Tout commence par la buse. Les buses des systèmes de douche dans l'industrie des pâtes et papiers sont des pièces d'usure comme les autres.
Elles nécessitent le même niveau d'attention et d'entretien que les racles, les roulements à billes et les autres composants. Nous avons trop souvent entendu des usines dire que si la douche pulvérise, c'est que tout fonctionne bien. Or, cette affirmation ne pourrait être plus éloignée de la vérité. Cet article traite des moyens de surveiller les douches, les buses et les modèles de pulvérisation afin de garantir le meilleur fonctionnement possible.
Il existe un grand nombre de facteurs différents lorsqu'il s'agit de modèles de pulvérisation et de qualité de pulvérisation. Des éléments tels que le flux laminaire, le flux turbulent, l'angle de pulvérisation, la forme du jet, la rupture du jet et l'aspect visuel nous aident tous à décider s'il est
temps de remplacer les buses existantes par de nouvelles. Vous vous demandez peut-être en quoi cela est important. Pourquoi devrais-je me préoccuper de l'usure d'une buse de pulvérisation ? Eh bien, pour les différentes caractéristiques énumérées ci-dessus, il y a de nombreuses raisons.
Nous nous concentrerons sur deux des types de buses de pulvérisation les plus utilisés dans l'industrie du papier, les buses à jet plat et les buses à jet plein.
Buses de pulvérisation plates : Indicateurs visuels d'usure
Bien que les buses à jet plat n'aient généralement pas l'air très différentes pour un œil non averti, il y a quelques éléments qui peuvent être mis en évidence lorsqu'on essaie de déterminer si une buse à jet plat est usée et prête à être remplacée. S'il y a des choses évidentes que vous pouvez voir sur l'écran de contrôle de votre système, comme l'augmentation du débit d'une douche ou la variation de la pression, vous pourrez parfois remarquer des changements dans la qualité de la pulvérisation elle-même. Au lieu d'un jet uniforme, vous pouvez commencer à remarquer des stries dans le jet. Les stries peuvent perturber la couverture uniforme fournie par la buse et faire en sorte que les différentes sections couvertes par le jet reçoivent des quantités d'eau différentes. En règle générale, une buse de pulvérisation plate normale présente une distribution en forme de cloche. La concentration la plus élevée se trouve au centre du jet, et elle diminue au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'extérieur de la zone de pulvérisation. Vous pouvez voir ci-dessous, à la figure 1, la comparaison entre une bonne buse de pulvérisation et une buse de pulvérisation usée.
Figure1 : Schéma de pulvérisation du ventilateur plat normal par rapport au schéma de pulvérisation du ventilateur plat usé
La buse de gauche présente une belle forme de pulvérisation propre et une courbe en cloche régulière dans les tubes collecteurs qui représentent la distribution de la pulvérisation. La buse de droite présente une pulvérisation très similaire, mais si vous y regardez de plus près, elle présente
de légères stries. Vous pouvez également remarquer ci-dessous, dans les tubes collecteurs, que la répartition du jet n'a pas la forme d'une courbe en cloche nette et régulière. L'appareil produit
beaucoup plus d'eau au centre et sur le côté droit du modèle de pulvérisation. Cela peut conduire à des revêtements inégaux et à un impact inégal de la pulvérisation, ce qui peut entraîner des problèmes de qualité du produit si l'on n'y prend pas garde. Sans parler du fait que si des produits chimiques sont pulvérisés par ces buses, vous utiliserez des produits chimiques en excès, ce qui peut s'avérer très coûteux à gaspiller.
Figure2 : Vue rapprochée de la pulvérisation d'une buse neuve (à gauche) et d'une buse usée (à droite).
Au fur et à mesure que les buses Flat Fan s'usent, vous pouvez également remarquer que l'angle de pulvérisation commence à se rétrécir et que les bords s'alourdissent. Cela s'explique par le fait que l'orifice d'origine, taillé avec précision, a changé de forme. Ce phénomène s'accélère certainement lorsque des liquides contenant des débris sont pulvérisés par les buses. Il est bien connu que de nombreuses douches utilisées dans le processus de fabrication du papier utilisent de l'eau
recyclée ou de l'eau de chaux. Cette eau contient des débris qui non seulement obstruent les buses, mais provoquent une usure plus rapide qu'une buse pulvérisant de l'eau propre et fraîche en raison de l'ajout de solides.
Toutes les applications de nos buses étant différentes en fonction des fluides pulvérisés, de la teneur en solides, des pressions de fonctionnement, des débits, etc., il nous est impossible de donner une indication générique sur la durée de vie d'une de nos buses. C'est pourquoi il est important de prêter attention aux caractéristiques de pulvérisation mentionnées ci-dessus et de travailler avec vos experts locaux en pulvérisation pour définir un intervalle de maintenance adapté à vos applications spécifiques.
Buses à jet plein : Comment repérer la dégradation des performances
Il est plus difficile de savoir si les buses à jet plein sont usées. D'une manière générale, le débit n'augmente pas de manière significative. C'est la forme du jet qui permet de savoir si une buse à jet plein est usée ou non.
La plupart des buses à jet solide utilisées dans l'industrie papetière ont deux applications différentes. L'une est destinée au rognage et à la coupe de la queue, l'autre au nettoyage des tissus HP. Les deux applications utilisent de petits orifices de taille similaire qui créent un modèle de flux solide. Les matériaux typiques des orifices sont l'acier inoxydable 316, la céramique et le rubis/saphir. L'acier inoxydable 316 a la durée de vie la plus courte, tandis que les orifices en rubis/saphir ont la durée de vie la plus longue. Les orifices en céramique se situent entre l'acier inoxydable et le rubis. Je mentionne ces matériaux d'orifice parce qu'ils ont une incidence sur l'usure de la buse. À l'endroit où se trouve le diamètre de l'orifice, il est important qu'il y ait une arête vive là où l'eau pénètre dans l'orifice. Lorsque l'arête est nette, la buse produit un très bon jet propre. Idéalement, le jet devrait ressembler à une "tige de verre" sans atomisation ni rupture. Au fur et à mesure que cette arête s'émousse, la pulvérisation commence à ressembler moins à une tige de verre, mais devient plus "blanche" et opaque. Vous remarquerez également que le jet commence à se briser à une distance plus courte de la sortie de l'orifice de la buse. Lorsque cela se produit, l'impact de la pulvérisation est considérablement réduit en raison de ces petites gouttes d'eau et particules. Cela peut conduire à un nettoyage inefficace du tissu ou à des bords mal coupés dans le cas d'une application de coupe. Un nettoyage inefficace du tissu peut entraîner des profils d'humidité non uniformes, des problèmes de qualité et des coûts d'exploitation énergétiques plus élevés. Des bords mal coupés peuvent avoir un effet très désagréable et provoquer des cassures de papier sur la machine. Les buses de coupe mal pulvérisées sont considérées comme la première cause de rupture de papier sur une machine à papier.
Figure3 : Buse à jet plein avec tige de verre Modèle de pulvérisation
Dans la figure 3, vous pouvez voir un bon modèle d'écoulement solide. L'eau qui sort de l'orifice est ronde et ressemble à une tige de verre. Il est presque difficile de voir le jet tant il est limpide. Dans les figures 4 et 5 ci-dessous, vous remarquerez que le jet est encore assez clair, mais que vous pouvez voir ce qui ressemble à une torsion.
Figure4 : Modèle de flux solide avec sortie angulaire et torsion
Figure5 : Modèle de flux solide avec torsion
La figure 4 montre également que le flux sortant de la buse n'est pas colinéaire avec la buse. Il sort en biais, ce qui peut empêcher le jet d'atteindre la zone cible prévue. La torsion du jet sortant de la buse peut rendre le modèle instable et avoir des conséquences imprévues lors des opérations de coupe.
Figure6 : Modèle de flux solide avec rupture immédiate
La figure 6 nous montre un modèle de jet solide qui présente une rupture immédiate. Lorsque cela se produit, la buse perd une grande partie de son impact car de minuscules particules de pulvérisation se détachent et retirent de l'énergie au flux principal de la buse. Ceci est important pour les applications de rognage et de nettoyage des tissus HP, car la perte d'impact peut avoir de graves conséquences sur le processus de fabrication du papier. Si vos buses à jet plein présentent ces caractéristiques, il est préférable de consulter votre expert local en pulvérisation pour savoir s'il est temps de remplacer les buses ou si elles peuvent continuer à être utilisées.
Mise en place d'une routine d'entretien
L'entretien des buses est sans aucun doute une tâche fastidieuse. Cependant, il s'agit d'une nécessité pour maintenir le processus de production en bon état. De nombreuses douches et buses sont utilisées dans le processus de fabrication du papier et des améliorations ont été apportées au fil des ans pour aider à allonger les intervalles de maintenance, à faciliter l'entretien et à prévenir le colmatage des buses en fonctionnement normal.
La première étape pour améliorer les pratiques d'entretien consiste à déterminer la qualité de la pulvérisation de vos douches et de vos buses. Si vous n'avez pas prévu de calendrier de remplacement des buses, ou si vous cherchez simplement à améliorer votre calendrier de remplacement, il est conseillé de noter quand les buses ont été remplacées sur chaque douche et de faire un suivi lors des arrêts suivants afin d'enregistrer leurs performances au fil du temps. Nous considérons généralement qu'une buse mérite d'être remplacée lorsque le débit a varié de 10 % ou que l'angle de pulvérisation a changé de 3 degrés ou plus pour une buse à jet plat. Pour les buses à jet plein, comme nous l'avons vu précédemment, nous devons prêter attention à la façon dont le jet apparaît pendant le fonctionnement, car le débit des buses ne change pas nécessairement. Si le jet de la buse commence à s'atomiser immédiatement, il est probablement temps de la remplacer.
Pour les intervalles de maintenance des buses de douche, vous pouvez utiliser une douche équipée d'une brosse intégrée pour nettoyer les buses si vous commencez à remarquer une dégradation du jet ou un colmatage. Il est possible d'aller plus loin en utilisant une douche équipée d'une brosse automatique. Cela signifie que la brosse est actionnée par un moteur électrique et peut être programmée pour fonctionner à des intervalles prédéfinis. Il existe également des moyens d'automatiser davantage ce processus en utilisant des capteurs tels que des transducteurs de pression et des débitmètres. Les douches à brosse sont très utiles lorsqu'on utilise de l'eau sale, comme l'eau vive dans les papeteries. La brosse interne nettoie les buses et l'intérieur du tuyau et les débris sont évacués par une vanne de vidange. Ce processus peut être effectué à tout moment, et il n'est pas nécessaire d'arrêter la machine pour faire fonctionner une douche à brosse. Différents matériaux de buse peuvent également contribuer à prolonger la durée de vie entre les intervalles d'entretien en réduisant l'usure de la buse. Les buses à jet plat peuvent utiliser divers aciers inoxydables, mais aussi du carbure de tungstène. Les buses à jet plein peuvent utiliser des matériaux d'orifice tels que divers aciers inoxydables, mais aussi de la céramique et du rubis/saphir.
Lorsqu'il s'agit de remplacer les buses, certaines sont plus faciles à remplacer que d'autres. Une buse de douchette typique est une buse à trois composants. Il y a le joint, le disque de la buse lui- même et l'anneau de retenue.
Figure7 : Un jet de douche à écoulement solide en trois parties (à gauche) comparé à un jet de douche à écoulement solide en une partie (à droite).
Figure8 : Un jet de douche à jet plat en 3 parties (à gauche) et un jet de douche à jet plat en une partie (à droite).
La conception du jet de douche monobloc combine tous ces composants séparés en un seul élément, ce qui facilite grandement son remplacement. Au lieu d'avoir à manipuler trois composants distincts et de s'assurer que tout est dans le bon ordre, que le joint est correctement placé et que la buse est alignée, il suffit d'enfiler un jet de douche monobloc et d'utiliser les rainures situées à l'avant de la buse pour l'aligner correctement avec le reste de la douche.
Un autre moyen de gagner du temps lors de l'entretien des buses de douche est d'utiliser un embout de buse à verrouillage quart de tour.
Figure9 : QVVA et 58106-QVVA Buses QuickJet à verrouillage 1/4 de tour®️ (jet plat)
Ces buses QuickJet®️ sont un excellent moyen de réduire le temps de maintenance. Il suffit d'un quart de tour pour que la buse se verrouille en position et que l'angle de décalage soit toujours correct. Le changement d'une buse sur une douche peut littéralement prendre quelques secondes. Il est courant de voir ces buses utilisées pour des applications de fabrication de mouchoirs en papier sur le séchoir Yankee en raison de la criticité de cette application. Cependant, ces buses pourraient être utilisées dans n'importe quelle application de buse à jet plat pour gagner du temps lors des arrêts.
En ce qui concerne les douches, il existe également des moyens de gagner du temps en matière d'entretien. Dans l'industrie du papier, les douches accumulent souvent des débris au cours de leur fonctionnement normal. La pâte, les fibres, la boue et les débris peuvent s'accumuler sur les douches, ce qui les rend difficiles à retirer de la machine elle-même, mais aussi difficiles à accéder et à retirer les buses, ce qui nécessite un lavage complet de la douche. Pour éviter cette étape supplémentaire, il est possible d'utiliser une douche de type "tuyau dans tuyau". Une douche de type "pipe-in-pipe" ( ) est exactement ce qu'elle semble être. Il s'agit d'un tuyau extérieur qui est fixé de manière permanente au châssis de la machine. Sur le tuyau extérieur se trouve une fente par laquelle passent les buses fixées au tuyau intérieur. Le tuyau intérieur est équipé d'un raccord d'alimentation en liquide et de toutes les buses permettant de pulvériser sur le substrat cible. Le tuyau intérieur comporte également plusieurs supports montés sur lui ainsi qu'une clé positive qui garantit que le tuyau est bien fixé à l'intérieur du tuyau extérieur et qu'il reste uniquement dans son orientation de pulvérisation correcte. Il est ainsi facile de faire coulisser le tuyau intérieur pour l'entretien des buses, et le tuyau extérieur garde les buses à l'abri des débris, ce qui facilite grandement leur remplacement.
Figure10 : Exemple d'une douche tuyau dans tuyau
Une autre façon de faciliter l'entretien est de s'assurer que la buse appropriée est sélectionnée pour la bonne application. Des éléments tels que la qualité de l'eau, l'accessibilité, l'orientation de la douche et d'autres encore peuvent influer sur le choix du type de buse à utiliser. C'est une bonne idée de travailler avec votre spécialiste local de la pulvérisation pour lui expliquer la situation et lui demander de l'analyser pour s'assurer que vous avez sélectionné la meilleure buse et la meilleure douche pour votre application. Spraying Systems Co existe depuis plus de 85 ans et a vu toutes les applications et comment choisir les bons produits pour les applications existantes.
À propos de l'auteur
Bernard Pyzdrowski est ingénieur de projet, Industries des pâtes et papiers, chez Spraying Systems Co.
A propos de Spraying Systems
Spraying Systems Co. est le premier fabricant mondial de buses de pulvérisation. Chaque jour, nos experts locaux en technologie de pulvérisation aident les clients à optimiser leurs opérations et à créer des pratiques de fabrication plus durables. Avec des dizaines de milliers de produits standard, nous avons probablement la buse qui convient à votre application - et nous expédions la plupart des produits standard en une journée. Si vous avez besoin d'un produit ou d'un matériau spécial, contactez-nous ! Nous développons des centaines de buses, d'injecteurs et de rampes de pulvérisation sur mesure chaque année. Nos ressources d'ingénierie et de fabrication peuvent vous aider à résoudre vos défis les plus difficiles en matière de technologie de pulvérisation.
