Brevet FR2511606A1 — publié le 19830225

La présente invention concerne les tambours rotatifs de lessivage sous pression ou sous vide, qui sont utilisés pour le lessivage de pulpes dans les moulins de pâtes, particulièrement un tambour qui est essentiellement réalisé intégralement en matière plastique résistante armée de fibres de verre. Les services gouvernementaux de protection de l'environ- nement imposent continuellement aux industries de la pulpe de réduire ou éliminer tous les effluents des moulins En conséquence, la concen- tration chimique des liqueurs utilisées dans ces industries sont en progression, et les tambours de lessivage deviennent de plus en plus susceptibles de corrosion par ces liqueurs concentrées, particuliè- rement dans les ateliers de blanchiment Dans de nombreux cas, les cylindres en aciers doux inoxydables sont complètement rongés en moins d'un an de service. Des cylindres à chemisage en titane peuvent résister à la corrosion mais leur prix de revient est élevé De plus, les fissures de fatigue de ce chemisage entraînent habituellement la destruction totale de leur structure de support, d'acier doux, en un temps très court On a réalisé des structures sous-jacentes en acier ordinaire recouvert de matière plastique armée de fibres de verre Mais les appareils ainsi protégés présentent les mêmes inconvénients que ceux chemisés de titane, tous défauts ou fissures du revêtement exposent la structure sous-jacente au liquide corrosif et aboutissent à la défaillance De plus, les différences de dilatation thermique entre matière plastique armée et structures en acier doux peuvent conduire à cette défaillance. Un filtre à tambour rotatif réalisé presque en totalité de matière plastique armée serait extrêmement avantageux, du fait de son excellente résistance chimique, mais n'est pas très répandu. Sa résistance mécanique est faible et les contraintes de fatigue doivent rester très faibles Egalement son module d'élasticité est faible et le cylindre doit être étudié pour éviter des déformations excessives, de plus son coefficient de dilatation thermique est élevé En conséquence, tout cylindre résistant de cette construction doit permettre la dilatation thermique sans contraintes excessives, dues aux différences de dilatation thermique. 251 1606 L'invention a donc pour objet un nouveau filtre à tambour rotatif réalisé essentiellement en matière plastique (MPA) armêe de fibres de verre L'agencement des éléments constitutifs doit y être tel qu'aucune contrainte excessive de fatigue ne puisse se produire en un point quelconque La structure de ce nouveau filtre est également telle que les flexions exagérées y sont évitées Enfin, cette structure autorise les dilatations thermiques différentielles sans l'apparition des contraintes trop fortes. Ce nouvel appareil comprend un filtre à tambour rotatif essentiellement constitué en matière plastique armée (}TA) de fibres de verre, ayant une enveloppe en même matériau et à une extrémité une première tête ou fond en même matériau et une seconde tête à l'autre extrémité, et qui est caractérisé par un conduit central dudit matériau s'étendant sur une distance déterminée depuis la première tête et dans le tambour, par des conduits radiaux de drainage, également dudit matériau et-écartés longitudinalement de la première tête, ladite enveloppe et ledit conduit central étant séparés d'une distance déterminée, la distancelongitudinale desdits conduits de drainage et de la première tête et les dimensions de celle-ci, étant telles qu'elle puisse résister aux efforts radiaux, couple d'entraîne- ment du tambour et pression hydraulique. Les objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation et des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale, avec des parties arrachées de ce filtre rotatif, la figure 2 est une coupe longitudinale, à échelle agrandie, d'une partie de l'appareil de la figure 1, montrant les caractéristiques importantes de l'appareil de la figure 1; la figure 3 est une coupe transversale schématique de l'appareil; et la figure 4 est une coupe partielle selon les flèches 4-4 de la figure 2. On voit, en particulier sur la figure 1, que l'appareil comporte un tambour 10, monté pour tourner dans une cuve 12 de 11606 support, laquelle comprend des parois verticales d'extrémités 14 et 16, et qui contient la suspension liquide telle que de pulpe. Des chaises 18 et 20 à paliers supportent le tambour aux extrémités opposées et extérieurement à la cuve, en rotation. Ce tambour 10 a une enveloppe cylindrique 21 en MPA. Deux têtes ou fonds espacés 22, 24 supportent les extrémités de l'enveloppe, et sont constitués de même en totalité en MPA Ce tambour pourrait comporter aussi une stucture supplémentaire de renforcement (non représentée) pour accroître encore sa rigidité et sa résistance en fonctionnement. Un conduit central 26 (figure 2),toujours en}PA, s'étend à partir de la tête 22, sur une longueur déterminée, Un moyen 28, en MPA, recouvre l'extrémité intérieure du conduit 26 Un coussinet 30 en carbone entoure un manchon 22 en titane qui est monté dans l'alé- sage 33 du moyen 28 Un arbre central fixe 34 est monté dans le conduit 26, et a une extrémité 36 de diamètre réduit Un segment obturateur 38 est monté sur l'arbre 34. Un faisceau de conduits radiaux 40 de drainage, en}PA, éloigné de la première tête 22 d'une distance déterminée A, s'étend entre l'enveloppe 20 et le conduit 26 Le raccordement des conduits 40 au conduit 26 est situé sur l'extrémité intérieure de celui-ci. On voit sur la figure 1 qu'un tourillon 42 est supporté en rotation sur une chaise 20 de palier et est maintenu par un élément cylindrique 44 représenté en ligne pointillée, étant lui-même fixé à un support 46 en APA En fait, plusieurs supports identiques sont éventuellement utilisés. En fonctionnement (figure 3), une suspension par exemple de pulpe est amenée à la cuve 12 Dans la rotation du tambour, un gâteau de pulpe est déposé sur l'enveloppe 21, et en est détaché par un rouleau 50 Le conduit central 26, le moyen 28, le coussinet 30, le manchon 32 et les conduits 40 de drainage (figure 3) tournent autour de l'arbre fixe 34 et de l'obturateur 38 également fixe. Le secteur obturateur fixe 38 (figure 3) referme les conduits 40 dans la rotation du tambour depuis la position 12 heures d'aiguille d'horloge jusqu'à la position 3 heures Les conduits 40 11606 débouchent à l'atmosphère par l'évent 52, dans leur rotation de la position de 3 heures à celle de 5 heures Entre cette dernière et la position 12 heures, une dépression est exercée sur les conduits 40. Le grand avantage est naturellement le fait que les éléments du filtre sont en matériau résistant (MPA), la bonne inertie chimique de celui-ci, qui n'est pas corrodé par les produits haute- ment agressifs-rencontrés dans les dispositifs actuels Mais la difficulté dominante avec le matériau ESA estentre autres, sa robustesse insuffisante et donc que des contraintes élevées entrai- neront sa rupture Son module d'élasticité est également faible et le matériau doit être mis en oeuvre de manière à éviter des flexions excessives De plus, le coefficient de dilatation thermique étant grand, le cylindre doit permettre la dilatation thermique, sans contraintes élevées dues aux différences des dilatations. Le tambour tournant de filtre, en utilisation sous vide, est soumis a une très forte poussée hydraulique, laquelle exerce de grands efforts sur les têtes 22 et 24 La tête 22 en NPA ne peut supporter seule le moment de flexion en résultant Il serait difficile de lui donner une résistancesuffisante pour supporter pratiquement ces moments En conséquence, les conduits 40 de drainage en MPA, assurent en plus de cette fonction, celle de renforcement,à l'encontre de ces moments, de la tâte 22 Si la longueur du conduit central 26 en MPA est trop grande, il en résultera ses flexion et courbure dans ces conditions Si ce conduit est trop court, sa charge radiale est trop élevée En conséquence, la distance longitudinale A entre conduits 40 et tête 22 doit être étudiée soigneusement, l'ensemble équilibrant les contraintes dues à ladite poussée Avec un accrois- sement de la distance A, l'effort sur la tête 22 est réduit Ainsi, de ce point de vue, cet accroissement est bénéfique Mais, comnme déjà signalé, avec le matériau MPA, la dilatation différentielle soulève d'autres difficultés Il faut donc adopter un compromis dans le choix de A Mais les dimensions de la tête 22, bien qu'elle soit relativement mince, doivent permettre une solution. La distance B entre la tête 24 et les supports 46 de l'autre extrémité est de préférence égale à A Ainsi, le moment de flexion résultant de la poussée hydraulique est équilibré par cette tête 24 et les supports 46. 11606 R E V E N D I C A T I O N S 1 Filtre à tambour rotatif en matière plastique armée de fibres de verre (>PA) ayant un corps d'enveloppe ( 21) et une première tête ( 22) ou fond, en ce même matériau à une extrémité et une seconde tête ( 24) analogue, à l'autre extrémité, ce filtre étant caractérisé par un conduit central ( 26) dudit matériau s'étendant sur une distance déterminée depuis la première tête ( 22) et dans le tambour, par des conduits radiaux ( 40) de drainage, également dudit matériau et écartés longitudinalement de la première tête, ladite îo enveloppe et ledit conduit central étant séparés d'une distance déterminée, la distance longitudinale (A) desdits conduits de drainage et de la première tête et les dimensions de celle-ci étant telles qu'elle puisse résister aux efforts radiaux, couple d'entraînement du tambour et pression hydraulique d'extrémités. 2 Filtre selon la revendication 1 l caractérisé de plus par des éléments supports en matière plastique armée de fibres de verre, des éléments de support s'étendant radialement depuis l'enve- loppe en direction de l'axe du tambour et qui sont séparés de la seconde tête approximativement de la même distance que la séparation longitudinale des conduits de drainage et de la première tête, les dimensions de la seconde tête étant sensiblement les mêmes que celles de la première.