Brevet FR2480624A1 — publié le 19811023

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour séparer diverses particules de matériaux. L'invention vise plus particulièrement à la séparation-de ces particules moyennant l'utilisation de certains phénomènes élec- triques connus pris séparément ou en combinaison, et tels que: - courants de Poucault, - force de Laplace, - champ magnétique, - loi de Lentz et Paraday (Neumann) - induction, - autres. La présente invention a pour but de permettre l'extraction et la séparation de différents matériaux jusqu'alors difficilement récupérables par les moyens classiques de tri. L'invention permet de séparer trois catégories de matériaux t - les matériaux conducteurs magnétiques, - les matériaux conducteurs amagnétiques, - les matériaux non conducteurs. L'invention a pour but de réaliser: - Soit une séparation des différents matériaux dans les trois catégories spécifiques citées ci-dessus. - Soit une séparation de divers types de matériaux dans une mOme catégorie, par exemple pour séparer l'aluminium du cuivre, ou pour séparer de l'acier amagnétique de tout autre métal amagnétique, le triage ayant lieu dans ce cas en fonction de la résistivité des métaux. - Soit une combinaison des deux fonctions précitées. Un procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on expose les particules à trier à au moins deux phénomènes différents susceptibles d'agir indépendamment l'un de l'autre sur le déplace- ment des particules, à savoir: - un phénomène mécanique définissant une trajectoire de base pour chaque particule; - un phénomène électrique, avec au moins un inducteur capa- ble de faire dévier les particules de leur trajectoire de base. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, on utilise au moins un inducteur plan classique de moteur linéaire, ou tout autre inducteur plan permettant d'obtenir soit un champ ma- gnétique glissant, soit une force de Laplace. Suivant une variante de l'invention, on utilise un inducteur cylindrique. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, on utilise, en tant que phénomène mécanique, les forces de gravité. Suivant une variante de l'invention, on utilise, en tant que phénomène mécanique, les forces centrifuges. Suivant une autre variante de l'invention, on utilise, en tant que phénomène mécanique, un système d'écoulement de fluide, tel qu'un courant d'air. Suivant une autre variante de l'invention, on utilise en tant que phénomène mécanique, un système de transport tel qu'une bande transporteuse ou que des disques transporteurs. Suivant une autre variante de l'invention, on utilise, en tant que phénomène mécanique, un système à impulsions tel qu'un sys- tème de projection par ressort ou qu'un système à explosion. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'action de déplacement induite par le phénomène électrique a lieu transversalement par rapport à la trajectoire de base définie par le phénomène mécanique. Suivant une variante de l'invention9 l'action de déplacement induite par le phénomène électrique se traduit par une accélération plus ou moins intense des particules à trier le long de leur trajec- toire de base. Suivant une autre variante de l'invention, l'action de dé- placement induite par le phénomène électrique se traduit par un freinage plus ou moins intense des particules à trier le long de leur trajectoire de base. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une vue latérale d'une installation pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'invention. - Figure 2 est une vue de face de l'inducteur de cette ins- tallation. - Figures 3 à 5 sont des vues en perspective montrant divers types d'installations pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'in- vemLtion, avec des inducteurs plans. - Figures 6 à 8 sont des vues latérales d'installations à inducteurs plans pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'inven- tion. - Figure 9 est une vue en perspective d'une installation à inducteur cylindrique pour la mise en oeuvre du procédé suivant 1' invention. - Figure 10 est une section X-X (fig 9). - Figure 11 est une vue en perspective d'un autre type d' installation à inducteur cylindrique. - Figure 12 est une vue en perspective d'une installation à inducteur plan et à bandes transporteuses pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. - Figure 13 est une section XIII-XIII (fig 12). - Figure 14 est une vue en perspective d'une installation à inducteur plan et à disques transporteurs. - Figure 15 est une section IV-XV (fig 14). - Figure 16 est une vue en perspective d'une installation à inducteur plan, à bande transporteuse, et à disque transporteur. - Figure 17 est une vue en perspective d'une installation à inducteur plan. On a représenté sur les dessins différents installations pou- vant être utilisées pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'in- vention, qui consiste à faire agir sur des particules à trier deux phénomènes différents, à savoir: - un phénomène mécanique capable de définir une trajectoire de base à chaque particule; - un phénomène électrique, comprenant au moins un inducteur capable de faire dévier les particules de leur trajectoire de base. Pour cela, on peut utiliser: - Soit un inducteur plan 1 classique (fig 3), tel qu'un in- ducteur de moteur linéaire alimenté en courant polyphasé ou monopha- sé avec déphasage par condensateur. On peut réaliser le déphasage de manière à se placer près de la résonance du circuit, ce qui permet d'obtenir des impulsions plus importantes de flux. - Soit tout autre inducteur plan, dont l'enroulement sera effectué de façon à créer un champ glissant, ou une force de Laplace dirigée dans une direction privilégiée et intéressante pour le tria- ge souhaité. Il peut ainsi s'agir d'une bobine en spirale 2 (fig 1 et 2) permettant une répulsion des matériaux conducteurs amagnéti- ques. - Soit des aimants permanents mobiles. Mans les deux premiers cas, on peut placer deux inducteurs en vis-à-vis (fig 5) pour améliorer l'efficacité du tri, et le ren- dement. L'inducteur pourra être: - cylindrique, éventuellement en forme de cylindre creux, ou sous forme de plusieurs cylindres concentriques; - en portion de cylindre; - en forme de couronne, conique, tronconique, ou d'une tou- te autre forme géométrique. Le bobinage pourra être axial ou ciroonférentiel. L'inducteur se caractérise en outre par: - le fait qu'il puisse atre adapté à la granulométrie des matériaux à trier; - le fait qu'il pourra être refroidi par eau ou par air, ou par tout autre moyen, le système pouvant comporter une régulation automatique en température; - le fait qu'on pourra placer en face de lui une culasse de retour de flux. En tant que phénomène mécanique définissant une trajectoire de base, on peut utiliser t - les forces de gravité; - les forces centrifuges; - un système d'écoulement de fluide, tel qu'un courant d' air,qu'un système à air comprimé,ou à tout autre fluide approprié; - un système de transport tel qu'une bande transporteuse ou que des disques transporteurs; - un système à impulsions tel qu'un système de projection par ressort, par explosion, ou autre. La trajectoire de base peut présenter diverses orientations. Elle peuteftre verticale, par exemple (fig 1), si on utilise la pe- santeur terrestre, ou horizontale (fig 3), si on utilise un courant d'air. Les matériaux à trier peuvent passer soit devant un seul in- ducteur (fig 1 à 4), soit entre deux inducteurs (fig 5). La déviation de trajectoire obtenue à partir du phénomène électrique peut être perpendiculaire ou tangentielle à la trajectoi- re de base 3, ou avoir une toute autre direction par rapport au plan de l'inducteur ou des inducteurs. Mans le cas de la figure 1, la trajectoire de base 3 est donc verticale tandis que les forces de Laplace 4 engendrées par 1' inducteur 2 pourvu d'une bobine en spirale 5 sont horizontales. -Dans le cas des figures 3 à 5, un jet d'air comprimé 6 défi- nitune trajectoire de base horizontale 7 tandis que les inducteurs engendrent des forces verticales 8. Dans le cas des figures 6 à 11, un inducteur plan ou cylin- drique engendre un champ glissant qui freine ou qui accélère les particules. Ainsi, avec une trajectoire de base montante et verticale 9 (fig 6), un inducteur plan vertical établit un champ glissant qui engendre une force descendante 10 capable de freiner les particules. Certaines d'entre elles font alors demi-tour (trajectoire 9a), tan- dis que d'autres franchissent le cap de l'inducteur (trajectoire 9jk). Une action extérieure schématisée par une flèche 11, et constituée par un courant d'air ou un obstacle, font dévier ces dernières de leur trajectoire verticale, pour permettre leur récupération. Avec une trajectoire de base horizontale 12 (fig 7), éta- blie à l'aide d'un jet d'air disposé au-dessus du niveau d'un induc- teur plan horizontal 13, on peut utiliser l'accélération 14 engen- drée par le champ glissant de l'inducteur de façon à définir diffé- rentes zones de chute des particules. Mans ces différentes zones de chute, on place des récipients tels que 15, 16 et 17 recueillant par exemple, respectivement, les matériaux non conducteurs, les maté- riaux peu conducteurs, et les matériaux très conducteurs. Le même principe est utilisé pour la réalisation de la figu- re 8, la trajectoire de base étant cette fois définie par une bande transporteuse horizontale 18 au-dessus de laquelle est disposé 1' inducteur 19 engendrant une accélération 20 de direction tangentiel- le. Suivant les figures 9 et 10, un inducteur cylindrique 20 dans lequel s'établit un champ tournant engendrant des forces cir- culaires 21 renferme une rampe hélicoïdale 22. L'axe de l'inducteur étant orienté verticalement, les particules introduites suivant la flèche 23 au poste d'alimentation supérieur de l'inducteur tendent, par gravité, à être progressivement accélérées le long d'une trajec- toire en hélice. Les forces 21 confèrent dont aux particules une ac- célération supplémentaire plus ou moins intense en fonction de leur nature, et les particules finalement éjectées avec plus ou moins de vitesse à la sortie inférieure de l'inducteur sont récupérées en plusieurs points de chute tels que 24, 25 et 26. Suivant la figure 11, on utilise toujours un inducteur cylin- drique à axe vertical et à rampe hélico!dale, mais le poste d'ali- mentation 27 est placé cette fois à une altitude intermédiaire de la rampe, tandis que les forces circulaires 28 engendrées par le champ tournant s'exercent sur les particules dans le sens qui cor- respond à la montée des particules le long de la rampe. Mans ce cas, les produits conducteurs remontent la rampe et sont éjectées par la sortie supérieure 29, tandis que les produits non conducteurs sont récupérés à la sortie inférieure 30. L'effet de l'inducteur peut donc permettre à certaines par- ticules de vaincre divers phénomènes tels que l'attraction terres- tre, le frottement sur une surface donnée (ici, le frottement contre la rampe), et autres. Suivant les figures 12 et 13, on utilise deux bandes trans- porteuses orthogonales superposées 31 et 32, et un inducteur plan 33 qui, placé au-dessus du brin inférieur de la bande supérieure 32, engendre un champ glissant 34 à contre-courant du déplacement dudit brin inférieur de la bande 32. Le poste d'alimentation 35 est situé à l'extrémité amont de la bande inférieure 31, et on recueille: - les matériaux conducteurs magnétiques à l'extrémité aval 36 de la bande supérieure 32; - les matériaux conducteurs amagnétiques à l'extrémité amont 37 de la bande supérieure 32; - les matériaux non conducteurs à l'extrémité aval 38 de la bande inférieure 31. Suivant une autre variante illustrée sur les figures 14 et , on utilise d'une part un disque transporteur inférieur à axe vertical 39, et d'autre part un disque transporteur supérieur à axe vertical 40 tournant tous les deux dans le même sens et se recou- vrant en partie. Mans la zone de recouvrement, le disque supérieur est surmonté par un inducteur plan 41, tandis que le disque infé- rieur 39 comporte, en amont de la zone de recouvrement, un poste d'alimentation 42 et, en aval de la zone de recouvrement, une glis- sière d'évacuation 43. :Dans ce cas, on recueille: - les matériaux non conducteurs au niveau de la glissière 43; - les matériaux conducteurs amagnétiques dans un réceptacle 44 situé, sous le disque supérieur 40, immédiatement en aval de la zone de recouvrement; - les matériaux conducteurs magnétiques, dans un réceptacle situé, sous le disque supérieur 40, en aval du réceptacle 44. Pour cela, le champ glissant 46 de l'inducteur plan horizon- tal 41 se dirige, globalement, vers l'axe du disque 40, et à l'oppo- sé de l'axe du disque 39. Suivant une autre variante illustrée sur la figure 16, on utilise d'une part une bande transporteuse inférieure 47 et d'autre part un disque transporteur supérieur à axe vertical 48 constamment en rotation et recouvrant en partie la bande transporteuse 47. Dans la zone de recouvrement, le disque supérieur 48 est surmonté par un inducteur plan horizontal 49 qui engendre un champ glissant 50 di- rigé transversalement à la bande transporteuse 46 et en direGtion de l'axe du disque 48. Mns ce cas, on recueille: - les matériaux conducteurs magnétiques du c8té de la bande situé à l'opposé de l'axe du disque 48; - les matériaux conducteurs amagnétiques du c8té de la bande situé à proximité de l'axe du disque 48; - les matériaux non conducteurs, en aval de la bande trans- porteuse 47. Suivant une variante illustrée sur la figure 17, on utilise la propriété suivante: - un corps cylindrique 51 couché sur un inducteur plan 52 se déplace en sens contraire du flux glissant 53; - le mOrme corps placé sur sa base transversale se déplace dans le sens du champ glissant. Cette dernière disposition permet de sélectionner des for- mes, ou de faire un tri sélectif de pièces cylindriques mal position- nées. Suivant d'autres variantes non représentées sur les dessins, l'inducteur peut 8tre placé: - sur un lit fluidisé; - dans un système de pot vibrant. Les applications privilégiées du procédé suivant l'invention sont notamment les suivantes t - séparation des bouchons, des capsules en aluminium, en fer, en matière plastique; - séparation des pièces de monnaie en aluminium, en argent, On Orp en cuivre, magnétiques; séparation du cuivre, de la matière plastique (chlorure de polyvinyle), de l'aluminium, des fils électriques broyés; - extraction des matériaux conducteurs magnétiques ou amagné- tiques du compost d'ordures; - extraction des minerais conducteurs; séparation,dans une chaîne de fabrication, de pièces non conductrices de pièces conductrices amagnétiques; - extraction des capsules en laiton ou en plomb des bouteil- les en verre brisées; - par extension, toute séparation de matériaux amagnétiques conducteurs entre eux, ou toute séparation de matériaux conducteurs magnétiques, de matériaux conducteurs amagnétiques et/ou de maté- riaux non conducteurs. Selon une dernière variante, l'invention utilise la différen- ce de coefficients de frottement pouvant exister entre différents ma- tériaux à trier et le support sur lequel ils sont amenés à se mou- voir. Mans ce cas, le système inducteur met en mouvement les parti- cules, et ces dernières sont plus ou moins freinées, selon leur coefficient de frottement par rapport à la bande transporteuse ou à tout autre support. REVENICATIONS 1. Procédé pour effectuer la séparation de particules de ma- tériaux conducteurs magnétiques, conducteurs amagnétiques, et/ou non conducteurs, caractérisé en ce qu'on expose les particules à trier à au moins deux phénomènes différents susceptibles d'agir indépendam- ment l'un de l'autre sur le déplacement des particules, à savoir: - un phénomène mécanique définissant une trajectoire de base pour chaque particule; - un phénomène électrique, avec au moins un inducteur capa- ble de faire dévier les particules de leur trajectoire de base. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise au moins un inducteur plan classique de moteur lindaire, ou tout autre inducteur plan permettant d'obtenir soit un champ ma- gnétique glissant, soit une force de Laplace. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise un inducteur cylindrique à champ tournant. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications, ca- ractérisé en ce qu'on utilise, en tant que phénomène mécanique, les forces de gravité. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise, en tant que phénomène mécanique, un système d'écoulement de fluide tel qu'un courant d'air. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce quton utilise,en tant que phénomène mécanique, un système de transport tel qu'une bande transporteuse ou que des dis- ques transporteurs. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise, en tant que phénomène mécanique, un système à impulsions tel qu'un système de projection par ressort ou qu'un système à explosion. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'action de déplacement induite par le phénomène électrique a lieu transversalement par rapport à la trajectoire de base définie par le phénomène mécanique. 9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'action de déplacement induite par le phéno- mène électrique se traduit par une accélération plus ou moins inten- se des particules à trier le long de leur trajectoire de base. 10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caract4ris6 en ce que lTactIon de déplacement induite par le phé- nomène électrique se traduit par un freinage plus ou moins intense des particules à trier le long de leur trajectoire de base. 11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un inducteur cy- lindrique creux à l'intérieur duquel est installée une rampe héli- coXdale. 12. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 2 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend deux bandes transporteuses orthogonales superposées ainsi qu'un inducteur plan qui, placé au-dessus de brin inférieur de la bande supérieure dans la zone de recouvrement des deux bandes, engendre un champ glissant dirigé à contrecourant du déplacement dudit brin inférieur de la bande supérieure. 13. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 2 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend un disque transporteur inférieur à axe vertical et un disque transporteur supé- rieur à axe vertical tournant tous les deux dans le mme sens et se recouvrant en partie, ainsi qu'un inducteur plan qui, placé au-des- sus du disque supérieur dans la zone de recouvrement des deux dis- ques, engendre un champ glissant dirigé globalement vers l'axe du disque transporteur supérieur et à l'opposé de l'axe du disque trans- porteur inférieur. 14. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 2 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend une bande transporteuse inférieure et d'autre part un disque transporteur tour- nant supérieur à axe vertical recouvrant en partie la bande trans- porteuse, ainsi qu'un inducteur plan qui, placé au-dessus du disque dans la zone de recouvrement, engendre un champ glissant dirigé glo- balement transversalement à la bande transporteuse, et en direction de l'axe du disque. 15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise, en tant que phénomène mécanique, la différence de coefficients de frottement pouvant exister entre différents matériaux à trier et le support sur lequel ils sont ame- nés à se mouvoir, le système inducteur mettant en mouvement les par- ticules qui sont plus ou moins freinées selon leur coefficient de frottement par rapport à une bande transporteuse ou à tout autre support sur lequel elles se trouvent.