Brevet FR2251795A1 — publié le 19750613

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour l'évacuation, au moyen de purgeurs de condensat, de l'eau des tambours rotatifs chauffés à la vapeur, en particulier des cylindres sécheurs des machines a papier, dans lequel l'eau se trouvant aufond du tambour est transférée sur une piste en spirale de la périphérie au centre du tambour d'où elle est évacuée Dans les tambours chauffés à la vapeur et -tournant plus ou moins rapidement, le condensat de vapeur se déposant forme à l'intérieur du tambour une accumulation d'eau pouvant atteindre plusieurs centimètres de haut et désignée sous le terme d'eau de dépôt.Lorsque la vitesse de rotation du tambour, c'est-à-dire la vitesse circonférencielle, augmente, cette eau de dépôt quitte le point le plus bas du tambour et se déplace dans le sens de rotation de celui-ci jusqu a ce que, après dépassement des limites qui sont déterminées par la teneur en condensat, le diamètre du tambour et la vitesse de rotation de celui-ci, il se forme un anneau, c'est-à-dire que toute la surface interne de la périphérie du tambour se recouvre d'un film d'eau Lors de la formation de cet anneau, la résistance thermique est essentiellement plus élevée que lors- que l'eau se trouve au fond, et ce,a'autant plus que, par suite de la force centrifuge, l'eau se scinde en couches, la couche froide la plus lourde se collant au cylindre et la couche chaude plus légère se dirigeant vers l'enceinte à vapeur du cylindre. Cette résistance thermique plus élevée de l'anneau dreau diminue la puissance de séchage Cette résistance thermique reste toujours plus importante que lorsque l'eau se trouve au fond du tambour, et ce, meame si au moyen de siphons et de circuit d'aspiration spéciaux, on arrive à diminuer l'épaisseur de l'anneau En cas de faibles vitesses , ltévacua- tion d'eau ne présente aucune difficulté.La force centrifuge est négligeable et l'eau, lors du mouvement de rotation du purgeur, glisse sur son plan oblique vers l'intérieur où elle est évacuée du tambour par ltaxe creux Lorsque la vitesse augmentez la force centrifuge augmente aussi, et lorsqu'une vitesse déterminée est atteint, la composante de la force centrifuge parallèle au fond du purgeur est plus grande que la pesanteur, c'est-à-dire qu'il ne se produit plus aucune évacuation d'eau. Le niveau d'eau dans le tambour augmente et avec lui 11 énergie nécessaire à l'entraînement du tambour. Cette augmentation du besoin d'énergie est si grande que non seulement elle dépasse tous les critères de rentabilite',niais qu'elle peut également conduire à la rupture de l'ensemble mécanique. Le purgeur rigidement fixé dans le tambour ne fonctionne que si l'eau démarre avec une certaine vitesse initiale et, sur le purgeur, se déplace suffisamment loin vers l'intérieur pour qu'elle puisse atteindre l'orifice d'évacuation au niveau de l'axe du tambour. La vitesse du condensat se trouvant sur le purgeur, est , abstraction faite du frottement, déterminée par la gravité et la force centrifuge. Lorsque le purgeur plonge dans le dépôt de condensat, la gravité agit tout d'abord de façon qu'elle entraîne l'eau sur le purgeur. Si le tambour poursuit sa rotation, la position du purgeur se modifie de telle manière, qu'après une demi-rotatioa du tambour, la pesanteur ne s'oppose plus à la force centrifuge mais s'y ajoute, de sorte que l'eau est refoulée du purgeur. Ce phénomène se produisant lors du dépassement d'une certaine vitesse conduit à une rapide augmentation du niveau du liquide au fond du tambour. Le niveau du liquide se rapproche alors de l'axe du tambour, la force centrifuge s'en trouve diminuée et le purgeur peut à nouveau fonctionner, mais la quantité d'eau dans le cylindre est alors Si importante que l'énergie né.es- saire pour I'entraînement de la machine et qui est intimement liée à cette quantité d'eau, dépasse toutes les limites admis- sigles Pour éviter un trop haut niveau d'eau dans le cylindre, on a déjà proposé dtinstaller dans le tambour un tube purgeur dont la paroi arrière présente la forme d'une courbe en spirale dont le pôle se situe sur l'axe de rotation du tambour et dont le rayon de courbure augmente en progressant le long de la courbe dans le sens de rotation du tambour, si oien que la paroi arrière du tube purgeur prend la forme d'une spirale d'Archimède et/ou logarithmique. Cette paroi arrière, en forme de spirale d'Archimède ou logarithmique, du tube purgeur améliore, certes, essentiellement la puissance d'évacuation, mais ne fonctionne que si certaines vitesses circonférencielles ne sont pas dépassées. Si l'on augmente la vitesse de la machine, le phénomène précité réapparatt, c'est-à-dire que le condensat se trouvant sur un purgeur dont la paroi arrière présente la forme d'une spirale d'Archimède ou logarithmique, ne peut pas gagner le centre du tambour d'où il est évacué, et que ce processus ne peut s'établir que si le niveau d'eau à lSinté- rieur du tambour a atteint une hauteur suffisante. L'objet de la présente invention est, par conséquent, un purgeur de condensat qui, en cas de vitesses élevées de la machine, soit en mesure d'assurer une évacuation continue de l'eau du fond du tambour et ce, même si le niveau d'eau est peu élevé. Ce purgeur doit, par ailleurs,- pouvoir etre utilisé pour de faibles vitesses, c'est-à-dire qu'un tambour qui en est équipé, doit pouvoir fonctionner sur une plage de vitesses extrêmement large sans que son pouvoir d'évacuation présente de différences importantes. Pour l'évacuation, au moyen de-purgeur de condensat, de l'eau des tambours rotatifs chauffés à la vapeur, en particulier des cylindres sécheurs des machines à papier, ce résultat est atteint au moyen d'un procédé dans lequel on amène l'eau se trouvant au fond du tambour, sur une piste s'étendant en forme de spirale de la périphérie au centre du tambour d'où on l'évacue, le procédé étant caractérisé par le fait que le processus d'évacuation en spirale est divisé en au moins deux étages de travail. La division du processus d'évacuation en au moins deux étages de travail permet non seulement de diviser aussi la dépense d'énergie nécessaire à cette évacuation, mais également de la décaler dans le temps. Elle permet en même temps de diviser la hauteur d'évacuation à vaincre,c'està-dire la distance-entre la périphérie et le centre du tambour, si bien que le condensat à extraire n'est plus obligé d'effectuer la totalité du parcours d'une seule traite.Grâce à ce transport par étages du condensat, on a la garantie que l'évacuation de l'eau s'effectue de façon impeccable même en cas de vitesses élevées du tambour et, par conséquent, d'importantes forces centrifuges, attendu que l'eau ne doit à chaque fois parcourir qu'une faible différence de niveau et que,~dans la nouvelle position, elle a encore la possibilité de créer une sorte de dépit, donc un dépôt intermédiaire, à partir duquel on peut, par une nouvelle évacuation, la transporter dans la couche- immédiatement supérieure. Pour la mise en oeuvre du procédé destiné à l'évacuation de l'eau des tambours rotatifs chauffés à la vapeur, en particulier des cylindres sécheurs des machines à papier, on utilise un dispositif constitué par un purgeur de condensat tournant avec le tambour et dont la paroi arrière, courbée en forme de spirale, s'étend de la surface interne de la périphérie du tambour en direction du tourillon de ce dernier, ce dispositif étant caractérisé par le fait que la paroi arrière est formee d'au moins deux éléments de spirale entre lesquels est inséré un élément en arc de cercle disposé concentriquement à l'axe du tambour. le purgeur en forme de spirale d'Archimède ou logarithmique plonge dans le condensat et le transporte même en cas de vitesses angulaires relativement importantes. Ce transport ne va, toutefois, pas jusqu'au centre du tambour où le condensat est évacué, mais s'étend uniquement sur une zone partielle du purgeur, c'est-à-dire que le condensat reflue à nouveau au cours de la deuxième moitié de la rotation du tambour. Si, selon l'invention, on prévoit un élément en arc de cercle concentrique, le condensat se rassemble dans cet élément, d'où le deuxième élément en spirale qui est décalé par rapport à cet élément en arc de cercle, le transporte jusqu'à la sortie du condensat au cours de la rotation continue du tambour.En cas de vitesses encore plus élevées, il est bien entendu possible, au lieu d'un seul élément en arc de cercle, d'en disposer plusieurs concentriquement, si bien que ce ne sont pas seulement deux mais plusieurs éléments en spirale reliés. entre eux par des éléments en arc de cercle, qui s'étendent de la paroi interne du tambour jusqu'à l'axe de ce dernier. Une caractéristique essentielle de l'invention est toutefois la division en au moins deux déments en spirale avec intercalation d'un élément en arc de cercle, car cela permet un transport du condensat au cours de la deuxième moitié de la rotation du tambour et somme toute, dans la plage des vitesses élevées, attendu que sur un élément en arc de cercle la composante de la force centrifuge est nulle et que celle-ci ne produit aucune contre réaction. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément en arc de cercle est un cylindre de plus grande largeur que le purgeur, grâce à cette particularité, il en résulte dans le tambour sécheur un plus petit tambour qui est lui-même équipé d'un purgeur. Le condensat évacué par le premier élément en spirale se rassemble donc dans ce cylindre intermédiaire d'où il est transporté jusqu'à l'axe creux du tambour et évacué, par le deuxième élément en spirale est disposé de façon décalée dans ce cylindre. Selon une particularité extrêmement avantageuse de l'invention, l'extrémité de sortie des éléments en spirale fait saillie à l'intérieur du commencement des éléments en arc de cercle, grâce à cette configuration, le condensat sur l'élément en arc de cercle ne peut pas refluer sur l'élé- ment en spirale sous-jacent sous l'effet de la rotation Cette particularité s'applique également pour l'emploi des cylindres intermédiaires. Ici aussi le purgeur tubulaire pénètre avec sa paroi arrière en forme de spirale dans le cylindre intermédiaire de sorte que tout retour hors du dépôt au fond du tambour est impossible. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les éléments en arc de cercle, sont également pourvus d'organes antiretour. Ces organes antiretour sont avantageusement disposés de façon à ne former qu'un faible angle par rapport à la paroi arrière du purgeur, si bien que le condensat å la suite du processus d'évacuation, peut encore parvenir à ces organes, conserver la position une fois prise sur le purgeur jusqu'à ce qu'il puisse être à nouveau transporte par la gravité lors du prochain tour de rotation L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue frontale d'un tambour avec un purgeur constitué par des éléments en spirale et des éléments en arc de cercle la figure 2 est une vue frontale d'un tambour comportant des cylindres intermédiaires concentriques la figure 3 est une vue latérale en coupe d'un tambour suivant la figure 1 la figure 4 est une vue latérale d'un tambour selon la figure 2 dans laquelle seul le tambour a été coupé. Le purgeur 6 est monté du côté entrai- nement dans le tambour 9 a'une installation de séchage de papier. En ce qui concerne ce purgeur 6 qui est normalement exé- cuté sous la forme d'un tube carré, mais qui peut également avoir la forme d'une goulotte ouverte, la paroi arrière 1, c'est -à-dire sa forme, constitue la partie du purgeur 6 dont l'influence est essentielle sur le pouvoir d'évacuation d'eau La paroi arrière 1 est constituée par un élément 2 d'une spirale dirigée en direction de l'axe 3 du tambour. A ce premier élé-- ment 2 en spirale se raccorde un élément 4 en arc de cercle pouvant être exécuté sous la forme d'un cylindre 5.L'élément 2 en spirale fait saillie à l'intérieur de l'amorce de l'élément 4 en arc de cercle ou de la paroi du cylindre 5, de sorte que l'extrémité sortante 7 de l'élément 2 en spirale, pénètre dans l'espace interne délimité par l'élément 4 en arc de cercle ou le cylindre 5. Bien entendu, les délimitations avant ou latérale du purgeur 6 pénètrent également dans cet espace intérieur, c'est-à-dire que le tube carré, dont le purgeur 6 est formé fait saillie dans cet espace interne. Le début 10 des éléments 2 en spirale, qui sont montés rigidement dans le tambour 9 et qui tournent avec ce dernier, ne touchent pas la périphérie du cercle formé par l'enveloppe 11 du tambour. Selon le pouvoir d'évacuation d'eau recherchée, on laisse subsister entre l'enveloppe 11 du tambour et le début 10 de la spirale, un interstice permettant de maintenir la formation du dép8t d'eau à l'tinté rieur du tambour 9. La hauteur du niveau d'eau 12 du condensat est, sur le dessin, indiquée par une ligne ondulée dans laquelle plonge le purgeur 6. 1 sens de rotation est alors à droite, c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre.La figure 2 représente le purgeur 6 au moment même où le début 10 de la spirale plonge dans le condensat, tandis que la figure 1, dont le purgeur n'est pas équipé de cylindres intermédiaires 5 mais d'élément 4 en arc de cercle, le purgeur 6 est représenté environ à 900 avant son immersion dans le condensat. Pondant une rotation du tambour 9 et après la plongée du purgeur 6 dans le condensat, ce dernier, lors du mouvement ascendant du début 10 de la spirale, est transporté sur le ou les éléments 2 en spirale et atteint ainsi, avant que la demi-rotation soit terminée, les éléments 4 en arc de cercle ou les cylindres 5. I1 passe alors, en franchis sant les extrémités sortantes 7 des éléments 2 en spirale, dans les espaces intermédiaires formés par les cylindres 5 ou les éléments 4 en arc de cercle, d'où il ne peut plus refluer attendu que les extrémités sortantes 7 et les organes anti retour 8 sur les éléments 4 en arc de cercle empêchent tout retour du condensat. Les éléments anti-retour 8 sont disposés en angle plat sur les éléments 4 en arc de cercle. Le conden sat peut donc certes se déplacer en franchissant ces organes antiretour 8 en direction de l'intérieur du tambour, donc vers lWaxe 3 de ce dernier, mais ne peut revenir sur les éléments 2 en spirale. RE VEN D CATI ONS 1. Procédé pour l'évacuation, au moyen de purgeurs de condensat, de l'eau des tambours rotatifs chauffés à la vapeur, en particulier des cylindres sécheurs des machines à papier, dans lequel on amène l'eau se trouvant au fond du tambour sur une piste s'étendant en forme de spirale depuis l'enveloppe du tambour jusqu'au centre de ce dernier, d'où on l'évacue, caractérisé par le fait que le processus d'évacuation se déroulant en spirale, est divisé en au moins deux étages de travail. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendiçation 1, constitué par un purgeur à condensat tournant avec le tambour et dont la paroi arrière, courbée en forme de spirale, s'étend de la surface interne de l'enveloppe du tambour en direction du tourillon de ce dernier, caractérisé par le fait que la paroi arrière est constituée par au moins deux éléments en spirale entre lesquels est inséré un élément en arc de cercle disposé concentriquement par rapport à l'axe du tambour. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément en arc de cercle est un cylindre présentant une plus. grande largeur que le purgeur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les extrémités de sortie des éléments en spirale font saillie à l'intérieur du début des éléments en arc de cercle ou des cylindres. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4,caractérisé par le fait çe les éléments en arc de cercle sont munis d'organes antiretour.