Brevet FR2934868A1 — publié le 20100212

LD-RI GRB08-2898FR PERRIN Marc Dispositif et procédé de séparation de fibres contenues dans un liquide, en particulier des fibres cellulosiques Invention de : PERRIN Marc Dispositif et procédé de séparation de fibres contenues dans un liquide, en particulier des fibres cellulosiques La présente invention concerne le domaine du traitement des liquides contenant des fibres, en particulier de la pâte à papier. Lorsqu'on prépare une pâte à papier neuve issue de bois ou lorsqu'on transforme des papiers récupérés en une pâte à papier, on obtient généralement un mélange contenant des fibres de longueurs très variées. 11 peut être alors avantageux de pouvoir séparer les fibres cellulosiques courtes des fibres cellulosiques longues, notamment pour pouvoir re-fabriquer des feuilles de papier de qualités différentes. Habituellement, sans que cela soit cependant limitatif, il peut être fortement avantageux de disposer d'une part d'une pâte à papier contenant des fibres courtes dont les longueurs maximum sont de l'ordre d'un millimètre à un millimètre et demi et d'autre part d'une pâte à papier contenant des fibres longues dont les longueurs minimum sont de l'ordre d'un millimètre à un millimètre et demi. Par ailleurs, l'obtention d'une pâte à papier contenant des fibres longues et exempte de charges minérales peut aussi être intéressante. Selon un mode de réalisation, il est proposé un dispositif de séparation de fibres contenues dans un liquide, en particulier des fibres cellulosiques, comprenant un tambour rotatif présentant des fentes séparées par des barrettes s'étendant parallèlement à son axe, des moyens d'alimentation pour amener le liquide contre une face du tambour sous forme d'un lame, tangentiellement à cette face et dans le sens de la rotation du tambour, et des moyens auxiliaires d'entraînement des fibres qui coopèrent avec le tambour pour que des fibres courtes passent au travers du tambour puis soient évacuées et que des fibres longues du produit amené soient retenues par lesdites barrettes puis soient évacuées. Les moyens d'alimentation peuvent comprendre des moyens d'orientation des fibres dans le sens de la rotation ou périphérique du tambour. Selon une variante, des moyens d'alimentation peuvent amener le produit contre une face intérieure du tambour, lesdits moyens auxiliaires d'entraînement comprenant des moyens pour entraîner vers l'intérieur les fibres longues retenues par le tambour. Selon une autre variante, des moyens d'alimentation peuvent amener le produit contre une face extérieure du tambour, lesdits moyens auxiliaires d'entraînement comprenant des moyens pour entraîner les fibres courtes au travers des fentes du tambour. Les moyens d'entraînement peuvent comprendre des moyens de soufflage d'un fluide au travers des fentes du tambour, de l'extérieur vers l'intérieur. Les moyens d'entraînement peuvent comprendre des moyens d'aspiration placés à l'intérieur du tambour. Les moyens d'alimentation comprennent un caisson présentant un bec qui, dans le sens de la rotation du tambour, est en forme de coin dont la pointe se détermine par une fente d'amenée du produit contre le tambour. Le tambour peut comprendre un plateau rotatif portant une des extrémités des barrettes individuelles. Les autres extrémités des barrettes individuelles peuvent être portées par un anneau. Le tambour peut comprendre une plaque cylindrique perforée déterminant lesdites fentes et lesdites barrettes. Selon un autre mode de réalisation, il est proposé un procédé de séparation de fibres contenues dans un produit liquide, comprenant les étapes suivantes : faire tourner un tambour présentant des fentes séparées par des barrettes s'étendant selon son axe, amener le produit contre une face du tambour, tangentiellement à cette face et dans le sens de la rotation du tambour, et activer des moyens auxiliaires d'entraînement coopérant avec le tambour, tels que des fibres courtes peuvent passer au travers de tambour et peuvent être évacuées, tandis que les fibres longues peuvent être retenues par lesdites barrettes et évacuées. Dans ladite lame, les fibres longues peuvent être au moins en partie orientées dans le sens de la rotation du tambour, La vitesse linéaire périphérique du tambour peut être égale à la vitesse linéaire d'amenée du liquide contre le tambour. Des dispositifs de séparation par leurs tailles de fibres cellulosiques vont maintenant être décrits à titre d'exemples non limitatifs, illustrés par le dessin sur lequel : la figure 1 représente une coupe horizontale, selon 1 de la figure 2, d'un dispositif de séparation de fibres cellulosiques ; la figure 2 représente une coupe verticale selon II du dispositif de la figure 1 ; la figure 3 représente une autre coupe verticale selon III du dispositif de la figure 1 ; - la figure 4 représente une coupe agrandie d'un tambour ; et la figure 5 représente une coupe horizontale d'un autre dispositif de séparation de fibres cellulosiques. Le dispositif 1 de séparation, en fonction de leurs tailles, de fibres cellulosiques contenues dans un liquide tel que de l'eau, 20 représenté sur les figures 1 à 4, comprend un tambour cylindrique 2 dont la paroi est constituée par une pluralité de barrettes verticales individuelles 3 dont les extrémités supérieures sont fixées sur la périphérie d'un plateau circulaire horizontal supérieur 4 et dont les extrémités inférieures sont fixées sur un anneau circulaire horizontal 25 inférieur 5 distant du plateau 4. Le plateau circulaire 4 est fixé à l'extrémité inférieure d'un arbre vertical 6 relié à un moteur d'entraînement en rotation 7 schématisé. Les barrettes verticales 3 sont identiques et régulièrement 30 réparties sur la périphérie du tambour cylindrique 2 pour former entre elles des fentes verticales 8 régulièrement réparties. En particulier, les barrettes verticales 3 sont de sections rectangulaires et sont disposées en rayons, leurs grands côtés s'étendant entre l'intérieur et l'extérieur du tambour 2. 15 Par exemple, le diamètre du tambour cylindrique 2 peut être compris entre 500 et 800 millimètres, la section rectangulaire des barrettes 3 peut être telle que sa largeur peut être comprise entre 0,4 et 0,6 millimètres et sa longueur peut être comprise entre 4 et 6 millimètres, la longueur des barrettes entre le plateau 4 et l'anneau 5 peut être comprise entre 150 et 600 millimètres et la largeur des fentes verticales 8 entre les barrettes 3 peut être comprise entre 1,4 et 1,6 millimètres. Dans un exemple de réalisation, les parties d'extrémité hautes des barrettes verticales 3 peuvent être engagées dans des évidements de positionnement 9 ménagés dans une partie annulaire 10 en saillie vers le bas du plateau circulaire 4, les évidements 9 étant ouverts vers le bas et vers l'intérieur. De façon correspondante, les parties d'extrémité basses des barrettes verticales 3 peuvent être engagées dans des évidements de positionnement 11 ménagés dans l'anneau circulaire 5, les évidements 10 étant aussi ouverts vers le bas et vers l'intérieur. La fixation des barrettes 3 dans les évidements de positionnement 9 et 11 peut être assurée par tous moyens connus, par exemple par collage, par coincement à force ou à l'aide d'organes de maintien classiques. A une station d'amenée A, le dispositif de séparation 1 comprend des moyens d'alimentation 12 pour amener le produit contre la face intérieure du tambour cylindrique 2, tangentiellement à cette face et dans le sens de la rotation ou périphérique du tambour cylindrique 2. Ces moyens d'alimentation 12 comprennent un caisson vertical 13 placé à l'intérieur du tambour 2 et relié à une source de liquide à traiter non représentée par un conduit 14. Le caisson 13 présente un bec d'amenée 15 qui, dans le sens R de la rotation du tambour, est en forme de coin dont la pointe détermine une fente verticale 16 d'amenée du produit à traiter contre la face intérieure du tambour 2, cette fente verticale d'amenée 16 étant proche de la face intérieure du tambour cylindrique 2. Ainsi, le liquide à traiter, amené dans le caisson 13, s'écoule dans le bec 15 en accélérant en direction de la fente verticale d'amenée 16 et sort de cette fente 16 tangentiellement à la face intérieure du tambour cylindrique 2 et dans le sens de la rotation R du tambour 2 en formant une lame de liquide 17 sur la face intérieure du tambour cylindrique 2. Une telle disposition est apte à constituer, à la sortie de la fente verticale 16, une lame 17 de liquide dans laquelle les fibres, notamment les plus longues, sont pour la plupart orientées dans le sens de la rotation R ou périphérique du tambour cylindrique 2. Par exemple, la fente verticale d'amenée 16 s'étend sur la majeure partie de la hauteur des barrettes verticales 3 et sa largeur peut être comprise entre 1,3 et 1,7 millimètres A une première station d'évacuation B, le dispositif de séparation 1 comprend une large paroi de déflection 18 disposée verticalement et à distance de la face extérieure du tambour cylindrique 2. Cette paroi de déflection 18 s'étend approximativement à partir de l'endroit où se trouve le bec d'amenée 15 et dans le sens de la rotation R du tambour cylindrique 2. Au-dessous de la paroi de déflection 18 est installée une gouttière de récupération 19. A une deuxième station d'évacuation C qui suit la première station d'évacuation A, le dispositif de séparation 1 comprend des moyens auxiliaires 20 d'entraînement des fibres. Ces moyens auxiliaires d'entraînement 20 comprennent un caisson vertical 21 qui est disposé à l'extérieur du tambour 2 et qui présente un bec vertical de soufflage 22 dont la fente verticale de sortie 23 est orientée radialement en direction du tambour 2. Cette fente verticale 23 s'étend sur la majeure partie de la hauteur du tambour 2. Le caisson 21 est relié à une source non représentée d'un fluide sous pression, par exemple une source d'air sous pression, par un conduit 24. A cette seconde station d'évacuation C, le dispositif de séparation 1 comprend une large paroi de déflection 25 disposée verticalement et à distance de la face intérieure du tambour cylindrique 2, en face du bec de soufflage 22. Au-dessous de la paroi de déflection 25 est installée une gouttière de récupération 26. Le dispositif de séparation 1 peut fonctionner de la manière suivante. La vitesse de rotation du tambour cylindrique 2 et le dispositif d'amenée 12 sont tels que la vitesse linéaire de la lame de liquide 17 à la sortie du bec d'amenée 15 et la vitesse linéaire du tambour 2 sont égales. Par exemple, la vitesse périphérique du tambour cylindrique 2 peut être comprise entre 10 et 40 mètres par seconde. IO A la première station de séparation B, sous l'effet de la force centrifuge, le liquide à traiter qui se dépose sur la face intérieure du tambour 2 est au moins en partie entraîné au travers des fentes verticales 8 du tambour et entraîne avec lui les fibres 27 les plus courtes ainsi que les particules ou charges minérales 28 qu'il contient, 15 tandis que les fibres 29 les plus longues sont retenues par les barrettes verticales 3 à l'intérieur du tambour 2, comme cela est montré sur la figure 4. Cette retenue des fibres 29 les plus longues par les barrettes verticales 3 est grandement facilitée par le fait qu'elles sont orientées, au moins en grande partie, dans le sens R de la rotation ou 20 périphérique du tambour 2 lors que la constitution de la lame de liquide 17 à la sortie du bec d'amenée 16. Les projections de liquide extérieurement au tambour 2, contenant les fibres les plus courtes et les particules, sont arrêtées par la paroi de déflection 18 et tombent dans la gouttière 19 pour être 25 récupérées et évacuées. A la seconde station de séparation C, sous l'effet du flux de soufflage issu du bec de soufflage 22 et qui traverse les fentes verticales 8 du tambour 2, les fibres longues 29 sont séparées du tambour 2 vers l'intérieur 8, en étant arrêtées par la paroi de 30 déflection 25, et tombent dans la gouttière 26 pour être récupérées et évacuées. Il résulte de ce qui vient d'être décrit que le dispositif de séparation 1 présente un fonctionnement en continu grâce au flux continu de liquide à traiter sortant du bec d'amenée 15, de la rotation continue du tambour cylindrique 2 et du flux continu de soufflage sortie du bec de soufflage 22. Compte tenu des effets relativement rapides de la force centrifuge et du soufflage, les équipements décrits plus haut, associés au tambour cylindrique 2 à la station d'amenée A et aux première et deuxième stations d'évacuation B et C pour constituer un poste de séparation, peuvent s'étendre sur seulement une partie du pourtour du tambour cylindrique 2. Il est alors possible de prévoir plusieurs postes de séparation associés au tambour cylindrique 2 et répartis sur la périphérie. Dans une variante de réalisation illustrée sur la figure 5, un dispositif de séparation 30 comprend un tambour cylindrique 2 auquel sont associés les équipements suivants qui remplacent les équipements de l'exemple précédent. A une station d'amenée A, le dispositif de séparation 30 comprend un caisson vertical d'amenée 31 qui est disposé à l'extérieur du tambour 2. Ce caisson 31, symétrique du caisson 13 par rapport au tambour 2, présente un bec d'amenée 32 apte à former une lame 17 de liquide à traiter sur la face extérieure du tambour 2 dans le sens R de la rotation du tambour 2 et est relié à une source de liquide à traiter par un conduit 33. A une première station d'évacuation B, le dispositif de séparation 30 comprend un caisson vertical d'aspiration 34 disposé à l'intérieur du tambour 2 et présentant une large bouche d'aspiration 35, ce caisson étant relié à une source d'aspiration par un conduit 36. Le caisson 34 est adapté pour permettre une aspiration au moins partielle du liquide de la lame de liquide 17 au travers des fentes verticales 8 du tambour 2 qui entraîne avec lui les fibres courtes 27 et les particules 28, tandis que les fibres 29 les plus longues sont retenues par les barrettes verticales 3 contre la face extérieure du tambour 2. A une deuxième station d'évacuation C située au-delà du caisson d'aspiration dans le sens de la rotation du tambour 2, les fibres 29 les plus longues sont libérées et projetées vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge. Le dispositif de séparation 30 comprend une paroi verticale de déflection 37 disposée à l'extérieur du tambour 2 et chargée d'arrêter ces projections. Comme dans l'exemple précédent, les fibres 29 les plus longues peuvent tomber dans une gouttière de récupération pour être évacuées. A la deuxième station d'évacuation C, le dispositif de séparation 30 peut comprendre un caisson vertical de soufflage 38 disposé à l'intérieur du tambour 2 et présentant un bec de soufflage 39 orienté radialement vers le tambour 2, ce caisson 38 étant relié à une source d'un fluide, par exemple d'air sous pression, par un conduit 40. Ce caisson de soufflage 38 peut générer un flux, par exemple d'eau, traversant les fentes verticales 8 du tambour 2 pour faciliter l'évacuation des fibres et assurer un nettoyage du tambour 2. Dans une variante d'exécution, le tambour 2 pourrait comprendre une plaque cylindrique dans laquelle seraient ménagées des perforations formant les fentes 8, en laissant subsister des branches formant les barrettes 3 entre elles.20 REVENDICATIONS1. Dispositif de séparation de fibres contenues dans un liquide, en particulier des fibres cellulosiques, comprenant : un tambour rotatif (2) présentant des fentes (8) séparées par des barrettes (3) s'étendant parallèlement à son axe, des moyens d'alimentation (13, 31) pour amener le liquide contre une face du tambour sous forme d'un lame (17), tangentiellement à cette face et dans le sens de la rotation du tambour, et des moyens auxiliaires d'entraînement (21, 34) des fibres qui coopèrent avec le tambour pour que des fibres courtes passent au travers du tambour puis soient évacuées et que des fibres longues du produit amené soient retenues par lesdites barrettes puis soient évacuées. 2. Dispositif de séparation selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'alimentation (13, 31) comprennent des moyens (15, 32) d'orientation des fibres dans le sens de la rotation ou périphérique du tambour. 3. Dispositif de séparation selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant des moyens d'alimentation (13) pour amener le produit contre une face intérieure du tambour, lesdits moyens auxiliaires d'entraînement comprenant des moyens (21) pour entraîner vers l'intérieur les fibres longues retenues par le tambour. 4. Dispositif de séparation selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant des moyens d'alimentation pour amener le produit contre une face extérieure du tambour, lesdits moyens auxiliaires d'entraînement comprenant des moyens (34) pour entraîner les fibres courtes au travers des fentes du tambour. 5. Dispositif de séparation selon la revendication 3, dans lequel les moyens d'entraînement comprennent des moyens de soufflage (21) d'un fluide au travers des fentes du tambour, de l'extérieur vers l'intérieur. 6. Dispositif de séparation selon la revendication 4, dans lequel les moyens d'entraînement comprennent des moyens d'aspiration (34) placés à l'intérieur du tambour. 7. Dispositif de séparation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'alimentation comprennent un caisson (13, 31) présentant un bec (13, 32) qui, dans le sens de la rotation du tambour, est en forme de coin dont la pointe se détermine par une fente d'amenée du produit contre le tambour. 8. Dispositif de séparation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tambour comprend un plateau rotatif (4) portant une des extrémités de barrettes individuelles (3). 9. Dispositif de séparation selon la revendication 8, dans lequel les autres extrémités des barrettes individuelles sont portées par un anneau (5). 10. Dispositif de séparation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le tambour comprend une plaque cylindrique perforée déterminant lesdites fentes (8) et lesdites barrettes (3). 11. Procédé de séparation de fibres contenues dans un liquide, en particulier de cellulosiques comprenant les étapes suivantes : faire tourner un tambour présentant des fentes séparées par des barrettes s'étendant selon son axe, amener le produit contre une face du tambour sous la forme d'une lame, tangentiellement à cette face et dans le sens de la rotation du tambour, activer des moyens auxiliaires d'entraînement coopérant avec le tambour, tels que des fibres courtes passent au travers de tambour et sont évacuées, tandis que les fibres longues sont retenues par lesdites barrettes et sont évacuées. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel, dans ladite lame, les fibres longues sont au moins en partie orientées dans le sens de la rotation du tambour, 13. Procédé selon l'une des revendications 11 et 12, dans lequel la vitesse linéaire périphérique du tambour est égale à la vitesse linéaire d'amenée du liquide contre le tambour.