Brevet FR2632988A1 — publié le 19891222

La présente invention concerne un appareil d'épura- tion, ou de classage, d'une suspension de pâte cellulosique fibreuse, comprenant un boîtier allongé et un arbre de support de rotor traversant ce boîtier, ce dernier ayant une entrée pour la suspension et contenant au moins un premier et un second tronçon d'épuration, ou de classage comprenant chacun un organe formant rotor monté sur l'arbre et un dispositif cylindrique de classage coopérant avec le rotor et délimitant une chambre externe pour la matière acceptée et une chambre interne de classage; le premier tronçon comporte une chambre d'entrée communiquant avec la chambre de classage du premier tronçon, et une chambre de sortie communiquant avec la chambre de classage du premier tronçon et destinée à l'évacuation d'un premier refus, et le second tronçon de classage comprend une chambre de sor- tie communiquant avec la chambre de classage du second tronçon et destinée à évacuer un second refus hors de l'ap- pareil, la chambre de matière acceptée du second tronçon de classage ayant une sortie destinée à l'évacuation de la suspension fibreuse épurée. Des appareils de classage de pâte sont-déjà connus, par exemple d'après les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 680 108 et 817 333. Cependant, l'appareil de classage décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 680 108 comporte deux tronçons de classage qui sont placés l'un près de l'autre, et le but est d'extraire deux matières acceptées différentes de l'appareil de classage. L'appareil décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 817 333 comporte deux parties distantes l'une de l'autre et ayant chacune un boîtier ou carter cylindrique. Le but de l'opération. est encore l'extraction et l'évacuation d'une-matière acceptée par chaque partie de l'appareil, le refus ou produit de queue de la première partie étant uti- lisé comme produit injecté dans la seconde partie. On a déjà utiliséjusqu'à présent, pour le classage, une ou plusieurs fois supplémentaires, d'une matière déjà acceptée par un appareil-de classage, plusieurs appareils séparés de classage disposés les uns après les autres et entraînés individuellement. Une telle installation est coûteuse, elle nécessite beaucoup d'espace et sa consomma- tion d'énergie est élevée. En outre, les équipements néces- saires à la mesure des débits sont relativement importants. La présente invention a pour but de fournir un appa- reil de classage constituant un ensemble peu encombrant, c'est-à-dire occupant peu d'espace, contenant au moins deux tronçons de classage destinés à classer une matière accep- tée provenant du tronçon de classage immédiatement précé- dent de l'ensemble, les organes formant les rotors étant entraînés par un arbre commun, si bien que la consommation d'énergie est réduite. Les instruments de mesure de débit peuvent ainsi être simplifiés, car ils ne sont nécessaires que pour le refus et la matière acceptée quittant l'appa- reil de classage. L'invention se caractérise essentiellement en ce que la chambre de sortie du premier tronçon comporte une sortie destinée à évacuer le premier refus de l'appareil, et en ce que la chambre de matière acceptée du premier tronçon communique librement avec la chambre de classage du second tronçon par l'intermédiaire de moyens de raccordement des- tinés à transporter dans le second tronçon la suspension fibreuse classée constituée par la matière acceptée par le premier tronçon, afin qu'elle subisse un nouveau classage, la sortie de la chambre de matière acceptée du second tron- çon étant disposée de façon à-évacuer sous forme d'une matière acceptée finale la suspension fibreuse classée à plusieurs reprises. Suivant des caractéristiques avantageuses: - la sortie de la chambre de sortie du premier tronçon est formée d'au moins un raccord de tuyauterie ayant une direction sensiblement radiale, - la pâte de cellulose qui doit être épurée se trouve dans l'intervalle des concentrations moyennes, et l'appareil est monté dans un circuit fermé sous pression. Dans une variante, la chambre de matière acceptée du second tronçon est à une distance radiale de l'arbre plus grande que la chambrede matière acceptée du premier tronçon, les bords externes libres des pales des rotors étant à une distance radiale du rotor qui, dans le second tronçon, est plus grande que dans le premier tronçon de classage, et la chambre de matière acceptée du premier tronçon est sensiblement alignée axialement sur la chambre de classage du second tronçon. Dans une variante,'les chambres de matière acceptée des deux tronçons, sont sensiblement à la même distance radiale de l'arbre, la chambre de classage du premier troncon étant alignée axialement sur la chambre de classage du second tronçon. - D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique, partiellement en coupe longitudinale, d'un appareil de classage suivant un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue schématique, partiellement en coupe longitudinale,. d'un second mode de réalisation d'appareil de classage selon l'invention. On se réfère à la figure 1 qui représente schémati- quement un appareil de classage qui comporte un boîtier allongé 1 formé essentiellement par une paroi cylindrique externe 2 et par deux parois d'extrémité 3, 4. L'appareil de classage comporte un arbre de support de rotors horizon- tal et allongé 5, traversant les parois 3, 4 d'extrémité et muni, à une première extrémité, d'un dispositif convenable 6 d'entraînement destiné à faire tourner cet arbre 5 dans le sens indiqué par la flèche. Des ensembles convenables 7 formant paliers et étanchéité sont placés sur l'arbre 5 afin qu'ils assurent l'étanchéité par rapport aux parois 3, 4 d'extrémité. L'appareil de classage est supporté par un socle ayant des paliers externes (non représentés) qui supportent les deux parties d'extrémité de l'arbre 5, placées à l'extérieur du boîtier 1. Le boîtier 1 est divisé en un premier tronçon 8 de classage et un second tronçon 9 de classage, disposé axia- lement après le premier. Chaque tronçon de classage comporte un dispositif 10, 11 de classage et un organe 12, 13 formant un rotor. Le premier tronçon 8 de classage a une chambre 14 d'entrée située à proximité de la première paroi 3 d'extrémité, alors que l'autre tronçon 9 a une chambre de sortie 15 placée près de l'autre paroi d'extrémité 4. Selon l'invention, le premier tronçon de classage 8 comporte aussi une chambre de sortie 16. Le boîtier 1 a une entrée 17 raccordée à la chambre 14 d'entrée, pour l'entrée de la suspension fibreuse qui doit être classée, c'est-à-dire de la matière injectée, une sortie 18 raccordée à la chambre de sortie 16 du premier tronçon 8 de classage et destinée à transmettre la fraction restante après le premier classage principal, c'est-à-dire le premier refus, une sortie 19 raccordée à la chambre 15 de sortie du second tronçon de classage 9 et destinée à transmettre la fraction restante après le second clas- sage principal, c'est-à-dire le second refus, et une sortie reliée au second tronçon de classage 9 et destinée à transmettre la fraction fine classée, c'est-à-dire la matière finale acceptée. L'arbre 5 de support des rotors comporte, dans la chambre 14 d'entrée, plusieurs ailettes 21, par exemple quatre comme représenté, ces ailettes étant conçues pour faire avancer en direction axiale vers le premier tronçon 8 de classage la suspension fibreuse (matière injectée) qui pénètre par l'entrée 17. Dans chaque chambre 15, 16 de sortie, l'arbre 5 porte plusieurs ailettes 22, 23, par exemple quatre ailettes comme représenté, destinées " éva- cuer la fraction restante après le classage principal res- pectif, c'est-à-dire le premier refus et le second refus respectivement, en direction radiale à l'extérieur de l'ap- pareil de classage. Des roues spéciales peuvent aussi être montées sur l'arbre 5 de support des rotors dans chaque chambre 15, 16 de sortie. Chaque rotor 12, 13 comporte un corps central cylin- drique 24, 25 et plusieurs saillies 26, 27 fixées au corps cylindrique 24, 25 respectivement, et qui peuvent être formées de nervures, d'ailettes ou, comme représenté -sur les dessins, de pales. Quatre pales 26, 27 sont utilisées dans le mode de réalisation représenté, mais leur nombre peut varier avec la capacité de l'appareil de classage, les propriétés de classage de la suspension fibreuse, etc. Chaque dispositif de classage 10, 1i comporte une plaque de classage disposée concentriquement & l'arbre 5 et pourvue d'ouvertures convenables 28, 29 de classage sous forme de trous ou de fentes, par l'intermédiaire desquelles la fraction relativement fine de la suspension fibreuse est séparée sous forme d'une première matière acceptée et d'une matière finale acceptée, respectivement. La plaque 10 de classage du premier tronçon 8 est fixée par son extrémité amont à la paroi cylindrique 2, à l'emplacement d'une par- tie 30 de diamètre réduit de cette paroi, la partie 30 entourant ainsi la chambre 14 d'entrée. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la plaque 11 de classage du second tronçon 9 est fixée par ses extrémités opposées à la paroi cylindrique 2, à l'emplacement d'une partie 31 de diamètre agrandi de cette paroi. Chaque plaque de classage 10, 11 délimite à l'exté- rieur une chambre annulaire 32, 33 de matière acceptée, entre la plaque et la paroi cylindrique 2, et, à l'inté- rieur, une chambre annulaire 34, 35 de classage, entre la plaque et le corps central 24, 25 monté sur l'arbre 5. Les pales 26, 27 des rotors 12, 13 s'étendent le long du corps cylindrique 24, 25 et dépassent radialement vers l'extérieur de ce corps jusqu'& proximité de la plaque respective de classage 10, 11, de sorte qu'un espace de petites dimensions convenables est formé entre le bord externe longitudinal libre de chaque pale 26, 27 et la face intérieure de la plaque de classage 10, 11, si bien que les pales 26, 27 se déplacent le long des faces cylindriques internes des plaques 10, 11 sans être à leur contact, pen- dant la rotation de l'arbre 5. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les pales 26, 27 sont disposées axialement le long de l'arbre 5 dans les régions des plaques 10, 11 de classage. Dans une variante, les pales peuvent être inclinées de manière convenable, en hélice autour de l'arbre, et peuvent être dirigées afin qu'elles assurent l'avance de la suspension fibreuse non seulement en direction radiale mais aussi en direction axiale. Chaque chambre de classage 34, 35 communique direc- tement en direction axiale vers l'aval avec la chambre de sortie 16 ou 15 respectivement, c'est-à-dire qu'elle s'ouvre sur celle-ci. La chambre 32 de matière acceptée du premier tronçon 8 de classage communique librement avec la chambre 35 de classage du second tronçon 9 par des moyens 36 de raccordement interne qui, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, sont disposés axialement entre la paroi cylindrique 2, une cloison interne 37 et une petite partie de l'arbre 5. La cloison interne 37 délimite ainsi et entoure la chambre 16 de sortie du premier tronçon 8 de classage et comporte une partie cylindrique 38 qui a - de préférence le même diamètre que la plaque 10. Cette partie 38 peut être constitué par un prolongement hermé- tique de la plaque 10. Dans le mode de réalisation de la figure 1, les moyens 36 de raccordement comportent un espace annulaire 39 entourant la partie cylindrique 38 de la cloison 37, puis une chambre 40 d'entrée dans la chambre de classage du second tronçon 9. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le corps cylindrique 25 du second tronçon 9 de classage a un diamètre supérieur à celui du corps cylindrique 24 du premier tronçon 8, et les bords externes libres des pales 27 de rotor placées dans le second tronçon 9 de classage sont à une distance radiale de l'arbre 5 supérieure à celle des pales 26 de rotor placées dans le premier tronçon 8. Ces pales 27 ont donc une vitesse périphérique supérieure à celle des pales 26. Dans ce mode de réalisation, la chambre 33 de la matière acceptée du second tronçon 9 de classage est donc à une plus grande distance radiale de l'arbre que la chambre 32 de matière acceptée du premier tronçon 8 de classage. La figure 2 représente un autre mode de réalisation d'appareil de classage selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'appareil de classage est très semblable à celui de la figure 1, la seule différence portant sur la réalisation du second tronçon de classage. Les mêmes réfé- rences numériques que sur la figure 1 sont donc utilisées sur la figure 2. Dans l'appareil de classage représenté sur la figure 2, la chambre 33 deematière acceptée est ainsi placée dans le boîtier 1, sans élargissement de la paroi cylindrique 2. Les deux chambres 32, 33 de matière acceptée se trouvent donc à la même distance radiale de l'arbre 5. En outre, les deux plaques de classage 10, 11 ont la même étendue radiale, de même que les deux rotors 12, 13. Cepen- dant, le cas échéant, les deux corps cylindriques 24, 25 de l'arbre 5 peuvent avoir des diamètres différents. De toute manière, les chambres 34, 35 de classage des deux tronçons 8, 9 sont alignées axialement. Dans ce mode de réalisation, les pales 26, 27 des deux rotors 12, 13 ont donc la même vitesse périphérique, cette caractéristique étant préfé- rable de façon générale. En outre, l'emplacement de la chambre 33 de matière acceptée du second tronçon 9, plus proche de l'arbre 5, permet des économies d'espace. Les appareils de classage décrits précédemment conviennent particulièrement bien au classage double d'une pâte de concentration moyenne, c'est-à-dire comprise entre environ 6 et 15 %. Pendant le fonctionnement, l'appareil de classage est toujours totalement rempli de la suspension fibreuse qui s'écoule sous pression dans l'appareil. L'arbre 5 de support des rotors est entraîné de façon que les pales 26 du premier tronçon 8 de l'appareil de la figure 1 et les pales 26, 27 des deux tronçons 8, 9 de l'appareil de la figure 2 aient une vitesse périphérique d'environ 20 à 25 m/s. Les pales 26, 27 de rotor passent ainsi le long des faces cylindriques internes des plaques , 11 de classage avec une vitesse suffisamment élevée pour que la suspension fibreuse soit soumise & des forces de cisaillement et à des pulsations, ce qui provoque des turbulences. La suspension fibreuse est mise à un état fluidisé sous l'action de ces phénomènes, c'est-à-dire qu'elle prend un état qui s'écoule facilement et dans lequel les fibres peuvent se déplacer plus facilement les unes par rapport aux autres. Les 'appareils de classage décrits dans le présent mémoire constituent des ensembles peu encombrants, assurant un classage double dans un premier classeur principal ou primaire et dans un second classeur principal ou primaire, cette opération ayant nécessité jusqu'à présent deux appa- reils séparés de classage ayant chacun son propre disposi- tif d'entraînement. La suspension fibreuse de départ, c'est-à-dire la matière injectée, s'écoule dans la chambre 14 d'entrée et dans la chambre 34 de classage du premier tronçon de classage, dans laquelle les pales 26 de rotor, coopérant avec la plaque 10, agissent sur la suspension fibreuse de manière que celle-ci soit fluidisée en même temps que les agglomérats de fibre sont rompus. Le refus du premier tronçon de classage 8 est transmis par la sortie 18 à un dispositif de traitement spécifique, alors que la première matière acceptée obtenue est chassée par l'inter- médiaire des moyens ouverts 36 de raccordement vers le second tronçon 9 de classage afin qu'elle y subisse de manière analogue un second classage principal. La seconde matière acceptée ou matière finale est évacuée par la sortie 20 afin qu'elle subisse un traitement ultérieur dans l'installation de traitement, les refus des deux classages principaux étant retirés de l'appareil de classage, de préférence pour être traités de manière particulière per- mettant la récupération d'une plus grande quantité de matière acceptée. REVENDICATIONS 1. Appareil d'épuration ou de classage d'une suspen- sion de pâte cellulosique fibreuse, l'appareil comprenant un boitier allongé (1) et un arbre (5) de support de rotor traversant le boîtier, ce dernier ayant une entrée (17) pour la suspension et contenant au moins un premier et un second tronçons d'épuration (8, 9) comprenant chacun un rotor (12, 13) monté sur l'arbre (5) et un dispositif cylindrique de classage (10, 11) coopérant avec le rotor et délimitant une chambre externe (32, 33) de matière acceptée et une chambre interne (34, 35) de classage, le premier tronçon (8). -comportant une chambre d'entrée (14) communi- quant avec la chambre de classage (34) du premier tronçon de classage (8), et une chambre de sortie (16) communiquant avec la chambre de classage (34) du premier tronçon (8) et destinée à l'évacuation d'un premier refus, et le second tronçon (9) comprenant une chambre de sortie (15) communi- quant avec la chambre de classage (35) du second tronçon (9) et destinée à évacuer un second refus hors de l'appa- reil, et la chambre (33) de matière acceptée du second tronçon (9) ayant une sortie (20) d'évacuation de suspen- sion fibreuse épurée, caractérisé en ce que la-chambre de sortie (16) du premier tronçon (8) comporte une sortie (18) disposée afin qu'elle évacue le premier refus hors de l'ap- pareil, et en ce que la chambre (32) de matière acceptée du premier tronçon (8) communique librement avec la chambre de classage.(35) du second tronçon (9) par l'intermédiaire de moyens de raccordement (36) destinés à transporter vers le second tronçon (9) la suspension fibreuse classée consti- tuée par la matière acceptée par le premier tronçon (8), afin qu'elle soit classée à nouveau, la sortie (20) de la chambre (33) de matière acceptée du second tronçon (9) étant disposée afin qu'elle évacue sous forme d'une matière acceptée finale la suspension fibreuse classée à plusieurs reprises. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de raccordement (36) comportent un espace annulaire (39) placé dans le bottier, cet espace (39) étant séparé radialement vers l'intérieur, par une partie sensi- blement cylindrique (38) d'une cloison (37) de la chambre de sortie (16) du premier tronçon (8). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de raccordement (36) comportent une chambre d'entrée (40) située entre ledit espace annulaire (39) et la chambre de classage (35) du second tronçon (9). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la sortie (18) de la chambre de sortie (16) du premier tronçon (8) est formée d'au moins un raccord de tuyauterie ayant une direction sensiblement radiale. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque rotor (12, 13) comporte plusieurs pales (26, 27) ou organes analogues, s'étendant le long de l'arbre (5) et dépassant de celui-ci radialement vers l'extérieur de façon que le bord longitudinal externe libre des pales (26, 27) soit proche de la face de classage du dispositif de classage (10, 11), mais sans être à son contact. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre (33) de matière acceptée du second tronçon (9) est à une distance radiale de l'arbre (5) plus grande que la chambre (32) de matière acceptée du premier tronçon (8), les bords externes libres des pales (26, 27) des rotors (12, 13) étant à une distance radiale du rotor (5) qui, dans le second tronçon (9), est plus grande que dans le premier tronçon de clas- sage (8). 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre de matière acceptée (32) du premier tronçon (8) est sensiblement alignée axialement sur la chambre de classage (35) du second tronçon (9). 8. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que les chambres de matière acceptée (32, 33) des deux tronçons (8, 9) sont sensible- ment à la même distance radiale de l'arbre (5), la chambre ll de classage (34) du premier tronçon (8) étant alignée axia- lement sur la chambre de classage (35) du second tronçon (9). 9. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que la pate de cellulose qui doit être épurée se trouve dans l'intervalle des concentra- tions moyennes. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendita- tions 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est monté dans un circuit fermé sous pression.