Appareil pour réduire la teneur en humidité d'une nappe de matière et utilisation de cet appareil La présente invention se rapporte à un appa reil pour réduire la teneur en humidité d'une nappe d'une matière telle que du papier, de la pulpe ou une matière textile.
Cet appareil, qui comprend des électrodes espa cées agencées pour être reliées électriquement à la nappe, est caractérisé en ce que les électrodes sont connectées aux pôles d'une source de courant électri que alternatif polyphasé, chaque électrode étant con nectée à une phase respective de la source de courant.
Dans une forme d'exécution de cet appareil, les électrodes, isolées électriquement l'une de l'autre, sont fixées à la surface d'un cylindre, la nappe étant des tinée à envelopper une partie de la périphérie du cy lindre afin de chevaucher plusieurs électrodes.
Les électrodes peuvent être constituées par des barres disposées parallèlement à l'axe du cylindre, ou elles peuvent prendre la forme d'une série d'anneaux espacés coaxiaux au cylindre.
Dans une autre forme d'exécution, les électrodes sont portées par une matrice isolante qui peut être plane ou courbe.
De préférence, l'espace entre des électrodes adja centes est rempli d'une matière isolante, de manière que le cylindre ou la matrice présente une surface lisse.
Dans certains cas, il est préférable que les élec trodes soient recouvertes d'une couche de matière semi-conductrice. Cette couche peut être en segments dont chacun recouvre une électrode, ou être une cou che continue enjambant les intervalles entre électrodes adjacentes.
La matière semi-conductrice peut être un caout chouc de silicone ou une résine synthétique qui peut contenir une charge conductrice comme du graphite, la résistivité de la couche étant de préférence com prise entre 1000 et 100 000 ohms cm.
La source d'alimentation des électrodes en cou rant alternatif polyphasé a de préférence 12 ou 24 phases. Ceci implique que les électrodes doivent être par groupes de 12 ou 24, chaque électrode étant con nectée à une phase respective de la source de cou rant.
Dans une forme d'exécution particulière, le cylin dre portant les électrodes est disposé dans un carter, et le carter peut être maintenu à une pression supé rieure à la pression atmosphérique, par exemple en permettant à la vapeur d'eau qui se dégage au sé chage de faire monter la pression dans le carter, cette vapeur étant utilisable dans quelque autre traitement demandant certaines quantités de vapeur d'eau.
En variante, la pression dans le carter peut être mainte nue inférieure à la pression atmosphérique, cette pres sion inférieure, à la pression atmosphérique abaissant le point d'ébullition de l'eau et la faisant s'évaporer de la matière en nappe à une température inférieure à celle qui serait nécessaire autrement.
On connaît déjà des appareils servant à sécher une nappe de matière par application d'un courant continu ou d'un courant alternatif monophasé en des points espacés de la nappe: Les fig. 1 et 2 du dessin annexé représentent sché matiquement un tel appareil dans lequel un courant continu ou un courant alternatif monophasé est appli qué en des points espacés d'une nappe.
La 'fig: 1 il lustre un appareil connu comprenant un cylindre muni d'électrodes sous forme de barres disposées pa rallèlement à l'axe du cylindre et logées dans des rai nures pratiquées dans la surface du cylindre. La fig. 2 illustre. un autre appareil connu comprenant un cylin- dre semblable à celui de la fig. 1, mais dont seule ment une barre sur deux est alimentée. Les flèches montrent le trajet suivi par un courant continu ou par un courant alternatif monophasé.
Les appareils re présentés dans les fig. 1 et 2 deviennent des formes d'exécution de l'appareil selon la présente invention, dès le moment où les barres sont connectées indivi duellement aux phases respectives d'une source d'ali mentation en courant électrique polyphasé.
La fig. 3 représente une forme d'exécution com prenant un cylindre muni d'électrodes en forme d'an neaux coaxiaux.
La fig. 4 est une vue en bout d'une autre forme d'exécution comprenant un cylindre muni d'électrodes en forme de barres parallèles à l'axe du cylindre et aussi d'une couche de matière semi-conductrice re couvrant les électrodes.
La fig. 5 représente, partiellement en coupe, une forme d'exécution comprenant un cylindre compor tant des électrodes en forme d'anneaux coaxiaux et muni d'une couche de matière semi-conductrice re couvrant les électrodes, et la fig. 6 est une coupe d'une partie de la surface d'un cylindre d'une forme d'exécution de l'appareil, cylindre comportant une couche de matière semi-con ductrice, montrant le passage du courant à travers la couche semi-conductrice et à travers la matière en nappe.
Sur les fig. 1 et 2, 1 désigne un cylindre muni d'électrodes 2 en forme de barres parallèles à l'axe du cylindre 1, et 3 désigne une matière en nappe en tourant une partie de la surface du cylindre 1. Sur la fig. 2, 2A désigne des électrodes temporairement sans tension.
Sur la fig. 3, 4 désigne un cylindre muni d'un cer tain nombre d'électrodes coaxiales 5 en forme d'an neaux entourant le cylindre 4, et 6 désigne une ma tière en nappe entourant une partie de la surface du cylindre 4. Sur la fig. 4, 7 désigne un cylindre muni d'électrodes 8 en forme de barres parallèles à l'axe du cylindre 7, 9 désigne une couche de matière semi conductrice en forme de manchon continu envelop pant le cylindre 7, et 10 désigne une matière en nappe entourant une partie de la couche semi-conductrice 9.
Sur la fig. 5, 11 désigne un cylindre comportant des électrodes 12 en forme d'anneaux coaxiaux au cylin dre 11, 13 désigne une couche de matière semi-con ductrice en forme de manchon enveloppant le cylin dre 11, et 14 désigne une matière en nappe entou rant une partie de la couche semi-conductrice 13.
Sur la fig. 6, 15 désigne une partie d'un cylindre en une matière non conductrice, 16 désigne des électrodes portées par le cylindre 15, connectées aux différentes phases d'une source de courant alternatif polyphasé désignée par 17, 18 désigne une portion de couche semi-conductrice, et 19 désigne une partie de matière en nappe reposant contre la couche semi-conductrice 18. 1 désigne le courant passant à travers la couche semi-conductrice 18 dans une direction perpendicu laire à la surface des électrodes 16, et I' désigne le courant passant à travers la couche semi-conductrice 18 dans des directions obliques à partir des électro des 16.
En fonctionnement, le courant allant d'une élec trode à une électrode de polarité opposée passe à travers la matière en nappe qui, en raison de l'humi dité qu'elle contient, est électriquement conductrice. Le courant passant à travers la matière en nappe chauffe cette matière et fait s'évaporer au moins une partie de l'eau. Ce procédé de séchage d'une nappe est déjà connu, mais jusqu'ici la mise en #uvre pra tique de ce procédé avait soulevé de sérieuses diffi cultés.
La difficulté principale de ce procédé connu, qui utilise un courant continu ou un courant alter natif monophasé, est montrée schématiquement dans les fig. 1 et 2, où l'on voit que le courant continu ou alternatif monophasé qui circule dans la nappe tend à s'écouler comme indiqué par les flèches, d'un bord d'une électrode 2 au bord adjacent de l'électrode voi sine, laissant une partie de la matière en nappe dans laquelle il ne passe que peu ou pas du tout de cou rant.
Sur la fig. 2, où on a représenté un appareil dans lequel une électrode sur deux est alimentée, on voit que le courant, circulant comme indiqué par les flèches, tend à shunter les parties de la matière en nappe 3 se trouvant au-dessus de chaque électrode sans tension 2A, préférant prendre le trajet de moin dre résistance à travers les électrodes sans tension 2A, de sorte qu'il ne passe que peu ou pas du tout de courant à travers les parties de la matière en nappe se trouvant au-dessus des électrodes sans tension 2A. En outre, la concentration du courant aux extrémités des électrodes tend à brûler la nappe en ces points.
La situation est entièrement différente lorsque les électrodes sont connectées aux phases respectives d'une source de courant électrique alternatif poly phasé, spécialement lorsque le nombre de phases est de 6 ou davantage. Lorsqu'un tel courant alternatif polyphasé alimente les électrodes représentées aux fig. 1, 2 et 3, la proportion du courant total qui est transportée par chaque phase, et par conséquent par chaque électrode, est plus petite que dans le cas du courant continu ou du courant alternatif mono phasé. En outre, la nappe constitue un raccordement en étoile entre les électrodes, en sorte qu'il n'existe pas de partie de nappe morte,,>, ne transportant pas de courant, au-dessus de chaque électrode.
Comme l'angle entre les phases d'une source de courant poly phasé, et par conséquent l'angle entre les électrodes adjacentes, est petit, un courant dont l'intensité n'est que peu inférieure au maximum circule dans la nappe directement au-dessus de chaque électrode, et seule ment une faible proportion de ce courant s'écoule en tre le courant principal circulant dans la nappe et chaque électrode. La densité de courant dans la nappe n'est donc jamais très inférieure à la valeur maxi mum, en sorte que l'effet thermique est sensiblement constant dans toute la nappe.
Lorsque la nappe à sécher est très mince, par exemple est un papier mince, l'appareil représenté dans les fig. 1, 2 et 3 ne donne pas d'aussi bons résultats, car la minceur de la nappe, c'est-à-dire la faible section de passage du courant, rend difficile d'obtenir une densité de courant suffisamment grande dans toute la nappe, et en particulier au-dessus des électrodes. Pour le séchage des nappes minces, il convient d'employer les appareils représentés dans les fia. 4 et 5, comprenant des couches semi-conductri ces. Dans ces appareils, le circuit entre les électrodes adjacentes alimentées comprend la couche semi-con ductrice.
Puisque le courant électrique prendra tou jours la ligne de moindre résistance et que la couche semi-conductrice présente une résistance élevée, cette ligne de moindre résistance correspond à la plus courte distance entre chaque électrode et la matière en nappe, de sorte que la plus grande partie du courant passe, à partir de chaque électrode, dans une direc tion perpendiculaire à la surface de l'électrode comme indiqué en I sur la fig. 6. En raison de la nature semi conductrice de la couche, des points différents de la surface extérieure de la couche semi-conductrice se trouvent à un potentiel proportionnel à la distance entre chaque point et le point où le potentiel est le plus élevé, c'est-à-dire exactement en face de chaque électrode.
Le courant passant en oblique à divers an gles à travers la couche semi-conductrice vers la ma tière en nappe a une intensité qui diminue progressi vement à mesure que l'angle diminue, et ce courant plus faible est désigné par I' sur la fia. 6. Il passe ainsi du courant à travers tourtes les parties d'une nappe, même mince.
Il est avantageux que la résistivité de la couche semi-conductrice soit comprise dans l'intervalle spé cifié ci-dessus, car, si la résistivité était inférieure au minimum indiqué, le courant aurait tendance à passer d'une électrode à une autre à travers la couche semi conductrice sans entrer dans la matière en nappe, tandis que, si la résistivité était trop élevée, une ten sion trop forte pourrait être nécessaire pour faire passer dans la matière en nappe un courant suffisant pour produire l'effet de séchage désiré.
L'emploi d'une couche de matière semi-conduc trice procure des avantages supplémentaires. Les élec trodes sont protégées contre une action électrolytique et chimique de l'humidité de la matière en nappe, et il n'y a pas de danger qu'il se produise un arc entre une électrode et une autre. Comme le courant est in troduit dans la matière en nappe sur une superficie qui est supérieure à celle de chaque électrode et qu'il existe un gradient de courant qui est à son maximum au centre de cette superficie et diminue à mesure que l'on se rapproche des bords, il n'y a pas de tendance à brûler la matière en nappe au voisinage des élec trodes.
Avec un appareil de ce type, l'action de séchage est contrôlée automatiquement, puisque, comme c'est l'humidité dans la matière en nappe qui fait passer le courant à travers la matière en nappe, lorsque la te neur en eau de la matière en nappe est réduite, le courant qui la traverse est également réduit, et, par réglage de la tension établie sur les électrodes et de l'espacement des électrodes, il est possible de réaliser des conditions dans lesquelles l'intensité du courant à travers la matière en nappe est négligeable lorsque la teneur en eau de la matière en nappe se trouve réduite à une valeur voulue, l'action de séchage s'ar rêtant alors en fait à ce moment.
Pour un fonctionnement sans danger de l'appareil, on peut mettre à la terre au moins la partie de l'ap pareil, en contact avec la matière en nappe qui arrive.