Brevet FR2609647A1 — publié le 19880722

Dispositif d' agitation de iiqulae La présente invention se rapporte aux dispositifs d'agitation de pâte, et notamment de pâte à papier. Dans la fabrication du papier il est souvent nécessaire de brasser la pâte, disposée dans des cuves ou cuviers ouverts ; c'est notamment le cas par exemple dans les recyclages des vieux papiers où la pâte obtenue après désintégration de papier dans une cuve appelée pulpeur primaire, peut être stockée entre différents traitements successifs. La pâte étant constituée principaiement de fibres et d'eau, ii est nécessaire de l'agiter en permanence pour conserver son homogénéité, et éviter qu'il se forme une croute en surface. Les cuviers utiiisés sont en général de grandes dimensions et la principale difficulté est d'obtenir une agitation de toute la pate contenue dans ie cuvier, et cela avec un agitateur de dimensions réduites afin d'éviter d'importantes dépenses en énergie. On sait bien entendu agiter un liquide contenu dans un récipient; cependant, avec une hélice de faibles dimensions et pour une puissance donnée, l'agitation ne porte que sur une partie et non pas sur la totalité du liquide, laissant ainsi des zones du volume hors de l'agitation, par exemple dans les angles au fond du récipient. Pour agiter la totalité de la masse liquide, il est nécessaire d'augmenter considérablement la puissance d'agitation. Le dispositif d'agitation de liquide contenu dans un récipient, selon l'invention, a pour objectif de résoudre ces inconvénients et pour objet un agitateur du type comportant un arbre, muni à une extrémité d'au moins une hélice d'agitation et à son autre extrémité un moteur d'entraînement de l'arbre en rotation autour de son axe longitudinal caractérisé en ce que l'arbre est porté par un premier support sur lequel il est monté à pivotement autour d'un axe horizontal, ledit premier support étant lui-meme porte par un deuxième support sur lequel il est monte en rotation autour d'un axe vertical, ledit deuxieme support étant fixe par rapport au récipient, et l'axe horizontal de pivotement de l'arbre étant situé entre le moteur et la ou les hélices. Le dispositf est encore remarquable par les caractéristiques suivantes - l'inclinaison de l'arbre par rapport å la verticale par pivotement autour de l'axe horizontal est fixe pour des conditions de fonctionnement données Cdimensions du récipient, charge, . . . ) et est comprise entre le et 5 ; - les axes de rotation longitudinaux de l'arbre vertical de rotation du premier support, et horizontal de pivotement de l'arbre se coupent en un même point, de sorte que i'arbre tourne sur lui-même - l'axe vertical de rotation du premier support est distant du plan vertical passant par l'arbre.Par exemple, l'arbre est monté pivotant dans un support monté a l'extrémité d'un bras rotatif dans un plan horizontal - l'arbre comporte au moins deux hélices, et leur diamètre est variable, décroissant vers l'extrémité de l'arbre - les hélices crortant des pales ayant un bord d'attaque conformé selon une spirale de Bernouilli d'angle constant voisin de 3 . Afin de mieux comprendre l'invention, on a représenté au dessin annexé Figure 1 : une vue schématique en perspective du dispositif selon l'invention Figure 2 : une vue schématique de profil du dispositif selon l'invention Figure 3 : une vue schématique de profil d'une variante du dispositif selon l'invention. Les figures montrent un cuvier l, ouvert supérieurement, comportant sur son fond une ouverture de vidange 2. Sur le bord de l'ouverture supérieur du cuvier est monte un châssis ou support 3. Ce support 3 comporte lui-meme un autre support 4, de préférence horizontal, traversé par un tube dans lequel est enfilé un arbre 6. Ce tube 5 est maintenu ou porté sur ce support 4 de sorte qu'il ne glisse pas à travers, et il est monté à pivotement autour d'un axe 7 horizontal afin de pouvoir s'incliner d'un angle a par rapport à la verticale. Selon les conditions de fonctionnement (dimensions du cuvier, charge de la pâte, vitesse de rotation du moteur etc.), l'angle a d'inciinaison ae i'arbre peut varier. Cette inciinaison, fixee au démarrage est de préférence entre îe et 5". Des moyens sont prévus sur ce support 4 -appelé encore premier support- pour mesurer avec précision l'angle a d'inclinaison de l'arbre 6 avec la verticale, et pour maintenir cette inciinaison. Ces moyens, connus en soi, ne sont pas représentés. L'arbre 6 est monté en rotation autour de son axe longitudinal 8, de sorte qu'il tourne dans le tube 5. L'arbre 6 comporte du côté de son extrémité supérieure, un moteur le de type connu, qui entraîne la rotation de l'arbre autour de son axe 8. Du côté de l'extrémité opposée, l'arbre comporte au moins une hélice 11 d'agitation. Les figures représentent des arbres munis de trois ou quatre hélices 11, mais leur nombre n'est pas limitatif. Ces hélices ont un diamètre variable et décroissant vers l'extrémité de l'arbre 6 afin de pouvoir incliner l'arbre en évitant les chocs des hélices sur la paroi. Cette disposition permet notamment aux hélices simultanement d'atteindre la partie 12 du fonà du cuvier 1 située près de la paroi latérale, et d'agiter le liquide près de la paroi à différents niveaux du cuvier. La disposition du moteur îe et des hélices il, sur l'axe longitudinal 8 de l'arbre 6, par rapport a l'axe horizontal 7 de pivotement de l'arbre, est tel que cet axe passe approximativement par le centre de gravité de l'ensemble lorsque les hélices sont plongées et en mouvement dans la pâte agitée afin que l'ensemble soit équilibré. Le premier support 4 est monté en rotation sur le deuxième support 3 autour d'un axe vertical 9, par tous moyens connus en soi. Dans une première variante de réalisation, illustree aux figures 1 et 2, l'axe 9 vertical de rotation du premier support 4 est perpendiculaire à l'axe 8 horizontal de pivotement de l'arbre 6 et traverse l'arbre 6. Les axes 8 et 9 sont dans le mëme plan. De la sorte lorsque l'arbre est vertical, les axes 8 et 9 sont confondus. En outre dans cette variante, le premier support 4 est disposé au centre d'un cuvier de révolution, à égaie distance des parois, et l'axe 9 est l'axe de révolution. Ainsi disposé, lorsque l'arbre est verticale, il agite le liquide situe au centre du cuvier ; lorsque l'arbre est incliné, il agite une portion de liquide déterminée par le cône forme par les diamètres décroissants des hélices. Et le pivotement de l'arbre autour de l'axe 9, central dans cette disposition, permet aux hélices de parcourir la quasi totalite du volume. Dans une deuxième variante illustrée à la figure " le plan dans lequel pivote l'arbre 6 est distant de l'axe vertical 9 de rotation du premier support 4. L'arbre est donc déporté de l'axe de rotation du cadre d'une distance d. Et l'arbre 6 pivote ainsi dans un plan vertical autour de l'axe 9 vertical à une distance d de cet axe. Le fonctionnement de l'agitateur selon l'invention est le suivant : lorsque l'arbre est incliné d'un angle a par rapport à l'horizontae, la rotation des hélices dans la pâte imprime à ia pate un mouvement ce qui provoque l'agitation et en meme temps une force de réaction de la pâte sur les hélices. Cette réaction a une composante horizontale qui entraine ia rotation de l'arbre autour de l'axe vertical 9. La disposition de la variante de la figure 3 fonctionne sur le mémé principe, la longueur d du bras de déport permettant, en outre de faire varier le sens de la rotation autour de l'axe vertical dans le cuvier, et la rapidité de cette rotation. Un avantage considérable de ce dispositif est que le déplacement de l'agitateur dans le cuvier est généré par le mouvement lui-même des hélices contre la pâte. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir un dispositif particulier de déplacement. En outre, selon une disposition préférentielle, les hélices ont des pales dont le bord d'attaque est conformé selon une spirale de Bernouilli avec un angle d'attaque constant, de l'ordre de 3', cette disposition évitant les agglomérations d'impuretés sur le bord des pales (feuilles plastiques, ficeiles, etc.) Les dessins illustrent un agitateur monté dans un support 3 ou une potence 13 monté solidement sur ie bord supérieur du cuvier 1. Cette disposition n'est bien sûr pas limitative, et l'arbre 6 et son premier support 4 peuvent être montes sur toute structure porteuse fixe. Il est seulement nécessaire que cette structure porteuse soit fixe par rapport au cuvier 1. Les cuviers illustrés sont de révolution, mais le dispositif peut être utilisé dans toute forme de cuvier ; il est seulement préféré de disposer l'agitateur de telle sorte que l'axe de rotation 9 passe par le centre de symétrie du cuvier, cette disposition permettant le brassage d'une quantité maximum de pâte. Ce nouveau dispositif d'agitation apporte les avantages suivants - il permet d'agiter un important volume avec de petites hélices, - l'agitation de l'ensemble du volume se fait rapidement et est fréquemment renouvelée, - son coefficient de rendement est d'autant plus éleve que le volume à agiter est important . de 0,5 pour 3m3 à plus de 0,7 pour lm3; - son installation sur un cuvier est simple, adaptable et démontable très facilement, et ne suppose pas d'équipement particulier - ne faisant pas partie intégrante du cuvier, il n'y a pas de fuites possibles hors du cuvier. Revendications 1. Dispositif d'agitation de liquide contenu dans un récipient, du type comportant un arbre, muni à une extrémité d'au moins une hélice d'agitation et à son autre extrémité un moteur d'entraînement de l'arbre en rotation autour de son axe longitudinal (8) caractérisé ence que l'arbre 2. Dispositif d'agitation de liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inclinaison de l'arbre par rapport a la verticale par pivotement autour de l'axe horizontal est fixe pour des conditions de fonctionnement données (dimensions du récipient, charge, ...) et est comprise entre le et 5 . 3. Dispositif d'agitation de liquide selon la revendication 2, caractérisé en ce que les axes C8) longitudinal de l'arbre, (9) vertical de rotation du premier support (4), horizontal de pivotement de l'arbre se coupent en un même point cul4). 4. Dispositif d'agitation de liquide selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe vertical (9) de rotation du cadre (4) est distant du plan vertical passant par l'arbre (6). 5. Dispositif d'agitation de liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (6) comporte au moins deux hélices (ll) et que le diamètre des hélices est variable, décroissant vers l'extrémité de l'arbre. 6. Dispositif d'agitation de liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les hélices comportent des pales ayant un bord d'attaque conforme selon une spirale de Bernouilli d'angle constant voisin de 30.