Brevet FR2633646A1 — publié le 19900105

i La présente invention se rapporte à un dis- positif pour filtrer une suspension de pâte cellulo- siaue fibreuse, ledit dispositif comprenant un corps de forme allonaêe et un arbre de rotor qui traverse ce corps, ledit corps possédant une section d'injec tion, au moins une prenière et une deuxième sections de filtration dont chacune comprend des éléments de rotor montés sur l'arbre de rotor, et des moyens de filtratior. clindri:ues qui coopèrent avec ces élé- ments de rotor'et définissent une chambre de produit accepté extérieure et une chambre de filtration inté- rieure, et une section de produit refusé pour évacuer du dispositif la suspension de fibres qui reste à la filtration, ladite section d'injection communiquant avec la chambre de filtration de la première section de filtration. Un dispositif de filtration pour la filtra- tion de potes est connu, par exempDle, par le mémoire de brevet SE 8 501 030-4 qui correspond au brevet des E. U. A. 4 680 108. Toutefois, le dispositif de fil- tration qui y est décrit comprend deux sections de filtration qui sont placées près l'une de l'autre, et l'intension est d'obtenir deux produits acceptés dif- férents à la sortie du dispositif de filtration. Pour filtrer de nouveau une ou plusieurs fois de plus un produit accept5 sortant d'un disposi- tif de filtration, on utilisaitjusqu'à présent une pluralité de dispositifs de filtration séparés, dis- posés les uns après les autres et entraînés indivi- duellement. Une telle installation est coûteuse, elle demande beaucoup de place et la consommation d'éner- gie est élevée. En outre, l'instrumentation nécessai- re pour la mesure du débit est relativement importan- te. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de filtration constituant une unité compacte, c'est-à-dire Deu encombrante, qui contienne au moins deux sections de filtration de façon à filtrer un produit accepté issu d'une sec- tion de filtration immédiatement Précédente de l'unité compacte, les éléments de rotor étant en- trainés par un arbre de rotor commun et ceci rédui- sant la consommation d'énergie. L'instrumentation de mesure du débit sera donc plus simple puisqu'elle n'a à être prévue que pour le produit refusé et que pour le produit accepté qui sortent du dispositif de filtration. L'invention est essentiellement caractéri- sée en ce que la section d'injection est disposée en- tre la première section de filtration et la deuxième section de filtration, les sections de filtration étant disposées à un écartement axial mutuel corres- pondant, en ce que la chambre de filtration de la première section de filtration communique avec la section de produit refusé adjacente, en ce que le corps comprend une section d'entrée dilposée à l'ex- trémité de la deuxième section de filtration qui est la plus éloignée de la section d'injection, de sorte qu'un espace intérieur de la section d'entrée commu- nique avec la chambre de filtration de la deuxième section de filtration, en ce que la chambre de pro- duit accepté de la première section de filtration communique avec l'espace intérieur de la section d'entrée par l'intermédiaire d'au moins une communi- cation qui s'étend à l'extérieur du corps pour trans- férer la suspension de fibres filtrée dans la premiè- re section de filtration à la deuxième section de filtration, et en ce que la chambre de filtration de la deuxième section de filtration communique avec la section de produit injecté adjacente pour assurer la circulation de la suspension de fibres restante qui parcourt axialement la chambre de filtration, la chambre de produit accepté de la deuxième section de filtration ayant au moins une sortie pour décharger la suspension de fibres qui a été filtrée. Une forme préférée de réalisation de l'in- vention sera décrite dans la suite en regard du des- sin annexé qui représente schématiquement un disposi- tif de filtration selon la présente invention, en partie en cdupe longitudinale. Le dessin montre schématiquement un dispo- sitif de filtration comprenant un corps 1 de forme al- longée formé essentiellement par une paroi cylindri- que extérieure 2 et deux parois d'extrémités 3, 4. Le dispositif de filtration comprend un arbre de ro- tor horizontal de forme allongée 5, munie d'éléments de rotor et qui traverse les parois d'extrémités 3, 4. L'arbre de rotor est muni à une première extrémi- té d'un dispositif d'entrainement approprié 6 servant à l'entraîner dans le sens indiqué par une flèche. Des unités de portée et d'étanchéité appropriées 7 sont montées sur l'arbre 5 de rotor pour fermer le joint entre cet arbre-et-les parois d'extrémités 3, 4. Le dispositif de filtration est supporté par un socle muni de paliers extérieurs (non représentés) pour supporter les deux portions d'extrémités de l'arbre 5 du rotor qui sont situées à l'extérieur du corps 1. Vu dans le sens de l'écoulement de la sus- pension de fibres, le corps 1 de forme allongée est divisé en une section d'injection 8 situé en posi- tion intermédiaire, une première section de filtra- tion 9, une section de produit refusé 10, située sur le côté intérieur d'une première paroi d'extrémité 3, une section d'entrée 11 située sur le côté inté- rieur de l'autre paroi d'extrémité 4, et une deuxiè- me section de filtration 12. Toutes les sections 8 à 12 s'étendent sur la longueur de l'arbre de rotor 5, en entourant cet arbre, et sont séparées les unes des autres par des parois séparatrices radiales annu- laires 13, 14, 15, 16 qui sont fixées à la paroi cy- lindrique. Le corps 1 est muni d'une entrée 17 reliée à la section d'injection 8, pour l'introduction de la suspension de fibres qcu'il s'agit de filtrer, c'est-à-dire du produit injecté, d'une sortie 18 re- liée à la section de produit refusé 10, prévue pour la fraction de la suspension de fibres qui reste après la filtration. c'est-à-dire pour le produit re- fusé, et d'une sortie 19 reliée à la deuxième sec- tion de filtration 12, et prévue Dour la fraction plus fine filtrée à partir de la suspension de fi- bres, c'est-à-dire pour le produit accepté. Le corps 1 est aussi muni d'une sortie 20 reliée à la premiè- re section de filtration 9 et d'une entrée 21 reliée à la section d'entrée 11, ladite sortie 20 et ladite entrée 21 communiquant entre elles par un tube 22 prévu pour transférer à la section d'entrée 11 la suspension de fibres qui a été filtée dans la pre- mière section de filtration 9. Cette suspension de fibres filtrée peut être désignée par l'expression de premier produit accepté, tandis que le produit accepté qui sort du dispositif de filtration par la sortie 19 peut être appelé le deuxième produit ac- cepté ou produit accepté final. L'arbre de rotor 5 comprend un corps cy- lirdrique 23 qui peut avoir le même diamètre sur toute la longueur du dispositif de filtration, com- me on l'a représenté sur le dessin, ou qui peut avoir des diamètres différents dans les différentes sections si on le désire. A l'intérieur de la sec- tion de produit refusé, l'arbre de rotor 5 est muni d'une pluralité de palettes 24, par exemple, de qua- tre palettes, comme on l'a représenté, les palettes étant conçues pour éjecter le produit refusé radiale- ment hors du dispsitif de filtration. En variante, une turbine spéciale peut être montée sur l'arbre de rotor 5. Dans la section d'entrée 11, l'arbre de ro- tor 5 est équipé d'une pluralité de palettes 25, par exemple, de quatre palettes comme on l'a représenté, qui sont conçues pour faire avancer axialement la suspension de fibres filtrée (le premier produit ac- cepté) qui entre par l'entrée 21, pour l'introduire dans la deuxième section de filtration 12. La section de produit injecté 8 comprend une paroi séparatrice cylindrique intérieure 26, qui est concentrique à l'arbre de rotor 5. La paroi sé- paratrice 26 est fixée aux deux parois séparatrices 14, 15 et définit un espace annulaire intérieur 27 qui entoure l'arbre de rotor 5 et un espace annulai- re extérieur 28 placé immédiatement à l'intérieur de la paroi cylindrique 2, la paroi séparatrice 26 étant munie de trois ouvertures d'entrée 29, réparties sur la circonférence, pour le produit injecté. Chaque section de filtration 9, 12 comprend des moyens filtrants 30, 31 constitués par une plaque filtrante cylindrique disposée concentriquement à l'arbre du rotor 5 et munie d'ouvertures de filtra- tion appropriées 32, 33 présentant la forme de trous ou de fentes, à travers lesquelles la fraction la plus fine de la suspension de fibres est séparée pour constituer le premier produit accepté ou le produit accepté final, respectivement. Les plaques filtrantes , 31 définissent extérieurement une chambre annu- laire de produit accepté 34, 35 respectivement, entre elles-mêmes et la paroi cylindrique extérieure 2 et, intérieurement, une chambre de filtration annulaire 2633646- 36, 37 respectivement entre elle-même et l'arbre de rotor 5. Les chambres de Droduit accepté 34, 35 sont donc ainsi définies axialement par les parois séparatrices opposées 15, 16 et 13, 14 respective- os05 ment. La chambre de filtration 36 de la première section de filtration 9 est axialement en communica- tion directe, c'est-à-dire ouverte, avec l'espace intérieur 27 de la section de produit injecté 8 en amont et avec un espace 38 de la section d produit refusé 10 en aval. De même, la chambre de filtration 37 de la deuxième section de filtration 12 est axia- lement en communication directe, c'est-à-dire ouver- te, avec un espace 39 de la section d'entrée 11 en amont et avec l'espace intérieur 27 de la section de produit injecté 8 en aval. Chaque section de filtration 9, 12 com- prend en outre un élément de rotor 40, 41 respecti- vement qui est composé d'une pluralité de protubé- rances 42, 43 respectivement fixées au corps cylin- drique 23 de l'arbre de rotor 5. Les protubérances peuvent revêtir la forme de nervures, d'ailettes ou de pales, ainsi qu'on l'a représenté sur le dessin. Dans la forme de réalisation représentée, on utilise quatre pales 42, 43 mais le nombre des pales peut varier en fonction de la capacité du dispositif de filtration, des propriétés de filtration de la sus- pension de fibres, etc.. Les pales 42, 43 s'éten- dent le long du corps cylindrique 23 et font saillie radialement vers l'extérieur sur ce corps jusqu'au voisinage de chaque plaque filtrante 30, 31, de sor- te qu'il se forme un espace convenablement petit en- tre le bord longitudinal extérieur libre de chaque pale 42, 43 et la face intérieure de chaque plaque filtrante 30, 31, pour faire en sorte que les pales 42, 43 passent le long des faces de filtre cylindri- que des plaques filtrantes 30, 31 sans entrer en contact avec ces faces pendant la rotation de l'ar- bre de rotor 5. Dans la forme de réalisation repré- sentée, les pales 42, 43 s'étendent axialement sur la longueur de l'arbre de rotor 5 dans les régions des plaques filtrantes 30, 31. En variante, les pa- les peuvent être convenablement inclinées. en s'éten- dant en hélice le long de l'arbre du rotor, auquel cas elles devraient être orientées de manière à faire circuler la suspension de fibres dans la direction axiale aussi bien que dans la direction radiale. Dans la première section de filtration 9, les pales 42 peuvent se prolonger dans la section de produit ac- cepté 8 sur une distance appropriée, ainsi qu'on lia représenté sur le dessin et posseder dans cette sec- tion une dimension radiale qui décroît à partir de la première section de filtration 9. Dans la portion de transition entre la deuxième section de filtration 12 et la section d'in- jection 8, l'arbre de rotor 5 est muni de pales 44 qui sont inclinées de manière à exercer un effet de poussée sur la suspension de fibres, en direction de la première section de filtration 9. Les pales 44 peuvent être constituées par des prolongements rétré- cis des pales de rotor 43 de la deuxième section de filtration 12, ainsi qu'on l'a représenté sur le des- sin. En variante, elles peuvent avoir la même dimen- sion radiale ou à peu près la même dimension radiale que les pales de rotor 43, cette dimension restant constante. Les pales inclinées 44 contribuent à pous- ser la suspension de fibres restantes, c'est-à-dire la suspension qui passe axialement à travers la deu- xièime section de filtration 12, dans l'espace inté- rieur 27 dans la chambre de produit injecté, puis à l'introduire dans la première section de filtration 9. En même temps, les pales inclinées 44 empêchent le produit injecté de refluer dans le dispositif, c'est-à-dire dans la chambre de filtration 37 de la deuxième section de filtration 12. La plaque fil- trante 31 peut avantageusement être pleine dans la région des pales inclinées, ainsi qu'on l'a repré- senté sur le dessin. En variante, les pales 44 peu- vent se prolonger sur une certaine distance dans la section de produit injecté 8. Selon une autre varian- te, elles peuvent se prolonger dans la section d'in- jection 8 sur une certaine distance à partir de l'extrémité de la plaque filtrante 31. Le dispositif de filtration décrit est par- ticulièrement bien approprié pour filtrer une pate de concentration moyenne, c'est-à-dire d'environ 6 à %. Pendant le fonctionnement, le dispositif de filtration est entièrement rempli de la suspension de fibres qui parcourt le dispositif de filtration sous pression. L'arbre de rotor 5 est entrainé de telle manière que les pales de rotor 42, 43 prennent une vitesse périphérique d'environ 20 à 25 m/s. Les pales de rotor 42, 43 passent donc le lona des faces filtrantes intérieures cylindriques des plaques fil- trantes à une vitesse suffisamment élevée pour que la suspension de fibres soit soumise à des forces de cisaillement et à des pulsations, ce qui se traduit par des turbulences. La suspension de fibres est convertie par ces effets en un état fluidisé, c'est- à-dire un état qui s'écoule facilement, dans lequel les fibres peuvent se déplacer plus facilement les unes par rapport aux autres. Le dispositif de filtration décrit consti- tue une unité compacte capable d'exécuter une filtra- tion double qui exigeait antérieurement deux disposi- -' Z 2633646 tifs de filtration séparés, chacun équipé de ses propres moyens d'entraînement. La suspension de fibres introduite, c'est-à-dire le produit injecté, passe par les ouvertures d'entrée 29 formées dans la paroi séparatrice 26 de la section dinjection 8 et ensuite, pénètre dans la chambre de filtration 36 de la première section de filtration 9, dans la- quelle les pales de rotor 42, en coopérant avec la plaque filtrante 30, agissent sur la suspension de fibres de telle manière que la suspension de fibres soit fluidisée et qu'en même temps, les paquets de fibres soient divisés. Le produit refusé issu de la première section de filtration 9 est envoyé par la sortie de produit refusé 18 à un dispositif exécu- tant un traitement spécial tandis que le produit accepté obtenu est envoyé par le tube 22 à la sec- tion d'entrée Il et, de là, dans la deuxième sec- tion de filtration 12, pour subir une 1euxime fil- tration analogue. Le deuxième produit accepte ou produit accepté final est évacué à travers la sor- tie de produit accepté 19 pour subir un traitement suivant dans la ligne de traitement, tandis que le produit réfusé de la deuxième filtration est mélan- gé à une suspension de fibres neuve dans la section de produit injecté 8. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour filtrer une suspension de pâte cellulosique fibreuse, ledit dispositif com- prenant un corps (1) de forme allongée et un arbre de rotor (5) qui traverse ce corps, ledit corps pos- sédant une section d'injection (8), au moins une première et une deuxième sections de filtration (9, 12), dont chacune comprend des éléments de rotor (40, 41) montés.sur l'arbre de rotor (5), et des moyens de filtration cylindriques (30, 31) qui coo- pèrent avec ces éléments de rotor et définissent une chambre de produit accepté extérieure (34, 35) et une chambre de filtration intérieure (36, 37), et une section de produit refusé peur évacuer du dispositif la suspension de fibres qui reste à la filtration, ladite section d'injection (8) communi- quant avec la chambre de filtration (36) de la pre- miere section de filtration (9), caractérisée en ce que la section d'injection (8) est disposée en- tre la première section de filtration t9) et la deuxième section de filtration (12), les sections de filtration (9, 12) étant dispos es à un écarte- ment axial mutuel correspondant, en ce que la cham- bre de filtration (36) de la première section de filtration (9) communique avec la section de pro- duit refusé (10) adjacente, en ce que le corps (1) comprend une section d'entrée (11) disposée à l'ex- trémité de la deuxième section de filtration (12) qui est la plus éloignée de la section d'injection (8), de sorte qu'un esnace intérieur (39) de la section d'entrée (11) communique avec la chambre de filtration (37) de la deuxième section de fil- tration (12), en ce que la chambre de produit ac- cepté (34) de la première section de filtration (9) communique avec l'espace intérieur (39) de la sec- l1 tion d'entrée (11) var l'intermédiaire d'au moins une communication (20, 22, 21) qui s'étend à l'exté- rieur du corps (1) pour transférer la suspension de fibres filtrée,dans la première section de filtra- tion (9) à la deuxième section de filtration (12), et en ce que la chambre de filtration (37) de la deuxième section de filtration (12) communique avec la section d'injection (8) adjacente pour assurer la circulation de la suspension de fibres restante qui parcourt axialement la chambre de filtration (37), la chambre de produit accepté (35) de la deuxième section de filtration (12) ayant au moins une sortie (19) pour décharger la suspension de fi- bres qui a été filtrée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la-section d'injection (8) comprend une paroi séparatrice cylindrique (26) disposée concentriquement à l'arbre de rotor (5) et présentant des ouvertures (29) pour le passage de la suspension de fibres. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi séparatrice (26) possède le même diamètre ou à peu près le même diamètre que les moyens filtrants (30, 31). 4. Dispositif selon une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce qu'au droit ou dans le voisinage de la transition entre la deuxième section de filtration (12) et la section d'injection (8), l'arbre de rotor (5) est muni de pales.inclinées (44) disposées pour exercer un ef- fet de poussée sur la suspension de fibres dans le sens allant vers la première section de filtration (9). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de rotor (40, 41) comprend une pluralité de pales (42, 43) ou équivalents, qui s'étendent le long de l'arbre de rotor (5) et font saillie radialement vers l'exté- rieur sur cet arbre de telle manière que le bord extérieur longitudinal des pales (42, 43) soit placé à proximité de la face filtrante des moyens filtrants (30, 31) sans la toucher. 6. Dispositif selon une quelconque, des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les sections (8 à 12) sont séparées l'une de l'autre par des parois séparatrices annulaires radiales (13 à 16) sur lesquelles les moyens filtrants (30, 31) et la paroi séparatrice (26) sont fixés. 7. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pâte cellulosique à filtrer est dans la gamme des concentrations moyennes. 8. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est monté dans un circuit fermé sous pression.