FR2908791A1 - Refining element for refining e.g. paper fiber, has blades or teeth fixed on plate, where element is made from sheet that is issued from rolling equipment and is cut according to desired shape of element - Google Patents
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Abstract
Description
1 ELEMENT DE RAFFINAGE POUR FIBRES, NOTAMMENT PAPETIERES ET RAFFINEUR1 REFINING ELEMENT FOR FIBERS, IN PARTICULAR PAPER AND REFINER
METTANT EN OEUVRE UN TEL ELEMENT DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un élément de raffmage pour les fibres notamment papetières, plus particulièrement destiné à être mis en oeuvre au sein d'un appareil de raffmage de pulpe pour pâte à papier communément dénommé raffineur de pâte à papier dans le domaine considéré, ou pour le raffmage haute concentration pour les copeaux de bois. FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a refining element for fibers, in particular papermaking fibers, more particularly intended to be used in a pulp refining apparatus for paper pulp, commonly known as a refiner. of paper pulp in the field under consideration, or for the high concentration refining for wood chips.
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE De manière connue, le papier est essentiellement constitué de fibres de cellulose distribuées de manière aléatoire, et dont la cohésion est assurée par des liaisons de nature chimique lorsque l'eau est retirée de la pâte à papier qui le constitue. PRIOR ART In a known manner, the paper consists essentially of randomly distributed cellulose fibers, the cohesion of which is ensured by bonds of a chemical nature when the water is removed from the paper pulp which constitutes it.
Cette pâte à papier consiste essentiellement en fibres individuelles de cellulose se présentant sous la forme de tubes comprenant un certain nombre de couches concentriques. Afm de permettre la liaison entre les fibres propre à permettre de conférer une certaine cohésion à la pâte à papier, et corollairement d'assurer la constitution de feuilles de papier, on met en oeuvre une étape de raffmage destinée principalement à hydrater, "fibriller", c'est à dire accroître la surface spécifique, et couper les fibres. Ce raffmage consiste en fait essentiellement à réaliser un broyage partiel des fibres entrant 25 dans la constitution de la pâte à papier, dite à ce stade pâte brute triturée. A cet effet, il est connu depuis longtemps déjà dans le domaine considéré, de mettre en oeuvre des raffineurs, le plus souvent constitués de disques mobiles ou rotors coopérant avec des disques fixes ou stators, ces disques étant parallèles entre eux et coaxiaux, et 30 entre lesquels circule la pâte brute triturée à traiter, et dont le produit fmal est une pâte raffmée. Afm d'opérer cette étape de broyage, on munit les disques en question d'une surface active présentant un certain nombre de dents ou lames formant autant de saillies par 35 rapport à la surface du disque en question. Il est donc défini entre les rotors et le stator un entrefer constitué par l'espace séparant les deux surfaces actives, et notamment les lames ou dents respectives. This pulp consists essentially of individual cellulose fibers in the form of tubes comprising a number of concentric layers. In order to allow the bonding between the fibers capable of conferring a certain cohesion on the paper pulp and, consequently, of ensuring the formation of sheets of paper, a refining step intended mainly to hydrate, "fibrillate" is used. that is, increase the surface area, and cut the fibers. This refining consists in fact essentially to achieve a partial grinding of the fibers involved in the constitution of the pulp, said at this stage pulp triturated. For this purpose, it has long been known in the field considered, to use refiners, usually consisting of moving disks or rotors cooperating with fixed disks or stators, these disks being parallel to each other and coaxial, and between which flows the triturated raw pulp to be treated, and whose final product is a refined pulp. In order to perform this grinding step, the disks in question are provided with an active surface having a number of teeth or blades forming as many protrusions with respect to the surface of the disc in question. It is therefore defined between the rotors and the stator a gap formed by the space between the two active surfaces, including the respective blades or teeth.
2908791 2 La pâte à traiter circule dans les gorges défmies par les dents ou lames, se retrouve dans l'entrefer du fait du mouvement sous forme de flocs, ces derniers subissant alors un traitement de broyage de par la coopération des arêtes et des surfaces des lames ou dents respectivement du rotor et du stator.2908791 2 The dough to be treated circulates in the grooves defmed by the teeth or blades, is found in the gap because of the movement in the form of flocks, the latter then undergoing a grinding treatment by the cooperation of the edges and surfaces of the blades or teeth respectively of the rotor and the stator.
5 On conçoit de fait que les surfaces actives des disques en question s'usent relativement rapidement et qu'il convient donc de pourvoir de manière plus ou moins périodique à leur remplacement. En effet, les arêtes respectives des dents ou lames s'émoussent en raison de l'entrefer relativement réduit ménagé entre les disques et du passage et du broyage à 10 ce niveau de la pâte brute triturée. Ce faisant, on réalise ces surfaces actives sur des pièces d'usure, également dénommées garnitures, fixées de façon amovible sur les plateaux des rotors et des stators constitutifs du raffmeur. Les mêmes problèmes se posent en relation avec des raffineurs mettant en oeuvre 15 d'autres formes que les disques, et notamment des surfaces coniques, ou cylindriques. Traditionnellement, les garnitures sont le plus souvent réalisées en métal (acier inoxydable ou fonte). Elles sont également réalisées généralement en une seule pièce selon une forme de couronne. Elles peuvent cependant être constituées d'un assemblage 20 de segments en forme de secteurs de couronne, rapportés notamment par boulonnage sur les plateaux des rotors et du stator. Parmi les garnitures disponibles à ce jour, on distingue tout d'abord les garnitures taillées pour lesquelles les motifs, et donc notamment les dents ou lames sont obtenues par usinage. L'avantage de la mise en oeuvre de telles garnitures réside essentiellement dans leur possible réutilisation après étape de re-taillage. En revanche, leur dureté est relativement faible, entraînant en corollaire une faible durée de vie et partant une maintenance lourde en termes de personnel et en termes de nombre d'arrêts du raffmeur. De plus, le poids de la garniture est relativement élevé, rendant la garniture chère, et nécessitant pour sa manutention des outillages (palans) outre un personnel conséquent. On connaît également les garnitures moulées, pour lesquels les motifs sont obtenus par des procédés traditionnels de fonderie. Si la technique de la fonderie est aujourd'hui bien maîtrisée, permettant de fait de réduire les coûts de fabrication, en revanche les garnitures ainsi obtenues ne sont pas réutilisables.It is conceived in fact that the active surfaces of the disks in question wear out relatively quickly and that it is therefore necessary to provide more or less periodic replacement. Indeed, the respective ridges of the teeth or blades dull due to the relatively small air gap between the discs and the passage and grinding at this level of the crushed pulp. In doing so, these active surfaces are made on wear parts, also called seals, removably attached to the trays of rotors and stators constituting the engine. The same problems arise in relation to refiners using other forms than the discs, and in particular conical or cylindrical surfaces. Traditionally, fittings are most often made of metal (stainless steel or cast iron). They are also generally produced in one piece in a form of a crown. They may, however, consist of an assembly 20 of segments in the form of ring sectors, reported in particular by bolting on the plates of the rotors and the stator. Among the trimmings available today, there are first cut trims for which the patterns, and therefore including the teeth or blades are obtained by machining. The advantage of implementing such fittings lies essentially in their possible reuse after re-cutting step. However, their hardness is relatively low, resulting in a short life and therefore a heavy maintenance in terms of personnel and in terms of the number of shutdowns of the refiner. In addition, the weight of the liner is relatively high, making the liner expensive, and requiring for its handling tools (hoists) besides a substantial staff. Molded gaskets, for which the patterns are obtained by traditional casting processes, are also known. If the foundry technique is now well controlled, allowing in fact to reduce manufacturing costs, however the fittings thus obtained are not reusable.
15 2908791 3 En outre, la dépouille en fond de denture réduit le débit de la pâte, susceptible d'induire une variation du raffmage au fur et à mesure de l'usure des dents. Qui plus est, les types de motifs des lames ou dents sont assez limités.In addition, the clearance at the bottom of the toothing reduces the flow rate of the dough, which can induce a variation of the refining as the wear of the teeth. What's more, the types of patterns of the blades or teeth are quite limited.
5 Enfm, on connaît également les garnitures de type mécano-soudé, pour lesquelles les motifs sont obtenus par assemblage de lames individuelles. Si certes, cette technique permet de disposer de lames ou dents de dureté élevée, ainsi que d'un poids de garniture relativement faible, en revanche elle présente l'inconvénient de ne pas permettre la réutilisation des pièces d'usure. Au surplus, la soudure en fond de denture réduit 10 également, comme dans la cas précédent, le débit de la pâte, susceptible encore une fois de faire varier le raffmage au fur et à mesure de l'usure. Qui plus est, là encore les types de motifs des lames ou dents sont limités. EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention a pour objectif de pallier ces différents inconvénients, tant en termes de coût de fabrication que de simplification des opérations de maintenance. A cet effet, elle propose un élément de raffmage pour fibres mis en oeuvre dans un 20 raffmeur de pâte à papier ou de copeaux de bois, comportant sur sa surface active une pluralité de lames ou dents en saillie, parallèles entre elles au sein d'une même zone de ladite surface active, et destiné à être fixé sur un plateau ou support de l'une des pièces actives dudit raffmeur.Finally, there is also known the welded type of fittings, for which the patterns are obtained by assembling individual blades. While certainly this technique makes it possible to have blades or teeth of high hardness, as well as a relatively low packing weight, however it has the disadvantage of not allowing the reuse of wear parts. In addition, the weld at the bottom of the toothing also reduces, as in the previous case, the flow rate of the dough, again likely to vary the refinement as and when the wear. What's more, again the types of patterns of the blades or teeth are limited. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to overcome these disadvantages, both in terms of manufacturing cost and simplification of maintenance operations. For this purpose, it proposes a fiber-embossing element used in a pulp or wood chip embeller, comprising on its active surface a plurality of protruding blades or teeth, parallel to one another within the same area of said active surface, and intended to be fixed on a plate or support of one of the active parts of said refresher.
25 Selon l'invention, ledit élément est constitué d'une tôle issue de laminage, découpée en fonction de la forme souhaitée de l'élément. En d'autres termes, l'invention consiste principalement dans la mise en oeuvre, en lieu et place des techniques précédemment connues, d'une tôle laminée présentant de notables 30 avantages notamment en termes de poids et donc de maintenance, et en termes de coûts. Le matériau constitutif de la tôle peut être de l'acier, et notamment de l'acier inoxydable ou tout autre type d'acier. Il peut cependant être d'une autre nature, et notamment être constitué de métaux non ferreux, de matières synthétiques, etc....According to the invention, said element consists of a sheet resulting from rolling, cut according to the desired shape of the element. In other words, the invention consists mainly in the implementation, instead of the previously known techniques, of a rolled sheet having significant advantages, particularly in terms of weight and therefore of maintenance, and in terms of costs. The constituent material of the sheet may be steel, including stainless steel or any other type of steel. It may, however, be of a different nature, and in particular be made of non-ferrous metals, synthetic materials, etc.
35 2908791 4 La notion de parallélisme des dents ou lames n'implique pas nécessairement que lesdites lames soient linéaires. Elles peuvent en effet adopter des profils très variés, tels que par exemples radiaux, curvilignes, en zig zag, etc...The notion of parallelism of the teeth or blades does not necessarily imply that said blades are linear. They can indeed adopt very varied profiles, such as for example radial, curvilinear, zigzag, etc ...
5 Avantageusement, après réalisation des dents ou lames par usinage, l'élément, lorsqu'il est réalisé en acier, subit une étape de traitement thermique spécifique, permettant d'augmenter significativement la dureté de la surface active, jusqu'à atteindre voire dépasser celle susceptible d'être obtenue par technologie de fonderie d'acier inoxydable et notamment des duretés voisines de 50 à 60 HRC.Advantageously, after making the teeth or blades by machining, the element, when made of steel, undergoes a specific heat treatment step, making it possible to significantly increase the hardness of the active surface, until it reaches or even exceeds that likely to be obtained by stainless steel foundry technology and in particular hardnesses close to 50 to 60 HRC.
10 L'élément de raffmage pour fibres de l'invention est susceptible d'être mis en oeuvre au sein d'un raffmeur à disques, d'un raffmeur conique ou d'un raffmeur cylindrique. Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, le raffmeur est un raffmeur à 15 disques, et comporte respectivement deux stators et deux rotors, l'élément de raffmage de l'invention étant alors constitué d'une couronne circulaire. Selon l'invention, cette couronne circulaire n'est pas montée directement sur le plateau des rotors et des stators, mais sur un élément intercalaire également dénommé sous 20 l'expression anglo-saxonne spacer , propre à compenser le différentiel d'épaisseur des éléments de garniture de l'art antérieur, outre à régler l'entrefer entre le rotor et le stator. Ainsi, les disques du raffmeur à disques sont chacun constitués de l'empilement d'un plateau û support, du spacer , et de la couronne circulaire.The fiber embossing element of the invention is capable of being used in a disk-type, conical-fin or cylindrical-shell refiner. In a particular embodiment of the invention, the emitter is a disk-type emitter, and comprises respectively two stators and two rotors, the embossing element of the invention then being constituted by a circular ring. According to the invention, this circular ring is not mounted directly on the plate of the rotors and the stators, but on an intermediate element also called spacer, suitable for compensating the thickness differential of the elements. prior art packing, besides adjusting the air gap between the rotor and the stator. Thus, the disks of the disk disperger are each constituted by the stack of a support plate, the spacer, and the circular ring.
25 Selon l'invention, la couronne circulaire peut être divisée en deux demi disques, voire en une pluralité de secteurs de couronne, également obtenus à partir de tôles laminées en acier, et rapportés sur le spacer par boulonnage. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées.According to the invention, the circular ring may be divided into two half-disks or even a plurality of ring sectors, also obtained from rolled steel sheets, and attached to the spacer by bolting. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The manner in which the invention may be implemented and the advantages which result therefrom will emerge more clearly from the exemplary embodiment which follows, given by way of indication and not by way of limitation, in support of the appended figures.
35 La figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un disque de raffmage conforme à l'invention, dont la figure 2 est une vue en éclaté. La figure 3 est une vue du dessus de l'élément de raffmage de l'invention.FIG. 1 is a diagrammatic perspective view of a refining disc according to the invention, of which FIG. 2 is an exploded view. Figure 3 is a top view of the refining element of the invention.
30 5 2908791 5 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On a représenté en relation avec la figure 1 un disque de raffmage conforme à l'invention, destiné à être mis en oeuvre au sein d'un raffmeur pour pâte à papier. Fondamentalement, celui-ci comporte le plateau (1) du disque, fixe ou mobile, selon qu'il s'agisse d'un stator ou d'un rotor. Sur ce plateau, est monté un élément intercalaire également dénommé spacer (2), 10 destiné, comme mentionné supra, à compenser la perte d'épaisseur et en outre à permettre le serrage des disques en vis-à-vis du raffmeur, c'est-à-dire à permettre le réglage de l'entrefer entre les dents respectives du rotor et du stator. Une fois mis en place, cet élément intercalaire (2) n'est plus démonté du raffmeur et 15 demeure sur le plateau (1). Enfm, on a représenté par la référence (3) la pièce d'usure, c'est-à-dire l'élément de garniture conforme à l'invention. Celle-ci dans l'exemple décrit est constituée d'une couronne circulaire, co-axiale avec d'une part le spacer (2) et d'autre part le plateau (1) 20 du rotor ou du stator, et sensiblement de même dimension périphérique. Selon une caractéristique de l'invention, cette garniture (3) est réalisée à partir d'une tôle en acier inoxydable issu de laminage.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG. 1 shows a refining disk according to the invention intended to be used in a pulp refiner. Basically, it comprises the plate (1) of the disk, fixed or mobile, depending on whether it is a stator or a rotor. On this plate, is mounted an intermediate element also called spacer (2), 10 intended, as mentioned above, to compensate for the loss of thickness and further to allow the clamping of the discs vis-à-vis the referee, it that is to say to allow the adjustment of the air gap between the respective teeth of the rotor and the stator. Once in place, this intermediate element (2) is no longer removed from the embeller and remains on the plate (1). Finally, there is shown by reference (3) the wear part, that is to say the packing element according to the invention. This in the example described consists of a circular ring, coaxial with firstly the spacer (2) and secondly the plate (1) 20 of the rotor or stator, and substantially the same peripheral dimension. According to a characteristic of the invention, this lining (3) is made from a stainless steel sheet obtained by rolling.
25 Cette tôle est découpée par des procédés classiques et notamment laser, puis est usinée par des programmes d'usinage identiques à ceux mis en oeuvre pour la réalisation des garnitures de l'art antérieur. Cet usinage est destiné à défmir sur la surface active (4) de la garniture (3), c'est à dire sur la surface faisant face au disque antagoniste, un certain nombre de dents ou lames (5), formant saillies par rapport à ladite surface active.This sheet is cut by conventional methods, in particular laser, and then machined by machining programs identical to those used for producing the prior art packings. This machining is intended to define on the active surface (4) of the lining (3), that is to say on the surface facing the opposing disk, a number of teeth or blades (5), forming protrusions with respect to said active surface.
30 Ces lames ou dents (5) sont orientées parallèlement les unes aux autres au sein d'une même zone (6) de la surface active de la garniture, ainsi qu'on peut bien l'observer sur les différentes figures.These blades or teeth (5) are oriented parallel to each other within the same area (6) of the active surface of the lining, as can be seen in the various figures.
35 La garniture (3) est fixée sur le spacer (2) par boulonnage (7), là encore de manière traditionnelle.The lining (3) is fixed on the spacer (2) by bolting (7), again in a traditional manner.
2908791 6 Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, une fois l'usinage des dents ou lames (5) réalisé sur la couronne en tôle laminée, et préalablement au boulonnage de cette dernière sur le spacer (2), elle subit une étape de traitement thermique spécifique.According to an advantageous characteristic of the invention, once the machining of the teeth or blades (5) made on the rolled sheet crown, and prior to the bolting of the latter on the spacer (2), it undergoes a step of specific heat treatment.
5 Ce faisant, on augmente significativement la dureté de la garniture (3), et donc corollairement la durée de vie de cette pièce d'usure, permettant ainsi un espacement des opérations de maintenance. Au surplus, et indépendamment de cette étape de traitement thermique spécifique, en 10 raison de la mise en oeuvre de la technique de laminage d'une tôle permettant d'aboutir à la garniture en question, on dispose d'une résistance accrue de la structure en raison de la meilleure micro-structure métallurgique du produit laminé en comparaison aux produits obtenus par voie de fonderie.In doing so, the hardness of the lining (3) is significantly increased, and thus the service life of this wear part, thus allowing a spacing of the maintenance operations. In addition, and independently of this specific heat treatment step, because of the implementation of the technique of rolling a sheet to achieve the lining in question, it has an increased strength of the structure because of the better metallurgical micro-structure of the rolled product compared to products obtained by casting.
15 En raison même du procédé mis en oeuvre, le laminage, on diminue de manière drastique les coûts de fabrication, puisque aussi bien, on s'affranchit de la mise en oeuvre d'ébauches de fonderie outre de l'étape d'écroûtage de la pièce résultant de fonderie. Au surplus, notamment lors de la mise en oeuvre d'une couronne entière circulaire, il 20 n'existe plus de jeu entre les différents segments susceptibles de constituer les garnitures ou pièce d'usure, telles que décrites en relation avec le rappel de l'état antérieur de la technique. En outre, en raison de sa masse réduite, en moyenne de 50% à 70% par rapport aux 25 garnitures traditionnelles, les opérations de maintenance s'en trouvent largement facilitées, puisque le poids de cette pièce d'usure n'est plus un problème.Because of the process used, rolling reduces the manufacturing costs drastically, since it also avoids the use of foundry blanks in addition to the de-crusting step. the resulting piece of foundry. In addition, especially when implementing a circular ring, no longer exists clearance between the various segments may constitute the lining or wear part, as described in connection with the recall of the prior art. In addition, because of its reduced mass, on average from 50% to 70% compared to conventional seals, maintenance operations are greatly facilitated, since the weight of this wear part is no longer a factor. problem.
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- 2007-09-17 EP EP07301372A patent/EP1925722A1/en not_active Withdrawn
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