Brevet FR2357305A1 — publié le 19780203

La présente invention se rapporte à un dispositif pour extraire les matières cellulosiques ou analogues mélées à une grande quantité de substances de matières différentes appelées contaminants telles que chiffons, plastiques, métaux légers, bois ou autres. Ce dispositif intervient directement après un premier triage grossier des ordures ménagères. Il s'applique au traitement de la partie légère des ordures ménagères. Le but de la présente invention est d'abaisser le taux de contaminants contenu dans cette partie légère des ordures ménagères de façon à permettre l'acceptation de cette matière dans le cycle de traitement des papéteries-cartonneries. Pratiquement, le nettoya go, opéré par le dispositif permet d'abaisser le taux de contaminants d'une valeur de l'ordre de 35 à une valeur voisine de t2. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif assurant un déversement en continu des contaminants séparés de façon à éviter les arrêts périodiques du dispositif pour curage et enlèvement de ces contaminants. Enfin , l'invention a pour but de réaliser I'opération de nettoyage dans un appareil de contruction simple, robuste, fiable, avec un travail effectif à froid de déchiquetage et de lacération du produit, sans adjonction de corps autres que l'eau nécessaire à l'humidification de la matière à traiter. Pour parvenir à ces buts, le dispositif d'extraction, selon l'invention, comprend les moyens suivants, pris en combinaison - un tambour, de forme générale cylindrique, biaxe horizontal ou sensiblement incliné par rapport à l'horizontale, entrat- né en rotation lente selon un certain sens de rotation - un rotor, intérieur au tambour, d'axe parallèle ou confondu avec l'axe de ce dernier, entraîné en rotation rapide selon un sens inverse dudit certain sens de rotation, et muni sur sa surface périphérique, sur une partie au moins de sa longueur de dents de déchiquetage ; - une trémie d'alimentation située à une extrémité du tambour ; - et un barrage fixe formant déversoir des contaminants, situé à l'autre extrémité du tambour. De préférence, le rotor est de forme cylindrique, mais il peut également être de forme çénérale conique convergeant vers le côté alimentation du dispositif. Les dents de déchiquetage sont constituées, chacune d'un tronçon de profilé de section en V faisant saillie à la périphérie du rotor, la pointe de la section étant dirigée dans le sens du mouvement de rotation du rotor. Les dents sont inclinées d'un angle ok , voisin de 450, par rapport au rayon du rotor passant par le pied de la dent De façon préférentielle, sur une première partie de sa longueur à partir de l'alimentation, le rotor est muni à sa périphérie exclusivement de doigts coupeurs. Ces doigts coupeurs sont constitués chacun, par une plaque de tôle sensiblement rectangulaire, faisant saillie à la périphérie du rotor dans un plan perpendiculaire à l'axe du rotor, le bord frontal ou d'attaque de la plaque tant acéré. Le tambour du dispositif présente, avantageusement, dans le sens de sa longueur deux zones de perforations ; une première zone, située du côté de la trémie de chargement, dans laquelle les perforations sont petites de manière à éliminer préalablement les contaminants fins du genre poussières, et une seconde zone de perforations, à la suite de la première, dans laquelle les perforations sont grosses pour permettre aux matières cellulosiques déchiquetées de les traverser tout en retenant les autres contaminants. On peut également prévoir une brosse rotative pour le nettoyage du tambour et une rampe d'eau à l'extérieur et à la surface de ce dernier pour compléter ce nettoyage et humidifier la matière à traiter. Enfin, de préférence, des éléments de rampe hélicotdale sont prévus à la surface intérieure du tambour, au voisinage de l'alimentation pour pousser la matière à traiter vers le barrage formant déversoir. Un exemple de réalisation non limitatif de l'objet de l'invention est décrit ci-après, en se référant au dessin annexé, dans lequel La figure 1 est une vue en élévation, en coupe partielle, du dispositif de la figure 1 ; La figure 3 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une dent de déchiquetage du rotor du dispositif; La figure 4 est une vue lotérale du rotor dans la zone munie de doigts coupeurs. Le dispositif est constitué d'un tambour 1 de forme générale cylindrique d'axe horizontal, entratné en rotation lente autour de son axe selon le sens de rotation donné par la flèche R1 de la ---------------- figure 2. L'entraînement peut être fait par tout moyen approprié, particulièrement par un système de roues dentées 2 et 3 et chaîne 4 ( le pignon moteur 3 étant monté solidaire de l'arbre de sortie d'un moteur 5). Ce tambour est porté, par exemple, par des galets 6 et 7 libres en rotation. La paroi du tambour est constituée de tôles perforées, comme il sera décrit plus loin. Un rotor 8, intérieur au tambour, d'axe confondu avec l'axe du tambour est entraîné en rotation rapide selon un sens de rotation inverse du sens de rotation du tambour et référencé par la flèche R2 de la figure 2. Ce rotor est entraîné en rotation au moyen du moteur 11, des courroies 1 2 montée sur la partie rnotrice 13 et la partie réceptrice 14. Sur la partie gauche de la figure 1 est représenté un dispositif d'alimentation 9, appelé trémie d'alimentation et constituée par une plaque de tôle semi-conique venant ;jouxter I'extrémité du tambour 1. A l'autre extrémité du tambour, est disposée une plaque*10 s'étendant dans la section finale du tambour jusqutà une hauteur voisine et supérieure à la hauteur de l'axe du tambour. Cette plaque 10 constitue un barrage fixe ou déversoir pour les déchets ou contaminants, comme il sera décrit plus loin dans la description du fonctionnement de l'appareil. A cette plaque 10 est associée une autre plaque 15 dont la position est réglable en hauteur. L'ensemble 10 et 15 constitue alors un déversoir réglable. Sur une première partie de sa longueur à partir du côté ali mentation, le rotor 8 est muni à sa périphérie de doigts coupeurs 16, disposés sensiblement le long d'une ligne hélicoldale portée par la surface périphérique du rotor. Chaque doigt-coupeur est cons titué par une plaque de tôle sensiblement rectangulaire, s'étendant perpendiculairement à l'axe du rotor. Le bord d'attaque de chaque doigt-coupeur est acéré. Sur la figure 5 on a représenté une vue latérale en coupe du rotor dans la zone voisine d'alimentation avec4 doigts-coupeurs 16. Ces doigts sont de préférence inclinés d'un angle égal ou voisin de 450 par rapport au rayon du rotor passant par le pied du doigt. Sur la partie complémentaire de la longueur du rotor, ce dernier est muni de dents de déchiquetage, référencés 17 sensiSement régulièrement espacées à la fois angulairement et axialement. Chaque dent de déchiquetoge est constituée d'un tronçon de profilé de section en V ou dièdre, s'étendant perpendiculairement à l'axe du rotor, de la périphérie de ce dernier vers l'extérieur. L'arête de chaque dièdre constitue un bord d'attaque et est dirigée dans le sens du mouvement de rotation du rotor. Comme on peut le voir sur la figure 3, les dents de désintégration sont inclinées d'un angle o & de l'ordre de 450 de préférence, par rapport au rayon du rotor passant par leur pied de dent. On peut prévoir également un rotor de section non circulaire, mais polygonale. Cette disposition facilite la fixation des dents sur le rotor (il est plus facile de souder sur un méplat que sur une surface circulaire). La distance de l'extrémité supérieure des dents à l'axe du rotor va croissant selon l'axe longitudinal du rotor dans le sens dirigé vers le déversoir de sortie. Le rapport entre la distance du point extreme des dents à l'axe du rotor et le rayon du tambour est compris entre Q,70 et 0,90 dans la section ultime munie de dents la plus proche du déversoir. Le tambour est partagé en deux zones correspondant au partage de la longueur du rotar entre partie du rotor munie de doigts coupeurs et partie du rotor munie de dents de déchiquetage. Ces deux zones se différencient par la dimension des perforations : - de petites perforations dans la zone voisine de l'alimentation, de l'ordre de lmm de diamètre, et - des perforations plus grosses dans la zone complémentaire, de l'ordre de 30mm de diamètre. Et cela, pour un tambour d'une longueur voisine de 4 metres et d'un diamètre voisin de 1,5 mètres. La surface intérieure du tambour est munie, dans la partie voisine de l'alimentation d'éléments 18 de forme hélicoîdale faisant saillie de cette surface. Dans l'exemple présentement décrit, ces éléments sont au nombre de quatre. Il est prévu à l'extérieur du tambour (voir figure 2) une brosse rotative I9 entraînée par un moteur non-référencé. Cette brosse peut être appliquée sur la surface extérieure du tambour de façon continue, ou bien de façon périodique par tout moyen approprié effectuant un escamotage. Un capotage 20 entourant l'ensemble du dispositif et sté- tendant à partir du socle, constitue un collecteur des matières déversées. Montée sur ce capotage, à l'fxtérieur et le long du tambour, est prévue une rampe d'arrosage rrojetant des jets d'eau sur la surface externe du tambour. Dans exemple présent, la vitesse périphérique de rotation du tambour est de 1 mètre/seconde et la vitesse périphérique de rotation du rotor est de 9 métres/seconde. On a montré de façon expérimentale que les résultats optimaux sont obtenus avec une vitesse périphérique du tambour comprise entre 0,8 et 1,4 mètres/seconde et un rapport entre les vitesses de rotation du tambour et du rotor compris entre 0,05 eut 0,1. Le fonctionnement du dispositif est le suivant Le tambour 1 tourne lentement, le rotor 8 tourne vite dans le sens opposé . On charge le mélange à traiter par la trémie 9. Ce mélange, grâce aux éléments d'hélices 18, chemine le long du tambour 1 et les doigta 16 du rotor divisent finement les matières peu résistantes alors que celles qui le sont plus ne sont pas ou peu divisées. Les matières divisées passent au travers des perforations du tambour et sont recueillies à la base du capotage20. Les matières non divisées staccumulent à l t extrémité du tambour comportant le barrage fixe 10-15, et, lorsque cette accumulation est suffisante débordent par-dessus le déversoir. On a ainsi réalisé l'opération désirée, à savoir la séparation des matières peu résistantes mécaniquement de celles qui le sont davantage. Au cas où il s'art de séparer des matières non résistantes à ltétat humide matières résistant dans cet état, on procède comme précédemment mais, en plus, on fait fonctionner la rampe d'arrosage 21 située à l'extérieur du tambour, de façon à humidifier le mélange. La brosse rotative 19 située à l'extérieur du tambour per met de nettoyer celui-ci en permanence et d'éviter ainsi l'obstruc- tioprogressive de ses perforations. Si l'encrassement du tambour ne survient que lentement, il est possible de ne faire fonctionner la brosse de nettoyage que périodiquement. Pour cela, cette dernière gr ce à un mécanisme approprié, peut se relever de façon à ne plus être en contact avec le tambour. il se peut que le mélange de matières à traiter comporte particules une proportion de fine , genre poussières, que l'on désire preala- blement éliminer. Dans ce cas, dans la première zone munie de fines perforations, on travaillera à sec. Sous l'action du rotor, le mé lange est violemment agité, ce qui provoque le passage des fines (poussières) au travers des petites perforations du tambour. Ensui te, le mélange debmrasse de sa poussière chemine comme il est dit précédemment le long du tambour, arrive dans la zone à perforations plus grosses où la séparation entre matières résistant mécaniquement et matières peu résistantes mécaniquement s'effectue comme décrit plus haut. particules Les finesApoussières) éliminées dans la première zone à perforations fines du tambour sont, bien entendu, évacuées à part par tout moyen approprie, comme par exemple, un compartimentage du capotage 20. Avec le dispositif de l'invention décrit ci-avant, l'ac tion de déchiquetage est forte, et se produit dans un volume impor tant et non pas seulement à la périphérie intérieure du tambour. Les doigts 16 coupent les papiers de grandes dimensions et forment une masse solide. Les dents de déchiquetage 17 viennent ensuite broyer sans couper, elles forment comme un sillon dans la masse so lide, et de cette façon-la matière frotte bien sur elle-même. Le barrage fixe (10-15) contribue aussi par tassement à un bon frottement de la matière sur elle-même. Selon le mélange à traiter, on pourra régler différents éléments sans sortir du domaine de l'invention, notamment les élé ments suivants - la hauteur du barrage formant déversoir à l'arrière du tambour - les dimensions et le nombre des perforations de la sur face périphérique du tambour ; - le nombre, la forme et le diamètre des dents du roter; - les vitesses de rotation du rotor et du tambour. il est à noter que, expérimentalement, on a montré que le rapport entra la distance du point extrême des dents à l'axe du rotor et le rayon du tambour est avanta-geusement compris entre 0,70 et 0,90 dans la section munie de dents la plus près du déversoir. Expérimedalement également, la vitesse périphérique du tambour est comprise entre 0,8 et 1,4 mètres/seconde et le rapport des vitesses du tambour et du rotor entre 0,05 et 0,1. REVENDICATIONS 1. - Dispositif pour extraire les matières cellulosiques ou analogues mélées à une grande quantité de substances de matières différentes appelées contaminants telles que chiffonsJ plasti4ue-s, métaux légers, bois ou autres, caracterisé en ce qu'il comprend les moyens suivants, pris en combinaison - un tambour, de forme générale cylindrique, d'axe horizontal ou sensiblement incliné par rapport à l'horizontale, entraîné an rotation lente selon un certain sens de rotation ; - un rotor, intérieur au tambour, d'axe parallèle ou confondu avec i1 axe de ce dernier, entraîné en rotation rapide selon un sens inverse dudit certain sens de rotation, et muni sur sa surface périphérique, sur une partie au moins de sa longueur, de dents de déchiquetage ; - une trémie d'alimentation située à une extrémité du tambour ;; - et un barrage fixe formant déversoir des contaminants, situé à l'autre extrémité du tambour. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor est de forme cylindrique d'axe parallèle ou confondu avec l'axe du tambour. 3. - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le rotor est de forme générale conique de faible anglesd'axe parallèle ou confondu avec l'axe du tambour, la section du rotor augmentant lorsqu'on approche du déversoir. 4. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la distance du point externe des dents à l'axe du rotor va croissent depuis la trémie d'alimentation jusqu'au barrage. 5, - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dents de déchiquetage sont constituées, chacune, d'un tronçon de profilé de section en V faisant saillie à la périphérie du rotor, la pointe de la section étant dirigée dans le sens du mouvement de rotation du rotor. 6. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les dents sont inclinées d'un anglet voisin de 450, par rapport au rayon du rotor passant par le pied de la dent. 7. - Dispositif selon 11 une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, sur une première partie de sa longueur à partir de l'alimentation, le rotor est muni à sa périphérie, suivant une ligne sensiblement hélicoidale, exclusivement de doigts coupeurs. 8. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les doigts coupeurs sont constitués, chacun, par une plaque de tôle sensiblement rectangulaire, faisant saillie à la périphérie du rotor dans un plan perpendiculaire à l'axe du rotor, le bord frontal ou d'attaque de la plaque étant acéré. 9. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu sur la surface intérieure du tambour, au voisinage de la trémie d'alimentation, des éléments de rampe hélicardalet-for- mant poussoir pour la matière à traiter. 10. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tambour présente, dans le sens de sa longueur, dtx zones de perforations ; une première zone, située du côté de la trémie de chargement, dans laquelle les perforations sont petites de manière à éliminer préalabament les contaminants fins du genre poussières, et une seonde zone de perforations, à la suite de la première, dans laquelle les perforations, sont grosses pour permettre l'6limination: mécanique des autres contaminants. 1t. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, à l'extérieur du tambour, une brosse rotative pour le nettoyage de ce dernier, ladite brosse pouvant être appliquée périodiquement ou de façon continue. 12. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, à l'extérieur et le long du tambour, une rampe d'arrosage favorisant par des jets d'eau le nettoyage des perfowations du tambour et permettant l'humidification des produits à traiter. 13. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rapport entre la distance du point extra me des dents à l'axe du rotor et le rayon du tambour est compris entre 0,70 et 0,90 dans la section munie de dents la plus proche du déversoir. 14. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse périphérique du tambour est comprise entre 0,8 et 1,4 Mise. 15. - Dispositif selon la revendication 1, caraciisé en ce que le rapport entre les vitesses de rotation du tambour et du rotor est compris entre 0,05 et 0,1.