Brevet FR2617516A1 — publié le 19890106

-2617516 La présente invention concerne un appareil de répar- tition d'une suspension d'une pâte cellulosique fibreuse en plusieurs parties, dans un boîtier fermé ayant des disposi- tifs d'entrée et de sortie. Au cours de la production d'une pâte cellulosique fibreuse, des impuretés sont introduites depuis l'extérieur et du fait de défaillances au cours du procédé réel de fabrication. Ces éléments indésirables peuvent avoir une dimension qui varie et peuvent comprendre par exemple des particules de sable, du gravier, des pierres, des écrous, des morceaux d'électrodes de soudage et des morceaux métal- liques. Il est donc nécessaire de retirer ces éléments indésirables, surtout des suspensions qui doivent être traitées ultérieurement dans des machines et des appareil- lages qui sont sensibles et peuvent être détériorés par de tels éléments solides ou qui, pour d'autres raisons, doi- vent être débarrassées autant que possible d'impuretés. On a suggéré divers types de dispositifs pour la séparation des éléments solides indésirables d'une pâte cellulosique fibreuse, voir par exemple les brevets SE-79 03 032-6 (cor- respondant au brevet US-4 303 508), SE-85 03 372-8 (corres- pondant à la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 882 716) et US-4 231 881. Pour pouvoir soumettre à une opération de tamisage une pâte cellulosique fibreuse de concentration moyenne, c'est-à-dire d'environ 6 à 15 %, on doit utiliser un dispo- sitif de tamisage qui crée des pulsations et des forces de cisaillement dans la pâte afin qu'elle soit fluidisée, c'est-à-dire qu'elle soit mise à un état de grande fluidi- té, et les fibres peuvent alors se déplacer les unes par rapport aux autres. Un courant partiel d'un matériau fi- breux plus fin (matière acceptée) et un courant partiel de matériau plus grossier (matière rejetée) peuvent ainsi être obtenus par tamisage. Un dispositif de tamisage mettant en oeuvre ce principe est décrit dans le document SE- 01 030-4 (correspondant à la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 836 123). La présente invention a pour objet la réalisation d'un appareil qui forme un ensemble de construction multi- fonctionnel et peu encombrant, destiné à la séparation continue des éléments indésirables du type spécifié et aussi à la répartition d'une suspension en une fraction fine (matière acceptée) et une fraction grossière (matière rejetée). En outre, l'appareil donne un effet accru de tamisage par rapport à un dispositif de tamisage du type connu, tel que décrit précédemment. Un objet important de l'invention est aussi la réalisation d'un appareil multi- fonctionnel qui, par rapport à l'utilisation combinée de deux appareils séparés, ayant chacun une fonction propre (séparation et tamisage respectivement), simplifie l'en- trainement et l'appareillage de commande, simplifie l'ins- tallation et réduit l'importance des appareillages de com- mande, de régulation et de sécurité, et réduit de manière correspondante les coûts de fonctionnement, d'installation et d'appareillage. Plus précisément, selon l'invention, un boitier fermé est divisé en deux chambres ayant chacune des dispo- sitifs d'entrée et de sortie, un dispositif de séparation est placé dans la première chambre et tourne à grande vitesse afin qu'il sépare les éléments indésirables de la suspension et les transmette par une sortie, une ouverture étant formée entre la première et la seconde chambre afin que la suspension qui a été pratiquement débarrassée des éléments indésirables soit transférée, et un dispositif à rotor muni de pales et monté dans la seconde chambre et est raccordé au dispositif de séparation placé dans la première chambre, le dispositif de séparation et le dispositif à rotor étant entraînés par un arbre commun; un dispositif de tamisage coopérant avec le dispositif à rotor afin qu'il répartisse la suspension en différentes fractions qui quit- tent la seconde chambre par des sorties individuelles. Les différentes fractions peuvent comprendre une fraction rela- tivement fine (matière acceptée) et une fraction relative- ment grossière (matière rejetée). D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un appareil selon l'invention; et la figure 2 représente un mode de réalisation de disque denté monté dans l'appareil. L'appareil représenté schématiquement sur la figure 1 comporte un boîtier 1 qui est commun à la fois à un dispositif de séparation de particules ou éléments solides indésirables d'une suspension d'une pâte cellulosique fi- breuse, et & un dispositif de tamisage 3 de la suspension. Le boîtier 1 est divisé en une première chambre 4 destinée à loger le dispositif de séparation 2 et une seconde cham- bre 5 destinée notamment à loger le dispositif de tamisage 3, les chambres 4 et 5 communiquant l'une avec l'autre par une ouverture sous forme d'une fente annulaire 6 de dimen- sion prédéterminée. Une bague 7 fixée rigidement dans le boîtier 1 forme ainsi la limite entre les deux chambres 4 et 5, la circonférence interne de la bague 7 formant ainsi la circonférence externe de la fente annulaire 6. Le boîtier 1 a une entrée 8 débouchant dans la première chambre 4, destinée au passage de la suspension I à traiter (matière injectée), et une sortie 9 de la seconde chambre 5, destinée au matériau R restant après tamisage (matière rejetée). Dans le mode de réalisation représenté, l'entrée d'injection est disposée axialement par r'pport au dispositif 2 de séparation. Dans une variante, elle peut être placée radialement ou tangentiellement sur le boîtier cylindrique. En outre, le boîtier 1 a une sortie 10 de la chambre 4 destinée au passage des éléments indésirables qu'on peut appeler "impuretés solides" F. La fente annu- laire 6 forme une sortie 6a de la première chambre 4 et une entrée correspondante 6b dans la seconde chambre 5. L'appareil comporte en outre un arbre horizontal rotatif 11 portant le dispositif 2 de séparation ainsi qu'un rotor 12 placé dans la seconde chambre 5, l'arbre I1 traversant une paroi 13 d'extrémité du boîtier 1, en face de l'entrée 8 d'injection. L'arbre 11 passe ainsi dans la seconde chambre 5 et au centre de la bague 7. L'arbre 11, avec le rotor 12 et le dispositif 2 de séparation qui lui sont associés, est entraîné par un rotor 15 représenté schématiquement et supporté par un palier 16 lui aussi représenté schématiquement, ayant un dispositif convenable d'étanchéité au niveau de la paroi 13 d'extrémité afin que l'étanchéité soit obtenue entre le boîtier et l'arbre. Le dispositif 2 de séparation est rigidement fixé à la partie interne d'extrémité de l'arbre 11 par un dispositif conve- nable 17 de fixation, un disque circulaire plat 18 étant monté sur l'arbre 11 à l'intérieur du dispositif 2 de séparation, entre celui-ci et le rotor 12. La circonférence externe du disque 18 forme la circonférence interne de la fente annulaire 6. En d'autres termes, la fente annulaire 6 est délimitée extérieurement par la bague 7 et intérieure- ment par le disque circulaire 18. Dans une variante, le disque 18 peut être remplacé par un prolongement correspon- dant du rotor et un élargissement ou agrandissement corres- pondant du rotor, au moins dans la partie d'extrémité concernée. - Le dispositif de séparation 2 est constitué d'un élément sous forme d'un disque plat ayant plusieurs dents, taquets ou analogues 19, dépassant en direction sensible- ment radiale (voir figure 2), les dents et les espaces 20 délimités entre elles, destinés à permettre le passage de la suspension pendant la rotation du disque 2, étant ali- gnés axialement sur la fente annulaire 6. La dimension radiale de la fente 6 est inférieure à celle des dents 19 et la fente est disposée en face de celles-ci, c'est-à-dire qu'un cercle passant par les extrémités des dents 19 et centré sur l'arbre 11 a un diamètre légèrement supérieur au diamètre interne de la bague 7 (correspondant au diamètre de l'ouverture de la bague), et qu'un cercle passant par la base des dents 19 a un diamètre qui est légèrement infé- rieur à celui du disque 18, de manière avantageuse. Le disque 2 est monté aussi près que possible de la bague 7 afin que la sortie laissée pouir l'écoulement de la suspen- sion vers la seconde chambre 5 soit formée essentiellement par les espaces rotatifs 20 délimités entre les dents 19. La distance comprise entre le disque 2 et la bague 7 est inférieure de façon générale à ce qui est représenté surle dessin. La sortie 10 des éléments solides qui sont frappés par les dents rotatives 19 et ainsi retirés de la suspen- sion, se trouve dans le plan du disque 2 et du côté infé- rieur du boîtier 1. Un mode de réalisation convenable de disque denté 2 est représenté sur la figure 2 sur laquelle le sens de rotation est indiqué par une flèche. Le bord avant 26 d'une dent 19, dans le sens de rotation, fait un angle a avec le bord arrière 27 de la dent qui se trouve juste en avant, ce bord étant avantageusement radial. L'angle a peut être avantageusement compris entre 60 et 75 afin que, pendant sa rotation dans le sens de la flèche, le disque 2 projette les éléments solides indésirables vers l'extérieur et obli- quement vers l'arrière, ces impuretés ne pouvant donc pas circuler axialement ou transversalement au plan du disque 2. Les impuretés séparées peuvent aussi comprendre des noeuds ou des morceaux de bois relativement gros. Cepen- dant, la plus grande partie de ces impuretés d'origine naturelle accompagne la matière finale rejetée. La sortie 10 des éléments solides est raccordée à un dispositif convenable (non représenté) destiné à collecter et retirer les éléments solides séparés de la suspension. Un liquide, normalement de l'eau, peut être transmis à ce dispositif afin qu'il crée un petit contre-courant de li- quide s'écoulant dans le dispositif si bien que celui-ci n'est pas rempli par les fibres provenant de la suspension, mais contient pratiquement les éléments solides indési- rables qui sont retirés. Le dispositif de tamisage 2 est placé à proximité de la bague 7 et, dans le mode de réalisation représenté, il est constitué d'une plaque cylindrique 21 de tamisage ayant des ouvertures convenables sous forme de trous ou de fentes permettant le tamisage d'une fraction relativement fine, appelée matière acceptée A. La plaque 21 de tamisage est entourée par une chambre annulaire 22 destinée à collecter la matière acceptée qui a été tamisée et qui est alors retirée par une sortie 23 de matière acceptée. La disposi- tion de la fente annulaire 6 dans l'alignement de l'espace 24 assure une répartion uniforme de la suspension autour de la plaque de tamisage 21. Dans une variante (non représen- tée), la plaque de tamisage a une distance circonféren- tielle limitée, par exemple de 180 . Il faut noter que le rotor 12 a un diamètre infé- rieur à celui du cylindre de tamisage 21 si bien qu'il reste un espace annulaire suffisant 24 entre eux pour le passage de la suspension dont les éléments indésirables ont été retirés. En outre, l'espace 24 a une dimension radiale suffisamment grande pour qu'il loge plusieurs pales 25 fixées au rotor 12 et disposées pratiquement suivant son axe. Les pales 25 sont dirigées radialement afin qu'elles passent le long de la surface cylindrique interne de tami- sage de la plaque 21 et ainsi à une faible distance conve- nable de celle-ci, pendant la rotation du rotor. A proximi- té de la sortie 9 de la matière rejetée, placée près de la paroi 13 d'extrémité et ainsi à une certaine distance de la fente annulaire 6, les pales peuvent avoir une dimension radiale supérieure à celle qu'elles ont dans la région du cylindre 21 de tamisage afin qu'un meilleur effet d'évacua- tion soit obtenu au niveau de la sortie 9 le cas échéant, et le boîtier 1 est dans ce cas élargi en direction radiale d'une matière correspondante près de la paroi 13 d'extrémi- té afin que les lames plus larges puissent être logées. Dans le mode de réalisation représenté, quatre lames 25 sont représentées, mais leur nombre peut varier avec la capacité de l'appareil, les propriétés de tamisage de la suspension, etc. Dans une variante, les pales peuvent être inclinées de manière convenable afin qu'elles soient dispo- sées en hélice le long du rotor. Elles sont de préférence dirigées de manière qu'elles donnent à la suspension un effet favorable d'alimentation. L'appareil a aussi de préférence un dispositif 14 d'entrée destiné à la transmission d'un liquide de dilution dans la seconde chambre 5, c'est-àdire du côté d'injection du cylindre 21 de tamisage, afin que les -fibres soient retirées par lavage de la matière rejetée et qu'une quanti- té aussi faible que possible de fibres utiles accompagne la matière rejetée, les fibres passant au contraire & travers le cylindre de tamisage sous forme de matière -acceptée. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif 14 d'entrée est un raccord de tuyauterie qui traverse la chambre 22 de la matière acceptée et le cylindre 21 de tamisage et pénètre à l'intérieur du cylindre de tamisage près de son extrémité aval, et qui est ainsi à distance de l'extrémité amont la plus proche de la bague 7. Le raccord de tuyauterie est incliné de manière convenable comme re- présenté et est disposé sensiblement en direction diamé- trale opposée à celle de la sortie 23 de la matière accep- tée. Dans une variante, plusieurs raccords de tuyauterie peuvent être répartis autour du côté d'injection du cy- lindre de tamisage. L'appareil selon l'invention peut donc être considé- ré comme un ensemble à construction multifonctionnelle étant donné que, dans un même boîtier et par mise en oeuvre d'une même source motrice et d'un même arbre moteur, il est possible de réaliser une séparation continue des impuretés et, juste ensuite, une répartition continue de la suspen- sion en au moins un courant de matière acceptée et un courant de matière rejetée. La suspension I pénétrant dans l'appareil sous pres- sion est chassée vers l'extérieur vers la fente annulaire 6 afin qu'elle passe dans celle-ci, la section de l'entrée 8 d'injection étant bien supérieure à celle de la fente annulaire 6, si bien que la suspension est obligée d'accé- lérer à une plus grande vitesse tout en étant fluidisée simultanément. Ceci est particulièrement important lorsque la pâte de fibres à une concentration moyenne. Lorsque le disque 2 tourne devant la fente 6, ses dents 19 créent des forces de cisaillement appliquées à la suspension si bien que celle-ci se fluidise, c'est-à-dire s'écoule facilement. Comme le disque 2 est placé à proximité de la fente annu- laire 6, la suspension pénètre dans la seconde chambre sous forme fluidisée. Cette forme fluidisée est alors conservée et améliorée par le rotor muni des pales. L'appareil donne donc un excellent effet de fluidisation qui augmente à son tour l'effet de tamisage et réduit la puissance consommée. Pendant la rotation du rotor 12, les pales 25 créent des impulsions de pression dans la suspension et ces impul- sions, en plus de leur effet de fluidisation, ont un effet de nettoyage sur la plaque 21 de tamisage dont les ouver-- tures sont nettoyées. Pendant le fonctionnement, l'appareil est totalement rempli de la suspension qui s'écoule sous pression dans les deux chambres 4, 5. D'autres avantages essentiels de l'appareil multi- fonctionnel selon l'invention sont une réduction considé- rable de la puissance nécessaire au fonctionnement, puisque le dispositif moteur 15 est le même pour le rotor 12 muni des pales 25 et pour le disque denté 2. En outre, l'instal- lation est simplifiée et l'espace est économisé dans l'ate- lier de traitement. De même, les appareillages de commande et de régulation ainsi que les systèmes de sécurité sont considérablement réduits. Ces perfectionnements provoquent à leur tour une réduction considérable des coûts de fonc- tionnement, d'installation et des matériaux. Dans un autre mode de réalisation (non représenté), l'arbre 11 se prolonge et passe dans tout le bottier, en tourillonnant dans un second palier placé à l'autre extré- mité du boîtier (à gauche sur la figure 1). Ce côté est alors muni d'une paroi d'extrémité, et l'entrée d'injection de la suspension est placée sur le côté du boîtier et non à son extrémité comme décrit précédemment. L'appareil convient particulièrement bien à un mon- tage dans un système fermé sous pression, par exemple dans la tuyauterie de projection d'un digesteur continu de pâte afin que les particules qui pourraient détériorer les ma- chines ultérieures de traitement soient retirées. La frac- tion fine ou courant accepté ainsi obtenu peut alors être transmis à une opération de blanchiment par l'oxygène par exemple. L'appareil peut alors être réalisé afin qu'il soit utilisé à une pression quelconque supérieure à la pression atmosphérique habituelle. Une vitesse qui convient pour le disque denté et l'arbre du rotor est d'environ 1 500 tr/min dans le cas d'une pâte de concentration moyenne. Dans un autre mode de réalisation non représenté de l'invention, le rotor allongé est remplacé par un rotor à disque ayant des pales correspondantes du côté plat tourné vers la première chambre. La seconde chambre est alors agrandie diamétralement et raccourcie axialement afin qu'elle corresponde à la configuration du rotor formé par le disque. Ce dernier, ayant des pales, coopère alors avec un dispositif de tamisage plat et de forme circulaire. REVENDICATIONS 1. Appareil destiné à répartir une suspension d'une pâte cellulosique fibreuse en plusieurs parties dans un boîtier fermé (1) ayant des dispositifs d'entrée et de sortie, caractérisé en ce que le boîtier fermé est divisé en deux chambres (4, 5) ayant chacune un dispositif d'en- trée (8, 6b) et un dispositif de sortie (10, 6a, 9, 23), en ce qu'un dispositif de séparation (2) est disposé dans la première chambre (4) et tourne à grande vitesse afin qu'il sépare des éléments indésirables de la suspension et les transmette par une sortie (10), en ce qu'une ouverture (6) est disposée entre la première chambre (4) et la seconde chambre (5) afin que la suspension qui a été pratiquement débarrassée des éléments indésirables soit transférée, et en ce qu'un dispositif (12) à rotor muni de pales (25) est disposé dans la seconde chambre (5) et est raccordé au dispositif (2) de séparation placé dans la première chambre (4), le dispositif de séparation et le dispositif à rotor étant entraînés par un arbre commun (11), un dispositif de tamisage (3) coopérant avec le dispositif à rotor (12) afin qu'il répartisse la suspension en différentes fractions qui quittent la seconde chambre (5) par des sorties indivi- duelles (23, 9). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture formée entre les deux chambres.(4, 5) est constituée par une fente annulaire (6). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fente annulaire (6) est délimitée radialement vers l'extérieur par une bague (7) séparant les deux cham- bres (4, 5), et radialement vers l'intérieur par une partie opposée d'extrémité du dispositif à rotor (12) ou par un disque circulaire (18) disposé entre le dispositif de sépa- ration (2) et le dispositif à rotor (12). 4. Appareil selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la section de la fente annulaire (6) est bien inférieure à la section de l'entrée (7) dans la chambre de séparation (4). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de sépara- tion (2) comporte un disque ayant des dents (19), des taquets ou analogues placés en direction sensiblement ra- diale et alignés latéralement sur la fente annulaire (6), la première chambre (4) ayant une sortie (10) destinée au passage des éléments indésirables et placée dans le plan du disque (2), les éléments indésirables étant séparés de la suspension par les dents (19) pendant la rotation du disque (2). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la dimension radiale de la fente annulaire (6) est inférieure à la dimension radiale des dents (19), la fente annulaire (6) étant placée concentriquement aux dents et en face de celles-ci et étant recouverte par les dents en di- rection radiale. 7. Appareil selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'entrée (8) dans la première chambre (4) est disposée axialement par rapport au disque (2) muni des dents. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de tamisage (3) comporte une plaque de tamisage (21) de préfé- rence cylindrique, ayant des ouvertures convenables, et une chambre (22) placée derrière elle et destinée à contenir la matière acceptée, les pales (25) du dispositif à rotor (12) passant le long de la plaque de tamisage (21) pendant la rotation du dispositif à rotor (12). 9. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la pâte cellulo- sique soumise au traitement de répartition se trouve dans la plage des concentrations moyennes. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il est monté dans un circuit fermé sous pression, tel' que la tuyauterie d'alimentation d'un digesteur continu de pâte. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'entrée (14) destiné & transmettre un liquide de dilution du côté d'injection du dispositif de tamisage (3).