Brevet FR2689041A1 — publié le 19931001

"Machine pour régénérer les déchets de matière synthétique" . Dans la production de films en matière synthétique, à partir d'une gaine obtenue par extrusion gonflage, il est connu de récupérer les banderoles résultant du sectionnement des lisières formées par aplatissement de la gaine. Selon une technique de récupération, ces banderoles sont déchiquetées et comprimées pour être réintroduites dans la trémie d'alimentation de la machine d'extrusion. Selon une autre technique, les banderoles sont introduites dans la trémie d'une extrudeuse ou elles sont déchiquetées et transformées en granules, lesquels sont convoyés par un transporteur pneumatique jusqu'à la trémie de la machine d'extrusion gonflage. Un premier inconvénient de cette dernière technique provient du fait que, lors du sectionnement, par des moyens de coupe rotatifs, des boudins de matière sortant de la filière de l'extrudeuse de régénération, les granules encore à une température de l'ordre de 130 à 140 " C tendent à se coller l'un à l'autre en formant des chapelets qui, d'une part, sont difficilement transportables par le convoyeur pneumatique, et, d'autre part et dans la trémie de l'extrudeuse produisant la gaine, forment des amas gênant l'écoulement des granules vierges et altérant l'alimentation. Un autre inconvénient résulte des bourrages de matière se produisant dans la trémie de la machine et conduisant à des débits irréguliers de granules régénérés transmis à la trémie de l'extrudeuse produisant la gaine, ce qui impose de ménager sur cette dernière trémie des moyens complémentaires de dosage ajustant le débit de granules vierges en fonction des variations de débit des granules régénérés. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant une machine pour la régénération des déchets de matière synthétique produisant un débit régulier de granules régénérés, unitaires et non en chapelet, à une température évitant leur collage et permettant leur stockage intermédiaire, et cela quelles que soient les conditions d'alimentation de la trémie par des banderoles, ou par tous autres déchets, sous forme de paillettes, fragments ou poudre, de toutes matières synthétiques extrudables. Cette machine est du type comprenant une trémie d'alimentation, une extrudeuse dont la vis débite dans une filière comportant une pluralité de canaux formant des boudins, des moyens de sectionnement des boudins en granules, un ensemble de convoyage pneumatique, et un tunnel de refroidissement. Dans la machine selon l'invention, l'extrudeuse de régénération de la matière: - d'une part, est munie, dans sa trémie, d'un palpeur transversal dont la partie pénétrant dans la trémie est disposée de manière à sécanter la trajectoire d'alimentation de la vis de cette extrudeuse, et de manière à venir au contact de la matière dans la zone d'alimentation de cette vis, palpeur dont la partie extérieure est reliée à des moyens aptes à le déplacer en translation par rapport au corps de la trémie, alternativement dans chaque sens et avec une fréquence constante, et dont le corps est muni de moyens coopérant avec un capteur détectant sa pénétration longitudinale dans la trémie et transmettant cette information à une armoire de contrôle et de régulation du fonctionnement de la machine, - d'autre part, comporte à son extrémité aval un nez conique duquel débouche au moins une série de canaux, régulièrement répartis sur un même cercle, autour desquels pivote au moins un couteau, disposé parallèlement aux génératrices de ce nez conique, - et de plus, est prolongée par un convergent axial qui, ménagé à l'extrémité du conduit d'aspiration du ventilateur générant le flux pneumatique véhiculant les granules dans les moyens de convoyage, est lui-même muni à son extrémité amont, entourant la zone du nez comportant les canaux, d'une collerette radiale, avec laquelle il forme, dans cette zone et avec le nez conique, un convergent-divergent accélérant le flux d'aspiration. Dans cette machine, le palpeur de trémie supprime tout bourrage par effet de voûte dans la trémie et permet, par détection de sa position longitudinale, indiquant la quantité de matière disposée au dessus de la vis de l'extrudeuse, d'ajuster les paramètres de fonctionnement de cette extrudeuse, de manière que le débit sortant de la filière de celle-ci soit régulier. Les boudins de matière sortant de la filière conique sont fragmentés par les couteaux rotatifs en granules indépendants. Ceux-ci, refroidis en surface et aspirés par le convergent-divergent formé dans le canal d'alimentation du ventilateur, ne risquent pas de se coller avec un autre granule pour former un chapelet.La combinaison de ces différents moyens permet d'obtenir, après passage dans le tunnel de refroidissement et quelle que soit la quantité de matière et la forme de la matière introduite dans la trémie, des granules unitaires et indépendants, de volume régulier et à basse température, permettant leur stockage. Une telle machine peut être utilisée, non seulement pour la régénération de la matière constituant des banderoles de gaine, mais aussi pour la régénération de toute matière synthétique pouvant être introduite dans la trémie de la machine, et par exemple, pour la régénération de récipients en matière synthétique fragmentés et de tous autres éléments en matière synthétique pouvant être extrudée, et cela moyennant une simple adaptation des moyens d'alimentation de sa trémie et des moyens de contrôle du fonctionnement de l'extrudeuse. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la machine selon l'invention dans le cas de son application à la régénération de matière synthétique composant des bandes ou banderoles. Figure 1 est une vue schématique montrant eu coupe transversale les différents éléments de l'installation, Figure 2 est une vue de côté en coupe transversale suivant II-II de figure 1 montrant, à échelle agrandie, une forme d'exécution des moyens associés à la trémie de l'extrudeuse, Figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale montrant, à échelle agrandie, le nez de l'extrudeuse et le canal d'alimentation du ventilateur, Figure 4 est une vue partielle en perspective de la virole intérieure du tunnel de refroidissement, Figure 5 est une vue en plan par dessus du développement de la virole intérieure du tunnel de refroidissement, montrant la disposition relative des ailettes associées à cette virole. Cette machine comprend: - une extrudeuse A, composée d'un corps 2 pour une vis 1, d'une trémie 3, d'un moteur 4 d'entraînement de la vis et d'une filière 5, - un dispositif de coupe B sectionnant les boudins de matière sortant de la filière, - un circuit pneumatique C de transport des granules comprenant un ventilateur 6 avec son canal d'alimentation 7, son conduit de sortie 8 et un cyclone 9, - et un tunnel de refroidissement D. Selon l'invention, et comme le montre plus en détails la figure 2, la trémie 3 de l'extrudeuse est associée à un palpeur transversal 10 qui, monté coulissant dans un fourreau 3a, est disposé de manière que sa trajectoire, passant au-dessus de la vis 1, sécante la trajectoire de la matière 12 allant de la trémie 3 à la vis 1. Ce palpeur est relié à des moyens aptes à le déplacer en translation, alternativement dans les deux sens et avec une fréquence constante. Dans cette forme d'exécution, ces moyens sont constitués par un vérin pneumatique 13, de type à double effet, comportant sur son circuit d'alimentation une soupape de décharge s'ouvrant pour interrompre le déplacement du palpeur, dans le sens de la flèche 14, dès que l'extrémité de ce palpeur rencontre une résistance dans la trémie.Ce palpeur est également associé à des moyens de détection de sa position d'enfoncement dans la trémie comprenant un capteur 15 coopérant avec des repères 16 du palpeur. I1 est à noter que la trajectoire du palpeur est inclinée vers le bas, de manière à venir à proximité immédiate de la zone 17 dans laquelle la matière 12 est amassée par la rotation de la vis 1 dans le sens de la flèche 18, et cela, pour mieux détecter la quantité de matière qui va être prélevée par la vis. La forme d'exécution représentée de la machine correspondant à son application à la régénération de la matière synthétique de produits en bandes, sa trémie 3 est munie, sur ses bords amont et à proximité de son ouverture, de deux rouleaux transversaux 19 qui, disposés parallèlement et à proximité immédiate l'un de l'autre, sont montés libres en rotation dans des paliers des parois de cette trémie. L'un des rouleaux est calé sur l'arbre de sortie d'un moteur électrique 20 et entraîne l'autre rouleau par une boîte d'engrenages 21. La figure 2 montre, par les flèches 22, que les rouleaux pivotent en sens inverse en "avalant" la matière en bande passant entre eux. Chacun des rouleaux est associé à un couteau inférieur 23, monté avec possibilité de réglage de sa position longitudinale dans un palier 3b de la trémie. L'arête de coupe 23a de chaque couteau est parallèle à l'axe de rotation du rouleau 19 correspondant et vient à proximité, mais sans contact, de la périphérie de celui-ci. Ces couteaux sont destinés à sectionner les fragments de bandes qui auraient tendance à s'enrouler sur les rouleaux au détriment de l'alimentation de l'extrudeuse. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le nez de filière 5 de l'extrudeuse A présente une forme conique de laquelle débouche au moins une série de canaux radiaux 25. Le dispositif de coupe B est composé, comme montré plus en détails à la figure 3, par un anneau 30 qui, monté libre en rotation par au moins un roulement 31 sur l'extrémité aval de la filière 2, porte au moins un et de préférence plusieurs couteaux 32. La partie active 32a de chaque couteau est disposée parallèlement aux génératrices du nez conique 5 à proximité duquel elle est disposée. L'anneau 30 est entraîné en rotation par une courroie 33, coopérant avec sa gorge 34, et elle-même entraînée par une poulie 35, calée sur l'arbre de sortie d'un moteur électrique 36 (fig. 1). Cet anneau est traversé par des orifices 38 formant entrée d'air pour le ventilateur 6. Comme le montre la figure 3, à l'intérieur de l'anneau 30, pénètre l'extrémité du canal d'alimentation 7 du ventilateur 6. Selon l'invention, ce canal est composé, d'amont en aval, d'une collerette radiale 7a venant, dans la forme d'exécution représentée, au voisinage d'un retour 30a de l'anneau 30, d'un convergent conique 7b et d'un canal cylindrique 7. Les génératrices du convergent conique 7b forment, par rapport à l'axe longitudinal de l'extrudeuse A et du ventilateur 6, un angle a qui est inférieur à l'angle b de conicité du nez de l'extrudeuse.De ce fait, et comme le montre plus en détails la partie inférieure de la figure 3, le circuit d'alimentation en air du ventilateur 6, représenté par la flèche 37, rencontre successivement un convergent annulaire CA, délimité entre l'extrémité cylindrique extérieure du nez 5 de l'extrudeuse et la face interne de la collerette 7a du canal 7, puis un divergent annulaire DA, délimité entre la face externe du nez conique 5 et la face interne du convergent 7b du canal 7. I1 en résulte que l'air pénétrant dans le circuit d'aspiration est soumis, jusqu'à la zone de transition entre CA et DA, référencée Z à la figure 3, à une compression, puis, après cette zone, à une décompression favorisant son expansion et assurant un refroidissement accéléré de la matière sortant par les canaux 25 du nez 5 de la filière.Cet agencement simple permet de faire chuter d'au moins 10"C la température en sortie de filière du boudin de matière, et par exemple de l'amener de 140 à 130 " C.. Le ventilateur 6 est composé d'un corps 40, de forme générale cylindrique, se raccordant axialement au tronçon cylindrique 7c de son canal d'alimentation et, radialement, à un conduit de sortie 8. Ce corps est solidaire d'un palier 43 dans lequel est monté, libre en rotation, un arbre 44 entraîné par un moteur électrique 45 (fig. 1 ). Sur cet arbre est calé un plateau 46 portant des palettes radiales 47. Le conduit de sortie 8 du ventilateur, constituant l'un des éléments du circuit pneumatique C de convoyage des granules, est raccordé à la partie supérieure du cyclone 9 dont la partie inférieure est raccordée, par un conduit 50, au tunnel de refroidissement D. Selon l'invention, le conduit de sortie 8, le cyclone 9 et le conduit 50 sont disposés à l'intérieur d'une enveloppe 51 raccordée par des conduits 52 et 53 à une installation 54 de refroidissement par eau. Grâce à cet agencement, la température extérieure des granules, pénétrant dans le tunnel de refroidissement D, est comprise entre 80 et 90 " C. Ce tunnel de refroidissement est disposé, avec son axe longitudinal sensiblement horizontal, sur des rouleaux 61 permettant de le faire pivoter sous l'action de moyens moteurs, tels qu'une courroie 62 reliée à une poulie 63 entraînée par un moteur électrique 64. Le tunnel est composé d'une virole intérieure 60 et d'une virole extérieure 65 qui délimitent, avec des flasques extrêmes 66, une chambre de refroidissement reliée, par des canalisations 68 et 69, a l'installation de refroidissement 54. Selon l'invention, la virole intérieure 60 du tunnel de refroidissement D est divisée en plusieurs pistes annulaires de refroidissement, tel que 70a à 70d à la figure 4, par une succession de palettes 72. Chacune de ses palettes fait saillie radialement de la face interne de la virole tout en étant inclinée d'un angle c par rapport à l'une des génératrices de cette virole. Chaque palette a une longueur supérieure à celle d'une piste et est disposée de manière à s'étendre, par sa partie amont, dans la piste délimitée par la palette qui est en amont, comme montré aux figures 4 et 5. Enfin, ces différentes palettes sont fixées sur la virole 60 en étant décalées circulairement les unes par rapport aux autres en formant, à l'intérieur de la virole, au moins une hélice complète. Avec cet agencement, les granules qui sont amenés dans le tunnel par le conduit 50 ne la traversent pas de manière rectiligne, comme dans les tunnels actuels, mais au contraire, décrivent, au niveau de chaque piste 70a-70b, une trajectoire semi-circulaire sur tout ou partie de la piste, ce qui a pour effet d'augmenter leur temps de contact avec la virole intérieure refroidie et, en conséquence, d'augmenter leur refroidissement, bien que le tunnel ait une longueur inférieure à celui des tunnels actuels. Ainsi, avec un tunnel ayant une longueur de 1 mètre, un diamètre interne de 220 mm, une vitesse de rotation de 3 tours par minute, et possédant 25 pistes, la température des granules en sortie de tunnel est de l'ordre de 40 " C, ce qui représente un gain de 30 C sur les tunnels actuels. On conçoit aisément que les banderoles de matière attirées par les deux rouleaux d'appel 19 dans la trémie 3 viennent s'amasser dans la partie inférieure 17 de la trémie à proximité de la vis 1 en formant une quantité de matière, variable, détectée par le palpeur 10 intervenant sur le dispositif régulant l'alimentation générale de la machine. La matière en banderoles est broyée par la vis 1, puis fondue dans l'extrudeuse qu'elle quitte par les perforations 25 sous forme de boudins, immédiatement sectionnés en granules par les couteaux rotatifs 32a. I1 faut ici noter que, en raison de la position des canaux 25 sur le nez conique 5 de l'extrudeuse, et cela qu'il y ait une ou plusieurs séries de perforations, les granules ainsi obtenues et presque à la température de fusion de la matière, ne risquent pas de former un chapelet, puisqu'ils sont immédiatement aspirés par le canal d'aspiration 7 du ventilateur qui, en même temps, les refroidit par effet Venturi. A partir de là, et de façon connue, le ventilateur assure, non seulement, la génération du courant d'air mais, également et par ses palettes 47, la projection mécanique des granules en direction de son conduit de sortie 8. De là, les granules sont véhiculés dans le cyclone. Durant leur trajet, du ventilateur 6 au cyclone 9, et contre les parois du cyclone 9, les granules sont refroidis grâce à l'enveloppe de refroidissement 51. Enfin, les granules empruntent le tunnel de refroidissement qu'ils quittent par la trémie 76 pour tomber dans un récipient 77. Grâce à la combinaison des différents éléments composant la machine, les granules obtenus sont unitaires et indépendants, c'est à dire ne forment pas des chapelets, sont réguliers en poids et peuvent ainsi être aisément réintroduits dans une machine de production. Les différents moteurs, respectivement 4, d'entraînement de la vis 1, 20 d'entraînement des rouleaux 19, 36 d'entraînement du dispositif de coupe, 45 d'entraînement du ventilateur 6, et 64 d'entraînement du tunnel de refroidissement, sont connectés par des circuits, respectivement 80-81-82-83 et 84, à une armoire 85 de contrôle et de régulation. Cette dernière est également reliée, par un circuit 86, au capteur 15 de détection du positionnement du palpeur 10 disposé dans la trémie 3. Lorsque la machine de régénération selon l'invention est disposée directement en aval d'une machine produisant en continue des banderoles, le moteur électrique 20 d'entraînement des rouleaux 19 est un moteur couple dont l'alimentation est contrôlée par l'armoire 85, en fonction des informations communiquées par un circuit 87 aboutissant à un capteur 88, disposé sur la machine de production de gaine et détectant la vitesse linéaire des banderoles de lisières, afin que les rouleaux 19 aient une vitesse linéaire équivalente à la vitesse de production des banderoles. Dans ces conditions, la régulation du débit est effectuée, grâce au capteur 15 coopérant avec le palpeur 10 et par l'armoire 85, en régulant la vitesse de rotation de la vis 1 et la vitesse de rotation du moteur 36 des moyens de sectionnement B. Dans une autre application, et plus précisément, lorsque la machine est utilisée pour régénérer la matière synthétique de banderoles ou de films en bobines, posés sur un support à côté d'elle, le moteur 20 est un moteur à courant continu dont l'alimentation, donc la vitesse de rotation des rouleaux 19, est régulée par le capteur 15 à travers l'armoire 85 pour appeler plus ou moins de matière dans la trémie 3, en fonction des besoins de la vis 1, alors entraînée à vitesse constante par son moteur 4. I1 ressort de ce qui précède que, moyennant des aménagements simples de son dispositif de régulation, cette machine peut, quelles que soient les conditions d'alimentation de sa trémie, fournir un débit de granules régulier. Elle peut aussi, moyennant le remplacement des rouleaux d'entraînement 19 par des moyens de déchiquetage, être utilisée pour régénérer la matière synthétique provenant de déchets divers, tels que carottes d'injection ou récipients en polyéthylène, polychlorure de vinyle ou autre matière synthétique pouvant être régénérée. Dans une forme d'exécution préférée, l'ensemble des moyens composant la machine, c'est à dire l'extrudeuse A avec tous ses moyens, le circuit C de convoyage pneumatique des granules, le tunnel de refroidissement D, l'installation de refroidissement et l'armoire de commande 85 sont disposés sur un même châssis, muni de roulettes pour favoriser son déplacement. Les divers moyens et composants sont disposés les uns par rapport aux autres pour former un ensemble compact et peu encombrant, et sont reliés les uns aux autres, de manière que l'opérateur n'ait, sur le site d'exploitation, qu'à connecter une prise d'énergie électrique et une prise d'air comprimé. Grâce à cet agencement, la machine peut être déplacée dans un atelier pour être amenée, selon les besoins, à différents postes de travail, soit directement en aval d'une machine de production, soit à un poste de récupération des bobines. REVENDICATIONS 1. Machine pour régénérer les déchets de matière synthétique du type comprenant, une trémie d'alimentation (3), une extrudeuse (A) dont la vis (1) débite dans une filière (5) comportant une pluralité de canaux (25) formant des boudins, des moyens (B) de sectionnement des boudins en granules, un ensemble (C) de convoyage pneumatique, et un tunnel (D) de refroidissement, caractérisée en ce que l'extrudeuse de régénération de la matière, - d'une part, est munie d'un palpeur transversal (10), dont la partie pénétrant dans la trémie est disposée de manière à sécanter la trajectoire d'alimentation de la vis (1) de cette extrudeuse, et de manière à venir au contact de la matière synthétique disposée dans la zone d'alimentation (17) de cette vis (1), palpeur dont la partie extérieure est reliée à des moyens (13) aptes à le déplacer en translation par rapport au corps de la trémie (3), alternativement dans chaque sens et avec une fréquence constante, et dont le corps est muni de moyens (16) coopérant avec un capteur (15) détectant sa pénétration longitudinale dans la trémie et transmettant cette information à une armoire (85) de contrôle et de régulation du fonctionnement de la machine, - d'autre part, comporte à son extrémité aval un nez conique (5) duquel débouche au moins une série de canaux radiaux (25), régulièrement répartis sur un même cercle, et autour desquels pivote au moins un couteau (32a), disposé parallèlement aux génératrices de ce nez conique, - et de plus, est prolongée par un convergent axial (7b) qui, ménagé à l'extrémité du conduit d'aspiration (7) du ventilateur générant le flux pneumatique véhiculant les granules dans l'ensemble (C) de convoyage, est luimême muni à son extrémité amont, entourant la zone du nez (5) comportant les canaux (25), d'une collerette radiale (7a), avec laquelle il forme, dans cette zone et avec le nez conique (5), un convergent-divergent accélérant le flux d'aspiration et refroidissant les granules. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que, sur le bord amont de la trémie (3), sont montés en rotation et reliés à des moyens moteurs communs (20-21), deux rouleaux parallèles (19) d'appel de la matière en bande, chacun de ces rouleaux (19) étant associé à un couteau inférieur (23), monté avec possibilité de réglage dans le corps de la trémie (3), et comportant une arête de coupe (23a) qui, parallèle à l'axe de rotation du rouleau (19), vient à proximité, mais sans contact, de la périphérie de celui-ci. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moteur électrique (20) d'entraînement des rouleaux d'appel est un moteur couple et son alimentation est effectuée, à travers l'armoire (85) de contrôle, de manière que la vitesse périphérique des rouleaux (19) soit équivalente à la vitesse linéaire des banderoles de matière à régénérer provenant directement d'une machine de production, tandis que l'armoire (85) de contrôle comporte des moyens réagissant aux informations transmises par le capteur (15) du palpeur (10) de la trémie (3) pour réguler la vitesse de rotation du moteur électrique (4), entraînant la vis (1) de l'extrudeuse (A) de régénération, et celle du moteur électrique (36) d'entraînement des moyens de sectionnement (B). 4. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moteur électrique (20) d'entraînement des rouleaux d'appel est un moteur à courant continu dont le courant d'alimentation est régulé par l'armoire (85) de contrôle, armoire comportant des moyens réagissant aux informations transmises par le capteur (15) du palpeur (10) de la trémie (3), tandis que les moteurs électriques, respectivement, 4 d'entraînement de la vis (1) de l'extrudeuse (A) et (36) d'entraînement des moyens de sectionnement (B), sont alimentés pour former un débit constant de granules. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'ensemble (C) de convoyage pneumatique est entouré, de la sortie du ventilateur (6) à l'entrée du tunnel de séchage (D), par une enveloppe externe (51) raccordée à une installation de refroidissement (54). 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la virole interne (60) du tunnel de refroidissement (D) est divisée en plusieurs pistes annulaires de refroidissement (70a-70b,...) par une succession de palettes (72) qui, saillant radialement de sa face interne, sont inclinées du même angle (c) par rapport à une génératrice de la virole (60), sont décalées angulairement d'une piste à l'autre en formant, à l'intérieur de la virole (60), au moins une hélice, et s'étendent, chacune et par leur partie amont, dans la piste délimitée par la palette qui leur est en amont. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'extrudeuse (A) avec sa trémie (3), sa filière (5), ses moyens de sectionnement (B), ses moteurs d'entraînement (4-20-36), le ventilateur (6) et son moteur d'entraînement (45), l'ensemble (C) de convoyage pneumatique, le tunnel (D) de refroidissement et ses moyens d'entraînement (64), et l'installation de refroidissement (54) sont disposés sur un même châssis muni de moyens de roulement.