Brevet FR2499115A1 — publié le 19820806

Raffineur de pate à papier à puissance réglable. La présente invention concerne un raffineur de pâte à papier à puissance réglable. On sait que les suspensions fibreuses qui ont subi des traitements de blanchiment, de lavage et d'épuration, ne peuvent pas être utilisées telles quelles pour la fabrication du papier, à l'exception de certaines pates m6- caniques. Ces suspensions fibreuses doivent donc subir une opération appelée "raffinage". Cette opération est destinée à séparer les fibres, déjà isolées les unes des autres1 en constituants plus petits, appelés "fibrilles". Le raffinage est une opération mécanique et son rôle est de briser la paroi des fibres afin que les fibrilles internes soient libérées et puissent être en contact intime avec le milieu aqueux. Ce travail de raffinage qui est une opération industrielle consommant beaucoup d'énergie, est effectué, dans les installations modernes, par des raffineurs de deux types, les raffineurs coniques et les raffineurs à disques. Les raffineurs coniques comportent essentiellement un rotor en tronc de cône, tournant autour d'un axe horizontal dans un stator de forme complémentaire, les deux éléments ayant des lames parallèles à la génératrice du cône. La pâte liquide est introduite sous pression ou par gravité dans l'espace annulaire séparant le rotor du stator. La pate subit des forces de cisaillement très importantes dans cet espace et l'importance du traitement mécanique peut être réglée par réglage de la dimension de cet espace. La puissance du raffineur varie beaucoup avec cette dimension. Les raffineurs "à disques" comportent normalement deux disques dont l'un est fixe et l'autre mobile ou qui tournent tous deux en sens opposés. Les disques portent chacun des lames ou couteaux en relief, ayant un dessin variant avec le but recherché. La pate est introduite au centre des disques et elle est évacuée à proximité de la périphérie. Le travail de raffinage est effectué dans l'espace séparant les deux disques. Le réglage de l'espace séparant le rotor du stator ou les deux disques, selon le type de raffineur, modifie l'importance du traitement mécanique subi par les pâtes et la puissance du raffineur. Il est important de pouvoir régler la dimension de cet espace, en fonction du traitement qu'on veut faire subir aux pâtes. Les raffineurs comportent habituellement un dispositif de réglage grossier de cet espace, souvent formé par un vérin à vis commandé par un volant, mais il ne s'agit pas véritablement d'un réglage mais plutôt d'une commande du desserrage des pièces actives en vue de leur démontage, de façon discontinue. Par contre, le réglage continu est habituellement réalisé soit pneumatiquement, soit hydrauliquement, soit mécaniquement à l'aide d'un motoréducteur. Ces dispositifs présentent cependant l'inconvénient d'avoir des jeux mécaniques relativement importants si bien que la précision de réglage n'est pas considérable. Pour cette raison, on se contente souvent d'un simple réglage manuel à vis.Ce dernier ne permet pas cependant d'obtenir aisement un réglage précis dépendant de la variation d'un paramètre tel que la qualité de la pâte obtenue, la puissance dissipée, etc. L'invention concerne un raffineur dans lequel le réglage de la dimension de l'espace de raffinage peut être effectué de façon continue, sans jeu, automatiquement et de façon très reprodutible. Plus précisément, selon l'invention, le réglage de l'espace est assuré par la dilatation ou la contraction d'un organe de positionnement, lors du chauffage ou du refroidissement de cet organe qui provoque une variation de sa longueur et en conséquence de la position relative des organes de travail du raffineur. Plus précisément, l'invention concerne un raffineur de pâte à papier, du type qui comporte une arrivée et une sortie de pâte à papier, deux organes mobiles l'un par rapport à l'autre et délimitant entre eux un espace destiné à la circulation de la pâte entre l'entrée et la sortie, un dispositif moteur destiné à déplacer l'un au moins des organes mobiles en vue du raffinage, et un dispositif de réglage de la dimension de l'espace séparant les deux organes, par déplacement relatif de ceux-ci suivant une direction prédéterminée, ce dispositif de réglage étant monté entre un organe fixe du raffineur et l'un des er- ganes mobiles ; selon l'invention, le dispositif de réglage dudit espace comporte, entre l'organe fixe du raffineur et l'un des organes mobiles, un élément de positionnement capable de s'allonger et de se contracter en direction pa parallèle à ladite direction prédéterminée lorsqu'il est chauffé ou refroidi, et le raffineur comprend en outre un dispositif de réglage de la température d'une partie au moins de l'élément de positionnement, et un organe de commande du dispositif de réglage de température en fonction de la dimension voulue pour l'espace séparant les organes mobiles. I1 est avantageux que l'élément de positionnement soit formé par une tige entourée par un dispositif de réglage de température, ou un tube contenant un tel dispositif. Dans un mode de réalisation avantageux, le dispositif de réglagedudit espace comporte deux éléments de positionnement capables de s'allonger et de se contracter en direction parallèle à ladite direction prédéterminée, lorsqdils sont chauffés ou refroidis, ces deux éléments étant montés de manière que, lors de leur chauffage, l'un ait tendance à réduire ledit espace et l'autre à l'augmenter, chacun des éléments de positionnement ayant son propre dispositif de réglage de température commandé par son propre organe de commande. Les deux éléments de positionnement peuvent être par exemple montés coaxialement l'un dans l'autre. Les deux dispositifs de réglage de température peuvent être deux dispositifs de chauffage ou un dispositif de chauffage et un dispositif de refroidissement. Le dispositif de réglage de température peut être un élément chauffant par effet Joule, placé en contact thermique avec l'élément de positionnement, un dispositif de chauffage direct par effet Joule de l'éle- ment de positionnement par circulation d'un courant électrique dans celui-ci, un dispositif de chauffage à la flamme, un dispositif de chauffage par contact avec un fluide caloporteur, ou un dispositif de refroidissement par contact avec un fluide caloporteur. Il est en outre avantageux que le raffineur comporte un dispositif de réglage grossier, par exemple un vérin à vis, notamment commandé par un volant. Le raffineur selon l'invention peut être un raffineur à disques dont les organes mobiles sont alors deux dis ques dont l'un au moins est entrainé en rotation autour de son axe et l'autre est fixe ou mobile. Le raffineur peut aussi être du type conique, et dans ce cas les deux organes sont un rotor et un stator. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une coupe schématique d'un raffineur conique selon l'invention - la figure 2 est une coupe schématique d'un raffineur à disques selon l'invention - la figure 3 est une coupe partielle du dispositif de réglage de l'espace de raffinage dans un raffineur selon l'invention - la figure 4 représente un autre mode de réalisation de dispositif de réglage de l'espace de raffinage selon l'invention ; et - la figure 5 représente un autre mode de réalisation de dispositif de réglage d'espace de raffinage d'un raffineur selon l'invention. La figure 1 est une coupe schématique d'un raffineur conique selon l'invention. Ce raffineur comporte un rotor tronconique 10 monté sur un arbre 12, 14 qui l'entraine en rotation. Cet arbre peut tourillonner dans des paliers 16, 18 portés par un bâti 20 et un couvercle 22 respectivement. Le bâti 20 porte en outre un stator 24 de forme complémentaire de celle du rotor 10. Ce dernier et le stator 24 portent des lames 26 ét 28, parallèles à la génératrice du cône. Lors du fonctionnement, la pâte à raffiner pénètre par l'entrée 30 et se répartit tout autour de l'extrémité la plus petite du rotor 10. La pâte est en trainee par le rotor 10 et les fibres sont cisaillées entre les lames 26 et 28.Etant donné l'action de la force centrifuge, la pâte progresse vers la base du rotor 10 et elle est évacuée par une sortie 32. Etant donné que le travail de raffinage depend beaucoup de la dimension de l'espace séparant les lames 26 et 28, un volant 34 permet le réglage de la position longitudinale du rotor 10 par rapport au stator 24. Ce volant commande un simple verin à vis, dans les appareils connus. Le raffineur selon l'invention comporte en outre un dispositif 36 destiné à assurer le réglage fin de la position du rotor 10 par rapport au stator 24. On décrit dans la suite ce dispositif, en référence aux figures 3 à 5. La figure 2 est une coupe schématique d'un raffineur à disques comprenant un disque fixe 38 et un disque mobile 40. Ce dernier est porté par un arbre 42 qui tourillonne dans un palier 44 porté par un bâti 46. Chacun des disques a des lamages 48 et les lamages des deux disques délimitent entre eux un faible espace qui détermine la puissance de raffinage. Dans ce raffineur, la pâte à raffiner pénètre par le conduit 50 formé au centre du disque fixe 38 et, sous l'action de la force centrifuge, elle est chassée vers l'extérieur et s'echappe par un conduit 52. Dans ce mode de réalisation particulier de l'invention, le disque fixe 38 est solidaire du bâti 46 et le dispositif 54 permet le réglage fin de la position du disque mobile 40 par rapport au disque fixe 38. Ce dispositif 54 est décrit dans la suite du présent mémoire en référence aux figures 3 à 5. La figure 3 est une coupe schématique partielle d'un dispositif de réglage fin de l'espace de raffinage d'un raffineur selon l'invention. Le dispositif est destiné à régler la position longitudinale d'un arbre 56 qui peut être par exemple l'arbre 14 de la figure 1 ou l'arbre 42 de la figure 2. Le dispositif de réglage est monté entre cet arbre 56 et une partie fixe 58 du bâti du raffineur. Le dispositif de réglage comporte un élément de positionnement 60 représenté sous forme d'un tube à paroi relativement épaisse , par exemple un tube de cuivre ou de laiton. Une extrémité de ce tube 60 est en appui contre l'organe 58 sur lequel il peut être soudé. L'autre ex trémité est au contact d'une butée 62 qui est montée entre l'arbre 56 et le tube 60. Cette butée 62 est destinée à permettre la rotation de l'arbre 56 sans rotation de l'élément de positionnement. Un dispositif 64 de réglage de température, représenté sous forme d'un dispositif de chauffage, est placé à l'intérieur de l'élément 60 de positionnement et comporte un mandrin 66 d'une matière isolante qui porte un enroulement 68 de chauffage, constitué par un fil isolé. Les fils 70 d'alimentation du dispositif électrique de chauffage sortent du tube 60 par une fente 72 formée à une extrémité. L'élément 60 de positionnement est extrêmement robuste, étant donné qu'il peut avoir une épaisseur de paroi importante. Il peut donc transmettre des forces importantes. Compte tenu du fonctionnement du dispositif, il est avantageux que la matière du tube 60 ait un coefficient relativement élevé de dilatation. On constate en pratique que le cuivre et le laiton donnent tout à fait satisfaction, mais on peut aussi utiliser d'autres matières, notamment l'acier inoxydable dans le cas où des projections pourraient attaquer chimiquement le tube 60. Dans un exemple d'application, le tube 60 a une longueur de 20 cm, et, lorsque sa température varie entre la température ambiante et 80-900C, il s'allonge d'une valeur atteignant 0,2 mm. On constate en pratique que cette plage de variations suffit au réglage de l'espace de raffinage, en coopération avec un dispositif de réglage grossier permettant un écartement plus important du rotor et du stator ou des deux disques, le cas échéant. La figure 4 représente un autre mode de réalisation du dispositif de réglage de l'espace de raffinage. Le dispositif de la figure 3 présente l'inconvénient de se refroidir relativement lentement, méme lorsqu'il est muni d'ailettes. Le dispositif de la figure 4 permet de remédier à cet inconvénient. Plus précisément, le dispositif de la figure 4 est monté entre un arbre 74 et un organe fixe d'un bâti, représenté sous forme d'une bride 76, par l'intermédiaire d'une butée 78 analogue à la butée 62 de la figure 3. Le dispositif de réglage comporte un premier tube 80, placé en appui contre la butée 78, et un second tube 82 ayant une extrémité fixée à l'organe 76.Un organe 84 tel qu'un disque est fixé aux autres extrémités des deux tubes 80 et 82. Un dispositif 86 de chauffage, alimenté par des fils 88, se loge à l'intérieur du tube 80, et un manchon chauffant 90 entoure le tube 82 et il est alimenté par des fils 92. Un manchon isolant 94 est avantageusement placé entre les deux tubes 80 et 82 afin qu'il limite les échanges de chaleur par convection et radiation entre eux. On note sur la figure 4 que, lorsque seul le tube 80 est chauffé, il a tendance à s'allonger et à déplacer la butée 78 vers la gauche, lorsque l'organe 76 est fixe. Au contraire, lorsque seul le tube 82 est chauffé, l'allongement de ce tube provoque le déplacement vers la droite du disque 84 si bien que la butée78 est déplacée vers la droite. La commande alternée du chauffage de l'un ou l'autre tube permet un déplacement dans un sens ou dans l'autre de la butée 78 et de l'arbre 74. Le dispositif de la figure 4 qui est de type différentiel, présente par rapport à celui de la fgure 3 l'avantage de réduire le temps de réponse dans un sens de réglage. Il faut cependant noter que, dans le mode de réalisation de la figure 4, l'ensemble est de préférence allongé afin qu'il puisse donner une même plage de réglage que le dispositif de la figure 3. Ainsi, pour une même plage de réglage et pour la transmission de mêmes forces, le dispositif de la figure 4 est plus encombrant, aussi bien en largeur qu'en diamètre. La figure 5 représente un autre mode de réalisation très simple. La référence 96 désigne un organe fixe du bâti du raffineur. Le volant 98 est le volant normalement utilisé pour le réglage grossier de l'espace de raffinage. La référence 100 désigne la tige qui est déplacée par le volant 98. Cette tige 100 a une partie'filetée 102 qui se visse dans un trou taraudé 104 de l'organe fixe 96. La tige 100 a un alésage 106 dans lequel se loge un élément chauffant 108, de type électrique, alimenté par des fils 110. Le dispositif de la figure 5 est très simple, mais il ne convient pas dans tous les cas. En effet, l'élé- ment de positionnement du dispositif de réglage de l'espace de raffinage selon l'invention doit être relativement isolé au point de vue thermique afin que la température du raffineur lui-même ou des matières qui y circulent ne provoque pas une perturbation incessante du réglage. Les dispositifs des figures 3 et 4 permettent un meilleur isolement thermique par rapport au reste du raffineur que celui de la figure 5. Bien qu'on ait décrit des dispositifs dont la température est réglée par un élément électrique de chauffage, l'invention s'applique aussi au cas où le changement de longueur de l'élément de positionnement est provoqué par un refroidissement. Le chauffage ou le refroidissement peut être provoqué par différents phénomènes et on peut notamment citer un échange de température avec un fluide caloporteur. Ce dernier mode de réalisation est particulièrement avan tageux dans les papeteries car celles-ci disposent en grande quantité de fluides à différentes températures et notamment de vapeur d'eau. Bien qu'on ait représenté des dispositifs de réglage montés sur un arbre rotatif, sur les figures 1 et 2, le dispositif peut occuper un autre emplacement dans la machine. Par exemple, dans le cas du raffineur de la figure 2, le dispositif peut régler la position du disque fixe 38 par rapport au bâti 46. Dans ce cas, une butée n'est pas nécessaire. Le montage est donc simplifié. Il est a noter que des dispositifs de réglage, tels que ceux venant d'être décrits, peuvent être intégrés à la structure de raffineurs dès l'origine, lors de la construction de ces derniers, ou bien substitués à des dispositifs antérieurs d'un autre type équipant des raffineurs en service. I1 est enfin également possible d'équiper de ces dispositifs de réglage des raffineurs en service non encore munis de moyens de réglage. I1 est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu 'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Raffineur de pâte à papier, du type qui comporte - une arrivée (30) et une sortie (32) de pâte à papier, - deux organes (10, 24) mobiles l'un par rapport à l'autre et délimitant entre eux un espace faible destiné à la circulation de lapâteentre l'entrée et la sortie, - un dispositif moteur destiné à provoquer le déplacement de l'un au moins des organes mobiles afin que ceuxci assurent le raffinage de la pâte, et - un dispositif (36) de réglage de la dimension de l'espace séparant les deux organes mobiles, par déplacement relatif de ces deux organes suivant une direction prédéterminée, ce dispositif étant monté entre un organe fixe du raffineur et l'un des organes mobiles, caractérisé en ce que - le dispositif (36) de réglage de la dimension dudit espace comporte, entre l'organe fixe du raffineur et l'un des organes mobiles, un élément (60) de positionnement capable de s'allonger et de se contracter en direction parallèle à ladite direction prédéterminée lorsqu'il est chauffé ou refroidi, et le raffineur comprend en outre - un dispositif (64) de réglage de température d'une partie au moins de l'élément de positionnement, et - un organe de commande du dispositif de réglage de température en fonction de la dimension voulue pour l'espace séparant les organes mobiles. 2. Raffineur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de positionnement est une tige entourée par un dispositif de réglage de température. 3. Raffineur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément (60) de positionnement comporte un tube contenant un dispositif (64) de réglage de température. 4. Raffineur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments (80, 82) de positionnement capables de s'allonger et se contracter en direction parallèle à ladite direction prédéterminée lorsqu'ils sont chauffés ou refroidis, deux dispositifs (86, 90) de réglage de temperature, associés chacun à un des éléments de positionnement, et deux organes de commande destinés à commander chacun indépendamment l'un des dispositifs (86, 90) de réglage de température. 5. Raffineur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux éléments (80, 82) de positionnement sont disposés coaxialement. 6. Raffineur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'un des dispositifs de réglage de température est un dispositif de chauffage et l'autre est un dispositif de refroidissement, ou les deux dispositifs de réglage de température sont des dispositifs de chauffage. 7. Raffineur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de température est choisi dans le groupe qui comprend au moins un élément chauffant par effet Joule, placé en contact thermique avec un élément de positionnement, un dispositif de chauffage direct par effet Joule de l'élément de positionnement par circulation d'un courant électrique devant celui-ci, un dispositif de chauffage à la flamme, un dispositif de chauffage par contact avec un fluide caloporteur, et un dispositif de refroidissement par contact avec un fluide caloporteur. 8. Raffineur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de réglage dudit espace comporte en outre un dispositif de réglage grossier, par exemple un vérin manuel à vis, destine à modifier la dimension dudit espace dans ladite direction prédéterminée. 9. Raffineur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue un raffineur à disques dont un disque (40) est entrainé en rotation par un organe moteur, et l'élément de positionnement est monté entre l'un des disques et le bâti du raffineur. 10. Raffineur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il constitue un raffineur conique comportant un rotor conique (10) tournant autour d'un axe à l'intérieur d'un stator fixe (24), le rotor et le stator constituant lesdits organes mobiles.