Brevet FR2263330A1 — publié le 19751003

La présente invention concerne des perfectionnements à la régulation des circuits de putes à papier. On connaît les difficultés rencontrées en papeterie pour obtenir d'une manière aussi économique que possible un papier de caractéristiques et qualités constantes fixées. On veille, à cet effetlen particulier au profil du grammage en bout de machine, au profil de la concentration de pâte en tête de machine après passage en épurateur ou en cyclone, au profil de pâte à la sortie de la dilution et ainsi au profil des eaux blanches et pâtes épaisses.De nombreux dispositifs plus ou moins compliqués ont été proposés pour surveiller les uns ou les autres de ces profils mais, même lorsqu'ils donnent les résultats désirés, ils entralnent toujours des frais relativement lourds pour l'industrie.Les difficultés précitées , qui sont une instabilité de concentration à court terme, se traduisent, lors des diagnostics enregistrés des divers processus "régulés" comme indiqué ci-dessus,par des courbes confirmant l'exis- tence d'un régime oscillant plus ou moins régulier avec une sorte de période moyenne d'oscillation. L1élimination totale,ou meme par tieIled1un tel régime oscillant offre évidemment un grand intérêt pratique et l'invention se propose donc de résoudre le problème L'inventeur a exprimé ce problème par le fait qu'il s1 agit d'assurer, à l'entrée des éléments de pâte dans la machine, un état tel du mélange de ces éléments qu'il se produise,immédiatement et tout le long du parcours des produits, un débit pratiquement stable en nature du mélange en écoulement, de manière que , à la sortie de la machine, le produit recueilli présente effectivement,sous des valeurs sensiblement constantes, toutes les propriétés requises. Or, on sait que, dans une machine à papier la pâte épaisse est insecte par tous moyens appropriés dans un flux constitué des eaux blanches de traitement. Ce sont en fait les alimentations de qualités différentes des eaux blanches d'une part et de la pâte épaisse d'autre part qui, lors de l'entrée en contact de ces deux constituants,sont à la base de toutes les difficultés rencontrées en papeterie et rappelées ci-dessus: il se forme ainsi un flot d'ensemble (flot principal) où siègent les pulsations gênantes précitées.L'idée de base de l'invention est de décomposer 11 ensemble du flot principal en filets d'écoulement "unitaires" s'écoulant individuellement selon des lois différentes de débits et d'écoulements,plus ou moins déca lés dans le temps, dans des conditions telles que, à la sortie le mélange de l'ensemble des écoulements présente l'amortissement désiré des oscillations o tulsations existant à l'entrée. A cet effet, sous sa forme la plus générale, l'invention consiste à exercer, par exemple avant le début du processus "papetier" proprement dit, (c'est-à-dire avant l'entrée des éléments constitutirs de la pâte dans la machine), une action d'amortissement sur les variations de concentration des éléments en circulation. Ladite action d'amortissement peut être obtenue au moyen d'un dispositif-tampon (filtre ou autre) ayant une capacité fixée en fonction du débit d'alimentation des divers éléments et de la période Zld'oscilla- tion. l'rtissement On a constaté au cours de nombreux essais queobt enu dans les conditions de l'invention donnait effectivement les résultats recherchés Selon l'invention,on monte, Juste après la zone où se rencontrent les eaux blanches et la pâte épaisse, une capacité C dans laquelle pénètrent les eaux et la pâte en mélange, et qui est calculée en fonction du débit total D nécessaire ainsi que de la période d'oscillation moyenne7ae la matière en circulation, telle quelle a été définie plus haut, ladite capacité, qui Joue le rôle de filtre-tampon étant montée de manière telle que le débit qui en sort soit constitué pratiquement d'un flux de divers filets d'écoulement de constituants mélangés, accordés entre eux en fonc tion de ladite période moyenne qR, , le retard ou décalage entre les divers filets assurant l'amortissement des variations de coneentra- tion de la pâte diluée dans les eaux blanches, ce qui assure,dans la suite du traitement "papetier" dans la machine, l'hoogEndi a- tion,l'uniformisation et la régularisation sur une valeur sensiblement constante de la concentration de la pâte. Les renseignements physiqlaes et chimiques que possèdent les utilisateurs des machines à papier, ainsi que des essais simples,permettent au spécialiste de déterminer facilement les caractéristiques de volume de la chambre, capacité constituant l'organe amortisseur, tel que filtre tampon selon l'invention. Pour que, dans la suite du processus, les constituants de la pâte,plus ou moins mélangés entre eux, présentent en sortant de la capacité tampon les qualités requises selon l'invention, il est possible de mettre en oeuvre différents moyens parmi lesquels on citera les suivants: 10) On peut mélanger le flot des filets au moyen d'un agitateur ou d'une turbine qui produit une sorte d'intégration des diverses pulsations Jusqu a amortir la période ZR précitée dans une proportion de 80 à 90% environ. 20) le flot peut être mélangé à la sortie d'un ensembled,con- duites suivant la position des diverses conduites les unes par rapport aux autres de manière à retarder l'écoulement des différents filets entre eux. Les conduites sont de longueurs et de diamètres tels que leur ensemble corresponde au volume de la capacité tampon, ce qui permet de répartir d'une façon homogène et continue les retards des filets entre eux; entre deux filets quelconques le retard obtenu peut être désigné par t', dont la valeur est comprise entre O et ny-- 30) On peut utiliser avantageusement un cyclone équipé de plusieurs alimentations et distributions réglées pour tenir compte des conditions d'écoulement définies comme indiqué ci-dessus, pour la capacité correspondante, en fonction du débit et de la période du dU flot principal d'alimentation. Un système de régulation d'une machine papetière équipé d'un dispositif de capacité filtre-tampon tel que décrit ci-dessus a permis de vérifier qu'une impulsion de concentration mesurée à l'entrée du tampon se trouvait, à la sortie de la machine, amortie dans des proportions très notables, c 'e st-à-dire beaucoup plus favorables que celles atteintes dans les machines de papeterie régulées par les dispositifs connus les plus précis, ces derniers étant le plus souvent parfaitement sans action sur les pulsations de concentrations à courts termes. Les perfectionnements et dispositifs selon l'invention offrent un intérêt particulier pour les machines de papeterie où ils permettent d'augmenter la productivité d'une unité de fabrication par diminution de la consigne de concentration et du nombre de casses qui survenaient dans les appareillages connus,par suite des pulsations de concentrations à court terme, et ce, en améliorant encore les qualités du produit final . I1 y a lieu de noter que les perfectionnements de l'invention sont applicables à d'autres fabrications que celle du papier, e'est-à-dire partout où lton est amené à traiter, en vue de l'obtention d'un produit défini, des consti tuants plus ou moins liquides ou pateux à mélanger entre eux. En papeterie , en particulier, les circuits de pâtes épaisses peuvent être traités selon l'invention aussi bien que les circuits de pâtes diluées au niveau de la dilution ou de la caisse de tête. On a décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation des perfectionnements selon l'invention en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: Fi & l est une vue schématique d > un appareillage de fabrication de papier; Fig.2 représente une vue en coupe verticale d'un exemple de capacité, selon l'invention; Fig.3 est une vue en coupe verticale d'une variante de capacité; Fig. 4 représente une vue en coupe partielle suivant 4-4 de figure 3; Figes est une vue en coupe verticale d'une seconde variante de capacité; Fig. 6 représente une vue en coupe partielle suivant 6-6 de figure 5; Fig.7 est une vue en coupe verticale d'un autre exemple; Fig.8 est une vue en coupe suivant 8-8 de figure 7. Fig.9 est une coupe verticale d'un autre exemple pouvant servir dans la fabrication des non tissés entre autres; Fig.lO est une coupe suintant 10-10 de figure 9; A la figure l,on voit le château 1 de pâte épaisse, le cuvier 2 des eaux blanches dans lequel la pâte épaisse arrive en l',la batterie de cyclones 3, épurateur; 4, la caisse de tête 5, le dispositif 6 de recyclage des eaux blanches vers le cuvier 2, la bobine de papier 7.Avec un tel dispositif,des des mesures des concentrations successives ont été faites dans l'écoulement de la pâte épaisse (en a), du mélange pâte-eaux blanches (en b) , en e entre les cyclones 9 et les épurateurs 4 > en d après / épurateurs(c'est-à-dlre sur la pâte de caisse de tête),en e dans le circuit de recyclage des eaux blanches, et au grammage du papier en f avant l'enroule- ment en bobine. Pour une durée totale de passage dans la machine de 51 s, les durées partielles des écoulements étaient de 6s entre a et b , 7s entre X et c ;18s entre b et d et 27 s entre d et f. Les concentrations notées ont permis de constater les varia- tions de concentration suivantes sur 15 secondes correspondant à une longueur de 150 mètres de papier: -pour le grtmmage, de 6 à 7 % -pour la patte en tete de machine, de 6 à 7% -pour la pâte sortant des cyclones, de 10 environ; -pour la pate sortant de la dilution (en b) de 15 à 18%. Ces constatations correspondent bien à un régime oscillant des concentrations successives pendant la traversée de la machine. Selon l'invention,on monte dans le circuit d'écoulement une capacité 8,représentée en pointillé à la figure 1; cette capacité peut être montée en tout autre point de l'installation entre le point de dilution et la caisse de tête. On peut éventuellement prévoir plusieurs capacités respectivement montées en divers points. A la figure 2,le flot total pénètre par l'entrée 9 à la base d'une capacité 10. Une hélice ou turbine 11 entratnée à une vitesse N par un moteur 12 agite et mélange l'ensemble du flot contenu dans la capacité provoquant des turbulences A, dont la formation est favorisée par des déflecteurs 13; les mesures précitées montrent que l'on obtient un amortissement des oscillations de concentrations à la sortie de l'ensemble par rapport aux oscillations du flot à lten- trée du système.Aux figures 3 et 4, le flot arrive par la grande base d'une capacité conique 14 parallèlement à l'axe de laquelle sont montées des conduites ou tuyaux 15 de même diamètre,mais de longueurs différentes,débouchant dans un volume conique limité par la paroi 14', ce qui crée, dans le flot qui s'écoule suivant les flèchesydes pertes de charges variables qui retardent les écoulements des filets individuels 15 du flot d'entrée,et fournit à la sortie 16 ltamortissement des pulsations. Dans l'exemple des figures 5 et 6,le flot pénètre suivant les flèches dans la capacité cylindrique 17 parallèlement à l'axe de laquelle est monté un ensemble de conduites ou tuyaux 18 de mêmes longueurs, mais de diamètres différents, entraînant des pertes de charges variables, et assurant à la sortie 19 l'amortissement des pulsations du flot principal d'entrée d'une manière analogue à ce qui se passe dans la variante des figures 3 et 4. Dans l'exemple des figures 7 et 8, la capacité conique 20 a une entrée 21 qui dirige le flot suivant les flèches dans des orifices tangentiels 22 ménagés dans la périphérie d'une chambre conique 23 coaxiale avec la chambre 20 et dont le sommet est relié à la sortie 24 de la capacité. Un moteur 25 entrain un arbre vertical 26 portant des supports radiaux 27 sur lesquels sont montés des déflecteurs réglables 28. Le couvercle en rorme de cuvette 20' de la chambre 20 comporte une vanne 29 de désaération; une vanne 30 de réglage du débit est montée sur chacun des conduits tangentiels 22. Aux figures 9 et 10, on a représenté un exemple d'une réalisation pratique de l'invention. La capacité 31 a ici une entre 32 d'où le flot est dirigé suivant les flèches dans un distributeur d'alimentation 3), à travers des orifices 34 ménagées dans la périphérie de la capacité 31. Après séparation dans le distributeur 33, le flot descend progressivement dans la capacité 31 et se dirige vers la sortie 35. Toute la surface de l'ensemble est intérieurement polie pour éviter tout "accrochage" des matières en suspension dans le flot. Une vanne 36 de désaération est prévue au sommet de la capacité 31. Un exemple pratique a été effectué avec ce dernier appareil dans les conditions suivantes: Pour un temps de passage t = 15 sec, un débit principal de 350 1/sec, o choisi une capacité ayant un volume de 5590 litres, le débit pour un temps t étant de 5250 litres. Les rayons d'entrée et de sortie étaient de 0,25 m; le rayon du haut de la capacité cyclone étant de 4 m et sa hauteur de 4 m. Les pressions d'entrée et de sortie étaient respectivement 4 kg et 3ss6 kg. La capacité et les tuyauteries étaient en acier INOX, ayant les caractéristi4ues mécaniques requises pour résister aux pressions et pour éviter tout accrochage de matière sur les surfaces. Les alimentations secondaires 34 prévues, dont une est visible en figure 101 amènent des volumes d'environ 550 1 chacun de la capacité principale 5500 1 et se répartissent suivant les tranches de ces volumes virtuels non limités matériellement vers le haut et bas- sauf par les écoulements, et créent ainsi un retard entre les différents écoulements secondaires du haut vers le bas du cyclone. Pour déterminer la capacité C utilisée selon l'invention dans le cas d'un débit D de pâte,on calcule l'amortissement de la fonction sensiblement sinusordale de la concentration du flot principal. On peut aussi , selon l'invention,monter la capacité au point de rencontre des eaux blanches et de la pâte, en la munissant d'une entrée pour chacun des constituants;on effectue ainsi simultanément la dilution et l'amortissement désirés. ~REVENDICATIONS- 1. Perfectionnements à la régulation des circuits de pâtes à papiers par action sur les constituants de ladite pâte séparés ou mélangés, ces perfectionnements étant caractérisés par le fait que, pendant , de préférence au début du processus papetier mais avant ltentrée en caisse de tête, on décompose au moins une fois le flot principal en flots individuels déphasés entre eux de manière à appliquer une action d'amortissement aux variations à court terme de la concentration. 2. Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés en ce que 1 lton monte dans une zone située avant le répartiteur de caisse de tête, une capacité C dans laquelle pénètre le flot principal et qui est calculée en fonction du débit total D nécessaire ainsi que de la période d'oscillation moyenne T de la matière en circulation, ladite capacité qui Joue le rôle de filtre-tampon étant montée de manière telle que le débit qui en sort soit constitué pratiquement d'un flux de divers écoulements de constituants accordés entre ux en fonction de ladite période moyenne R de telle manière que l'amortissement des variations physiques de la pâte qui s'écoule soit assuré. 3. Perfectionnements selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisés en ce qu 'on monteydans la zone où se rencontrent les eaux blanches et la pâte épaisse, une capacité C dans laquelle pénètrent séparément d'une part les eaux blanches et d'autre part la pâte épaisse et qui est calculée en fonction des débits nécessaires pour obtenir par dilution la concentration désirée ainsi que des périodes d'oscillations moyennes et 2-' de la matière en circulation dans chaque flux, ladite capacité, servant de filtre tampon et d'organe de dilutiontant montée de manière telle que le débit de sortie soit constitué pratiquement d'un flux de divers écoulements de constituants accordés entre eux en fonction desdites périodes moyennes t et 7 de telle manière que 11 amortissement des variations physiques de la pâte diluée qui s'écoule soit assuré