Brevet FR2559403A1 — publié le 19850816

L'invention se rapporte à la séparation de particules et concerne plus particulièrement un séparateur ainsi qu'un procédé de séparation de particules du type dans lequel une matière composite peut être séparée en ses constituants en l'introduisant dans un courant d'air en spirale. Les séparateurs de particules connus du type sus-mentionné sont habituellement appelés séparateurs cyclones et utilisent le principe selon lequel les plus lourdes particules de la matière composite qui ne peuvent pas être supportées par le courant d'air sont extraites en leur permettant de tomber hors du courant d'air en rotation, en laissant subsister un résidu de particules plus légères. Toutefois, un séparateur cyclone classique est inapproprié à la séparation de matières composites dans lesquelles les particules constituantes présentent, au sein du courant d'air, des caractéristiques similaires, telles que densité ou forme. Dans de tels cas, la matière composite va simplement être portée par le courant d'air et va sortir du séparateur sans être séparée en ses constituiants. Cet inconvénient est particulièrement sensible lorsque la matière composite est de nature générale fibreuse et légère, telle que ses constituants, même séparés, se trouveraient facilement transportés dans un courant d'air. Un exemple particulier d'une telle matière composite se présente lors de la fabrication de couches jetables pour bébés. Une couche finie comporte habituellement une épaisseur de matière plastique, une matière fibreuse absorbante, une garniture habituellement destinée à être appliquée contre la peau du bébé, et des bandes de jambe en élastomère empêchant les fuites. Lors de la fabrication de telles couches en grande série, des défauts peuvent survenir qui, s'ils ne tS5S403 sont pas immédiatement décelés, peuvent impliquer la production de grandes quantités de couches défectueuses. Dans de tels cas, bien qu'il soit souhaitable de recycler la partie absorbante des couches, il est pratiquement impossible d'ouvrir individuellement chaque couche défectueuse pour séparer la partie absorbante des parties restantes. Similairement, le découpage des couches en petits morceaux, suivi de la séparation des matières constituantes en utilisant un séparateur cyclone s'est avéré impraticable car aucun des constituants indésirables ne possède une masse suffisante pour lui permettre de s'échapper du courant d'air en rotation, sous la force de la pesanteur et contre la force du courant d'air. La présente invention a pour but de parvenir à des moyens grâce auxquels des matières composites sensiblement légères, ayant des caractéristiques similaires au sein d'un écoulement d'air, pourront néanmoins être séparées en parties constituantes. Pour atteindre ce but, l'invention prévoit un séparateur de particules, comportant: des moyens d'entrée et de sortie aptes à transporter de la matière composite dans un courant d'air ascendant dans un conduit dont la direction générale est verticale, entre les moyens d'entrée et de sortie; des moyens pour impartir un mouvement en spirale au courant d'air dans le conduit, de manière que la matière composite présente au sein du courant d'air soit soumise à une force centrifuge provoquant la séparation des constituants de la matière composite, les constituants relativement denses de celle-ci étant déplacés dans une direction générale vers l'extérieur; un passage d'échappement aménagé dans le conduit et adapté pour permettre à la matière déplacée vers l'extérieur de sortir du conduit et permettre aux constituants restants de la matière ?559403 composite d'être transportés vers le haut du conduit par le courant d'air; une hotte entourant le conduit et dotée d'une extrémité ouverte adjacente au passage d'échappement, et d'une extrémité fermée, laquelle est adjacente au conduit et est située au-delà du passage d'échappement, l'extrémité ouverte de cette hotte permettant aux constituants relativement denses de la matière déplacée vers l'extérieur de tomber hors de la hotte sous l'action de la pesanteur, tout en permettant l'écoulement d'air vers l'extrémité fermée de la hotte; et un passage d'admission aménagé dans le conduit, entre le passage d'échappement et l'extrémité fermée de la hotte et adapté pour permettre l'entrée, dans le conduit, d'air provenant de l'extrémité ouverte de la hotte et l'entrée de tous constituants résiduels de la matière déplacée vers l'extérieur non tombés à l'extérieur de la hotte sous l'action de la pesanteur, les moyens d'entrée et de sortie étant équilibrés pour établir dans le conduit, au-delà du passage d'admission, un courant d'air sensiblement égal au courant d'air dans le conduit en amont du passage d'échappement. Les moyens d'entrée et de sortie comportent avantageusement des ventilateurs rotatifs forçant l'air et la matière composite à passer par le conduit. Les moyens pour impartir un mouvement en spirale au courant d'air peuvent commodément comporter des ailettes hélicoidales disposées dans le conduit, entre les moyens d'entrée et le passage d'échappement. Le passage d'échappement peut comporter une ou plusieurs fentes établies dans le conduit. Cette ou ces fentes peuvent s'étendre sur toute la circonférence du conduit, de manière que celui-ci soit discontinu. La passage d'admission peut comporter une ou plusieurs fentes établies dans le conduit. Cette ou ces fentes peuvent s'étendre -sur la totalité de la circonférence du conduit, de manière que celui-ci soit discontinu. La hotte peut commodément être de forme conique convergeant vers l'intérieur et comporter une extrémité ouverte située concentriquement au passage d'échappement et une extrémité fermée adjacente au conduit, située au-delà du passage d'admission. La hotte peut être pourvue de moyens de réglage par lesquels elle peut être déplacée par coulissement longitudinal sur le conduit, de manière que la position de cette hotte puisse être réglée par rapport aux passages d'échappement et d'admission. La largeur du passage d'échappement et/ou du passage d'admission est réglable de manière que le séparateur puisse être "accordé" pour fonctionner de manière satisfaisante avec diverses matières composites. Si la dimension des passages d'échappement et/ou d'admission est réglable, leur réglage peut être obtenu en munissant le conduit, dans la région comprise entre les passages d'échappement et d'admission, de segments de conduit verrouillables qui permettent de modifier télescopiquement le conduit de manière que la largeur du passage d'échappement et/ou du passage d'admission puisse être modifiée. Afin d'obtenir un fort taux de séparation en parties constituantes de la matière composite, le séparateur de particules peut être relié en série à un ou plusieurs séparateurs de particules, de manière à permettre l'obtention de taux de séparation successifs croissants. Dans un tel agencement, les moyens de sortie du premier séparateur opèrent aussi en tant que moyens d'entrée du deuxième séparateur, etc.. Selon un autre de ses aspects, l'invention prévoit un procédé de séparation de matière composite sensiblement légère, comportant les étapes suivantes: a559403 on transporte la matière composite au sein d'un courant d'air ascendant dans un conduit de direction générale verticale, ce courant d'air ayant un mouvement en spirale de manière que la matière composite soit soumise à une force centrifuge provoquant, au sein du courant d'air, une séparation des constituants de cette matière composite, les constituants relativement denses étant déplacés dans une direction générale vers l'extérieur; on aménage dans le conduit un passage d'échappement adapté pour permettre à de la matière déplacée vers l'extérieur de sortir du conduit, tout en permettant à la matière restante d'être transportée en direction ascendante dans le conduit par le courant d'air dans celui-ci; on aménage une hotte entourant le conduit, cette hotte ayant une extrémité ouverte adjacente au passage d'échappement et adaptée pour permettre aux constituants relativement denses de la matière déplacée vers l'extérieur de tomber sous l'action de la pesanteur; on aménage des moyens par lesquels de l'air peut être aspiré dans le conduit en passant par l'extrémité ouverte de la hotte, de manière que les constituants relativement légers de la matière qui ont été déplacés vers l'extérieur et ne sont pas tombés sous l'effet de la pesanteur puissent être réintroduits dans le courant d'air à l'intérieur du conduit; et l'on aménage des moyens grâce auxquels le courant d'air à l'intérieur du conduit, au-delà de l'extrémité fermée de la hotte, est sensiblement égal au courant d'air existant dans le conduit en amont du passage d'échappement. Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement à l'aide des dessins annexés et de la description d'un mode de réalisation présentée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en se référant à ces dessins, sur lesquels aSS9403 - la figure 1 est une vue en élévation frontale d'un séparateur de particules selon l'invention; et - la figure 2 représente schématiquement une vue en coupe partielle du séparateur considéré selon un point de vue similaire à celui de la figure 1. On va d'abord considérer la figure 1 des dessins sur laquelle est représenté un séparateur de particules qui comporte une trémie d'admission 1, creuse, fixée à un conduit d'admission tubulaire 2 disposé horizontalement, lequel est lui-même raccordé à un ventilateur rotatif 3 actionné électriquement et doté d'une embase 4 s'étendant vers le haut depuis une semelle rectiligne 5 fixée au sol par des boulons (non représentés). Un conduit tubulaire allongé 6 dont l'extrémité supérieure est raccordée à un deuxième ventilateur rotatif 7 s'étend vers le haut, depuis le ventilateur 3. Le ventilateur 3 définit les moyens d'entrée et le ventilateur 7 définit les moyens de sortie, selon cet aspect de l'invention. S'étendant horizontalement à partir du ventilateur 7, un conduit de sortie 8 ayant la forme générale d'un "L" possède une extrémité libre 9 qui s'étend verticalement vers le bas. Une hotte tronconique 10, concentrique au conduit 6, possède une extrémité ouverte 11 et une extrémité fermée 12 dotée d'un col 13 concentrique au conduit 6. La hotte peut coulisser le long du conduit 6 auquel elle peut être amoviblement fixée par des boulons ajustables (non représentés) qui traversent le col 13. Les conduits 2, 6 et 8 définissent un trajet par lequel de l'air peut s'écouler. On va maintenant considérer la figure 2 qui représente une vue similaire à celle selon la figure 1, mais dans laquelle, à des fins de clarté, la hotte 10 est représentée en coupe verticale faite le long des lignes X-X de la figure 1. On peut voir qu'à l'intérieur de la hotte 10 le conduit 6 est discontinu et qu'il y a un petit passage circonférenciel 14 adjacent à l'extrémité ouverte 11 de la hotte 10. Similairement, au-dessus du passage 14, un autre passage circonférentiel 15 est proche de l'extrémité fermée 12 de la hotte 10. Le passage 14 définit le passage d'échappement, et le passage 15 définit le passage d'admission du séparateur de particules selon cet aspect de l'invention. Entre les passages 14 et 15, le conduit 6 comporte un manchon tubulaire intérieur 16 à l'extrémité inférieure duquel est attaché, avec possibilité de coulissement, un manchon extérieur concentrique 17, tandis qu'à son extrémité supérieure est similairement attaché un manchon extérieur 18 pouvant coulisser, ayant une forme correspondante. Le conduit 6 peut ainsi, entre les passages 14 et 15, être modifié télescopiquement pour faire varier la largeur de l'un et/ou l'autre passage, 14 et/ou 15. La largeur du passage 14 peut aussi être modifiée par un mouvement de coulissement de la hotte 10 le long de l'extrémité supérieure du conduit 6. Dans le conduit 6, entre le passage d'échappement 14 et le ventilateur 3, sont disposées des ailettes hélicoidales 19 (représentées par un contour en tireté), lesquelles impartissent un mouvement en spirale à l'air passant en direction ascendante dans le conduit 6. On va maintenant décrire le fonctionnement du séparateur de particules en considérant la figure 2 et le cas dans lequel la matière composite à séparer comporte des couches jetables défectueuses qui ont été préalablement coupées en petits fragments contenant un mélange de matière plastique, matière élastomère, matière absorbante et matière de garnissage. Dans une étape initiale, l'alimentation électrique des ventilateurs 3,7 est activée pour créer un écoulement d'air équilibré passant par les conduits 2, 6 et 8. La matière composite est ensuite introduite dans la trémie 1 et aspirée le long du conduit d'admission 2, dans la direction de la flèche marquée,'A,". Le mélange est ensuite transporté verticalement vers le haut du conduit 6, et les ailettes hélicoïdales 19 impartissent un mouvement en spirale au courant d'air et de composite, de manière que la matière composite soit elle-même soumise à une force centrifuge. De cette force centrifuge, il résulte que les constituants relativement denses du composite sont projetés vers l'extérieur, de sorte que, lorsque le courant d'air passe au droit du passage d'échappement 14, certains, voire même la totalité, des constituants relativement denses de la matière composite peuvent sortir du conduit 6, dans la direction des flèches marquées "B", après quoi ils tombent vers le bas, hors de l'extrémité ouverte 11 de la hotte 10, sous l'effet de la pesanteur, pour être recueillis dans un récipient approprié {non représenté). La matière composite restant dans le conduit est ensuite transportée vers le haut. Le débit d'air sortant du deuxième ventilateur 7 est sensiblement en équilibre avec le débit d'air total sortant du premier ventilateur 3 et, de ce fait, l'air provenant de l'extrémité ouverte 11 de la hotte 10 peut rentrer dans le conduit 6 par le passage d'admission 15, comme indiqué par les flèches marquées "C". Si des constituants relativement légers de la matière composite sont sortis avec la matière relativement dense, par le passage d'échappement 14, ils peuvent donc être réaspirés dans le conduit 6 par le passage d'admission 15. Comme le débit total d'air sortant de chacun des ventilateurs 3,7 est sensiblement équilibré, un courant d'air constant peut être maintenu dans le séparateur, écoulement par lequel les constituants requis de la matière composite initiale peuvent être transportés et éventuellement éjectés, par le conduit de sortie 8, dans un récipient approprié (non représenté). On peut voir que, selon les caractéristiques des constituants de la matière composite initiale, il peut être nécessaire d'ajuster la largeur des passages 14, , et même le diamètre des conduits 2, 6, 8. Afin de permettre le réglage des passages 14 et 15, les manchons extérieurs 17 et 18 peuvent être déplacés télescopiquement autour du manchon intérieur 16 et, d'une manière similaire, la hotte 10 peut coulisser, par son col 13, le long de la partie supérieure du conduit 6. Le réglage de la hotte 10 autour du passage d'échappement 14 peut aussi servir à réaliser "l'accord" du séparateur de manière que des constituants de la matière composite relativement denses puissent être extraits tout en permettant néanmoins une entrée d'air empêchant les constituants de la matière composite relativement légers de tomber sous l'effet de la pesanteur. Similairement, la sortie de chaque ventilateur 3,7 peut être réglée pour fournir un courant d'air équilibré traversant le séparateur, cela étant obtenu par exemple par variation de la vitesse de rotation de chaque ventilateur, donc par variation de la vitesse de l'air qui en sort. Z559403 REVENDICATIONS 1. Séparateur de particules, caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens d'entrée (3) et de sortie (7) aptes à transporter de la matière composite dans un courant d'air ascendant dans un conduit (6) dont la direction générale est verticale, entre les moyens d'entrée et de sortie; des moyens (19) pour impartir un mouvement en spirale au courant d'air dans le conduit (6), de manière que la matière composite présente au sein du courant d'air soit soumise à une force centrifuge provoquant la séparation des constituants de la matière composite, les constituants relativement denses de celle-ci étant déplacés dans une direction générale vers l'extérieur; un passage d'échappement (14) aménagé dans le conduit et adapté pour permettre à la matière déplacée vers l'extérieur de sortir du conduit (6) et permettre aux constituants restants de la matière composite d'être transportés vers le haut du conduit (6) par le courant d'air; une hotte (10) entourant le conduit et dotée d'une extrémité ouverte (11) adjacente au passage d'échappement (14), et d'une extrémité fermée (12), laquelle est adjacente au conduit et est située au- delà du passage d'échappement (14), l'extrémité ouverte (11) de cette hotte (10) permettant aux constituants relativement denses de la matière déplacée vers l'extérieur de tomber hors de la hotte sous l'action de la pesanteur, tout en permettant l'écoulement d'air vers l'extrémité fermée (12) de la hotte; et un passage d'admission (15) aménagé dans le conduit, entre le passage d'échappement et l'extrémité fermée de la hotte et adapté pour permettre l'entrée, dans le conduit (6), d'air provenant de l'extrémité ouverte (11) de la hotte (10) et l'entrée de tous constituants résiduels de la matière déplacée vers l'extérieur non tombés à l'extérieur de la hotte sous 1 1 l'action de la pesanteur, les moyens d'entrée et de sortie (3,7) étant équilibrés pour établir dans le conduit (6), au-delà du passage d'admission (15), un courant d'air sensiblement égal au courant d'air dans le conduit (6) en amont du passage d'échappement (14). 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entrée et de sortie comportent des ventilateurs rotatifs (3,7) forçant l'air et la matière composite à passer par le conduit. 3. Séparateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour impartir un mouvement en spirale au courant d'air comportent des ailettes hélicoïdales (19) disposées dans le conduit (6), entre les moyens d'entrée (3) et le passage d'échappement (14). 4. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage d'échappement comporte une ou plusieurs fentes établies dans le conduit (6). 2CI 5. Séparateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la ou les fentes s'étendent sur toute la circonférence du conduit (6), de manière que celui-ci soit discontinu. 6. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage d'admission comporte une ou plusieurs fentes établies dans le conduit (6). 7. Séparateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la ou les fentes s'étendent sur la totalité de la circonférence du conduit (6), de manière que celui-ci soit discontinu. 3. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hotte (10) est de forme conique convergeant vers l'intérieur et comporte une extrémité ouverte située concentriquement au passage d'échappement (14) et une extrémité fermée (12) adjacente au conduit, située au-delà du passage d'admission. 9. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hotte comporte des moyens de réglage par lesquels elle peut être déplacée par coulissement longitudinal sur le conduit, de manière que la position de cette hotte (10) puisse être réglée par rapport aux passages d'échappement (14) et d'admission (15). 10. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur du passage d'échappement (14) et/ou du passage d'admission (15) est réglable de manière que le séparateur puisse être "accordé" pour opérer de manière satisfaisante avec diverses matières composites. 11. Séparateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le réglage est effectué en munissant le conduit (6), dans la région comprise entre les passages d'échappement (14) et d'admission (15), de segments de conduit verrouillables qui permettent de modifier télescopiquement le conduit de manière que la largeur du passage d'échappement (14) et/ou- du passage d'admission (15) puisse être modifiée. 12. Série d'un ou plusieurs séparateurs de particules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de sortie du premier séparateur de la série opèrent aussi en tant que moyens d'entrée du deuxième séparateur de la série, et ainsi de suite, de manière à permettre l'obtention de taux de séparation successifs croissants. 13. Procédé de séparation de matière composite sensiblement légère, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: on transporte la matière composite au sein d'un courant d'air ascendant dans un S559403 conduit (6) de direction générale verticale, ce courant d'air ayant un mouvement en spirale de manière que la matière composite soit soumise à une force centrifuge provoquant, au sein du courant d'air, une séparation des constituants de cette matière composite, les constituants relativement denses étant déplacés dans une direction générale vers l'extérieur; on.aménage dans le conduit (6) un passage d'échappement (14) adapté pour permettre à de la matière déplacée vers l'extérieur de sortir du conduit, tout en permettant à la matière restante d'être transportée en direction ascendante dans le conduit (6) par le courant d'air dans celui-ci; on aménage une hotte (10) entourant le conduit, cette hotte ayant une extrémité ouverte (11) adjacente au passage d'échappement (14) et adaptée pour permettre aux constituants relativement denses de la matière déplacée vers l'extérieur de tomber sous l'action de la pesanteur; on aménage des moyens (15) par lesquels de l'air peut être aspiré dans le conduit en passant par l'extrémité ouverte de la hotte, de manière que les constituants relativement légers de la matière qui ont été déplacés vers l'extérieur et ne sont pas tombés sous l'effet de la pesanteur puissent être réintroduits dans le courant d'air à l'intérieur du conduit; et l'on aménage des moyens (7) grâce auxquels le courant d'air à l'intérieur du conduit (6), au-delà de l'extrémité fermée (12) de la hotte, est sensiblement égal au courant d'air existant dans le conduit en amont du passage d'échappement (14).