Brevet FR2489860A1 — publié le 19820312

La présente invention concerne un appareil de raffinage de fibres en suspension dans la pâte destinée à la fabrication de papier, avec un carter, dans lequel un rotor monté en rotation est muni d'au moins une garniture de raffinage et qui comporte une paroi munie d'une seconde garniture de raffinage, une des pièces qui portent les gar- nitures étant, pour l'ajustement de la fente de raffinage entre ces dernières, mobile dans le sens axial du rotor par rapport à l'autre pièce, dont elle s'écarte, et réglable par un vérin alimenté par un fluide sous pression et comprenant une chambre de serrage,, qui produit un rapprochement des garnitures, et une chambre de soulèvement, qui produit un écartement des garnitures. Dans un appareil de raffinage connu du type précité, le vérin com- prend un piston additionnel, non relié au piston principal, mobile axialement et blocable par rapport à ce dernier, et constituant une butée, qui limite le mouvement de réglage de la partie mobile du vérin dans le sens de rapprochement des garnitures (demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 2 146 548). Les chambres du cylindre de l'appareil de raffinage connu sont raccordées à un équipement de commande hydraulique, qui applique à chacune d'elles la pression instantanée requise. La commande du piston additionnel exige un dispositif de commande particulier, qui doit être surveillé séparément; aux avantages de la réalisation connue s'oppose en outre l'exigence d'une cbnstitution aussi simple que possible de l'appareil de raffinage, pour lequel on s'efforce d'obtenir une réalisation com- portant un minimum de pièces mobiles, robustes et facilement inter- changeables. L'invention vise à développer un appareil de raffinage du type précité, caractérisé par une constitution particulièrement simple et une utilisation améliorée en conséquence. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un dispo- sitif de régulation agissant sur la pression du fluide est prévu, avec un régulateur de la force de compensation, qui en service compense la force exercée sur la pièce mobile par la pression régnant dans le volume intérieur du carter, en fonction de ladite pression, et qui est relié par une ligne de signalisation à une sonde qui mesure la pression de la suspension dans le carter, la régulation de la force de compen- sation établissant une proportion donnée entre la pression du fluide et la pression de la suspension, ainsi qu'un régulateur de la force de raffinage qui, en fonction d'un signal de consigne, agit sur la pression du fluide et permet le réglage de la force de raffinage souhaitée. Le système selon l'invention rend inutile le montage d'un piston additionnel formant une butée pour le piston principal, et l'action séparée sur les deux composantes de la force de serrage, formées par la force de raffinage et la force de compensation de la pression interne du carter, assure une charge de raffinage constante même quand les conditions de pression varient dans l'appareil de raffinage. Dans une forme de réalisation de l'invention permettant une action différenciée sur chacune des deux composantes de la force de serrage, et selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas d'au moins deux chambres de serrage différentes du vérin, agissant dans le même sens, le régulateur de la force de compensation et le régulateur de la force de raffinage sont insérés dans deux conduites différentes d'alimentation du fluide sous pression, aboutissant cha- cune à une des chambres de serrage. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, qui exige un dispositif de régulation particulièrement simple, une action séparée sur les deux composantes de la force de serrage peut-être obtenue, selon une autre caractéristique de l'invention, en ce que le régu- lateur de la force de compensation et le régulateur de la force de raffinage sont réunis dans un dispositif de régulation commun et. agissent sur une vanne commune de réglage de la pression. Afin d'obtenir une décharge rapide et sûre de l'appareil de raf- finage dans le cas de dérangements, dus par exemple à un manque de pâte, c'est-à-dire à une absence de suspension, et selon une autre caractéristique de l'invention, un dispositif de commande est prévu, qui permet de commuter l'alimentation en fluide sous pression de la chambre de serrage à la chambre de soulèvement; et une vanne de réglage est insérée dans la conduite aboutissant à la chambre de serrage et shuntée par un clapet de non-retour, qui permet l'écoulement rapide du fluide de la chambre de serrage. Une réponse rapide du dispositif de commande à toute perturbation est obtenue d'une façon particulièrement simple et fiable quand, selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de commande est relié à un régulateur de sécurité, qu'une ligne de signalisation relie à la sonde mesurant la pression de la suspension dans le carter, ledit régulateur de sécurité faisant passer le dispositif de commande dans la position de soulgvement quand la pression de la suspension tombe au-dessous d'une valeur donnée. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'in- vention, de l'air comprimé est employé comme fluide sous pression. Cette réalisation permet une constitution du dispositif de positionne- ment beaucoup plus simple que dans le cas de l'emploi d'un fluide hydraulique, y compris aussi la sécurité de l'alimentation en fluide sous pression, car l'appareil de raffinage peut être raccordé au réseau d'air comprimé qui existe pratiquement toujours dans les installations de fabrication de papier. Un autre avantage de-cette réalisation réside dans le fait que le fluide compressible permet un retrait élastique de la partie mobile de la garniture de raffinage lors du passage d'un corps étranger dans la fente de raffinage, sans exiger une opération de régulation particulière. Une construction particulièrement compacte de l'appareil de raf- finage est obtenue-, selon une autre caractéristique de l'invention, quand la paroi mobile est une paroi intermédiaire du carter, entourée par une paroi extérieure fixe, qui forme une des chambres du cylindre dans laquelle la paroi ibiEarrdiaire est guidée comme un piston dans un cylindre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente une première forme de réalisation en coupe partielle; la figure 2 représente une seconde forme de réalisation en coupe partielle; la figure 3 représente une coupe partielle cylindrique suivant l'axe III-III de la figure 1; et la figure 4 représente une troisième forme de réalisation en coupe partielle. Les appareils de raffinage représentés aux figures 1 et 2 sont des "raffineurs à disques", du type utilisé dans l'industrie du papier pour la préparation de la pàte à transformer sur une machine à papier. Un matériau fibreux, tel que de la cellulose, est raffiné à l'indice d'égouttage souhaité. L'appareil de raffinage selon figure 1 comprend un carter 1 à parois latérales 2 et 3 fixes, entre lesquelles est disposé un disque mobile 4 dont la collerette cylindrique 5 est guidée avec étanchéité par deux joints d'étanchéité 6 fixés dans le carter 1. La paroi laté- rale 3 et le disque 4 portent sur les faces en regard des garnitures de raffinage 7 formant stator et délimitent dans le carter 1 une cham- bre de raffinage 8, dans laquelle est disposé un rotor 10 en forme de disque. Le rotor 10, portant des garnitures de raffinage 11, est disposé sur un arbre 12, qui est mobile dans un palier 13 fixé par une console 9 sur le carter, et relié à un moteur d'entraînement 15 partiellement représenté par un accouplement 14 permettant des déplacements axiaux. - La paroi 3 du carter 1 comporte une ouverture centrale 16, qui entoure l'arbre 12 et est recouverte par un capot 17 fixé sur le carter 1 et dans lequel l'arbre 12 est guidé avec étanchéité. Le capot 17 est relié par une tubulure 18 à une conduite d'alimentation 20 contenant une pompe 21 de circulation du matériau fibreux à raffiner. Le disque mobile 4 présente un bossage 22 central, qui élargit la chambre de raffinage 8, et est relié à une tige 23 de piston, coaxiale à l'arbre 12, et à plusieurs, par exemple trois tenons de guidage 24, parallèles à l'axe, répartis suivant la circonférence et mobiles axialement dans des guides 25 de la paroi 2. La tige 23 traverse la paroi 2 avec étanchéité et porte, à son extrémité en saillie sur le carter 1, un piston 26 circulaire, mobile axialement par rapport à la tige 23 et guidé avec étanchéité dans un cylindre 27 fixé sur la paroi 2. Le piston 26 sépare une chambre de serrage 28, alimentée dans le sens du rapprochement des garnitures de raffinage 7, d'une chambre de soulève- ment 30, alimentée dans le sens opposé, tandis que le disque 4 délimite avec la paroi 2 du carter 1 une seconde chambre de serrage 31. Les garnitures de raffinage 7 et il sont annulaires et présentent des dents 33 ou 34 formant nervures (figure3) et transversales par rapport au sens circonférentiel du rotor 10; afin d'éviter un bruit excessif,ces dents ne sont pas radiales, mais inclinées de façon connue. Les garnitures de raffinage Il du rotor sont disposées sur un anneau porteur 35, que des bras 36 fixent sur un moyeu 37 du rotor 10. La conduite d'alimentation 20 introduit, par l'intermédiaire de tubulure 18, le matériau fibreux à raffiner, sous forme d'une suspen- sion, dans la région centrale de la chambre de raffinage 8. La suspen- sion s'écoule ensuite dans les fentes de raffinage formées entre les garnitures 7 et 11, le matériau fibreux étant raffiné entre les dents 33 et 34, dans la région périphérique de la chambre 8, d'o la suspen- sion est ensuite dirigée par une conduite de sortie 38 vers un groupe non représenté de la machine à papier. Les deux chambres de serrage 28 et 31 sont reliées à deux con- duites d'air comprimé 40 et 41 en parallèle, qui contiennent chacune une vanne de réglage 44 ou 45 sur laquelle agit un régulateur 42 ou 43. Les conduites d'air comprimé 40 et 41 sont reliées à un dispositif de commande 48 par une conduite de liaison 46 commune, comportant un étrangleur 47 variable. La chambre de soulèvement 30 est également reliée au dispositif de commande 48 par une conduite d'air comprimé 50. Les conduites d'air comprimé 40 et 41 sont en outre reliées chacune à la conduite de liaison 46 par une conduite 51 ou 52 en dérivation sur la vanne de réglage 44 ou 45 correspondante et l'étrangleur 47. Les conduites en dérivation 51 et 52 sont branchées en parallèle et con- tiennent chacune un clapet de non-retour 53, permettant la circulation du fluide uniquement dans le sens de la chambre de serrage 28 ou 31 considérée vers le dispositif de commande 48. Le dispositif de commande 48 comprend un organe de débit 54, réglable par un positionneur électromagnétique 55 sur deux positions d'ouverture, dans lesquelles il relie la conduite de liaison 46 ou la conduite de pression 50 à une conduite d'alimentation 56 ou à une tubulure d'évacuation 57. La conduite d'alimentation 56 contient un 2-4 89860 organe de débit 58 réglable et est reliée à une conduite d'alimentation , reliée à une source d'air comprimé non représentée. Le positionneur 55 est actionné par un régulateur de sécurité 61, que des lignes de signal 62, 62a relient à une sonde 63 qui mesure, dans la conduite d'alimentation 20, la pression de la suspension ré- gnant à l'intérieur du carter. La sonde de pression 63 est reliée à la conduite d'alimentation 60 par une ligne de liaison 64, contenant un organe de débit 65 réglable. Le régulateur 43 affecté à la-chambre de serrage 31 est également relié à la ligne de signal 62 et à une ligne de signal 66, qui est reliée à une sonde de pression montée dans la conduite de pression 41. Un dispositif de manoeuvre, indépendant du dispositif de régulation et représenté par la ligne de commande 67, ajuste le régulateur 42 affecté à la chambre de serrage 28 à une valeur de consigne de la pres- sion à établir dans ladite chambre 28; le régulateur 42 est relié à une ligne de signal 68, qui est connectée à une sonde de pression montée dans la conduite de pression 40. La ligne de commande 67 peut être reliée par exemple à un calculateur faisant varier automatiquement la valeur de consigne; l'ajustement de cette dernière peut toutefois être aussi manuel ou motorisé. Dans la position représentée du dispositif de commande 48, la chambre de soulèvement 30 est alimentée en air comprimé par la conduite d'alimentation 56 et la conduite de liaison 50, et l'air comprimé se trouvant dans les chambres de serrage 28 et 31 peut s'échapper par les conduites de dérivation 51 et 52. En service, le dispositif de commande 48 occupe la position de débit dans laquelle la conduite de liaison 46 est reliée à la conduite 56 d'alimentation en air comprimé et la conduite d'air comprimé 50 est reliée à la tubulure d'évacuation 57; la pompe envoie la suspension à transformer dans le carter 1, par la conduite d'alimentation 20. Le rotor 10 se positionne pratiquement à égale distance des garnitures 7 du stator, avec lesquelles il forme les fentes de raffinage à travers lesquelles la suspension s'écoule vers l'extérieur et dans la conduite de sortie 38. La sonde de pression 63 délivre par la ligne de signal 62 un signal de mesure, correspondant à la- pression du liquide à l'intérieur du carter 1, au régulateur 43 de la vanne de réglage 45 qui, en fonction du rapport de la pression intérieure du carter 1 aux surfaces du disque 4 chargées par l'air comprimé, ajuste la pression de l'air comprimé alimentant la chambre de serrage 31 à une valeur telle que le disque 4 est soumis à une force de compensation de la force exercée par la pression interne du carter 1isur ce disque 4. La vanne de réglage 44 insérée dans la conduite de pression 40 dirige dans la chambre de serrage 28 de l'air sous une pression prédé- terminée, fonction de la valeur de consigne affichée sur le régulateur 42, de sorte que le piston 26 ainsi chargé exerce sur le disque mobile 4 une force additionnelle, indépendante de la force de compensation précitée et constituant une force de raffinage ajustable.La valeur maximale des pressions ajustables dans les chambres de serrage 28 et 31 est déterminée par l'étrangleur 47, inséré dans la conduite de liai- son 46 commune. - Le positionneur pneumatique décrit maintient élastiquement le disque 4 et le rotor 10 dans leurs positions de service prédétermi- nées, l'usure inévitable des garnitures de raffinage 7 et 11 étant compensée par un positionnement automatique approprié du disque 4. La largeur des fentes de raffinage et par suite la charge de raffinage peuvent ainsi être maintenues constantes d'une façon particulièrement simple, sans recours à une régulation spécifique, électronique par exemple. Le fluide, compressible permet en outre un écartement élasti- que du disque 4, par exemple lors du passage de petits corps étrangers dans une des fentes de raffinage, de sorte que l'appareil de raffinage, et notamment le moteur d'entraînement sont soulagés. Lorsque la pres- sion à l'intérieur du carter 1 tombe au-dessous d'une valeur de con- signe prédéterminée, lors d'une perturbation plus importante, telle qu'une baisse de la pression de la pâte par absence de suspension, la sonde de pression 63 délivre par la ligne de signal 62a un signal de coupure au régulateur de sécurité 61, de sorte que le dispositif de commande 48 est ramené dans la position représentée, sur laquelle une décharge rapide de l'appareil de raffinage est garantie par ali- mentation en air comprimé de la chambre de soulèvement 30 et évacua- tion par les clapets de non-retour 53 de l'air comprimé s'échappant des chambres de serrage 28 et 31. Dès que la pression de la suspension atteint de nouveau la valeur minimale ajustée sur la sonde de pression 63, un signal délivré par cette dernière au régulateur de sécurité 61 sur la ligne 62a commute le dispositif de commande 48 de la position représentée dans la posi- tion de service, sur laquelle les conduites d'air comprimé 40 et 41 sont reliées à la conduite d'alimentation 56, de sorte que les cham- bres de serrage 28 et 31 sont de nouveau alimentées conformément à la charge de raffinage précédemment ajustée. La paroi du carter 1 entourant le disque 4 comporte un canal de contrôle 70, qui relie un espace annulaire 71 situé entre les deux joints d'étanchéité 6 à une conduite d'évacuation 72. Ce montage permet de déceler les fuites inévitables du joint d'étanchéité 6 affecté à la chambre de raffinage 8, car le liquide s'échappant de cette dernière dans l'espace annulaire 71 est évacué par la conduite 72. Le carter 1 de l'appareil de raffinage selon figure 2 comporte une paroi latérale 76, munie d'ouvertures 75 et portant un cylindre 77, qu'une cloison intermédiaire 78 divise en deux chambres délimitées chacune par une paroi frontale 79 ou 80. Le disque mobile 4 est relié -à une tige 81, qui est guidée avec étanchéité à travers la cloison intermédiaire 78 et la paroi frontale 79, et porte le piston 26 ainsi qu'un second piston 82. Les pistons 26 et 82 sont guidés avec étan- chéité dans les deux chambres du cylindre 77, le piston 26 séparant la première chambre de serrage 28 de la chambre de soulèvement 30, et le piston 82 délimitant la seconde chambre de serrage 31. Le disque 4 ne comporte aucune surface de piston chargée par le fluide sous pres- sion et n'est guidé que par un joint d'étanchéité 6 dans le carter 1. Dans cette réalisation, les conduites d'air comprimé 40 et 41 aboutissant aux deux chambres de serrage 28 et 31 sont branchées en parallèle par une conduite de liaison 83 et reliées à la conduite de liaison 46 aboutissant au dispositif de commande 48 par une vanne de réglage commune 44', insérée dans la conduite d'air comprimé 40 de l'exemple représenté. La vanne de réglage 44' est soumise à l'action d'un régulateur 84 qui est, d'une part, ajusté par le dispositif de manoeuvre représenté par la ligne de commande 67 à une valeur de con- signe de la pression à établir dans les deux chambres de serrage 28, 31 et correspondant à une force de raffinage prédéterminée, et, d'autre part, positionné par la ligne de signal 66 ou 62 reliée à la conduite de pression 41 et à la sonde de pression 63, en fonction de la force à transmettre pour compenser la pression interne régnant dans le carter 1. Les deux composantes de la force axiale s'exerçant dans l'appa- reil de raffinage, et formées par la force de raffinage et la force de compensation, sont ainsi déterminées également dans cette réalisa- tion. Sur la position de service non représentée du dispositif de com- mande 48, dans laquelle l'organe de débit 54 raccorde la conduite de liaison 46 à la conduite d'alimentation 56, l'alimentation en air comprimé des deux chambres de serrage 28 et 31 est commandée par le régulateur commun 84. Lorsque la pression de la pâte dans la chambre de raffinage 8 tombe au-dessous d'une valeur minimale prédéterminée, la ligne de signal 62a et le régulateur de sécurité 61 ramènent comme précédemment décrit le dispositif de commande 48 dans la position de service représentée, sur laquelle l'appareil de raffinage est déchargé par alimentation en air comprimé de la chambre de soulèvement 30 et purge de l'air comprimé des chambres de serrage 28 et 31. L'appareil de raffinage selon figure 4 est un "raffineur conique" qui comporte un carter conique 91 et, dans ce dernier, un rotor tron- conique 92. L'enveloppe du rotor 92 et la paroi du carter 91 qui l'en- toure sont munies de garnitures de raffinage 93 ou 94, qui présentent chacune des dents 95 formant des nervures suivant la direction des génératrices du rotor 92. La fente de raffinage formée entre les gar- nitures 93 et 94 est déterminée par la position axiale du rotor 92 par rapport à la paroi du carter qui l'entoure. Le carter 91 est fermé aux deux extrémités par des parois frontales 96 et 97, situées chacune à une distance axiale des surfaces terminales du rotor 92. La paroi frontale 96 délimite une chambre d'entrée 98, située axialement en amont de la petite surface terminale du rotor 92 ét reliée à la con- duite 20 d'alimentation en suspension à transformer, tandis que la paroi frontale 97 délimite une chambre de sortie 99 du carter 91, adjacente à la grande surface terminale du rotor 92 et reliée à la conduite de sortie 38. Le rotor 92 est disposé sur un arbre 101, traversant avec étan- chéité les parois frontales 96, 97 et monté dans deux paliers mobiles axialement 102 et 103. Ces derniers sont guidés chacun dans un support 104 ou 105 fixé sur la paroi frontale 96 ou 97 correspondante. Le sup- port 105 est relié à un cylindre 106, fermé aux deux extrémités et dans lequel le piston 26 est guidé avec étanchéité. La tige 23 du piston est guidée avec étanchéité dans la paroi frontale 107 du cylin- dre 106, en regard du support 105, et reliée au palier 103. Dans cette réalisation, la position axiale du rotor 92 et les forces de compensation et de raffinage s'exerçant sur ce dernier sont déterminées par la pression ajustée dans la chambre. de serrage 28 unique et que le régulateur 84 commande, de la façon précédemment décrite, en fonction de la pression régnant dans la chambre d'entrée 98 d'une part et de la valeur de consigne ajustée par la ligne de commande 67 d'autre part. Il va de soi que la commande selon l'invention de la force de serrage convient également pour des appareils de raffinage comportant plus de deux vérins, branchés par exemple en parallèle de façon connue. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. I Revendications 1. Appareil de raffinage de fibres en suspension dans la pâte des- tinée à la fabrication de papier, avec un carter dans lequel un rotor monté en rotation est muni d'au moins une garniture de raffinage et qui comporte une paroi munie d'une seconde garniture de raffinage, une des pièces qui portent les garnitures étant, pour l'ajustement de la fente de raffinage entre ces dernières, mobile dans le sens axial du rotor par rapport à l'autre pièce, dont elle s'écarte, et réglable par un vérin alimenté par un fluide sous pression et comprenant une chambre de serrage. , qui produit un rapprochement des garnitures, et une chambre de soulèvement, qui produit un écartement des garnitures, ledit appareil étant caractérisé par un dispositif de régulation agissant sur la pression du fluide, avec un régulateur de la force de compensation (43; 84), qui compense en service la force exercée sur la pièce mobile (4; 92) par la pression régnant dans la chambre inté- rieure (8; 98) du carter (1; 91), en fonction de ladite pression,.et qui est relié par une ligne de signal (62) à une sonde (63) qui mesure la pression de la suspension dans le carter (1; 91), le régulateur de la force de compensation (43; 84) établissant une, proportion donnée entre la pression du fluide et la pression de la suspension, ainsi qu'à un régulateur de la force de raffinage (42; 84) qui, en fonction d'un signal de consigne (ligne de commande 67), agit sur la pression du fluide et permet le réglage de la force de raffinage souhaitée. 2. Appareil de raffinage selon revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'au moins deux chambres de serrage (28 et 31) diffé- rentes du vérin (2, 4, 26, 27), agissant dans le même sens, le régula- teur de la force de compensationm(43) et le régulateur de la force de raffinage (42) sont insérés dans deux conduites différentes (41 et 40) d'alimentation en fluide sous pression, qui aboutissent chacune à une des chambres de serrage (31 ou 28). 3. Appareil de raffinage selon revendication 2, caractérisé en ce que le régulateur de la force de compensation et le régulateur de la force de raffinage sont réunis dans un dispositif de régulation (84) commun et agissent sur une vanne (44') commune de réglage de la pres- sion. 4. Appareil de raffinage selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par un dispositif de commande (48), qui permet de commuter l'alimentation en fluide sous pression de la chambre de serrage (28, 31) à la chambre de soulèvement (30); et par une vanne de réglage (44, 44', 45), insérée dans la conduite aboutissant à la chambre de serrage et shuntée par un clapet de non-retour (53), qui permet l'écoulement rapide du fluide de la chambre de serrage (31). 5. Appareil de raffinage selon revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande (48) est relié à un régulateur de sécu- rité (61), qu'une ligne de signal (62a) relie à la sonde (63) mesurant la pression de la suspension dans le carter (1; 91), ledit régulateur de sécurité (61) faisant passer le dispositif de commande (48) dans la position de soulèvement quand la pression de la suspension tombe au- dessous d'une valeur donnée. 6. Appareil de raffinage selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par l'emploi d'air comprimé comme fluide sous pres- sion. 7. Appareil de raffinage selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi mobile (4) est une paroi inter- médiaire du carter (1), entourée par une paroi extérieure (2) fixe, qui forme une des chambres (31) du cylindre, dans laquelle la paroi intermédiaire est guidée comme un piston dans un cylindre.