Brevet FR2615781A1 — publié le 19881202

La présente invention est relative à des perfectionne- ments apportés aux machines à densifier les matières végé- tales, telles que les déchets de bois, les déchets de L'in- dustrie agro-alimentaire etc.., pour fabriquer des bûches ou des bûchettes combustibles. Toutes les matières végétales contiennent, entre au- tres, de la cellulose et de la ligrnine; cette dernière commence à se plastifier, se liquéfier, aux environs de C; il y a donc intérêt à engendrer, duns les machines à densifier, une température supérieure à 100 C dans la masse des matières végétales. * En effet, la lignine étant liquide, les particules de matières végétales en sont enrobées et, lors du refroidis- ment des bûches ou bûchettes, la lignine en se resolidi- fiant, joue le rôle de liant naturel. Les bûches ou bûchettes, après refroidissement, ont de ce fait un film protecteur naturel contre l'humidité atmcs- phérique, une plus grande résistance mécanique, une excel- lernte homcgénéité et une bonne stabilité de forme durant la combustion. Les machines à der.sifier en continu les mati.ères végé- tales-existent en différents types: à piston, à tambour tournant, à vis et celles dérivant du brevet US. 2 224 212. Les déchets de matières végétales contiennent fréquem- ment des corps étrangers et er. particulier de la silice pro- venant par exemple de l'écorce des arbres, ou de la terre se trouvant dans les déchets de l'industrie agro-alimentaire. Les corps étrangers provoquent une usure plus rapide de cer- tains organes des machines. Les machines à densifier connues dérivant du brevet US-2 224 212 comportent une tête de compression, qui a pour fonction de créer une haute pression et une forte élévation de température par friction sur la face frontale et à l'in- térieur de la masse de matières végétales se trouvant entre ladite tête et la matrice d'extrusion; la température dans la masse de matières végétales peut atteindre et dépasser C. La tête de compression est la pièce d'usure de la machine. En vue de provoquer un abaissement de la température de la tête de compression et éviter sa destruction trop rapide, on a prévu dans les machines antérieures de refroidir cette tête. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à cet inconvénient et à permet- tre la réalisation d'une tête de compression pour machine à densifier qui n'aitpas besoin de refroidissement et qui com- porte au contraire des moyens de créer des pertes de charge supplémentaires afin que la compression de la matière végé- tale s'effectue à haute température. A cet effet, on place sur la face frontale de la tête des barrettes radiales dcrt la matière constitutive présente un coefficient de frottement supérieur à celui de la matière qui forme ladite tête. Les barrettes de frottement sont réa- lisées en matière dure résistant aux hautes températures et à l'abrasion à sec. On peut choisir par exemple, de manière non limitative, les carbures de tungstène, les céramiques, les nitrures de bore, les carbures de titare, les nitrures de titane, etc... Le frottement des matières-végétales sur la face de la tête de compression provoque alors une forte élévation de la température de cette dernière pouvant atteindre 500 C. La disposition radiale ou approximativement radiale des barrettes a pour ccnscçternce de créer un frottement supplé- mentaire et de provoquer des turbulences dans les matières végétales pour amener un accroissement supplémentaire de température favorable à la production. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de - mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une coupe longitudinale d'une machine-à densifier usuelle. Fig. 2 est une vue par devant de La tête de com- pression établie conformément à l'invention. Fig. 3 en est une vue suivant III-III (fig. 2). On a représenté sur cette figure le plan de ccupe IV-IV de fig. 4. Une machine à densifier usuelle, du genre de celle illustrée en fig. 1, comprend essentiellement un fourreau 1 dont l'une des extrémités soutient un palier 2, comportant des roulements non représentés permettant la rotation d'ure vis d'Archimède tronconique 3 par l'intermédiaire d'engre- nages 4 entraînés par un moteur 5. La vis 3 est entourée par une chemise 6, à laquelle fait suite un cylindre 7, dont le débouché vers l'extérieur, c'est-à-dire à l'opposé de la vis 3, maintient une filière 8. On note que la vis 3 est assujettie à une tige 9 de diamètre nettement inférieur à celui plus petit de ladite vis, l'extrémité de la tige 9 opposée à cette derrière étant munie d'un disque 10 dont la face frontale et la face posté- rieure sont héliccidales. Une fente 10a est ménagée dans le disque 10 qui en fait agit-comme une fraise. On ne reviendra pas plus sur la description précédente, puisqu'une telle machine est parfaitement bien connue dans la technique considérée. On rappellera seulement qu'une matière végétale est in- troduite par une ouverture 11, ménagée dans le fourreau 1, que cette matière est par conséquent entraînée vers La droi- te en fig. 1, pour passer dans l'espace 12 compris entre le cylindre 7 et la tige 9. La matière est alors comprimée par la vis dans cette espace puis elle est déchiquetée par l'arête 10b de la face postérieure du disque 10, enfin elle traverse sa fente 10a et arrive à.l'avant de ce disque. On observe que la chemise 6 et le cylindre 7 sont pour- vus de chambres destinées au refroidissement de l'ensemble. Comme illustré en fig. 2, la face frontale du disque 10 est pourvue, comme à l'accoutumée, de plusieurs cordons cir- culaires référencés 13, 14 et 15 en partant de l'extérieur. Bien que ce ne soit pas obligatoire, il est avantageux de prévoir ces nervures concentriques. Leur rôle est d'empêcher le déplacement centrifuge de la matière comprimée se trou- vant à l'avant du disque 10. Elles sont issues du bord d'at- taque de la fente 10a et aboutissent sur le bord opposé de ladite fente. Conformément à l'invention, on inclut dans la. face frontale du disque 10 plusieurs barrettes 16 orientées préférablement de manière radiale et qui s'étendent soit sur une partie d'un rayon de la face considérée, soit sur toute son étendue. C'est ainsi que les barrettes 16 se trouvent situées entre Le bord interne de la nervure centrale 15 jusqu'à la périphérie du disque 10. On peut prévoir d'autres barrettes 17 plus courtes, d'autres 18 non point radiales, mais légèrement obliques par rapport à un rayon et enfin des barrettes 19 radiales ou obliques de toute la largeur de la face frontale du disque 10. Les barrettes radiales incluses dans la face frontale de la tête sont réalisées en une matière présentant un coef- ficient de frottement supérieur à celui de la matière qui forme ledit disque et qui est par exemple polie de manière poussée. La face externe des barrettes est conformée de manière que les nervures de la face frontale du disque 10 ne pré- sentent pas de solution de continuité, ni de décrochage. Autrement dit, la face extérieure des barrettes comportent des ondulations continuant les nervures 13, 14 et 15 comme illustré en fig. 3. Enfin, on pourrait concevoir que les barrettes présen- tent en section transversale une forme trapézo dale de ma- nière à être engagées dans des rainures 10c ménagées dans le disque 10. Bien entendu, d'autres moyens d'assujettissement des barrettes par rapport au disque 10 peuvent être envisa- gés sans sortir du domaine de l'invention. La disposition radiale ou à un certain angle des bar- rettes 16, 17, 18, réalisées en une matière résistante aux hautes températures et à l'abrasion à sec, permet de limiter dans des proportions considérables l'usure par friction de la face frontale du disque 10 en augmentant ainsi la durée de travail entre deux remplacements, de telle sorte qu'on assiste alors à une possibilité d'accroître le rendement de la production. La disposition radiale ou sous un certain angle des barrettes précitées présente un second avantage très impor- tant. Leur présence permet d'augmenter la température dans la masse des matières végétales comprise entre la face fron- tale du disque 10 et la filière d'extrusion 8, de sorte qu'on obtient une qualité de bûchessur le plan de leur den- sité, de Leur homogénéité, de leur résistance mécanique, de leur résistance à l'humidité atmcsphérique et de leur stabi- lité de forme durant la combustion, qu'or.-ne-pe-t pas obte- nir avec les bûchettes fabriquées avec les machines conver- tionnelles. Comme déjà exposé, l'élévatior. de température provient de l'effet de turbulence dans les matériaux ligneux-cellulosiques qui est provoqué par la disposition radiale ou quasi radiale des barrettes 16, 17, 18 et 19 et par la différence de coefficient de frottement existant entre la matière du disque 10 et celLe des barrettes précitées. IL doit d'aileurs être entendu que la description qui précède n'a pas été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle- ne limite nullement le domaine de L'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits - par tous autres équivalents. 261S781 RE V E N D I C A T I O N S 1. Tête de compression (9-10) pour machines à densifier en continu les matières végétales, du genre pLacée à l'ex- trémité d'une vis d'Archimède conique (3) et qui est réaLi- sée sous la forme d'une tige (9) assujettie à Ladite vis et- qui comporte un dis'quE extrême (10) dcnt La face frontale hélicoïdale est munie de plusieurs nervures circulaires (13, 14, 15) issues du bord d'attaque d'ure fente (10a) dudit disque (10) et aboutissart sur' le bcrd opposé de ladite fen- te, caractérisée en ce que des mc>ens (16, 17, 18, 19) de créer des pertes de charges supplémentaires sont insérés sur ladite face frontale. 2. Tête suivant la revendication 1, caractérisée en ce que Les moyers de créer des pertes de charges supplérer.etai- res sont constitués par des barrettes radiales ou quasi ra- diales (16, 17, 18, 19) incluses dans. la face frontale du disque (10) de la tête et qui s'étendent soit sur une partie du rayon soit sur sa totalité; elles sont réalisées en une matière présentant un ccefficient de frottement supérieur à celui de la matière cui forme Ledit disque (10). 3. Tête suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la face externe des b.rrettes (16, 17, 18, 19) est conformée de manière que Les nervures (13, 14, 15) de la face frontale de son disque (10) ne présentent pas de solution de continuité ni de décrochage.