Brevet FR2429289A1 — publié le 19800118

Cette invention est relative à un procédé ainsi qu'à un dispositif pour la formation d'une bande continue d'un maté riau constitué de particules fi breuses à partir d'une suspension. La présente invention vise plus particulièrementune suspension de pulpe ou pâte fortement concentrée et elle concerne- notamment l'alimentation des caisses d'arrivée de pâte des machines de fabrication du papier. Une caisse d'arrivée de pâte à concentration élevée peut comprendre, en principe, un système de distribution transversal, une zone de formation et une conduite d'évacuation à partir de laquelle la suspension de pâte est disposée sur le câble sans fin afin de subir touttraitement ultérieur. De son côté, le dispositif de distribution transversal peut consister en un canal de distribution transversal, en des conduites de distribution provenant de ce canal et disposées sur toute la largeur de la machine et en une chambre de mélange. Lorsque la suspension constituée d'eau et de fibres s'écoule, par exemple, dans une conduite, elle forme, à une concentration de fibres suffisamment élevée, un réseau cohérent de fibres avec une mince couche limite environnante d'eau. Plus la concentration de fibres est élevée, plus rigide est le réseau. Par conséquent, les vergeures du papier finalement fabriqué peuvent etreprovo queues par les couches d'eau formées dans les conduites de distribution d'un distributeur transversal et les lignes de vitesse et de concentration qui sont ensuite engendrées et qui apparaissent après les conduites de distribution. Pour équilibrer ces vergeures, on peut mélanger, dans une chambre de mélange, les couches de suspension et d'eau, après les conduites de distribution, à l'aide d'une alimentation d'une énergie de turbulence de dispersion. Jusqutà présent, il n'a pas été possible de maîtriser totalementles problèmes résultant d'une distribution transversale, dans les caisses d'arrivée de pâte à haute concentration de type connu (voir par exemple les brevets suédois N" 355. 615, 366. 787, 362.458 et 385. 029) , en dépit du fait que des essas ont été réalisés avec des conduites de distribution conçues et réalisées dedifférentes façon et des modèles de conception différente de la chambre de mélange suivante. La section droite de la chambre de mélange doit être suffisamment importante pour rendre possible un mélange effectif des lignes de concentration. Une extension minimale d'un même ordre de grandeur que la moitié de l'intervalle entre les conduites de distribution peut etre préférable afin d'obtenir un résultat de mélange satisfaisant. Une telle surface importante de section droite rend difficile d'empêcher la formation de gros flocons de fibres qui, à leur tour, peuvent entrafner une structure quelque peu fi ocomeuse du papier finalement réalisé. Par ailleurs, peuvent s'ajouter à ces inconvénients, des problèmes de transport compte tenu du fait que la sortie de la chambre de mélange peut être obstruée. Afin de réduire les lignes de vitesse engendrées par les conduites de distribution, une chute de pression peut être appliquée à la sortie de la chambre de mélange. Pour obtenir un effort suffisant, il est nécessaire de réaliser une diminution jusqu'à des dimensions tellement petites que le risque d'obstruction sera très important. En créant selon l'invention un écoulement rotatif dans la chambre de mélange et une déviation de la suspension de l'ordre de 90 à 180 à la sortie de la chambre, on peut équilibrer les lignes de concentration et de vitesse et éviter en même temps l'obstruction de l'orifice de sortie de la chambre de mélange par des flocons de fibres. L'invention concerne donc un procédé pour la formation d'une bande continue d'un matériau de particules fibreuses à partir d'une suspension fortement concentrée, caractérisé en ce que la suspension sous la forme de plusieurs écoulements parallèles est amenée tangentiellementdans une chambre de section droite assurant une mise en rotation et estentrafnée en rotation dans cette chambre , et en ce qu'ensuite la suspension est entraidée hors de la chambre en déviant son mouvement selon un angle compris entre 9 0 et 180'. On peut donner à la section droite de la chambre de mélange les dimensions nécessaires pour réaliser un mélange satisfaisant et cette chambre peut présenter une forme (par exemple ovale) assurant la suppression de la forma- tion de flocons, malgré ses grandes dimensions, grâce aux efforts de cisaillement auxquels est soumise la suspension lors de son écoulement rotatif. En faisant subir à la suspension une forte modification angulaire de trajectoire à la sortie dela chambre de mélange, on crée une contraction importante dans l'intervalle de sortie. I1 en résulte que la chute de pression sera considérable, mais il n'est pas nécessaire que les dimensions du canal soient inconsidérément petites.On empêche l'engorgement ou le colmatage par les flocons de fibres susceptibles de se coller devant l'orifice de sortie, grâce auxforces de cisaillement dues à l'écoulement rotatif. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Ces exemples de réalisation se réfèrent à l'utilisation du dispositif selon l'invention en combinaison avec des machines de fabrication du papier en vue de la formation d'une feuille à concentrationélevée de fibres. Sur les dessins la figure 1 illustre en coupe axiale verticale un premier exemple de réalisation du dispositif selon l'invention dans un type de caisse d'amenée de pâte; la figure 2 illustre un second exemple de réalisation dans un autre type de caisse d'amenée de pâte; et la figure 3 illustre une troisième variante dans un autre type de caisse d'amenée. Sur les figures les caisses d'amenée de pâte ont été représentée de façon très schématique en ce qui concerne leur forme et leurs caractéristiques constructive s. Comme on l'a indiqué ci-dessus, la caisse d'amenée comprend un distributeur transversal 1 et un canal 3, dont la partie extérieure forme le canal de désintégration 4. Ces éléments ainsi que leur montage et leur conception sont bien connus dans cette technique et, étant donné qu'ils ne font pas partie de l'invention, on ne les décrira pas en détail. Selon une caractéristique de l'invention, la suspension de pâte est forcée à s'écouler depuis l'extrémité du distributeur transversal 1 sur la machine, elle est distribuée dans des conduites de distribution2, qui sont disposées parallèlement selon une rangée le long de la largeur du distributeur transversal et, ainsi que celà ressort de l'examen de la figure 1, s'écoule de ces conduites dans un canal 5 en forme de fente de hauteur décroissante qui constitue l'entrée de la chambre de mélange 6. Le canal 5 etla chambre 6 possèdentune largeur qui correspond àla largeur du distributeur transversal et du canal 3, 4. Un coté de entrée 5 est transformé en une paroi de forme incurvée 7 ayant une certaine longueur. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la longueur de la paroi 7 estreprésentée de façon à envelopper un angle de 180 . L'orifice de sortie 8 de la chambre 6 est dirigé parallèlement à l'entrée 5 et il possède une largeur qui correspond à la largeur dela chambre. La paroi 9 de la chambre opposée à la paroi 7 est également incurvée et elle aboutit dans l'orifice de sortie 8 en s'y raccordant. En principe, on peut considérer que la chambre 6 pré sente une section droite de forme ovale avec des entrées et des sorties tangentielles. La figure 2 représente une variante dans laquelle la paroi en forme de courbe 7, dans laquellevient aboutir l'entrée 5 en s'y raccordant, enveloppe un angle d'environ 260'. L'orifice de sortie8 est dirigé sensiblement perpendiculairement à l'orifice d'entrée 5. Comme on l'a représenté sur le dessin, sur un côté de cet orifice d'entrée 5, on prévoit une plaque ou volet 12 venant aboutir vers le bas dans la chambre 6, et qui s'étend sur toute la largeur de la chambre. Cette plaque joue en principe le même rle que la paroi 9 des exemples de réalisation représentés aux figures 1 et 3. En raison de la configuration de la paroi 7 et de l'emplacement de la sortie 8, l'angle o( est plus grand qu dans les exemples de réalisation des figures antérieures.La plaque 12 peut, de façon appropriée, être déplaçable vers l'arrière et/ou vers l'avant, de manière réglable et/ou rotative vers le milieu de la chambre 6 et partir du milieu de cette chambre. En variante, on peut remplacer la plaque. L'angle oR est de 170 environ dans le mode de réalisation représenté à la figure 1 etde 145 environ dans celui illustré par la figure 2 On a trouvé qu'un angle ou compris entre 90 et 180 était préférable. Etant donné que l'on a donné à la chambre 6 une forme initiant la rotation, la suspension sera entravée d'un mouvement de rotation ou tourbillonnaire après son entrée dans la chambre 6. Si un flocon ou un bouchon de fibres vient à obstruer l'orifice de l'entrée 8 versla sortie étroite et le canal de désintégration 3-4, il se produit un auto-nettoyage résultant du fait que la suspension glisse sur la paroi 7près de l'entrée ce qui libère le flocon. Des bouchons de fibres, constitués par ltagglomérationde flocons peuvent aussi se former s'il survient un arrêt involontaire du déroulement des opérations. Lors du commencement des opérations, il ne se produit pas d'augmentation de la tendance à l'obstruction étant donné qu'aucun constituant ne se dirige directement vers l'entrée 8.Afin d'empêcher la machine de produire une bande de matériau non unciforme ou inclinée, qui se réaliserait si le vortex de la suspension se dépla çait d'une extrémité de la chambre à l'autre, la suspension doit être divisée et guidée avant d'atteindre la chambre. Ceci est obtenu par l'intermédiaire des conduites de distribution 2 qui divisent la suspension de fibres en plusieurs écoulements partiels qui engendrent plusieurs petits vortex dans la chambre au lieu d'un gros vortex, qui peuvent être facilement inclinés. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 3, les conduites de distribution 2 sont conçues et réalisées de façon à déboucher directement dans la chambre 6, en se terminant tangentiellement dans cette dernière. Chaque conduite de distribution se termine donc selon une forme inclinée et fait, avec son orifice, partie de cette chambre; cette disposition contribue à assurerunmélange efficace de la suspension de pulpe fortement concentrée. Le vortex formé dans la chambre 6 permet d'assurer, en dehors du nettoyage de l'orifice d'admission dans la sortie 8, également le mélange et la fluidisation (dégradation des flocons) de la suspension de fibres. Le degré de fluidisation et de mélange est influencé par la forme de la section droite de la chambre 6. Une section droite de forme ovale permettra d'assurer une meilleure fluidisation qu'une section droite circulaire. Grâce à la forte déviation de l'écoulement le long de la paroi 7 de la chambre et autour des bords vers l'orifice de sortie 8, l'écoulement se contracte considérablementau début du canal 3. Cet effet entrain une chute de pression qui compense 1 es irrégularités éventuelles du profil du courant sortant de la chambre de mélange. La chute de pression et la transformation d'énergie se produisant dans la chambre sont par conséquent utilisées pour assurer la fluidisation de la suspension ainsi qu'un équilibrage de la concentration etde la vitesse sur la largeur de la machine, ce facteur ayant une influence directe sur la qualité du papier produit par la machine. On peut, sans sortir du cadre de cette invention, relier en série une ou plusieurs chambres telles que 6, après une première chambre, ce qui permet de renforcer les effets obtenus; on peut encore relier en parallèle plusieurs chambres, ce qui perme de former simultanément plusieurs couches. On peut également modifier la formedesparois 7 et9 de la chambre, respectivement, dans la même machine ou dans la même chambre, en réalisant cette chambre sous la forme d'éléments séparés démontables et interchangeables (non -représentés). L'arête divergente, c'est-à-dire la transition entre la paroi 7 et l'orifice de sortie 8, peut également être réglable en réalisant la paroi sous la forme d'un manchon rotatif, - qui par rotation peut être amené à faire plus ou moins saillie vers la paroi opposée 9. Les solutions techniques pour réaliser ces caractéristiques, de même que le réglage de la plaque 12, ne présentent aucune difficulté pour l'homme du métier et en conséquence il ne semble pas utile de les décrire ici. REVENDICATIONS 1) Procédé pour la réalisation d'une bande continue d'un matériau de particules fibreuses à partir d'une suspension fortement concentrée, caractérisé en ce que ladite suspension, sous la forme de plusieurs flux ou écoulements partiels parallèles, est amenée tangentiellement dans une chambre dont la section droite est choisie de façon à engendrer la rotation, ladite suspension étant ainsi entrafhée en rotation dans cette chambre, et en ce qu'ensuite la suspension est évacuée de la chambre en déviantla direction de son mouvement d'un angle compris entre environ 90 et 1800. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspension est amenée à quittera chambre sensiblementtangentiellement 3) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la bande est disposée entre un dispositif de distribution transversale et un canal de sortie de la caisse d'amenée de pâte d'une machine à fabriquer le papier. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la suspension est soumise à une forte contraction de son écoulement en dehors de la chambre. 5) Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour réaliser une bande continue d'un matériau de particules fibreuses à partir d'une suspension hautement concentrée, caracté - risé en ce qu'il comporte unepluralité de conduites de distribution parallèles (2) disposées tangentiellement selon une rangée et aboutis sant dans une chambre (6) contre une paroi de forme courbe (7), en considérant la section droite de ladite chambre, et en ce qutun orifice de sortie (8) est disposé dans cette paroi selon une direction comprise entre 90" et 180 environ par rapport à la tangente de la paroi de forme courbe àl'orifice de sortie (8). 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les conduites de distribution (2) viennent aboutir dans un orifice d'entrée (5) sensiblement tangentiel àla chambre (6). 7Y Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la paroi (9) de la chambre à l'opposé de la paroi de forme courbe (7) est également de forme courbe. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la forme courbe de la paroi respective constitue une portion de cercle. 9) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi (12) de la chambre opposée à la paroi de forme courbe (7) est plane. 10) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la paroi de forme courbe (7) est constituée par les 3/4 d'un cercle. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10 , caractérisé en ce que l'entrée (5) est munie d'un passage réduit. 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que la chambre possède une section droite sensiblement ovale. 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5, 6, 9 ou 10, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (5) etl'orifice de sortie (8) s'étendent sensiblement perpendiculairement l'un à l'autre et en ce que la paroi (7) opposée à la paroi en forme de courbe est constituée d'une plaque ou d'un volet (12) s'étendant à partie du bord de l'orifice d'entrée (5).