Brevet FR2492687A1 — publié le 19820430

Pour la préparation d'agglomérés combustibles à partir de la fraction legère (papiers, chiffons, matières plastiques) extraite de déchets ménagers, les éléments constituant cette fraction légère doivent être dé chiquetés finement au moyen d'un broyeur. On a établi que pour des agglomérés cylindriques, dont le diamètre D est généralement compris entre 6 et 25 mm, produits dans une presse à agglomérer classique, la consistance optimale est obtenue lorsque le broyat de la fraction légère forme un fuseau granulométrique tel que - 50% environ passent au tamis à mailles carrées de 2 mm de côté, - 802 environ passent au tamis à mailles carrées ayant un côté de D mm, 2 - 100% environ passent au tamis à mailles carrées ayant un coté de D mm. Ces valeurs sont très approximatives. Notamment un refus de quelques pour cent au tamis de côté D est tolérable. I1 est facile de déchiqueter les papiers et cartons, soit par des déchiqueteurs lents à deu:e arbres parallèles dotés de dents et tournant en sens contraire, soit par des broyeurs à marteaux legers dotés de grilles de calibrage. Au contraire, les films minces en matière plastique et les chiffons légers, qui n'ont aucune rigidité et un allongement avant rupture très important, sortent de ces broyeurs sous forme de lambeaux oblongs qui créent, lors de l'agglomération, des sections de rupture indésirables dans les agglomérés. Le broyat obtenu a, de plus, une composition granulométrique qui comprend des éléments gros et des éléments fins, mais peu ou pas dlé- liements intermédiaires, de sorte qu'il ne satisfait pas à la norme énoncée ci-dessus. Les broyeurs à monorotor à lames de coupe et contre-lames fixes permettent un meilleur déchiquetage des films en matière plastique, mais ne donnent toutefois pas satisfaction, pour les raisons suivantes - le fuseau granulométrique est incorrect, car il y a peu dtintermédiaire entre d'une part, les papiers et cartons broyés finement et d'autre part, les éléments en ma tière plastique assez grossiers, - les matériaux a broyer sont extrêmement légers du fait de leur foisonnement et leur chute, même verticale, dans le broyeur ne suffit pas à assurer l'alimentation de ce dernier, - le broyat a tendance à rester en suspension dans la machine, ce qui nuit à la capacité de celle-ci et risque d'entraîner la formation de poussière de cellulose qui est à la fois difficile à agglomérer et dangereuse (risque d'explosion). En outre, le broyat s'accumule dans l'espace compris entre les joue s du rotor, formant des surfaces planes perpendiculaires à l'arbre, et les tôles du bâti. La friction entraine alors la formation d'un magma de matières plastiques fondues et de fibres cellulosiques. Selon les cas, ce magma stécoule vers les paliers et empêche leur lubr-fication correcte ou se solidifie lors d'un arrêt de la machine et empeche son redémarrage ultérieur. Le but de l'invention est de réaliser un broyeur dans lequel les inconvénients qui viennent d'être sianalés sont ou bien supprimés ou bien fortement atténues, A cet effet l'invention a pour objet un broyeur, utilisable notamment pour le déchiquetage fin de la fraction legere de déchets ménagers en vue de la production d'agglomérés combustibles, comprenant, audessous d'une ouverture prévue dans le bâti du broyeur pour l'alimentation en matière à traiter2 un rotor a la periphérie duquel sont fixées des lames de coupe longitudinales qui coopèrent avec des contre-lames fixées au bâti et avec une grille de calibrage de forme hémicylindrique e gaIement fixée au bâti, ainsi que des moyens pour l'extraction du broyat, caractérisé en ce que les lames du rotor sont fixees sur des disques espacés axialement et solidaires de l'arbre du rotor, et en ce que au-dessous du rotor est forme' un réceptacle d'allure cylindroprismatique, dont l'extrémité amont est reliée à un conduit d'amenée dans lequel circule un flux d'air qui assure le transport pneumatique du broyat, conjointement avec un tirage créé à itextrémité aval du réceptacle, qui tend en outre å produire à travers les intervalles formés axialement entre les disques du rotor une circulation d air favorisant l'alimentation en matière à traiter. La construction proposée par l'invention qui repose essentiellement sur une alimentation, un transport et une évacuation de nature pneumatique permet d'obtenir une capacité de déchiquetage élevée qui peut être maintenue de façon continue. En particulier, quel que soit le caractère floconneux de la matière introduite dans le broyeur, l'alimentation du rotor est assurée dans des conditions satisfaisantes grâce à l'aspiration s'exerçant vers le bas. La granulométrie du broyat peut d'autre part etre améliorée en prévoyant dans la grille de calibrage des perforations dont le diamètre varie le long du développement périphérique du secteur hémicylindrique formé par la grille. Si D est le diamètre des agglomérés qui doivent être produits dans la presse d'agglomération alimentée en broyat, il est avantageux que dans une première zone balayée d'abord par les lames de coupe en mouvement le diamètre des perforations soit d'environ 1,3 D, et que dans la zone restante, balayée ensuite, le -diamètre des perforations soit d'environ 1,1 D. En adoptant ce calibrage les papiers et cartons faciles à broyer sortent de la grille avec une granulométrie comprise entre 0,2 et 0,8 D, correspondant approximativement à la taille intermédiaire du fuseau souhaitable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, dans lequel - la Fig.l est une vueschématique d'une partie d'une installation de traitement de déchets ménagers, dans laquelle a été monté un broyeur suivant l'invention, - la Fig. 2 est une vue én coupe transversale du broyeur, - la Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2. Dans la partie représentée schématiquement à la Figldlune installation de traitement dans laquelle est monté le broyeur 1 suivant Itinvention, un rotor de broyage 3 tourne à l'intérieur d'un bati 2 dans lequel débouche, à l'amont, au-dessous du rotor 3, un conduit 4 dans lequel circule dans le sens de la flèche un flux d'air exerçant sur le broyat une action propulsive conjointement avec le tirage créé dans le même sens à l'aval de la sortie du broyat, dans un conduit 5, par un cyclone 6, auquel est associé un ventilateur 7. La matière broyée décantée dans la partie basse conique 8 du cyclone est acheminée dans une presse à agglomérer, non représentée. Comme le montrent les Fig. 2 et 3 le rotor 3 est porté par un arbre 11 tourillonnant dans des paliers 12 du bâti, et comporte plusieurs disques 13 espacés axia lement,traversés par l'arbre 11 auquel ils sont fixés par soudage. La périphérie des disques 13 est conformée de manière à présenter un certain nombre d'encoches 14 uniformément espacées,dans chacune desquelles est engagée et fixée par soudage une barre 16 comportant une feuillure 17 qui constitue un logement pour une lame de coupe 18 fixée dans la feuillure par des vis l9ttraver- sant une baguette de serrage 21 et la lame 18 contre laquelle la baguette est appliquée, et vissées dans la barre 16. Les lames de coupe 18, qui dans l'exemple représenté sont au nombre de cinq,tournent à une vitesse périphérique d'environ 20 m/s et passent au cours de leur rotation devant deux contre-lames 22 fixées au bâti 1 en des positions diamétralement opposées et approximativement dans un meme plan horizontal. Les déchets sont introduits dans le broyeur à travers une ouverture supérieure 23 du bati, par l'intermédiaire d'une goulotte 24 qui est dissymétrique, pour éviter toute formation de voûte. La goulotte 24 se prolonge en 2u dans le blti 1 en formant une entrée oblique décalée par rapport I l'arbre 11. Les lames de coupe 18 coopèrent non seulement avec les contre-lames 22 mais encore avec une grille de calibrage 27 coaxiale au rotor, de forme hemicylindri- que, et fixée au bâti 1 en des points 28 proches des contre-lames 22, de manière à etre située tout entière audessous de l'arbre 11, afin d'etre traversée par le broyat et à contribuer à définir sa composition granulométrique, grâce à un choix approprié du diamètre des perforations 29 de la grille, qui peut varier le long de son développement periphérique. Au-dessous de la grille 27 est formé dans le rotor un réceptacle 31 d'allure cylindro-prismatique se rétrécissant vers le bas, dans lequel tombe le broyat sortant de la grille. Les conduits d'amenée d'air 4 et d'évacuation du broyat 5 sont reliés aux extrémités respectives du réceptacle 31 de manière à former avec le fond cylindrique 32 de ce dernier un couloir de circulation rectiligne et parfaitement continu. Si D est le diamètre des agglomérés cylindriques à obtenir et si le rotor 3 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (Fig.2), le diamètre des perforations 29 dans la zone I comprise entre le point 28 a balayé le premier par les lames 18 et le point bas 30 de la grille 27 est de préférence d'environ 1,3 D, tandis que dans la zone restante il le diametre est d'environ 1,1 D. Dans le cas, donné à titre d'exemple, ou le broyeur est capable de déchiqueter 3 T/h d'un mélange de déchets de papiers, chiffons et matières plastiques, le fonctionnement peut tre le suivant. 3 Pour un débit d'air de 2 m /s dans la goulot- te 24,26, chargée de déchets, la perte de charge de l'air passant au travers des déchets est d'au moins 1 m de colonne d'eau et cette perte de charge se traduit par une force verticale dirigée vers le bas qui appuie donc la charge à broyer sur le rotor 3. La perte de charge de l'air qui traverse le broyeur est d'environ 1 m de colonne d'eau pour un débit de 2 m3/s Le transport pneumatique des déchets broyés extraits de l'appareil au travers de la grille de calibrage 27 demande un débit d'air d'environ 3 m3/s. Si 2 m3/s proviennent de la goulotte d'alimentation 24,26, il aut une entrée complémentaire d'environ 1 m3/s, en provenance du conduit 4.Ce débit peut être établi par un moyen de réglage placé sous la grille 27 du côté amont, et constitué par exemple par un orifice taré, un registre réglable ou un clapet taré. Ce moyen de réglage est réalisé de manière qutil laisse passer environ 1 m3/s sous une perte de charge de 3 m. I1 y a un équilibre de pression qui permet l'alimentation pneumatique du rotor en matière à traiter et le transport pneumatique du broyat à partir de lten- trée dtair sous la grille, le long du réceptacle 21 et dans le conduit d'évacuation 5. On voit que le broyeur suivant l'invention présente les avantages suivants - le passage de l'air au travers du rotor non clos refroi dit efficacement ce dernier, - les poussières sont réduites au minimum, ne s'accumu- lent pas et ne sont pas susceptibles d'entratner l'ac- cumulation de broyat, - l'air passant entre les disques terminaux 13 du rotor et les parois adjacentes 34 du bati diminue le risque d'accumulation de broyat dans l'espace ainsi délimité. Ce risque d'accumulation peut être complètement supprimé par une disposition complémentaire consistant en des ailettes radiales 36 fixées sur la face externe de chaque disque terminal 13 du rotor 3, qui baiaient l'espace compris entre chaque disque terminal 13 et la paroi adjacente 34 du bati en repoussant vers l'extérieur du rotor les impuretés qui auraient tendance à s'-introduire dans cet espace. REVENDICATIONS 1 - Broyeur utilisable notamment pour le déchiquetage fin de la fraction légère ae déchets ménagers en vue de la production d1agglomérés combustibles, conprenant,au-dessous d'une ouverture prévue dans le bâti du broyeur pour l'alimentation en matière à traiter, un rotor à la périphérie duquel sont fixées des lames de coupe longitudinales qui coopèrent~avee des contrelames fixées au bati et avec une grille de calibrage de forme hémicylindrique également fixée au bâti, ainsi que des moyens pour l'extraction du broyat, caractérisé en ce que les lames (18) du rotor (3) sont fixées sur des disques (13) espacés axialement et solidaires de l'arbre (11) du rotor, et en ce que au dessous du rotor est formé un réceptacle (31) d'allure cylindro-prismatique, dont l'extrémité amont est reliée à un conduit d'amenée (4) dans lequel circule un flux d'air qui assure le transport pneumatique du broyat, conjointement avec un tirage créé à l'extrémité aval (5) du réceptacle, qui tend en outre à produire à travers les intervalles formés axialement entre les disques (13) du rotor une circulation d'air favorisant l'alimentation en matière I traiter. 2 - Broyeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sur la face terminale externe du rotor sont fixées des ailettes radiales (36) qui balaient l'es- pace compris entre cette face et la paroi adjacente du bâti (1). 3 - Broyeur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la vitesse périphérique des lames (18) est d'environ 20 m/s. 4 - Broyeur suivant ltune des revendications 1 à 3 destiné à alimenter en matière broyée provenant de déchets ménagers une presse pour la production d'agglomé rs de forme cylindrique ayant un diamètre D, caractérisé en ce que dans une première zone (I) de la grille (27), balayée d'abord par les lames de coupe en mouvement (18) le diamètre des perforations (29) est d'environ 1,3 D, tandis que dans la zone restante (II) le diamètre des perforations est d'environ 1,1 D. 5 - Broyeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tirage exercé à l'extrémité aval (5) du réceptacle (31) est créé par un cyclone (6). 6 - Broyeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits amenée d'air (4) et d'évacuation du broyat (5) sont reliés aux extrémités respectives du réceptacle (31) de manière à former avec le fond cylindrique (32) de ce dernier un couloir de circulation rectiligne et continu.