EP0629738A1 - Rotor pour l'épuration hydrodynamique sous pression de pâte à papier, et appareil muni de ce rotor - Google Patents

Rotor pour l'épuration hydrodynamique sous pression de pâte à papier, et appareil muni de ce rotor Download PDF

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Publication number
EP0629738A1
EP0629738A1 EP94401238A EP94401238A EP0629738A1 EP 0629738 A1 EP0629738 A1 EP 0629738A1 EP 94401238 A EP94401238 A EP 94401238A EP 94401238 A EP94401238 A EP 94401238A EP 0629738 A1 EP0629738 A1 EP 0629738A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
shoulder
screen
axis
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP94401238A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Lamort
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kadant Lamort SAS
Original Assignee
E&M Lamort Fils SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E&M Lamort Fils SA filed Critical E&M Lamort Fils SA
Publication of EP0629738A1 publication Critical patent/EP0629738A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02Straining or screening the pulp
    • D21D5/023Stationary screen-drums
    • D21D5/026Stationary screen-drums with rotating cleaning foils

Definitions

  • the present invention relates to a rotor for the hydrodynamic purification under pressure of paper pulp originating in particular from recycling old paper, and to the device provided with this rotor.
  • the apparatus comprises in a closed tank a cylindrical screen and a closed cylindrical rotor provided at its periphery with blades which sweep the screen while moving at high speed and at very short distance from the sheet perforated.
  • This device can operate either centrifugal or centripetal depending on the direction of rotation of the rotor.
  • the perforations are holes or slots depending on the nature of the dough and impurities, and the inner surface of the sieve is smooth or profiled, the perforation being located at the bottom of the groove in the latter case.
  • the blade is wedge-shaped with a radial edge and an edge inclined at an angle of 20 to 30 ° on the wall of the rotor. Whatever the direction of rotation, the dough between the rotor and the screen is rotated with the rotor. For centrifugal operation the radial face perpendicular to the rotor is similar to a scraper which pushes the dough.
  • the coarse pulp from the primary disintegration treatments in pulpers is filtered in this device intended for centrifugal operation.
  • the coarsest impurities are removed.
  • the dough which then contains only small impurities is filtered in an identical device intended for centripetal operation.
  • centrifugal purification device it includes a sieve inside which rotates a rotor composed of eccentric lobes ( relative to the longitudinal axis of the sieve ); for example the lobes are eccentric towards one another: the cylinder has an oval shape in cross section.
  • this rotor is to produce pulsations which prevent clogging of the screen: the portion of the rotor which approaches the screen produces an increase in pressure, the portion of the rotor which moves away from the screen produces a depression.
  • the purifier is centrifugal and has a closed rotor, produced as in the previous document from the lobes of an eccentric cylinder; but instead of being eccentric towards one another, they are by sliding one over the other which gives, in cross section two offset half-cylinders.
  • This rotor rotates in front of a profiled sieving surface similar to that described in FR-A-2 410 081.
  • the operating principle is the same: the rotor has two opposite shoulders which extend over the entire length of the sieve and which have the function of driving the dough in motion at speed rotor. The shoulders are squeegees. But unlike the blade of the aforementioned device, the rear face of the shoulder is not flat and inclined, it is cylindrical and thus the depression created behind the shoulder is less and distributed over a larger peripheral surface. .
  • this device can give good results as regards the purification flows, it has the drawback of having a large fractionation which the turbulence caused by the profile of the screen only limits.
  • the main objective of the invention is to provide an apparatus which avoids this fractionation.
  • centrifugal purification devices with open drum: the devices, well known (for example by FR-A-1.546 .515), consist of a cylindrical screen inside which rotates a rotor in its axis.
  • the rotor consists of an axial shaft which carries arms at the ends of which blades are mounted which have a hydrodynamic profile.
  • the object of the present invention is to provide a purification device allowing centrifugal or centripetal operation, usable in primary purification for the sieving of pulp very rich in impurities, giving purification results at least equal to those of known devices and without splitting.
  • the subject of the invention is a rotor for the hydrodynamic purification under pressure of paper pulp from old paper in purifiers of known type comprising a cylindrical screen characterized in that it comprises a body of generally cylindrical shape extending along a longitudinal axis of rotation and which comprises a succession along the longitudinal axis of n identical elements juxtaposed, each element having a cylindrical shape , the wall on the side of the screen having a shoulder on either side of which it describes a spiral winding around the longitudinal axis over less than 360 °, the foot and the top of the shoulder forming with respect to said axis a very small angular deviation so that the face of the shoulder is inclined towards the surface of the screen, the angle of this inclination relative to the radial plane passing through the foot of the shoulder being between 5 ° and 80 °, the elements being offset in rotation from one to the other by an angle ( ⁇ ) of a value of at least (360 / n) °, n being equal to at least 3.
  • the rotor in a first embodiment, is designed to perform centrifugal cleaning. It is a closed drum formed for stacking n identical elements, and placed inside the sieve.
  • the angle of inclination of the shoulder is between 5 and 45 °, preferably between 10 and 30 °.
  • the rotor is designed to carry out a centripetal purification.
  • the rotor surrounds the screen from the outside; it is a body of revolution of cylindrical outer wall and inner spiral wall according to the preceding definition.
  • the angle of inclination of the shoulder is between 10 and 60 °.
  • the invention also relates to the apparatus for hydrodynamic purification under pressure of paper pulp.
  • the apparatus is of the type comprising a closed tank containing at least one fixed cylindrical screen separating two chambers, and a rotor coaxial with the screen according to any one of the preceding definitions.
  • the device is equipped with a rotor intended for centrifugal purification.
  • the purification apparatus comprises a closed volume 1 provided with an inlet 2 for raw pulp, an outlet 3 for purified pulp and an outlet 4 for rejects.
  • a fixed cylindrical sieve 5 with a longitudinal axis 6 is mounted in the volume in a manner known per se. It determines in the volume two chambers: a chamber 21 for the incoming dough, an outlet chamber 23 for the incoming dough.
  • a rotor 7 of generally cylindrical body is mounted in the volume coaxially with the sieve.
  • This rotor 7 is a closed drum in which the dough does not penetrate. It consists of a coaxial juxtaposition of a plurality of identical elements 8 8.1, 8.2, 8.3, each of generally cylindrical shape composed of a wall 9 wound in a spiral over approximately 360 ° between two plane walls 10,11 perpendicular to the axis 6.
  • the two ends 12, 13 of the wall are offset radially and connected by a surface element 14, preferably planar, forming a shoulder.
  • the two ends 12, 13 are further apart from one another so as to give, relative to the longitudinal axis 6, a very small difference ⁇ , of the order of 30 '' a few degrees for example.
  • the face or plane of the shoulder 14 is inclined towards the surface of the screen, that is to say towards the rear with respect to the radial plane 15 passing through the foot 12 of the shoulder at an angle ⁇ of l '' from 10 ° to 30 °.
  • the elements 8 of the rotor are offset in rotation with respect to each other by the same angular value ⁇ .
  • the rotor consists of three elements 8.1; 8.2; 8.3; the shoulders are offset by an angle of (360/3) ° or 120 ° between them ( Figure 5).
  • the rotor can be made up of 4, 5 elements or many more; the corresponding angular difference ⁇ would be (360/4) °, (360/5) °, etc.
  • each element carries such a member which has the shape of a blade. It is arranged on the wall 9 opposite the diametrical opposite of the shoulder 14 and made with the plane 17, perpendicular to the longitudinal axis 6, an angle ⁇ between 1 and 15 °, the value of the angle being chosen. in particular according to the nature of the dough, its concentration and the characteristics of the sieve and the desired longitudinal circulation speeds. (figure 4).
  • the height 18 of the blade varies so as to remain in the cylindrical template 19 of the rotor.
  • the leading edge 20 of the blade is inclined at an angle ⁇ of the order of 45 to 70 °, in the example of about 60 °, so as to avoid the formation of clumps of fibers.
  • the shoulders 14 can be inclined at an angle ⁇ relative to the longitudinal axis 6, between approximately -15 °. and + 15 ° in order to act on the longitudinal movement of the dough.
  • any combination of the inclinations of the shoulders and of the blades 16 may be provided.
  • the first shoulder 14.1 may be inclined by 7 °, the second 14.2 by 0 °, and the third 14.3. -5 °, that is to say a reverse inclination towards the central element 8.2 of the rotor.
  • Such an arrangement makes it possible to act on the residence time of the dough in the sieving space (circulation speed).
  • the elements 8 are offset backwards with respect to each other, in the sense that the direction of rotation of the rotor being that indicated by the arrow R (the shoulder being an edge d 'attack), the second shoulder 14.2 is behind the first 14.1 with an offset of 120 °, the third is still behind 120 °.
  • the operation of the apparatus is as follows: the paste being supplied under pressure at 2 enters the inlet chamber 21 then into the screening space 22.
  • the paste pushed by the inclined shoulder 14 is applied against the interior surface of the sieve 5, then it undergoes a constant low vacuum and continues until the return of the shoulder.
  • the paste therefore undergoes successive applications (one at each passage of the shoulder), and the sieving seems to be obtained by the force of these repeated pulsations against the perforated surface.
  • the longitudinal movement can be accelerated or slowed down by the arrangement of the blades (their number, their inclination), the longitudinal inclinations of the shoulders and also by the direction of the shifts of the elements between them ( ⁇ ⁇ ).
  • the value of the inclination ⁇ of the shoulder 14 is chosen so as to, on the one hand, avoid the wedge effect with the wall of the sieve, which can happen beyond 40 ° and, on the other hand, limit the rotational movement of the dough as much as possible.
  • the shoulder is inclined in order to avoid or minimize the entrainment of the dough. Everything happens as if the paste, projected by this inclined surface towards the sieve, was applied and immobilized on the sieve. So unlike existing devices where the shoulder is a doctor blade which has the function of driving the dough at the speed of the rotor, here the inclination of the shoulder has the opposite function in order to obtain a considerable speed difference, such as in open rotors. As the speed of the moving dough is very low, so is the centrifugal force, and the constant vacuum which follows the shoulder is then sufficient to balance this weak centrifugal force. Under this balance, filtration appears to be carried out under the only differential pressure between the walls of the screen, created by the feed.
  • the device is equipped with a rotor intended for centripetal purification.
  • the device 24 comprises a closed volume 25 provided with an inlet 26 for raw pulp, an outlet 27 for purified pulp and an outlet 28 for rejects.
  • a cylindrical screen 29 of axis of revolution 30 is fixedly mounted in this volume.
  • a rotor 31, of generally cylindrical shape, is mounted coaxially with the screen in rotation around the latter on its outer face 32. It is a set of elements 80 hollow cylindrical, their wall being full.
  • the outer face 33 of each element 80 is cylindrical, of circular cross section, the inner face 34 has in cross section a spiral shape over approximately 360 °.
  • the two ends 35, 36 are offset radially and angularly by a very small angle ⁇ , and connected by a surface element 37, preferably planar, forming a shoulder.
  • the shoulder is inclined towards the surface of the screen, that is to say towards the rear with respect to the radial plane 38 passing through the foot 36 of the shoulder, by an angle ⁇ of the order of 10 to 60 °.
  • the rotor 31 is constituted by the coaxial juxtaposition of a plurality of identical elements 80.1; 80.2; 80.3, angularly offset from each other by the same angular value ⁇ relative to the axis of revolution 30.
  • centrifugal rotor All the other characteristics described for the centrifugal rotor can be applied to the centripetal rotor.
  • the rotor according to the invention provides numerous advantages, the main ones of which are illustrated in the following comparative table of centrifugal purifications produced from a constant raw pulp quality.
  • the "drum” rotor is used in an apparatus of the type described in patent FR-A 2,410,081 cited in the preamble. In each case the dimensions of the devices and the screens are identical. The results are expressed relative to the reference observation, made on the use of a drum rotor. CONCENTRATION FLOW RATE P.ABSORBEE SPLITTING Drum rotor 1 1 1 Important Open rotor 1.15 0.9 / 1.0 0.85 / 0.90 low Rotor according to the invention 1.25 1.10 0.70 very weak
  • the rotor according to the invention purify the pulp without fractionation, but the purification is faster, which allows a greater flow rate, with a pulp more concentrated in dry matter, and consumes less energy.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

Rotor pour l'épuration hydrodynamique sous pression de pâte à papier issue de vieux papiers dans des épurateurs de type connu comportant un tamis cylindrique caractérisé en ce qu'il comporte un corps de forme générale cylindrique s'étendant le long d'un axe 6 longitudinal de rotation et qui comporte une succession selon l'axe longitudinal 6 de n éléments identiques 8 juxtaposés, chaque élément 8 ayant une forme cylindrique, la paroi du côté du tamis présentant un épaulement 14 de part et d'autre duquel elle décrit un enroulement en spirale autour de l'axe longitudinal 6 sur moins de 360°, le pied et le sommet de l'épaulement faisant par rapport audit axe un écart angulaire Ω très faible de manière que la face 14 de l'épaulement soit inclinée vers la surface du tamis l'angle α de cette inclinaison par rapport au plan radial passant par le pied de l'épaulement étant compris entre 5° et 80°, les éléments 8 étant décalés en rotation autour de l'axe 6 de l'un à l'autre d'un angle β d'une valeur d'au moins (360/n)°, n étant égal à au moins 3.

Description

  • La présente invention se rapporte à un rotor pour l'épuration hydrodynamique sous pression de pâte à papier issue notamment de recyclage des vieux papiers, et à l'appareil munis de ce rotor.
  • Dans ce domaine il existe de nombreux appareils parmi lesquels on peut citer ceux décrits aux :
    - FR-A 2 410 081 de la demanderesse : l'appareil comporte dans une cuve fermée un tamis cylindrique et un rotor cylindrique fermé muni à sa périphérie de pales qui balaient le tamis en se déplaçant à grande vitesse et à très faible distance de tôle perforée. Cet appareil peut fonctionner soit en centrifuge, soit en centripète selon le sens de rotation du rotor. Les perforations sont des trous ou des fentes selon la nature de la pâte et des impuretés, et la surface intérieure du tamis est lisse ou profilée, la perforation étant située au fond de la rainure dans ce dernier cas.
  • La pâle est en forme de coin avec un bord radial et un bord incliné d'un angle de 20 à 30° sur la paroi du rotor. Quel que soit le sens de rotation, la pâte qui se trouve entre le rotor et le tamis est entraînée en rotation avec le rotor. Pour un fonctionnement centrifuge la face radiale perpendiculaire au rotor est analogue à un râcle qui pousse la pâte.
  • Dans de nombreuses installations on utilise en série plusieurs appareils de ce type, mais qui diffèrent par leur mode de fonctionnement centrifuge-centripète. De préférence la pâte grossière issue des traitements primaires de désintégration dans des pulpeurs est filtrée dans cet appareil prévu pour un fonctionnement centrifuge. Les impuretés les plus grossières (fils, filoches, etc) sont éliminées. La pâte qui ne contient alors plus que des impuretés de faibles dimensions est filtrée dans un appareil identique prévu pour un fonctionnement centripète.
  • Cet appareil dans son utilisation en mode centrifuge fonctionne à des concentrations de l'ordre de 3 à 4%, mais son fonctionnement s'accompagne d'un fractionnement assez important : le mouvement tournant de la pâte à une vitesse voisine de celle du rotor aligne les fibres dans la direction de ce mouvement, dans un plan parallèle à la surface du tamis. Ces fibres (les plus longues) alignées se mêlent aux fils et filoches et autres impuretés et sont éliminées avec les rejets.
    - le US 3 726 401 : appareil d'épuration centrifuge; il comporte un tamis à l'intérieur duquel tourne un rotor composé de lobes excentrés (par rapport à l'axe longitudinal du tamis); par exemple les lobes sont excentrés l'un vers l'autre : le cylindre présente en section transversale une forme ovale.
  • La forme de ce rotor a pour objectif de produire des pulsations qui évitent le bouchage du tamis : la portion du rotor qui se rapproche du tamis produit une augmentation de pression, la portion du rotor qui s'éloigne du tamis produit une dépression.
  • Une telle forme, bien connue dans le domaine des pompes, entraîne la pâte dans un mouvement tournant important.
  • Afin d'éviter un fractionnement trop important on prévoit une recirculation de la pâte par l'intérieur creux du rotor. La pâte subit ainsi plusieurs passages devant les perforations du tamis.
    - EP 206 975 : l'épurateur est centrifuge et comporte un rotor fermé, réalisé comme dans le document précédent à partir de lobes d'un cylindre excentrés; mais au lieu d'être excentrés l'un vers l'autre, ils le sont par glissement l'un sur l'autre ce qui donne, en coupe transversale deux demi-cylindres décalés. Ce rotor tourne devant une surface de tamisage profilée similaire à celle décrite au FR-A-2 410 081. Le principe de fonctionnement en est le même : le rotor présente deux épaulements opposés qui s'étendent sur toute la longueur du tamis et qui ont pour fonction d'entraîner la pâte en mouvement à la vitesse du rotor. Les épaulements sont des râcles. Mais à la différence de la pale de l'appareil précité, la face arrière de l'épaulement n'est pas plane et inclinée, elle est cylindrique et ainsi la dépression créée derrière l'épaulement est moindre et répartie sur une plus grande surface périphérique.
  • La grande vitesse de rotation imposée à la pâte lui communique une grande force centrifuge qui contribue à accroître le débit de tamisage, mais contre laquelle la dépression n'a que peu d'effet.
  • Si ce dispositif peut donner de bons résultats quant aux débits d'épuration, il a pour inconvénient de présenter un important fractionnement que les turbulences provoquées par le profil du tamis ne fait que limiter.
  • En outre, il consomme une grande énergie utilisée à entraîner la pâte en mouvement; enfin et surtout il nécessite l'emploi d'un tamis très résistant aux contraintes mécaniques : il se produit en effet un phénomène de battement dû au fait que les épaulements sont symétriques et parallèles à la génératrice : les surpressions ou dépressions sont diamétralement opposés et les déformations contraires s'ajoutent. Ces contraintes se traduisent par des augmentations de coûts qui peuvent être très sensibles en cas de panne de l'installation.
  • Comme on le voit ces appareils d'épuration ont le principal défaut de présenter un fractionnement plus ou moins important qui se traduit non seulement par une perte de matière, mais par la perte de la matière la plus recherchée : les fibres longues, qui sont utilisées dans la fabrication des papiers de haute qualité.
  • L'objectif principal de l'invention est de réaliser un appareil qui évite ce fractionnement.
  • Le fractionnement qui semble être principalement dû à la rotation de la pâte à une vitesse proche de celle du rotor, est évité dans des appareils d'épuration centrifuge à tambour ouvert : les appareils, bien connus (par exemple par le FR-A-1.546.515), sont constitués d'un tamis cylindrique à l'intérieur duquel tourne dans son axe un rotor. Le rotor est constitué d'un arbre axial qui porte des bras aux extrémités desquels sont montés des pâles qui présentent un profil hydrodynamique.
  • Dans ces appareils ou épurateurs classiques, la pâte qui remplit tout le cylindre occupé par le rotor, est mise en mouvement à proximité du tamis par la rotation des pâles. Mais ce mouvement est considérablement moins rapide que celui des pâles, ce qui est nécessaire pour produire une pulsation dans la pâte au passage de la pâle.
  • Les fibres soumises à cette pulsation ne peuvent s'aligner dans le courant de déplacement de la pâte, ce qui évite ou diminue le fractionnement. Mais cette épuration dans un tambour à rotor "ouvert" ne convient pas aux premières épurations réalisées avec une pâte très sale, ni aux concentrations élevées car, malgré la pulsation, les tamis se bouchent rapidement et cela principalement en raison du chevauchement des impuretés et des longues fibres en lanière sur le bord d'attaque des pales.
  • La présente invention a pour objectif de réaliser un appareil d'épuration permettant le fonctionnement centrifuge ou centripète, utilisable en épuration primaire pour le tamisage des pâtes très riches en impuretés, donnant des résultats d'épuration au moins égaux à ceux des appareils connus et sans fractionnement.
  • L'invention a pour objet un rotor pour l'épuration hydrodynamique sous pression de pâte à papier issue de vieux papiers dans des épurateurs de type connu comportant un tamis cylindrique caractérisé en ce qu'il comporte un corps de forme générale cylindrique s'étendant le long d'un axe longitudinal de rotation et qui comporte une succession selon l'axe longitudinal de n éléments identiques juxtaposés, chaque élément ayant une forme cylindrique, la paroi du côté du tamis présentant un épaulement de part et d'autre duquel elle décrit un enroulement en spirale autour de l'axe longitudinal sur moins de 360°, le pied et le sommet de l'épaulement faisant par rapport audit axe un écart angulaire très faible de manière que la face de l'épaulement soit inclinée vers la surface du tamis, l'angle de cette inclinaison par rapport au plan radial passant par le pied de l'épaulement étant compris entre 5° et 80°, les éléments étant décalés en rotation de l'un à l'autre d'un angle (β) d'une valeur d'au moins (360/n)°, n étant égal à au moins 3.
  • Le rotor, selon l'invention, est encore remarquable par les caractéristiques suivantes :
    • au moins un élément comporte sur la paroi du côté du tamis au moins un organe déflecteur destiné au déplacement de la pâte dans le sens longitudinal.
    • chaque élément comporte au moins une aube à l'opposé de l'épaulement par rapport à l'axe du rotor, l'aube s'étendant sur la paroi de l'élément en faisant avec le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du rotor un angle (δ) compris entre 1 et 15°.
    • le bord d'attaque de l'aube est incliné d'un angle (Φ) de l'ordre de 60°.
    • la partie de l'élément qui s'enroule en spirale s'enroule sur au moins 360°.
    • le rotor comporte trois éléments décalés de 120°, la partie qui s'enroule en spirale s'enroulant sur 120°.
    • le rotor comporte quatre éléments décalés de 90°, la partie en spirale s'enroulant sur 90°.
  • Selon l'invention dans une première forme de réalisation le rotor est prévu pour réaliser une épuration centrifuge. C'est un tambour fermé constitué pour l'empilement de n éléments identiques, et disposé à l'intérieur du tamis. L'angle d'inclinaison de l'épaulement est compris entre 5 et 45°, de préférence entre 10 et 30°.
  • Dans une seconde forme de réalisation le rotor est prévu pour réaliser une épuration centripète. Le rotor entoure le tamis par l'extérieur; c'est un corps de révolution de paroi extérieure cylindrique et de paroi intérieure en spirale selon la définition précédente. L'angle d'inclinaison de l'épaulement est compris entre 10 et 60°.
  • L'invention porte encore sur l'appareil pour l'épuration hydrodynamique sous pression de pâte à papier.
  • L'appareil est du genre comprenant une cuve fermée contenant au moins un tamis cylindrique fixe séparant deux chambres, et un rotor coaxial au tamis selon l'une quelconque des définitions précédentes.
  • Il est encore caractérisé par le fait que l'espace entre le tamis et le sommet de l'épaulement est compris entre 1 et 5 millimètres.
  • Afin de mieux comprendre l'invention, on a représenté deux exemples de réalisation au dessin annexé, le premier se rapportant à un rotor pour épuration centrifuge, le second à un rotor pour épuration centripète. Sur ce dessin :
    • la figure 1 représente schématiquement une vue éclatée d'un appareil selon l'invention équipé d'un rotor centrifuge;
    • la figure 2 est une vue en perspective du rotor de la figure 1 selon l'invention;
    • la figure 3 est une vue schématique partielle de profil de l'épaulement d'un élément de rotor de la figure 1 selon l'invention;
    • la figure 4 est une vue de profil longitudinal du rotor de la figure 1 selon l'invention;
    • la figure 5 est une vue de profil transversal du rotor de la figure 4;
    • la figure 6 est une vue de profil longitudinal d'une variante du rotor de la figure 4.
    • la figure 7 représente schématiquement une vue éclatée d'un appareil selon l'invention équipé d'un rotor centripète;
    • la figure 8 est une vue de profil transversal du rotor de la figure 7 selon l'invention.
  • Dans un premier mode de réalisation l'appareil est équipé d'un rotor destiné à une épuration centrifuge.
  • Comme le montre la figure 1, l'appareil d'épuration comporte un volume fermé 1 muni d'une entrée 2 de pâte brute, une sortie 3 de pâte épurée et une sortie 4 pour les rejets. Un tamis cylindrique 5 fixe, d'axe longitudinal 6 est monté dans le volume de manière connue en soi. Il détermine dans le volume deux chambres : une chambre 21 pour la pâte entrante, une chambre de sortie 23 pour la pâte entrante.
  • Un rotor 7 de corps de forme générale cylindrique est monté dans le volume coaxialement au tamis. Ce rotor 7 est un tambour fermé dans lequel la pâte ne pénètre pas. Il est constitué d'une juxtaposition coaxiale d'une pluralité d'éléments 8 identiques 8.1, 8.2, 8.3, chacun de forme générale cylindrique composé d'une paroi 9 enroulée en spirale sur approximativement 360° entre deux parois planes 10,11 perpendiculaires à l'axe 6. Les deux extrémités 12,13 de la paroi sont décalées radialement et reliées par un élément de surface 14, de préférence plan, formant épaulement. Les deux extrémités 12, 13 sont en outre écartées l'une de l'autre de manière à donner par rapport à l'axe longitudinal 6, un écart Ω très faible, de l'ordre de 30'' à quelques degrés par exemple. La face ou plan de l'épaulement 14 est inclinée vers la surface du tamis, c'est-à-dire vers l'arrière par rapport au plan radial 15 passant par le pied 12 de l'épaulement d'un angle α de l'ordre de 10° à 30°.
  • Les éléments 8 du rotor sont décalés en rotation les uns par rapport aux autres d'une même valeur angulaire β. Dans l'exemple représenté, le rotor est constitué de trois éléments 8.1; 8.2; 8.3; les épaulements sont décalés d'un angle de (360/3)° soit 120° entre eux (figure 5).
  • Bien entendu cet exemple n'est pas limitatif et le rotor peut être constitué de 4, de 5 éléments ou de beaucoup plus; l'écart angulaire β correspondant serait de (360/4)°, (360/5)°, etc.
  • En outre on prévoit de disposer sur au moins un élément 8, au moins un organe déflecteur 16 dont la fonction est de donner à la pâte un mouvement longitudinal.
  • Dans la variante illustrée, chaque élément porte un tel organe lequel a la forme d'une aube. Elle est disposée sur la paroi 9 à l'opposé diamétrale de l'épaulement 14 et fait avec le plan 17, perpendiculaire à l'axe longitudinal 6, un angle δ compris entre 1 et 15°, la valeur de l'angle étant choisie notamment selon la nature de la pâte, sa concentration et les caractéristiques du tamis et les vitesses de circulation longitudinale recherchées. (figure 4).
  • La hauteur 18 de l'aube varie de manière à rester dans le gabarit cylindrique 19 du rotor.
  • Le bord d'attaque 20 de l'aube est incliné d'un angle Φ de l'ordre de 45 à 70°, dans l'exemple d'environ 60°, de manière à éviter la formation d'amas de fibres.
  • En outre comme le montre la variante de la figure 6, les épaulements 14 peuvent être inclinés d'un angle ϑ par rapport à l'axe longitudinal 6, compris entre environ -15° et +15° afin d'agir sur le mouvement longitudinal de la pâte. Au sens de l'invention on pourra prévoir toute combinaison des inclinaisons des épaulements et des aubes 16. Ainsi à titre d'exemple illustratif, le premier épaulement 14.1 pourra être incliné de 7°, le second 14.2 de 0°, et le troisième 14.3 de -5°, c'est-à-dire une inclinaison inverse vers l'élément 8.2 central du rotor. Une telle disposition permet d'agir sur le temps de séjour de la pâte dans l'espace de tamisage (vitesse de circulation).
  • Comme on le voit sur la figure 2, les éléments 8 sont décalés vers l'arrière les uns par rapport aux autres, en ce sens que le sens de rotation du rotor étant celui indiqué par la flèche R (l'épaulement étant un bord d'attaque), le second épaulement 14.2 est en arrière du premier 14.1 avec un décalage de 120°, le troisième est encore en arrière de 120°.
  • Mais la disposition inverse peut également être adoptée sans sortir du cadre de l'invention, en combinaison avec les inclinaisons des aubes et des épaulements.
  • Le fonctionnement de l'appareil est le suivant : la pâte étant alimentée sous pression en 2 pénètre dans la chambre d'entrée 21 puis dans l'espace de tamisage 22. La pâte poussée par l'épaulement inclinée 14 est appliquée contre la surface intérieure du tamis 5, puis elle subit une dépression faible constante et continue jusqu'au retour de l'épaulement.
  • Pendant la dépression elle se décolle du tamis et se déplace longitudinalement vers l'élément 8 de rotor suivant, où elle subit à nouveau la même application brutale et forte contre la surface du tamis.
  • La pâte subit donc des applications successives (une à chaque passage de l'épaulement), et le tamisage semble être obtenu par la force de ces pulsations répétées contre la surface perforée.
  • Le mouvement longitudinal peut être accéléré ou ralenti par la disposition des aubes (leur nombre, leur inclinaison), des inclinaisons longitudinales des épaulements et aussi par le sens des décalages des éléments entre eux (± β).
  • La valeur de l'inclinaison α de l'épaulement 14 est choisie de manière d'une part à éviter l'effet de coin avec la paroi du tamis, ce qui peut arriver au-delà de 40° et, d'autre part à limiter au maximum le mouvement en rotation de la pâte.
  • En effet selon l'invention l'épaulement est incliné afin d'éviter ou de réduire au maximum l'entraînement de la pâte. Tout se passe comme si la pâte, projetée par cette surface inclinée vers le tamis, était appliquée et immobilisée sur le tamis. Ainsi contrairement aux appareils existants où l'épaulement est un râcle qui a pour fonction d'entraîner la pâte à la vitesse du rotor, ici l'inclinaison de l'épaulement à la fonction inverse afin d'obtenir une différence de vitesses considérable, comme dans les rotors ouverts. La vitesse de la pâte en mouvement étant très réduite, la force centrifuge l'est également, et la dépression constante qui suit l'épaulement est alors suffisante pour équilibrer cette faible force centrifuge. Sous cet équilibre la filtration paraît s'effectuer sous la seule pression différentielle entre les parois du tamis, créée par l'alimentation.
  • Dans un second mode de réalisation illustré aux figures 7 et 8, l'appareil est équipé d'un rotor destiné à une épuration centripète.
  • L'appareil 24 comporte un volume clos 25 muni d'une entrée 26 de pâte brute, une sortie 27 de pâte épurée et une sortie 28 pour les rejets. Un tamis 29 cylindrique d'axe de révolution 30 est monté fixe dans ce volume.
  • Un rotor 31, de forme générale cylindrique est monté coaxialement au tamis en rotation autour de celui-ci sur sa face extérieure 32. C'est un ensemble d'éléments 80 cylindriques creux, leur paroi étant pleine. La face extérieure 33 de chaque élément 80 est cylindrique, de section transversale circulaire, la face intérieure 34 présente en section transversale une forme de spirale sur approximativement 360°. Les deux extrémités 35,36 sont décalées radialement et angulairement d'un angle Ω très faible, et reliées par un élément de surface 37, de préférence plan, formant épaulement. L'épaulement est incliné vers la surface du tamis c'est-à-dire vers l'arrière par rapport au plan radial 38 passant par le pied 36 de l'épaulement, d'un angle α de l'ordre de 10 à 60°.
  • Comme dans le premier mode de réalisation le rotor 31 est constitué par la juxtaposition coaxiale d'une pluralité d'éléments identiques 80.1; 80.2; 80.3, décalés angulairement les uns par rapport aux autres d'une même valeur angulaire β par rapport à l'axe de révolution 30.
  • Toutes les autres caractéristiques décrites pour le rotor centrifuge peuvent s'appliquer au rotor centripète.
  • Le rotor selon l'invention apporte de nombreux avantages dont les principaux sont illustrés dans le tableau comparatif suivant d'épurations centrifuges réalisés à partir d'une qualité de pâte brute constante. Le rotor "tambour" est utilisé dans un appareil du type décrit au brevet FR-A 2.410.081 cité en préambule. Dans chacun des cas les dimensions des appareils et les tamis sont identiques. Les résultats sont exprimés par rapport à l'observation de référence, faite sur l'utilisation d'un rotor tambour.
    DEBIT CONCENTRATION P.ABSORBEE FRACTIONNEMENT
    Rotor tambour 1 1 1 Important
    Rotor ouvert 1,15 0,9/1,0 0,85/0,90 faible
    Rotor selon l'invention 1,25 1,10 0,70 très faible
  • Comme on le voit, non seulement le rotor selon l'invention épure la pâte sans fractionnement, mais l'épuration est plus rapide ce qui permet un débit plus important, avec une pâte plus concentrée en matières sèches, et consomme une énergie moindre. Ce sont les quatre paramètres essentiels de l'épuration qui sont améliorés simultanément et cela de manière considérable.
  • En outre les essais montrent que l'on peut utiliser des tamis ayant un profil quelconque ou même sans aucun profil (tamis lisse), les résultats étant pratiquement inchangés.

Claims (12)

1- Rotor pour l'épuration hydrodynamique sous pression de pâte à papier issue de vieux papiers dans des épurateurs de type connu comportant un tamis cylindrique caractérisé en ce qu'il comporte :
- un corps de forme générale cylindrique s'étendant le long d'un axe (6,30) longitudinal de rotation et qui comporte une succession selon l'axe longitudinal (6) de n éléments identiques (8,80) juxtaposés, chaque élément (8,80) ayant une forme cylindrique, la paroi du côté du tamis présentant un épaulement (14,37) de part et d'autre duquel elle décrit un enroulement en spirale autour de l'axe longitudinal (6,30) sur moins de 360°, le pied (12,37) et le sommet (13,35) de l'épaulement faisant par rapport audit axe un écart angulaire (Ω) très faible de manière que la face (14,37) de l'épaulement soit inclinée vers la surface du tamis (5,29) l'angle α de cette inclinaison par rapport au plan radial (15,38) passant par le pied de l'épaulement étant compris entre 5° et 80°, les éléments (8,80) étant décalés en rotation autour de l'axe (6,30) de l'un à l'autre d'un angle (β) d'une valeur d'au moins (360/n)°, n étant égal à au moins 3.
2- Rotor selon la revendication 1 dans lequel n est égal à 3, les éléments étant décalés de 120° et la partie en spirale s'enroulant sur 120°.
3- Rotor selon la revendication 1 dans lequel n est égal à 4, les éléments étant décalés de 90° et la partie en spirale s'enroulant sur 90°.
4- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'au moins un élément (8,80) comporte au moins un organe déflecteur (16) destiné au déplacement de la pâte dans le sens longitudinal.
5- Rotor selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque élément (8,80) comporte au moins une aube (16) à l'opposé de l'épaulement (14,37) par rapport à l'axe (6,30) du rotor, l'aube s'étendant sur la paroi de l'élément (8,80) en faisant avec le plan (17) perpendiculaire à l'axe (6,30) longitudinal du rotor un angle (δ) compris entre 1 et 15°.
6- Rotor selon la revendication 5 caractérisé en ce que le bord d'attaque (20) de l'aube (16) est incliné d'un angle (Φ) de l'ordre de 60°.
7- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'épaulement (14,37) fait avec la direction de l'axe longitudinal (6,30) un angle (ϑ) compris entre environ -15° à +15°.
8- Rotor centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 précédentes du genre ayant la conformation d'un tambour fermé de forme générale cylindrique, disposé coaxialement au tamis à l'intérieur du cylindre creux dudit tamis, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (α) de l'épaulement (14) est compris entre 10 et 30°.
9- Rotor centripète selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un corps tubulaire (31) composé d'éléments 80 juxtaposés, entourant le tamis (29) par l'extérieur, la paroi extérieure (33) du corps étant cylindrique de section transversale circulaire, la paroi intérieure (34) du corps étant enroulée en spirale autour de l'axe de révolution (30), et présentant un épaulement 37 incliné vers le tamis.
10- Rotor centrifuge selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'inclinaison (α) de l'épaulement (37) est compris entre 10 et 60°.
11- Appareil pour l'épuration hydrodynamique de pâte à papier du genre comprenant une cuve (1,25) fermée contenant au moins un tamis (5,29) cylindrique fixe séparant deux chambres, et un rotor (7,31) coaxial (6,30) au tamis caractérisé en ce que le rotor est selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 précédentes.
12- Appareil selon la revendication 11 caractérisé en ce que la distance entre le tamis (5,29) et le sommet (13,35) de l'épaulement est compris entre 1 et 5 millimètres environ.
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