Brevet FR2652281A1 — publié le 19910329

ig 2652281 La présente invention a pour objet un broyeur déchique- teur à déchets à couteaux. L'évacuation et le traitement de déchets ménagers et in- dustriels soulèvent des difficultés croissantes compte-tenu de l'augmentation constante du volume de déchets à traiter. Une étape commune à de nombreux procédés de traitement est la réduction de volume des déchets. Cette réduction de volume est en général obtenue à l'aide de broyeurs à marteaux, à lames ou à couteaux. Différents types de broyeurs à lames ont été mis au point. Certains comportent un arbre muni à sa périphérie de couteaux uniformément espacés qui exercent un effet de cisaillement avec des couteaux fixes portés par le carter du broyeur. D'autres broyeurs comportent deux arbres parallèles sensiblement horizontaux, aptes à tourner en sens inverse autour de leur axe de rotation, les arbres portant des organes de coupe constitués par une partie circulaire entourant l'arbre et une dent en saillie sur la périphérie de la partie circulaire. Dans d'autres dispositifs, l'organe de coupe comporte des dents crochues symétriques de sorte que le broyage peut s'effectuer quel que soit le sens de rotation de l'arbre. D'autres broyeurs, tels que décrits dans le brevet français 2 508 344, comportent deux paires d'arbres, chaque paire d'arbres constituant un niveau de broyage. Dans le premier niveau de broyage, deux arbres contrarotatifs portent chacun une série de couronnes dentelées et un premier broyage est effectué. Dans le deuxième niveau, deux arbres contrarotatifs portent chacun une série de couronnes dentelées; le nombre et la vitesse de rotation de ces couronnes ont été doublés, et l'épaisseur des couronnes a été réduite de moitié par rapport au premier niveau. Le but recherché par les modifications successives proposées est d'améliorer les performances des broyeurs. Il s'agit notamment d'augmenter la finesse de broyage, de permettre une alimentation hétérogène (en volume ou en nature 2 2652281 des déchets à réduire) et d'éviter des pertes de rendement dues au fait que certaines pièces à broyer (cartons, boîtes de conserve métalliques...) ont tendance à s'enrouler autour des couteaux. Dans ce dernier cas, les pièces sont entraînées par les couteaux, elles ne sont pas broyées et elles réduisent fortement les performances de couteaux. Le dispositif selon l'invention permet de remédier effi- cacement à ces inconvénients. La présente invention a pour objet un broyeur- déchiqueteur de déchets comprenant au moins un arbre entraîné en rotation autour de son axe et portant plusieurs organes de coupe (1) munis d'au moins deux dents (2) destinés à coopérer avec des organes de coupe antagonistes, l'arbre étant monté dans un bâti et muni de moyens permettant sa rotation à des vitesses variables autour de son axe. Le bâti comporte, à sa partie supérieure, un dispositif d'alimentation en forme de trémie et, à sa partie inférieure, un dispositif pour recueillir les déchets broyés et/ou déchiquetés. Le broyeur- déchiqueteur selon l'invention est caractérisé en ce que, pour chacune des dents (2) constituant une partie en saillie sur la périphérie d'une partie centrale circulaire et délimitée par une face d'extrémité (3), deux faces latérales (4), un profil avant (5) et un profil arrière (6) par rapport au sens de rotation, le profil avant est taillé en creux pour assurer un angle de coupe à chacune des arêtes (7) entre ledit profil et les faces latérales. Chaque arête entre le profil avant et une face latérale adjacente s'étend le long d'une courbe concave de manière à provoquer un cisaillement avec l'organe de coupe antagoniste. La gorge du profil taillé en creux peut présenter une section en forme de V. Un angle au sommet de 90' donnera un angle de coupe de 45'. La gorge du profil peut également présenter une section en forme de U. L'angle de coupe sera alors plus aigu. Toute autre section, et notamment une section en forme d'arc de cercle concave, peut être utilisée, dès lors qu'elle assure un angle de coupe adapté au matériau à broyer. L'existence de la gorge telle que définie ci-dessus dans le profil avant des dents de l'organe de coupe permet d'avoir deux arêtes coupantes parallèles par dent. Dans une variante préférée du broyeur-déchiqueteur selon l'invention, la face d'extrémité (3) est également taillée en creux pour assurer un angle de coupe à chacune des arêtes entre ladite face d'extrémité et les faces latérales, et une pointe à l'intersection entre chaque face latérale (4) avec la face d'extrémité et le profil taillé en creux. La présence de telles pointes permet de percer le matériau afin de l'entraîner et ainsi le déchiqueter. Les dents des organes de coupe peuvent présenter deux profils taillés en creux. Une telle configuration est parti- culièrement intéressante lorsque lé sens de rotation de l'arbre portant les organes de coupe peut être inversé, le profil avant devenant profil arrière et réciproquement. Dans ce cas, les deux profils d'une dent sont de préférence concaves, la concavité de l'un des profils étant l'inverse de la concavité de l'autre profil. Chaque organe de coupe comporte au moins deux dents. Il en comporte avantageusement de 3 à 6. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les dents d'un organe de coupe ont des longueurs différentes. Par longueur de dent, on entend la distance entre la face d'extrémité d'une dent et l'axe de l'arbre portant les couteaux. Le couple sur l'arbre étant constant, en diminuant le rayon d'une dent, on augmente l'effort de cisaillement. En variant les rayons sur un couteau mobile on accroit le rendement du broyeur. On augmente aussi le volume vide entre les couteaux, permettant ainsi aux déchets d'être mieux "avalés" par le broyeur en évitant l'effet de cylindre qui se 3 produit lorsque les dents sont trop rapprochées. 4 2652281 Les organes de coupe sont enfilés sur un arbre de manière classique. Par exemple, on intercale entre deux couteaux des tubes entretoises ayant une largeur légèrement supérieure à celle des dents des organes de coupe antagonistes. On peut également utiliser des organes de coupes comportant un moyeu faisant saillie sur une face latérale de l'organe de coupe et présentant une longueur au moins égale à l'épaisseur de l'organe de coupe antagoniste. L'agencement des organes de coupe sur un arbre est tel que ces organes de coupe tournent entre les organes de coupe antagonistes. Les organes de coupe mobiles sont, de préférence, constitués par un acier moulé à grande résistance. Leurs faces sont rectifiées afin que l'épaisseur des couteaux soit constante et les arêtes de coupe aiguisées. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le broyeurdéchiqueteur comporte un arbre unique portant plusieurs couteaux dont les dents coopèrent avec des dents antagonistes fixes portées par le bâti. Les dents des organes de coupe mobiles sont alignées avec les espaces existant entre les dents fixes. Dans ce cas, il suffit que le profil avant de chaque dent de l'organe de coupe mobile soit taillé en creux, les arêtes entre profil avant et faces latérales adjacentes étant concaves. Le profil des dents fixe en regard du profil avant des dents mobiles présente une forme concave inverse de la forme concave du profil avant des dents mobiles. Les objets qui sont saisis par les dents mobiles lors de la rotation de l'arbre subissent alors un cisaillement du fait de l'interaction entre dents fixes et dents mobiles. Lorsque les deux profils des dents des couteaux mobiles sont taillés en creux et présentent une forme concave, l'arbre peut tourner indifféremment dans un sens ou l'autre, ce qui se produit lors du débourrage en marche arrière à la suite d'un blocage. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le broyeur-déchiqueteur comporte deux arbres parallèles sensi- blement horizontaux. Les dents des organes de coupe de l'un des arbres constituent les dents antagonistes des dents des organes de coupe de l'autre arbre. Les organes de coupe de l'un des arbres sont alignés avec les espaces entre organes de coupe de l'autre arbre. Dans ce mode de réalisation, les deux arbres tournent en sens inverse avec des vitesses diffé- rentes. La différence de vitesse de rotation est déterminée en fonction des déchets à broyer. Cette différence de vitesse a pour effet de nettoyer les organes de coupe par glissement différentiel des dents l'une par rapport à l'autre et d'éviter que deux dents opposées ne se retrouvent à la même position relative après une rotation de 360' autour de l'axe de l'arbre, facilitant ainsi le déchiquetage. Les dents de l'arbre le plus rapide attaquent les dents de l'arbre le plus lent sur le profil avant de ces dernières, mais aussi sur leur profil arrière. Il est donc particulière- ment avantageux d'utiliser, pour l'arbre lent, des organes de coupes dont les deux profils sont taillés en creux et présen- tent de préférence une forme concave inverse l'une de l'autre. Le cisaillement se produit alors à la fois sur le profil avant et sur le profil arrière des dents des organes de coupe de l'arbre le plus lent, améliorant nettement les performances du dispositif. Dans une variante de l'invention, les dents des deux arbres ont leurs deux profils taillés en creux. Dans ce cas, le cisaillement a lieu même si l'on inverse le sens de rota- tion des deux arbres. Différentes formes de réalisation de l'invention sont décrites ci-dessous, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la fig. 1 est une vue latérale d'un organe de coupe; - la fig. 2a est une vue en coupe suivant la ligne I-I de l'organe de coupe de la fig. 1; - la fig. 2b est une variante de la vue en coupe suivant I-I de la fig. 1; 6 2652281 - la fig. 3 est une vue suivant la direction A de l'organe de coupe de la fig. 1; - la fig. 4 est une vue oblique d'une variante extrémité de dent; - la fig. 5 est une vue latérale d'une variante d'organe de coupe; - la fig. 6a est une vue en coupe suivant II-II de la fig. 5; - la fig. 6b est une variante de la fig. 6a; - la fig. 7 est une vue de l'organe de coupe de la fig. 5 dans la direction B; - la fig. 8 est une vue en plan d'un broyeur à un arbre; - la fig. 9 est une vue en coupe suivant la ligne IIIIII de la fig. 8; - la fig. 10 est une vue en plan d'un broyeur à deux arbres; - la fig. 1Il est une vue en coupe suvant la ligne IV-IV de la fig. 10. La figure 1 représente un organe de coupe selon l'invention. L'organe de coupe représenté comporte trois dents. Chaque dent (2) comporte un profil avant (5), un profil arrière (6), des faces latérales (4), une face d'extrémité (3). Le profil avant (5) est taillé en creux de manière à rendre coupantes les arêtes (7) entre le profil avant et chacune des faces latérales. Le creux (10) peut présenter une section en forme de V, à 90' par exemple (fig. Za). Il peut également présenter une section en forme de U, ou en forme d'arc de cercle (fig. 2b). Toute forme rendant les arêtes (7) coupantes peut convenir. Dans une variante préférée, la face d'extrémité est éga- lement taillée en creux (fig. 4). La dent présente alors deux arêtes coupantes (8) à l'intersection des faces latérales (4) et de la face d'extrémité (3). En outre, les angles (9) se trouvant à l'intersection des faces latérales (4), du profil avant (5) et de la face d'extrémité (3) forment des pointes qui permettent une meilleure attaque des pièces à déchique- ter. Une autre variante est repésentée à la figure 5. Dans cette variante, le profil avant (5) est taillé en creux, de la même manière que dans l'organe de coupe de la fig. 1. Le profil arrière est également taillé en creux et la fig. 6a représente une vue en coupe selon la ligne II-II. Le profil arrière présente également, dans ce mode de réalisation, deux arêtes coupantes (7). Le profil arrière peut être convexe, comme pour l'organe de coupe de la figure 1. Mais il est, de préférence, concave tel que représenté sur la fig. 5, la concavité du profil (6) étant l'inverse de celle du profil (5). La figure 6b représente une variante de la section suivant l'axe II-II. La face d'extrémité (3) est, de préférence, taillée en creux de manière à ménager des arêtes coupes (8) à l'intersection de la face d'extrémité avec chacune des faces latérales et des pointes (fig. 7). Le broyeur-déchiqueteur selon l'invention peut être un broyeur à un arbre, tel qu'illustré par la figure 8. Les organes de coupes (1) sont montés sur un arbre (11) et séparés par des entretoises (12). L'arbre (10) est fixé sur la bâti (13). Des dents fixes (14) sont montées sur le bâti (13). Elles ont une largeur légèrement inférieure à celle des entretoises (12), de sorte que lors de la rotation de l'arbre (11), il n'y ait pas frottement entre les dents (2) mobiles des organes de coupes (1) et les dents fixes (14). La figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne IIIIII de la figure 8. Une goulotte (15) permet l'alimentation du broyeur. Les organes de coupe (1) mobiles sont montés sur l'arbre (11) de telle sorte que le profil avant des dents (2) se déplace vers le profil d'attaque des dents fixes (14) pour réaliser le cisaillement. A la base du châssis se trouve le support (16) du broyeur permettant l'introduction d'un container (17) qui recevra les déchets broyés. 8 2652281 La figure 10 représente une vue en plan d'un broyeur à deux arbres (18) et (19). La figure 11 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 10. L'arbre (19), qui est le plus rapide, porte des organes de coupe dont les dents ont uniquement le profil avant taillé en creux. Ces organes de coupe sont conformes aux figures 1 à 4. L'arbre (18), qui est le plus lent, porte des organes de coupes (1') dont les dents (2') ont leurs profils avant et arrière taillés en creux. Ces organes de coupes sont conformes aux figures 5 à 7. Des dents fixes (14), montées sur le châssis (13), coopèrent avec les dents (2') des organes de coupe (1'). La largeur de l'entretoise entre les organes de coupe (1) est légèrement supérieure à la largeur des dents (2') d'une part, des dents fixes (14) d'autre part. Une goulotte (15) permet l'alimentation du broyeur. Les organes de coupe (1) sont montés sur l'arbre (19) de telle sorte que le profil avant (5) des dents (2) se déplace vers le profil avant des dents (2') des organes de coupe (1') montés sur l'arbre (18). A la base du châssis, se trouve un support non représenté qui rehausse le bâti et permet l'introduction des réceptacles à déchets. Toute matière entraînée par les couteaux de l'arbre lent et n'ayant pas été broyée lors de son passage entre les dents de l'arbre rapide et les dents de l'arbre lent est déchiquetée lors de son passage entre les dents de l'arbre lent et les dents fixes. Ainsi l'efficacité du broyeur est double: le rendement du dispositif et la finesse des déchets rejetés sont augmentés. 9 2652281 REVENDICATIONS 1. Broyeur-déchiqueteur de déchets comprenant au moins un arbre entraîné en rotation autour de son axe et portant plusieurs organes de coupe (1) munis d'au moins deux dents (2) destinés à coopérer avec des organes de coupe antago- nistes, ledit arbre étant monté dans un bâti et muni de moyens permettant sa rotation à des vitesses variables autour de son axe, ledit bâti comportant, à sa partie supérieure un dispositif d'alimentation et, à sa partie inférieure, un dispositif pour recueillir les déchets broyés et/ou déchiquetés, caractérisé en ce que pour chaque dent (2) constituant une partie en saillie sur la périphérie d'une partie circulaire centrale et délimitée par une face d'extrémité (3), deux faces latérales (4), un profil avant (5) et un profil arrière (6) par rapport au sens de rotation, le profil avant (5) est taillé en creux pour assurer un angle de coupe à chacune des arêtes (7)-entre ledit profil avant (5) et les faces latérales (4). 2. Broyeur-déchiqueteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la gorge (10) du profil taillé en creux présente une section en forme de U, de V ou d' arc de cercle. 3. Broyeur-déchiqueteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que la face d'extrémité (3) est taillée en creux de manière à assurer - un angle de coupe à chacune des arêtes entre ladite face d'extrémité (3) et les faces latérales (4) - une pointe à l'intersection de chaque face latérale (4) avec la face d'extrémité (3) et le profil taillé en creux (5). 4. Broyeur-déchiqueteur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la face d'extrémité taillée en creux (3) présente une section en U, en V ou en arc de cercle. 5. Broyeur-déchiqueteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'arête (7) entre le profil avant (5) et une face latérale (4) s'étend le long d'une courbe concave. 6. Broyeur-déchiqueteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le profil arrière (6) est taillé en creux pour assurer un angle de coupe à chacune des arêtes entre ledit profil arrière (6) et les faces latérales (4). 7. Broyeur-déchiqueteur selon la revendication 6, carac- térisé en ce que l'arête entre le profil arrière et une face latérale s'étend le long d'une courbe concave, cette courbe étant l'inverse de la courbe de l'arête entre le profil avant et une face latérale. 8. Broyeur-déchiqueteur selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que dans un organe de coupe, la distance entre la face d'extrémité d'une dent et l'axe de l'arbre varie d'une dent à l'autre. 9. Broyeur-déchiqueteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre unique portant plusieurs organes de coupe, les organes de coupe antagonistes étant fixes et portés par le bâti. 10. Broyeur-déchiqueteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux arbres parallèles sensiblement horizontaux, les organes de coupe de l'un des arbres constituant les organes de coupe antagonistes de l'autre arbre, les dents des organes de coupes de l'un des arbres étant respectivement en regard des espaces entre les dents de l'autre arbre. 11. Broyeur-déchiqueteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de l'un des arbres est inférieure à celle de l'autre arbre et que les dents des organes de coupe de l'arbre le plus lent présentent un profil avant et un profil arrière taillés en creux, les arêtes entre les faces latérales et le profil avant s'étendant le long de courbes concaves inverses des courbes concaves le long desquelles s'étendent les arêtes entre les faces latérales et le profil arrière.