Machine pour la réduction d'une matière première à l'état de pâte liquide. L'invention a pour objet une machine pour la réduction d'une matière première à l'état de pâte liquide, notamment d'une matière pre mière utilisée dans la fabrication du papier, cette machine comprenant un disque moteur monté à. rotation dans une cuve pour impri mer à ladite matière un mouvement circula toire vers l'extérieur à caractère tourbillon naire, ce disque étant muni de palettes pour provoquer ledit mouvement circulatoire de la matière en traitement, un écran placé dans la trajectoire suivie par la matière entre l'inté rieur de la cuve et une sortie, cet écran étant incliné vers le haut et.
vers l'extérieur et placé à une certaine distance du disque, et des moyens portés par le disque et destinés à em- pêcher des particules de se déposer sur l'écran sans être entraînées avec ladite matière circu lant vers l'extérieur.
La machine selon l'invention est caracté risée en ce que lesdits moyens comprennent au moins une saillie disposée sur ledit disque, séparément des palettes et à une certaine dis tance de l'écran, ladite saillie étant agencée de telle manière qu'elle déloge efficacement pen dant la rotation toutes particules tendant à séjourner sur l'écran.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de la machine objet. de l'invention.
Les fig. 1 et 2 montrent, respectivement en coupe verticale et en plan, une machine destinée spécialement à la marche continue. La fie. 3 montre, schématiquement en coupe suivant 3-3 de la fie. 1, un détail de la machine à une échelle plus petite.
Les fie. 4 et 5 montrent, respectivement en plan et en élévation latérale, un détail du ro tor à ailettes de la machine représentée sur les fig. 1 et 2.
La lie. 6 est une coupe suivant 6-6 de la fie. 4.
Les fie. 7 et 8 montrent, respectivement, des coupes de détails suivant 7-7 et 8-8 de la fie. 9.
La fie. 9 montre, en coupe partielle, un détail suivant 9-9 de la fie. 4.
La fig. 10 montre, en coupe verticale axiale, une variante d'exécution du rotor à ailettes de la machine montrée sur les fie. 1 et 2.
Les fie. 11 et 12 montrent, respectivement en coupe verticale et en plan, une autre forme d'exécution de la machine destinée plus spé cialement au traitement de charges distinctes.
Les fie. 13 et 14 montrent, respectivement en élévation latérale et en plan, une partie du rotor à aillettes de la machine représentée aux fie. 11 et 12.
La fie. 15 montre, en développement, une partie du rotor représenté aux fie. 13 et 14. La fie. 16 montre, en plan (une partie étant arrachée), un rotor destiné aux ma chines représentées aux fie. 19 à 22.
Les fie. 17 et 18 montrent, respectivement en coupe suivant 17-17 et 18-18 de la fig. 16, des détails du rotor. Les fig. 19 et 20 montrent, respectivement en coupe verticale et en plan, une autre forme d'exécution de la machine destinée plus spé cialement à la marche continue.
Les fig. 21 et 22 montrent, respectivement en coupe verticale et en plan, une dernière forme d'exécution destinée plus particulière ment au traitement de charges distinctes.
La machine, montrée sur les fig. 1 et 2, comprend une cuve 20 comportant une partie supérieure 21 à paroi cylindrique, une partie inférieure 22 à paroi évasée et un fond 23. Cette cuve est supportée par des éléments 24. Au-dessous de la cuve est monté un méca nisme de transmission 25, par exemple un ré- dueteur à engrenages, dont l'entraînement, dans le cas représenté, s'effectue par l'inter médiaire d'une poulie 26 à partir d'un mo teur (non représenté) convenablement placé. Le mécanisme de transmission 25 commande un arbre vertical 27 qui supporte un rotor à palettes 30 destiné à tourner au fond de la cuve 20.
Le fond de la cuve 20 présente une paroi cylindrique verticale 31 qui entoure à une certaine distance la périphérie du rotor 30, de manière à constituer une chambre annulaire 32 destinée à recueillir les déchets lourds, mé talliques ou autres corps analogues; cette chambre est munie, en outre, d'une trappe de vidange et denettoyage 33.
Unedeuxième paroi cylindrique verticale 35, placée à l'extérieur de la paroi 31 précitée, forme avec celle-ci une chambre annulaire 40 séparée de l'inté rieur de la cuve par un tamis incliné et per foré 42, également appelé écran d'extraction, dont les perforations ont une dimension déter minée de façon que seules les particules d'une certaine dimension - relativement faible puissent traverser ce tamis et pénétrer à l'in térieur de la chambre 40 en sortant de la cuve, comme on le verra par la suite.
Une con duite relie une lumière de sortie 44 de la chambre 40 à un réservoir régulateur cylin drique 45 disposé verticalement et muni de dispositifs de réglage, par exemple 1-me vanne à déplacement vertical, pour maintenir le ni veau voulu de matière à traiter à l'intérieur de la cuve, ce réservoir régulateur 45 étant relié à son tour, par l'intermédiaire d'une conduite appropriée et d'une pompe 46, à un bac alimenteur ou autre installation adéquate, par exemple une batterie d'appareils de raf finage.
Le rotor à ailettes 30 est représenté plus en détail et à plus grande échelle sur les fig. 4 à 10; il comporte un plateau ou disque 50, de forme circulaire, fixé sur l'extrémité supé rieure de l'arbre 27 et muni d'un embout co nique 51 qui en recouvre la fixation sur l'ar bre 27. Le disque 50 est. également muni (le plusieurs palettes 52 réparties à, des interval les angulaires égaux autour de la périphérie du disque. Chacune des palettes 52 est consti tuée par une lame soudée à une plaquette 53 boulonnée sur le disque 50; chacune des pla quettes 53 porte deux palettes.
En outre, plu sieurs pales intérieures 54 de dimensions sen siblement. plus importantes que celles des pa lettes 52 sont également portées par des pla ques 55 boulonnées sur le disque 50.
Lorsque la machine fonctionne, le rotor 30 tourne à une vitesse périphérique relativement élevée de l'ordre de 900 à. 1070 tours(min. dans le sens de la flèche 56 et les pales inter nes 54 agissent principalement comme élé ments de refoulement ayant pour rôle de chas ser constamment la matière vers l'extérieur du disque en la répartissant. autour de sa. circon férence, ce qui établit. à. l'intérieur de la cuve une circulation ayant le caractère tourbillon naire désiré.
Les palettes 52 placées à. l'exté rieur des pales 54 et. dont. la vitesse linéraire est, par conséquent, supérieure, refoulent en core davantage la, matière vers l'extérieur tout en agissant efficacement sur elle en la cisail lant dans la zone relativement. peu profonde qui surmonte le rotor.
Avec une vitesse de ro tor de l'ordre susindiqué, de manière que la masse de particules solides ne puisse se dépo ser dans les interstices séparant des palettes voisines 52, mais puisse néanmoins se trouver exactement à la portée de ces palettes pour subir de celles-ci l'effet. désiré de eisaillage ou d'abrasion, on facilite sensiblement la réduc tion de la. matière en pâte.
La hauteur des palettes peut être modi fiée suivant les dimensions de la cuve et du rotor utilisés, la consistance de la matière à traiter et l'action que l'on désire produire sur cette matière. Ainsi, des résultats éminemment favorables ont été réalisés dans des cuves de 5, 50 et 6 m de diamètre, avec des rotors de 2 in de diamètre dont les palettes extérieures 52 avaient une hauteur de 35 mm et les pa les intérieures 54 une hauteur de 95 mm.
Dans des cuves plus petites, utilisant des ro tors de petit diamètre, par exemple des cuves de 4,25 et 4,85 m de diamètre munies de ro tors de 1,50 à 1,70 m de diamètre, les palettes extérieures peuvent être légèrement. plus han tes, par exemple 50 mm, tandis que dans les cuves de 2,45 à 3,65 m de diamètre dans les quelles tournent des rotors clé 0,90 m à 1,20 m de diamètre, des palettes extérieures, ayant jusqu'à 100 mm de hauteur, ont donné toute satisfaction.
En général, l'augmentation de hauteur des palettes se traduit par un accrois sement aussi bien de leur puissance dé refou lement que de l'énergie absorbée par l'intalla- tion, les résultats les plus satisfaisants avec des palettes hautes ayant. été obtenus dans le traitement de matières à forte consistance.
La fig. 1 montre, à l'aide de flèches la cir- culat.ion produite dans la masse de matière traitée pendant le fonctionnement de l'appa reil; les couches inférieures de matière que contient la cuve sont constamment évacuées vers l'extérieur du rotor en direction du tamis incliné 42.
Au fur et à mesure que l'opération de réduction en pâte se poursuit, des parti cules avant été réduites à la grosseur voulue en vue de traverser le tamis 42 passent effec tivement à travers ce tamis pour gagner la chambre 40 et., de là, le réservoir régulateur 45 et les autres parties de l'installation. Par conséquent, le traitement de la matière peut s'effectuer d'une manière continue, en ajou tant périodiquement de la matière fraîche en remplacement de la matière réduite en pâte et évacuée à travers le tamis.
L'on remarquera également qu'étant donné l'angle aigu avec lequel la matière évacuée frappe le tamis 42, cette matière a tendance à chasser du tamis les particules trop grosses pour le traverser et qui pourraient avoir tendance à. séjourner sur le tamis.
Dans certaines conditions., de grosses par ticules de matière peuvent rester dans le tamis, malgré le mouvement- circulatoire imprimé à la matière, et si on ne les déloge pas, elles pourraient, avoir tendance à obturer le tamis et nuire ainsi au rendement de la ma chine, car il est. évident que si une particule relativement grosse est retenue sur le tamis, elle aura tendance à y rester en raison de l'uniformité du mouvement produit. par les palettes mobiles 52.
Pour rompre cette unifor mité du mouvement afin de déloger les parti cules qui auraient tendance à séjourner sur le tamis 42, on prévoit un moyen destiné à diriger un jet à phis grande vitesse vers l'ex térieur du rotor, et cela en un certain point de sa périphérie.
Ce résultat est obtenu à l'aide d'une seule pale 60, de construction spéciale, portée par une plaque 53a qui porte également une des palettes 52. La pale 60 est placée à proximité de la périphérie du disque 50 et elle s'étend vers l'extérieur de la. périphérie du disque, au-delà des palettes 52, de fa-con que sa partie extérieure possède une vitesse linéaire propor tionnellement supérieure à celle des palettes 52.
La pale 60 comporte une face concave externe 61 avec un rayon croissant vers le bord de fuite de la pale et qui s'étend partiel lement en porte-à-faux au-dessus du fond de la cuve afin de produire un jet de matière ayant une vitesse sensiblement supérieure à ce11e du restant de la matière circulant vers l'extérieur.
La face opposée 62 de la. pale 60 est convexe, afin de donner à la pale la résistance néces saire avec le minimum d'épaisseur, pour ré duire l'effet de déséquilibre produit dans le rotor; le bord supérieur de cette pale s'élève obliquement avec un angle relativement grand de manière à lui donner une hauteur croissante en direction de son bord de fuite et sensible ment supérieure à celle des palettes 52, le rap port des hauteurs étant approximativement de 3 à 1 au point le plus élevé de la pale. Cela permet de réaliser un jet dirigé vers le haut, et, par ailleurs, grâce à la forme inclinée des bords de la pale, les ficelles, etc., et d'autres corps solides frappant la pale sont évacués rapidement vers l'extérieur.
Des moyens sont prévus pour empêcher l'accumulation de matières solides dans l'es pace qui sépare la face inférieure du disque 50 du fond de la cuve. En effet, cette face inférieure du disque du rotor est munie de plusieurs palettes incurvées 65 qui produi sent un mouvement de refoulement vers l'ex térieur dont la force est suffisante pour déga ger constamment l'espace environnant de tou tes particules solides qui ont tendance par ailleurs à être aspirées hors de cet espace par l'effet produit par les autres pales.
Ces pa lettes 65 n'ont pas nécessairement de grandes dimensions; ainsi, des résultats satisfaisants ont été obtenus, dans le cas d'un rotor de 1,50 m de diamètre, avec des palettes incur vées 65 de seulement 10 mm de hauteur et en viron 38 mm de largeur. Il peut être égale ment avantageux de renforcer le bord exté rieur du rotor à l'aide d'une couronne rappor tée 66, comme on le voit fig. 10.
La machine comporte également un dispo sitif permettant d'éliminer continuellement des déchets et rebuts flottants de la cuve 20, tels que baguettes, attaches pour papier, mor ceaux de cellophane et objets analogues. Une tour 70 est placée à côté de la cuve 20 et re liée à l'intérieur de celle-ci par l'intermédiaire d'un couloir 71 qui traverse la chambre 40 de la façon représentée sur le dessin. En regard de ce couloir 71, le tamis ou écran d'extrac tion 42 présente unme ouverture 72. Un déflec teur 75 avant une section transversale trian gulaire est monté dans la partie inférieure du couloir 71 et en divise l'extrémité externe en deux passages 76 et 77, supérieur et inférieur, qui aboutissent à l'intérieur de la tour 70.
A l'intérieur de celle-ci est, agencé un élévateur à. godets 80 qui. comprend une chaîne passant. autour de poulies 81 et commandé par un mo teur 82; cette chaîne porte des godets 83 qui se déversent dans un récipient 84 placé à l'ex trémité supérieure de la tour, un portillon 85 étant prévu pour permettre d'évacuer les ma- tières déposées dans ce récipient 8.1. Une chi cane 86 approximativement en forme de Z est montée dans la.
tour de façon que sa partie médiane principale soit inclinée vers le haut entre un point situé au-dessous du niveau du passage 76 et du côté descendant de la chaîne à godets 80, et un point situé sensiblement au- dessus dudit passage 76 et au voisinage du côté ascendant de la chaîne à. godets.
Pendant la, marche de la machine, les dé chets de dimensions relativement urandes, à éliminer, sont chassés vers l'extérieur par la force centrifuge produite par le rotor 30 et, gagnent directement, à travers l'ouverture 72, le couloir 76 qui se trouve au même niveau horizontal que la face supérieure du rotor. Normalement, la. masse de ces morceaux de déchets, par rapport. à leur poids, est telle qu'ils sont. refoulés en totalité à l'intérieur de la. tour où leur flottabilité naturelle les fait monter au-dessus du passage 76.
Simultané ment, les fibres utiles qui pourraient être en traînées vers l'extérieur par les déchets et qui ne sont pas évacuées par ].'élévateur à godets peuvent revenir d'elles-mêmes en circulation en passant autour du déflecteur 75 et., de là, à travers l'ouverture 72 pour revenir vers l'in térieur de la. cuve où leur réduction en pâte se poursuit. Les déchets qui restent dans la tour s'élèvent le long de la chicane 86 de fa çon à s'accumuler an niveau supérieur de l'eau que contient la tour dans l'espace rela tivement réduit qui sépare l'extrémité supé rieure de cette chicane de la paroi de la tour à. l'endroit où circule le côté ascendant de la chaîne à.
godets 80, ce qui concentre les dé chets en question et facilite leur enlèvement par les godets 83 qui les déversent dans le récipient 84. Cette disposition facilite la mar che continue de l'installation, attendu que les déchets flottants sont continuellement élimi nés avec le minimum de perte en fibres utiles.
Les fi-. 11 et 12 montrent une machine analogue à celle des fig. 1 et. 2, sa conception générale la destinant cependant plutôt à une marche intermittente que continue; étant donné que de nombreux organes sont identi ques dans les deux installations, ils sont dési- gués par les mêmes chiffres de référence sur les fig. 11 et 12 que sur les fig. 1 et 2.
Toute fois, les fig. 11 et 12 montrent une variante d'exécution de la transmission de commande du rotor à palettes 90, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission 25 est accouplé di rectement au moteur 97 monté au-dessous de la cuve, La pompe 92 est reliée directement par une conduite 93 à une ouverture d'éva cuation 94 prévue au fond de la chambre 40 et commandée par une vanne95actionnée par un vérin hydraulique 96. L'ouverture 33 à travers laquelle s'opère l'élimination des dé chets lourds est également commandée par une vanne 97 actionnée par un vérin hydraulique 98.
L'écran 42 qui surmonte la chambre 40 peut être perforé ou non; dans ce dernier cas, des perforations peuvent être prévues dans la paroi 31 pour permettre à la matière réduite en pâte d'atteindre la chambre 40 afin d'être évacuée de la cuve à l'aide de la pompe 92 lorsque la vanne 95 est ouverte. Attendu que cette machine est destinée à être alimentée avec des charges distinctes, les déchets qui s'y seraient accumulés peuvent être évacués après vidange de la pâte de la, cuve.
1l a été observé, dans le fonctionnement de cette machine destinée à. la marche inter- rrrittente qu'une certaine partie de la matière solide que contient la charge peut se concen trer au centre du rotor sans jamais atteindre la matière mise en circulation dans la cuve. Pour éviter cet inconvénient et assurer une réduction uniforme en pâte de la totalité de la clrage, le rotor 90 est muni d'une partie saillante centrale spéciale 99 que montrent en détail les fig. 13 à 15.
La partie saillante 99 présente une hauteur relativevent élevée, par exemple 40 cm environ, ainsi qu'une forme conique destinée à éloigner les particules so lides du centre du rotor pour qu'elles pénè trent dans le courant tourbillonnaire que le rotor entretient dans la masse de matière à traiter. Elle présente à sa base un diamètre approximativement égal au quart du diamètre du disque. On obtient également de meilleurs résultats avec cette partie saillante 99 en la munissant d'une ou plusieurs palettes faisant saillie 100 qui produisent un effet de refoule ment vers l'extérieur qui chasse toutes parti cules solides pour les introduire dans le cou rant tourbillonnaire de matière traitée pro duit par le rotor.
Dans la marche continue, ce séjour de particules solides au centre du rotor ne constitue pas d'ordinaire un inconvé nient majeur, même si une certaine quantité de matière s'accumule sur le rotor, car son volume est maintenu dans des proportions re lativement faibles en raison de l'effet d'attri tion que la matière en mouvement exerce continuellement sur cette accumulation de ma tière au centre du rotor. En tout cas, le cha peau de rotor 51, bien que de dimensions sen siblement inférieures à celles de l'organe sail lant 99, possède une efficacité appréciable pour réduire au minimum ces accumulations indésirables.
La machine représentée aux fig. 1 à 5 con vient particulièrement pour des installations de grandes dimensions, la cuve et. certains autres organes principaux pouvant être r6ali- sés économiquement en fonderie. Les fig. 19 et 20 montrent une autre forme d'exécution destinée essentiellement à être construite dans des dimensions relativement réduites,
la cuve et certains autres organes de ce pilon pouvant être avantageusement construits par soudage sans nécessiter, au départ, la fabrication de modèles de fonderie. La cuve 110 est cy lindri- qu e et comporte un fond 111 sur la face infé rieure duquel est soudée une console 112 qui porte deux paliers verticaux 113 dans lesquels est monté l'arbre 114 du rotor 115.
L'extré mité inférieure de cet arbre 114 porte une poulie 116 entraînée par une courroie 117 commandée par la poulie 118 montée sur l'ar bre d'-un moteur 120 qui est monté en position verticale à proximité de la cuve. Avec des pou lies 116 et 118 de dimensions différentes, comme le représente le dessin, on obtient une transmission réductrice, entre le moteur et le rotor, sans interposition d'une boîte à vitesses ou d'un réducteur plus coûteux.
Au fond de la cuve 110 est monté un tamis perforé et. incliné 123 qui limite une chambre d'extraction 125 correspondant à la chambre 40 de la première forme d'exécution; cette chambre 125 a une forme triangulaire, en coupe transversale, et elle est reliée, par l'in termédiaire d'une lumière 126,à un caisson régulateur 127 muni d'un dispositif de rac cordement 128 avec une conduite appropriée en vue de l'évacuation de la matière traitée, comme dans le cas des fig. 1 et 2. Le bord interne du tamis 123 se termine radialement à l'extérieur du rotor 115 afin de former un espace destiné à recueillir les déchets lourds qui peuvent être ensuite évacués par l'ouverture de vidange 130, munie d'un couvercle 131.
L'ensemble comporte un deuxième dispositif d'évacuation des déchets sous forme d'un col lecteur 135 supporté au-dessous de la cuve et relié directement à l'intérieur de celle-ci à tra vers une ouverture 136 pratiquée dans le fond 111 et qui débouche dans la chambre 125; cette ouverture 136 est surmontée par une deuxième ouverture 137 prévue dans le tamis 123 et correspondant à l'ouverture 72 de la fig. 1. Ainsi, chaque fois que des déchets sont refoulés par le rotor à palettes dans l'ouv er- ture 137, ils frappent la paroi 138 derrière cette ouverture et tombent dans le collecteur 135 dont ils sont évacués ultérieurement à tra vers le portillon de vidange 139.
Le rotor 115 est représenté en détail sur les fig. 16 à 18 et peut être également réalisé par soudage afin d'en abaisser le prix de re vient. Il comporte un disque inférieur prin cipal 140 soudé à un moyeu cylindrique 141. La face supérieure du rotor est constituée par quatre plaques 142 en forme de secteur, éga lement soudées au moyeu 141 et à la périphé rie du disque 140; la forme de ces plaques 142 est conçue pour donner au rotor une allure générale conique et elles sont suppor tées à l'intérieur du rotor par des entretoises ou nervures radiales 143.
Des palettes 145 semblables aux palettes 52 sont soudées le long du bord périphérique des plaques 142 et des pales incurvées supplémentaires 146 sont sou dées, plus près du centre des plaques 142, à celles-ci et au moyeu 141. Un couvercle 147 est boulonné sur l'extrémité supérieure de l'arbre 114 afin de fermer le dessus du rotor. Ce rotor d'allure générale conique produit, en raison de son moyeu 141 et des palettes 145, un effet semblable à celui des autres ro tors décrits pour la marche continue de la.
machine; de plus, sa. construction par soudage de pièces distinctes est plus économique que s'il était fabriqué d'une seule pièce venue de fonderie, attendu que toutes les pièces peu vent être fabriquées à partir de tôles ou pla ques métalliques sans utiliser de modèles spé ciaux de fonderie. Comme dans les formes d'exécution précédemment décrites, ce rotor porte .des moyens (non représentés) destinés à empêcher des particules de séjourner sur le tamis 123.
Les fig. 21 et 22 montrent, une machine analogue à celle décrite avec références aux fig. 19 et 20, sauf qu'elle est essentiellement destinéeàêtre alimentée par charges séparées; les organes correspondants portent les mêmes chiffres de référence.
Dans cette forme d'exé cution, le dispositif 135 pour l'évacuation des déchets n'est pas utilisé et. la lumière de sortie 126 peut être reliée directement à une con duite, ainsi qu'il a été décrit. plus haut au sujet des fig. 7.1 et 12, sans utiliser de caisson régulateur. Il a été également constaté que la construction du rotor 11.5 telle que décrite ci- dessus exerce,
sur les particules solides que contient la matière traitée, l'action déviatrice souhaitée tout en empêchant que ces parti cules puissent séjourner au centre du rotor et sans nécessiter une partie saillante centrale telle que la partie 99 décrite plus haut.
Machine for reducing a raw material to the state of liquid paste. The subject of the invention is a machine for reducing a raw material to the state of liquid pulp, in particular a raw material used in the manufacture of paper, this machine comprising a motor disc mounted on. rotation in a tank to impart to said material an outward circulating movement of a vortex character, this disc being provided with paddles to cause said circulatory movement of the material being treated, a screen placed in the path followed by the material between the interior of the tank and an outlet, this screen being tilted upwards and.
towards the outside and placed at a certain distance from the disc, and means carried by the disc and intended to prevent particles from being deposited on the screen without being entrained with said material circulating towards the outside.
The machine according to the invention is characterized in that said means comprise at least one projection arranged on said disc, separately from the pallets and at a certain distance from the screen, said projection being arranged in such a way that it effectively dislodges during the rotation any particles tending to stay on the screen.
The appended drawing represents, by way of example, several embodiments of the object machine. of the invention.
Figs. 1 and 2 show, respectively in vertical section and in plan, a machine intended especially for continuous walking. The fie. 3 shows, schematically in section on 3-3 of the fie. 1, a detail of the machine on a smaller scale.
The fies. 4 and 5 show, respectively in plan and in side elevation, a detail of the vane rotor of the machine shown in FIGS. 1 and 2.
The dregs. 6 is a cut on 6-6 of the fie. 4.
The fies. 7 and 8 show, respectively, detail sections along 7-7 and 8-8 of the fie. 9.
The fie. 9 shows, in partial section, a detail along 9-9 of the figure. 4.
Fig. 10 shows, in axial vertical section, an alternative embodiment of the finned rotor of the machine shown on the fies. 1 and 2.
The fies. 11 and 12 show, respectively in vertical section and in plan, another embodiment of the machine intended more specifically for the treatment of distinct loads.
The fies. 13 and 14 show, respectively in side elevation and in plan, a part of the fin rotor of the machine shown in fig. 11 and 12.
The fie. 15 shows, in development, part of the rotor shown in FIGS. 13 and 14. The fie. 16 shows, in plan (a part being torn off), a rotor intended for the machines represented in the fies. 19 to 22.
The fies. 17 and 18 show, respectively in section along 17-17 and 18-18 of FIG. 16, details of the rotor. Figs. 19 and 20 show, respectively in vertical section and in plan, another embodiment of the machine intended more specifically for continuous walking.
Figs. 21 and 22 show, respectively in vertical section and in plan, a last embodiment intended more particularly for the treatment of separate loads.
The machine, shown in fig. 1 and 2, comprises a tank 20 comprising an upper part 21 with a cylindrical wall, a lower part 22 with a flared wall and a bottom 23. This tank is supported by elements 24. Below the tank is mounted a control mechanism. transmission 25, for example a gear reducer, the drive of which, in the case shown, is effected by means of a pulley 26 from a motor (not shown) suitably placed. The transmission mechanism 25 controls a vertical shaft 27 which supports a paddle rotor 30 intended to rotate at the bottom of the tank 20.
The bottom of the tank 20 has a vertical cylindrical wall 31 which surrounds the periphery of the rotor 30 at a certain distance, so as to constitute an annular chamber 32 intended to collect heavy waste, metallic or other similar bodies; this chamber is also provided with an emptying and cleaning hatch 33.
A second vertical cylindrical wall 35, placed outside the aforementioned wall 31, forms therewith an annular chamber 40 separated from the inside of the tank by an inclined and drilled screen 42, also called an extraction screen. , the perforations of which have a determined dimension so that only particles of a certain size - relatively small can pass through this sieve and enter the interior of the chamber 40 when leaving the tank, as will be seen by after.
A duct connects an outlet lumen 44 from chamber 40 to a cylindrical regulator tank 45 arranged vertically and provided with adjustment devices, for example a vertically displaced valve, to keep the desired level of material to be treated at. inside the tank, this regulating tank 45 being connected in turn, by means of a suitable pipe and a pump 46, to a feeding tank or other suitable installation, for example a battery of refining.
The finned rotor 30 is shown in more detail and on a larger scale in FIGS. 4 to 10; it comprises a plate or disc 50, of circular shape, fixed on the upper end of the shaft 27 and provided with a conical end piece 51 which covers the fixing thereof on the shaft 27. The disc 50 is. also provided (the several pallets 52 distributed at equal angular intervals around the periphery of the disc. Each of the pallets 52 is constituted by a blade welded to a plate 53 bolted to the disc 50; each of the plates 53 carries two pallets.
In addition, several interior blades 54 of significant dimensions. larger than those of the pallets 52 are also carried by plates 55 bolted to the disc 50.
When the machine is in operation, the rotor 30 rotates at a relatively high peripheral speed of the order of 900 to. 1070 revolutions (min. In the direction of the arrow 56 and the internal blades 54 act mainly as delivery elements having the role of constantly chasing the material towards the outside of the disc, distributing it around its circumference. , which establishes a circulation inside the vessel having the desired vortex character.
The pallets 52 placed at. the exterior of the blades 54 and. whose. the linear speed is, therefore, higher, further push the material outwards while effectively acting on it by shearing it in the relatively area. shallow that surmounts the rotor.
With a speed of ro tor of the above-mentioned order, so that the mass of solid particles cannot be deposited in the interstices separating neighboring pallets 52, but can nevertheless be located exactly within the reach of these pallets to be subjected to those this is the effect. desired shearing or abrasion, it significantly facilitates the reduction of. paste material.
The height of the pallets can be modified according to the dimensions of the tank and of the rotor used, the consistency of the material to be treated and the action to be produced on this material. Thus, eminently favorable results were achieved in tanks of 5, 50 and 6 m in diameter, with rotors of 2 in diameter, the outer vanes 52 of which had a height of 35 mm and the inner sides 54 a height of. 95 mm.
In smaller tanks using small diameter rotors, for example 4.25 and 4.85 m diameter tanks with 1.50 to 1.70 m diameter rotors, the outer pallets can be slightly. larger, for example 50 mm, while in the tanks of 2.45 to 3.65 m in diameter in which turn key rotors 0.90 m to 1.20 m in diameter, outer pallets, up to 'at 100 mm in height, gave complete satisfaction.
In general, the increase in the height of the pallets results in an increase both in their discharge power and in the energy absorbed by the plant, the most satisfactory results with high pallets having. been obtained in the treatment of materials with a high consistency.
Fig. 1 shows, by means of arrows, the circulation produced in the mass of material treated during the operation of the apparatus; the lower layers of material contained in the tank are constantly discharged to the outside of the rotor in the direction of the inclined screen 42.
As the pulping process continues, pre-reduced particles to pass through sieve 42 do pass through this sieve to chamber 40 and, from there , the regulator tank 45 and the other parts of the installation. Therefore, the processing of the material can be carried out in a continuous manner, periodically adding fresh material to replace the pulped material and discharged through the screen.
It will also be appreciated that due to the acute angle at which the discharged material hits the screen 42, this material tends to push out of the screen particles that are too large to pass through and which might tend to. stay on the sieve.
Under certain conditions, large particles of material may remain in the sieve, despite the circulatory movement imparted to the material, and if not dislodged they may tend to clog the sieve and thus impair the performance of the material. the ma chine, because it is. evident that if a relatively large particle is retained on the sieve it will tend to remain there due to the uniformity of movement produced. by mobile pallets 52.
To break this uniformity of movement in order to dislodge the particles which would tend to remain on the screen 42, a means is provided for directing a high-speed jet towards the outside of the rotor, and this at a certain point. of its periphery.
This result is obtained using a single blade 60, of special construction, carried by a plate 53a which also carries one of the pallets 52. The blade 60 is placed near the periphery of the disc 50 and it extends. outward from the. periphery of the disc, beyond the pallets 52, so that its outer part has a linear speed proportionally greater than that of the pallets 52.
The blade 60 has an outer concave face 61 with an increasing radius towards the trailing edge of the blade and which extends partially cantilevered above the bottom of the tank in order to produce a jet of material having a speed substantially greater than that of the remainder of the material flowing outward.
The opposite face 62 of the. blade 60 is convex, in order to give the blade the necessary resistance with the minimum thickness, to reduce the effect of imbalance produced in the rotor; the upper edge of this blade rises obliquely with a relatively large angle so as to give it an increasing height towards its trailing edge and appreciably greater than that of the vanes 52, the ratio of the heights being approximately 3 to 1 at the highest point of the blade. This makes it possible to achieve a jet directed upwards, and, moreover, thanks to the inclined shape of the edges of the blade, the strings, etc., and other solid bodies striking the blade are rapidly discharged outwards.
Means are provided to prevent the accumulation of solids in the space which separates the underside of the disc 50 from the bottom of the vessel. In fact, this lower face of the rotor disc is provided with several curved vanes 65 which produce an outward upward movement of which the force is sufficient to constantly clear the surrounding space of all your solid particles which tend moreover to be sucked out of this space by the effect produced by the other blades.
These pallets 65 do not necessarily have large dimensions; thus, satisfactory results have been obtained, in the case of a rotor 1.50 m in diameter, with curved vanes 65 only 10 mm high and about 38 mm wide. It may also be advantageous to reinforce the outer edge of the rotor with the aid of an attached crown 66, as seen in fig. 10.
The machine also comprises a device making it possible to continuously eliminate waste and waste floating from the tank 20, such as sticks, paper ties, pieces of cellophane and the like. A tower 70 is placed next to the tank 20 and re linked inside the latter by means of a passage 71 which passes through the chamber 40 as shown in the drawing. Opposite this passage 71, the sieve or extraction screen 42 has a single opening 72. A deflector 75 before a triangular cross section is mounted in the lower part of the passage 71 and divides the outer end into two passages. 76 and 77, upper and lower, which end inside tower 70.
Inside it is, arranged an elevator to. 80 cups which. includes a passing chain. around pulleys 81 and controlled by a motor 82; this chain carries buckets 83 which flow into a container 84 placed at the upper end of the tower, a gate 85 being provided to allow the materials deposited in this container 8.1 to be removed. An approximately Z-shaped hook 86 is mounted in the.
turn so that its main middle portion slopes upwardly between a point below the level of passage 76 and the downward side of bucket chain 80, and a point substantially above said passage 76 and adjacent from the ascending side of the chain to. buckets.
During the operation of the machine, the relatively large waste to be eliminated are driven outwards by the centrifugal force produced by the rotor 30 and, through the opening 72, gain directly, the passage 76 which is at the same horizontal level as the top face of the rotor. Normally the. mass of these pieces of waste, compared. to their weight, is as they are. fully repressed inside the. tower where their natural buoyancy makes them climb above passage 76.
At the same time, useful fibers which might be dragged outward by the waste and which are not removed by the bucket elevator may return on their own by passing around the deflector 75 and. there, through the opening 72 to return to the interior of the. tank where their reduction in paste continues. The waste remaining in the tower rises along chicane 86 so as to accumulate at the upper level of the water in the tower in the relatively small space between the upper end of this tower. baffle of the tower wall at. where the ascending side of the chain runs to.
buckets 80, which concentrates the waste in question and facilitates their removal by the buckets 83 which discharge them into the receptacle 84. This arrangement facilitates the continuous operation of the installation, since the floating waste is continuously eliminated with the minimum loss of useful fibers.
The fi-. 11 and 12 show a machine similar to that of FIGS. 1 and. 2, its general conception, however, intended to be more intermittent than continuous; since many components are identical in the two installations, they are designated by the same reference numerals in figs. 11 and 12 than in fig. 1 and 2.
However, figs. 11 and 12 show an alternative embodiment of the control transmission of the vane rotor 90, characterized in that the transmission mechanism 25 is coupled directly to the motor 97 mounted below the tank, the pump 92 is directly connected by a pipe 93 to a discharge opening 94 provided at the bottom of the chamber 40 and controlled by a valve 95 actuated by a hydraulic cylinder 96. The opening 33 through which the removal of heavy waste takes place is also controlled. by a valve 97 actuated by a hydraulic cylinder 98.
The screen 42 which surmounts the chamber 40 may or may not be perforated; in the latter case, perforations may be provided in the wall 31 to allow the pulped material to reach the chamber 40 in order to be discharged from the tank using the pump 92 when the valve 95 is open . Whereas this machine is intended to be supplied with separate loads, the waste which would have accumulated there can be evacuated after emptying the dough from the tank.
1l has been observed in the operation of this machine intended for. operation interrrrittent that a certain part of the solid matter contained in the charge can concentrate in the center of the rotor without ever reaching the material circulating in the vessel. In order to avoid this drawback and to ensure uniform pulping of the whole of the clrage, the rotor 90 is provided with a special central protrusion 99 which is shown in detail in FIGS. 13 to 15.
The protruding part 99 has a high relative wind height, for example about 40 cm, as well as a conical shape intended to move the solid particles away from the center of the rotor so that they penetrate into the vortex current which the rotor maintains in the mass. of material to be processed. It has at its base a diameter approximately equal to a quarter of the diameter of the disc. Better results are also obtained with this protruding part 99 by providing it with one or more protruding pallets 100 which produce an outward pushing effect which drives out any solid particles to introduce them into the swirling flow of material. processed product by the rotor.
In continuous operation, this stay of solid particles in the center of the rotor is not usually a major drawback, even if a certain amount of material accumulates on the rotor, because its volume is kept in relatively small proportions. because of the attraction effect that moving matter continually exerts on this accumulation of matter in the center of the rotor. In any case, the rotor cha skin 51, although of significantly smaller dimensions than those of the sail lant member 99, has an appreciable efficiency in reducing to a minimum these undesirable accumulations.
The machine shown in fig. 1 to 5 is particularly suitable for large installations, the tank and. certain other main parts which can be made economically in a foundry. Figs. 19 and 20 show another embodiment intended essentially to be built in relatively small dimensions,
the tank and certain other members of this pestle can be advantageously constructed by welding without initially requiring the manufacture of foundry models. The tank 110 is cylindrical and has a bottom 111 on the lower face of which is welded a bracket 112 which carries two vertical bearings 113 in which is mounted the shaft 114 of the rotor 115.
The lower end of this shaft 114 carries a pulley 116 driven by a belt 117 controlled by the pulley 118 mounted on the shaft of a motor 120 which is mounted in a vertical position near the tank. With pou lies 116 and 118 of different dimensions, as shown in the drawing, a reduction transmission is obtained, between the motor and the rotor, without the interposition of a gearbox or of a more expensive reduction gear.
At the bottom of the tank 110 is mounted a perforated screen and. inclined 123 which limits an extraction chamber 125 corresponding to the chamber 40 of the first embodiment; this chamber 125 has a triangular shape, in cross section, and it is connected, via a slot 126, to a regulating box 127 provided with a connecting device 128 with a suitable pipe for the purpose of evacuation of the treated material, as in the case of FIGS. 1 and 2. The inner edge of the screen 123 ends radially on the outside of the rotor 115 in order to form a space intended to collect the heavy waste which can then be discharged through the drain opening 130, provided with a cover 131. .
The assembly comprises a second waste evacuation device in the form of a reader neck 135 supported below the tank and connected directly inside the latter through an opening 136 made in the bottom 111 and which opens into room 125; this opening 136 is surmounted by a second opening 137 provided in the screen 123 and corresponding to the opening 72 of FIG. 1. Thus, each time that waste is forced by the paddle rotor into the opening 137, it hits the wall 138 behind this opening and falls into the collector 135, from which it is subsequently discharged through the gate. drain 139.
The rotor 115 is shown in detail in Figs. 16 to 18 and can also be produced by welding in order to lower the cost of return. It comprises a main lower disc 140 welded to a cylindrical hub 141. The upper face of the rotor consists of four sector-shaped plates 142, also welded to the hub 141 and to the periphery of the disc 140; the shape of these plates 142 is designed to give the rotor a generally conical appearance and they are supported inside the rotor by spacers or radial ribs 143.
Paddles 145 similar to paddles 52 are welded along the peripheral edge of the plates 142 and additional curved blades 146 are welded, closer to the center of the plates 142, to them and to the hub 141. A cover 147 is bolted onto. the upper end of the shaft 114 to close the top of the rotor. This generally conical rotor produces, because of its hub 141 and the vanes 145, an effect similar to that of the other tors described for the continuous operation of the.
machine; moreover, his. Construction by welding of separate parts is more economical than if it were made from a single piece from the foundry, since all the parts can be made from metal sheets or plates without using special foundry models. As in the embodiments previously described, this rotor carries means (not shown) intended to prevent particles from staying on the screen 123.
Figs. 21 and 22 show a machine similar to that described with reference to FIGS. 19 and 20, except that it is essentially intended to be supplied by separate loads; the corresponding parts bear the same reference numbers.
In this form of execution, the device 135 for the disposal of waste is not used and. the exit lumen 126 can be connected directly to a duct, as has been described. above regarding fig. 7.1 and 12, without using a regulator box. It was also found that the construction of the rotor 11.5 as described above exerts,
on the solid particles contained in the material treated, the desired deflection action while preventing these particles from residing in the center of the rotor and without requiring a central protrusion such as part 99 described above.