Brevet FR2504405A1 — publié le 19821029

Cette invention concerne un procédé et un dispositif pour traiter des suspensions ou des bouillies de pâte à papier brute à l'aide d'une surface filtrante en déplacement qui est conçue spécialement pour filtrer des suspensions de fibres. Le procédé classique de filtration, utilisé notamment dans l'industrie du papier, consiste à faire vibrer une plaque de filtration, perpendiculairement au plan de la plaque de filtration, afin d'empêcher le colmatage de la plaque. Ce type de dispositif provoque à la fois l'épaississement de la pâte brute à filtrer et la dilution de la pâte obtenue, en raison du mouvement de la plaque de filtration et de la différence de pression nécessaire sur la plaque. En raison de l'épaississement de la pâte, il est nécessaire d'ajouter du liquide, ce qui contribue à diluer encore la fraction acceptée. Cependant, la capacité spécifique du dispositif est faible, et la consommation en énergie élevée. Un but de l'invention est d'apporter un procédé et un dispositif qui éliminent les inconvénients mentionnés ci-dessus. Ce résultat est obtenu, selon l'invention, en entraidant la plaque de filtration selon un mouvement alternatif dans la suspension de matériau, selon une direction qui ne diffère pas sensiblement du plan de la plaque de filtration. Le mouvement de la plaque de filtration provoque une fluidisation des couches de pâte, au voisinage immédiat de ses deux côtés. Il en résulte que le liquide présent dans la couche de pâte brute et les fibres ou particules dont la section est plus petite que les ouvertures de la plaque de filtration traversent celle-ci simultanément. Etant donné que la couche de pâte est fluidisée, il n'est pas nécessaire d'appliquer une différence de pression importante sur la plaque de filtration pour obtenir l'écoulement désiré au travers de la plaque. En variante, la capacil:é du dispositif, basée sur l'aire de la plaque de filtration, est élevée. Le traitement du matériau peut être effectué sous pression dans une enceinte fermée ou dans un canal ouvert. Cependant, le procédé nécessite que la plaque de filtration se déplace dans le matériau à traiter de manière que, sur ses deux côtés, la plaque soit entourée par la suspension de matériau. De préférence, la filtration de la suspension de matériau est effectuée de manière que les particules qui sont plus grosses que les ouvertures de la plaque, et qui, en conséquence, ne peuvent pas traverser cette dernière, puissent tomber vers le fond du dispositif. Le procédé selon l'invention s'applique particulièrement au nettoyage, au lavage et au filtrage des suspensions et bouillies de pâte à papier brute. Outre le traitement des suspensions de fibres de l'industrie papetière, le procédé selon l'invention est également approprié à d'autres applications, telles que, notamment, la séparation des substances colloidales de la tourbe. Le dispositif selon la présente invention comprend une enceinte fermée ou un canal ouvert, muni d'une plaque de filtration perforée qui divise l'enceinte ou le canal en une chambre d'alimentation et une chambre de réception, positionnées sur les côtés opposés de la plaque filtrante, une conduite d'admission pour le matériau à traiter, et des conduites d'évacuation, respectivement pour le matériau accepté et le matériau rejeté. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déplacer la plaque de filtration,selon un mouvement alternatif, dans une direction qui ne diffère sensiblement pas du plan de la surface de la plaque. 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. Sur les dessins - la Figure I est une vue en élévation, en coupe verticale, d'un premier exemple de réalisation de l'invention - la Figure 2 est une vue en coupe selon A-A de la Figure 1 - la Figure 3 est une vue en coupe selon B-B de la Figure 1 ; - les Figures 4 et 5 illustrent les détails C et D du dispositif de la Figure l, à une échelle plus grande - la Figure 6 illustre le détail E de la Figure 3, à une échelle plus grande - la Figure 7 est une vue en élévation et en coupe verticale d'un autre exemple de réalisation de l'invention - la Figure 8 est une vue en élévation et en coupe verticale d'un troi sième exemple de réalisation de l'invention;; - la Figure 9 est une vue en élévation et en coupe verticale d'un quatrième exemple de réalisation de l'invention - la Figure 10 est une vue d'une section droite d'un cinquième exemple de réalisation de l'invention - la Figure Il est une vue en coupe selon F-F de la Figure 10 - la Figure 12 est une vue en section droite d'un sixième exemple de réalisation de l'invention; et, la Figure 13 est une vue en coupe selon G-G de la Figure 12. Dans le dispositif représenté sur les Figures 1 à 6, la référence 1 désigne une enceinte fermée qui est pourvue d'une conduite d'admission 2 pour le matériau à traiter, d'une conduite d'évacuation 3 pour la fraction acceptée, et d'une conduite d'évacuation 4 pour la fraction rejetée. Une plaque filtrante 5 5 est disposée dans l'enceinte 1, cette plaque divisant l'enceinte en une chambre d'alimentation 6, située sous la plaque, et une chambre 7 pour la fraction acceptée, située au-dessus de cette plaque. La plaque de filtration 5 est montée entre des rails de guidage 8, positionnés sur les cotés de l'enceinte 1. A l'autre extrémité de la plaque filtrante 5 est positionnée une barre 9 reliée à un excentrique, qui, de manière connue, déplace la plaque de filtration selon un mouvement alternatif rapide, dans la direction du plan de la surface filtrante. Une paroi postérieure 11 de l'enceinte, au travers de laquelle passe la barre 9, est munie d'un presse-étoupe li dans lequel sont disposées des bagues d'étan chéite 13, de façon qu'il ne puisse pas se produire de fuite de liquide prove- nant de l'enceinte, au travers de ce presse-étoupe. Aux deux extrémités de l'enceinte, on prévoit un rebord d'étanchéité 14, qui empeche toute communication entre la chambre d'alimentation 6 et la chambre de réception 7, audelà de la plaque 5. Si on le désire, le liquide peut être délivré à la chambre d'alimentation 6 par l'intermédiaire d'une conduite d'admission 15. Le dispositif représenté sur les Figures 1 à 6 fonctionne de la manière suivante. Le matériau devant etre traité, par exemple une suspension de fibres à filtrer, est amené dans la chambre d'alimentation 6 par l'intermédiaire de la conduite d'admission Z En raison du déplacement alternatif de la plaque filtrante, les couches de suspension de fibres adjacentes aux deux cotés de la plaque sont fluidisées, et les fibres dont la dimension le permet s'écoulent avec le liquide au travers des ouvertures de la plaque de filtration, vers la chambre de réception 7, d'où elles sont évacuées par la conduite 3.Les particules dont les dimensions sont plus importantes que les ouvertures de la plaque de filtration, et qui demeurent dans la chambre d'alimentation, se déplacent vers l'orifice d'évacuation de rejet 4, à partir duquel elles sont évacuées en continu, ou périodiquement. L'exemple suivant, qui n'a, bien entendu, aucun caractère limitatif, illustre l'invention. Exemple Dans un dispositif tel que décrit ci-dessus en référence à la Figure 1, on a filtré de la pâte à papier brute présentant une consistence de 3 go. Les ouvertures de la plaque de filtration présentaient un diamètre de 4 mm, et la tude surface ouverte de la plaque de filtre représentant 10 CSio de l'aire totale. L'amplidu déplacement de la plaque de filtration était comprise entre 1 et 30 mm, et sa fréquence était comprise entre 500 et 3000 déplacements alternatifs (1)/ minute. Lorsque la fréquence était de l'ordre de 500 1/min, la plaque de filtration se colmatait. Lorsque la fréquence était de 750 1/min, les ouvertures de la plaque restaient dégagées, et la perte de charge sur la plaque était de l'ordre de 200 à 335 mb.Lorsque la fréquence atteignait 1500 1/min, la perte de charge était comprise entre 120 et 200 mb, et lorsque la fréquence atteignait 2400 1/min, cette perte de charge était de l'ordre de 55 à 135 mb. La capacité Z du filtre était de 130 t/m . 24 h, basée sur la matière sèche de la p te brute. A titre de comparaison, on peut mentionner que la capacité d'un filtre ouvert correspondant, dans lequel la plaque de filtration vibre selon une direc 2 tion perpendiculaire au plan de la plaque filtrante, varie de 30 à 50 t/m . 24 h. La perte de charge d'un filtre pressurisé est de l'ordre de 4 à 10, 5 mb. Dans la variante représentée schématiquement sur la Figure 7, des barres profilées 16 sont positionnées près de la surface filtrante 5. Lorsque la plaque de filtration 5 se déplace, ces barres provoquent des changements de pression, dont le résultat est de détacher les fibres éventuellement présentes dans les ouvertures de la plaque filtrante, ce qui empêche le colmatage de la plaque. Dans l'exemple de réalisation illustré par la Figure 8, une barre 17, qui peut être déplacée selon un mouvement alternatif, est reliée à la plaque filtrante 5, à son extrémité de rejet. Grâce à cette barre, la plaque de filtration 5 peut être animée d'un mouvement continu ou périodique perpendiculaire à la surface de la plaque filtrante L'amplitude de déplacement est nulle à l'extrémité d'admission de la plaque filtrante, et elle atteint sa valeur la plus élevée à l'extrémité de rejet de la plaque. Ce déplacement s'effectue simultanément avec le déplacement alternatif de la plaque de filtration dans le plan de la surface de cette plaque. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Figure 9, la plaque de filtration comprend deux parties . La première partie 18 est immergée dans la suspension de fibres, et elle se déplace selon un mouvement alternatif, dans une direction qui ne s'écarte pas sensiblement du plan de la surface de la plaque filtrante. Le matériau à traiter est introduit dans la chambre d'alimentation 6, au-dessus de la plaque de filtration 5, et la partie acceptée s'écoule vers le bas, au travers de la surface filtrante. L'autre partie 19 de la surface filtrante, adjacente à l'orifice de sortie, est entraînée selon un#déplacement dont la direction est déviée d'environ 300 par rapport au plan de la plaque filtrante, afin de déplacer la pâte brute vers l'avant. Dans la variante du dispositif selon l'invention représentée sur les Figures 10 et Il, le matériau à traiter est délivré dans une enceinte 21 située dans un tambour filtrant 20, par l'intermédiaire d'une conduite d'admission 2, ménagée dans un carter cylindrique 22. La fraction de rejet est évacuée de l'extrémité inférieure du tambour filtrant par une ouverture d'évacuation 4. La fraction acceptée, qui a traversé le tambour filtrant, s'écoule vers une enceinte 23 entourant le tambour 20. Ce tambour 20 est entraihé,selon un mouvement alternatif, dans la direction de son axe longitudinal. L'exemple de réalisation de l'invention représenté sur les Figures 12 et 13 est de conception similaire à ceux décrits ci-dessus, mais le mouvement du tambour filtrant 20 est un mouvement alternatif de rotation autour de son axe de symétrie. La conduite d'alimentation en liquide 15 représentée sur la Figure 1 est destinée au rinçage du matériau, à l'extrémité de rejet du dispositif, afin de séparer de la partie rejetée les éventuelles particules fines. Cependant, le dispositif peut être muni de plusieurs conduites d'alimentation en liquide, certaines d'entre elles étant situées dans l'extrémité d'admission du dispositif, de manière que des quantités considérables de liquide puissent y être introduites pour laver le matériau à traiter. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés ici, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour nettoyer ou pour filtrer une suspension de matériaux à l'aide d'une surface filtrante en déplacement, caractérisé en ce que ladite surface est animée d'un mouvement alternatif dans le matériau à traiter, la direction de ce mouvement n'étant sensiblement pas différente du plan de la surface de l'écran. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de l'écran est animée d'un mouvement alternatif de rotation. 3 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, qui comprend une enceinte fermée ou un canal ouvert (1, 22) comportant une plaque de filtration perforée (5) qui divise l'enceinte ou le canal en une chambre d'alimentation (6) et une chambre de réception de la partie acceptée (7), sur les côtés opposés de la plaque de filtration ; une conduite d'admission et des conduites d'évacuation pour les fractions acceptées et rejetées (3, 4), ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (9, 10) pour déplacer ladite plaque de filtration (5, 20),selon un mouvement alternatif, dans une direction qui ne diffère sensiblement pas du plan de la surface de filtration. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque filtrante (5) est plane. 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque filtrante (20) est cylindrique. 6 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre d'alimentation (6) est disposée sous la plaque filtrante (5). 7 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre d'alimentation (6) est disposée à l'intérieur de la plaque de filtration cylindrique (2 0). 8 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déplacer la plaque filtrante cylindrique (20) selon un mouvement alternatif de rotation autour de son axe. 9 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déplacer la plaque de filtration cylindrique (20), selon un mouvement alternatif, dans la direction de son axe longitudinal.