Brevet FR2504567A1 — publié le 19821029

L'invention concerne le séchage de bandes humides de papier et produits similaires. Il y a quelques années, on a proposé un appa- reil pour le séchage rapide des bandes de papier, appareil dans lequel on fait passer à travers la bande un volume re- lativement important d'air chaud pendant que celle-ci passe sur la périphérie d'un tambour creux, rotatif et perméable en forme de nid d'abeilles ou similaire Un tel système de séchage est appelé "séchage par traversée d'air". Il est clair que l'on peut faire passer l'air chaud, soit à travers la bande lorsque cette dernière est normalement supportée sur une toile métallique ou tout autre trame de fabrication de papier à partir d'une encein- te entourant totalement ou partiellement le tambour à l'intérieur ou viceversa L'air chaud sèche à la fois la bande en attirant matériellement les gouttes d'eau qui s'y trouvent lorsque l'air la traverse, et en vaporisant l'eau pour la transformer en vapeur retirée ensuite de la bande L'air chaud peut être, soit soufflé sous pression à travers la bande, soit aspiré à travers celle-ci par dépression, soit en utilisant une combinaison des deux procédés. Le séchage par traversée d'air de bandes telles que des bandes de papier est actuellement adopté sur une grande échelle car ce système réalise un séchage plus rapide que les autres dispositifs connus tout en main- tenant la bande dans un état relativement mou et non com- pact pour conserver une sensation douce ou un "toucher". Toutefois, pendant le premier stade du séchage, on a cons- taté que l'humidité transportée par la bande empêchait ou restreignait le passage rapide d'un grand volume d'air à travers celle-ci On a aussi constaté que cela limitait la vitesse de déroulement de la bande si l'on voulait un séchage satisfaisant, et donc la vitesse de sortie d'une machine de fabrication de papier ou similaire dont fait partie le dispositif de séchage par traversée d'air. On a résolu ce problème, ou tout au moins on en a amélioré la solution grâce à un appareil à séchage par traversée d'air conforme à l'invention, dans lequel l'air chaud est fourni à l'intérieur d'une hotte ou simi- laire entourant en partie un tambour creux et rotatif à travers la surface duquel peut passer l'air, l'intérieur creux du tambour étant relié à une pompe ou appareil similaire pour créer une pression réduite à l'intérieur du tambour afin d'attirer l'air depuis l'extérieur vers l'intérieur du tambour à travers la bande supportée par le tambour, cette invention étant caractérisée en ce que la hotte à air ou similaire est divisée en au moins deux parties séparées, la partie adjacente à l'entrée dé la bande présentant une série de buses ou autres ouver- tures reliées à une source d'air chaud sous pression et entre lesquelles sont entremêlés une série de conduits, tubes à air ou autres reliés à un moyen d'évacuation de l'air, la section adjacente à la sortie de la bande étant reliée à une source d'air chaud, mais non à un moyen d'é- vacuation, de manière que l'air chaud qui est soufflé à travers les buses/ouvertures contre la bande humide rela- tivement imperméable dans la partie adjacente à l'entrée (l'air ne traversant pas facilement la bande), puisse être évacué au-dessus de la bande alors que l'air chaud fourni à travers la section de hotte adjacente à la sor- tie est entièrement attirée-à travers la bande. De cette façon, on obtient un système de sé- chage de bande très efficace L'air chaud qui frappe la bande relativement humide à l'entrée du système de sécha- ge et qui ne traverse pas facilement la bande échauffe celle-ci et produit un séchage initial en transportant la chaleur et l'humidité et il est évacué du dessus de la bande A mesure que cette dernière sèche et devient plus poreuse quand elle passe autour du rouleau rotatif au-dessous de la première partie de la hotte, progressi- vement une plus grande proportion d'air traverse la bande pour être évacuée de l'intérieur du tambour de séchage par traversée, de sorte qu'à chaque point durant le passa- ge de la bande au-dessous de la première partie de la hotte, on obtient un équilibre auto-régulateur entre l'air chaud traversant la bande et l'air chaud qui frappe en fait la surface de la bande et est évacué de dessus cette dernière. Au point de séparation des deux sections de la hotte, la bande est suffisamment séchée et par consé- quent suffisamment poreuse pour qu'il n'y ait là que si peu d'entrave au passage de l'air chaud à travers elle que virtuellement tout l'air constitue "l'air de traver- sée", qui produit le séchage le plus efficace de la bande. A titre d'exemple, on a constaté qu'une hotte ayant une première partie s'étendant sur 1250 environ autour de la circonférence du tambour donne des résultats très satisfaisants Pendant la traversée de cette section, et avec une bande d'un poids spécifique de 40 gsm, envi- ron 67 % de l'air traverse la bande air dont 33 % sont évacués de dessus celle-ci La seconde section de la hotte peut s'étendre sur environ 1350. L'appareil de séchage par traversée d'air peut sécher une bande humide de papier, depuis environ % de fibre, le reste étant de l'eau, jusqu'à environ % de fibre. On se rendra compte que si la totalité de l'air passait à travers la bande lors de son passage autour du tambour rotatif, contrairement à l'appareil conforme à l'invention dans lequel, à la section d'entrée, une partie de l'air ne traverse pas la bande, il serait très difficile de réaliser un séchage uniforme, ce qui conduirait à obtenir une feuille irrégulièrement séchée. Il est clair que l'air tendra à traverser la bande aux endroits o il n'y aura aucunes gouttes d'humidité con- servées par celle-ci, ce qui accentuera le manque d'uni- formité Avec l'évacuation de l'air chargé d'humidité de la surface de la bande, les problème d'humidité sont palliés et on a constaté que cela facilitait considé- rablement l'obtention d'un séchage uniforme tout le long de la feuille Egalement, la bande humide n'est pas en- traînée à l'entrée contre la toile métallique ce qui provoque du "fibrage" dans la même mesure et on réduit ainsi le problème du "fibrage". Il est préférable que le tambour de séchage ait une périphérie en nid d'abeilles et que l'air, dans la première partie, soit délivré à travers des buses qui s'étendent sur toute la largeur du tambour et qui sont séparées dans le sens périphérique par des tubes de retour d'air. L'air humide et la vapeur peuvent être évacués de l'intérieur du tambour de séchage à traversée d'air dans un sens axial Quoique l'on préfère une hotte à deux parties, on peut disposer d'une hotte à trois parties, de manière que, dans la section adjacente à l'entrée, la to- talité de l'air soit évacuée du dessus de la bande que dans la section centrale ou deuxième partie, l'air soit en partie évacué du dessus de la bande et un peu de l'in- térieur du tambour et que dans la troisième section tout l'air soit évacué de l'intérieur du tambour. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en se référant à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est un croquis partiellement en coupe d'un mode de réalisation de l'appareil de séchage par traversée d'air conforme à l'invention, destiné à être incorporé dans une machine à papier, La figure 2 est un croquis à plus grande échel- le représentant les buses et les conduits d'air de retour de la première partie de la hotte de l'appareil repré- senté à la figure 1, La figure 3 est une vue détaillée à grande échelle d'une partie de la surface d'un tambour destiné à être employé dans l'appareil de séchage de la figure 1, et, La figure 4 est un schéma représentant les branchements d'entrée et de sortie de l'air chaud à l'ap- pareil de séchage par traversée d'air de la figure 1. Dans la machine à papier o est montée la hotte de la figure 1, une bande de papier est portée par une toile métallique autour des cylindres et est soumise à des jets de vapeur et à des chambres de dépression pour un séchage préliminaire. La bande est ensuite transférée sur le côté extérieur d'une toile métallique ou trame 10, de manière à être transportée autour de la périphérie d'un tambour de séchage par traversée d'air 20 (voir Figure 1) sur l'extérieur de la toile métallique. Après avoir été séchée par l'appareil à tra- versée d'air, la bande est transportée sur ou entre d'autres toiles métalliques autour des rouleaux vers la périphérie d'un cylindre de type Yankee, la bande étant collée par un adhésif sur la périphérie du cylindre La bande est ensuite transportée autour de la périphérie du cylindre o se produit un chauffage et un séchage supplé- mentaires et est attirée depuis la périphérie du cylindre par une lame de soulèvement standard La bande est ensui- te envoyée sur une unité de bobinage standard Comme on peut le voir à la figure 1, le tambour de séchage 20 présentant une périphérie en nid d'abeilles (voir Figure 3) est mis en rotation de droite à gauche comme le mon- tre le dessin Le tambour est creux et de l'air, de la vapeur ou similaire peuvent être évacués du tambour. Le tambour est entouré par une hotte consti- tuée de deux parties séparées 22, 24, la section 22 étant adjacente à l'entrée 26 à travers laquelle la bande de papier passe pour être entraînée vers la périphérie du tambour, et la section 24 étant adjacente à la sortie de la bande depuis le tambour. La section 22 de la hotte comporte une cham- bre d'alimentation en air 28 reliée à un réchauffeur d'air 30 (voir figure 4) l'air étant ensuite délivré à travers un conduit 32 vers un bloc de distribution d'air 34 qui entoure la périphérie du tambour Des vannes sont prévues en pratique pour règler le courant d'air à tra- vers la largeur de la hotte Comme on peut le voir à la figure 2, l'air, après avoir pénétré dans le bloc 34, traverse les conduits ou tubulures d'alimentation d'air 36 dont chacun se termine par une buse 38 (s'étendant sur toute la largeur du tambour 20) et disposé tout contre la périphérie du tambour 20. Ainsi, l'air chaud qui est délivré au bloc 34 s'échappe par les buses 38 et vient frapper la surfa- ce extérieure de la bande humide de papier sur la péri- phérie du tambour sur la toile métallique 10 adjacente aux buses. A un emplacement très proche de l'entrée 26, la bande se trouve dans son état le plus humide et le moins perméable, de sorte que très peu d'air, sinon pas du tout, ne la traverse L'air frappe plutôt la surface de la bande qui est rapidement chauffée par l'air et l'air chaud transportant l'humidité depuis la bande est retiré de la surface de celle-ci à travers une série de tubes d'air de retour 40, dont chacun est disposé entre deux conduits d'alimentation d'air 36 Ces tubes d'air de retour débouchent dans le bloc 34 dans l'intérieur de la hotte 22 depuis laquelle l'air est évacué par un ven- tilateur d'évacuation à travers une sortie indiquée d'une manière générale par 42. Lorsque le tambour 20 tourne et que la bande continue d'avancer autour et au-dessous du bloc 34, elle devient de plus en plus sèche et donc plus poreuse pour laisser passer une partie de l'air chaud à travers elle dans l'intérieur du tambour 20 depuis lequel l'air est évacué sous pression réduite à travers une canalisation principale de retour 44. Au moment o le tambour aura tourné de 1250 environ, la bande sera suffisamment sèche et donc poreuse pour que la totalité de l'air chaud la traverse relative- ment facilement et à ce point le tambour passe au-dessous de la seconde section 24 de la hotte Cette seconde sec- tion de la hotte 24 contient une chambre d'alimentation d'air chaud 46 reliée à une canalisation 48, avec un bloc de distribution d'air 50 Cependant, le bloc 50 ne contient pas de séries de buses et de tubes d'air de retour mais il est simplement ouvert sur la surface du tissu à travers une plaque perforée conçue pour distri- buer uniformément l'air autour de la périphérie du tam- bour de façon que tout l',air chaud qui se trouve dans le bloc 50 traverse la bande et passe ensuite à travers la périphérie du tambour 20 pour être finalement évacué axialement du tambour à travers les conduits d'air de retour 44 Le bloc de distribution d'air a de nombreuses vannes pour règler le courant d'air à travers la largeur de la hotte. La bande après avoir quitté la première sec- tion et avant de passer au-dessous de la seconde section de la hotte 24 est sèche à environ 50 % La seconde section de la hotte s'étend sur environ 1350 autour de la périphé- rie du tambour et, lorsque la bande quitte cette section, elle est sèche à environ 90 %. Comme on peut le voir à la figure 3, la surfa- ce du tambour 20 sur laquelle passe la toile métallique ou trame 10 est réalisée en structure de nid d'abeilles constituée par des éléments 52 permettant à l'air de tra- verser facilement pour être évacué du centre du tambour tout en procurant un support rigide à la toile métallique et à la bande Si l'on se réfère à la figure 4, on peut voir que l'air est évacué de chaque extrémité du tambour à travers des tubes d'évacuation 60, 62 et traverse des pompes d'alimentation 64 avant d'êtrerenvoyé à tra- vers le tube 66 aux réchauffeurs d'air 30 (l'un pour l'extrémité humide et l'autre pour l'extrémité sèche), puis l'air réchauffé est ensuite renvoyé aux chambres d'alimentation en air 28 et 46 dans la section 22 et la section 24 de la hotte respectivement. L'air humide provenant de la sortie 42 de la première section 22 de la hotte est renvoyé à travers une canalisation 68 pour rejoindre en amont de la pompe 64 la canalisation 60. Une petite partie de l'air humide est évacuée par les canalisations 60, 62 à travers les conduits d'é- vacuation 70 sur lesquels est branchée une pompe d'éva- cuation 72 et en même temps suffisamment d'air frais de complément est introduit à travers les canalisations 60, 62 en aval des conduits d'évacuation 70 mais en amont des pompes d'évacuation 64. Les débits relatifs d'air de combustion, d'air d'évacuation et d'alimentation, peuvent être comman- dés par des vannes réglables ou vannes d'amortissement pour produire l'alimentation et l'évacuation d'air les plus efficaces. Une vanne de communication 76 relie les tubes 66 d'entrée d'air chaud provenant des deux réchauffeurs Cette vanne est normalement fermée mais peut être ouverte en cas d'urgence On peut recycler l'air chaud dans les canalisations 80 en cas de besoin L'air de com- bustion et le combustible sont délivrés aux brûleurs 30 par les canalisations de combustible 78, 80 respectivement. A titre d'exemple, avec un tambour de séchage de 4,877 m de diamètre, la vitesse de la bande autour du tambour peut varier entre 762 mètres par minute jusqu'à 1524 mètres par minute selon le poids spécifique de la feuille L'alimentation d'air à l'extrémité d'entrée/ humide et à l'extrémité de sortie/sèche est d'environ 7079 mètres cubes d'air par minute pour chacune à une température d'environ 204,40 C quoique l'on puisse augmen- ter cette température jusqu'à environ 371,10 C La pres- sion d'air dans la partie d'extrémité d'entrée/humide de la hotte est d'environ 53,34 mm de colonne d'eau à 315,60 C et la pression dans l'extrémité de sortie/sèche de la hotte est d'environ 1,334 mm de colonne d'eau à 315,60 C. La contre-pression d'air à l'intérieur du tambour de séchage est de 508 à 635 mm de colonne d'eau. La vitesse de l'air à travers les buses à l'extrémité d'entrée est d'environ 3048 mètres, alors que la vitesse de l'air à l'extrémité de sortie est d'environ 1524 mètres par minute Dans certains cas, il peut être désirable de disposer dans la hotte un humidificateur de vapeur. G 4567 REVENDICATIONS 1 Appareil de séchage pour bande de papier comprenant une hotte 22-24, bloc de distribution d'air ou similaire qui est relié à une alimentation en air chaud 30 et qui entoure une partie de la périphérie d'un tambour creux rotatif 20 ayant une surface à travers la- quelle peut passer l'air chaud, l'intérieur creux du tam- bour étant relié à une pompe 64 ou appareil similaire de façon à créer une pression réduite à l'intérieur du tambour 20, afin de provoquer l'aspiration de l'air chaud depuis l'extérieur vers l'intérieur du tambour à travers la bande supportée par le tambour, caractérisé en ce que la hotte, bloc de distribution d'air ou simi- laire est divisée en au moins deux sections séparées 22 et 24, la section 22 adjacente à l'entrée 26 de la ban- de ayant une série de buses ou autres ouvertures 38 re- liées à une source d'air chaud sous pression 28 et entremêlées avec une série de conduits, tubulures d'air ou similaires 40 reliés à un moyen d'évacuation d'air 42, la section 24 adjacente à la sortie de la bande étant reliée à une source d'air chaud 46 mais non à un moyen d'évacuation, la disposition étant telle que l'air chaud qui est soufflé à travers les buses ou ouvertures contre la bande humide et par conséquent relativement imperméa- ble, adjacente à l'entrée 26, peut être évacué du dessus de la bande et ensuite à la fois depuis le dessus et à travers la bande, l'air chaud alimentant la section 24 de la hotte adjacente à la sortie étant entièrement aspi- ré à travers le tissu et évacué depuis l'intérieur du tambour 20. 2 Appareil de séchage pour bande de papier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sec- tion 22 de la hotte adjacente à l'entrée 26 s'étend sur environ 1250 autour de la périphérie du tambour 20. 3 Appareil de séchage pour bande de papier selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que la sectinn 24 de la hotte adjacente à la sortie stétend sur environ 1350 autour de la péri- phérie du tambour 20. $ 4567 4 Appareil de séchage pour bande de papier selon ltune quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le tambour 20 a une périphérie en nid d'abeilles. 5 Appareil de séchage pour bande de papier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air humide et la vapeur sont évacués depuis l'intérieur du tambour 20 dans le sens axial. 6 Appareil de séchage pour bande de papier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air chaud va frapper la bande humide sur la surface du tambour 20, à travers des buses 38 qui s'étendent sur toute la largeur du tambour 20 et qui sont entremêlées dans le sens périphérique avec les conduits, tubulaires d'air ou autres 40 reliés au moyen d'évacuation d'air. 7 Appareil de séchage pour bande de papier selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un volume prédéterminé d'air humi- de et de vapeur est évacué depuis l'intérieur du tambour , ce volume étant enrichi par de l'air frais, l'air frais et l'air chaud restantsétant amenés à circuler de nouveau vers les deux sections 22-24 de la hotte à tra- vers deux réchauffeurs séparés 30. 8 Appareil de séchage pour bande de papier selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'air chaud qui a été aspiré de la première section 22 de la hotte au-dessus de la bande est mélangé à l'air aspiré depuis l'intérieur du tambour 20 pour le recyclage. 9 Machine à fabriquer le papier, caractérisée en ce qu'um bande de papier est supportée par une toile métallique ou trame 10 et, qu'après avoir été soumise à un certain séchage préliminaire, elle est séchée par un appareil de séchage pour bande de papier selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 de façon à quitter l'appareil de séchage à environ 90 % de séche- resse, puis à passer par un tambour de décollement pour parvenir à un bloc de bobinage. '4567 1 1 Procédé de séchage pour bande de papier caractérisé en ce que la bande est supportée par une toi- le métallique ou trame 10 sur la périphérie d'un tambour , ce dernier ayant une surface que l'air peut traver- ser, l'air chaud étant fourni à travers des buses ou ouvertures similaires 38 pendant la première partie du déplacement de la bande autour du tambour 20, de façon que cet air chaud soit forcé de frapper la surface de la bande, aucune partie de l'air chaud, dans une position adjacente à l'entrée 26 de la bande vers le tambour 20, ne passant à travers la bande mais l'air étant évacué depuis le dessus de la surface extérieure de la bande, celle-ci, après son déplacement initial, étant suffisam- ment séchée par les jets dtair chaud pour qu'au moins une partie de flair chaud passe à travers elle, et qu'au cours de l'arc de cercle final de déplacement de la ban- de et du tambour au-dessous de l'alimentation en air chaud 46, la totalité-de l'air chaud passe à travers la bande et le tambour et soit évacuée depuis l Vinté- rieur du tambour. 11 Bande de papier caractérisée en ce qu'elle a été séchée par un appareil de séchage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et en ce qu'elle a été fabriquée par une machine selon la revendication 9 ou par un procédé selon la revendication 10.