Brevet FR2281460A1 — publié le 19760305

La présente invention concerne les machines pour la fabrication de feuilles fibreuses telles que les machines à papier ou analogues et elle vise plus particulièrement une caisse.d'arrivée de pâte utilisable dans une machine à papier du type à cuve ou à forme ronde. Dans les machines à papier à cuve ou à forme ronde, une nappe ou feuille fibreuse est formée sur la surface périphérique d'une forme ronde tournante après quoi la nappe fibreuse est transférée sur un feutre humide et acheminée vers des presses, des séchoirs, des calandres pour être ensuite bobinée au moyen d'une enrouleuse et d'une coupeuse, de façon connue. La surface de la forme ronde comprend généralement une fine toile métallique, telle qu'une toile Fourdrinier à mailles, fines. Il est classique de suspendre la forme ronde dans une cuve de pâte fibreuse. En tournant, la surface périphérique de la forme cylindrique recueille de la pâte fibreuse tandis que l'eau traverse la surface métallique de la forme, de sorte qu'une nappe fibreuse ou feuille de papier se forme sur toute la largeur de la forme. Cette nappe fibreuse est recueillie et acheminée vers des cylindres presseurs par un feutre humide. La présente invention vise des moyens perfectionnés pour déposer de la patte fibreuse sur la surface périphérique d'une forme ronde afin de former une nappe fibreuse ou feuille de papier sur la forme sans qu'il soit nécessaire de suspendre la forme dans une cuve de pâte fibreuse. L'invention a pour objet une caisse d'arrivée de pâte utilisable dans une machine à papier à forme ronde. Cette caisse d'arrivée comporte une lèvre qui s'étend en aval d'une fente de distribution de la pâte dans une chambre de dispersion et est espacée de la surface de la forme ronde, la lèvre définissant une zone de formage sous pression de la pâte entre la lèvre et la forme ronde. La lèvre de la caisse d' arrivée comporte avantageusement un bord aval flexible sensible à la pression dans la zone de formage de la pâte pour faire varier la relation spatiale entre la lèvre et la forme ronde afin que la couche ou nappe de fibres soit étalée régulièrement sur la forme ronde. Suivant une caractéristique de l'invention, des organes permettent de faire varier sélectivement la relation spatiale entre la lèvre et la surface périphérique de la forme ronde Suivant une autre caractéristique de l'invention, des organes permettent de régler le bord arrière de la lèvre par rapport à la surface de la forme ronde de manière à "profiler" le bord arrière de la lèvre sur la surface de la forme. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints, donnés dans un but non limitatif, et qui représentent deux modes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins les figures 1 et 2 sont des vues en coupe de deux ixodes de réalisation respectivement de la caisse d'arrivée de pâte suivant 1'invention utilisée avec une forme ronde telle qu'enployée dans une machine à papier; Sur la figure 1, on a représenté une caisse d'arrivée de pâte 1 qui est destinée à fournir une suspension de pâte fibreuse sur la surface périphérique d'une forme ronde 12 pour forger sur cette surface une couche ou nappe fibreuse qui est ensuite recueillie par un feutre humide (non représenté) et transférée vers des cylindres presseurs, des séchoirs, des calandres, puis de là vers des bobines d'enroulement et des coupeuses classiques.La surface pEri- phérique de la forme ronde 12 est généralement constituée par une fine toile métallique telle qu'une toile Fourdrinier relativement fine. La caisse d'arrivée 1 comprend une chambre de dispersion interne ou chambre de turbulence 14 délimitée par un carter 16 qui s'étend sur toute la largeur de la forme i2. Le carter 16 comprend une paroi 18 en forme de L inversé dont le bord longitudinal avant est fixé à une plaque de support plane 22 par tout moyen approprié, par exemple par soudage. La plaque de support 22 s'étend dans un plan perpendiculaire au plan d'une face plane supérieure 24 dgune plaque de base 20, et elle a un bord inférieur 26 disposé parallèlement à l'axe de rotation de la forme ronde 12 et espacé de la face 24 de la plaque de base 20 de manière à définir une ouverture ou fente de distribution 28 pour le carter 16. La fente 28 s'étend sur toute la largeur du carter 16. Un déflecteur plat 2 est disposé à 1'intérieur de la chambre de turbulence 14. Le déflecteur 2 est fixé à la face supérieure de la plaque de base 20 avec laquelle il forme un angle de manière à définir un passage de dispersion interne ou de turbulence en forme de U inversé lorsqu'il est vu en coupe (figure 1). Comme décrit plus en détail dans le brevet britannique nO 1 779 847, la chambre de dispersion 14 définit un passage relativement étroit qui comporte des zones d'écoulement alternativement élargies et resserrées que la suspension pâteuse de fibres doit traverser avant de s'écouler par la fente où X rizière de distribution 28. Comme décrit également dans le brevet britannique nO 1 179 847, la chambre de turbulence 14 est alimentée par une pluralité de paires de tubes d'entrée 36 et 38 qui débouchent dans la partie orientée vers le bas de la paroi 18 et communiquent avec la chambre 14. Les axes des tubes 36, 38de chaque paire sont disposés en alignement vertical l'un au-dessus de l'autre, et les paires de tubes 36, 38 sont espacées et alignées transversalement sur la largeur du carter 16 (à un espacement de centre à centre d'environ 10 cm). Considéré dans le plan de la figure 1, l'axe de chacun des tubes d'entrée 36 et 38 est incliné vers le haut de 150 environ, par rapport à un plan perpendiculaire à la paroi orientée vers le bas 18 du carter 16, au point de jonction des tubes avec la paroi 18. Vus en plan, les tubes 36, 38 de chaque paire divergent vers l'ex- térieur de manière à former entre eux un angle inclus de 900 environ, l'axe de chacun des tubes à son point d'intersection avec la paroi 18 se trouvant dans un plan qui forme un angle inclus d'environ 450 avec un plan perpendiculaire à la paroi 18. La pâte fibreuse est fournie aux tubes 36 et 38 par un cne d'entrée à écoulement transversal 40 qui est disposé sur le travers de la machine et a la meme longueur que le carter 16. La pâte qui sort du cône 40 s'écoule par une pluralité de tubes d'alimentation orientés vers le bas, dont l'un est représenté en 42, chacun d'entre eux étant relié à une partie ascendante, 36a, 38a par exemple, de l'un des tubes d'entrée 36 et 38. Le cbne 40 reçoit la pâte fibreuse d'un tuyau d'alimentation 44 et pour contrôler la fourniture de pâte aux tubes 42, il est pourvu-d'un tuyau auxiliaire de distribution 46 pourvu d'une valve 48 et relié à l'extrémité de diamètre réduit du cône 40. Le carter 16 de chambre de dispersion, la plaque de base 20 et la plaque de support 22 qui lui sont associées sont montés sur le bâti de la machine à papier (non représenté) de façon à permettre le réglage en hauteur du carter 16 par rapport à la forme ronde 12. On peut ainsi faire varier la relation spatiale entre la fente de distribution 28 et la surface de la forme ronde 12. A cet effet, la plaque de base 20 comporte une face inférieure effilée 52 dont l'extrémité ou lèvre 54 définit le bord inférieur horizontal de la fente 28. La surface inclinée 52 permet d'amener la lèvre 54 à proximité immédiate de la surface périphérique de la forme ronde 12.Une étroite bande d'étanchéité relativement mince 56, faite dans un matériau approprié tel que du caoutchouc est fixée au bord de la surface effilée 52, de façon adjacente à la lèvre 54. La bande 56 s'étend transversalement sur toute la largeur de la fente 28, et elle s'étend suffisamment vers l'arrière ou en aval de la levure 54 pour venir en contact étanche glissant avec la surface périphérique de la forme ronde. Outre qu'il est supporté de manière à pouvoir être rapproché ou éloigné de la surface périphérique de la forme ronde 12, le carter 16 peut être réglé angulairement (dans le plan de la figure 1) par rapport à la forme ronde 12. Dans le mode de réalisation représenté, le carter 16 de la chambre de dispersion a été réglé de façon que le plan de la face supérieure 24 de la plaque de base 20 forme un angle inclus d'environ 150 avec un plan matérialisé par la ligne 58, tangent à la surface périphérique de la forme ronde 12 sur la ligne d'intersection du plan de la face 24 avec la surface périphérique de la forme ronde 12. La pâte fibreuse introduite dans la chambre de turbulence 14 par les paires de tubes 36 et 38 en provenance du cbne d'entrée 40 est forcée de s'écouler vers la fente 28 qui la répartit sur la surface périphérique de la forme ronde 12. Suivant l'invention, la caisse d'arrivée de pâte 10 comprend un système de lèvre ou de couvercle de fente 59, qui est articulé sur le carter 16 et est agencé de manière à etre supporté à un certain espacement de la surface périphérique de la forme ronde 12, en aval de la fente 28. Le système de lèvre 59 comprend un élément de lèvre 62, rigide et concave, qui s'étend sur toute la largeur transversale de la fente 28. Le rayon de courbure de l'élément de lèvre concave 62 est de préférence légèrement supérieur au rayon de la forme ronde 12. Par exemple, si on choisit une forme ronde 12 de 107 cm environ de diamètre, l'élément de lèvre 62 est avantageusement constitué par une portion courbe d'un tube cylindrique dont le diamètre est d'environ 112 cm. L'élément de lèvre 62 est maintenu à un certain espacement de la surface périphérique de la forme ronde 12, de manière à définir une zone de formage sous pression de la pâte 64 entre l'élément de lèvre 62 et la surface périphérique de la forme ronde 12, cette zone s'étendant sensiblement vers l'aval de la fente 28 jusqu'au bord arrière transversal 66 de l'élément de lèvre 62. L'élément de lèvre 62 est avantageusement supporté de façon à permettre un réglage sélectif de la relation spatiale entre 1'6dément de lèvre 62 et la surface périphérique de la forme ronde 12. A cet effet, un arbre pivot 68 est fixé sur toute sa longueur à la face supérieure de l'élément de lèvre 62 à proximité du bord avant 70 de l'élément de lèvre 62.- L'arbre pivot 68 est supporté de façon pivotante par une pluralité de consoles de support 72 qui sont réparties sur la largeur de la caisse de tête et dont chacune est fixée à une barre transversale de support 73 qui s 'étend également sur toute la largeur de la caisse d'arrivée de pâte et est montée de façon réglable sur la plaque de support 22 par une pluralité de boulons de fixation 74. Chacun des boulons de fixation 74 est reçu dans une fente allongée 76 ménagée dans la barre 73 et comporte une extrémité filetée qui se visse dans une ouverture taraudée correspondante de la plaque support 22. Le réglage de la barre 73 sur la plaque support 22 permet de positionner sélectivement le bord inférieur profilé 75 de la barre 73 par rapport à la face plane 24 de la plaque de base 20 pour faire varier les dimensions de la fente 28. De façon analogue, le réglage de la barre 73 sert à faire varier l'espacement entre le bord avant 70 de 1. élément de lèvre 62 et la surface périphérique de la forme ronde 12. Une pluralité de mécanismes de support et de réglage de lèvre, dont l'un est représenté en 78, sont répartis transversalement sur la largeur de l'élément de lèvre 62 pour régler sélectivement la relation spatiale de l'élément de levure 62 par rapport à la surface périphérique de la forme ronde 12 en aval de l'arbre pivot 68. Les mécanismes de support 78 comprennent une tige de liaison 80 dont les extrémités opposées portent des filetages de pas inverse. L'extrémité inférieure filetée de la tige 80 se visse dans un étrier 82. L'étrier 82 est articulé par une broche pivot 86 sur une console 84 qui est fixée de façon appropriée sur la face extérieure de l'élément de lèvre 62 opposée à celle qui se trouve en regard de la forme ronde 12.L'extrémité supérieure filetée de la tige 80 se visse dans un étrier 88 qui est articulé par une broche pivot 92 sur un bras de manivelle 90. Le bras de manivelle 90 est fixé sur un arbre support horizontal 94 dont les extrémités sont supportées en rotation dans des plaques verticales parallèles espacées 96 qui sont fixées à la plaque support 22. Une couronne dentée 98 calée sur l'arbre support 94 coopère avec une vis sans fin 100 qui est supportée par un arbre 102 monté lui-même entre des plaques parallèles 103 qui sont fixées sur les bords supérieurs et inférieurs des plaques 96 ou font corps avec ces plaques. A l'extrémité supérieure de l'arbre 102 est fixé un volant 104 qui permet de faire tourner le mécanisme à la main pour provoquer la rotation de l'arbre support 94 et modifier ainsi la relation spatiale entre l'élément de lèvre 62 et la forme ronde 12. L'arbre 94 s'étend sensiblement sur toute la largeur de l'élément de lèvre 62, de sorte qu'un seul mécanisme de commande à couronne dentée 98, vis 100 et volant 104 suffit à faire tourner l'arbre 94 pour élever ou abaisser l'élément de lèvre 62.Avec un tel agencement, on peut régler sélectivement les tiges de liaison individuelles 80 pour faire varier le profil de l'élément de lèvre 62 sur sa longueur afin de compenser les déformations ou l'usure de la forme ronde 12. On a decrit le mécanisme de réglage et de support de lèvre 78 comme comprenant des organes manuels de réglage de la relation spatiale entre l'élément de lèvre 62 et la forme ronde 12 mais il est bien évident que d'autres organes, tels que des vérins hydrauliques ou pneumatiques, pourraient être utilisés pour régler cette relation spatiale. De plus, un tel réglage peut être effectué à distance, en réponse aux variations de pression à l'intérieur de la zone 64 de formage sous pression de la pàte ou à l'intérieur de la chambre de dispersion 14. Avec la caisse d'arrivée que l'on vient de décrire, la pâte fibreuse sous pression passe dans la chambre de turbulence 14 dans laquelle elle est soumise à dilatation et contraction successives, puis sort par la fente 28 dans la zone 64 de formage sous pression de la pâte où la pâte sous pression est façonnée en une nappe sur la toile Fourdrinier de la forme ronde 12. La nappe résultante sort de la zone de formage 64 par le bord arrière 66 de la lèvre 62. Le dispositif de la présente invention permet d'utiliser des pâtes de consistance beaucoup plus élevée pour fabriquer un produit ayant un poids spécifique beaucoup plus élevé, et il permet d'obtenir des produits ayant une bien meilleure uniformité dans une machine à cuve ou à forme ronde comportant une zone de formage sous pression de la pâte, comparativement aux techniques classiques de formage de feuilles dans lesquelles la pâte est prélevée dans une cuve de pâte. Le mode de réalisation de la figure 2 est très voisin de celui de la figure 1 et les éléments identiques des deux modes de réalisation sont désignés par les mêmes références numériques. Ce deuxième mode de réalisation diffère du précédent en ce que la forme de la chambre de turbulence est modifiée et en ce que l'élément de lèvre 62 est devenu un élément 61 prolongé vers l'aval pour former une longue lèvre flexible qui est sensible aux changements de pression dans la zone de formage 64. Comme représenté sur la figure 2, la chambre de turbulence 14 comprend intérieurement une cloison 32 en forme de U inversé dont les deux portions orientées vers le bas 32a et 32b sont fixées sur la face supérieure 24 de la plaque de base 20. La cloison 32 délimite à l'intérieur du carter 16 un passage en forme de U inversé de section étroite, qui comporte des zones d'écoulement élargies et rétrécies que traverse la pâte fibreuse avant d'atteindre le fente 28. En outre, dans ce mode de réalisation, les consoles 84 sont fixées sur la face supérieure de l'élément de lèvre 61 sensiblement à mi-longueur dudit élément, vu dans le plan de la figure 2, de façon que la moitié environ de l'élément de lèvre 61 s'étende en porte- -faux à l'arrière des consoles 84 auxquelles l'élément 61 est suspendu. L'élément de lèvre 61 a une épaisseur verticale prédéterminée et il est fait dans un matériau capable d'une flexion prédéterminée en fonction des variations de pression dans la zone 64 de formage sous pression de la pâte, définie entre l'élément de lèvre 61 et la surface périphérique de la forme ronde 12. De cette façon, chaque volume unitaire de pâte fibreuse introduit dans la chambre de dispersion ou de turbulence 14 est amené à passer successivement dans des zones élargies et rétrécies d'écoulement avant de sortir par la fente de distribution 28, ce qui augmente la turbulence de la pâte à l'intérieur de la chambre de dispersion. De plus, l'intervalle qui existe entre le bord arrière 66 de l'élément de lèvre 61 et la surface périphérique de la forme ronde 12 va varier en fonction de la pression qui règne à l'intérieur de la chambre de turbulence 14. A titre d'exemple non limitatif, dans un mode de réalisation typique de la présente invention, l'espacement entre le bord arrière 66 et la surface de la forme ronde 12 varie avec la pression qui règne dans le passage supérieur 14b de la chambre 14 comme indiqué dans le tableau suivant Espacement (ira) Pression (pz) 0,254 1,2 0,889 2,4 1,397 3,7 1,778 4,9 2,794 7,4 L'agencement décrit permet de maintenir la pression prédéterminée voulue dans la zone de formage 64 indépendamment des changements de pression qui se produisent dans la chambre d'explosion 14. Dans la description qui précède de la caisse d'arrive 10 et suivant l'invention, la structure définie par le terme de 'caisse d'arrivée de pâte" englobe également les "caisses de tête sous pression" ou les "caisses de distribution à écoulement sous pression. La fente 28 peut également être désignée par le terme de "filière de distribution". La zone de formage sous pression de la pâte 64 peut en variante être considérée comme une "chambre de fente sous pression" disposée en aval de l'ouverture de la fente. De plus, l'élément de lèvre 61 pourrait être dénommé "couvercle de contrôle" ou "élément de couvercle". Le dispositif suivant l'un ou autre des modes de réalisation de l'invention permet de réaliser des machines à papier à forme ronde comportant quatre avantages principaux sur les machines classiques. Premièrement1 la caisse d'arrivée de pâte est simple et peut être, fabriquée dans des ateliers de construction de machines courantes. Deuxièmement, le dispositif est bon marché et ne revient qu'à une faible partie du prix du dispositif classique qu'il remplace. Troisièmement, on peut obtenir un produit de meilleure qualité, notamment en ce qui concerne son uniformité, du fait de la répartition régulière de la pâte. Quatrièmement, on peut augmenter le poids spécifique du produit par machine du fait de la plus grande consistance de la pâte à laquelle la caisse d' arrivée de pâte peut fonctionner. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. REVEND ICAT IONS 1.- Dispositif utilisable dans une machine à forme ronde pour fabriquer une feuille fibreuse, qui comprend une caisse d'arrivée de pâte (1) montée de façon adjacente à la forme ronde (12) et pourvue d'une chambre interne de dispersion de la pâte (14), ladite chambre (14) comportant un orifice d'entrée (36, 38) par lequel la pate fibreuse est introduite dans ladite chambre, et une fente (28) disposée de manière à déposer la pâte fibreuse sous pression sortant de la chambre (14) sur la surface périphérique de la forme ronde (fi), caractérisé en ce que la chambre interne de dispersion de la pâte (14) comporte, dans le trajet d1écoule- ment de la pâte, une pluralité de coudes sensiblement à angle droit destinés à produire une turbulence dans la pâte fibreuse qui suit ce trajet, et en ce que la fente (28) comporte une lèvre (61, 62) qui s'étend en aval de ladite fente (28) à une certaine distance de la forme ronde (12) pour définir une zone de formage sous pression de la pâte (64) entre la lèvre (61, 62) et la forme ronde (12) en aval de la fente (28) et pour maintenir la turbulence dans la pâte dans ladite zone de formage (64). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les coudes à angle droit formés dans le trajet d'écoulement à l'intérieur de la chambre(l4)sont constitués par une cloison (32) qui définit à l'intérieur de ladite chambre (14) un trajet d'écoulement restreint que la pâte fibreuse doit suivre, ledit trajet d'écoulement ayant sensiblement la forme d'un Sur inversé, l'orifice d'entrée (36, 38) introduisant la pâte fibreuse à l'une des extrémités du trajet en forme de "U" inversé et la fente de distribution (28) distribuant la pâte fibreuse à l'extrénité opposée dudit trajet, ledit trajet d'écoulement (14a, 14b, 14c) comportant des zones d'écoulement alternativement convergentes et divergentes pour maintenir la turbulence de la pate fibreuse le long dudit trajet.