Introduction La présente invention concerne l'industrie de la papeterie, et plus particulièrement la préparation de pâte à papier à partir de papiers recyclés ou de pâte vierge, avant son introduction sur la machine à papier.

Pour la fabrication du papier, il est nécessaire de (re) mettre les fibres de cellulose en suspension et éliminer les éléments étrangers, aussi appelés contaminants. La suspension comprenant les fibres de cellulose est aussi appelée pâte à papier. Les contaminants peuvent être de plusieurs espèces. On retrouve, en particulier, les particules métalliques, des agrafes, des sables, de petites pierres, des matières adhésives, des morceaux de plastique, etc....

Etat de la technique en relation avec l'épuration à fentes ou à trous.

Dans les procédés actuels de fabrication du papier, on utilise l'épurateur à fentes ou à trous. L'épurateur à fentes ou à trous est constitué d'un corps cylindrique, permettant de supporter les pressions de plusieurs bars. Ce corps est équipé d'un tamis à fentes ou à trous et a au moins une conduite d'entrée de la pâte à papier à traiter, une conduite pour la pâte à papier épurée, une conduite des éléments rejetés, et un

agitateur qui permet une action permanente de nettoyage du tamis.

Beaucoup de contaminants ne parviennent pas à passer à travers le tamis, tandis que, les fibres de cellulose, étant données leur forme et leur faible diamètre, parviennent à passer par les orifices du tamis.

En particulier, l'épuration à fentes est la façon la plus efficace pour éliminer les contaminants appelés"stickies", les stickies sont des particules d'une densité proche de la densité de la pâte à papier et ayant des propriétés adhésives.

Ils sont à l'origine de problèmes de fonctionnement de la machine à papier.

L'agitateur ou rotor de l'épurateur est équipé de pales qui passent à grande vitesse très proche du tamis (quelques millimètres). Le différentiel de vitesse entre les pales et la pâte à papier permet de créer un effet de dépression au niveau du tamis, qui aspire les contaminants et les autres éléments retenus par le tamis.

Sans l'action de l'agitateur, le colmatage du tamis serait très rapide. Cependant, l'agitateur induit de nombreux inconvénients, un des principaux étant la consommation d'énergie nécessaire pour sa rotation.

Un autre inconvénient est lié aux projections de certains contaminants contre le tamis, forçant ainsi leur passage à travers les fentes ou les trous. Certaines de ces projections provoquent une usure accélérée du tamis.

Les épurateurs à fentes ou à trous ont aussi l'inconvénient d'imposer une dilution importante à la pâte à papier, et dans la majorité des cas, imposer deux ou trois étages pour limiter les pertes en fibres de cellulose.

Objectif de l'invention L'invention a pour objectif la conception d'un équipement d'épuration à fentes ou à trous qui évite le colmatage de la (des) grille (s) (1) sans l'assistance d'un agitateur ou rotor.

L'idée de base est de mettre en rotation la (les) grille (s) (1) d'épuration pour que la force centrifuge générée par la rotation de (s) grille (s) (1) assure le décolmatage requis. Le dispositif mécanique des équipements actuels destiné à extraire les éléments retenus par le tamis, en particulier l'agitateur dont il est fait référence plus haut, pourra être éliminé.

Les principaux avantages de l'équipement d'épuration de pâte à papier, objet de l'invention,-sont : La possibilité dans la majorité des cas de travailler en un seul étage de taille réduite par rapport aux solutions existantes.

L'élimination de la nécessité d'une dilution importante de la pâte à papier.

Dans certaines versions, la possibilité d'épaissir la pâte à papier et d'obtenir un effet de lavage de la pâte à papier.

Une efficacité meilleure de l'épuration, le passage des contaminants n'étant pas forcé par un rotor ou agitateur.

Une moindre usure de la (des) grille (s) 1, du fait de la réduction des ondes de chocs. Le coût de la maintenance sera ainsi réduit.

Une économie d'énergie.

Brève description des dessins Pour une meilleure compréhension de l'invention, 5 dessins sont présentés en annexe, correspondant aux principales applications et représentant les principales versions de l'équipement objet de l'invention. Tous les dessins sont présentés à titre purement illustratif et ne constituent en rien des intentions limitatives.

Le dessin 1 représente une section d'une réalisation pratique de l'épurateur objet de l'invention avec une grille (1) et un corps fixe (2), la grille (1) étant l'unique organe en rotation. La rotation et le maintien de la grille sont faits à travers un axe (15).

Dans cette application, la--grille (1)-a.-une rupture d'angle (8) afin d'assurer le remélange de la pâte face à la grille et limitant de ce fait la formation d'un matelas de fibres au niveau de la surface de la grille (1) Le dessin 2 représente une section d'une réalisation pratique de l'invention avec une grille (1) solidaire du corps (2), lui aussi en rotation, l'extraction de la pâte étant faite en périphérie par les conduites d'admission (9). La mise en rotation est faite par les nombreuses parois radiales (6), solidaires du corps (2). Les éléments de densité supérieure à 1, qui ne parviennent pas à passer à travers la grille (1), sédimentent vers les conduites de décharge (5). La pâte à papier est introduite par une périphérie de la grille (1), d'où ils sont extraits à la périphérie de l'équipement par les conduites de décharge (4). Des ouvertures sont réalisées dans les parois radiales (6), au niveau des conduites de décharge (4) et (5), afin de remettre en suspension les éventuels dépôts qui se formeraient en périphérie de l'équipement. Les filtrats, après la séparation par sédimentation, des fibres de

cellulose, sont acheminés vers le centre de l'équipement par une conduite de sortie (11) centrale. Dans cette application, la grille (1) a une rupture d'angle (8) en escalier afin d'obtenir un remélange de la pâte à papier, limitant ainsi la formation d'un matelas de fibres au niveau de la surface de la grille (1).

Le dessin 3 représente une demi-section d'une réalisation pratique de l'invention avec plusieurs grilles (1), un corps rotatif (2) solidaire des grilles, des surfaces coniques (16) de sédimentation permettant la récupération des particules cellulosiques les plus fines. La pâte à papier est introduite par une conduite d'admission (9). Les éléments de densité supérieure à 1, retenus par les grilles (1) sédimentent en périphérie des grilles, d'où ils sont extraits par les conduites de décharge (4). Les particules cellulosiques fines et les fibres de cellulose ayant traversé la grille sédimentent dans les surfaces coniques (16) de la zone de séparation, en aval des grilles (1), par les conduites de décharge (5). Les filtrats sont évacués par la conduite de sortie (11) centrale. L'avantage de cette application est d'avoir une moindre perte en fibres.

Le dessin 4 représente une vue de face d'une grille (1) équipée de fentes, dans la configuration de l'équipement avec corps rotatif solidaire et parois radiales (6). Les profils (7) de la grille sont inclinés par rapport aux parois radiales (6) dans le sens de la rotation, afin de dévier les particules de densité supérieure à 1 du coin entre la (les) grille (s) (1) et les parois radiales (6) et compenser ainsi la tendance de ces particules à s'accumuler dans ce coin.

Le dessin 5 représente une coupe partielle d'une grille (1) équipée de fentes. La coupe est faite perpendiculairement aux fentes. Les profils (7) qui constituent la grille sont

asymétriques, afin de favoriser à la fois l'acheminement des fibres de cellulose à travers les fentes ainsi que leur mise en rotation à la vitesse de la grille (1). Afin de mettre en rotation la pâte à papier à traiter à proximité de la grille (1) et faciliter ainsi la migration vers la périphérie des particules retenues par la grille (1), la grille (1) est prolongée du côté amont par les nervures (3).

Présentation générale de l'invention Les dessins 1, 2 et 3 représentent trois applications de l'invention. Toutes les applications mettent en oeuvre une ou plusieurs grilles rotatives (1) disposées en parallèle.

L'agitateur ou le rotor est éliminé. L'effet de décolmatage est obtenu par l'action de la force centrifuge.

Dans Le dessin 1, la rotation de (s) grille (s) (1) est (sont) faite (s) de manière indépendante d'un corps (2) fixe.

Dans les dessins 2 et 3, la rotation de (s) grille (s) est (sont) faite (s) de manière solidaire d'un ensemble rotatif incluant en particulier un corps (2).

Dans les deux cas, le principe de fonctionnement est le même. Les dessins 1 et 2 ne représentent qu'une seule grille.

Le dessin 3 présente l'invention avec plusieurs grilles.

L'objectif de mettre en place plusieurs grilles en parallèle est d'augmenter la capacité de l'équipement.

La pâte à papier est introduite par la conduite d'admission (9). Elle est ensuite acheminée jusqu'à (aux) la grille (s) (1).

Fonctionnement de la (des) grille (s) (1) Les contaminants et éléments retenus par la (les) grille (s) (1), sont acheninés, sous l'effet de la force centrifuge, vers la périphérie ou vers le centre de l'appareil, en fonction de leur densité, permettant un décolmatage permanent de (des) la grille (s).

Les éléments de densité supérieure à 1, retenus par la (les) grille (s) (1), sédimentent jusqu'à la périphérie de la (des) grille (s) (1).

Les éléments de densité inférieure à 1, retenus par la (les) grille (s) (1), atteignent le centre de la (des) grille (s) (1), où ils sont conduits de l'autre côté de la (des) grilles par les ouvertures (12).

Ces ouvertures pourront être prolongées par une conduite, non représentée sur les dessins, pour extraire ces éléments sans les re-mélanger à la pâte à papier épurée.

La (les) grille (s) (1) pourra (ont) être conique (s) avec l'admission de la pâte par le centre du cône, afin de garantir que les particules qui migrent dans le sens radial sous l'effet de la force centrifuge, se trouvent au contact de la (des) grille (s) (1). La plupart des fibres de cellulose et l'eau passent à travers les fentes ou les trous, les contaminants de dimensions supérieures aux fentes ou aux trous de (des) grilles (1) étant retenus.

Afin de limiter la formation d'un matelas de fibres de cellulose sur la surface de la (des) grille (s) (1), la (les) grille (s) (1) peut (peuvent) inclure une ou plusieurs ruptures d'angle (8) qui favorisent le re-mélange de la pâte à papier.

Dans le cas d'une épuration à fentes et afin de favoriser l'acheminement des fibres de cellulose à travers les fentes de la (les) grille (s) (1), les profils (7) qui constituent la (les) grilles (1) pourront avoir une section asymétrique. Le dessin 5 montre cette configuration. Afin de faciliter la migration vers la périphérie, ou vers centre, des éléments retenus par la (les) grille (s) (1), les profils (7) qui sont disposés le long de la (des) grille (s) 1 pourront être orientés dans le sens radial.

Afin de mettre en rotation la pâte à papier à proximité de la (des) grille (s) (1), ainsi que de faciliter la migration jusqu'à la périphérie ou vers le centre des particules qui ne sont pas parvenues à passer à travers la (les) grille (s) (1), la (les) grille (s) (1) pourra être prolongée (s) en amont par les nervures (3). Le dessin 5 montre cette configuration.

Version présentée par le dessin 1 : corps (2) non rotatif Dans une première version présentée par le dessin 1, l'épurateur consiste en un corps (2) fixe, le seul organe en rotation étant la (les) grille (s) (1). La rotation et le maintien de la (des) grilles (1) sont faits par un axe (15).

Cet axe (15) est actionné par un moteur non représenté sur les dessins.

La pâte à papier épurée est extraite du corps (2) par la ou les ouvertures (13).

Les éléments de densité supérieure à 1, qui ne parviennent pas à passer à travers la (les) grille (s) (1), sont extraits par les ouvertures (14). Un traitement secondaire de ces éléments extraits, en fonction du niveau des pertes en fibres de cellulose, pourra être pris en considération.

Les éléments de densité inférieure à 1 qui ne traversent pas la (les) grille (s) (1) sont acheminés vers le centre de la (des) grille (s) (1) puis évacués par les ouvertures (12) au centre de la (des) grilles (1). Ces ouvertures pourront être prolongées par une conduite, non représentée sur les dessins, pour extraire ces éléments sans les re-mélanger à la pâte à papier épurée.

Présentation de la version des dessins 2 et 3 : corps (2) rotatif Dans une seconde version représentée par les dessins 2 et 3, l'épurateur consiste en un corps (2) tournant solidairement avec la (les) grille (s) (1). L'ensemble est entraîné par un moteur non représenté sur les dessins.

La pâte à papier est introduite par une conduite d'admission (9) centrale. Des ailettes (10) permettent que la pâte papier soit entraînée en rotation à la même vitesse angulaire que le corps (2). Les conduites d'admission (9) et de sortie (11) sont équipées de garnitures mécaniques non représentées sur les dessins, permettant une liaison étanche avec les conduites fixes.

La mise en rotation de la pâte à papier et la récupération d'une partie importante de l'énergie cinétique de rotation de la pâte à papier pourra être réalisée par de nombreuses parois radiales (6), solidaires du corps (2).

Ces parois radiales (6) pourront avoir quelques ouvertures pour permettre une rotation différentielle et localisée de la pâte à papier à traiter, favorisant ainsi un re-mélange de la pâte en vue de limiter la floculation de la pâte.

Les ouvertures pourront être réalisées sur les parois radiales (6) au niveau des ruptures d'angle (8), augmentant ainsi l'effet de re-mélange. Cette configuration est représentée par le dessin 2.

Les profils (7) et nervures (3) constituant la (les) grille (s) (1) pourront être disposés dans le sens radial.

Toutefois, ces profils et nervures pourront constituer un angle par rapport au rayon afin de limiter l'accumulation de particules dans le coin entre la (les) grille (s) (1) et les parois radiales (6) et assurer ainsi une meilleure répartition de la pâte à traiter à la superficie de la (les) grille (s) (1). Le dessin 4 illustre cette configuration.

Extraction des particules retenues par la (les) grille (s) 1 Les éléments de densité inférieure à 1 qui ne traversent pas la (les) grille (s) (1) atteignent le centre de la (des) grille (s) (1), sous l'effet de la force centrifuge créée par la rotation de l'appareil, où sont acheminés de l'autre coté de la (des) grille (s) (1) par des ouvertures (12) au centre de (des) grille (s) (1). Ces ouvertures (12) pourront être prolongées par une conduite, non représentée sur les dessins, pour extraire ces éléments sans qu'ils soient re-mélangés à la pâte à papier épurée.

Pour l'extraction des particules de densité supérieure à 1 qui sont retenues par la (les) grille (s) (1) et qui migrent jusqu'à la périphérie de l'appareil, deux configurations sont possibles : premièrement-l'extraction de ces particules du corps (2) par la périphérie de l'appareil, deuxièmement- l'extraction de ces particules du corps (2) par le centre.

Dans les deux cas, un traitement secondaire, en fonction du niveau des pertes en fibres de cellulose, sera envisageable.

Dans la première configuration, les éléments de densité supérieure à 1, retenus par la (les) grille (s) (1), sédimentent jusqu'à la périphérie de la (des) grille (s) (1), où ils pourront être extraits par des conduites de décharge (4) à la périphérie du corps (2). Ces conduites de décharge (4) auront des ouvertures permanentes ou séquentielles. Les dimensions des conduites de décharge (4) et la fréquence de leur ouverture sera adaptée afin d'épaissir les éléments qui sédimentent et de réduire les pertes en eau et en énergie cinétique. Cette configuration est représentée par les dessins 2 et 3.

Les parois radiales (6) pourront avoir des ouvertures à la partie la plus périphérique de la (des) grille (s) (1) afin de remettre en suspension les particules retenues par la (les) grille (s) (1) et qui sédimentent à la périphérie. L'objectif est d'éviter la formation de dépôts. Cette configuration est représentée par le dessin 2.

Dans la seconde configuration, non représentée par les dessins, l'extraction des éléments de densité supérieure à 1 retenus par la (les) grille (s) (1) se fait par le centre de l'appareil. La vitesse d'écoulement dans la conduite d'évacuation sera suffisante pour entraîner vers le centre les particules malgré l'effet de la force centrifuge liée à la rotation du corps.

Extraction des fibres de cellulose : Sous l'effet de la force centrifuge, les fibres de cellulose, qui transitent à travers la (les) grille (s) (1), auront tendance à sédimenter à la périphérie de l'appareil.

Pour l'extraction de ces fibres de cellulose, trois configurations sont possibles : premièrement-l'extraction des fibres de cellulose par la périphérie de l'appareil ;

deuxièmement-l'extraction par le centre de l'appareil, d'une part des fibres de cellulose après un épaississement, d'autre part des filtrats ; troisièmement-l'extraction de la pâte à papier épurée par le centre sans aucune séparation entre fibres et l'eau.

Dans la première configuration, les fibres de cellulose sédimentent jusqu'à la périphérie dans une zone de collecte en périphérie de la (des) grille (s) (1), à partir de laquelle elles sont extraites par les conduites de décharge (5) à la périphérie du corps (2). Ces conduites de décharges sont à ouvertures permanentes ou séquentielles, afin d'obtenir la concentration désirée, permettant ainsi un épaississement partiel. Cette configuration est représentée par les dessins 2 et 3.

Afin de faciliter l'acheminement des éléments extraits vers les conduites de décharge (5), des ouvertures pourront être réalisées sur les parois radiales (6) en face des tubes de décharge (5). Le différentiel de vitesse angulaire généré par ces ouvertures permet de limiter la formation de dépôt à la périphérie du corps (2). Cette configuration est représentée par Le dessin 2.

Les filtrats résiduels sont acheminés vers le centre de l'appareil et sont évacués par une conduite de sortie (11) centrale.

Dans une seconde configuration, non représentée par les dessins, les fibres de cellulose migrent jusqu'à la périphérie dans une zone de sédimentation en aval de la (des) grille (s) (1) où elles sont recueillies, puis acheminées par une conduite jusqu'au centre de l'appareil pour ensuite y être évacuées. La vitesse d'écoulement dans ces conduites sera suffisante pour entraîner les éléments solides, malgré la

force centrifuge. Les filtrats résiduels, après sédimentation des fibres de cellulose, sont acheminés vers le centre où ils sont évacués par une conduite centrale.

Dans la troisième configuration, non représentée dans les dessins, la pâte à papier épurée est acheminée par une conduite jusqu'au centre de l'appareil, d'où elle est extraite, sans séparation entre fibres de cellulose et l'eau.

La vitesse d'écoulement dans cette conduite sera suffisante pour entraîner la pâte épurée, malgré la force centrifuge.

Séparation des particules cellulosiques fines Dans une version plus complète de l'équipement, représentée par le dessin 3, l'équipement pourra réaliser un traitement des filtrats après sédimentation des éléments cellulosiques dans la chambre de sédimentation présentée antérieurement. Dans ce cas, l'effet de la force centrifuge sera utilisé dans une zone de séparation en aval de la (des) grille (s) (1) pour améliorer la sédimentation et la séparation des particules cellulosiques fines. L'objectif est de limiter les pertes en éléments cellulosiques.

Cette zone de séparation sera équipée de superficies coniques (16) afin de faciliter la sédimentation des particules cellulosiques encore présentes dans les filtrats, après l'opération de sédimentation. Les particules cellulosiques auront une vitesse radiale différente de l'eau environnante et iront ainsi au contact de la superficie conique (16) la plus proche. Compte tenu des frictions entre la surface des superficies coniques (16) et l'eau, la vitesse de l'eau sera ralentie à la proximité immédiate des ces superficies, ce qui facilitera la séparation et la migration des particules. Une fois captées par les superficies coniques (16), les particules cellulosiques migreront, sous l'effet de

la force centrifuge, jusqu'à la périphérie, où elles seront évacuées avec les fibres cellulosiques, soit à la périphérie de l'appareil, soit par son centre, en fonction de la configuration choisie pour l'évacuation de ces éléments.

Les filtrats transitent entre les superficies coniques jusqu'au centre de l'appareil, où ils sont évacués par une conduite de sortie (11) centrale. Les superficies coniques (16) sont représentées sur le dessin 3.

Autre application : : séparation entre fibres courtes et fibres longues Une autre application possible de l'invention est une séparation entre fibres de cellulose courtes et longues. Les trous ou fentes de la (des) grille (s) (1) sont dimensionnés pour permettre une rétention des fibres longues, tandis que les fibres de cellulose courtes parviennent à passer à travers la (les) grille (s) (1).

Autre fonction complémentaire : : clarification des filtrats Une autre application possible de l'équipement doté d'un corps rotatif est d'assurer la clarification des filtrats.

Dans cette application, non représentée par les dessins, le procédé d'épuration de la pâte est strictement identique au procédé de l'invention présentée plus haut. Dans une zone de sédimentation située en aval des grilles d'épuration, les fibres de cellulose sédimentent et sont ensuite extraites. Les filtrats sont acheminés vers une zone de clarification équipée surfaces coniques, d'où, sous l'effet de la force centrifuge, une part significative des charges sédimentent et sont séparées des eaux. Leur évacuation se fait selon un procédé identique à celui décrit pour les fibres.

Observation finale Il est clairement précisé que la description et les dessins précédemment décrites illustrent de façon pratique l'invention mais n'en constituent en aucune manière une présentation limitative. Il pourra être procédé à des modifications de certains aspects ou bien rajouter certaines fonctions sans que cela naltère la portée et l'esprit de la présente invention.