Brevet FR2640174A1 — publié le 19900615

Cette invention concerne les machines à fractionner à grande vitesse utilisées pour morceler les chutes de rives de feuilles de métal planes dans la métallurgie, ou pour réduire en morceaux des déchets en forme de bandes provenant d'autres proces- sus demandant la collecte et l'enlèvement de grandes quantités de déchets en bandes. Les dispositifs connus de ce type ont de nombreuses con- figurations différentes, visant toutes la fragmentation pas à pas et à grande vitesse de déchets en bandes, voir par exemple les brevets des EUA 2 125 939, 3 084 582 et 3 799 020. Le document cité en premier décrit une cisaille rotative comportant des tranchants à dépouille sur des couteaux montés sur des tambours, de manière que des couteaux qui se font face soient amenés à coopérer pour cisailler la matière. Chacun des tranchants des couteaux possède une configuration à développante, de manière que la coupe soit effectuée à angle droit par rapport à la bande coupée. Le brevet 3 084 582 décrit un dispositif à lames de cisaillement rotatives pour la coupe transversale progressive, dis- positif qui utilise deux lames montées chacune sur une broche séparée et un mécanisme d'engrenage reliant les broches entre elles. Chaque lame est tenue par des vis et des ressorts permettant un ajustement par rapport à l'autre lame. Chaque lame possède seu- lement un tranchant pour agir sur la matière à couper. Le brevet 3 799 020 décrit une machine à fragmenter les - déchets avec un couteau fixe et un arbre tournant portant de mul- tiples lames destinées à coopérer avec le couteau fixe. Dans de nombreuses industries, iL existe un besoin d'une machine à -deux arbres porte-lames pour des processus de fragmenta- tion à grande vitesse de chutes de t6Le plane, qui utilise des lames à tranchants multiples montées sur deux arbres pour produire des coupes progressives, Les tranchants devant avoir une forme courbe, convexe, afin de réduire l'usure des Lames et de diminuer le bruit. L'invention répond à ce besoin. Un exemple de réalisation non Limitatif de l'invention sera décrit ci-après en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 est une vue en perspective de l'ensemble d'une machine selon L'invention, y compris son dispositif d'entraÂ- nement; - La figure 2 est une coupe transversale à plus grande écheLLe des arbres porte-lames de cette machine, montrant également un guide d'alimentation en matière à couper; - la figure 3 est une vue de côté schématique des deux arbres de la figure 2; - La figure 4 est une vue en plan des arbres, montrant notamment les orientations obliques contraires des Lames portées par eux; - La figure 5 est une représentation schématique servant à illustrer la détermination de la forme courbe des lames; et - la figure 6 est une vue en perspective d'une seule lame avec ses tranchants. La figure 1 montre une machine à fragmenter les déchets comprenant un carter support 10 fixé sur une plaque semelle 11 par des vis 12. Le carter 10 possède une ouverture 13 dans Laquelle sont montés, par des paliers adéquats, deux arbres rotatifs 14 et 15. Selon une disposition bien connue à l'homme de l'art, Les deux arbres sont reliés entre eux par un mécanisme à engrenage réducteur-régulateur de vitesse, qui est également monté dans le carter 10 et dont l'entrée est accouplée à un moteur 16. Lorsqu'on se reporte maintenant aux figures 2, 3 et 4, chacun des arbres 14, 15 possède une surface extérieure d'un profil particulier, défini en partie par dux cavités transversales obliques 17 et 18 qui sont diamétralement opposées et dont Les orientations correspondent. A chaque cavité se raccorde un méplat 19 servant à L'évacuation de La mitraille, comme décrit plus en détail dans ce qui va suivre. A partir du méplat 19, chacune des cavités transversales 17 et 18 s'étend jusqu'à un appui 20 faisant radialement saillie vers L'extérieur, orienté sous un angle avec L'axe de L'arbre et 2640 1 74 contre lequel est appliquée une lame disposée sur chant. L'appui est percé en 21 pour Le passage d'une vis 22 de fixation de Lame. Le fond de chacune des cavités 17, 18 est concave, paraLLèlement à L'appui 20, définissant ainsi un logement de lame 23. Deux lames identiques 24 sont montées sur chaque tambour, une dans chaque logement 23. Chacune des Lames 24 est fabriquée d'une ébauche en barreau de Longueur, hauteur et épaisseur connues, possédant des faces Latérales parallèles 24A et 24B. Cette ébauche est usinée pour former, perpendiculairement aux faces latérales 24A et B, des surfaces supérieure 25 et-inférieure 26 qui sont courbes (convexes) dans le sens longitudinal de la lame et droites dans le sens trans- versal. Chaque surface courbe forme deux tranchants 27 et 28 opposés et correspondants aves les faces latérales. Les surfaces courbes 25 et 26 sont définies par un rayon (arc de cercle) et ne demandent aucun usinage complexe - généralement coûteux et/ou dif- ficile - comme celui nécessaire pour des Lames courbes ou hélicoî- dales classiques. Le logement 23 est complémentaire aux surfaces 25 et 26, de sorte que les lames 24, après avoir été disposées dans ces logements et fixées par les vis 22, sont réversibles à la fois dans le sens avantarrière et dans Le sens haut-bas, ce qui permet d'utiliser les quatre tranchants 27, 28. Grâce à la configuration des arbres et des lames, la rotation synchrone et en sens contraire des deux arbres permet de faire coïncider de façon répétée deux lames, une de chaque arbre, au point désiré et de manière que leurs tranchants - d'orientations obliques contraires - exercent ensemble une action de cisaillement progressif, comme cela est nécessaire pour la fragmentation à grande vitesse de déchets en bandes. Pour trouver la configuration et la disposition requises des lames afin d'obtenir une telle coupe progressive par la coopé- ration optimale des Lames, il a fallu déterminer Le rayon conve- nable de la lame (de ses surfaces courbes portant les tranchants) par L'utilisation d'une ellipse véritable ou d'une forme semblable, de manière à éviter l'emploi de lames hélicoidales comme celles appliquées jusqu'à présent. Pour déterminer un tel rayon, il s'agit d'examiner la nature de la coupe nécessaire sur une surface cylin- drique et d'en tirer un rayon qui permettrait d'obtenir le compor- tement d'une Lame hélicondale, mais sans nécessiter Le temps et Le coût de La fabrication d'une Lame hélicondale. La figure 5 représente schématiquement la comparaison entre une Ligne elliptique véritable E et un arc de cercle défini par un rayon R sur la lame 24. La ligne E correspond à un segment d'ellipse. La zone d'intérêt de la lame, c'est-à-dire la partie de la ligne E sur laquelle s'étendrait dans le cas idéal le tranchant de lame, est définie par les lettres BA, étant entendu qu'un petit segment seulement de l'ellipse peut être utilisé en réalité dans un système à deux arbres. Les positions relatives des lignes sur la figure 5 sont exagérées à des fins d'illustration. L'un des tranchants 27,28 de la Lame 24 est représenté très schématiquement en tireté en coïncidence avec la ligne ellip- tique E. Pour déterminer un simple rayon R acceptable pour les surfaces courbes 25 et 26, on calcule un point d'intersection CP à une certaine distance du centre de la lame, point o la ligne E est coupée par l'arc de cercle correspondant au rayon proposé pour la surface courbe de La lame. Dans l'exempte représenté sur La figure , Le point d'intersection CP se trouve à une distance d d'environ 31,7 mm du milieu de La lame pour un rayon R calculé d'environ cm, l'arc de cercle H défini par ce rayon coïncidant avec la ligne elliptique E au point milieu A, de même qu'au point d'inter- section CP. L'arc de cercle passe sous la ligne elliptique E entre A et CP, l'écart étant indiqué par la zone hachurée désignée par U. Au-delà du point d'intersection CP, l'arc de cercle H se trouve au- dessus de la ligne elliptique E et L'écart dans cette zone est désigné par la lettre O. La grandeur acceptable de l'écart entre l'arc de cercle - fixé par le rayon R choisi - et la ligne ellip- tique E est en rapport direct avec l'épaisseur de la matière à couper. Plus cette épaisseur est grande, plus grand peut être l'écart, alors que l'écart doit être moindre avec une matière plus mince. La figure 2 montre que des garnissages élastiques insono- risants 29 sont fixés aux arbres 14 et 15 entre les appuis 20 et 2640 1 74 les cavités 17 et 18 pour définir, entre les arbres, un parcours élastique et insonorisé pour la matière avant son cisaillement. Les garnissages 29 sont profilés pour compenser les variations de la forme de L'arbre et possèdent par conséquent une épaisseur variable. Il ressort de ce qui précède que l'invention apporte une nouvelle machine à fractionner à deux arbres porte-lames, de même qu'une méthode permettant de doter des lames de tranchants courbes de formes simples, définies par un rayon, qui sont proches d'une configuration de cisaillement correspondant à une véritable surface elliptique tridimensionnelle, ce qui est nécessaire pour accroître le rendement et réduire le bruit. 2640 1 74 REVENDICATIONS 1. Machine à fragmenter les déchets, comprenant deux arbres contrarotatifs disposés L'un en face de l'autre dans un bâti ou carter formant support, un dispositif d'entraînement reliant les arbres entre eux et contrôlant Leur vitesse de rotation relative, ainsi qu'au moins une Lame sur chaque arbre, caractérisée en ce que chaque Lame (24) possède des faces Latérales paralLèles (24A, 24B) et est fixée transversalement sur L'arbre (14, 15), sous un angle par rapport à t'axe de l'arbre, Les Lames (24) destinées à coopérer, portées chacune par L'un des arbres, ayant des orienta- tions obliques contraires, et que des moyens (17, 18, 20, 23) sont prévus pour monter la lame (24) sur L'arbre correspondant, ces moyens comprenant des cavités transversales obliques (17, 18) à fond concave et d'orientation contraire d'un arbre par rapport à l'autre, ainsi qu'un appui oblique (20) faisant radialement saillie vers l'extérieur et contre lequel est positionnée la lame(24), les lames des deux arbres ayant sensiblement les mêmes longueur, hau- teur et largeur et possédant chacune des surfaces extérieures (25, 26), l'une supérieure et l'autre inférieure, qui sont courbes (con- vexes) dans le sens de leur longueur et droites dans le sens trans- versal, ces surfaces extérieures étant perpendiculaires aux faces latérales (24A, 24B), et des tranchants (27, 28) formés à l'inter- section de chacune des faces latérales et d'une surface extérieure, les lames (24) étant disposées sur les arbres (14, 15) pour venir en contact l'une avec l'autre, lors de la rotation synchrone et en sens contraire des arbres (14, 15), par leurs surfaces extérieures convexes et les tranchants correspondants, de manière à produire un cisaillement progressif permettant de couper des déchets métal- liques à grande vitesse. 2. Machine selon la revendication 1, dans laquelLe l'appui (20) est percé (21) et est disposé parallèlement à une cavité transversale (17, 18) à fond concave, la lame (24) étant fixée contre l'appui par un élément de fixation (22) traversant ce perçage (21). 264017 4 3. Machine selon La revendication 1, dans laquelle Le dispositif d'entraînement pour les arbres (14, 15) comprend un moteur (16), un mécanisme d'intermédiaire à engrenage réducteur et formant un régulateur de vitesse, ainsi qu'une source d'énergie. 4. Machine selon la revendication 2, dans laquelle des garnissages élastiques insonorisants (29) sont fixés sur les arbres (14, 15) entre les appuis (20) et les cavités transversales (17, 1R).