Brevet FR2733773A1 — publié le 19961108

La présente invention est relative au domaine de la papeterie et, plus particulièrement, à celui de la production en continu d'une feuille de papier à partir d'une pâte de fibres diluée dans un support aqueux et complétée par l'incorporation des adjuvants actuels connus. Dans le domaine ci-dessus, il est habituel de fournir la solution fibreuse dans un compartiment dénommé caisse de tête qui a pour fonction d'alimenter une buse s'ouvrant par l'intermédiaire de deux lèvres faiblement espacées au-dessus d'un tapis transporteur dont la première fonction est d'assurer l'égouttage de la solution pour engager le processus de formation d'une feuille et dont la seconde fonction est de transporter cette feuille en direction des ensembles successifs constitutifs d'une machine de production de papier en continu. Une telle technologie est largement connue, de même que les exigences que pose une caisse de tête qui peut être alimentée par l'intermédiaire d'un répartiteur arrière communiquant avec la caisse proprement dite par l'intermédiaire d'une plaque à trous. La génération de turbulences dans la solution fibreuse est considérée comme nécessaire pour maintenir une bonne homogénéisation et une bonne répartition préalables à une tranquillisation de cette solution en amont de la buse de distributionrépartition sur le tapis transporteur. Dans un tel système d'alimentation, on a constaté l'établissement de courants ou de veines privilégiant la concentration de fibres dans certaines zones au point que la feuille produite ne peut pas être considérée comme homogène. On a également constaté des modifications locales incontrôlables de l'orientation des fibres donnant lieu également à des produits finis non homogènes. D'une façon générale, on cherche donc à pouvoir maîtriser la concentration et l'orientation des fibres. C'est la raison pour laquelle il a été proposé de mettre en oeuvre des dispositifs qui sont actuellement encore en service et qui consistent à permettre de déformer l'une au moins des lèvres de la buse, de manière à moduler la section de passage pour favoriser certaines zones de distribution-répartition, en considération de la largeur de répartition de la buse. I1 s'agit en quelque sorte de moyens de réglage intervenant en aval de la caisse de tête si l'on considère le sens d'admission d'alimentation et de répartition- distribution dans la caisse de tête. Par un tel moyen, il devient possible de réguler la densité de la pâte distribuée, mais on constate alors que des orientations privilégiées de fibres apparaissent. Un tel moyen ne fournit donc aucune maîtrise des deux paramètres. Une autre technologie a été préconisée pour tenter d'améliorer le fonctionnement d'une caisse de tête et supprimer ou diminuer l'incidence négative du réglage pouvant être apporté par l'intermédiaire des lèvres déformables de la buse. Cette technologie fait intervenir une alimentation de la caisse de tête, à partir d'une installation de fourniture de la solution aqueuse qui est amenée par l'intermédiaire de tubes ou tuyaux d'alimentation à l'arrière de la caisse de tête où ces tubes ou tuyaux sont branchés sur des tubulures établies parallèlement les unes aux autres. Cette technique permet peut être d'améliorer la maîtrise de l'apport local, par rapport à un répartiteur classique, mais ne suffit pas à apporter une solution au problème posé. Des perfectionnements ont été apportés à une telle technique, en proposant de cloisonner la chambre de réception de la caisse pour délimiter des canaux internes à chacun desquels correspond un tube d'alimentation. Tel est l'enseignement fourni par la demande WO 88/01318. Une telle disposition n'a pas, semble-t-il, apporté toutes les améliorations souhaitées. Des propositions ont été ensuite faites pour associer les différents tubes d'alimentation arrière à des blocs de réglage de dilution permettant, pour chaque tube et par l'intermédiaire d'une vanne réglable, d'ajuster, par apport d'un milieu aqueux indépendant, la dilution propre de la solution fournie par chaque tube. Une telle proposition est, par exemple, enseignée par la demande DE 4019593. Par cet intermédiaire, il était escompté un réglage possible en amont de la caisse pour aboutir à une maîtrise de la nappe distribuée et répartie, afin de pouvoir contrôler et régler plus efficacement la densité homogène dans le sens travers. Une telle technologie a certainement apporté des améliorations, mais n'a pas permis, semble-t-il, de régler complètement le problème posé. Il s'est avéré en pratique qu'il était toujours nécessaire de recourir au réglage de la section de passage de la buse par déformation de l'une des lèvres conduisant à une modification locale de la section de passage de la buse, pour tenter de maîtriser le problème de la densité et celui de l'orientation des fibres. L'objet de l'invention est de proposer des perfectionnements structurels et fonctionnels à une caisse de tête équipée d'un système d'alimentation selon la proposition rappelée ci-dessus. Les perfectionnements selon la présente addition visent à réaliser plus efficacement le contrôle de répartition homogène de la solution fibreuse à l'intérieur de la caisse de tête, de manière qu'une adaptation de densité, en considération de certaines veines privilégiées s'établissant naturellement, puisse être contrôlée par l'intermédiaire d'une adaptation de dilution amont, sans faire intervenir de réglage de la section de passage de la buse d'alimentation, avec les différents aléas que cette dernière fait naître et, parmi ceux-ci, l'orientation locale non souhaitée des fibres. Un autre objet de l'invention est d'apporter des moyens techniques de perfectionnement qui peuvent être mis en oeuvre facilement dans une structure de caisse de tête de construction traditionnelle, sans nécessiter, une fois implantés, des exigences de réglage précis, fréquent et indispensable, toutes exigences qui sont contraires à un processus de fabrication en continu, comme cela est le cas dans celui de production d'une feuille de papier. Un autre objet de l'invention est de proposer des moyens à caractère statique qui, une fois implantés, ne connaissent donc pas de modification de leur position relative ou de leur réglage, au point d'exiger une surveillance et un entretien périodique également contraires à un processus de fabrication en continu. Un autre avantage de l'invention est de proposer des moyens de perfectionnement qui, supplémentairement, permettent de fournir un accès aisé et rapide aux éléments constitutifs d'une caisse de tête, au point de permettre, lorsque l'exigence s'impose, un nettoyage rapide, sans impliquer de démontage long et compliqué. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, la caisse de tête pour machine à papier est du type comprenant une platine d'admission arrière à laquelle se raccordent n tubes d'alimentation fournissant une pâte à papier de dilution contrôlée, une chambre d'explosion faisant suite à la platine et dans laquelle s'ouvrent les tubes, un générateur de turbulence définissant la chambre à l'opposé de la platine et séparant cette chambre d'une buse à lèvres de distribution-répartition de la pâte sur un tapis égoutteur à défilement sans fin, ladite chambre d'explosion étant pourvue de cloisons fixes la divisant en autant de canaux qu'il existe de tubes, cette caisse étant caractérisée en ce que - la platine d'admission comporte pour chaque tube un passage divergent s'ouvrant dans le canal correspondant par sa plus grande section - et les cloisons présentent une longueur inférieure à celle de la chambre prise entre la platine et le générateur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est une vue schématique partielle d'une caisse de tête d'une machine de production en continu d'une feuille de papier. La figure 2 est une coupe-perspective prise selon le plan II-II de la figure 1. La figure 1 représente partiellement la partie amont d'une machine 1 de production en continu d'une feuille de papier. De façon classique, une telle machine comprend un bâti 2 ou analogue supportant les différents sous-ensembles fonctionnels dont les deux seuls situés en amont sont, pour partie, illustrés. Ces deux ensembles concernent l'installation d'alimentation 3 et le tapis transporteur-égoutteur 4 dont la fonction sera rappelée ci-dessous. L'installation 3 comprend une caisse de tête 5 montée de toutes façons appropriées sur le bâti 2 et possédant une sortie constituée par une buse 6 définie par deux lèvres 7 et 8 qui délimitent entre elles une section de passage 9 chargée de déverser sur le tapis 4 la solution fibreuse destinée à former ultérieurement la feuille. La section 9 est située au-dessus du brin supérieur 10 du tapis 4 qui est monté entre des cylindres ou rouleaux 11 dont l'un au moins est motorisé, de manière que le brin supérieur soit entraîné en défilement dans le sens de la flèche fi. De façon schématiquement représentée, le brin supérieur 10 est associé, dans un plan inférieur, à un équipement 12 chargé d'assumer une fonction de récupération de l'égouttage entretenu à partir du brin supérieur 10 et de recirculation de la fraction liquide récupérée. La caisse de tête 5 est du type de celle alimentée par un ensemble 13 comprenant un ballon 14 fournissant la solution fibreuse à n tuyaux ou tubes 15 qui sont raccordés directement par des tubulures appropriées à une platine arrière 16 constitutive de la caisse 5. Dans la technique connue, de même que dans la littérature ou dans la plupart des ouvrages relatifs aux principes structurels et fonctionnels d'une caisse de tête, il est généralement préconisé de disposer, dans la caisse et entre les sorties des différents tubes ou tuyaux 15 et la buse 6, une chambre dite d'explosion à fonction d'homogénéisation des veines d'alimentation fournies par les différents tubes 15. Malgré cette fonction d'homogénéisation, il est nécessaire de recourir à des moyens de réglage et de déformation, par exemple, de la lèvre 8, pour régler et adapter le profil de distribution de la composition aqueuse et fibreuse déversée en continu sur le brin supérieur 10. Un tel moyen de réglage induit, en raison de la variation de section de l'ouverture 9, une pré-orientation des fibres incluses à la solution et une distribution irrégulière qui n'est pas de nature à favoriser l'obtention d'une feuille de qualité homogène. En réalité, la fonction d'homogénéisation de la chambre pourrait être considérée comme réelle, en théorie, si cette chambre d'explosion possédait une longueur suffisante de trajet entre les différents tubes 15 et la buse 6. Cependant, une telle chambre ne peut être réalisée pratiquement en respectant cette exigence, en raison du coût, de l'encombrement, mais aussi de problèmes fonctionnels qu'une longueur importante induirait, tels que, par exemple, le comportement de la solution fibreuse avec des risques de floculation non maîtrisables. Etant donné que la chambre de tranquillisation ne peut pas être supprimée, les perfectionnements préconisés par la présente invention visent à modifier structurellement et fonctionnellement une telle chambre, de manière à répondre au problème généralement posé, tel qu'énoncé précédemment. Selon la figure 2, la caisse de tête 5 comprend une platine 16 qui est pourvue, de place en place, de tubulures 20 auxquelles sont raccordés les différents tubes ou tuyaux d'alimentation 15 associés pour chacun à une canalisation de dilution 21 contrôlée par une vanne 22. La canalisation 21 est raccordée en amont à une source de fourniture d'un fluide liquide de dilution de la suspension fibreuse amenée par le tuyau 15. Selon l'invention, la caisse de tête 5 est réalisée sous la forme d'un caisson et comprend une paroi de fond 23 et une paroi de dessus 24 qui sont liées à la platine 16 et solidarisées par une bride 25 avec au moins un générateur de turbulence 26 sur lequel est adaptée la buse 6. Deux parois longitudinales non représentées sont prévues pour fermer latéralement le volume utile interne ainsi délimité, désigné dans son ensemble par la référence 30 et pouvant être qualifié de chambre d'explosion. Dans une forme de réalisation, le générateur 26 est constitué par une plaque possédant des passages 31 judicieusement répartis pour créer des veines d'alimentation de la buse 6. Selon l'invention, les perfectionnements consistent tout d'abord à réaliser la platine 16 de manière qu'elle présente, pour chaque tubulure 20, un passage 35 en forme de divergent dont la grande base est tournée vers la chambre 30. Le divergent 35 a pour fonction de constituer une zone de transition amenant progressivement la solution fibreuse fournie par le tube 15 à occuper, en section droite transversale, un volume accru favorisant une expansion progressive entre la section du tube 15 et la chambre 30. L'angle de divergence des passages 35 est avantageusement compris entre 1 et 10 . Selon une autre disposition de l'invention, la chambre 30 est subdivisée intérieurement par des cloisons fixes 36 qui sont établies parallèlement les unes aux autres, de manière à définir autant de canaux 37 qu'il y a de passages divergents 35, de telle sorte qu'à chacun d'eux corresponde un canal 37. Compte-tenu de l'existence des parois longitudinales prévues pour nécessairement délimiter la chambre d'explosion 30, en association avec la platine 16, le dessous 23, le dessus 24 et le générateur 26, le nombre de cloisons 36 est égal au nombre de passages divergents 35 moins 1. Selon une disposition de l'invention, les cloisons 36 sont en contact avec la platine 16 et sont solidarisées avec les faces en regard de la paroi de fond 23 et du dessus 24. En outre, les cloisons présentent chacune une longueur d' qui est inférieure à la longueur d de la chambre d'explosion 30 comprise entre les faces en vis-à-vis de la platine 16 et du générateur 26. La longueur d' est égale à la formule KD dans laquelle K est compris entre 4 et 10 et D correspond au diamètre hydraulique. Par diamètre hydraulique D, il convient de retenir la formule D = 2LI L+l dans laquelle L est la largeur de la section droite transversale d'un canal 37 composant la chambre d'explosion 30, tandis que I est la hauteur de cette même section. La différence de longueur entre les cloisons et la chambre peut être comprise entre 5 et 100 mm. Une caisse de tête, réalisée comme décrit ci-dessus, permet d'obtenir les effets suivants. Tout d'abord, par l'intermédiaire de chaque passage divergent 35, la pâte ou la solution fibreuse, fournie par le tube 15, connaît une expansion non brutale favorisant son entrée dans le canal 37 correspondant qui permet de canaliser sa progression selon un régime non immédiatement tourbillonnaire, pendant toute la progression guidée par les cloisons 36. Lorsque la solution dépasse le bord libre des cloisons, elle aboutit dans la partie commune où les différentes veines correspondant aux différents canaux 37 se mélangent partiellement dans leurs zones latérales avant d'être soumises à une division d'homogénéisation par l'intermédiaire du générateur de turbulence 26. La buse 6 est ainsi alimentée certainement de façon continue, mais avec présence de veines longitudinales plus ou moins marquées, en raison de la présence des canaux 37 qui canalisent la progression de chaque veine pendant la majeure partie de la traversée de la chambre 30 et autorisent une dilution transversale relative pendant la progression sur la partie commune de la chambre 30 précédant le générateur de turbulence 26. De cette manière, un contrôle amont peut être efficacement et précisément entretenu par l'intermédiaire des réglages des vannes 22 qui fournissent un taux de dilution précis pour chaque veine et permettent, en conséquence, de maintenir un tel taux malgré l'homogénéisation dans la partie commune de la chambre 30, pour alimenter la buse 6 de la façon la plus adéquate afin que le profil de distribution corresponde à la densité transversale souhaitée et à l'orientation recherchée des fibres sur le tapis 4 montré à la figure 1. Selon une autre disposition de l'invention, il est prévu de constituer la chambre d'explosion 30 sous la forme d'un caisson indépendant formé par. la platine 16 et les parois 23 et 24, de même qu'éventuellement les parois longitudinales, et de conférer à ce caisson un caractère de mobilité relative par exemple, selon une direction rectiligne alternative figurée par la flèche f2 pour favoriser les opérations de nettoyage. Le déplacement relatif peut être entretenu par tout moyen de motorisation et permet d'éloigner ou de rapprocher le caisson par rapport au générateur 26, lorsqu'il convient de disposer d'un accès à l'intérieur de la chambre 30 et des canaux 37. Dans la forme représentée, chaque cloison 36 possède un bord transversal 38 rectiligne s'étendant perpendiculairement entre les faces des parois 23 et 24. I1 pourrait être retenu de réaliser les cloisons 36 avec un bord rectiligne incliné ou encore échancré, comme cela est représenté en traits mixtes et désigné par la référence 38a. La liaison entre le caisson et le générateur 26 peut être réalisée par tout moyen convenable, notamment par l'intermédiaire de la bride 25, en faisant intervenir la présence de joints d'étanchéité non représentés aux dessins. Une variante de mobilité consiste à monter le caisson constitutif de la caisse de tête par l'intermédiaire de pattes ou analogues 40 sur un axe 41 parallèle au plan du générateur 26 et porté par une ou des chapes 42 présentées, formées ou adaptées sur le bâti 2 ou sur un caisson lui faisant vis-à-vis par rapport à la chambre 30. Une motorisation de toute forme appropriée peut être adaptée pour faire pivoter le caisson dans l'un ou l'autre sens de la flèche f3 selon une trajectoire circulaire permettant d'ouvrir la caisse de tête par rapport au générateur 26, afin de faciliter les opérations d'entretien, comme dit précédemment. Bien que cela ne soit pas représenté, tout mode de motorisation peut être prévu et adapté en fonction des connaissances de l'homme de l'art pour assumer une telle fonction, de même que, dans le cas de mobilité selon la flèche f2, des moyens de guidage de la caisse peuvent être prévus entre cette dernière et le bâti 2 ou le caisson en vis-à-vis. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS - - Caisse de tête pour machine à papier, du type comprenant une platine arrière (16) à laquelle se raccordent n tubes d'alimentation (15) fournissant une pâte à papier de dilution contrôlée, une chambre d'explosion (30) faisant suite à la platine et dans laquelle s'ouvrent les tubes, un générateur de turbulence (26) définissant la chambre à l'opposé de la platine (16) et séparant cette chambre d'une buse (6) à lèvres (7, 8) de distribution-répartition de la pâte sur un tapis (4) égoutteur à défilement sans fin et des cloisons (36) fixes divisant la chambre en autant de canaux (37) qu'il existe de tubes, caractérisée en ce que - la platine comporte pour chaque tube un passage divergent (35) s'ouvrant dans le canal (37) correspondant par sa plus grande section - et les cloisons (36) présentent une longueur (d') inférieure à celle (d) de la chambre prise entre la platine et le générateur (26). 2 - Caisse de tête selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur (d') des cloisons répond à la formule d' = KD dans laquelle K est compris entre 4 et 10 et D correspond au diamètre hydraulique. 3 - Caisse de tête selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre hydraulique D répond à la formule D = 2lui L+l dans laquelle L est la largeur de la section droite d'un canal (37) de la chambre d'explosion, alors que I est la hauteur de cette même section. 4 - Caisse de tête selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les cloisons sont en contact avec la platine et solidarisées aux parois de fond (23) et de dessus (24) définissant la chambre d'explosion. 5 - Caisse de tête selon la revendication 1, 2 ou 4, caractérisée en ce que les cloisons présentent une différence de longueur par rapport à celle de la chambre comprise entre 5 et 100 mm. 6 - Caisse de tête selon la revendication 1, 2, 4 ou 5, caractérisée en ce que chaque cloison comporte, en vis-à-vis du générateur (26), un bord transversal rectiligne. 7 - Caisse de tête selon la revendication 1, 2, 4 ou 5, caractérisée en ce que chaque cloison comporte, en vis-à-vis du générateur (26), un bord transversal échancré. 8 - Caisse de tête selon la revendication 1, caractérisée en ce que les passages divergents (35) présentent une conicité divergente comprise entre 1 et 10 . 9 - Caisse de tête selon la revendication 1 ou 4, caractérisée en ce qu'elle est constituée sous la forme d'un caisson indépendant du générateur de turbulence et en ce que ce caisson est monté mobile relativement à ce générateur. 10 - Caisse de tête selon la revendication 9, caractérisée en ce que le caisson indépendant est constitué par la platine (16), une paroi de dessus (24), une paroi de fond (23), les cloisons (36) et une bride d'accostage (25) contre le générateur. 11 - Caisse de tête selon la revendication 9, caractérisée en ce que le caisson est monté mobile selon une trajectoire rectiligne parallèle aux cloisons. 12 - Caisse de tête selon la revendication 9, caractérisée en ce que le caisson est monté pivotant sur un axe (41) parallèle au plan du générateur.