Brevet FR2474893A1 — publié le 19810807

La présente invention se rapporte à un procédé pour fragmenter des matières plastiques et/ou du caoutchouc par exemple les gaines en matière plastique ou en caoutchouc en- tourant une âme métallique, procédé dans lequel on refroidit la matière plastique ou le caoutchouc à une température à la- quelle il devient fragile, puis on le fragmente. L'invention se rapporte également a une installation pour la mise en oeu- vre de ce procédé. On cherchait depuis longtemps un procédé qui permet- te de séparer de leur âme les gaines en matière plastique ou en caoutchouc enrobant une âme métallique telle que l'âme en cuivre ou aluminium de cibles isolés, de tubes de cuivre et de produits analogues et au moyen duquel, non seulement on puisse séparer complètement la matière de la gaine de son âme métallique, mais on puisse également séparer les divers cons- tituants de façon correcte et commode, de manière que le métal aussi bien que la matière de la gaine puissent être réutilisés. Le procédé le plus communément utilisé jusqu'à pré- sent consistait à brûler la matière de la gaine. Malheureuse- rcent, ce procédé entra re la production de substances polluan- tos de 1 atmosphère qui sont nuisibles pour l'environnement et il est actuellement interdit. Par ailleurs, si l'on utilise ce procédé, les matières des gaines ou enrobages ne peuvent pas être réutilisées. Dans un autre procédé, on soumet les câbles électriques à une opération de fragmentation, c'est-à-dire qu'on les découpe ou qu'on les hache en morceaux suffisamment petits pour que la majeure partie de la matière isolante se détache des conducteurs. Toutefois, ce procédé est relative- ment long et coûteux et, en outre, il pose des problèmes de séparation difficiles à résoudre. Dans les brevets G-B no 1 303 167 et 1 407 996, sont décrits des procédés dans lesquels on refroidit la matière de gainage à une température à laquelle elle devient fragile, après quti Ban la traite mécaniquement. Un grave inconvénient de l'installation utilisée dans le procédé du premier bre-.et précité 1 303 167 réside dans sa conception relativement com- pliquée, qui comprend à la fois un broyeur à marteaux et un tambour séparateur placé en aval. Si, par exemple, on laisse entrer dans la machine, à un moment quelconque, de la matière qui n'a pas été suffisamment refroidie, la machine s'engorge et est bloquée par une masse adhérente, tenace et difficile à éliminer. Il existe également un risque de chauffer exces- sivement la matière, qui résulte du fait qu'une fraction in- portante de l'énergie cinétique développée par les marteaux se transforme en énergie thermique dans la matière de gainage. Par ailleurs, la nécessité d'utiliser des morceaux de conduc- teur ou d'âme relativement petits pose des problèmes diffici- les de séparation, notamment dans le cas des conducteurs métal- liques fins et il en résulte que les matières plastiques ou le caoutchouc récupérés n'ont pas la qualité (pureté) voulue, et que la valeur de la matière est considérablement réduite. Dans le procédé décrit dans le deuxième des brevets précités, le n' 1 407 996, on fait passer dans une machine u-e longueur continue de conducteur et les différents segments de cette longueur sont traités successivement par une tête combi- née de percussion et de découpage. Cette machine est affectée des inconvénients suivants. Du fait que le mode de fonctionne- ment est intermittent et qu'on ne peut travailler que sur un seul segment de longueur à la fois, la vitesse et la capacité te travail sont réduites. Le procédé est surtout applicable aux gros câbles et il ne peut pas s'appliquer efficacement aux câbles de très petit diamètre ni aux câbles comportant plu- sieurs conducteurs séparés et isolés individuellement. Par ailleurs, le dispositif broyeur à percussion doit impérative- ment être réglé exactement pour les dimensions du câble à traiter et ce câble doit être de longueur relativement grande. Le principal but de l'invention est de créer un pro- cédé et une installation du genre précité qui ne présentent pas les inconvénients décrits plus haut et au moyen desquels il soit possible de fragmenter en continu et sans difficulté des matières plastiques ou du caoutchouc, par exemple, de sé- parer les gaines en matières plastiques ou en caoutchouc de S l'âme métallique, quelles que soient la longueur, la dimension et le nombre d'éléments de l'âme de la pièce à traiter, et au moyen desquels on puisse traiter simultanément plusieurs piè- ces. L'invention est basée sur le principe consistant à remplacer la technique connue dans laquelle on fragilise la matière de gainage et on fragmente ensuite cette matière à l'aide de marteaux ou d'outils coupants, par une technique dans laquelle on soumet la matière fragilisée à des oscilla- tions mécaniques qui l'astreignent à se fragmenter. Ces oscil- lations comprennent des ondes de pression ou des pulsations de pression de fréquence constante et qui, individuellement, ont une énergie insuffisante pour briser la matière mais qui, lors- qu'on les astreint à se propager dans la matière sous la forme d'une oscillation mécanique continue, assurent la fragmenta- tion de la matière par l'effet de vibrations qui y sont engen- drées. La fréquence des oscillations est de préférence supé- rieure à 30 périodes par seconde. Par exemple, les oscillations peuvent être engen- drées par un moyen vibrant avec lequel le produit dont il s'a- git d'éliminer le gainage est mis en contact. Dans un mode de mise en oeuvre préféré, on fait passer les produits entre une plaque vibrante et une surface-support fixe. Ceci permet, en- tre autres, dans le cas des cables, de traiter simultanément un grand nombre de câbles dans l'espace compris entre la pla- que vibrante et la surface-support. Lorsque la plaque vibran- te est montée sur une suspension a ressorts, la largeur de la fente s'ajuste automatiquement aux dimensions des pièces à traiter, notamment aux cables, ce qui permet d'utiliser la ma- chine pour des pièces de dimensions différentes sans avoir & modifier son réglage. Des essais ont montré que les oscilla- tions précitées peuvent se transmettre effectivement de l'une à l'autre des différentes couches de l'isolant d'un câble ou faisceau de c&bles et le procédé suivant l'invention est donc également capable de séparer efficacement l'isolant des câbles multiconducteurs qui comprennent plusieurs gaines isolantes séparées et il est même applicable au traitement des cables par lots. L'application de l'invention assure une séparation pratiquement totale du métal et de la matière isolante, ce qui donne à la matière récupérée une valeur supérieure à celle qui est récupérée pax les procédés de la technique antérieure. Dans une forme particulière de réalisation d'une installation suivant l'invention, on utilise une plaque vibran- te qui est suspendue par des ressorts prévus dans des parties extrgmes opposées de la plaque et les vibrations sont transmi- ses à la plaque en un point qui est plus proche des ressorts d'une première des parties extr&mes que des autres ressorts, la plaque étant agencée de façon que les pièces à traiter soient introduites dans un espace compris entre la première partie extrême de la plaque et une surface-support fixe. Entre autres, ceci a pour effet que, dans le cas de gainages diffi- ciles à travailler, de l'énergie sera emmagasinée dans les ressorts arrière et sera retransmise, avec un certain rapport de transmission, au bord avant de la plaque pour engendrer une plus grande force d'appui. Dans une forme de réalisation pré- férée, la plaque forme un angle avec la surface-support au moins dans sa partie extrême avant ce qui a pour effet que le c&ble ou autre pièce sera traité de façon progressive dans une fente qui se rétrécit progressivement, ce qui est parti- culièrement avantageux dans le cas des cables à âme multiple. D'autres caractéristiques de l'invention apparat- tront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés - la Fig. 1 est une vue d'ensemble d'une installation destinée à fragmenter la gaine isolante de câbles par appli- cation du procédé suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue détaillée d'une machine vi- brante suivant l'invention utilisée dans l'installation re- présentée sur la Fig. 1. Sur la Fig. 1, la référence 1 désigne dans son en- semble une partie d'une dresseuse comportant un moyen de cou- pe 2. Cette dresseuse comprend des rouleaux 3 qui coopèrent pour dresser un câble 4 qui y est introduit. Cette dresseuse est connue et on ne la décrira donc pas en détail dans la suite. Ainsi que le montre la Fig. 1, les longueurs de câ- ble 5 préalablement dressées et coupées sont introduites dans un tunnel de refroidissement 6 et, en pratique, la position de la dresseuse est perpendiculaire à celle représentée sur le dessin, de sorte que les longueurs de câbles sont orientées transversalement au tunnel de refroidissement 6. Ce tunnel comprend une enveloppe calorifugée 7 de forme allongée qui est raccordée à une partie d'entrée 8 en forme d'entonnoir pour recevoir les longueurs S de cible tronçonné. Un alimentateur 9 du type à palettes tournantes est agencé pour tourner dans la partie d'entrée 8 de manière à introduire des lots de lon- gueurs de cible 5 dans le tunnel de refroidissement. L'alimen- tateur 5 coopère avec un piston 10 pour introduire en continu les longueurs de câble 5 dans le tunnel de refroidissement. Pour faciliter cette introduction des longueurs de câble 5, le tunnel de refroidissement peut étre incliné vers le bas. Des tubes 11 qui débouchent dans le tunnel de re- froidissement 6 acheminent de l'azote liquide fourni par un réservoir 12. Pour refroidir efficacement les longueurs de câ- ble 5, le tunnel 6 comporte des ventilateurs 13 qui y font circuler l'azote. Ce tunnel est également équipé d'un ventila- teur d'aspiration 14 servant à évacuer le gaz à un débit réglé. L'utilisation de i'alimentateur à palettes tournantes 9 évite que le gaz réfrigérant ne s'échappe de façon incontrôlée. La température régnant dans le tunnel de refroidis- sement 6 est captée par un ou plusieurs capteurs de tempéra- ture 15, agencés pour coopérer avec un convertisseur 16 qui produit un signal électrique correspondant à la température captée par le ou les capteurs 15. Ce signal est comparé dans un comparateur 17 à une température de référence déterminée, 18. Le comparateur 17 est construit pour produire un signal de commande qui commande une vanne 19 intercalée dans la con- duite reliée au réservoir d'azote 12. Grâce à cet appareilla- ge de commande, il est possible de maintenir les différentes parties du tunnel de refroidissement 6 à la température dé- sirée. Les longueurs de câble 5, dont la gaine est mainte- nant fragilisée par le refroidissement, sont transmises du tunnel 6 à une machine dans laquelle la matière fragilisée- est fragmentée. Le système de fragmentation comprend un groupe vibrateur 20 dans lequel les longueurs de câble rigides 5 sont introduites par un piston 21. En se reportant à la Fig.2, on peut voir que le grou- pe vibrateur 20 comprend une plaque vibrante 22 qui est sus- pendue par deux ressorts avant 23 et deux ressorts arrière 24. Ces ressorts sont à leur tour portés par des poutres 25 dont on peut faire pivoter les extrémités arrière autour d'un axe fixe 26. Les extrémités avant des poutres 25 sont réunies l'une à l'autre par une barre 27. Dans la forme de réalisation représentée, pour permettre de régler la hauteur des extrémi- tés avant des poutres 25, ces extrémités sont agencées pour coulisser dans des fentes ménagées dans des supports fixes 28 et pour pouvoir être bloquées en position voulue à l'intérieur de ces fentes. Sur la plaque 22 est monté un vibrateur qui comprend, dans la forme de réalisation représentée, deux volants à ba- lourd 29 entraXnés par un moteur non représenté. On peut obte- nir des vibrations de l'amplitude et de la fréquence voulus par réglage approprié du poids, de l'équilibrage et de la vi- tesse de rotation périphérique des volants 29, d'une façon con- nue en soi. Le vibrateur devra être placé plus près des res- sorts avant 23 que des ressorts arrière 24. La référence 30 désigne une surface-support fixe qui se termine, à l'extrémité arrière du vibrateur, par une grille comprenant des barreaux 31 de forme allongée. Au des- sous de la grille 31 est disposé un récipient 32 destiné à re- cevoir la matière fragmentée des gaines tandis qu'un réci- pient 33 est placé à l'extrémité de la grille pour recueillir l'âme métallique 34 des longueurs de câble. En fonctionnement, le piston 21 introduit une charge de longueurs de câble 5, préalablement dressées et coupées qui ont été fragilisées dans le tunnel de refroidissement 6, dans la fente formée entre la plaque vibrante 22 et la surface-sup- port fixe 30. La diminution progressive de la hauteur de la fente formée entre la plaque et la surface-support se traduit par un travail progressif de la gaine des câbles introduits dans la machine au cours de leur passage dans cette fente. E- tant donné que la matière des gaines est entièrement rigide, les vibrations produites par la plaque vibrante 22 se propa- gent convenablement dans toute l'épaisseur des gaines de tous les câbles, ce qui a pour effet que les oscillations engen- drées dans la matière fragmentent aussi bien les gaines exté- rieures que les gaines distinctes qui entourent les conducteurs individuels. La machine peut également traiter efficacement des conducteurs minces assemblés en faisceaux, c'est-à-dire que les conducteurs peuvent être introduits dans la machine en couches multiples. En raison de la façon dont la plaque 22 est suspendue et de la façon dont le vibrateur est monté sur cette plaque, lorsqu'on introduit dans la machine des câbles difficiles à traiter ou de très gros diamètre, ou encore de gros faisceaux de conducteurs, l'extrémité avant de la plaque se soulève, en comprimant les ressorts 23 et en allongeant les ressorts 24. L'énergie ainsi emmagasinée dans les ressorts arrière 24 est ensuite retransmise à l'extrémité avant de la plaque sous la forme d'une force orientée vers le bas avec un rapport de transmission qui est déterminé par la position du vibrateur sur la plaque 22. L'accroissement de la force de contact qui est obtenu de cette façon facilite la fragmentation de la gai- ne des longueurs de câble acheminées à la machine. On a obtenu de bons résultats au cours d'essais dans lesquels le vibrateur était placé sur la plaque 22 de manière à donner au rapport des distances qui séparent respectivement le vibrateur des res- sorts avant et arrière une valeur de 1: 4. La suspension à ressorts de la plaque vibrante 22 qui est décrite et représentée permet donc d'utiliser effica- cement la machine de fragmentation avec des câbles dont les diamètres varient dans de larges limites. Ce mode de suspension a par ailleurs pour effet d'accroître la force de contact exer- cée sur les cibles de grand diamètre ou sur les gaines de câ- bles difficiles A travailler. Lorsque les câbles à traiter pré- sentent un diamètre excessivement grand, on peut relever l'ex- trémité avant de la plaque 22 à l'aide des moyens de réglage 27 et 28. Les volants 29 du vibrateur sont agencés pour tour- ner dans le sens de la flèche A de manière à contribuer à fai- re avancer automatiquement les câbles 5 dans la fente comprise entre-la plaque 22 et la surface-support 30. Le mouvement de vibration de la plaque 22 crée par ailleurs un effet de venti- lateur qui chasse la matière fragmentée des gaines à travers la grille formée par les barreaux 31 pour la faire tomber dans le récipient 32. Au cours d'essais, on a obtenu de très bons résultats lorsque les vibrations créées par la plaque 32 avaient une am- plitude de 2 à 3 mm et une fréquence de 50 Hz. En dépit de cet- te amplitude relativement faible, on a obtenu un bon effet de fragmentation, mêmne dans le cas de câbles ayant une épaisseur de gaine relativement grande, ce qui montre bien que la ma- chine ne travaille pas par concassage comme les machines clas- siques mais que la fréquence relativement élevée présente éga- lement une importance décisive. La fréquence ne doit pas être inférieure à environ 30 périodes par seconde, entre autres pour des raisons de construction mécanique, et on peut égale- ment utiliser des fréquences supérieures à 50 Hz. Dans les es- sais qui ont été cités plus haut, la fréquence utilisée était de 50 Hz parce que cette fréquence peut être facilement obte- nue en pratique au moyen d'un moteur électrique. Le fait que la machine ne traînaille pas comme un concasseur classique se traduit également par une faible consommation de puissance. Dans les essais précités, le vibrateur était entraîné avec une consommation de puissance de seulement 500 W et donnait de bons résultats. Toutefois, pour accroltre la capacité de pro- duction de la machine, on peut appliquer une plus grande puis- sance d'entrée, par exemple de 1 à 1,50 kW. Toutefois, dans i:ou5 les cas, la puissance consommée par kilogramme de matiè- re fragmentée sera très faible comparativement à la puissance consommée par les machines classiques conçues pour la même ap- plication. Cette faible consommation de puissance signifie que la matière des gaines ne risque pas d'être excessivement chauf- fée au cours du passage des longueurs de câbles dans la machi- ne. En pratique, on a constaté que l'échauffement de la matiè- re des gaines était suffisamment faible pour qu'on puisse dis- poser plusieurs machines vibrantes les unes à la suite de l'au- tre si cela se révèle nécessaire. Un important avantage apporté par l'invention consis- te en ce que la matière des gaines est détachée de l'âme métal- lique dans une proportion atteignant presque 100 %. Ceci signi- fie que le métal et la matière des gaines qui sont récupérés dans la machine ont une grande valeur commerciale. Etant donné qu'il est possible de travailler simultanément plusieurs lon- gueurs de câble sur toute leur étendue, la capacité de travail de la machine est très élevée. Par ailleurs, la machine est très facile à utiliser et d'une construction simple. Normale- ment, on n'a pas à effectuer de réglage pour traiter des câ- bles de dimension variable. Dans la forme de réalisation.représentée, les lon- gueurs de câble découpées 5 sont introduites dans la machine dans une orientation transversale. Ces longueurs sont avanta- geusement de l'ordre de 1 m. Toutefois, il est possible de traiter aussi bien des longueurs plus courtes ou plus longues. Il est également possible de faire avancer plusieurs longueurs de câble continu dans la direction axiale dans une machine vi- brante suivant l'invention. Le câble peut être agencé pour se dérouler d'un touret et s'enrouler sur un autre après être passé dans le tunnel de refroidissement et dans la machine vi- brante suivant l'invention. De cette façon, l'âme métallique du câble peut être récupérée en longueur d'un seul tenant et peut éventuellement être réutilisée sans avoir à être préala- blement refondue. La forme de réalisation du tunnel de refroidissement qui a été décrite cidessus ne doit être considérée que comme un exemple non limitatif et on peut y apporter toutes môdifi- cations voulues. Par ailleurs, l'azote gazeux peut être rempla- cé par un autre gaz, suivant la température de refroidissement désirée, qui est elle-même déterminée par la nature de la ma- tière des gaines. Ceci est bien connu de l'homme de l'art et il n'est pas nécessaire de s'appesantir sur ce sujet. Il est également possible de modifier l'appareil vibrant et, par exem- ple de le monter de manière qu'il puisse se déplacer par rap- port à la surface-support fixe. Le procédé suivant l'invention qui utilise des vi- brations pour fragmenter des matières plastiques ou du caout- il chouc, peut également être appliqué pour séparer les gaines d'autres éléments tels que, par exemple, des tubes de cuivre revêtus de matière plastique ou autres éléments équivalents. Le procédé et l'installation suivant l'invention sont égale- S ment capables de broyer d'autres objets tels que des pneuma- tiques de véhicules ou objets équivalents. On divise tout d'abord ces objets en petits morceaux que l'on fragilise en- suite et que l'on fait passer dans la machine vibrante sui- vant l'invention, cette opération ayant pour effet de frag- menter le caoutchouc fragilisé. Il va de soi que l'on peut également apporter des modifications à d'autres aspects de l'invention pourvu qu'on conserve la caractéristique commune à toutes les formes de réalisation qui consiste à utiliser des oscillations mécani- ques pour fragmenter le caoutchouc et/ou les matières plasti- ques qui ont été fragilisés par refroidissement. Les oscilla- tions peuvent être produites au moyen d'un dispositif ou d'une autre façon, par exemple par des chocs engendrés par voie pneumatique ou par des moyens équivalents. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé pour fragmenter des matières plastiques et/ou du caoutchouc par exemple les gaines en matière plasti- que et/ou le caoutchouc enrobant une âme métallique, dans le- quel on refroidit la matière à fragmenter à une température à laquelle elle devient fragile et on la fragmente ensuite, caractérisé en ce qu'on soumet la matière fragilisée, dans au moins un poste, à des oscillations mécaniques qui provo- quent la fragmentation de la matière. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet la matière fragilisée à des oscillations d'une fréquence d'environ 30 périodes par seconde. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on engendre les oscillations à l'aide d'un dispositif vibrant avec lequel la matière fragilisée est mise en contact. 4 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on fait passer la matière fragilisée entre une pla- que vibrante et une surface-support fixe. - Installation pour fragmenter des matières plas- tiques et/ou du caoutchouc, par exemple les gaines en matière plastique et/ou en caoutchouc enrobant une âme métallique, qui comprend des moyens(6) servant à refroidir la matière à frag- menter A une température à laquelle cette matière devient fra- gile et des moyens (20) servant à fragmenter ensuite la matiè- re fragilisée, caractérisée en ce que les moyens de fragmen- tation (20) sont agencés pour soumettre la matière fragilisée à des oscillations mécaniques qui provoquent la fragmentation de cette matière. 6 - Installation suivant la revendication 5. caracté- risée en ce que la fréquence des oscillations est supérieure à 30 périodes par seconde. 7 - Installation suivant l'une des revendications et 6, caractérisée en ce que l'amplitude des oscillations est d'environ 2 à 3 mm. 8 - Installation suivant l'une des revendications 5 a 7, caractérisée en ce que les moyens (20) servant à soumet- tre la matière fragilisée à des oscillations mécaniques com- prennent une plaque vibrante (22) disposée à petite distance au-dessus d'une surface-support fixe (30) pour former par rap- port à cette surface un passage ou une fente à travers lequel on fait passer la matière fragilisée en la mettant en même temps en contact avec la plaque vibrante et la surface-support. 9 - Installation suivant la revendication 8, carac- térisée en ce que la plaque-vibrante (22) est suspendue à des ressorts (23, 24) disposée dans des parties extrêmes opposées de la plaque, en ce que les oscillations sont appliquées à la plaque en un point plus proche des ressorts (23) de la premiè- re partie extrême que des autres ressorts; en ce que la ma- tière fragilisée est disposée de manière à pénétrer dans le passage entre la première partie extrême de la plaque vibrante (22) et la surfacesupport fixe (30); et en ce que au moins la première partie extrême de la plaque vibrante forme un angle avec la surface-support. - Installation suivant la revendication 9, carac- térisée en ce que les distances entre les ressorts (23 et 24) prévus aux parties extrêmes respectives de la plaque et le point de la plaque vibrante (22) o les vibrations sont appli- quées à cette plaque, sont entre elles dans un rapport d'envi- ron 1: 4.