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MACHINE A DEFIBRER LA MATIERE PREMIERE DESTINEE A LA FABRICATION DU PAPIER.
L'invention concerne les machines à défibrer la matière première destinée à la fabrication du papier et plus particulièrement les machines du type général qui comportent un rotor à ailettes qui est monté rotatif dans la partie inférieure d'un bac,et qui refoule dans le sens centrifuge par sa périphérie la masse en traitement pour la défibrer et en même temps provo- quer une circulation giratoire de ladite masse dans le bac, cette circulation ayant tendance à noyer les parties flottantes de cette masse et à en amener à plusieurs reprises toutes les portions dans la zone d'action du rotor.
L'invention a notamment pour objet un bac du type à rotor à @ ailettes caractérisé par une cloison qui entoure partiellement le rotor, de façon à dévier une portion de la masse en traitement projetée périphérique- ment par le rotor et à faire revenir la masse déviée dans la direction de refoulement périphérique de la masse non arrêtée.
L'expérience acquise en observant le fonctionnement au jour le jour des machines du type ci-dessus dans les usines de fabrication du papier a démontré que pour maintenir une circulation giratoire satisfaisante de la masse entière en traitement et contenue dans le bac, de diamètre du rotor doit être au moins égal au quart et, de préférence, compris entre le tiers et la moitié du diamètre dudit bac.
Mais, on a constaté que, dans ces ma- chines connues et plus particulièrement dans les machines de grandes dimen- sions, dont le diamètre du bac atteint souvent 6,5 m et dont le-diamètre du rotor doit être de 2 à 3,5 m pour assurer une circulation satisfaisante, les conditions mécaniques et techniques que doit remplir un mécanisme de commande susceptible de transmettre la puissance d'entrée nécessaire et de maintenir la vitesse périphérique voulue du rotor sont très rigoureuses. Pour assurer un fonctionnement satisfaisant pendant des périodes de longues durée, on a fait usage jusqu'ici d'ensembles réducteurs à engrenages pour transmettre la puissance à l'arbre du rotor et ces ensembles augmentent notablement le prix de ces machines.
L'expérience a aussi démontré que, pour une puissance en chevaux donnée, on obtient dans ces machines une action de défibrage plus efficace avec
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un rotor de petit diamètre qu'avec un rotor de plus grand diamètre. Par exemple, un rotor d'un diamètre de 1,2 m tournant à une vitesse à laquelle il consomme 75 kilowatts est plus efficace qu'un rotor de 2,4 m de diamètre ayant des ailettes de même forme tournant à une vitesse à laquelle il con- somme aussi 75 kilowatts, ainsi qu'il ressort du fait que la puissance en chevaux consommée par tonne et par jour par le rotor de petit diamètre pour obtenir un poids donné de pâte défibrée est inférieure à celle qui est con- sommée par le rotor de grand diamètre pour obtenir le même poids de pâte défibrée.
Mais on ne peut pas avoir recours à un rotor de 1,2 m pour main- tenir une circulation tourbillonnaire satisfaisante dans un bac de 6,5 de diamètre et c'est pourquoi les rotors de grand diamètre sont nécessaires dans les bacs de grand diamètre.
La présente invention a notamment pour objet une machine qui comporte un bac de grande capacité dans lequel il est possible de monter un rotor de diamètre relativement petit, le rotor et le bac étant construits et adaptés de façon à permettre à un rotor de petit diamètre de faire naî- tre et de maintenir une circulation satisfaisante dans le bac de toutes les portions de la masse en traitement et une action de submersion satisfaisante de la manière décrite plus loin, mais sans qu'il soit nécessaire de mainte- nir une circulation giratoire de toutes les portions de la masse.
En raison de son diamètre relativement petit, un tel rotor non seulement a un plus grand rendement, mais encore permet d'employer un réducteur à engrenages plus petit, plus léger et moins coiteux et, dans certains cas, d'employer même une simple transmission à courroie trapézoïdale beaucoup moins coûteuse qu'un réducteur à engrenages.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui en est donnée ci-après avec le dessin an- nexé à l'appui, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel :
Fig. 1 est une vue en plan d'un mode de réalisation préféré de la machine suivant l'invention;
Fig. 2 en est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1;
Fig. 3 en est une vue.de face;
Fig. 4 est une vue en perspective de l'intérieur du bac, ob- servé de bas en haut.
Suivant le mode d'exécution représenté, la machine suivant l'in- vention comporte un bac cylindrique de section droite telle qu'il comporte une paroi plane 1 et des portions incurvées 2 et 3 latérale et arrière.
La paroi avant plane 1 est tangente à la portion latérale incurvée 2 qui se prolonge progressivement par la portion 3, dont le rayon est, de pré- férence, un peu plus grand que celui de la portion 3, ainsi qu'on peut le voir,;, La portion 3 se termine par une portion plane 3a de courte longueur qui se raccorde à la paroi 1 en formant un angle 4. Le 'rayon de courbure de la portion 2 est inférieur à la longueur de la paroi antérieure 1. Un bac de ce type communique à la masse un trajet de circulation naturel et opposé une résistance aussi faible que possible à cette circulation.
Un rotor 5 est monté sur un arbre 6 qui traverse la paroi an- térieure 1, est supporté par un palier 7 et tourne suivant son axe qui est horizontal. De préférence, le rotor est situé au voisinage de l'angle 4 et du fond 8 du bac. Ce rotor comporte des ailettes 9 qui refoulent la masse dans le sens centrifuge autour de sa périphérie entière, la direction du refoulement étant la résultante des composantes radiale et tangentielle du mouvement imprimé à la masse par les ailettes du rotor, mais cette direc- tion étant toujours sensiblement parallèle à la paroi antérieure plane 1.
La machine suivant l'invention comporte certains éléments cannus, tels qu'une cloison déflectrice n'entourant qu'une portion de la périphérie du rotor et servant à arrêter et à dévier une portion de la masse projetée périphériquement par le rotor et à lui donner la direction d'une portion de la masse projetée périphériquement'et non arrêtée.
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Une cloison incurvée 10 est donc disposée au fond du bac, au voisinage de l'angle 4 autour d'une portion de la périphérie du rotor, 'à peu près sur un quart de cette périphérie, et cette cloison a, de préférence la forme d'une volute. Elle est située entre, d'une part, la paroi anté- rieure 1 et, d'autre part, une paroi 11 de telle sorte que la matière qui est arrêtée et déviée par la cloison 10 est dirigée dans la direction de la masse refoulée par un quadrant adjacent du rotor;
de la sorte est créé un courant puissant parallèle à la paroi plane 1., Ce courant qui constitue le courant de circulation prédominant dans le bac subit, à son tour, une déviation de la part des portions incurvées 2 et 3 de la paroi du bac, de telle sorte qu'est eréée et maintenue une circulation constante dans le sens des aiguilles d'une montre (par rapport à la partie supérieure de la machine) de la totalité de la masse contenue dans le bac et cette circulation à tendance à amener à plusieurs reprises toutes les portions submergées de la masse dans la zone d'action du rotor. En raison de la manière dont un angle est formé entre la portion 3 de la paroi du bac et la paroi antérieure 1 de ce bac, la masse arrive directement contre la face du rotor.
La seconde condition à remplir pour obtenir une machine donnant satisfaction consiste dans son aptitude à submerger les éléments de la masse en traitement qui ont tendance à flotter à la surface. Au moment de l'in- troduction de la matière mise dans la machine, la réalisation de cette con- dition est particulièrement impérieuse, mais elle reste nécessaire pendant toute la durée du fonctionnement, car une grande partie de l'énergie produite par le rotor est dissipée au-dessous de la surface qui reste relativement calme, en particulier si la consistance de la masse en traitement est assez forte .
Pour remplir cette condition, un couvercle 12 est disposé au- dessus du rotor pour arrêter la masse refoulée de bas en haut par le rotor Ce couvercle est de préférence horizontal et se prolonge le long de la.paroi plane 1 du bac. Il comporte dans le voisinage de l'angle 4 une portion 13 incurvée vers le bas et raccordée à la portion latérale 3a de la paroi du bac.
Une paroi 14 parallèle à la paroi 1 et située,dans un plan intermédiaire entre la paroi 1 et la paroi 11 s'étend vers le bas à partir du couvercle 12 formant ainsi un écran. Cet écran est relativement étroit sauf au voisinage du point où il est raccordé à la paroi 3a, où la portion 14.La de cet écran est un peu plus large et comporte un bord inférieur 14b qui se trouve à la hauteur du niveau maximum de fonctionnement de la machine.
Cela veut dire qu'on peut faire fonctionner la machine à un niveau plus bas, mais pour obtenir les meilleurs résultats elle ne doit pas fonctionner à un niveau plus élevé que le bord 14b.
Le couvercle 12 qui arrête la masse lui imprime une autre direc- tion. Une portion de la masse suit un trajet plus ou moins parallèle à la paroi 1 et comme l'indique la flèche 15 (fig. 4) est déviée vers le bas par la portion incurvée 13 et la paroi 3a, en vue d'intensifier le courant de circulation principal. Mais une portion de la masse se déplace latéralement comme l'indique la flèche 16 dans la direction de l'écran 14 qui l'arrête de nouveau et la dévie vers le bas contre la surface de la massé en traite- ment, cette portion déviée quittant la paroi 14 sous forme d'une nappe ayant un volume et une vitesse suffisante pour submerger les éléments flottants en mouvement dans sa zone de déplacement.
Cette nappe est particulièrement efficace à cause de sa position
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lmmédiatèment:Jau-dessl1s -et en avant du rotor, la ré.g.on,aubrnergéé'située -- devant le rotor est une région de basse pression dans laquelle la matière est attirée de tous les côtés . La vitesse et le volume de ladite nappe sont suffisants pour lui permettre de pénétrer profondément au-dessous de la sur- face et de pousser ainsi les éléments flottants dans ladite région à basse pres sion , d'où ils sont immédiatement dirigée vers le rotor.
Il est maintenant..facile de comprendre pourquoi le bord inférieur de la paroi 14 formant écran ne doit pas se prolonger au-dessous du niveau de fonctionnement de la masse contenue dans le bac, car quelle que fût la
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longueur de cette paroi au-dessous de ce niveau, elle empêcherait la nappe de submerger les éléments flottants.
De plus, il est important d'empêcher une circulation de prendre naissance en sens inverse ou à contre courant au-dessous de la surface de la matière, ce qui pourrait donner lieu à la formation d'une zone de turbn.. lence ou un espace mort au-dessous de l'écran 14 au voisinage de la paroi 3. A cet effet, une ailette verticale 17 est disposée sur la paroi 3a paral- lèlement à la paroi 1 et cette ailette est située entre cette paroi 3a et l'écran 14. Cette ailette doit se prolonger assez bas à partir d'un niveau voisin de celui du bord 14b. Cette ailette empêche que la masse refoulée par le rotor et arrêtée par la paroi 3a ne prenne une direction latérale en¯ sens inverse du mouvement de circulation principal.
On remarquera qu'alors qu'une portion de la masse refoulée est déviée et sert à assurer la submersion des éléments flottants, une nota- ble portion de la masse ainsi déviée revient dans le courant de circulation principal, en y apportant sa propre énergie.
Pour faire sortir la masse traitée, soit pour vider le bac à la fin d'une opération par charges intermittentes, soit d'une manière eonti- nue pendant une opération en continu, il est prévu au fond du bac une gril- le 18 à travers laquelle la masse peut s'écouler dans une chambre de sortie 19. La grille est située à côté de la paroi plane 1, au-dessous et dans une position légèrement déportée par rapport au rotor et dans laquelle elle est balayée par le courant de circulation principal. Les barreaux de la gril- le sont parallèles à la direction du courant, dont l'énergie a tendance à maintenir la grille propre et sans obstructions.
On a constaté qu'il est extrêmement avantageux de prévoir dans le fond du bac une portion inclinée 20 au voisinage de la partie inférieure de la portion de paroi incurvée 2, cette portion présentant une surface qui arrête et dévie vers le haut la masse qui circule le long de la paroi 1 au voisinage du fond du bac, contribuent ainsi à mélanger la masse des niveaux supérieur et inférieur du bac. La paroi inclinée 20 contribue aussi au transfert de l'énergie à la masse à l'extrémité du bac et améliore la cir- culation de la masse principale dans tout le volume du bac. De préférence, cette portion inclinée 20 se prolonge jusqu'au voisinage immédiat de l'ex- trémité de la grille 18 et une seconde portion inclinée 21 part de la paroi 3 et aboutit au voisinage du côté de la grille pour faciliter la vidange du bac .