Brevet FR2579638A1 — publié le 19861003

La fabrication du papier à base de fibres secon- daires ou de récupération, nécessite plusieurs opérations destinées à éliminer les impuretés et adjuvants afin de rendre ces fibres plus aptes à leur utilisation dans la plupart des fabrications. C'est pourquoi, après leur remise en suspension et l'épuration plus ou moins gros- sière des impuretés, une phase peut être nécessaire: relever la blancheur et, dans ce cas, le désencrage s'impose. Les cellules de désencrage conventionnelles ont l'inconvénient d'être très volumineuses et d'un faible débit, de sorte que l'encombrement au sol demandé pour l'opération de désencrage est élevé. Dans les appareils récents, cet encombrement a été réduit par l'emploi des techniques de flottation: de l'air est injecté dans la pâte à désencrer à l'entrée de la cellule et cet air entraîne les particules d'encre vers la surface du bain pour former une mousse qui est aspirée vers un séparateur tandis que le mélange de pâte à papier et d'eau est repris par une pompe et envoyé soit vers une autre cellule de désencrage soit vers un autre appareil de préparation de la pâte. Cependant, de telles cellules, notamment celles décrites aux brevets allemand 29 14 392 ou France 2 541 136, sont encore relativement encombrantes et de débit peu élevé. L'invention a pour objet de remédier à cet inconvénient et vise une cellule de désencrage de faible encombrement et de débit élevé. L'appareil selon l'invention est du type à injection sous pression d'un mélange d'air et de pâte à désencrer et il est caractérisé en ce qu'il est cons- titué d'au moins un volume de révolution d'axe vertical divisé en au moins deux parties par au moins un anneau interne, l'injection sous pression du mélange de pâte et d'air débouchant dans la partie haute du volume sous forme de lame tangentielle plate de grande vitesse, la sortie de bonne pâte étant placée sur la paroi latérale de la partie inférieure également tangentiellement et le dégagement de mousse ayant lieu par débordement ou prélèvement dans la zone centrale de la partie haute. De préférence: a) le volume est cylindrique; b) l'anneau est situé dans la zone médiane; c) le diamètre interne de l'anneau est de l'ordre de 1/2 à 2/3 du diamètre du volume à mi-hauteur, ou de la partie du volume qui le précède immédiatement; d) la vitesse tangentielle à l'entrée est de l'ordre de 3 à 4 m/sec. pour un diamètre de 40 à 50 centimètres; e) la lame de pâte aérée, à l'entrée du volume, a une épaisseur de 10 à 20 mm; f) la hauteur du volume est du même ordre de grandeur que son diamètre; g) l'appareil est constitué de plusieurs volumes disposés soit en série soit en parallèle, et les volumes peuvent être superposés, alignés ou disposés en couronne; h) les volumes sont superposés, communiquent axialement et la sortie de chaque volume est en communica- tion de l'entrée du volume suivant avec. interposition préférentielle d'une pompe et d'un injecteur; i) le volume comporte plusieurs anneaux internes de diamètres décroissants, séparant des parties cylindri- ques, elles-mêmes de diamètres décroissants. L'invention est illustrée par le dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue perspective éclatée d'un exemple de réalisation de volume de l'invention; la figure 2 est une coupe du volume de la figure 1; 35. la figure 3 est une variante d'organisation de batterie de volumes; la figure 4 est une autre variante; la figure 5 illustre un mode de traitement des mousses associé à l'appareil de l'invention; la figure 6 est une variante à étages superpo- ses; la figure 7 est une variante à plusieurs anneaux. En se reportant aux figures 1 à 4, on voit que l'appareil de l'invention est constitué d'au moins un volume de révolution 1 divisé en deux parties 2 et 3 par un anneau médian 4. Selon les figures 1 et 2, il s'agit d'un cylin- dre de diamètre voisin de sa hauteur, le diamètre interne ouvert de l'anneau 4 étant de l'ordre de la moitié ou des deux tiers du diamètre du cylindre. L'émulsion d'air et de pâte réalisée par l'injec- teur 5, avec son arrivée d'air 6, et de pâte 10, est envoyée dans la partie haute 2, tangentiellement, et sous forme de lame mince de grande vitesse par l'ajutage 7; l'épaisseur de la lame à l'entrée est de préférence de l'ordre de 10 à 20 mm. La vitesse d'arrivée peut varier dans d'assez larges limites selon le diamètre du volume 1 au niveau de l'arrivée 7. Pour un diamètre de l'ordre de 400 à 500 mm, une vitesse de 3 à 4 m/sec. convient. Cependant, de bons résultats sont obtenus à partir de 1,5 à 2 m/sec. Plus précisément, le fonctionnement de l'appa- reil repose sur l'obtention d'une vitesse suffisante pour que les bulles d'air se rassemblent dans la zone axiale de l'appareil sous l'effet de la force centrifuge, l'effet de pesanteur jouant un rôle négligeable. La limite supé- rieure de vitesse est donnée par la nécessité d'éviter que les bulles, chargées d'encre, n'explosent en provoquant une destruction prématurée de l'émulsion. Dans la partie basse 3 de l'appareil, se trouve la sortie tangentielle 9 et au sommet, la sortie de mousse 11 par débordement ou prélèvement. Le fonctionnement est le suivant: Sous l'effet de la force centrifuge, un vortex important est créé et les bulles d'air chargées d'encre ont tendance à se rassembler à la surface de l'émulsion dans la zone 12. Elles sont arrêtées par l'obstacle que constitue l'anneau 4. La pâte désencrée s'accumule contre la paroi et finit par franchir la barrière de l'anneau 4 pour occuper la partie basse 3 et sortir en 8, 9 tandis que la mousse d'encre se trouve chassées vers la sortie 11 o elle peut être recueillie par débordement ou conduite vers un appareil de séparation (figure 5). Dans la variante des figures 1 et 2, le volume 1 est cylindrique. Il peut revêtir également une forme de révolution différente. De même, l'anneau 4 peut résulter d'une déformation annulaire de la paroi du volume 1, l'essentiel étant que les parties 2 et 3 soient séparées par un obstacle occupant environ 1/3 à 1/2 du diamètre du volume 1 et agissant à la façon d'un seuil ou d'un déversoir au passage duquel la solution liquide se trouve réduite à une lame peu épaisse, ce qui favorise la sépa- ration des bulles d'air chargées d'encre et du liquide contenant la solution fibreuse, notamment du fait de l'accélération qui se produit au passage de ce seuil. Dans la variante de la figure 3, l'appareil est formé d'une batterie de volumes 1 alimentés en parallèle et disposés en couronne, les sorties étant rassemblées en une sortie commune. Dans la variante de la figure 4, les volumes sont disposés en série et superposés. A cette fin, il est préférable de prévoir une sortie 8, 9, par une ouverture en forme de lame ou fente de façon à conser- ver une vitesse importante de pâte à la sortie d'un volume. Cette vitesse peut également être relevée par un nouvel ensemble pompe 27 et injecteur 5a, 5b, placé à l'entrée du volume suivant. Les dispositions des figures 3 et 4 peuvent également être combinées. Dans la variante de la figure 5, la mousse sortant en 11 est aspirée par la pompe 13 vers un cyclone séparateur 14 grâce à une entrée d'air 15 pré- vue dans le capot de la sortie 11; le cyclone sépara- teur 14 comporte une chambre annulaire 16 dans laquelle débouche tangentiellement la conduite 20, une sortie inférieure de rejets 17 et une cloche centrale supé- rieure 18 communiquant avec la pompe 13 par la conduite 19. Sous l'effet de la dépression d'un ventilateur 13, les mousses sont entraînées dans l'espace annulaire 17 dans lequel les bulles d'air éclatent; l'encre se dépose sur les parois de l'appareil 14 et s'écoule en 17, tandis que l'air est évacué par la pompe 13. Dans la variante de la figure 6, les volumes sont non seulement superposés mais communiquent entre eux axialement en 23, 24 par une perforation centrale de leurs fonds 25, 26, de sorte qu'il y a une sortie unique 11 pour une pluralité de volumes 1. Dans cette solution comme dans la figure 4, il y a intérêt à ré-accélérer et ré-aérer la solution par les pompes 27 et les injecteurs 5a, 5b entre les différents volumes 1. Dans la variante de la figure 7, le volume 1 comporte plusieurs anneaux 4a, 4b..., de diamètres décroissants, séparant des parties cylindriques 2, 3, 3a..., elles-mêmes de diamètre décroissant et de hauteurs voisines. Les réductions successives de diamètre permet- tent de compenser la perte de vitesse due au frottement de la solution sur les parois à chaque étage et d'éviter l'interposition des pompes 27 et injecteurs. L'appareil ou dispositif peut comporter jus- qu'à 6 ou 10 étages afin d'obtenir une complète sépara- tion des fibres et de l'encre. De plus, cette façon de désencrer peut, si l'agencement des étages ou passages est bien fait, faire réaliser des économies, une certaine énergie étant récupérée. De même pour les injecteurs d'aération qui, n'ayant pas de contre- pression à vaincre, peuvent être alimentés à unê pres- sion plus faible, ce qui entraîne un gain d'énergie. L'appareil selon l'invention est de construc- tion simple et le fonctionnement très souple: il suffit en effet d'une vanne 21 sur l'aspiration d'air 6 et d'une vanne 22 sur la sortie 9 pour faire varier les différents paramètres: vitesse d'entrée en 7, débit en 9, sortie de mousse d'encre 11. Par rapport à son encombrement, le débit de l'appareil est très élevé: 35 à 40 m3/heure pour un volume de hauteur et diamètre de 400 mm. L'appareil consomme peu d'énergie et est donc d'une exploitation économique. Dans la description qui précède, on s'est référé à un volume de base 1 de diamètre et de hauteur égaux à 40 cm. Il va de soi que ces chiffres ne sont pas limi- tatifs et que l'on peut réaliser des volumes plus grands (par exemple de 1 à 2 mètres de diamètre et hauteur); mais l'un des avantages de l'invention étant de permet- tre le désencrage à débit élevé avec des appareils de faible encombrement, un tel accroissement de dimensions n'a pas grand intérêt. De plus il oblige à de plus grandes vitesses d'entrée de pâte pour obtenir l'effet centrifuge recherché ce qui est un inconvénient. 7 2 2579638 REVENDICATIONS 1. Appareil de désencrage par flottation, par injection sous pression de la pâte à désencrer aérée et séparation de la mousse de bulles d'air chargées d'encre, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un volume (1) de révolution d'axe vertical, divisé en au moins deux parties (2,3...) par au moins un anneau interne (4), l'arri- vée du mélange de pâte et d'air injecté étant réalisée dans la partie supérieure (2), par un ajutage plat et tangent (7), la sortie (8,9) étant placée sur la paroi de la partie inférieure (3) et le dégagement de mousse ayant lieu par débordement ou prélèvement dans la zone centrale de la partie haute (2). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume (1) est cylindrique. 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le ou les anneaux (4) séparent des zones (2, 3, 3a) de hauteurs voisines. 4. Appareil selon l'une'quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le diamètre interne d'un anneau (4) est de l'ordre de 1/2 à 2/3 de celui de la partie du volume (1) qui le précè- de immédiatement. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la vitesse tangentielle à l'entrée est de l'ordre de 3 à 4m/sec. pour un diamètre de 40 à 50 centimètres. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la lame de pâte aérée à l'entrée du volume, a une épaisseur de 10 à 20mm. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la hauteur du volume est du même ordre de grandeur que son diamètre. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'appareil - est constitué de plusieurs volumes disposés soit en série soit en parallèle, et les volumes peuvent être superposés, alignés ou disposés en couronne. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les volumes sont superposés, communiquent axialement et la sortie de chaque volume est en communication de l'entrée du volume suivant avec interposition préférentielle d'une pompe et d'un injecteur. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le volume comporte plusieurs anneaux internes de diamètres décrois- sants, séparant des parties cylindriques, elles-mêmes de diamètres décroissants.