Brevet FR2531348A1 — publié le 19840210

Cette invention concerne la pulpe et l'industrie papetière, et elle se rapporte plus particulièrement à un mélangeur à cisaillement élevé destiné à mélanger de la pulpe de consistance moyenne avec un agent de blanchiment tel que'de l'oxygène gazeux. Le mélange de pulpe avec de l'oxygène comprend deux opérations importantes qui sont,premièrement,la répartition de l'oxygène et, deuxièmement, un mélange turbulent L'oxygène doit être réparti également dans une petite chambre de mélange L'opération de mélange est plus intense si la zone de mélange est enfermée dans un faible volume Ainsi, afin d'obtenir un mélange optimum, il est souhaitable de disposer d'un intervalle étroit à cisaillement élevé qui assure un mélange intense. Actuellement, différents types de mélangeurs desti- nés à mélanger de la pulpe et de l'oxygène sont disponibles dans le commerce Un grand nombre de ces mélangeurs présente un intervalle étroit à cisaillement élevé Malheureusement, la pulpe contient toujours quelques particules métalliques indésirables qui sont libres et mobiles Ces particules métalliques mobiles posent des problèmes sielles ne sont pas retirées et elles peuvent endommager sérieusement un mélan- geur au point qu'il peut être nécessaire d'interrompre le fonctionnement du système et d'exécuter des réparations coûteuses Un rotor à grande vitesse, par exemple, ne peut pas être arrêté à temps si une pièce métallique libre est coincée entre le rotor et le carter Le mélangeur sera détruit. En conséquence, il est très souhaitable'de disposer d'un mélangeur destiné à mélanger de la pulpe avec un agent de blanchiment, tel que l'oxygène, et qui assure une réparti- tion égale de l'oxygène et présente un intervalle à cisail- lement élevé afin d'exécuter un mélange intense, et qui per- met le retrait des particules métalliques libres La présente invention propose un tel mélangeur. D'une manière générale, le mélangeur selon l'invention comprend un carter sensibl ement cylindrique présentant une entrée pour la pulpe et une sortie pour la pulpe Au moins une entrée pour l'agent de blanchiment est prévue Un rotor est monté coaxial dans le carter Le rotor comprend une roue présentant des gorges qui s'étendent radialement Les gorges sont disposées dans la trajectoire de l'écoulement de pulpe entre l'entrée de la pulpe et la sortie de la pulpe Au moins une partie de la portion radiale de la roue qui présente les gorges radiales délimite avec une partie du carter un esoace annulaire. L'espace annulaire constitue une zone de mélange intense. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexes, sur lesquels: la figure 1 est une vue frontale, en partie en coupe, d'un mode de réalisation préféré de l'invention, la figure 2 est une vue latérale,en partie en coupe, du mode de réalisation préféré de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de la partie présentant les gorges du rotor et des disques présentant des gorges du mode de réalisation préfé- ré, et la figure 4 est une vue frontale de l'un des dis- ques du mode de réalisation préféré représenté sur -les figures 1 à 3. Dans les différentes figures, les mêmes parties sont indiquées par les mêmes références. En se référant aux figures, et plus particuliè- rement aux figures 1 et 2, le mélangeur comprend un carter , sensiblement cylindrique Une entrée de pulpe 12 est utilisée pour alimenter tangentiellement le carter 10 en pulpe La pulpe qui pénètre par l'entrée de pulpe 12 est amenée à une volute 13 Le canal 14 entre le carter 10 et l'extérieur de la volute 13 diminue progressivement et radia- lement lorsqu'on le considère circonférenciellement, autour du carter 10, en partant de l'entrée 15 de la volute 13. En se référant à la figure 2, la pulpe mélangée à l'oxygène quitte le carter 10 en traversant la sortie de pulpe 18 coaxiale Le carter 10 est alimenté en oxygène au moyen d'au moins une, mais de préférence plusieurs entrées d'un agent de blanchiment, les entrées 20 étant espacées circonférénciellement sur le carter 10. Un rotor 22 muni d'une roue à rayons 24 est monté coaxialement dans le carter 10 En référence à la figure 3, la jante 26 de la roue présente des gorges 28 s'étendant radialement sur chaque face latérale Les gorges 28 s'étendent à partir de l'intérieur de la jante et partielle- ment au travers des faces latérales de la jante 26, et elles se terminent au niveau de points 30 qui sont espacés radia- lement vers l'intérieur de la surface externe 31 de la jante. Des bagues annulaires 32 et 34 sont écartées axialement de chaque côté de la portion extérieure de la jante 26 Le rayon interne de chaque bague 32 et 34 est sensiblement le même que le rayon externe des disques annulaires 36 et 38. Plusieurs gorgesespacées circonférenciellement s'étendent au travers de la face latérale de chaque bague 32 et 34. Les disques annulaires 36 et 38 présentent chacun des gorges 40 et 42, respectivement, qui sont circulaires et espacées les unes des autres Les disques 36 et 38 conver- gent radialement vers l'intérieur Les gorges 40 et 42 ont la même profondeur sur toute leur longueur. En référence à la figure 4, les gorges 42 du disque annulaire 38 sont inclinées vers l'arrière par rapport au sens de l'écoulement de la pulpe Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure 4, les gorges 40 du disque-36 (voir figure 3) sont également inclinées vers l'arrière par rapport au sens de l'écoulement de la pulpe. En fonctionnement, la pulpe pénètre dans le boitier de la volute et se déplace dans le sens indiqué par la flèche sur la figure 1 Comme -la pulpe se déplace au travers de l'espace 14, l'écoulement de pulpe doit se contracter progressivement en direction du diamètre externe du rotor 22 L'inclinaison vers l'arrière des gorges des disques annulaires assure un écoulement facilité de la pulpe au travers de ces gorges Toute particule métallique mobile dans la pulpe sera libérée des fibres de la pulpe dans la zone turbulente dans l'espace 14 au voisinage de la surface externe 31 de la jante, et cette particule sera ensuite repoussée en direction de l'extérieur du canal 14 Les particules métalliques mobiles seront collectées dans la partie du fond du canal 14 et seront retirées, de manière intermittente, par la sortie 50 des particules métalliques mobiles. Les gorges 28 du rotor tendent à accélérer le mou- vement de la pulpe radialement vers l'extérieur Cependant, comme les gorges se terminent à une courte distance de la surface externe de la jante, ii en résulte une zone à grande intensité de mélange qui provoque une recirculation radiale superposée à l'alimentation tangentielle de la pulpe qui s'effectue à grande vitesse Les disques annulaires conver- gents minimisent le reflux dans le carter de la volute Bien entendu, l'écartement des disques 36 et 38 de la jante de la roue peut être rendu réglable afin d'être adapté aux condi- tions de fonctionnement. Lientrée d'oxygène 20 s'étend au travers des disques 36 et 38 et débouche dans les zones de mélange à grande intensité Comme l'oxygène est introduit dans la zone à grande intensité, on obtient une répartition uniforme de l'oxygène, en raison de la circulation radiale importante, meme si une entrée seulement est utilisée par disque. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Mélangeur destiné à mélanger de la pulpe avec un agent de blanchiment, ledit mélangeur comprenant un carter ( 10) sensiblement cylindrique, une entrée de pulpe ( 12) destinée à l'alimentation tangentielle de la pulpe dans le carter ( 10) et une sortie de pulpe ( 18), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une entrée d'agent de blanchiment ( 20) destinée à l'alimentation du carter ( 10) en agent de blanchiment, et un rotor ( 22) monté coaxialement dans le O 10 carter ( 10), ledit rotor ( 22) comportant une roue ( 24) pré- sentant des gorges ( 28) qui s'étendent radialement et qui sont situées dans la trajectoire de l'écoulement de pulpe entre l'entrée de la pulpe ( 12) et la sortie de la pulpe ( 18), au moins une partie de la portion radiale de la roue ( 24) présentant les gorges radiales ( 28) délimitant avec une partie du carter ( 10) un espace annulaire, de sorte qu'entre l'entrée de pulpe ( 12) et la sortie de pulpe ( 18), l'écoule- ment de pulpe traverse ledit espace annulaire. 2 Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé de plus en ce que les gorges ( 28) qui s'étendent radialement sont situées sur les deux c 3 tés de la roue ( 24), et que le mélangeur comprend de plus deux disques ( 36, 38) présentant des gorges ( 40, 42), espacés axialement dans le carter ( 10), et entre lesquels la roue ( 24) est disposée à une faible distance axiale prédéterminée de chacun, afin de délimiter des zones de mélange annulairesà grande intensité. 3 Mélangeur selon la revendication 2, caractérisé de plus en ce que les disques ( 36, 38) sont des disques annulaires, chacun des disques ( 36, 38) présentant des gorges ( 40, 42) sur sa surface en regard de la roue ( 24). 4 Mélangeur selon la revendication -3, caractérisé de plus en ce que la roue ( 24) est une roue à rayons sur laquelle les gorges radiales ( 28) s'étendent à partir de l'intérieur de la jante ( 26) partiellement au travers des surfaces latérales de la jante ( 26), les gorges ( 40, 42) des disques annulaires ( 36, 38) s'étendant en travers de toute la surface latérale correspondante des disques annulaires ( 36, 38). Mélangeur selon la revendication 4, caractérisé de plus en ce que les disques annulaires ( 36, 38) sont convergents radialement vers l'intérieur, et que la profon- deur d e clhaue gorge ( 40, 42, des disques annulaires ( 35, 38) cst constante sur toute sa longueur. 6 Mélangeur selon la revendication 5, caractérisé de plus en ce que la sortie de pulpe ( 18) présente le même axe que le carter ( 10) et le rotor ( 22), et que la roue ( 24) comporte des bagues annulaires ( 32, 34) écartées axialement de chaque côté de la portion externe de la jante ( 26), le rayon interne de chaque bague étant sensiblement le même que le rayon externe des disques annulaires ( 36, 38), chaque bague ( 32, 34) présentant plusieurs gorges qui s'étendent radialement au travers de sa surface latérale. 7 Mélangeur selon la revendication 6, caractérisé de plus en ce que les gorges ( 40, 42) des disques annulaires ( 36, 38) sont inclinées vers l'arrière par rapport au sens de l'écoulement de la pulpe. 8 Mélangeur selon la revendication 7, caractérisé de plus en ce qu'il comprend plusieurs entrées ( 20) d'agent de blanchiment, lesquelles s'étendent axialement au travers de chaque disque annulaire ( 36, 38) et débouchent dans chaque zone de mélange à grande intensité.