Brevet FR2584950A1 — publié le 19870123

La présente invention a trait à un dispositif d'épuration de suspensions, en particulier de suspensionsfibreuses, le dispositif étant du type comprenant des "cleaners" (hydrocyclones à étages pour l'épuration fine) en plusieurs étages successifs, les étages antérieurs se composant d'une pluralité de cleaners formant une batte- rie et montés en parallèle, un circuit principal étant prévu, dans lequel sont disposés des "cleaners" à plusieurs étages (SI à S5) séparant trois fractions s, m et 1: la fraction 1 retirée du coeur du tourbillon par un tube d'évacuation se trouvant au centre du corps du "cleaner"l' et même du coeur du tourbillon, étant enrichie d'un maximum d'impuretés légères, la fraction m retirée par un tube d'évacuation extérieur coaxial au tube central étant enri- chie partiellement avec des impuretés lourdes et avec quelques impuretés légères, la fraction extérieure radiale s retirée du corps du cleaner à sa sortie étant enrichie de très peu d'impuretés légères et contenant de façon prépondé- rante des impuretés et particules spécifiquement lourdes. Un dispositif de ce type est décrit dans la publication "Wochenblatt fur Papierfabrika- tion", 1966, pages 389 à 400j (Hebdomadaire de fabrication du papier) en particulier aux fig.8 et 11. Les hydrocyclones (ou sépara- teurs tourbillonnaires) utilisés dans ces installations pour l'épuration fine (cleaners) sont en général pourvus d'une embase étroite en forme de cône, le cône ayant un angle d'ouverture d'environ 4 à 10 , de préférence 6 à 8 . Les cleaners sont assemblés de multiples façons dans des batte- ries formant chacune un étage, comme cela est connu par les brevets US 44 62 899 et WO 84/03236. Conformément à l'installation de la publication précitée, la quantité principale de matière acceptée qui est dirigée sur une cuve de machine de fabrication, le cas échéant après épuration finale au moyen d'un tamis le plus fin possible, a été prélevée du premier étage du circuit principal existant, les autres étages du circuit principal étant assemblés en cascades. Dans les cleaners des étages d'épuration fine, on essaie de séparer totalement les impuretés moyennes de la suspension fibreuse, impuretés auxquelles appartiennent en particulier des parties visqueu- ses qui se trouvent sous forme de particules dans la suspension fibreuse. Ces dispositions, en particulier les dispositions d'assemblage des cleaners, n'ont pas permis d'obtenir des résultats satisfaisants. Le but de la présente invention est de proposer une disposition grâce à laquelle on parvient à séparer la majeure partie des impuretés, en particulier les impuretés légères et également les fractions visqueuses. Le but est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif du type précité, caractérisé d'une manière générale en ce qu'en outre pour le traitement séparé et successif de toutes les fractions (l,s,m) de l'étage premier (Si) au moins un étage séparé de "cleaners" est destiné à chaque fraction et que d'au moins du premier étage de traitement supplémentaire (S2, S'2, N1i), pour le traitement des fractions lourde (s) et moyenne (m), chaque fois une fraction est dirigée en tant que matière acceptée vers la cuve de la machine à papier PM et cela chaque fois la fraction opposée, c'est-à-dire au lieu de (m) (s) et vice versa (inverse, au lieu de (s) (m)), en ce qu'au moins un circuit secondaire N2 de cleaners est destiné à effectuer un traitement supplémentaire de la fraction légère 1 au moins et du premier étage (Si) du circuit principal, et de l'étage suivant (S2) pour le traitement de la fraction moyenne (m) du premier étage (Si), et en ce qu'il est prévu des cleaners délivrant les trois fractions 1 (l,m,s) pour le ou les étages (S2-S5) de traitement supplémentaire de la fraction (m) du premier étage (SI1) du circuit principal. Suivant une première forme de réalisation, des cleaners (N1) séparant deux ou trois fractions sont prévus dans un premier étage d'épuration supplémentaire dans lequel il existe un orifice d'évacuation pour une fraction de matière acceptée, qui éventuellement peut être menée après épaississement et séparation finale à travers des tamis perforés vers la cuve de la machine; un circuit secondaire est composé de cleaners (N2) séparant deux ou trois fractions, qui est prévu pour la fraction légère des étages (S1 à S5) du circuit principal, l'orifice d'évacuation pour la fraction moyenne des étages (Si à S4) du circuit principal, qui contient encore en partie des impuretés lourdes et légères, étant assemblé en cascade chaque fois jusqu'à l'entrée des étages (S2 à S5) du cleaner suivant, et la fraction lourde pouvant être menées des étages (S2 à S5) au premier (Si) du circuit principal également le cas échéant après épaississement et séparation finale dans des tamis fins perforés pouvant être menés vers la cuve de la machine. De préférence encore, la partie de matière acceptée du cleaner (N1) du premier étage d'épura- tion supplémentaire pour la fraction lourde (s) du premier étage (Si) est la fraction légère, et ces cleaners sont construits de telle sorte qu'ils libèrent deux fractions (s et 1, ou s et m); les cleaners (N2) du circuit secondaire sont construits de telle sorte qu'ils libèrent deux frac- tions (s et 1, ou s et m). De préférence, la consistance du traitement dans les cleaners du circuit principal au moins s'élève entre 0,4 et 1 % de la teneur en matière solide (dans le cas de suspensions fibreuses). Suivant une variante de réalisa- tion, les "cleaners" du circuit secondaire (N2) pour la fraction légère 1 du premier étage (Si) sont des "cleaners" séparant trois fractions, et la fraction lourde s dudit cleaner est dirigée vers l'étage de traitement supplémentai- re (S'2) pour la fraction lourde (s) du premier étage (S1) du circuit principal tandis que la fraction moyenne (m) est dirigée vers l'étage de traitement supplémentaire (S2) pour la fraction moyenne (m) du premier étage (S1) du circuit principal. De préférence, les "cleaners (S'2) de l'étage de traitement supplémentaire pour la fraction lourde s du premier étage S1 sont également construits de telle sorte qu'ils séparent les trois fractions s, m et 1. De préférence la fraction moyen- ne (m) de l'étage de traitement supplémentaire (S2) pour la fraction moyenne (m) du premier étage (SI1) est ramenée en amont du même étage de traitement supplémentaire (S2). Suivant un mode de réalisation des cleaners, les cleaners des premiers étages sont des cleaners unidirectionnels avec un courant sans retour allant de l'extrémité épaisse de l'entrée vers l'extrémité mince de la sortie; et il est connu que les corps du cleaner au moins dans la partie avoisinante qui s'écoule, se rétrécis- sent en forme de cône tronqué vers la partie qui s'écoule, un tube d'évacuation prévu pour]a fraction enrichie d'impu- retés légères s'enfonçant au centre dans l'ouverture de l'évacuation de la partie conique, et un deuxième tube d'évacuation extérieur pour la fraction moyenne coaxial au premier tube d'évacuation s'enfonçant dans la partie conique du corps du cleaner une distance essentiellement plus inférieure que le premier occupant le diamètre d'ouverture de l'évacuation du corps du cleaner (cône tronqué) entre 70- et 85 %. De préférence l'orifice de sortie du deuxième tube d'évacuation débouche dans un espace d'admission séparé, à travers lequel passe le premier tube d'évacuation, et le premier tube d'évacuation pénètre un premier espace d'admis- sion pour la fraction (fraction lourde) enrichie d'impuretés ou de fractions lourdes et retirée au bord de l'habitacle du corps du cleaner. De préférence, le diamètre D1 du tube intérieur est égal au maximum à 40 % du diamètre D2, tandis que le diamètre du tube coaxial occupe entre 75 et 85 % du diamètre D3 de l'extrémité étroite du cyclone. De préféren- ce, le tube extérieur coaxial est enfoncé d'au moins 4 mm et le tube d'évacuation intérieur de 20 à 60 mm maximum dans la partie de cône tronqué. De préférence, la quantité de refus de la fraction lourde du premier étage du circuit principal est de 20 à 50 % de la quantité amenée. De préférence enfin, la quantité de refus du cleaner de tous les étages du 258495O circuit principal pour la fraction lourde est de 20 à 50 % et pour la fraction légère de 5 à 10 % de la quantité amenee. La présente invention sera mieux s comprise et des détails en relevant apparaitront à la description qui va être faite de formes préférées de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles: - la fig.1 est un schéma de montage d'une installation conforme à la présente invention, - la fig.2 représente un schéma de base d'un "cleaner" de ladite installation. - la fig.3 illustre une variante d'installation conforme à l'invention. La suspension fibreuse est d'abord fractionnée dans le premier étage Si d'une batterie de "cleaners" du circuit principal. Il est connu que ledit étage contient un grand nombre de "cleaners" montés en parallèle. De plus, lesdits "cleaners" sont conformés de la façon avantageuse, montrée en fig.2; sur cette figure, le repère 1 représente l'entrée et les repères 3 et 5 les orifices d'évacuation des différentes fractions. De plus, le "cleaner" présente en son milieu un tube 1i d'évacuation des impuretés légères, une certaine partie du tube étant engagée dans la section conique 10 du "cleaner"; au-dessus de la section conique se trouve une section d'admission 9. Les orifices d'évacuation 3 et 5 débouchent dans des chambres de sortie 2 et 4; la fraction moyenne qui est séparée d'une autre fraction par le tube d'évacuation 12 coaxial au tube central, arrive dans la chambre 4. Dans la chambre d'évacua- tion 2 est rassemblée la fraction lourde qui, dans ce mode de réalisation du "cleaner", ne contient aucune matière légère spécifique en particulier aucune impureté légère, en même temps que les impuretés de dimensions importantes. Les orifices d'évacuation des différentes fractions sont repre- sentés par s, m et 1 et se trouvent également sur la fig.!. Ils représentent les fractions lourdes s, une fraction moyenne m et une fraction légère 1, cette dernière fraction étant constituée en particulier par les impuretés légères auxquelles appartiennent de -façon prépondérante les frac- tions visqueuses. La fraction lourde s dans ce mode de réalisation du "cleaner" participe pour 20 h 50 %, de préférence environ 50 % du débit. Les étages S1 à S5 formernt le circuit principal sur la fig.1 et se composent de #cleaners" analogues à celui représenté sur la fig.2. A l'extrémité du circuit principal, on retrouve environ 50 % de matière acceptée, qui peut être amenée vers la machine à papier PM. De plus, la fraction lourde en tant que fraction de matière acceptée pour la machine à papier, estprelevée surle premier étage du circuit principal, tandis que la partie moyenne m passe successivement d'un étage à l'autre. Pour cela, il est nécessaire d'utiliser des pompes qui ne sont pas représentées sur la figure. La fraction légère 1 des étages Si à S5 du circuit principal est rassemblée dans une cuve collectrice 13 et est de nouveau fractionnée dans un circuit secondaire N2. Ledit étage N2 du circuit secon- daire reçoit la suspension par la pompe 17 et se compose également d'une batterie de "cleaners" montés en parallèle; ces cleaners ne sont pas de la forme de réalisation représentée sur la fig.1 mais sont constitués par des hydrocyclones qui séparent seulement en deux fractions: une fraction lourde et une fraction légère, la fraction lourde étant de nouveau ramenée en amont de l'entrée de l'étage Si du circuit principal. La fraction légère peut, comme cela est indiqué en pointillés, être épurée dans un autre étage 14 du "cleaner" du circuit secondaire; la fraction légère dudit étage 14 est ensuite rejetée, tandis que la fraction lourde peut être ramenée de nouveau dans la cuve collectrice 13, dans laquelle la fraction légère du circuit principal est rassemblée. La fraction lourde du premier étage Si du circuit principal est rassemblée. La fraction lourde du premier étage SI du circuit principal parvient par la pompe 18 dans un étage NI de traitement supplémentaire qui se 258 L 9 5 compose d'une batterie de "cleaners" qui, de même, séparent en deux fractions. Puisque la fraction lourde ne contient plus aucune impureté légère, il peut être procédé au retrait de la fraction lourde en tant qu'impuretés lourdes provenant de l'étage NI, et ainsi la fraction légère qui contient encore de la matière acceptée, peut être conduite à la machine à papier PM. La fraction lourde se séparant de l'étage Ni par la conduite 15 peut être de nouveau épurée dans un autre étage rajouté en aval de la même façon que cela est représenté en pointillés pour le circuit secondaire N2. Il en resulte que, suivant cet assemblage, une perte de matière fibreuse peut atteindre encore 0,3 %. On pourrait encore modifier la disposition selon la fig.1 de telle sorte que, à la place du dernier étage $5 du circuit principal, les fractions légère 1 et moyenne m de l'étage S4 soient de nouveau ramenées en amont du premier étage SI du circuit principal. Dans ce cas, on devrait prévoir dans cet étage un plus grand nombre de "cleaners". Les "c].eanersu des étages du circuit secondaire Ni et N2 ne sont pas uniquement des "cleaners" unidirectionnels comme représentés sur la fig.1, mais des "cleaners" dans lesquels la fraction légère est amenée au moyen d'un tube central d'évacuation à l'extrémité large du "cleaner". On peut ainsi arriver à une séparation nette des fractions lourdes et légères qui doivent être enlevées. Comme il a déjà été mentionne, le "cleaner" utilisé pour les étages du circuit principal est un "cleaner" unidirectionnel qui permet à la direction du courant de ne pas se modifier de façon importante de l'entrée à la sortie, et on a abouti aux proportions favorables suivantes: le diamètre D2 du tube d'évacuation coaxial extérieur pour la fraction moyenne devrait occuper environ 75 à 85 % au maximum du diamètre de sortie de la partie conique, c'est-à-dire à l'orifice de sortie du corps du "cleaner" 10. Ce diamètre D2 cependant ne devrait pas de 258'950 préférence être, inférieur à 60 % du diamètre de sortie D3 du corps conique du "cleaner". De plus, le tube extérieur coaxial 12 devrait s'enfoncer au moins d'environ 4 mm (fi) et le tube central intérieur 11 au moins d'environ 20 à 60 mm (f3) dans la partie conique du "cleaner". Ces dimen- sions cependant pourraient varier en fonction du tube coaxial extérieur 11 entre 0 et 40 mm environ. Cependant, et de préférence, la saillie (f2) du tube intérieur par rapport au tube coaxial extérieur devrait être au minimum d'environ 15 à 20 mm, cela résultant de la relation f2 = f3 - fi (fig.2). Dans le cas de la variation de ces mesures, la nature de la suspension fibreuse joue bien évidemment un rôle, selon qu'il s'agisse de vieux papiers contenant ou non du bois, et éventuellement encore selon le degré d'impuretés. La consistance du traitement du "clea- ner", en particulier du circuit principal, devrait s'élever entre 0,4 et 1 % de la teneur en matière solide (dans le cas de suspension fibreuse). On peut également fortement varier les quantités de refus des parties isolées du "cleaner" du circuit principal, la mesure de la fraction lourde s avec % et de la partie légère 1 avec environ 5 à 10 % s'étant cependant révélée favorable. Jusqu'à présent, il était courant de choisir la fraction lourde d'au moins 15 %, avec laquelle on avait atteint sans doute avec d'autres formes de réalisation de "cleaners", des résultats beaucoup plus insuffisants qu'avec le dispositif conforme à la présente invention. Il serait également possible, comme représenté sur la fig.3, d'utiliser pour la batterie de "cleaners" NI de l'étage de traitement supplémentaire pour la fraction lourde du premier étage S1 des "cleaners" séparant également trois fractions et de traiter la fraction moyenne comme fraction de matière acceptée. La fraction serait aussi acceptée dans la cuve collectrice 13. De plus, les étages S3 à S5 du circuit principal pourraient être abandonnés et la fraction moyenne m de l'étage S2 pourrait 258.950 être ramenée en amont dudit étage. Un tel dispositif est représenté sur la fig.3, dans lequel les "cleaners", du type de celui de la fig.2, sont utilisés presque exclusivement de façon à séparer trois fractions S, M et L. Ici, seul le dernier étage de traitement supplémentaire de la fraction lourde est un "cleaner" 20 d'une autre forme de réalisation; en effet, il s'agit d'un "cleaner" qui libère seulement deux frac- tions. Avec les "cleaners"' de ce mode de réalisation, se pose la question de savoir si on désigne par L ou M la fraction qui n'est plus lourde; elle est dans tous les cas la contrepartie de la fraction lourde s. Sur cette figure, des pompes 21, 22 et 23 et des cuves 24, 25 et 26 sont également utilisées. La fraction légère 1 de l'étage N2 peut être considérée comme déchets, et par exemple, peut être traitée dans un séparateur à vibrations, tandis que la fraction lourde s de l'étage 20 doit être considérée comme impuretés à rejeter. Bien que l'on ait décrit et/ou représenté des formes particulières d'un dispositif, dispo- sition ou installation conforme à la présente invention, il doit être compris que la portée de celle-ci n'est pas limitée à ces formes mais qu'elle s'étend à tout dispositif, disposition ou installation comportant les caractéristiques générales énoncées plus haut. R E V E N D ICAT IONS ___________________________ 1.- Dispositif d'épuration do suspensions, en particulier de suspensions fibreuses, au moyen de "cleaners" (hydrocy- clones à étages pour l'épuration fine) en plusieurs étages successifs, les étages antérieurs se composant d'une pluralité de cleaners formant une batterie et montés en parallèle, un-circuit principal étant prévu, dans lequel sont disposés des "cleaners" à plusieurs étages (S1 à S5) séparant trois fractions s, m et 1: la fraction 1 retirée du coeur du tourbillon par un tube d'évacuation (11) se trouvant au centre du corps du "cleaner" et même du coeur du tourbillon, étant enrichie d'un maximum d'impuretés légères, la fraction m retirée par un tube d'évacuation (12) extérieur coaxial au tube central (11) étant enrichie partiellement avec des impure%és lourdes et avec quelques impuretés légères, la fraction extérieure radiale s retirée du corps du cleaner à sa sortie étant enrichie de très peu d'impure- tés légères et contenant de façon prépondérante des impuretés et particules spécifiquement lourdes, caracté- risé pour le traitement séparé et suivant de toutes les fractions (1, s, m) de l'étage premier (S1) au moins un étage séparé de "cleaners" est destiné pour chaque fractin et que d'au moins du premier de traitement supplémentaire étage (S2, S'2, N1) pour le traitement des fractions lourde (s) et moyenne (m) chaque fois une fraction est dirigée en tant que matière acceptée vers la cure de la machine à papier PM - et cela chaque fois la fraction opposée, c'est-à-dire au lieu de (m) (s) et vice versa (inverse, au lieu de (s) (m)),. en ce qu'au moins un circuit secondaire N2 de cleaners est destiné à effectuer un traitement supplémentaire de la fraction légère 1 au moins et du premier étage (S1) Il du circuit principal, et de l'étage suivant (S2) pour le traitement de la fraction moyenne (m) du premier étage (SI), et en ce qu'il est prévu des clea- ners délivrant les trois fractions 1 (lm,s) pour le ou les étages (S2-S5) de traitement supplémentaire de la fraction (m) du premier étage (S1) du circuit princi- pal; 2.- Disposition selon la revendication 1, caractérisée: en ce que les "cleaners" du circuit secondaire (N2) pour la fraction légère 1 du premier étage (S1) sont des "cleaners" séparant trois fractions, et en ce que la fraction lourde s dudit cleaner est dirigée vers l'étage de traitement supplémentaire (S'2) pour la fraction lourde (s) du premier étage (S1) du circuit principal tandis que la fraction moyenne m est dirigée vers l'étage de traite- ment supplémentaire (S2) pour la fraction moyenne (m) du premier étage (S1) du circuit principal; J.- Disposition selon la revendication 1 ou 2, caractéri- see: en ce que les "cleaners" (S'2) de l'etage de traitement supplémentaire de la fraction lourde s du premier étage Si sont également construits de telle sorte qu'ils séparent les trois fractions s, m et 1; 4.- Disposition selon l'une des revendications 1 a 3, carac- terlsee: xen ce que la traction moyenne m) de l'étage de traitement supplémentaire (S2) de la fraction moyenne (m) du premier étage S1 est recyclée en amont du même étage de traitement supplémentaire S2; 258 f9dû 5.- Disposition selon l'une des revendications 1 à 4, carac- térisée: dn ce que, pour la fraction lourde du cleaner du premier étage (S1), des cleaners (NI) séparant deux ou trois fractions sont prévues dans un premier étage d'épuration supplémentaire, dans lequel il existe un orifice d'évacuation pour une fraction de matière acceptée, qui éventuellement peut être dirigée après épaississement et séparation finale par des tamis perforés vers la cuve de la machine, et en ce qu'un circuit secondaire N2 est composé de cleaners séparant deux ou trois frac- tions, prévu pour recevoir la fraction légère des étages (S1 à S5) du circuit principal, l'orifice d'évacuation pour la fraction moyenne des étages (Si à S4) du circuit principal, qui contient encore en partie des impuretés lourdes et légères, étant assemblé en cascade chaque fois jusqu'à l'entrée des étages (S2 à S5) du cleaner suivant, et la fraction lourde pouvant être menées des étages (S2 à S5) au premier (S1) du circuit principal également le cas échéant après épaississement et sépara- tion finale dans des tamis fins perforés pouvant être menés vers la cuve de la machine; 6.- Disposition selon la revendication 5, caractérisée: en ce que l'orifice d'évacuation de la fraction lourde du cleaner (N2) du circuit secondaire est lié par l'assemblage intermédiaire d'une cuve collectrice et d'une pompe à l'entrée du premier étage (SI) du circuit principal; 7.- Disposition selon la revendication 5 ou 6, caractéri- sée: en ce que la fraction de matière acceptée du cleaner (Ni) du premier étage d'épuration supplémentaire pour la fraction lourde (s) du premier 258g93C étage (Si1) est la fraction légère, et ces cleaners sont construits de telle sorte qu'ils libèrent deux fractions (s et 1, ou s et m); 8.- Disposition selon l'une des revendications 5 à 7, carac- térisée: en ce que les cleaners (N2) du circuit secondaire sont construits de telle sorte qu'ils libèrent deux fractions (s et 1, ou s et m); 9.- Disposition selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée: en ce que la consistance du traitement dans les cleaners du circuit principal au moins est comprise entre 0,4 et 1 % de teneur en matière solide (dans le cas de suspensions fibreuses); 10.-Disposition selon l'une des revendications I à 9, caractérisée: en ce que les cleaners (Si à S5) des premiers étages sont des cleaners unidirectionnels avec un courant sans retour allant de l'extrémité large d'entrée vers l'extrémité étroite de sortie, un tube d'évacuation (11) prévu pour la partie enrichie d'impu- retés légères s'enfonçant au centre dans l'ouverture (14) d'évacuation de la section conique, et un deuxième tube d'évacuation extérieur (12) pour la fraction moyen- ne coaxial au premier tube d'évacuation (11) s'enfonçant dans la section conique du corps de cleaner une distance essentiellement plus inférieure que le premier occupant le diamètre d'ouverture de l'évacuation du corps de cleaner (cône tronqué) entre 70 et 85 %; 11.-Disposition selon la revendication 10, caractérisée: en ce que l'orifice de sortie (16) du deuxième tube d'évacuation (12) débouche dans un espace d'admission séparé (4), à travers lequel passe le premier tube d'évacuation (11), et en ce que le. premier tube d'évacuation (11) pénètre un premier espace d'admission (2) pour la fraction (frac- tion lourde) enrichie d'impuretés ou de fractions lour- S des et retirée au bord de l'habitacle du corps du cleaner; 12.-Disposition selon la revendication 10 ou 11, caractéri- se: en ce que le diamètre D1 du tube intérieur (11) est égal au maximum à 40 % du diamètre D2, tandis que le diamètre du tube extérieur coaxial (12) occupe entre 75 et 85 % du diamètre D3 de l'extré- mité étroite du cyclone; 13.-Disposition selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée: en ce que le tube extérieur coaxial (12) est enfoncé d'au moins 4 mm et le tube d'évacuation intérieur (11) de 20 à 60 mm maximum dans la section de cône tronqué; 14.-Disposition selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée: en ce que la quantité de refus de la partie lourde du premier étage (Si1) du circuit principal est de 20 à 50 % de la quantité amenée; 15.-Disposition selon l'une des revendications 6 à 14, caractérisée: en ce que la quantité de refus du cleaner de tous les étages (SI à SS) du circuit principal pour la partie lourde est de 20 à 50 % et pour la partie légère de 5 à 10 % de la quantité amenée.