Brevet FR2657544A1 — publié le 19910802

L'invention concerne un séparateur magnétique de particules et morceaux en métal non-ferreux comprenant une bande transporteuse sur laquelle sont déversées lesdites particules, cette bande transporteuse s'enroulant, partiellement, autour d'une enveloppe cylindrique active à axe de rotation horizontal conçu en un matériau non conducteur et à l'intérieur de laquelle est monté, coaxialement, un système magnétique soumis à une vitesse de rotation supérieure à celle de ladite enveloppe cylindrique active. La présente invention trouvera son application dans le domaine du recyclage industriel de déchets composés, principalement, de produits métalliques non ferreux. La séparation par courant de FOUCAULT, basée sur le principe que des matériaux conducteurs subissent, par l'intermédiaire d'un champ magnétique alterné, une influence différente selon leur coefficient de conductibilité, est bien connue Cependant, son application sur le plan industriel pose un certain nombre de problèmes en raison, notamment, de faibles rendements de séparation qu'elle procure. Ainsi, on connaît, plus particulièrement, par le document US-A-3 448 857 un séparateur magnétique à application industrielle fonctionnant selon le principe ci-dessus Ce séparateur magnétique se compose d'une bande alimentée en particules et morceaux non ferreux, cette bande venant à s'enrouler partiellement autour d'une enveloppe cylindrique active et conçue en un matériau non-conducteur En fait, à l'intérieur de cette enveloppe est disposé, coaxialement, un système magnétique, dénommé encore, roue polaire. Plus précisément, ce système magnétique est constitué d'une succession d'aimants permanents ou électro-aimants disposés radialement par rapport à un axe de rotation correspondant à l'axe de rotation de l'enveloppe cylindrique En fait, cette dernière est animée d'une vitesse de rotation sensiblement plus lente que celle de la roue polaire de sorte que les particules et morceaux non-ferreux soient effectivement soumis à un champ magnétique alterné. En définitive, la combinaison de la vitesse de déplacement de la bande transporteuse et l'influence de la roue polaire a pour conséquence de soumettre ces particules et morceaux non-ferreux à une vitesse dont la valeur de la composante horizontale diffère selon leur conductivité, ceci se traduisant par une trajectoire de chute distincte et, au bout du compte, leur réception dans des containers différents. L'inconvénient lié à un tel séparateur magnétique consiste en ce que la zone d'influence des particules et morceaux non-ferreux est trop importante, la bande transporteuse s'enroulant pour moitié autour de l'enveloppe cylindrique aux dimensions ajustées à la roue polaire En fait, ceci a pour conséquence de soumettre lesdites particules et morceaux nonferreux non seulement à une accélération à composantes horizontales, mais, en outre, à une accélération verticale au moment de quitter la bande transporteuse Il en résulte, bien évidemment, une restriction des effets premiers recherchés donc d'une distinction peu prononcée des trajectoires des particules et morceaux, conduisant à une réduction sensible du rendement de la séparation. De manière à remédier au problème précité et limiter l'influence de la roue polaire sur les particules non-ferreuses au niveau de la zone supérieure de l'enveloppe cylindrique, il a été conçu un séparateur magnétique dont, la roue polaire est excentrée à l'intérieur de cette enveloppe cylindrique, son diamètre étant réduit de moitié par rapport à cette dernière Un tel séparateur magnétique est notamment décrit dans le document EP-A-0 339 195. Dans ce document antérieur, il est également fait référence à des moyens permettant de basculer la roue polaire par rapport à l'axe de rotation de l'enveloppe cylindrique pour ajuster, au niveau de cette dernière la zone d'influence des particules à séparer. Bien qu'une telle disposition permet de rendre négligeable les accélérations verticales subies par les particules et morceaux ferreux sous l'influence de la roue polaire, elles s'accompagnent, en outre, par une réduction en général de cette influence. En effet, à ce propos, il convient de signaler que le champ magnétique alternant, produit par la roue polaire tournante, tend à décroître rapidement lorsqu'on s'écarte de cette dernière Aussi, convient-il de respecter, entre cette roue polaire et l'enveloppe cylindrique, un entrefer qui soit réduit autant que possible Or, ayant à faire à une roue polaire excentrée à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique, l'entrefer minimum se situe le long d'une génératrice de cette dernière, cet entrefer venant à augmenter de part et d'autre de cette génératrice conduisant à une influence moindre des particules et morceaux non-ferreux Là encore, les résultats obtenus au moyen de tels séparateurs magnétiques sont peu satisfaisant, le rendement de la séparation étant médiocre. La présente invention a pour but de remédier à l'ensemble des inconvénients précités en proposant un séparateur magnétique qui soit susceptible de soumettre les particules et morceaux non-ferreux à une influence suffisante d'un champ magnétique alterné tout en évitant de leur conférer, par le biais de cette influence, des accélérations à composantes verticales de sorte que la trajectoire empruntée soit suffisamment distinctive en fonction de leur conductivité autorisant, finalement, une séparation à rendement élevé. A cet effet, l'invention concerne un séparateur magnétique de particules et morceaux de métaux non-ferreux, comprenant une bande transporteuse sur laquelle sont déversés lesdites particules et morceaux de métaux nonferreux, cette bande transporteuse s'enroulant partiellement, autour d'une enveloppe cylindrique active à axe de rotation horizontal conçue en un matériau non conducteur et à l'intérieur de laquelle est monté, coaxialement, un système magnétique soumis à une vitesse de rotation supérieure à celle de ladite enveloppe cylindrique active, séparateur magnétique caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour faire varier, d'une part, la longueur de l'enroulement partiel de la bande transporteuse autour de l'enveloppe cylindrique active et, d'autre part, la zone sur cette dernière o s'effectue cet enroulement partiel. En fait, le but recherché par la présente invention consiste en ce que la zone d'influence maximum des particules sur la bande transporteuse ne se limite pas au niveau d'une génératrice de cette dernière mais que, pour autant, il n'en découle pas une accélération à composantes verticales des particules et morceaux non-ferreux à séparer. L'avantage évident obtenu par le biais de cette invention consiste en une amplification du phénomène de la séparation, se traduisant par une distinction très nette des trajectoires empruntées par les particules en fonction de leur conductivité ce qui permet, finalement, d'obtenir des rendements de séparation particulièrement élevés. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre concernant seulement un mode de réalisation qui n'est donné qu'à titre indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant au dessin joint annexe et dans lequel: la figure 1 est une représentation schématisée du séparateur magnétique, objet de la présente invention. L'invention concerne un séparateur magnétique 1 permettant la revalorisation de déchets constitués, essentiellement de particules et morceaux métalliques non-ferreux et, ce, en assurant leur triage en fonction de leur conductivité. Plus précisément, ce séparateur magnétique 1, tel que représenté dans la figure 1 comporte une bande transporteuse 2 sur laquelle sont déversées les particules et morceaux 3 à trier Cette bande transporteuse 2 vient à s'enrouler, partiellement et sensiblement au niveau de son extrémité avale 4, autour d'une enveloppe cylindrique 5, à axe de rotation 8 horizontal, intégrant un système magnétique 6 susceptible de soumettre lesdites particules et morceaux 3 à un champ magnétique alterné. En fait, l'interaction de ce champ magnétique alterné et des courants de FOUCAULT ainsi induits a pour conséquence la création de forces agissant différemment sur les particules et morceaux en fonction de leur conductivité, force venant à influencer la trajectoire de chute de ces particules et morceaux lorsque ceux-ci viennent à quitter la bande transporteuse 2. Plus exactement, ce système magnétique 6 s'apparente à une roue polaire disposée coaxialement à l'intérieur de ladite enveloppe cylindrique 5 et se compose d'une pluralité d'aimants permanents ou d'électro-aimants 7 disposés radialement par rapport à l'axe de rotation 8. De manière à soumettre les particules et morceaux 3 à un champ magnétique alternant, ce système magnétique 6 est soumis à une rotation dont la vitesse est sensiblement supérieure à celle de l'enveloppe cylindrique 5 qui est dépendante de la vitesse de défilement de la bande transporteuse 2. A noter, en outre, que cette dernière évolue selon un circuit fermé et, de ce fait, vient à s'enrouler, partiellement, autour d'un rouleau de renvoi 9 disposé dans la partie amont 10, cette bande transporteuse 2 définissant, ainsi, un brin supérieur 11 sur lequel sont disposées les particules 3 et un brin inférieur 12 assurant le bouclage du circuit. Au vu de la description qui précède, on comprend qu'en cours du fonctionnement du séparateur magnétique 1, les particules et morceaux, déposés, initialement sur le brin supérieur 11 de la bande transporteuse 2, viennent à évoluer en direction de l'enveloppe cylindrique 5 contenant le système magnétique 6 Puis, sous l'effet de la vitesse d'avance de la bande transporteuse 2 et de l'influence produite par ce système magnétique 6, ces particules et morceaux 3 empruntent une trajectoire de chute 13, 14 qui diffère selon leur coefficient de conductibilité Ces particules 3 sont ainsi triées et récupérées dans des containers 15, 16 distincts. En fait et selon une caractéristique de la présente invention, ce séparateur magnétique 1 comporte des moyens 17, 18 permettant, d'une part, de faire varier la longueur d'enroulement partiel 19 de la bande transporteuse 2 autour de l'enveloppe cylindrique 5 et, d'autre part, de moduler l'emplacement, sur cette dernière, de la zone 20 o s'effectue cet enroulement partiel. En fait, l'objectif visé par de tels moyens 17, 18 consiste en ce qu'il soit possible de soumettre les particules et morceaux 3 à un champ magnétique alterné d'intensité maximum de manière à obtenir un rendement maximum de l'effet produit se traduisant par des trajectoires de chute bien distinctes en fonction de leur conductivité Aussi, il conviendra d'éviter, par l'intermédiaire de ces moyens 17, 18 que cette influence prolongée subie par les particules 3 par l'intermédiaire du système magnétique 6 conduise à des accélérations à composantes verticales desdits particules et morceaux 3 ce qui aurait pour conséquence d'amoindrir les effets recherchés. Selon un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, ces moyens 17, 18, permettant de faire varier la longueur d'enroulement partiel 19 de la bande transporteuse 2 autour de l'enveloppe cylindrique 5 tout en autorisant le déplacement de cette zone d'enroulement 20 autour de cette dernière, sont constitués d'une part, par des moyens de réglage en hauteur du rouleau de renvoi 9 disposé dans la partie amont 10 du circuit de la bande transporteuse 2. D'autre part, ces moyens sont complétés par un second rouleau 21 disposé en contrebas de l'enveloppe cylindrique 5 et autour duquel vient s'enrouler partiellement la bande transporteuse 2. Ce rouleau 21 est, par ailleurs, associé à des moyens de réglage en hauteur et suivant une direction horizontale. Selon un premier mode de réalisation le rouleau 21 est uniquement un rouleau de renvoi non magnétique. Selon un second mode de réalisation le rouleau 21 comporte un système magnétique 6 à aimant permanent ou électromagnétique permettant de traiter les particules et morceaux plus ou moins ferromagnétiques résiduels Dans ce cas, ces derniers sont récupérés dans un container supplémentaire 50. En somme, par l'intermédiaire des moyens de réglage en hauteur 17 du rouleau de renvoi 9, il est possible de modifier les coordonnées, selon un repère fixe (X, Y) 23, de l'emplacement 22 o la bande transporteuse 2 entre en contact avec l'enveloppe cylindrique 5 Tandis que le second rouleau de renvoi 21 est susceptible d'intervenir sur les coordonnées, par rapport à ce repère fixe 23, du point 24 o cette bande transporteuse 2 vient à nouveau à quitter l'enveloppe cylindrique 5. Ainsi, plus on abaisse le rouleau de renvoi 9 par l'intermédiaire des moyens de réglage en hauteur 17 de manière à conférer au brin supérieur il de la bande transporteuse 2, une inclinaison 25 par rapport à l'horizontale tendant à conférer aux particules et morceaux 3 un mouvement ascendant en direction de l'enveloppe cylindrique 5, plus tôt s'effectue le contact entre cette dernière et ladite bande transporteuse 2, contribuant à une augmentation de la zone 20. A noter, en outre, qu'une telle inclinaison 25 de la bande transporteuse 2 permet d'augmenter la distance 26 parcourue par les particules et morceaux 3 au cours de leur chute ce qui permet d'augmenter les écarts respectés entre deux particules et morceaux de conductivité différente, au niveau, précisément, de leur point de chute Ceci facilite, bien évidemment, leur récupération dans des containers distincts. Cette zone 20 d'influence du système magnétique 6 sur les particules et morceaux 3 peut encore être augmentée ou, au contraire, diminuée lorsqu'on procède au pivotement du rouleau de renvoi 21 dans le sens trigonométrique, respectivement, dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'enveloppe cylindrique 5 Plus précisément, il suffit de modifier l'angle 21 a, formé par le brin 21 b décrit par la bande transporteuse 2 entre ce rouleau de renvoi 21 et l'enveloppe cylindrique 5 et, ce, par rapport à la verticale. Il est, ainsi, possible de limiter cette zone d'influence 20 sensiblement dans la partie supérieure de l'enveloppe cylindrique 5 et éviter, par là même, de soumettre les particules et morceaux 3 à une accélération verticale sous l'impulsion du champ magnétique tournant. Selon un mode de réalisation préférentiel, le rouleau de renvoi 9, disposé dans la partie amont 10, est monté sur un axe 27 dont les extrémités sont susceptibles de coulisser dans des lumières de forme oblongue 28 aménagées au niveau de supports verticaux 29 rendus solidaires du châssis de la machine (non représenté). Par ailleurs, en ce qui concerne le rouleau de renvoi 21, celui-ci peut être monté sur un axe 30 dont les extrémités peuvent également coulisser dans des lumières oblongues 31 disposées verticalement et pratiquées dans des supports 32 déplaçables dans le sens horizontal sur le châssis auquel ils sont fixés Notons, toutefois, qu'une disposition inverse peut être adoptée consistant à rendre les supports 32 mobiles dans le sens vertical tout en autorisant une certaine mobilité de l'axe 30 du rouleau de renvoi 21 dans des lumières oblongues 33 usinées dans le sens horizontal au niveau desdits supports 32 La figure 1 représente les deux modes de réalisation possible. Cette même figure 1 illustre, par ailleurs et en traits discontinus, un troisième mode de réalisation des moyens autorisant le pivotement du rouleau de renvoi 21 autour de l'enveloppe cylindrique 5 Plus précisément, dans le cadre de ce mode de réalisation l'axe 30, sur lequel est monté le rouleau de renvoi 21, est susceptible de se mouvoir, au niveau de ses extrémités, dans des lumières oblongues 34 pratiquées, cette fois-ci, dans l'extrémité 35 des bras de supports 36 montés pivotant autour de l'axe de rotation 8 correspondant à l'axe de rotation de l'enveloppe cylindrique 5. Dans tous les cas, on comprend, que dans les différents modes de réalisation exposés ci-dessus, il est possible de modifier la disposition du 16 rouleau de renvoi 21 tant suivant une direction horizontale que verticale. Cette caractéristique permet, par ailleurs, à ce rouleau de renvoi 21 d'assurer la mise en tension de la bande transporteuse 2. Il est probable qu'ayant déterminé la longueur 19 de la zone d'influence pour un rendement maximum, cette longueur 19 est à conserver pour le triage de toute une gamme de particules et morceaux métalliques nonferreux aux coefficients de conductivité différents et que seul l'angle d'inclinaison 25 du brin supérieur Il correspondant à la bande transporteuse 2 est à modifier. Dans ce cas, il est préconisé de rendre solidaires les axes 27 et 30, correspondant, respectivement, au rouleau de renvoi 9 et au rouleau de renvoi 21, par l'intermédiaire de bras de liaison 37 (illustrés en traits discontinus sur le dessin) ainsi à un déplacement donné dudit rouleau de renvoi 9 correspond un déplacement d'amplitude identique du rouleau de renvoi 21 La longueur 19 de la zone d'influence 20 est, de ce fait, maintenue En outre, cette disposition évite de reprendre la tension de la bande transporteuse 2 au cours des différents réglages. La présente invention se propose, également, d'éviter toute détérioration éventuelle de l'enveloppe cylindrique 5 en cas d'insertion d'une particule ou morceau ferromagnétique se trouvant par hasard dans les particules et morceaux non-ferreux entre cette dernière et la bande transporteuse 2 Plus particulièrement, en cas d'usure ponctuelle de cette dernière, ne justifiant, cependant, pas son remplacement, il est probable que certaines particules ou morceaux ferromagnétiques se trouvant par hasard dans les particules et morceaux non-ferreux viennent à s'incruster dans la bande transporteuse 2 au niveau de cette usure et, finalement, s'insèrent entre la bande transporteuse 2 et l'enveloppe cylindrique 5 Or, si cette particule ou morceau ferromagnétique se trouvant par hasard dans les particules et morceaux non- ferreux est maintenue pendant une période prolongée sous l'influence du champ magnétique alterné, elle est amenée à s'échauffer fortement tendant à détruire l'enveloppe cylindrique 5 conçue en un matériau non conducteur. Aussi, il est fortement conseillé de prélever, aussi rapidement que possible, cette particule ou morceau ferromagnétique se trouvant par hasard dans les particules et morceaux non-ferreux de la surface externe de cette enveloppe cylindrique 5. Dans ce but, il est fait usage, d'un racleur 38 de forme hémicylindrique de rayon supérieur au rayon de l'enveloppe cylindrique 5 et disposé entre le brin supérieur il et le brin inférieur 12 de la bande transporteuse 2 Ce racleur 38 est monté pivotant autour d'un axe horizontal 39 se situant, sensiblement, en aval par rapport à son plan médian vertical de manière à créer un déséquilibre tendant à maintenir en applique l'une des extrémités 41 de ce racleur 38 contre l'enveloppe cylindrique 5 Cette extrémité 41 du racleur 38 agissant tangentiellement est préférentiellement de forme effilée ce qui contribue à son efficacité. Dans le cas d'une utilisation d'un rouleau 21 muni d'un système magnétique à aimant permanent ou électromagnétique, ce rouleau 21 est également pourvu d'un racleur 38. Ainsi, en cas d'introduction entre l'enveloppe cylindrique 5 et la bande transporteuse 2 d'une particule ferromagnétique se trouvant par hasard dans les particules ou morceaux non-ferreux, celle-ci est immédiatement prélevée du pourtour de cette enveloppe cylindrique 5 sous l'action du racleur 38 Elle est ensuite éloignée du système magnétique 6 en progressant le long de la surface inférieure 42 dudit racleur 38 Cette particule ferromagnétique se trouvant par hasard dans les particules ou morceaux non ferreux vient alors, à retomber sur le brin inférieur 12 de la bande transporteuse 2 Un second racleur 43 en assure, finalement, l'éjection au niveau des parties latérales. Au vu de ce qui précède, on comprend que le séparateur magnétique, objet de la présente invention, présente l'avantage d'un fonctionnement optimisé conduisant à des taux de séparation élevés Aussi, de tels séparateurs magnétiques, conformes à l'invention, apportent, une solution au problème que posait, jusqu'à présent, l'application industrielle des séparateurs par courant de FOUCAULT. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1 Séparateur magnétique ( 1) de particules et morceaux de métaux ( 3) en métal non-ferreux comprenant une bande transporteuse ( 2) sur laquelle sont déversées lesdites particules ( 3), cette bande transporteuse ( 2) s'enroulant, partiellement, autour d'une enveloppe cylindrique active ( 5) à axe de rotation horizontal ( 8) conçue en un matériau non conducteur et à l'intérieur de laquelle est monté, coaxialement, un système magnétique ( 6) soumis à une vitesse de rotation supérieure à celle de l'enveloppe cylindrique active ( 5), séparateur magnétique ( 1), caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens ( 17, 18) pour faire varier, d'une part, la longueur ( 19) de l'enroulement partiel de la bande transporteuse ( 2) autour de l'enveloppe cylindrique active ( 5) et, d'autre part, la zone ( 20) sur cette dernière o s'effectue cet enroulement partiel. 2 Séparateur magnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens ( 17) sont constitués par un rouleau de renvoi ( 9), disposé dans la partie amont du circuit de la bande transporteuse ( 2) et autour duquel s'enroule, partiellement, cette dernière, ce rouleau de renvoi ( 9) étant associé à des moyens de réglage en hauteur pour modifier l'inclinaison ( 25), par rapport à l'horizontale, formée par le brin supérieur ( 11) de la bande transporteuse ( 2) s'étendant entre ce rouleau de renvoi ( 9) et ladite enveloppe cylindrique ( 5). 3 Séparateur magnétique selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les moyens ( 17, 18) sont complétés par un second rouleau ( 21) disposé en contrebas de l'enveloppe cylindrique ( 5) et autour duquel vient s'enrouler, partiellement, la bande transporteuse ( 2), ce second rouleau ( 21) étant associé à des moyens de réglage en hauteur et suivant une direction horizontale permettant de modifier l'angle ( 21 a) décrit par le brin ( 22 b) formé par la bande transporteuse ( 2) entre ce second rouleau ( 21) et l'enveloppe cylindrique ( 5) et, ce, par rapport à la verticale. 4 Séparateur magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rouleau 21 est un rouleau de renvoi non magnétique. Séparateur magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rouleau 21 comporte un système magnétique 6 à aimant permanent ou électromagnétique pour traiter les particules et les morceaux plus ou moins ferromagnétiques résiduels. 6 Séparateur magnétique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le rouleau de renvoi ( 9) est monté sur un axe ( 27) dont les extrémités sont susceptibles de se déplacer dans des lumières oblongues ( 28) pratiquées dans des supports verticaux ( 29). 7 Séparateur magnétique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le rouleau de renvoi ( 21) est monté sur un axe ( 30) dont les extrémités sont susceptibles de se déplacer dans des lumières oblongues verticales ( 31) usinées dans des supports ( 32) aptes à se déplacer suivant une direction horizontale. 8 Séparateur magnétique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le rouleau de renvoi ( 21) est monté sur un axe ( 30) dont les extrémités sont susceptibles de se déplacer dans des lumières oblongues horizontales ( 33) pratiquées dans des supports ( 32) déplaçables dans le sens vertical. 9 Séparateur magnétique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le rouleau de renvoi ( 21) est monté sur un axe ( 30) dont les extrémités sont susceptibles de se déplacer dans des lumières oblongues ( 34) pratiquées dans l'extrémité ( 35) de bras supports ( 36) montés pivotants autour d'un axe de rotation ( 8) correspondant à l'axe de rotation de l'enveloppe cylindrique ( 5). Séparateur magnétique selon les revendications 6 à 9 caractérisé par le fait que le rouleau de renvoi ( 9) est associé au rouleau de renvoi ( 21) par l'intermédiaire de bras de liaison ( 37) coopérant avec leur axe ( 27, ) respectifs. 11 Séparateur magnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un racleur ( 38) de forme hémicylindrique monté pivotant autour d'un axe horizontal ( 39) et se situant entre le brin supérieur ( 11) et le brin inférieur ( 12) décrit par la bande transporteuse ( 2), l'une des extrémités ( 41) de ce racleur ( 38) venant à coopérer tangentiellement avec l'enveloppe cylindrique ( 5). 12 Séparateur magnétique selon les revendications 1 et 11, caractérisé par le fait qu'il comporte un second racleur ( 43) coopérant avec le brin inférieur ( 12) de la bande transporteuse ( 2) pour en prélever les particules ( 3) et en assurer l'éjection au niveau des parties latérales. 13 Séparateur magnétique selon les revendications 1 et 5 caractérisé en ce que le rouleau ( 21) pourvu du système magnétique ( 6) à aimant permanent ou électromagnétique comporte un racleur ( 38).