Brevet FR3024951A1 — publié le 20160226

La présente invention a pour objet la géométrie des dents d'un disque de garniture de disperseur rapide pour la trituration à chaud d'une matière fibreuse telle que notamment de la pâte à papier, comportant sur une de ses faces une pluralité de dents disposées selon une série de cercles concentriques, chacune desdites dents présentant sensiblement une forme de prisme triangulaire et comportant, en considérant le sens de rotation du disque de dispersion, une face avant, une face arrière et deux faces latérales. La production de pâte à papier à partir de matières recyclées suppose une phase de défibrage de la pâte et de nombreuses autres étapes de procédés dont une étape de dispersion (ou de trituration) à chaud, destinée à décrocher et/ou réduire en taille les impuretés résiduelles, telles que notamment des particules d'encre ou de tonner attachées aux fibres. La dispersion à chaud consiste donc à réduire les impuretés à un état quasi microscopique par un effet mécanique de broyage, puis selon les cas, à les évacuer ou pas par lavage ou par 20 flottation. Cette opération s'effectue généralement au moyen d'un dispositif de dispersion rapide qui peut comporter, de manière classique, deux disques coaxiaux, respectivement appelés Rotor et Stator, tournant à grande vitesse l'un contre l'autre et dont 25 chacune des faces internes respectives est garnie d'une pluralité de dents distribuées en rangées concentriques. Ces dernières définissent ensemble une série de gorges et d'angles d'attaque agissant mécaniquement sur la pâte. Il existe à l'heure actuelle sur le marché plusieurs types de 30 disques de dispersion se différenciant les uns des autres par la géométrie de leurs dents. Ces dernières ont cependant pour caractéristique commune de présenter des arêtes vives, qui provoquent des contraintes de cisaillement lors du croisement des dents du Rotor avec les dents du Stator. 35 Cet effet de cisaillement, généré par le passage d'une dent d'un disque de dispersion dans une gorge du deuxième disque en 3024951 2 vis-à-vis, lorsque qu'il s'applique aux fibres, a pour inconvénient de générer des « fines » (poussières de fibres) et d'augmenter le degré Schopper de la pâte (effet de raffinage indésirable et réduction de sa capacité d'égouttage). 5 Les fines produites ont tendance à résulter en une importante perte de matière première pour une usine à papier. Cette perte de matière première génère des frais supplémentaires et son impact économique peut être considérable. Par ailleurs, il a également été constaté que la mise en 10 oeuvre des disques de dispersion classiques, dont les dents présentent des arêtes vives, a pour effet de réduire la quantité de fibres longues d'une pâte à papier. Or, les fibres longues sont indispensables pour conférer au papier sa résistance. Les usines de papier se voient par conséquent bien souvent dans 15 l'obligation d'en rajouter par la suite dans la pâte lors de la fabrication du papier, ce qui suppose non seulement une étape mais également un volume de matière supplémentaire et donc des coûts de fabrication supplémentaires. La présente invention vise par conséquent à pallier ces différents inconvénients et propose de fournir un disque de dispersion d'une matière fibreuse telle que notamment de la pâte à papier permettant de favoriser les effets de frottement et non pas de cisaillement de la matière fibreuse, de sorte à améliorer l'efficacité du procédé de dispersion rapide et à réduire le volume de déchets tout en préservant la longueur des fibres et leur capacité d'égouttage. Par ailleurs, par effet induit, un autre objet de l'invention est également de proposer un disque de dispersion dont la durée de vie des dents est allongée. A cet effet, l'invention a pour objet un disque de dispersion du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce qu'au moins un des angles d'attaque formés entre la face avant et chacune des faces latérales de ladite dent comporte un biseau s'étendant sur au moins une partie de sa hauteur. Conformément à une variante de réalisation préférentielle de l'invention, ledit biseau est à 45°. 3024951 3 L'invention prévoit également que le biseau s'étende sur l'angle d'attaque interne de la dent en considérant le centre du disque de dispersion, lorsqu'un seul angle d'attaque est biseauté. 5 Conformément à une autre variante de réalisation, le biseau peut s'étendre sur chacun des angles d'attaque interne et externe de la dent en considérant le centre du disque de dispersion. Selon une possibilité de l'invention, le biseau peut 10 s'étendre sur l'ensemble de l'angle d'attaque et comporter deux côtés parallèles formant chacun un angle de 135° avec respectivement une face latérale et la face avant de la dent. Selon une autre possibilité, le biseau peut s'étendre depuis la base de la dent en direction de son sommet et 15 présenter une forme de triangle rectangle dont deux côtés forment chacun un angle de 135° avec respectivement une face latérale et la face avant de la dent. Dans ce cas, le biseau peut, de manière alternative, s'étendre sensiblement sur la moitié de la hauteur de l'angle 20 d'attaque ou sensiblement sur le tiers de la hauteur de l'angle d'attaque. La présente invention sera mieux comprise à la lecture des exemples détaillés de réalisation décrits en référence aux figures 1 à 3 annexées, fournies à titre d'exemples non 25 limitatifs, et dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue partielle de dessus d'un disque de dispersion selon l'invention dans lequel les deux angles d'attaque de chacune des dents sont biseautées sur l'ensemble de leur hauteur, 30 - La figure 2 est une vue d'un détail de deux disques de dispersion de la figure 1 assemblés pour former un dispositif de dispersion, et - La figure 3 est une vue d'un détail de deux disques de dispersion selon l'invention assemblés pour former un 35 dispositif de dispersion et dans lesquels les deux 3024951 4 angles d'attaque de chacune des dents sont biseautées sur une partie de leur hauteur seulement. En référence aux figures, la présente invention concerne un disque de dispersion 1, 10 pour la trituration à chaud d'une 5 matière fibreuse telle que notamment de la pâte à papier, qui comporte de manière classique sur une de ses faces 2, 20 une pluralité de dents 3, 30 disposées selon une série de cercles concentriques. De manière classique deux disques de dispersion 1, 10 identiques sont destinés à être montés en rotation sur un 10 même axe, leurs faces 2, 20 respectives se faisant face. Ils forment alors ensemble un dispositif de dispersion dans lequel un disque de rotation 1, 10, définit un rotor 4, 40 tournant à haute vitesse dans un sens illustré par la flèche Ro, R'0, tandis que l'autre disque de dispersion 1, 10, définit un stator 5, 50 15 qui demeure immobile ou tourne à haute vitesse dans le sens opposé matérialisé par la flèche R1, R'l par rapport au rotor 4, 40. Dans les exemples illustrés, chacune des dents 3, 30 d'un disque de dispersion 1, 10 présente sensiblement une forme de 20 prisme triangulaire et comporte, en considérant le sens de rotation Ro, R'0, R1, R'l du disque de dispersion 1, 10, une face avant 6, 60, deux faces latérales 7, 8, 70, 80, et une face arrière 9, 90. Conformément à l'invention, dans l'exemple illustré aux 25 figures 1 et 2, les faces latérales 7, 8 d'une dent 3 du disque de dispersion 1 sont reliées à la face avant 6 de la dent 3 par un angle d'attaque interne 11, externe 12 (en considérant le centre du disque de dispersion 1), comportant chacun un biseau 13, 14 à 45°. Dans cette variante de réalisation, chacun des 30 biseaux 13, 14 s'étend sur l'ensemble de l'angle d'attaque interne 11 et externe 12 respectif, et comporte deux côtés parallèles 15, 16 formant chacun un angle a égal à 135° avec respectivement une face latérale 7, 8 et la face avant 6 de la dent 3. 35 Dans l'exemple illustré à la figure 3, les faces latérales 70, 80 d'une dent 30 du disque de dispersion 10 sont reliées à 3024951 5 la face avant 60 de la dent 30 par un angle d'attaque interne 110, externe 120 (en considérant le centre du disque de dispersion 10), comportant chacun un biseau 130, 140 à 45°. Dans cette variante de réalisation, chacun des biseaux 130, 140 5 s'étend sur sensiblement la moitié de la hauteur de l'angle d'attaque interne 110 et externe 120 respectif, et présente une forme de triangle rectangle dont deux côtés 150, 160 forment chacun un angle de 135° avec respectivement une face latérale 70, 80 et la face avant 60 de la dent 30. 10 Grâce à de telles configurations, l'angle d'attaque 11, 12, 110, 120 entre la face avant 6, 60 d'une dent 3, 30 et chacune de ses faces latérales 7, 8, 70, 80 est adouci ce qui permet de modérer l'action mécanique d'un dispositif de dispersion formé par deux disques de dispersion 1 ou deux disques de dispersion 15 10 sur une matière fibreuse telle que notamment de la pâte à papier. Avantageusement, à chaque croisement de dents 3, 30 sera ainsi produit un micro effet de compression de la matière fibreuse, qui s'apparente plutôt au travail d'un triturateur 20 lent appelé aussi kneader, qu'à celui d'un disperseur rapide. Le fait que la matière fibreuse subit localement un effet de compression, ce qui génère des frottements internes fibres à fibres, et non pas un cisaillement, permet avantageusement d'améliorer l'efficacité du procédé de dispersion et de réduire 25 le volume de déchets tout en préservant la longueur des fibres. Par ailleurs, du fait que les angles d'attaque 11, 12, 110, 120 sont biseautés et l'efficacité accrue, on pourra réduire l'énergie spécifique appliquée et par conséquent la durée de vie des dents 3, 30, donc d'un disque de dispersion 1, 10. 30 Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples décrits ci-dessus sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, il pourrait par exemple être envisagé de ne biseauter que l'angle d'attaque interne 11, 110, d'une dent 3, 30 ou de prévoir un biseau 13, 14, 130, 140 35 s'étendant sur une hauteur moindre, par exemple correspondant 3024951 6 sensiblement au tiers de la hauteur d'un angle d'attaque 11, 110, 12, 120. REVENDICATIONS1. Disque de dispersion (1, 10) pour la trituration à chaud d'une matière fibreuse telle que notamment de la pâte à papier, comportant sur une de ses faces (2, 20) une pluralité de dents (3, 30) disposées selon une série de cercles concentriques, chacune desdites dents (3, 30) présentant sensiblement une forme de prisme triangulaire et comportant, en 10 considérant le sens de rotation (Ro, R'0, R1, R'1) du disque de dispersion (1, 10), une face avant (6, 60), une face arrière (9, 90) et deux faces latérales (7, 8, 70, 80), caractérisé en ce qu'au moins un des angles d'attaque (11, 12, 110, 120) formés entre la face avant (6, 60) et chacune des faces latérales (7, 15 8, 70, 80) de ladite dent (3, 30) comporte un biseau (13, 14, 130, 140) s'étendant sur au moins une partie de sa hauteur. 2. Disque de dispersion (1, 10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit biseau (13, 14, 130, 140) est à 45°. 20 3. Disque de dispersion (1, 10) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le biseau (13, 14, 130, 140) s'étend sur l'angle d'attaque interne (11, 110) de la dent (3, 30) en considérant le centre du disque de dispersion (1, 10) lorsqu'un seul angle d'attaque (11, 12, 110, 120) est 25 biseauté. 4. Disque de dispersion (1, 10) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le biseau (13, 14, 130, 140) s'étend sur chacun des angles d'attaque interne (11, 110) et externe (12, 120) de la dent (3, 30) en considérant 30 le centre du disque de dispersion (1, 10). 5. Disque de dispersion (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le biseau (13, 14) s'étend sur l'ensemble de la hauteur de l'angle d'attaque (11, 12) et comporte deux côtés parallèles (15, 16) formant chacun un 35 angle a de 135° avec respectivement une face latérale (7, 8) et la face avant de la dent (3). 3024951 8 6. Disque de dispersion (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le biseau (130, 140) s'étend depuis la base de la dent en direction de son sommet et présente une forme de triangle rectangle dont deux côtés (150, 5 160) forment chacun un angle de 135° avec respectivement une face latérale (70, 80) et la face avant (60) de la dent (30). 7. Disque de dispersion (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le biseau (130, 140) s'étend sensiblement sur la moitié de la hauteur de l'angle d'attaque (110, 120). 8. Disque de dispersion (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le biseau (130, 140) s'étend sensiblement sur le tiers de la hauteur de l'angle d'attaque (110, 120).