Brevet FR2583315A1 — publié le 19861219

La présente invention concerne les appareils pour tamiser des suspensions de fibres, en particulier des pâtes fabriquées à partir de matières végétales. L'appa- reil suivant l'invention est particulièrement approprié pour le tamisage de matières ayant une consistance dite moyenne, c'est à dire dans la plage d'environ 6 à 15% et de préférence d'environ 8 à 12% de teneur en matière sèche. Pour pouvoir tamiser des suspensions de fibres de consistance moyenne de façon efficace, on doit utiliser un type de tamis qui produit des pulsations et des forces de cisaillement dans la suspension afin que cette dernière soit fluidisée, c'est à dire modifiée afin de pouvoir s'écouler facilement, de sorte que les fibres puissent se déplacer les unes par rapport aux autres. Il est ainsi pos- sible de séparer les unes des autres par tamisage des par- ticules de dimensions,de forme ou de poids différents. De nombreux types de tamis comportent une plaque stationnaire perforée formant tamis, et un rotor mobile au voisinage de la plaque, ce qui facilite le tamisage en produisant des pulsations dans le milieu à tamiser. Un tel tamis est décrit par exemple dans le brevet canadien NO 955.563. Le tamis suivant l'invention diffère dans ses parties essentielles des tamis connus jusqu'à présent et sera décrit en détail ci-après. Un but de l'invention est de réaliser un tamis efficace, simple et par conséquent peu coûteux, en parti- culier pour des suspensions ayant une consistance moyenne. La suspension peut consister en une pâte fibreuse telle qu'utilisée dans l'industrie des pâtes de cellulose, c'est à dire qu'elle consiste en fibres et autres substances sè- ches en suspension dans un liquide. La pâte peut être une pâte chimique ou une pâte à haut rendement, c'est à dire une pâte dite mécanique, par exemple du type TMP, CTMP ou similaire. Un autre but principal de l'invention consiste à obtenir par tamisage un produit acceptable, ou en varian- te plusieurs produits acceptables avec une diminution de la dimension des refus, aux orifices de sortie du tamis, au moyen d'un seul et même appareil de tamisage. Un tamis permettant d'obtenir plus d'un produit acceptable est dé- crit dans la demande de brevet suédoise N 85.01030-4. Un autre but encore de l'invention est de per- mettre d'effectuer un broyage des refus dans un appareil de tamisage, au lieu d'utiliser un traitement séparé ul- térieur des refus, et ainsi d'économiser à la fois de l'énergie et des frais. Un autre but enfin de l'invention est de' réali- ser un appareil de tamisage qui permette, au moyen d'une puissante agitation d'un pâte de consistance moyenne dans des conditions de fluidisation, d'obtenir à partir de la même matière d'alimentation, un premier, un second, un troisième, etc., produits acceptables, à la suite de quoi les refus restants sont broyés et évacués. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé donné uni- quement à titre d'exemple et dans lequel la Fig. unique est une vue en section longitudinale d'un appareil de tami- sage comportant un rotor en forme de tambour, présentant deux sorties de produits et une zone de broyage à la sortie. En se référant au dessin, l'appareil comprend 3Q principalement un carter 1 qui peut dans son ensemble pré- senter la forme d'un cylindre ayant des parois d'extrémité 12 et 13. Le carter 1 comporte à une extrémité un orifice d'entrée 2 pour une suspension à tamiser, ou matière d'ali- mentation, et comporte à son autre extrémité un orifice 3 de sortie pour les refus, c'est à dire la matière qui reste après tamisage du produit accepté qui, dans cet exemple, sort de l'appareil à travers les orifices de sortie 4 et 5. Un tamis cylindrique 6 est agencé à l'intérieur du carter, à une distance appropriée de la partie cylindrique de ce dernier, de manière à former entre le carter 1 et le tamis 6 une chambre 7, 11, pour la matière acceptable tamisée. Cette chambre est limitée aux extrémités de l'appareil par des organes annulaires 8 et 9 et, au milieu, par un organe annulaire 10, au moyen duquel la chambre de réception du produit tamisé est divisée en deux parties 7 et 11 ayant chacune un orifice de sortie 4 et 5. Un arbre est disposé de façon concentrique à travers le carter 1 et comporte à une extrémité un dispositif approprié 21 d'entrainement. L'arbre 20 est soutenu dans les parois d'extrémité du carter par des roulements et des dispositifs d'étanchéité 22 et 23. Un corps rotatif 24 ayant un diamè- tre plus petit que celui du tamis cylindrique est fixé sur l'arbre 20. au milieu de celui-ci, de manière à for- mer un espace entre le corps central 24 et le tamis cylin- drique 6. Un certain nombre d'ailettes ou nervures 25, qui s'étendent à peu près dans le sens axial de l'appareil sont fixées sur le corps 24 de façon à s'étendre dans ledit espace, radialement vers l'extérieur du corps 24 en di- rection du tamis 6, sans cependant toucher ce dernier. Dans certains cas, d'une façon avantageuse, les nervures peu- vent également être un peu incurvées ou présenter une for- me en vis. Dans le présent exemple on a représenté seule- ment deux ailettes ou nervures 25. Le nombre de ces ailet- tes dépend cependant de la dimension de l'appareil et des propriétés de tamisage de la suspension, etc. Il y a nor- malement six nervures réparties autour de la périphérie du corps. Comme représenté dans cet exemple, le corps ro- tatif 24 peut comporter, à l'extrémité de sortie de l'ap- pareil, un type quelconque d'ailettes ou de palettes 26 s'étendant vers l'extérieur en direction de l'orifice de sortie 3 des refus, dans une région dite de sortie ou de pompage. Entre la dernière zone de tamisage 7 et la zone de sortie, l'appareil comporte une zone 27 de broya- ge, consistant principalement en deux couronnes concentri- ques 28, 29, dont l'une 28 est fixée sur le corps rotatif 24 et dont l'autre est fixée sur le carter stationnaire 1 ou, comme dans le présent exemple, sur l'organe annulaire 9. Les couronnes 28 et 29 ont des diamètresdifférents for- mant ainsi entre-elles un intervalle qui constitue la z8ne 27 de broyage. Dans cette zone de broyage la périphérie externe de la couronne mobile 28 et la périphérie interne de la couronne stationnaire 29 présentent une forme quel- conque de gorges, nervures ou autres appropriées afin de déchiqueter ou broyer les refus traversant la zone de broyage. La dimension de la zone de broyage dans le sens radial et le sens axial est déterminée par les diamètres et les largeurs des couronnes. Pour obtenir le degré dési- ré de broyage, les couronnes doivent être remplaçables, ce qui constitue également un avantage lorsqu'elles sont usées. Dans un but de clarté on a représenté au dessin des flaches 30 pour la matière d'alimentation, c'est & dire la suspension devant être tamisée; 31 pour le produit tamisé acceptable NO 1 et 32 pour le produit tamisé acceptable N 2 et enfin 33 pour les refus restants. Le fonctionnement de l'appareil ressort claire- ment de la description ci-dessus. On peut ajouter que le tamis peut bien entendu présenter d'autres formes que cel- le de l'exemple représenté. Par exemple le tamis peut être plus court, de manière que les deux roulements 22 et 23 soient situés sur un côté, c'est à dire plus proches du moteur d'entraînement. Dans d'autres cas il peut être avan- tageux de réaliser à la fois le rotor et le tamis de for- me conique dans le sens longitudnal. Cependant de telles formes ne modifient pas l'objetprincipal de l'invention. On a représenté audessin deux orifices de sortie pour la matière tamisée acceptable. La chambre de tamisage de l'ap- pareil peut facilement être divisée en d'autres parties par l'insertion de plusieurs organes annulaires intermédiaires formant parois, et on peut également relier chaque chambre de réception de produit tamisé acceptable à un orifice de sortie. En variante, une chambre unique de tamisage peut être formée en retirant toutes les parois intermédiaires. La zone de broyage peut également être réalisée conique au lieu d'être axiale comme représenté au dessin. Dans ce cas les couronnes 28, 29 peuvent présenter des surfaces externe et interne respectivement inclinées, de manière que la surface axiale de la zone de broyage forme un angle par rapport à l'arbre de l'appareil. On obtient ainsi une possibilité de régler l'intervalle de broyage en réglant la position de l'ensemble du rotor de l'appareil dans le sens axial. La même possibilité de réglage peut bien entendu être obtenue si les couronnes sont disposées adjacentes l'une à l'autre, de telle sorte que l'angle ci-dessus soit de 90 , c'est à dire que l'in- tervalle de broyage serait radial au lieu d'être axial comme représenté au dessin. L'appareil suivant l'invention est normalement prévu pour une pression supérieure à la pression atmos- phérique. Les perforations du tamis sont prévues de maniè- re appropriée pour que le tamisage puisse s'effectuer et peuvent consister en des trous ou des fentes. Les perfo- rations peuvent dans certains cas être différentes dans chaque zone de tamisage de telle sorte qu'il soitégalement possible d'obtenir ainsi une différenciationdes produits tamisés suivant les besoins. -En ce qui concerne la vitesse de rotation du ro- tor et la consommation d'énergie de l'appareil, on peut mentionner qu'au cours d'un essai pratique avec un tamis qui dans son ensemble était tel que représenté au dessin, la vitesse du rotor était de 1.500 t/m et le moteur d'en- trainement avait une puissance de 250 kW pendant le tami- sage d'une pâte de consistance moyenne. La quantité de pa- te qui a été tamisée était d'environ 6 tonnes/heure. La vitesse de rotation du moteur doit être assez élevée pour que la pâte devant être tamisée soit fluidisée pendant le déplacement des pales du rotor à travers la pâte. Dans l'exemple cité, la vitesse des pales du rotor était d'en- viron 20- 25 m/sec. On a obtenu grâce à la puissante tur- bulence dans la chambre des refus, une diminution consi- dérable des faisceaux de fibres non isolées. Siau lieu de celà il était prévu de façon classique un raffineur dis- tinct pour les refus, on peut supposer que l'énergie né- cessaire serait d e deux à trois fois plus importante que dans le présent exemple. Dans le cas o on désire monter un raffineur de refus pour une nouvelle réduction des faisceaux de fibres, après un appareil suivant l'in- vention, celui-ci fonctionnera avec une consommation d'é- nergie considérablement réduite par rapport à la consomma- tion habituelle, en raison du fait qu'un premier broyage a déjà été effectué dans le présent appareil de tamisage. Il a également été démontré que les palettes 26 à l'orifi- ce de so.rtie des refus, assurent une ecertaine réduction des faisceaux de fibres. La concentration en matière fibreuse, qui à l'entrée de l'appareil de tamisage peut être comprise dans la plage des consistances moyennes de 6 à 15%, est concentrée lors de la traversée du tamis jusqu'à environ 15 à 20%, ce qui est un avantage pour le broyage des refus. Après avoir traversé l'intervalle de broyage, la pâte peut être quelque peu diluée par un dispositif approprié de façon qu'il soit possible aux palettes 26 (roue de pompage) de l'appareil de continuer de pomper la pâte à travers l'orifice de sortie jusqu'au poste suivant de traitement. L'invention fournit ainsi un appareil de tamisa- ge très souple, qui procure de nombreux avantages techni- ques et économiques dans un processus de fabrication mo- derne de pâtes à haut rendement ainsi que de pâtes à fai- ble rendement. REVENDICATIONS 1- Appareil pour tamiser une pâte de préférence de consistance moyenne, comprenant principalement: un car- ter fermé (1) ayant à une extrémité un orifice d'entrée (2) pour une matière d'alimentation, un orifice de sortie (3) des refus espacé dudit orifice d'entrée (2) et, entre ceux-ci des orifices de sortie (4, 5) pour la matière tamisée acceptable, un rotor cylindrique (24) monté rota- tif dans le carter et comportant des nervures externes (25) qui, lors de la rotation du rotor, se déplacent auvoi- sinage immédiat d'une plaque de tamisage (6) présentant des ouvertures de tamisage appropriées et une chambre de réception de la matière tamisée acceptable sur sa face op- posée, la surface de ladite plaque de tamisage étant divi- sée en deux ou plus de deux parties ayant chacune une chambre (7, 11) de réception des matières tamisées accep- tables sur ladite face opposée et présentant chacune son propre orifice de sortie (4, 5), appareil caractérisé en ce qu'il comporte après la dernière chambre de réception du produit tamisé acceptable une zone (27) de broyage que doit traverser le reste de la matière fibreuse, c'est à dire les refus, avant d'atteindre une zone de pompage à l'intérieur du carter (1), à partir de laquelle la matière fibreuse refusée est forcée de sortir à travers l'orifice de sortie (03) au moyen d'organes de pompage (26) entrainés par le rotor (24). 2- Appareil suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la zone (27) de broyage est délimitée entre deux couronnes concentriques (28, 29) dont l'une (28) est mobile. 3- Appareil suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que les couronnes (28, 29) comportent des gor- ges, nervures ou similaires appropriées sur les faces en regard. 4- Appareil suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que la zone (27) de broyage comporte un prolongement axial, conique ou radial. - Appareil suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que l'intervalle entre les couronnes (28, 29) est réglable. 6- Appareil suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la zone de pompage comporte des moyens ap- propriés pour diluer la matière fibreuse.