Brevet FR2630680A1 — publié le 19891103

Dispositif de compression, notamment presse à balles, équipé d'un piston à guidage amélioré La présente invention concerne un dispositif de compression, notamment une presse à balles pour le compactage de matériaux de récupération, tels que papier, carton, matière plastique, déchets végétaux, etc., du type comprenant un caisson définissant une chambre de compression dans laquelle un piston est monté déplaçable selon un mouvement de va-et-vient, avec interposition de moyens de guidage. Le bon fonctionnement des presses à balles est conditionné par la précision du guidage du piston de compactage, qui doit assurer une répartition uniforme des efforts intenses engendrés à l'intérieur de la chambre de compression et limiter au mieux les phénomènes d'usure par frottement. C'est pourquoi les moyens de guidage équipant les presses à balles actuelles sont constitués par des plaques ou bandes anti-friction en matière plastique ou par des ensembles à galets ou roulettes, qui sont interposés entre, d'une part, le piston et, d'autre part, les quatre parois du caisson qui délimitent la chambre de compression. Dès lors, ces moyens de guidage connus soumettent l'ensemble de la structure du caisson1 ainsi que le piston, à des contraintes mécaniques importantes qui imposent donc de renforcer la totalité des parois du caisson et d'alourdir dans une large mesure le piston A cela s'ajoute le fait que, pour garantir un guidage continu du piston sur toute sa course, il faut réserver des bandes de guidage supérieures de part et d'autre de l'ouverture par laquelle la cheminée de remplissage débouche dans la chambre de compression, ce qui à pour conséquence de rétrécir la largeur de cette ouverture et donc de réduire la vitesse de remplissage. En outre, dans la mesure où la précision de guidage doit se retrouver sur toutes les faces intérieures de la chambre de compression, la fabrication des presses à balles actuelles est particulièrement longue, complexe et coûteuse. La présente invention se propose de remédier à tous ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un dispositif de compression, notamment une presse à balles, du type spécifié en introduction, qui se caractérise en ce que les moyens de guidage du mouvement du piston se composent uniquement de deux structures de guidage par lesquelles les flancs du piston prennent appui sur les parois latérales de la chambre de compression, chacune de ces structures de guidage comprenant un ou plusieurs organes d'appui montés à coulissement, avec un jeu minimal, dans des rainures de guidage respectives qui s'étendent dans la direction de déplacement du -piston. Avantageusement, chaque structure de guidage comprend deux organes d'appui saillants qui sont positionnés sur un- flanc latéral respectif du piston, respectivement à l'avant et à l'arrière de celui-ci, et coulissent dans une rainure de guidage ménagée dans la paroi latérale en regard de la chambre de compression, les quatre organes d'appui étant de préférence tous situés dans un même plan horizontal proche de la face supérieure de coulissement du piston. Grâce à ces dispositions, tous les efforts, développés dans le caisson de compression au cours du mouvement du piston, sont concentrés uniquement autour des structures de guidage latérales et n'affectent donc pas les parois supérieure et inférieure du caisson qui dès lors n'ont plus besoin d'être renforcées. De même, le piston peut être allégé. En définitive, les seules surfaces de guidage, qui supportent tous les efforts transversaux, horizontaux et verticaux, sont les faces intérieures des rainures de guidage, qui, étant très rapprochées les unes des autres, permettent de réduire à une valeur minimale le jeu de coulissement et donc d'obtenir une précision de guidage optimale. Dans la mesure où cette précision ne doit se retrouver qu'g l'intérieur des rainures de guidage et sur les organes d'appui associés, la fabrication d'une presse à balles conforme à l'invention est simplifiée et son coût est réduit. Par ailleurs, le guidage ne se faisant que sur les parois latérales de la chambre de compression, l'ouverture de la cheminée de remplissage, en position supérieure, peut avoir une largeur maximale, ce qui facilite le remplissage de la chambre de compression en autorisant le passage de gros déchets. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les organes d'appui sont constitués par des patins présentant des surfaces de glissement à faible coefficient de frottement, qui garantissent un coulissement uniforme du piston tout en réduisant au maximum l'usure des surfaces en contact mutuel et en étouffant les bruits. Ces patins pourront avoir une section transversale rectangulaire, et s'appliquer alors par leurs trois faces extérieures contre les parois correspondantes de la rainure de guidage. Il est toutefois préférable que les patins aient une section trapézoldale pour prendre appui, par seulement deux faces inclinées, sur les parois intérieures de même profil de la rainure de guidage Les surfaces d'appui inclinées des patins ramèneront alors les points d'application des efforts vers l'intérieur, ce qui réduira le porte-à-faux et le moment de flexion sur les axes de support des patins. Enfin, selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les patins sont montés sur des rotules, pour ainsi garantir une bonne répartition des efforts sur les surfaces de guidage quelles que soient les conditions de coulissement du piston. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, plus spécialement adapté pour les presses de petites dimensions, chacun des organes d'appui est constitué par au moins un galet rotatif d'axe perpendiculaire à la direction de déplacement du piston. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, constituant un perfectionnement au précédent, chacun des organes d'appui est constitué par un chariot qui, d'un côté, porte deux galets rotatifs dont les axes de rotation, perpendiculaires à la direction de- déplacement du piston, sont mutuellement décalés dans cette direction, et qui, de l'autre côté, est mont à rotation sur le flanc respectif du piston, autour d'un axe-pivot équidistant des deux axes de rotation des galets et parallèle à ces derniers, des moyens étant en outre prévus pour limiter la plage de pivotement du chariot. Ces moyens sont de préférence constitués par les axes-supports des galets qui se prolongent, de l'autre côté du chariot, pour s'engager avec un jeu latéral, & travers des lumières respectives ménagées dans le flanc du piston. En outre, dans l'un et l'autre des deuxième et troisième modes de réalisation, la surface périphérique de roulement des galets est avantageusement bombée. Enfin, dans tous les modes de réalisation de la présente invention, il sera préférable que les surfaces des rainures de guidage, qui sont en contact avec les organes d'appui, soient revêtues de bandes d'acier. Plusieurs modes de réalisation de la présente invention vont maintenant être décrits plus en détails, mais uniquement à titre d'exemples non-limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure l est une vue schématique latérale de l'intérieur de la partie centrale d'une presse à balles conforme à un premier mode de réalisation de l'invention - la figure 2 en est une vue en coupe transversale effectuée selon la ligne II-II de la figure l - la figure 3 est un agrandissement en coupe verticale de l'un des organes d'appui de la presse de la figure 2 - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 représentant une variante de réalisation des organes d'appui - la figure 5 est une vue en coupe verticale de l'un des organes d'appui d'une presse à balles conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 6 est une vue en coupe horizontale, à échelle réduite, de l'un des organes d'appui d'une presse conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention. La presse à balles représentée sur la figure l est construite autour d'un caisson longitudinal l dont les parois supérieure et inférieure horizontales 2 et 3 et les parois latérales verticales 4 et 5 délimitent une chambre de compression 6 de section transversale rectangulaire,- comme le montre la figure 2. Dans la paroi supérieure 2 de cette chambre de compression 6, est ménagée une ouverture de remplissage 7 sensiblement de même largeur que le caisson l, cette ouverture 7 se prolongeant vers le haut par une cheminée de remplissage 8. A l'intérieur de la chambre de compression 6, est logé un piston 9 dont la tête de compactage frontale 9a présente une section transversale complémentaire de celle de cette chambre. La tête de compactage 9a du piston 9 se prolonge å l'arrière par deux flancs verticaux triangulaires il, 12 situés à une certaine distance des faces intérieures latérales de la chambre de compression 6 et soudés à une plaque 13 sensiblement alignée avec la face supérieure de coulissement de la tête de compactage 9a. Entre ces flancs verticaux il, 12, s'étend par ailleurs la tige 10 d'un vérin par lequel le piston peut être animé d'un mouvement de va-et-vient longitudinal à l'intérieur de la chambre de compression 6. Selon la caractéristique première de l'invention, le piston 9 est monté entre deux structures de guidage latérales dont chacune se compose d'organes d'appui 14, 15 saillant sur un flanc respectif 11 ou 12 du piston et coulissant dans une rainure longitudinale respective 16, 17 ménagée dans la paroi latérale en regard 4 ou 5 du caisson 1, de façon à s'étendre parallélement à la direction de déplacement du piston. Dans le mode de réalisation représenté sur - les figures 1 et 2, les organes d'appui précités sont constitués, dans chaque structure de guidage, par deux patins identiques 14, 15 positionnés respectivement à l'extrémité avant et b l'extrémité arrière de chaque flanc 11, 12 du piston 9. Ces patins 14, 15 ont une partie de coulissement extérieure de section transversale trapézoidale, qui est logée étroitement dans la rainure longitudinale respective 16, 17 de forme complémentaire du caisson 1, laquelle est en fait usinée dans un profilé métallique rectangulaire 18 encastré dans un renfoncement intérieur de la paroi latérale 4 ou 5 correspondante de la chambre de compression 6. Sur la figure 1, on peut en outre voir que les quatre patins 14, 15 s'étendent tous dans un- même plan horizontal proche de la paroi supérieure 2 de.la chambre de compression 6. La figure 3, qui représente à plus grande échelle l'un des patins 14, montre que la partie extérieure de coulissement de chacun d'eux porte, sur ses faces inclinées 14a, 14b, des revêtements 19 composés d'un matériau 9 faible coefficient de frottement, tel que le polytétrafluoroéthylène. Ces revêtements sont en contact & frottement doux avec des bandes de glissement en acier 21, appliquées sur les faces inclinées 16a, 16b en regard de la rainure de guidage 16. En outre, chaque patin coiffe l'extrémité libre 22, conformée en rotule, d'un bout d'axe 23 que supporte rigidement le flanc respectif il du piston, doublé localement à cet effet d'un renfort latéral-24. Entre la partie arrière 20 du patin et le bout d'axe 23 qu'elle entoure, est ménagé un interstice circonférentiel 25 qui n'autorise qu'un pivotement limité du patin 14 autour de la rotule 22. La figure 3 montre encore l'amorce d'un tube rigide creux 27 qui s'emmanche sur une extrémité dépouillée 28 du bout d'axe 23 du patin 14. Ce tube creux 27, qui s' emmanche de la même façon sur le bout d'axe du patin opposé, est en fait réuni, par une pièce de liaison soudée 29, å la plaque supérieure 13 du piston, pour constituer un support rigide pour les deux patins de chaque paire avant 14 ou arrière 15, comme cela ressort de la figure 2. Les axes des tubes 27 et des patins associés 14 ou 15 sont'sensiblement perpendiculaires à la direction de déplacement du piston 9. La figure 4 montre une variante de réalisation des patins de coulissement 14 ou 15, selon laquelle ceux-ci présentent une section transversale rectangulaire et s'appuient par leurs trois faces extérieures 14c, 14d, 14e, portant des revêtements- en polytétrafluoroéthylène 19, sur les faces en regard 16c, 16d, 16e de la rainure de guidage respective, revêtues de bandes de glissement en acier 21. Dans l'une et 1' autre des variantes de réalisation qui viennent d'être décrites, les patins 14 ou 15 sont logés, à frottement doux et avec le jeu minimal autorisant le coulissement, dans les rainures de guidage associées 16 ou 17. Les surfaces de guidage 16a, 16b ou 16c, 16d, 16e de ces dernières peuvent dès lors absorber tous les efforts engendrés au cours des mouvements de va-et-vient du piston. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir d'autres moyens de guidage que les deux structures latérales constituées par les deux patins 14 et 15 et la rainure de guidage associée 16 ou 17. Le long des parois supérieure 2 et inférieure 3 du caisson 7, ainsi que le. long de la partie basse des parois latérales 4 et 5 de ce dernier, le piston 9 coulisse étroitement, mais sans exercer aucun effort. Grâce aux différentes dispositions prévues par la présente invention, le coulissement du piston 9 se fera avec le minimum de bruit et l'usure sera réduite au maximum. En outre, le montage sur rotule des patins 14, 15 assure une parfaite répartition des efforts sur toute la surface de ces derniers et garantit donc un coulissement en souplesse et sans risque de blocage du piston 9. La forme trapézoidale des patins de coulissement sera à préférer car elle minimise les contraintes s'exerçant sur les axes de support de ces derniers. Diverses modifications et aménagements peuvent être envisagés dans le cadre de la présente invention. C'est ainsi que le polytétrafluoroéthylène constituant les revêtements 19 des patins 14, 15 peut être remplacé par toute autre matière offrant les mêmes avantages, comme le "Nylon" (marque déposée). Par ailleurs, dans le cas des presses à balles de petites dimensons, les organes d'appui peuvent être constitués par de simples galets rotatifs. La figure 5 représente un tel galet rotatif 30 constitué dans cet exemple par la couronne extérieure d'un roulement à billes 46 dont la couronne intérieure 31 est emboîtée sur une extrémité, saillant sur le flanc latéral respectif 11 du piston 9, d'un axe support 32 perpendiculaire à la direction de déplacement de ce dernier. Cet axe-support 32, qui définit l'axe de rotation du galet 30, s'étend sur toute la largeur du piston 9 en traversant librement et sans jeu les deux flancs 11, 12 de ce dernier et porte, sur sa seconde extrémité en saillie, le galet symétrique du galet 30. En outre, sur chaque extrémité de l'axe-support 32, la couronne intérieure 31 du roulement définissant le galet 30, est immobilisée axialement entre la tête surdimensionnée 47 de l'axe-support 32 et-une entretoise 48 entourant ce dernier et s'appuyant de l'autre côté sur le flanc respectif du piston. L'assemblage ainsi réalisé à chaque bout de l'axe-support 32 assure une parfaite immobilisation axiale de ce dernier par rapport au piston 9. Comme on peut encore le voir sur la figure 5, la surface périphérique de roulement de chaque galet 30, qui est légèrement bombée, s'applique sur deux bandes en acier 33, 34 garnissant les deux faces intérieures horizontales de la rainure correspondante de section rectangulaire, telle que 16, ménagée dans la paroi latérale 4 du caisson 1. Les galets 30, dont les axes de rotation Sont perpendiculaires à la direction de déplacement du piston 9, sont positionnés sur les flancs 11, 12 de ce dernier, de la même façon que les patins 14, 15 du mode de réalisation précédemment décrit, pour remplir les mêmes fonctions de support de charge et de guidage, en roulant dans la rainure de guidage respective 16 ou 17 du caisson 1, au contact des deux faces horizontales en regard de celle-ci. La figure 6 illustre un perfectionnement selon lequel chaque organe d'appui est formé par un chariot 30a construit à l'aide de deux galets rotatifs 35, 36, chacun d'eux étant identique au galet 30 de la figure 5. Les galets 35, 36 sont positionnés l'un derrière l'autre dans un même plan vertical et leurs axes-supports 37, 38 sont solidaires d'une pièce de liaison 39 extérieure à la rainure 16 dans laquelle sont loges les galets 35, 36. En un point central équidistant des axes-supports.37, 38 des deux galets, la pièce de liaison 39 est montée à rotation sur l'extrémité libre 40 d'un axepivot 41, parallèle à ces derniers et solidaire du flanc respectif 11 du piston.En outre, chacun des axes-supports 37, 38 des galets 35, 36 se prolonge au-delà de la pièce de liaison 39 pour s'étendre, avec un jeu circonférentiel uniforme 42, à travers une lumière respective 43 ou 44, pratiquée dans le flanc 11 du piston 9. On notera encore que l'axe-pivot 41 traverse une rondelle-entretoise 49 interposée entre la pièce de liaison 39 du chariot 30a et le flanc 11 du piston. Bien entendu, les axes-supports 37, 38 et l'axe-pivot 41 se prolongent ici aussi sur toute la largeur du piston 9 pour supporter à l'autre bout le chariot symétrique du chariot 30a représenté. Aux deux extrémités de l'axe-pivot 41, les rondelles-entretoises 49, qui ont pour fonction d'autoriser un pivotement sans entrave des chariots 30a sur les flancs respectifs 11, 12 du piston, assurent également, avec les têtes élargies 37a, 38a des axes-supports 37, 38 un assemblage ferme des chariots et des différents axes 37, 38, 41, tout en immobilisant axialement l'ensemble ainsi réalisé par rapport au piston 9. Au cours du coulissement du piston 9, les différents chariots 30a, positionnés de la même façon que les patins ou les galets des modes de réalisation précédents, ont ainsi la possibilité de pivoter ou d'osciller légèrement sur une plage limitée pour assurer une parfaite répartition des efforts sur les deux galets 35, 36 et par conséquent garantir un coulissement uniforme du piston 9. Dans les deux modes de réalisation des figures 5 et 6, les surfaces de roulement bombées des galets favorisent également le coulissement du piston, de même d'ailleurs que les bandes en acier 33, 34 qui constituent en même temps des bandes d'usure facilement remplaçables en cas de besoin. On précisera encore que, sur ses bords verticaux, la -tête de compactage 9a du piston 9 de la presse à balles selon l'invention, porte deux oreilles latérales, telles que 45 sur la figure 6, qui s'engagent sans frottement dans les rainures de guidage respectives 16, 17 pour mettre les organes d'appui (patins 14, 15, galets 30, chariots 30a) à l'abri des déchets compactés pénètrant dans ces rainures en aval du piston. REVENDICATIONS 1. Dispositif de-compression, notamment presse à balles, du type comprenant un caisson (1) définissant une chambre de compression (6) dans laquelle un piston (9) est monté déplaçable selon un mouvement de va-et-vient, avec interposition de moyens de guidage, caractérisé en ce que les moyens de guidage du mouvement du piston se composent uniquement de deux structures de guidage (14, 15 ; 16, 17) par lesquelles les flancs (11, 12) du piston prennent appui sur les parois latérales (4, 5) de la chambre de compression (6), chacune de ces structures de guidage comprenant un ou plusieurs organes d'appui (14, 15) montés à coulissement, avec un jeu minimal, dans des rainures de guidage respectives (16, 17) .qui s' étendent dans la direction de déplacement du piston (9). 2. Dispositif de compression selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque structure de guidage comprend deux organes d'appui (14 ; 15) saillants qui sont positionnés sur un flanc latéral respectif (11, 12) du piston (9), respectivement à l'avant et à l'arrière de celui-ci, et coulissent dans une rainure de guidage (16, 17) ménagée dans la paroi latérale (4, 5) en regard de la chambre de compression (6). 3. Dispositif de compression selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes d'appui (14, 15) sont tous situés dans un même plan horizontal proche de la face supérieure de coulissement du piston (9). 4. Dispositif de compression selon l'une quelconque des revendications 1 å 3, caractérisé en ce que les organes d'appui sont constitués par des patins (14, 15) présentant des surfaces de glissement à faible coefficient de frottement (19). 5. Dispositif de compression selon la revendication 4, caractérisé en ce que les patins (14, 15) ont une section transversale rectangulaire et s'appliquent par leurs trois faces extérieures (14c, 14d, 14e) contre les parois intérieures correspondantes (16a, 16b) de la rainure de guidage (16, 17). 6. Dispositif de compression selon la revendication 4, caractérisé en ce que les patins (14, 15) ont une section trapézoldale pour prendre appui, par seulement deux faces inclinées (ira, 14b), sur les parois intérleures correspondantes (16a, 16b) de la rainure de guidage (16, 17j. 7. Dispositif de compression selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les patins (14, 15) sont montés sur des rotules (22). 8. Dispositif de compression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacun des organes d'appui est constitué par au moins un galet rotatif (30) d'axe perpendiculaire à la direction de déplacement du piston (9). 9. Dispositif de compression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacun des organes d'appui est constitué par un chariot (30a) qui, d'un côté, porte deux galets rotatifs (35, 36) dont les axes de rotation, perpendiculaires à la direction de déplacement du piston, sont mutuellement décalés dans cette direction, et qui, de l'autre côté, est monté à rotation sur le flanc respectif (11, 12) du piston (9). autour d'un axe-pivot (41) équidistant des deux axes de rotation des galets et parallèle à ces derniers, des moyens étant en outre prévus pour limiter la plage de pivotement du chariot. 10. Dispositif de compression selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de limitation sont constitués par les axes-supports (37, 38) des galets (35, 36) qui se prolongent, de l'autre côté du chariot, pour s'engager avec un jeu latéral (42), à travers des lumières respectives (43, 44) ménagées dans le flanc (11) du piston (9). 11. Dispositif de compression selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la surface périphérique de roulement des galets (30 ; 35, 36) est bombée. 12. Dispositif de compression selon l'une quelconque des revendications 1 à il, caractérisé en ce que les parois intérieures des rainures de guidage (16, 17), qui sont en contact avec les organes d'appui (14, 15 ; 30 ; 30a), sont revêtues de bandes d'acier (21 ; 33, 34).