directement dans la zone d'action intense dlune onde de choc hydraulique dont la forme est voisine d'une forme sphérique dont le centre coïncide avec le centre de la distance disruptive, avec une distribution uniforme de l'énergie sur la surface de ladite sphère. L'interaction de l'énergie de l'onde de choc et des impuretés provoque la destruction des impuretés solides, l'émulsification du suint et une élimination efficace des impuretés solubles. Il est avantageux que la tension fournie aux électrodes soit dans les limites de 20 à 70 kv, et que l'énergie de la décharge soit de Olt à 12 kJ; les autres paramètres sont choisis selon le genre de fibres à traiter, la teneur en impuretés et la composition des impuretés. En cas de nettoyage de fibres de laine, il est possible d'employer une décharge à haute énergie (de 1,5 à 12 kJ) et une tension de 40 à 70 kV; pour l'émul- sification de la graisse, une décharge de 1,5 à 3 kJ est suffisante, tandis que pour la destruction de certains genres d'impuretés végétales difficiles à séparer (chardons), une décharge de 8 à 12 kJ est nécessaire. les fibres végétales naturelles (lin, coton, etc...) présentant à l'état humide une élasticité inférieure à celle de la laine et ne contenant pas d'impuretés difficiles à séparer, nécessitent pour leur nettoyage une énergie de décharge de 0,1 à 1,0 kJ et une tension de 20-30 kV. Si l'énergie est inférieure à 0,1 kJ et la tension inférieure à 20 kV, là zone d'action effective de l'onde de choc est insuffisante pour le nettoyage et l'énergie de l'onde de choc est insuffisante pour assurer un nettoyage efficace des fibres. Si l'énergie de décharge est supérieure à 12 kJ et la tension à 70 kV, les fibres nettoyées sont détruites et la construction de l'installation de nettoyage est très compliquée. Il est avantageux de déplacer entre les electrodes un mélange de fibres à nettoyer et de liquide sous forme d'un flux continu et dirigé, ce qui facilite l'entretien et augmente le rendement. Pour pouvoir facilement disposer les électrodes dans le flux de mélange des fibres et de liquide, les électrodes peuvent être déplacées simultanément avec le flux. En qualité de liquide il est utile d'employer de l'eau ordinaire car l'onde de choc formée dans l'eau lors de la décharge électrique entre les électrodes assure un haut rendement. le nettoyage des fibres conformément au procédé de l'invention au moyen d'une onde de choc hydraulique ne nécessite pas l'emploi de matières chimiques ou de détergents, facilite la purification des eaux d'égout et assure en cas de nettoyage de fibres de laine, une extraction plus complète de la graisse de laine à partir des eaux d'égout. Pour assurer un effet maximal de l'onde de choc et le déplacement du flux de fibres à nettoyer et de liquide dans la direction voulue, il est avantageux de disposer les électrodes en quinconce le long du canal précité. La section transversale du canal et le décalage des évasements ne doivent pas être supérieurs à la zone d'action effective de l'onde de choc, afin que soit assuré le nettoyage de toutes les fibres passant par le canal, car autrement une partie des fibres risquent de rester en dehors de la zone d'action effective et de ne pas être nettoyées. En cas de nettoyage de fibres à haute teneur en impuretés, le liquide est rapidement contaminé par les impuretés séparées et l'efficacité du nettoyage subséquent des fibres dans le liquide contaminé est diminuée; pour augmenter l'efficacité du nettoyage, il est avantageux de réaliser le canal de telle manière qu'au moins une partie de celui-ci ne comporte pas d'évasements et que ses parois soient perforées pour permettre l'élimination de l'eau contaminée et l'amenée d'eau propre, c'est-à-dire d'effectuer un lavage intermédiaire des fibres. En cas de nettoyage de fibres présentant une grande force de cohésion entre elles, il est efficace de mettre en oeuvre le procédé de l'invention dans une installation comprenant une chambre dont le canal poule mélange de fibres à nettoyer et de liquide est fermé par un couvercle se déplaçant le long du canal et sur laquelle sont montées des ailettes qui pénètrent dans le canal pour déplacer le mélange sous forme d'un flux continu et partagent le canal en compartiments dans chacun desquels est montée une électrode fixée audit couvercle pour leur déplacement en commun simultanément avec le flux de mélange, l'autre électrode étant constituée par le fond du canal et le nettoyage s'effectuant dans chacun desdits compartiments. Pour assurer le nettoyage de toutes les fibres passant par le canal et ayant différentes teneurs en impuretés, il est avantageux que la section transversale du canal et l'écartement des ailettes ne soient pas supérieurs à la zone de l'action effective de l'onde de choc hydraulique, et que le canal lui-meme comprenne au moins une zone perforée pour effectuer un lavage intermédiaire. Pour une meilleure compréhension de l'objet de l'invention, des exemples de réalisation non limitatifs sont décrits dans ce qui suit avec références aux dessins annexés qui représentent. - la figure 1, une vue en plan de l'installation pour le nettoyage de fibres de laine, avec arrachement partiel; - la figure 2, idem, vue de face; - la figure 3, un autre mode de réalisation de l'installation faisant l'objet de l'invention; - la figure 4, une vue similaire à celle de la figure 1, avec une zone de lavage intermédiaire; - la figure 5, une vue de face de l'installation de la figure 4; - la figure 6, une vue similaire à celle de la figure 4, mais avec au moins deux zones de lavage intermédiaires; - les figures 7 et 8, encore un autre mode de réalisation de l'installation faisant l'objet de l'invention. L'idée essentielle du procédé faisant l'objet de l'invention réside dans le fait que le mélange de fibres à nettoyer (par exemple de fibres de laine) et d'eau est placé entre des électrodes directement dans la zone d'action effective d'une onde de choc hydraulique formée par une décharge électrique impulsionnelle entre les électrodes lors de l'application d'une tension à ces dernières. Le nettoyage des fibres de laine s'effectue de la manière suivante. Dans la chambre 1 (figure 1), à travers l'ouverture 2, on introduit le mélange de fibres de laine à nettoyer et d'eau, qui s'écoule en un flot continu dirigé le long du canal 3 de la chambre 1. Sur les parois mutuellement opposées du canal sont prévus des évasements 4 avec un décalage l'un par rapport à l'autre dans le sens de mouvement du mélange (le sens du mouvement du mélange est indiqué par la flèche A)o Dans une partie des évasements sont montés des paires d'électrodes 5 et 6 (comme montré sur la figure 2) disposées en quinconce le long du canal. Toutefois, la disposition des électrodes peut être modifiée, comme montré sur la figure 3, à condition, toutefois, qulà chaque paire d'électrodes se trouvant d'un côté du canal corresponde un évasement sans électrodes de l'autre côté du canal.Ensuite, les électrodes 5 et 6 sont mises sous tension. Lorsqutune tension de 20 à 70 kV est appliquée à partir d'un générateur de courant impulsionnel à chaque paire d'électrodes, il se produit entre les électrodes une décharge électrique d'une durée de plusieurs microsecondes, dans le canal de décharge est alors libérée une grande partie de l'énergie préalablement accumulée dans le condensateur de charge du générateur du courant impulslonnel. Grâce à la haute densité de l'énergie dans le canal de décharge il se forme dans l'eau un canal de plasma dont les parois s'élargissent à une -vitesse ultrasonique, causant la formation d'une onde de choc sphérique qui se propage dans l'eau. les gradients élevés de pression au front de l'onde de choc, avec une énergie de décharge dans les limites de 0,1-12 RJ, causent la destruction des impuretés solides et émulsifient les graisses des impuretés; les déplacements d'eau concimitants contribuent à une élimination intensive des impuretés solubles. le déplacement de l'eau sous l'action de l'énergie de décharge est orienté radialement par rapport au canal de décharge, et l'eau est renvoyée par les parois de l'évasement 4 correspond à la paire d'électrodes 5, 6 considérée, vers le côté opposé du canal 3. Le mouvement de l'su renvoyé par les parois corresponi à une direction .déterminée du flux de mélange de fibres à nettoyer et doleau. Une partie de l'eau se déplaçant vers la paroi près de laquelle sont montées les électrodes 5 et 6 est renvoyée par la paroi de l'évasement 4 correspondant, se dirige vers l'évasement du côté opposé et crée une impulsion additionelle de mouvement du flux. En cas de nettoyage de fibres à forte teneur en impuretés, on peut effectuer des lavages intermédiaires pour éliminer les impuretés séparées des fibres et pour amener de l'eau claire. Pour celar une partie du canal 3 (au moins dans une zone, comme montré sur les figures 4 et 5) est dépourvue d'évasements, et les parois 7 du canal dans cette zone sont pourvues de perforations. A travers les perforations des parois latérales 7 du canal 3 est amenée de l'eau claire sous pression pour le lavage des fibres, tandis que l'eau contaminée est déchargée à travers le fond perforé 8. L'apport d'eau propre est indiqué conventionnellement par la flèche "B", tandis que ma décharge d'eau contaminée est montrée par la flèche ''C''O Sur la figure 6 est illustrée un autre mode de réalisation de l'installation, avec deux zones de lavage intermédiaires; le nombre de zones de lavage est choisi selon le degré de contamination des fibres. Après les lavages intermédiaires, le nettoyage des fibres est répété avec les mêmes paramètres des -décharge électrique, qui peuvent toutefois etre modifiés pour assurer le déroulement optimal du processus d'élimination des différents genres d'impuretés. Après le nettoyage, le mélange de fibres nettoyées et d'eau est éliminé à travers l'ouverture de déchargement 9. Les valeurs de la section transversale du canal et du décalage des évasements ne sont pas supérieurs à celle de la zone d'action effective de l'onde de choc hydraulique. Sur les figures 7 et 8 est illustré le mode de réalisation d'une installation pour le nettoyage efficace de fibres à haute cohésion. Dans ce cas, le nettoyage des fobres est effectué de la manière suivante. Dans le canal 10, à travers l'ouverture de chargement 11, sont introduites les fibres; les ailettes 12 entrent en contact avec les fibres et les avancements le long du canal 10. Bes ailettes 12 sont fixées sur le couvercle 13 recouvrant le canal 10 et relié à un dispositif de commande. Les ailettes 12 divisent le canal 10 en compartiments 14; dans chaque compartiment est montée une électrode 15 qui est fixée sur le couvercle 13 pour assurer sonplacement simultanément avec le flux de mélange de fibres à nettoyer et d'eau. L'eau est amenée dans le canal 10 par un tuyau circulaire 16. Lorsque la tension est appliquée aux électrodes il se produit entre les électrodes 15 et le fond 17 du canal 10 jouant le rôle d'une seconde électrode une décharge électrique formant dans le mélange remplissant le compartiment correspondant une onde de choc qui agit sur les fibres à nettoyer de telle façon que le nettoyage s'effectue dans chacun des compartiments 14. En cas de nettoyage de fibres à forte teneur en impuretés, on peut effectuer des lavages intermédiaires des fibres. Dans ce but, une partie du canal 10 comporte des parois perforées par lesquelles s'effectue l'évacuation de l'eau contaminée et l'amenée d'eau claire. Après les lavages intermédiaires, le nettoyage des fibres est répété avec les mêmes paramètres de décharge électrique, ou avec des paramètres modifiés pour assurer le déroulement optimal du processus d'élimination des différents genres d'impuretés. Lorsque le nettoyage est terminé, le mélange de fibres et d'eau est éliminé à travers 11 ouverture de déchargement 18. les valeurs de la section transversale du canal et de l'écartement des ailettes ne sont pas supérieures à celle de la zone d'action effective de l'onde de choc hydraulique. Pour la commande du couvercle 13 peut être employé n importe quel dispositif Çnon représenté), par exemple un moteur électrique et un réducteur sur l'arbre duquel est fixé un pignon mettant en rotation un pignon 19 fixé sur unarbre 20 transmettant la rotation au couvercle 13. Bien entendu, l'invention n' est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu a titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICÂTIONS 1. Procédé de traitement humide des fibres naturelles pour les nettoyer des impuretés et du suint en les soumettant à l'action d'une onde de choc hydraulique formée par une décharge électrique impulsionnelle entre des électrodes lors de l'application d'une tension à ces dernières, caractérisé en ce qu'un mélange de fibres à nettoyer et d'un liquide est placé entre les électrodes directement dans la zone d'action effective de l'onde de choc hydraulique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension appliquée aux électrodes est comprise dans une plage de 20 à 70 kilovolts, l'énergie de décharge étant de 0,1 à 12 kilojoules. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mélange de fibres à nettoyer et de liquide passe entre des électrodes immobiles sous forme d'un flux continu et dirigé. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les électrodes sont déplacées simultanément avec le flux de mélange.de fibres à nettoyer et de liquide. 5. Procédé selon-l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le nettoyage des fibres s'effectue dans de l'eau. 6. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3 et la revendication 5, du type comportant une chambre pourvue d'ouvertures pour le chargement des fibres à nettoyer et le déchargement des fibres nettoyées, ainsi que pour l'amenée d'un liquide, et des électrodes montées dans ladite chambre et auquelles est appliquée une tension pour créer entre elles une décharge électrique impulsionnelle causant la formation d'une onde de choc hydraulique qui agit sur les fibres à nettoyer, caractérisée en ce que ladite chambre comporte un canal recevant le mélange de fibres à nettoyer et de liquide et dont les parois mutuellement opposées comportent des évasements décalés l'un par rapport à l'autre dans le sens de mouvement du mélange de fibres et de liquide, et dans une partie desquels sont montées des paires d'électrodes disposées le long dudit canal de telle façon qu'à chaque paire d'électrodes se trouvant d'un côté du canal corresponde un évasement sans électrodes situé sur l'autre côté du canal de manière que l'onde de choc créée lors de la décharge assure simultanément le nettoyage des fibres et le déplacement du mélange de fibres et de liquide en un flux continu et dirigé. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les paires d'électrodes sont disposées en quinconce le long du canal précité. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les valeurs de la section transversale dudit canal et du décalage3des évasements ne sont pas supérieurs à la dimension de la zone d'action effective de l'onde de choc hydraulique. 9. Installation selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que le canal précité comporte au moins une zone sans évasements et à parois perforées pour ltévacuation de l'eau contaminée et l'amenée de liquide propre. 10. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 3 à 5, du type comportant une chambre pourvue d'ouvertures pourle chargement des fibres à nettoyer et le déchargement des fibres nettoyées, ainsi que pour l'amenée d'un liquide, et des électrodes disposées dans ladite chambre et auxquelles est appliquée une tension pour créer entre les électrodes une décharge électrique impulsionnelle causant la formation d'une onde de choc hydraulique qui agit sur les fibres à nettoyer, caractérisée en ce que ladite chambre comporte un canal recevant un mélange de fibres à nettoyer et de liquide et fermée par un couvercle se déplaçant le long du canal et portant des ailettes qui pénètrent dans le canal en déplaçant le mélange sous forme d'un flux continu et divisent le canal en compartiments dans chacune desquels est montée une électrode fixée audit couvercle pour leur déplacement .en commun simultanément avec le flux de mélange, le fond dudit canal servant de seconde électrode et le nettoyage de fibres s'effectuant dans chacun desdits compartiments. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les valeurs de la section du canal et de l'écartement des ailettes précitées n' excèdent pas la dimension de la zone d'action effective de l'onde de choc hydraulique 12. Installation selon l'une des revendication et 11, caractérisée en ce que ledit canal comporte au moins une zone à parois et à fond perforés pour l'évacuation du liquide de lavage utilisé et l'amenée du liquide de lavage frais. 13. Les fibres naturelles, caractérisées en ce qu'elles sont traitées conformément au procédé faisant l'objet de l'une des revendications 1 à 5.