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.