Brevet FR2655278A1 — publié le 19910607

La présente invention concerne un broyeur à rotor destiné notamment au recyclage des déchets de béton, c' est-à-dire tous agglomérats artificiels de cailloux, de graviers et de sable réunis entre eux par un liant hydraulique tel un ciment, mais aussi le recyclage de ces composants entrant dans la composition du béton pris séparément ou encore des déchets des produits dérivés du béton, tels que parpaings, blocs, éléments préfabriqués, impropres à la vente, surplus de moulage, etc.. Il existe bon nombre de broyeurs de tous types, mais les plus couramment utilisés dans le domaine concerné sont les broyeurs à mâchoires. Les débris sont chargés dans une cuve dans laquelle sont actionnées les mâchoires de façon rotative dans des sens de rotation opposés, de manière à produire des effets de coincement sur les débris entre les mâchoires. La difficulté dans ce type de machine est d'obtenir une granulométrie fine du produit de recyclage ainsi obtenu. En effet, il s'agit généralement d'un concassage grossier, nécessitant une reprise du produit sur une autre machine, ou bien le remplacement des mâchoires par d'autres plus fines. Il a également été proposé des broyeurs à projection, constitués par un disque horizontal entraîné en rotation et disposé au fond d'une cuve. Les déchets sont introduits dans celle-ci et entraînés à grande vitesse par le disque, provoquant des projections, d'où des éclatements des déchets contre les parois de la cuve. Il est connu également d'adjoindre aux déchets à recycler des boulets de fonte ou d'acier agissant en écrasement sur les déchets en cours d'opération. Ce type de machine doit être conçu de manière très résistante aux chocs, notamment par la présence des boulets, mais de plus elle ne permet pas, de manière suffisante, l'obtention d'une granulométrie fine, car les matériaux à recycler ont tendance bien entendu, par effet de gravité, à rester dans la zone basse de la cuve. Il a été remédié à cela en créant le vide dans ladite cuve, mais cela nécessite des installations complexes et onéreuses. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et concerne, à cet effet, un broyeur destiné, notamment, au recyclage des déchets de béton, ainsi que des sous-produits entrant dans sa composition et de ses dérivés. Selon l'invention, le rotor de broyeur présente la particularité d'être constitué d'un tambour cylindrique à axe horizontal entraîné en rotation et hérissé de dents périphériques en saillie, agissant en combinaison, successivement avec au moins une pièce avec laquelle il constitue des moyens de broyage par cisaillement ou par écrasement des produits à traiter et avec au moins une pièce avec laquelle il constitue des moyens d'éclatement par projection. La mise en oeuvre successive de moyens de cisaillement ou d'écrasement et de moyens d'éclatement par projection a l'effet surprenant d'être particulièrement bien adaptée à ce type de produits, les premiers moyens jouant un rôle de dégrossisseur, les deuxièmes moyens jouant quant à eux un rôle de finisseur, les uns et les autres étant incorporés au sein d'un même broyeur et sans aucune manipulation complémentaire. Selon une modalité préférée de l'invention, les moyens de broyage par cisaillement comprennent une première pièce fixe de cisaillement dont le bord le plus proche du rotor est parallèle à une génératrice de celuici et à une distance dudit rotor calculée pour permettre le broyage par cisaillement des déchets entre ledit bord de ladite pièce de cisaillement et le volume cylindrique engendré par le tambour en rotation hérissé de dents. Selon une modalité intéressante de l'invention, le rotor tourne partiellement dans une chambre de broyage inclinée, grâce à une ouverture pratiquée dans le fond de celle-ci et délimitée, d'une part, par une première tôle constituant la première pièce de cisaillement ou adjacente à celle-ci et, d'autre part, par une deuxième tôle dont le plan passe également par une génératrice du rotor et dont le bord inférieur est à faible distance du volume du cylindre engendré par les dents du rotor, les première et deuxième tôles constituant un angle dièdre (A1) apte à faire converger les produits à broyer vers le rotor, dont le sens de rotation est dirigé vers la première tôle de cisaillement. Il est ici intéressant de noter que les essais ont démontré qu'il pouvait être adjoint aux déchets de béton d'autres types de produits proches de la composition du ciment et intégrables au produit de recyclage destiné à la fabrication de nouveaux éléments en béton. Il s'agit des cendres de centrales électriques dites "cendres volantes" qui, lors d'un stockage prolongé, forment des agrégats qu'il faut broyer également. De manière avantageuse, cette opération peut être effectuée efficacement par le broyeur, objet de la présente invention, séparément ou simultanément au broyage des déchets de béton. Les moyens d'éclatement par projection sont avantageusement constitués par une troisième tôle, ou première tôle d'éclatement, disposée extérieurement à la chambre de broyage suivant un angle faible ou nul par rapport à la tôle de cisaillement, de manière à se trouver sur une trajectoire sensiblement perpendiculaire des fragments de déchets engendrés par le cisaillement et projetés suivant une force proportionnelle à la vitesse périphérique du rotor. Cette opération a pour effet de produire un premier affinage du produit à recycler. Selon une autre modalité de 1 invention, la troisième tôle ou première tôle d'éclatement délimite avec le rotor et la première tôle de cisaillement, une chambre d'éclatement, en communication avec la chambre de broyage, par l'intermédiaire de l'ouverture dans laquelle tourne le rotor. A ce stade, on comprend aisément que le rotor a au moins une double action, celle de cisaillement et celle de projection. Selon une particularité supplémentaire de l'invention, une quatrième tôle ou tôle d'écrasement, dont le bord supérieur, sensiblement adjacent à la troisième tôle ou première tôle d'éclatement, est disposée de manière tangente ou très faiblement écartée du volume cylindrique engendré par les dents du rotor, selon une pente calculée pour faire glisser à nouveau vers le rotor les fragments formés par la première tôle d'éclatement, pour être saisis par les dents du rotor. Cette opération d'écrasement correspond à une troisième fonction du rotor successive aux précédentes. Selon une autre particularité de l'invention, une cinquième tôle ou seconde tôle d'éclatement est disposée sur la trajectoire des fragments issus de l'écrasement et qui la frappent par projection selon un angle (A3) et/ou à une distance par rapport au rotor, réglable en fonction de la granulométrie à obtenir. Ainsi le rotor remplit une quatrième fonction qui, associée aux précédentes, permet une variation de la granulométrie du produit final de recyclage par réglage de la vitesse de rotation du rotor; de la distance et de l'angle entre la tôle de cisaillement et le rotor; de la distance et de l'angle entre la première tôle d'éclatement et le rotor; de la distance et de l'angle entre la deuxième tôle d'éclatement et le rotor; de l'angle formé par la tôle de cisaillement et une deuxième tôle formant le fond de la chambre de broyage. Selon un agencement particulier de l'invention, le broyeur est enfermé dans une enceinte close alimentée en produits à broyer à sa partie supérieure par une bande transporteuse située en amont du broyeur et ouverte à sa partie inférieure au-dessus d'une bande transporteuse d'évacuation des particules de recyclage située en aval du broyeur et acheminant lesdites particules vers un élément de stockage. De plus, l'enceinte close est équipée d'un cyclone de récupération de poussières qui sont déversées sur la bande transporteuse d'évacuation. Ainsi, on peut exclure toute opération de tamisage car tout est absolument recyclé, y compris les poussières, et le produit récupéré à la sortie du broyeur est directement utilisable dans son état, non seulement sans tamisage, mais sans aucune autre intervention que ce soit. Selon un mode de réalisation particulier, les dents du rotor sont des pièces cylindriques dont chaque extrémité active est garnie d'un dépôt de carbure et dont une autre extrémité comporte un trou diamétral apte à recevoir par enfilage une barre d'ancrage parallèle à l'axe, à raison d'une barre par rangée de dents, et fixée par ses extrémités dans des flasques du tambour. L'invention sera encore illustrée sans être aucunement limitée par la description qui suit, faite en regard des dessins annexés, sur lesquels Figure 1 est une vue d'ensemble en coupe partielle d'une installation de broyage comportant un broyeur à rotor selon l'invention. Figure 2 est une vue développée du tambour montrant la répartition des dents périphériques. Figure 3 est une vue en coupe transversale d'un rotor de broyeur selon l'invention. Figure 4 est une vue longitudinale d'un rotor avec arrachement partiel. L'installation de broyage, représentée dans son ensemble à la figure 1, comporte un dispositif d'approvisionnement 1 désigné dans son ensemble, destiné à amener des déchets de béton 2 au broyeur 3. Ce dispositif comporte essentiellement un élévateur de chargement 4 constitué d'une trémie 5 en communication à sa partie inférieure avec un carter 6 en forme de tunnel dans lequel est entraînée en translation une bande transporteuse 7 d'une partie basse 7a vers une partie haute 7b en communication avec une enceinte close 8 du broyeur 3, en amont de celui-ci. Les déchets 2 ainsi véhiculés tombent par gravité dans une chambre de broyage 9, dont le fond est constitué de deux tôles inclinées, faisant entre elles un angle Al de façon à constituer une trémie d'amenée de déchets 2 vers un rotor 10 du broyeur.La partie inférieure de cette chambre de broyage 9 comporte une ouverture 11 dans laquelle tourne partiellement le rotor 10, c'est-à-dire pour partie dans la chambre 9 et pour partie à l'extérieur de celle-ci. Le rotor 10 selon l'invention est constitué d'un tambour cylindrique 12 à axe horizontal XX', entraîné en rotation par un moto-réducteur 13 connu en soi, dont le mouvement rotatif est transmis à une poulie d'entraînement 14 du rotor 10 par une courroie d'entraînement 15. Le rotor 10 est hérissé de dents périphériques 16 en saillie par rapport au tambour 12 agissant en combinaison avec des moyens de broyage par cisaillement ou par écrasement, d'une part, et successivement avec des moyens d'éclatement par projection d'autre part. Les moyens de broyage sont constitués par une première tôle de cisaillement T1 dont le plan passe par une des génératrices du rotor cylindrique 10 et fait un angle A2 un peu inférieur à 90" avec le plan tangent à celle-ci et à une distance dl, telle à permettre le cisaillement des déchets entre le bord inférieur de ladite tôle TI et le volume 17 engendré par le tambour 12 en rotation. Avantageusement, la tôle de cisaillement T1 constitue une des parois latérales de la chambre de broyage 9 se confondant avec un des côtés de la trémie d'amenée de déchets 2 au rotor 10 du broyeur. Le bord inférieur de la tôle T1 délimite ainsiun des côtés latéraux de l'ouverture 11 délimitée par ailleurs par les flans 18 de l'enceinte 9 et une deuxième tôle T2. Celle-ci constitue à la fois le fond de la chambre de broyage 9 et l'autre côté de la trémie d'amenée de déchets 2. Son plan passe également par une génératrice du rotor et son bord inférieur est à faible distance du volume 17 engendré par les dents 16 en rotation. Ainsi les tôles T1, T2 forment entre elles l'angle dièdre Al et constituent la trémie d'amenée de déchets de manière à faire converger les déchets 2 vers le rotor 10, dont le sens de rotation F est dirigé vers la première tôle de cisaillement TI. Dans ce but et selon l'exemple de réalisation pratique décrit, la tôle TI forme un angle B de 30 environ avec la verticale alors que la tôle T2 forme un angle D de 30 environ avec une horizontale (ou un angle de 60 avec la verticale). Ainsi, l'angle Al formé par les tôles inclinées T1 et T2 de la trémie a une valeur de l'ordre de 90". Selon l'exemple de réalisation pratique, la distance dl entre la tôle T1 et les dents 16 du rotor 10 est réglable de 1 à 20 mm, alors que la distance d4 entre le sommet de la dent 16 et le tambour 12 est fixe et d'environ 30 mm. Ainsi l'espace de cisaillement est de l'ordre de dl + d4, soit 30 à 50 mm selon le réglage de la tôle T1 et les fragments issus de cette opération auront une dimension comprise dans cette fourchette. Les déchets fragmentaires 19 issus du cisaillement sont projetés par la rotation même du rotor 10 vers des moyens d'éclatement constitués par une troisième tôle T3, ou première tôle d'éclatement disposée extérieurement à la chambre de broyage 9 suivant un angle faible ou nul par rapport à la tôle de cisaillement T1. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, les deux tôles T1 et T3 sont parallèles entre elles. De cette manière, les fragments 19 engendrés par le cisaillement sont projetés sur la tôle d'éclatement T3 suivant une trajectoire sensiblement perpendiculaire à celle-ci, et avec une force proportionnelle à la vitesse périphérique du rotor 10.Dans le présent exemple, la tôle T3 est réglable selon une distance d2 pouvant aller de 60 à 120 mm et la vitesse de rotation du rotor est variable entre 1500 et 1300 tours/minute d'où une vitesse périphérique allant, pour un diamètre de 350 mm pris au sommet des dents 16, de 8,75 mètres/seconde à 7,58 mètres/seconde. La tôle T3 délimite avec le rotor 10 et la première tôle de cisaillement T1 une chambre d'éclatement 20 en communication avec la chambre de broyage 9 par l'espace dl existant entre ladite tôle T1 et le rotor 10, dans l'ouverture 11 dans laquelle tourne ce dernier. Selon une autre caractéristique de l'invention, une quatrième tôle T4 ou tôle d'écrasement a son bord supérieur sensiblement adjacent à la troisième tôle T3 ou première tôle d'éclatement. La tôle T4 est disposée de manière tangente ou très faiblement écartée du volume 17 engendré par les dents 16. Elle est inclinée selon une pente allant dans le sens du trajet des fragments 21, plus fins que les précédents 19, issus de l'écrasement pour entraîner ceux-ci vers le rotor 10, de telle façon que lesdits fragments 21 glissent suffisamment lentement pour qu'ils puissent tous être saisis par les dents 16, sous l'effet de la poussée des autres fragments accumulés, et être écrasés par coincement entre ladite tôle T4 et le volume 17 engendré par les dents 16 en rotation.Selon le présent exemple, la tôle T4 forme un angle C de 70" par rapport à une verticale. Une cinquième tôle T5, ou seconde tôle d'éclatement, est disposée sur la trajectoire des fragments 21 issus de l'écrasement et qui la frappent par projection selon un angle A3 et une distance d3 par rapport au rotor 10, variable en fonction de la granulométrie à obtenir. Dans un exemple pratique, la distance d3 peut varier entre 200 et 320 mm selon l'angle A3 choisi. Avantageusement, la tôle T5, mobile autour d'un axe horizontal 23, constitue une des parois de l'enceinte 8. Les particules de recyclage 22 issues du deuxième éclatement tombent par une partie ouverte inférieure de l'enceinte 8, sur une bande transporteuse d'évacuation 24 située en aval du broyeur 10 et acheminant lesdites particules 22 vers une benne de stockage 25. Selon une particularité de l'invention, l'enceinte close 8 est équipée d'un cyclone 26 de récupération des poussières y régnant, qui sont déversées sur la bande transporteuse d'évacuation 24 par l'intermédiaire d'une trémie 27 thermiquement raccordée à un carter 28 de ladite bande. Selon une autre particularité de l'invention constituant un exemple de réalisation du rotor 10, les dents 16 hérissées sur le tambour 12 sont constituées de pièces cylindriques dont chaque extrémité active 29 est garnie d'un dépôt de carbure. Leur autre extrémité 30 comporte un trou diamétral 31 apte à recevoir par enfilage une barre d'ancrage 32 parallèle à 1 ' axe XX', à raison d'une barre 32 par rangée de dents 16, et fixée par ses extrémités dans des flasques 33 d'extrémité du tambour 12. Les dents 16 s'usant toujours du même côté, pour un sens de rotation donné, il est ainsi possible, par démontage de la barre 32, d'inverser les dents 16 après un certain temps de fonctionnement et de les remonter ensuite dans l'autre sens. Avantageusement, les dents 16 sont disposées en plusieurs rangées situées chacune sur une génératrice du tambour 12, avec décalage d'une rangée à l'autre comme indiqué à la figure 2. Dans le présent exemple pratique, huit rangées de dents 16 constituent le rotor 10 du broyeur 3. De cette manière, les dents 16, qui ont un diamètre de 40 mm dans le présent exemple de réalisation assurent en rotation un ratissage intégral de la longueur de l'espace de cisaillement correspondant à la longueur du tambour 12, soit 600 mm dans le cas présent. En effet, le passage successif des rangées de dents décalées 16 au droit du bord inférieur de la tôle T1 couvre une longueur de travail des dents, ramenée linéairement, supérieure à la longueur du tambour. Chaque dent est placée dans un logement cylindrique 34, qui présente deux trous radiaux diamétralement opposés 35 disposés pour recevoir la barre 32 et un épaulement d'arrêt 36 contre lequel vient en appui une extrémité de la dent. Chaque logement est soudé au tambour 12. REVENDICATIONS 1. Broyeur à rotor destiné notamment au recyclage des déchets de béton, ainsi que des sous-produits entrant dans sa composition et de ses dérivés, caractérisé en ce que le rotor (10) est constitué d'un tambour (12) cylindrique à axe (XX') horizontal, entraîné en rotation et hérissé de dents périphériques (16) en saillie, agissant en combinaison, successivement avec au moins une pièce avec laquelle il constitue des moyens de broyage par cisaillement ou par écrasement des produits à traiter et avec au moins une pièce avec laquelle il constitue des moyens d'éclatement par projection. 2. Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de broyage par cisaillement comprennent une première pièce fixe (T1) de cisaillement dont le bord le plus proche du rotor (10) est parallèle à une génératrice de celui-ci et à une distance (dl) dudit rotor calculée pour permettre le broyage par cisaillement des déchets 2 entre ledit bord de ladite pièce (T1) de cisaillement et le volume cylindrique (17) engendré par le tambour (12) en rotation. 3. Broyeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rotor (10) tourne partiellement dans une chambre de broyage (9) inclinée, grâce à une ouverture (11) pratiquée dans le fond de celle-ci et délimitée, d'une part, par une première tôle constituant la première pièce de cisaillement (T1) ou adjacente à celle-ci et, d'autre part, par une deuxième tôle (T2) dont le plan passe également par une génératrice du rotor (10) et dont le bord inférieur est à faible distance du volume (17) du cylindre engendré par les dents (16) du rotor (10), les première et deuxième tôles (T1, T2) constituant un angle dièdre (Al) apte à faire converger les produits (2) à broyer, vers le rotor (10), dont le sens de rotation (F) est dirigé vers la première tôle de cisaillement (T1). 4. Broyeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'éclatement par projection sont constitués par une troisième tôle (T3) ou première tôle d'éclatement disposée extérieurement à la chambre de broyage (9) suivant un angle faible ou nul par rapport à la tôle de cisaillement (T1), de manière à se trouver sur une trajectoire sensiblement perpendiculaire des fragments (19) de déchets (2) engendrés par le cisaillement et projetés suivant une force proportionnelle à la vitesse périphérique du rotor (10). 5. Broyeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la troisième tôle (T3) ou première tôle d'éclatement délimite avec le rotor (10) et la première tôle (T1) de cisaillement, une chambre d'éclatement (20) en communication avec la chambre de broyage (9), par l'intermédiaire de l'ouverture (11) dans laquelle tourne le rotor (10). 6. Broyeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une quatrième tôle (T4) ou tôle d'écrasement, dont le bord supérieur est sensiblement adjacent à la troisième tôle (T3) ou première tôle d'éclatement, est disposée de manière tangente ou très faiblement écartée du volume cylindrique (17) engendré par les dents (16) du rotor (10), selon une pente calculée pour faire glisser à nouveau vers le rotor les fragments (21) formés par la première tôle d'éclatement (T3), pour être saisis par les dents (16) du rotor (10). 7. Broyeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une cinquième tôle (T5) ou seconde tôle d'éclatement est disposée sur la trajectoire des fragments (21) issus de l'écrasement et qui la frappent par projection, selon un angle (A3) et/ou une distance (d3) par rapport au rotor (10), réglables en jonction de la granulométrie à obtenir. 8. Broyeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est enfermé dans une enceinte close (8) alimentée en produits à broyer (2) à sa partie supérieure par une bande transporteuse (7) située en amont du broyeur (10) et ouverte à sa partie inférieure au-dessus d'une bande transporteuse d'évacuation (24) des particules de recyclage (22) située en aval du broyeur (10) et acheminant lesdites particules (22) vers un élément de stockage (25). 9. Broyeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'enceinte close (8) est équipée d'un cyclone (26) de récupération de poussières qui sont déversées sur la bande transporteuse d'évacuation (24). 10. Broyeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dents (16) du rotor (10) sont des pièces cylindriques dont chaque extrémité active (29) est garnie d'un dépôt de carbure et dont leur autre extrémité (30) comporte un trou diamétral (31) apte à recevoir par enfilage une barre d'ancrage (32) parallèle à l'axe (XX'), à raison d'une barre par rangée de dents (16), et fixée par ses extrémités dans des flasques (33) du tambour (12).