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MACHINE POUR LE TRAITEMENT DE MATIERES FIBREUSES UTILISABLE NOTAMMENT DANS
LA PREPARATION DE LA PATE A PAPIER.
Cette invention se rapporte à la préparation de matières fibreuses employées pour la fabrication du papier et des produits connexes, et elle concerne plus spécialement le traitement de ces matières quand elles se présentent sous forme de feuilles de pulpe séchée, de vieux papiers et de matières similaires, en les dissociant, les déchiquetant et les faisant barboter, et de plus en soumettant les fibres de pulpe à une action d'affinage de manière à les amener à l'état convenable pour l'usage envisagé.
L'un des buts de l'invention est de permettre la réalisation d'une machine perfectionnée capable d'exécuter le traitement sur une telle matière de façon réglable et très efficaces.
Un autre but de l'invention est, de créer une machine perfectionnée pour le traitement de la pulpe, qui puisse être réglée de manière- telle que son fonctionnement puisse, quand on le désire, être limité à la dissociation et au déchiquetage de la matière, ou puisse également inclure la défasciculation des fibres et leur affinage ultérieur jusqu'au degré nécessaire.
Un autre but encore de l'invention est de créer une machine perfectionnée capable d'un rendement supérieur autant dans le déchiquetage de la pulpe que dans l'affinage de ses fibres.
Ces buts sont atteints en munissant la machine d'une cuve pouvant contenir l'eau et la matière à traiter, en montant dans cette cuve un rotor axialement réglable, en le munissant d'un anneau de percussion fixe entourant le rotor, en équipant le rotor de pales en forme de fourchons, placées à sa périphérie pour le déchiquetage et l'attrition, et en munissant l'anneau de percussion d'une surface d'attrition conique ayant des dents coupantes à sa périphérie, placées de telle manière que la surface d'attrition et les dents coupantes périphériques concourent, avec les pales en forme de fourchons du rotor, à assurer le déchiquetage et l'attrition.
De cette manière, les pales projetteront non seulement la matière devant être traitée contre la surface d'attri- tion de l'anneau fixe et des dents déchiqueteuses, mais encore, suivant le rég la- ge axial du rotor,pourront être amenées à exercer une action de frottement et de bossage réglable sur la matière, de concert avec la surface d'attrition de
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l'anneau. En outre, les pales en forme de fourchons elles-mêmes auront égale- ment tendance à déchirer et à déchiqueter les plus grands morceaux de la ma- tière en feuilles, de manière à réduire ces morceaux à une taille facilitant l'action conjointe des pales et de l'anneau fixe de percussion.
En résumé, on 'conforme et dispose le rotor et l'anneau fixe de percussion ainsi que les piè- ces s'y rattachant et on provoque le fonctionnement des différents organes comme décrit ci-après, en regard des dessins annexés dans lesquels : -
La fig. 1 est une vue en élévation de la machine avec arrache- ment partiel de la paroi de la cuve'pour plus de clarté, et également pour montrer l'emplacement du rotor et de 1-'anneau fixe de percussion à l'inté- rieur de la cuve.
La fig. 2 est une coupe verticale faite suivant l'axe de l'en- semble du rotor et de l'anneau fixe de percussion, à une plus grande échelle.
La fig. 3 est une vue partielle de face en élévation correspon- dante, de l'ensemble du rotor et de l'anneau fixe de percussion.
La fig. 4 est une vue en perspective du rotor et de l'anneau fixe de percussion, montrant ces deux éléments ensemble dans leur rapport de coopération, mais dégagés de la cuve.
La fig. 5 est une vue de profil partielle du rotor, cette vue correspondant à la ligne 5-5 de la fig. 2, mais étant dessinée à une plus gran- de échelle.
La fig. 6 est une vue en coupe horizontale de la cuve, par la ligne 6-6 de la fig. 1.
La fig. 7 est une coupe du mécanisme de réglage de l'ensemble du rotor, par la ligne 7-7 de la fig. 1, à une plus grande échelle.
Cette machine perfectionnée comprend une cuve à pulpe 10 (Figs.
1 et 6), qui peut être de n'importe quelle forme et construction convenables, mais comprenant de préférence une paroi sensiblement cylindrique comportant des parties plates verticales opposées, la cuve, ainsi que le mécanisme de ré- glage et d'entraînement du rotor associés, étant montée sur un socle convena- ble 11. La cuve 10 a un fond 12, sensiblement hémisphérique, dont une partie est découpée pour former un évidement ou une alvéole ouverte 13 servant à recueillir les corps étrangers, l'alvéole 13 ayant des parois latérales verti- cales et un fond. Un orifice de vidange et une tubulure de vidange 14 sont prévus dans le fond de la cuve, et une vanne de commande appropriée (non repré- sentée) est situé dans la tubulure de vidange 14.
L'extrémité de l'alvéole 13 porte une plaque formant couvercle amovible 15, qui peut être ouverte pour enlever la saleté, le "tramp metal" . '(déchets métalliques résiduaires) ou les autres corps étrangers qui se déposeraient de temps à autre dans l'alvéole 13.
La partie plate de la paroi de la cuve située immédiatement au-dessus de l'alvéole 13 a un orifice circulaire de grand diamètre conduisant à un carter extérieur 18 qui, à son tour, est relié à une tubulure de sortie par laquelle la pulpe peut être déversée pendant la marche continue de la ma- chine, à l'inverse de ce qui se produit dans la marche par fournées ou charges successives. Un tamis approprié (non représenté) recouvre l'orifice de la cuve débouchant dans le carter 18, et des organes convenables (non représentés) comprenant une vanne de commande, sont prévus pour vidanger la pulpe de maniè- re continue, comme et quand on le désire.
La partie plate disposée du c8té opposé de la cuve, c'est-à-dire en face de l'alvéole 13 et au-dessus du fond hémisphérique 12, comporte égale- ment un orifice circulaire de grand diamètre obturé à l'extérieur de la cuve par un carter 16 (Fig. 1) fixé aux parois de la cuve par des vis ou des boulons appropriés. Ce carter 16 est façonné avec un bossage central supportant un presse-étoupe disposé autour d'un arbre rotatif horizontal 17, L'arbre 17 est monté dans un carter de palier cylindrique 19 (voir également la fig. 7) contenant des roulements radiaux et de butée pour l'arbre 17.
Le carter cylindrique 19 est supporté dans un berceau 20 et surmonté d'une paire d'étriers 20' fixés au-dessus du bâti 21, le berceau
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et les étriers servant à maintenir en place le carter cylindrique 19 tout en permettant un mouvement longitudinal du carter 19 et avec lui des roulements et de l'arbre 17. Un.arbre de volant à main 22, monté verticalement sur le bâti 21, porte une vis sans fin',23., qui engrène avec un pignon 24 (Fig. 7) cla- veté sur un arbre de réglage horizontal 25. L'arbre de réglage 25 est monté dans des paliers appropriés (non représentés) permettant la rotation de l'ar- bre 25, mais qui empêchent tout mouvement axial de cet arbre.
Des filetages prévus sur l'arbre de réglage 25 s'engagent sur des filetages correspondants à l'intérieur d'une bague fendue prévue à l'extrémité d'un bras 26 fixé au car- ter cylindrique 19. Ainsi, le réglage axial du carter cylindrique 19 et en mê- me temps de l'arbre 17 peut être accompli manuellement en tournant le volant et l'arbre 22. L'arbre 17 est entraîné au moyen d'une transmission par poulie et courroie, par un moteur indiqué en 27' sur la fig. 1.
A l'extrémité de l'arbre 17 pénétrant à l'intérieur de la cuve 10 est claveté (Fig. 2) un rotor spécialement conformé (désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 27), et ce rotor est fixé sur l'extrémité conique et filetée de l'arbre 17 par un écrou 28. qui a une face supérieure arrondie et qui est encastré dans un évidement prévu dans l'avant du rotor.
Le rotor 27 constitue un élément important de la machine perfectionnée à déchiqueter et à traiter la pulpe, et bien que ce rotor puisse être constitué par différentes pièces assemblées, il est préférable que ce rotor soit formé d'une seule pièce de fonderie. La forme et la construction du rotor apparaîtront à l'examen des figs. 2, 3,4 et 5. Le rotor 27 comporte un moyeu circulaire ou corps principal, dont la face est légèrement conique et dont la périphérie 29 est cylindrique.
Un bossage central 30 s'étendant depuis l'arrière du moyeu du rotor est usiné avec un alésage conique pour s'adapter sur l'extrémité conique de l'arbre du rotor 17 comme décrit précédemment. Une série de pales en forme de fourchons 31, d'une forme et d'un usinage nouveaux, s'étendent obliquement vers le haut par rapport à la face avant du moyeu du rotor, et vers l'extérieur au delà de la périphérie de cette partie du rotor.
Comme le montrent clairement les figs. 3 et 4, ces pales en forme de fourchons 31 s'étendent également obliquement en s'écartant de la direction de rotation du rotor, le sens de rotation étant indiqué par des flèches dans les figs. 3 et 5. Les arêtes 32 de ces pales sont situées dans un plan tronconique incliné vers le haut par rapport à la face avant du moyeu du rotor, sur laquelle elles prennent naissance. Les faces inférieures 33 des pales 31, au delà de la périphérie du moyeu du rotor, sont également situées dans un plan trononique incliné vers le haut, mais selon un angle légèrement supérieur à celui du plan conique dans lequel sont situées les arêtes 32, comme montré clairement dans les figs 2 et 5. En coupe, les pales , 21 ont une forme d'U renversé.
Ainsi, chaque pale comporte une gorge inférieure 34, qui s'étend au delà de la périphérie du moyeu du rotor, jusqu'à l'extrémité externe de la pale. De cet usinage des pales résulte la formation d'une paire de tranches inférieures 33 sur chaque pale.
Un anneau fixe de percussion 35 fixé au carter 16 autour de l'erifice circulaire ménagé dans la paroi de la cuve et pénétrant dans la cuve 10 est concentrique au rotor 27. Cet anneau fixe de percussion 35 est façonné avec une face inclinée tronconique, qui est inclinée de préférence selon un angle voisin de 45 par rapport au plan de rotation du rotor. Cette face inclinée est constituée par une série de dents coupeuses et déchiqueteuses 36.
La forme de ces dents peut être vue clairement dans la fig. 3. Chaque dent comporte des bords latéraux suivant, de préférence, des lignes radiales par rapport à l'axe commun du rotor et de l'anneau fixe, et l'extrémité externe de l'un de ces bords latéraux est taillée obliquement dans le sens de rotation du rotor. La face supérieure de chaque dent 36 est également façonnée de manière à comporter une rainure 37 se terminant près de l'extrémité de la dent, ce qui a ainsi pour effet de pourvoir chaque dent d'une paire de barres d'attrition. Les fonds de ces rainures 37 sont sensiblement parallèles aux faces supérieures des dents.
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Les rainures 38 ménagées entre les dents 36 sont de profondeur similaire aux rainures 7 sur environ deux tiers de leur longueur radiale mais, comme montré clairement dans la fig. 2, le fond de chaque rainure 38 forme brusquement un évidement plus profond 39 près de l'extrémité externe de la rainure, de manière telle que ces évidements plus profonds 39 aient pour effet d'accroftre la hauteur individuelle de la dent à la périphérie de l'anneau fixe 35.
Comme on le verra d'après la fig. 2 les faces inférieures 33 des pales en forme de fourchons 31 sont situées dans un plan tronconique capable d'épouser la forme de la face tronconique de l'anneau fixe 35.
Un espace annulaire étroit sépare la périphérie intérieure de l'anneau fixe 35 et la périphérie voisine 29 du moyeu du rotor. Des barres de dégagement 40 (Fig. 5) prévues sur la périphérie 29 du moyeu du rotor maintiennent non seulement cet espace annulaire dégagé, mais agissent également de manière à renvoyer la matière pénétrant dans cet espace contre les faces inférieures 33 des pales en forme de fourchons du rotor, cette matière étant de nouveau soumise à une action mécanique entre les pales et la face tronconique de 1+anneau fixe 35 qui l'entoure.
Le rotor 27, avec ses pales périphériques en forme de fourchons spécialement façonnées et disposées comme décrit, et l'anneau fixe 35 avec sa surface d'attrition inclinée et ses dents périphériques coupantes'-et déehiqueteuses 36 coopèrent pour faire subir à la matière fibreuse contenue dans la cuve 10 un traitement multiple, variable et réglable. Le rotor exerce une action de pompage sur la matière fibreuse, et' au moment où la matière entre en contact aven les pales du rotor elle est rejetée au delà de la périphérie du rotor, de telle sorte qu'une circulation continue de matière est établie dans la cuve. Le contact de la matière avec les pales du rotor et le rejet de la matière contre et au delà de la périphérie garnie de dents de l'anneau fixe a pour effet essentiel de déchiqueter la matière fibreuse.
Les dents 36 prévues sur le bord externe de la face de l'anneau sont étudiées pour avoir une action à la fois de coupe et de déchiquetage.
Au moment où la matière est projetée contre et par-dessus cette périphérie externe du corps de l'anneau, le façonnage et la disposition des dents périphériques et en particulier le fait que la face de l'anneau fixe soit inclinée par rapport au plan de rotation du rotor, de telle sorte que la matière passant vers l'extérieur sous l'action de pompage des pales est forcée d'entrée en collision avec les dents périphériques de l'anneau, contribuent à assurer un dé- chiquetage spécial. Quand le rotor est réglé de telle manière que les parties en saillie des pales en forme de fourchons 31 coopèrent étroitement avec les dents 36 de l'anneau, le déplacement des pales au-dessus des dents produit également un effet de cisaillement.
Comme indiqué précédemment,les rainures radiales :Il prévues sur les dents 36 et les rainures 38 ménagées entre les dents sur la face inclinée du corps de l'anneau fixe 35 font de cette face inclinée une surface d'attrition et, quand le rotor est réglé de manière que les pales en forme de fourchons passent au voisinage immédiat de cette surface d'attrition, il en résulte ce que l'on pourrait décrire comme une action de "défasciculation" et d'attrition sur les fibres de pulpe, dont l'efficacité est augmentée par le fait que les pales en forme de fourchons présentent deux tranchants séparés par une rainure dirigée vers l'extérieur, agissant sur la matière refoulée contre la face inclinée de l'anneau qui l'entoure.
Cette action d'attrition peut être réglée par la valeur du jeu entre les pales 31 et la surface d'attrition ou face inclinée de l'anneau fixe 35. Ainsi, en réglant, la position du rotor, ce qui est assuré facilement au moyen de l'arbre du volant 22. le jeu entre les pales et la surface d'attrition inclinée de l'anneau peut être augmenté jusqu'au point où l'attrition devient négligeable. D'autre part, le jeu entre les faces inférieures des pales 31 et la surface d'attrition de l'anneau peut être réduit de manière à provoquer une action d'attrition ou d'affinage sur les fibres de pulpe jusqu'au degré raisonnable désiré.
Ainsi, simplement par réglage longitudinal de l'axe du rotor, la machine peut être utilisée initialement pour exercer en premier lieu une action de déchiquetage sur la matière contenue dans la cuve, ou peut être réglée pour avoir une action combi-
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née de déchiquetage et d'attrition, ou enfin, quand un déchiquetage supplé- mentaire n'est plus nécessaire, elle peut être réglée principalement pour affiner les fibres de pulpe déchiquetées et détrempées.
Selon une caractéristique importante de cette machine perfec- tionnée, la face de l'anneau 35. avec sa surface d'attrition et avec ses dents coupantes et déchiqueteuses périphériques, est inclinée selon un an- gle notable par rapport au plan de rotation du rotor. Les fibres sur lesquel- les l'action d'attrition désirée doit s'exercer ne sont pas simplement amenées sur la surface d'attrition, maïs sont projetées contre elle avec force. L'ef- fet produit pourrait être décrit en,partie comme le fait de soumettre momenta- nément les fibres à une pression hydrostatique variable par cet impact et par leur concentration sur la surface d'attrition en cours de travail.
Ainsi, la disposition et la conformation spéciales des pales,
31 du rotor et de la périphérie dentée et inclinée de l'anneau fixe coopérant avec elles sont des facteurs importants qui contribuent à l'obtention d'une action de déchiquetage plus efficace avec la machine, objet de l'invention, ce- pendant que la surface d'attrition inclinée présentée par l'anneau fixe est de même un facteur important qui contribue à l'obtention d'un traitement plus efficace des fibres de pulpe libérées par le déchiquetage de la matière.
Pendant la marche continue de la machine, la matière fibreuse traitée passe par l'orifice muni d'un tamis faisant face au rotor 27 à l'in- térieur du carter 18 en vue d'un refoulement constant ou, en fermant l'orifi- ce de sortie du carter 18. la machine peut être utilisée en vue d'un travail par charges successives et la matière déchiquetée et traitée est évacuée par l'orifice 14 du fond de la cuve après achèvement du traitement de chaque charge.
Le carter 16 (Figs. 1 et 2) comporte un raccord de tuyauterie 41 pouvant être utilisé si désiré comme tubulure d'arrivée pour l'introduction d'autres qualités de pulpes mélangées ou détrempées, ou bien d'argile ou autres matières de charge, ou en fait toute autre matière de mélange devant être incorporée à la matière en cours de traitement dans la cuve 10. La matière à mélanger une fois introduite dans le carter 16 par la tuyauterie 41 passe par l'espace annulaire étroit ménagé entre la périphérie interne de l'anneau fixe ±± et la périphérie 29 du moyeu du rotor, et elle est reçue entre les faces inférieures des pales du rotor et la surface tronconique de l'anneau fixe 35.
De cette manière, un moyen très satisfaisant et efficace de même que pratique est donné pour ajouter.des matières à mélanger à celle en cours de traitement dans la cuve 10, et ceci constitue une autre des caractéristiques de la machine, objet de l'invention.
Dans cette machine, le déchiquetage est produit en premier lieu par la venue en contact de la matière avec les pales en forme de fourchons inclinées vers le haut du rotor, ceci étant spécialement vrai en ce qui concerne les plus gros morceaux de matière. Deuxièmement, le déchiquetage se produit par suite du contact forcé de la matière avec la périphérie dentée externe de l'anneau fixe tronconique, en particulier en ce qui concerne les plus petits morceaux. Puis l'action combinée de la partie inférieure des pales passant au-dessus de la surface dentée et de la périphérie de l'anneau produit également un cisaillement. Finalement, comme expliqué précédemment, une attrition peut être obtenue à volonté par la coopération des faces inférieures des pales et la surface d'attrition de l'anneau, en réglant la position du rotor par rapport à l'anneau fixe.
Des modifications peuvent être apportées à la forme et à l'inclinaison de la surface d'attrition de l'anneau fixe et aux dents périphériques, et d'autres modifications de peu d'importance sont bien entendu possibles dans la construction de la machine, sans pour cela s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques.
REVENDICATIONS.
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