Il est connu, dans la technologie de la pâte à papier d'employer divers appareils de filtration soit pour éliminer des corps étrangers soit pour classer les fibres de pâte à papier selon leur longueur soit encore pour augmenter la concentration de la pâte à papier par élimination partielle d'eau.

Parmi les appareils de filtration connus figurent des filtres comprenant un rotor et un stator, I'un des deux, ci-après appelé tamis remplissant la fonction de filtrage comportant des perçages tels que des fentes ou des trous, I'autre ci-après appelé décolmateur, remplissant la fonction de décolmatage comportant des moyens destinés à générer des pulsations de pression pour empcher le bouchage des perçages. Le tamis peut donc tre fixe ou tournant et, à l'inverse, le décolmateur est tournant avec un tamis fixe et, fixe avec un tamis tournant. De plus le liquide peut soit s'écouter à travers le tamis de l'extérieur vers l'intérieur (vers I'axe), fonctionnement dit centripète, soit de l'intérieur vers l'extérieur, fonctionnement dit centrifuge.

Dans ce type d'appareil, la pâte arrive à une extrémité du tamis cylindrique, s'écoule dans l'espace compris entre le tamis cylindrique et le décolmateur, et ressort à l'autre extrémité.

Au fur et à mesure que la pâte progresse dans le filtre, elle devient de plus en plus épaisse.

Cet épaississement progressif de la pâte produit plusieurs effets : un effet de floculation de la pâte et un effet de colmatage du tamis.

Mme si la pâte admise a été au préalable bien défloculée, il risque d'y avoir apparition de flocs au fur et à mesure de sa progression ; plus la floculation est importante, plus le colmatage est important.

Si le décolmateur tourne, il a tendance à entraîner la pâte avec lui en rotation. Si le décolmateur est fixe, c'est le filtre qui a tendance à entraîner la pâte en rotation. Dans les deux cas, comme l'effet du décolmatage par les pulsations de pression provoquées par le décolmateur est directement fié à l'écart de vitesse

entre le décotmateur et la pâte, plus la pâte progresse vers l'extrémité du tamis, moins le décolmatage est efficace et ceci alors que le tamis a plus tendance à se colmater.

En outre, avec un tamis à fentes fines les fibres longues ont plus de mal à passer que les fibres courtes et donc la proportion de fibres longues par rapport aux fibres courtes augmente au fur et à mesure de la progression de la pâte, ce qui accélère à la fois le processus de floculation et celui de colmatage.

Il résulte de cette accumulation de phénomènes une réduction progressive de la production par unité de surface du tamis au fur et à mesure de la progression de la pâte dans le filtre.

De nombreux brevets ont eu pour objet de contrer cette réduction progressive de la productivité du filtre en intervenant, au cours du trajet le long du tamis, afin de créer des zones de forte défloculation, et/ou de fort ralentissement de la pâte.

En particulier, dès 1968 dans son brevet français 1.539.816 la demanderesse a proposé de disposer des obstacles ayant pour but de briser la composante parallèle à la surface du tamis de la vitesse du liquide.

Dans le brevet US 4.383.918 on a proposé de disposer entre le tamis et le rotor des obstacles provoquant des turbulences.

Dans le brevet FR 2.613.390, également au nom de la demanderesse on a proposé de séparer le tamis en plusieurs portions et d'introduire de t'eau de dilution entre les portions du tamis.

Dans le brevet anglais GB 2.222.967 on a proposé d'installer deux tamis séparés par des ailettes fixes placées entre la surface des tamis et le rotor.

Tous ces dispositifs ont peu à peu amélioré le fonctionnement des appareils de filtration constitués d'un tamis et d'un décolmateur mais de façon encore insuffisante.

Selon la présente invention : -la zone de forte défloculation peut tre une zone d'agitation violente disposée à t'entrée du tamis ; -la zone d'augmentation de l'écart de vitesse peut tre une ou plusieurs chicanes ; les zones de défloculation et d'augmentation de l'écart de vitesse peuvent tre combinées.

La présente invention concerne un appareil de filtration ou épurateur du type comportant un tamis de forme cylindrique et un rotor coaxial muni de pales qui produisent des fluctuations de pression pour empcher le colmatage dudit tamis ; ledit tamis et ledit rotor comportant au moins deux parties, de diamètre sensiblement équivalent, ces parties étant séparées les unes des autres par des moyens ayant pour but de briser la composante de la vitesse du liquide, qui est parallèle à la surface du tamis, et de créer des turbulences caractérisé par le fait que lesdits moyens sont des chicanes constituées d'une part par des cavités disposées entre les parties du tamis, le fond desdites cavités étant éventuellement plus éteigne du rotor que la surface du tamis ; et, d'autre part par des déflecteurs annulaires portés par le rotor en face de chaque cavité ; de telle sorte que la majorité du flux liquide soit obligée de traverser les cavités.

La présente invention peut comporter en outre tout ou partie des dispositions suivantes, prises ensemble ou séparément : a-le tamis est constitué par un empilage d'anneaux, b-le tamis est constitué d'une grille obtenue par juxtaposition de barreaux, appelés parfois fils, qui sont soit parallèles à I'axe de rotation du rotor, soit perpendiculaires soit inclinés, c-le tamis est constitué d'une juxtaposition de grilles telles que décrites au paragraphe précédent, ces grilles étant séparées par des couronnes, d-le tamis est constitué par une plaque de tôle cylindrique perforée, à trous ou à fentes, e-le tamis est constitué par un empilage de tôles cylindriques perforées à trous ou à fentes, f-les cavités sont des volumes creux parallélépipédiques, g-les cavités sont des volumes creux cylindriques, h-certaines cavités peuvent tre reliées en leur fond à une arrivée de dilution qui peut tre assurée par de l'eau ou de la pâte moins concentrée que la pâte filtrée.

La présente invention vise aussi l'utilisation de cet appareil avec des moyens de régulation permettant : a) soit d'ajuster la vitesse du rotor en fonction du différentiel de pression de la pâte entre l'entrée de I'appareil et l'une au moins des sorties acceptées ;

b) soit d'ajuster la vitesse du rotor en fonction du ou des débits dans l'une au moins des sorties de produits acceptés ; c) soit en ajustant le débit de sortie de refus de I'appareil en fonction des débits acceptés et des débits de dilution mesurés pour régler le taux de refus d'une ou de plusieurs parties du tamis ; d) soit en combinant deux ou trois de ces moyens de régulation.

La présente invention vise également la mise en oeuvre des moyens ci- dessus décrits pour la filtration de la pâte à papier.

A titre d'exemples non limitatifs et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté aux dessins annexés : Figure 1 : un premier exemple de réalisation selon l'invention comportant des ailettes réalisant une zone de forte défloculation.

Figure 2 : un deuxième exemple de réalisation comportant une zone de ralentissement obtenue au moyen de chicanes.

Figure 3 : une vue en coupe selon AA de la figure 2.

Figure 4 : une variante de réalisation de la figure 2.

Figure 5 : une deuxième variante de réalisation de la figure 2.

Figure 6 : un troisième exemple de réalisation selon l'invention combinant une zone de défloculation selon la figure 1 et une zone de ralentissement selon la figure 2.

Figure 7 : un quatrième mode de réalisation utilisant les moyens de ralentissement de la figure 2, dans un filtre centripète.

Figure 8 : une vue en perspective illustrant un tamis selon l'invention.

Figure 9 : une vue en perspective illustrant le rotor destiné a tre placé à l'intérieur du tamis de la figure 8.

Figure 10 : une vue partielle en perspective montrant l'intérieur du tamis de la figure 8.

Figures 11 et 12 : deux vues partielles et à grande échelle de la figure 10.

Figure 13 : une vue partielle de l'intérieur d'une variante de réalisation du tamis des figures 8,10,11 et 12.

Figure 14 : une vue partielle d'une variante de réalisation d'un élément filtrant selon l'invention.

Figure 15 : une vue partielle d'une autre variante de réalisation d'un tamis d'élément filtrant selon l'invention.

Figure 16 : une vue en coupe verticale d'un élément filtrant selon l'invention.

Figure 17 : un exemple de réalisation d'un appareil de filtration.

Dans toutes les figures 1 à 7, le tamis est constitué, comme cela a été décrit dans le brevet EP 0 707 109 par un empilage de cercles 1 à section en U, pressés les uns contre les autres au moyen de deux couronnes d'extrémités 2 et 3 assemblées l'une à l'autre par des tirants 4 qui permettent d'établir une précontrainte. Les bases des U sont munies de perçages (que ce soient des fentes ou des trous).

La pâte arrive dans le filtre par son extrémité située à gauche de la figure (du côté de la couronne 2) et ressort par son extrémité opposée (du côté de la couronne 3) en circulant dans l'espace 6 situé entre le décolmateur 5 et le tamis comme indiqué par la flèche fl.

Il est à noter toutefois que l'invention n'est pas limitée à cette structure particulière de tamis mais est applicable à tout tamis cylindrique comme cela sera décrit ci-après.

Selon l'exemple illustré à la figure 1 des turbulences sont créées par des ailettes 10 fixées sur le décolmateur et des ailettes 11 fixées sur le tamis.

Ces ailettes 10 et 11 peuvent tre radiales ou inclinées et peuvent avoir des inclinaisons en sens inverse.

De préférence, comme cela est représenté à la figure 1 les formes des ailettes 10/11 sont telles qu'elles s'imbriquent les unes dans les autres.

On obtient ainsi dans la zone où se trouvent lesdites ailettes une violente agitation qui réalise une bonne défloculation de la pâte.

Selon l'invention on peut, au lieu de créer une zone de défloculation à t'entrée du filtre, créer une zone de ralentissement de la vitesse à laquelle la pâte est entraînée.

Dans ce but, comme cela est illustré aux figures 2 et 3, on dispose dans le tamis une série de chicanes qui ralentissent le mouvement tournant de la pâte.

En se reportant à ces figures on voit que lton remplace un ou plusieurs cercles 1 par une pluralité de cloisons 20, parallèles à I'axe du filtre qui avec les rebords des deux anneaux 1 qui t'encadrent constituent une pluralité de cavités parallélépipédiques C disposées sur tout le pourtour du tamis.

En face de ces cloisons 20 est disposée une cloison annulaire 21 perpendiculaire à l'axe du filtre et portée par le rotor 5.

Ainsi, comme cela est représenté par la flèche f2, le flux de pâte est dévié par la cloison annulaire 21 et vient heurter les cloisons 20 qui sont liées au tamis et traverse les cavités C pour retourner dans t'espace 6.

Cela provoque un ralentissement de la vitesse de rotation de la pâte et, en mme temps, une agitation de la pâte qui a un effet de défloculation et de fluidisation.

On entend par fluidisation un état agité et sans floc de la pâte qui favorise l'écoulement dans les ouvertures, trous ou fentes du tamis.

Il en résulte que le tamis est divisé en deux parties ; une première partie en amont de la couronne de cavités C et une deuxième partie en aval, ces deux parties étant séparées l'une de l'autre par la couronne de cavités C.

Il en résulte également que le rotor est divisé en deux parties par la cloison circulaire 21.

A la figure 2, la chicane 20/21 est disposée au milieu du tamis ; à la figure 4 elle est disposée à proximité de l'extrémité, c'est-à-dire ta où les effets de colmatage sont les plus importants du fait de t'épaississement de la pâte.

La figure 5 réunit les dispositions des figures 2 et 4.

La figure 6 réunit les dispositions des figures 1 et 2.

La figure 7 représente un filtre centripète qui utilise les moyens de la figure 2. Les mmes éléments portent les mmes références.

Sur cette figure le tamis 1, se trouve à l'intérieur du décolmateur 5. La pâte arrive par l'extrémité du tamis et circule dans t'espace 6 situé entre le tamis 1 et le décolmateur 5.

Dans une zone du tamis 1 les cercles à section en U sont remplacés par des cloisons 20, parallèles à I'axe du cylindre et le décolmateur 5 comporte une cloison annulaire 21.

Comme dans le cas de la figure 2, la pâte est déviée par la cloison annulaire 21 et vient heurter les cloisons 20.

Les figures 8 à 18 représentent une variante de réalisation de l'appareil mettant en oeuvre le procédé selon la présente invention.

La figure 8 représente un tamis cylindrique 30 qui est constitué de barrettes 31 disposées verticalement les unes à côté des autres avec un léger jeu (compris entre 0.05 mm et 1 mm) et fixées sur des couronnes horizontales 32,33,34,35, 36 et 37.

Ces couronnes 32 à 37 sont traversées par des tirants 38, parallèles à I'axe du cylindre, ces tirants 38 étant fixés aux deux couronnes d'extrémités 32 et 37, de sorte que 1ensemble est maintenu par le serrage des tirants 38.

La figure 9 représente le rotor 40 qui est placé à l'intérieur du tamis de la figure 8. Ce rotor est un cylindre qui comporte trois couronnes annulaires 41,42, et 43. Dans les zones comprises entre les couronnes annulaires sont disposées des pales 45, appelées usuellement « foils » dans l'industrie de la pâte à papier.

Les foils 45 ont pour fonction de provoquer des pulsations de pression/dépression qui tendent à empcher le colmatage du tamis.

Les couronnes 41 à 43 sont disposées sur le rotor de façon à tre en face des couronnes 33,34 et 35.

Il sera expliqué ci-après comment les couronnes 33,34 et 35 du tamis 30, coopèrent avec les couronnes 41,42 et 43 du rotor pour former des chicanes.

Comme on le voit sur la figure 9 les couronnes annulaires 41,42 et 43 définissent quatre zones du rotor 40.

La forme, le nombre et linclinaison des pales ou foils 45 peuvent varier d'une zone à l'autre.

La figure 10 représente le tamis de la figure 8 vu de l'intérieur.

On voit que les couronnes 33,34 et 35 sont creuses de façon à définir des cavités C.

Dans cet exemple, comme le tamis 30 est fait de barreaux 31 juxtaposés, les cavités C ne sont pas faites comme dans le cas des figures 1 à 7 où le tamis était constitué par des U.

Comme on le voit à la figure 10 les couronnes 33,34,35 sont constituées par un anneau comportant une multitude de cavités parallélépipédiques ayant pratiquement la mme forme que les cavités C des figures 1 à 7.

Certaines cavités C des couronnes 33 et/ou 34 comportent en outre des orifices qui sont reliés à des conduites 50 d'arrivée de dilution.

Les figures 11 et 12 sont des vues de détail, à plus grande échelle de la figure 10.

La figure 13 illustre une variante selon laquelle, au lieu de disposer des cavités parallélépipédiques C on dispose des cavités cylindriques ou trous borgnes D, certains pouvant tre reliés à des conduites 50.

Comme cela est illustré à la figure 13 (trous borgnes D) et à la figure 14 (cavités parallélépipédiques C) la couronne annulaire du rotor 41 (42,43) qui coopère avec la couronne 33 (34,35) est disposée de façon à tre pratiquement au niveau du milieu des cavités C ou trous cylindriques D.

La flèche F illustre comment de la pâte venant de la zone située en dessous des couronnes 33,41 est forcée à entrer dans une cavité C ou D, cette cavité et la couronne 41 formant une chicane qui ralentit considérablement la vitesse de la pâte.

On voit sur cette figure que les barrettes 31 sont maintenues par des cerclages 31a.

La figure 15 illustre une autre variante de réalisation dans laquelle les mmes éléments portent les mmes références.

Dans cet exemple le tamis 30 est fixe et placé à l'extérieur du rotor 40 qui porte des foils 45. La couronne 41 du rotor 40 est en face de la couronne 33 du tamis 30 de façon à ce que les cavités C de ladite couronne 33 forment avec la couronne annulaire 41 une série de chicanes.

Sur cette figure, dans le fond de la cavité C arrive une conduite 50 qui est une conduite d'eau.

Cela permet de combiner faction de ralentissement provoquée par les chicanes C à une action de dilution de la pâte, qui a tendance à s'épaissir au fur et à mesure qu'elle traverse I'appareil de filtration.

En se reportant à la figure 17 on voit que t'élément de filtration selon l'invention peut comporter, du haut vers le bas : -une couronne d'extrémité supérieure 32 pour le tamis 30, -une couronne intermédiaire 33 comportant une pluralité de cavités C, dont certaines sont reliées à des conduites 50 de dilution, -une deuxième couronne intermédiaire 34, analogue à la couronne 33, -une couronne d'extrémité inférieure 37, reliée à la couronne 32 par des tirants, non représentés, -une couronne annulaire 41, portée par le rotor, et située en face des cavités C de la couronne 33 pour définir avec elle une pluralité de chicanes, -une deuxième couronne annulaire 42, portée par le rotor, située en face des cavités C de la couronne 34.

L'élément de filtration constitué par le tamis 30 et le rotor 40 est ainsi divisé en trois zones X, Y et Z en partant du bas.

La pâte à épurer arrive en Q à la base du dispositif.

La zone X comporte une sortie 60 pour les produits dits « acceptés » c'est-à- dire qui ont traverse le tamis 30 ; la zone Y comporte une sortie 61 pour les produits acceptés et la zone Z une sortie 62 pour les produits acceptés.

Il est bien évident que la pâte va avoir tendance à s'épaissir et à floculer au fur et à mesure qu'elle passe d'une zone à l'autre.

Comme on I'a dit t'épaississement provoque une baisse de I'efficacité du décolmatage qui doit tre compensée par exemple par une vitesse plus élevée et donc une consommation d'énergie plus importante. L'introduction d'eau dans les conduits 50 qui débouchent dans certaines cavités C ou D de la couronne 34 et de la couronne 33 permet de contrer cet épaississement et ainsi permet de réduire la vitesse du rotor et donc d'économiser de l'énergie.

A sa partie supérieure I'appareil comporte un couvercle 63, une sortie R pour les rejets.

On peut ajuster la vitesse du rotor 40 en fonction du différentiel de pression entre t'entrée Q dans I'appareil et l'une au moins des pressions régnant dans les conduits de sortie des produits acceptés 60,61,62.

On peut égaiement ajuster la vitesse du rotor 40 en fonction d'un ou plusieurs des débits dans les canalisations 60,61 ou 62.

Dans l'un ou I'autre cas cela permet de réduire la vitesse de rotation du rotor 40 et donc de réaliser une économie d'énergie.

Le tamis peut tre réalisé de multiples façons soit par empilage d'anneaux à section en U des figures 1 à 7, soit par empilage de grilles obtenues par juxtaposition de barreaux des figures 13 et 14, soit par empilage des tôles cylindriques perforées à trous ou à fentes de la figure 16.

Ainsi, par exemple, elles peuvent tre constituées par des plaques 70, dans la masse desquelles on a creusé avec des fraises circulaires des rainures 71, les fentes étant ensuite usinées avec des scies circulaires.

Il est à noter qu'en disposant les pales 45 de décolmatage de façon inclinée on obtient une sorte de pompage qui accélère la circulation dans l'appareil.

Il est aussi à noter que le rotor 40 étant divisé en autant de portions que le tamis 30 on peut à chaque portion du rotor disposer des pales 45 différentes quant à leur nombre, leur forme et leur inclinaison.

De la mme façon les différentes portions du tamis peuvent tre de constitutions différentes.

Dans tous les exemples représentés, les bords des cavités C ou D sont exactement au mme niveau que celui de la paroi interne du tamis 30.

Il est possible de les disposer de façon qu'ils fassent légèrement saillie à l'intérieur du tamis 30, mais à condition que cela n'empche pas lintroduction du rotor 40 dans le tamis 30, c'est-à-dire que les couronnes annulaires telles que 41, 42 etc... puissent passer.