Brevet FR2700718A1 — publié le 19940729

SEPARATEUR AERAULIQUE, NOTAMMENT POUR LE TRI DES DECHETS La présente invention concerne la séparation de matériaux en lots plus ou moins homogènes, notamment étant destinée au tri de déchets et ordures sèches de collectes sélectives Elle concerne plus particulièrement un séparateur apte à réaliser la séparation des matériaux en au moins trois lots, chaque lot regroupant des matériaux de poids sensiblement homogène Un tel séparateur est en particulier utilisable pour la séparation de déchets ayant fait l'objet d'une collecte multi-matériaux, par exemple des bouteilles en verre, en plastique, du carton, du papier. Le problème que vise à résoudre le demandeur est de proposer un matériel qui puisse réaliser automatiquement et avec une grande fiabilité la séparation entre des matériaux de poids ou de formes différents, cette séparation permettant un regroupement en au moins trois lots, chaque lot correspondant aux matériaux ayant un poids sensiblement homogène. Dans le cas d'un tri automatique de déchets provenant d'une collecte multi-matériaux, il s'agira de séparer en première part les matériaux lourds tels que des bouteilles de verre ou des annuaires téléphoniques, en deuxième part des matériaux de poids intermédiaire tels que des bouteilles plastiques ou du carton et en troisième part des matériaux très légers tels que des feuilles individuelles de papier ou des films plastiques ou encore des résidus de poussière. Ce but est parfaitement atteint par le séparateur aéraulique de l'invention qui comprend une chambre de séparation possédant une face supérieure, une face inférieure et quatre faces latérales et qui comporte: a) dans la partie basse d'une première face latérale, une ouverture d'entrée des matériaux à séparer, b) dans la face inférieure, successivement depuis ladite première face latérale jusqu'à la face latérale opposée: un premier plan incliné perforé d'inclinaison d'angle a par rapport à l'horizontale, un second plan incliné perforé d'inclinaison d'angle supérieur à Oa une première ouverture de sortie du lot correspondant aux matériaux les plus lourds, une deuxième ouverture de sortie du lot correspondant aux matériaux de poids intermédiaire, un déflecteur incliné s'étendant au-dessus de la première ouverture de sortie jusqu'au bord avant de la deuxième ouverture de sortie, c) dans la face supérieure, vers la zone surplombant la première et la deuxième ouvertures de sortie, une troisième ouverture de sortie du lot correspondant aux matériaux légers, raccordée à un système d'aspiration. De plus le séparateur aéraulique comporte deux canaux d'alimentation en air, débouchant respectivement dans les perforations du premier et du second plans inclinés, la densité, la dimension des perforations des deux plans inclinés, le débit d'air des deux canaux d'alimentation et du système d'aspiration étant tels que les matériaux à séparer, introduits dans la chambre de séparation, se déplacent sur les deux plans inclinés et sont évacués respectivement par la troisième ouverture de sortie pour les matériaux légers, par la première ouverture de sortie pour les matériaux lourds et par la deuxième ouverture de sortie pour les matériaux de poids intermédiaire, après que ces derniers aient été projetés par l'air provenant du deuxième canal d'alimentation par-dessus le déflecteur. Les matériaux à séparer qui sont introduits par l'ouverture d'entrée se déplacent naturellement sur le premier plan incliné L'air provenant du premier canal soulève ces matériaux et les désolidarise les uns des autres Déjà les matériaux les plus légers sont soulevés et entraînés vers la troisième ouverture de sortie grâce au système d'aspiration qui crée dans la chambre de séparation une légère dépression Les autres matériaux se déplacent sur le second plan incliné L'air soufflé à travers les perforations dudit second plan projette lesdits matériaux vers l'intérieur de la chambre Compte tenu de l'inclinaison d'angle e de ce second plan incliné, les matériaux ont une trajectoire courbe, comme cela apparaîtra plus explicitement dans l'exemple qui sera décrit ci-après Le déflecteur incliné permet de faire la sélection entre les matériaux lourds et les matériaux d'un poids intermédiaire: les matériaux lourds qui ont une trajectoire basse n'atteignent pas la face inférieure du déflecteur et tombent dans la première ouverture de sortie qui est surplombée par ledit déflecteur, tandis que les matériaux de poids intermédiaire, qui ont une trajectoire plus haute, passent au-dessus du déflecteur Dans ce cas la face supérieure du déflecteur joue le rôle de glissière permettant aux matériaux de poids intermédiaire de se déplacer après être retombés sur ladite face supérieure, jusqu'à la deuxième ouverture de sortie. Afin de favoriser le déplacement des matériaux à séparer sur les plans inclinés, ainsi que sur la face supérieure du déflecteur, il est préférable que le séparateur comporte des moyens de mise en vibration, aptes à communiquer à la chambre de séparation une vibration à fréquence basse et à élongation élevée. De tels moyens de mise en vibration peuvent consister dans des ressorts sur lesquels est posée la chambre de séparation et dans deux arbres excentrés tournant en sens inverse et entraînés par des moteurs freins, lesdits arbres étant solidaires des faces latérales de la chambre de part et d'autre de l'ouverture d'entrée. La mise en vibration à fréquence basse et à élongation élevée favorise l'individualisation des matériaux, après qu'ils aient été introduits par l'ouverture d'entrée dans la chambre de séparation et également leur déplacement le long des plans et du déflecteur incliné. De préférence, l'angle a d'inclinaison du premier plan incliné est de l'ordre de 300 Dans un tel cas, l'angle d'inclinaison du second plan incliné est de l'ordre de 40 à 45 . Il est nécessaire que l'angle ( soit supérieur à l'angle OX dans la mesure o le demandeur a remarqué que si ces deux angles avaient la même valeur, il se produisait une certaine stagnation des matériaux passant du premier au second plan incliné Cette stagnation est sans doute due aux turbulences provoquées localement par les différences de vitesse d'écoulement des deux flux d'air sortant des perforations des deux plans inclinés Il se crée à l'interface entre les deux plans inclinés un effet de barrière qui peut empêcher le bon déplacement des matériaux du premier au second plan. Avantageusement les perforations du premier plan incliné occupent, avec une répartition homogène, de 4 à 6 % de la surface totale de celui-ci, leurs dimensions individuelles étant de l'ordre de 500 mm 2. Avantageusement les perforations du second plan incliné occupent, avec une répartition homogène, de 10 à 15 % de la surface totale de celui-ci avec une dimension individuelle de l'ordre de 500 mm De préférence, les matériaux à séparer comportant des bouteilles de verre, l'extrémité avant du déflecteur surplombe l'extrémité arrière du second plan incliné à une distance d'environ 150 mm Grâce à cette disposition particulière, il est possible d'obtenir un tri des bouteilles de verre qui, n'étant pas projetées au-dessus du déflecteur, passent obligatoirement dans l'espace situé entre ledit déflecteur et le second plan incliné et tombent dans la première ouverture de sortie Ce résultat est obtenu avec une fiabilité quasi-totale, ce qui permet un tri sélectif extrêmement poussé. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite du mode préféré de réalisation d'un séparateur aéraulique vibré, illustré par le dessin annexé dans lequel la figure unique est une représentation schématique dudit séparateur. Le séparateur aéraulique 1 est destiné plus particulièrement au tri de déchets domestiques ayant fait l'objet d'une collecte multi-matériaux La particularité de cette collecte réside dans une répartition spontanée des utilisateurs entre différentes catégories de déchets Ainsi il peut être demandé aux utilisateurs de répartir l'ensemble de leurs déchets dans différentes bennes, par exemple une benne destinée à recevoir les bouteilles, qu'elles soient en verre ou en plastique, les cartons, les papiers à l'exception des matières organiques tandis qu'une autre benne sera destinée à recevoir lesdites matières organiques. Le séparateur 1 est destiné plus particulièrement au tri des déchets non organiques Il est constitué d'une chambre de séparation 2 ayant globalement la forme d'un caisson polyédrique à six faces. La chambre de séparation 2 comporte quatre ouvertures destinées au passage des matériaux, à savoir une ouverture d'entrée 3 et trois ouvertures de sortie 4, 5 et 6. La fonction impartie au séparateur 1 est de répartir les matériaux entrant dans la chambre de séparation 2 par l'ouverture d'entrée 3 en trois lots distincts, qui sont évacués par les trois ouvertures de sortie 4, 5 et 6 en fonction de leur poids et de leur forme Plus précisément les matériaux lourds, notamment les bouteilles de verre et les objets en papier ou carton compacts par exemple certains annuaires téléphoniques, seront évacués par la première ouverture de sortie 4, tandis que les matériaux de poids intermédiaire, notamment les bouteilles de plastique, objets de papier ou carton moins compacts, seront évacués par la deuxième ouverture de sortie 5, tandis que les matériaux plus légers tels que feuilles de papier ou films plastiques ainsi que les poussières seront évacués par la troisième ouverture de sortie 6. Comme cela apparaît sur la figure, l'ouverture d'entrée est située dans la face latérale avant 7 de la chambre et en bas de celle-ci La troisième ouverture de sortie 6 est située dans la face supérieure 8 de la chambre 2 vers la face latérale arrière 9. Partant de la face latérale avant 7, la face inférieure 10 de la chambre 2 comporte successivement un premier puis second plan incliné, la première ouverture de sortie 4 surplombée par un déflecteur incliné 13 puis enfin la deuxième ouverture de sortie 5. Le premier plan incliné consiste en une tôle perforée 11 qui est inclinée d'un angle O C par rapport à l'horizontale Cet angle est de l'ordre de 300 Les perforations pratiquées dans la tôle 11 sont des trous 22 ayant un diamètre de l'ordre de 25 mm, également répartis sur toutes la surfaces de la tôle; l'ensemble de ces trous 22 représente de l'ordre de 4 à 6 % de la surface totale de la première tôle 11. Le second plan incliné consiste en une tôle perforée 12 qui est inclinée d'un angle ( par rapport à l'horizontale. L'angle S est de préférence compris entre 40 et 45 Les perforations pratiquées dans cette seconde tôle 12 sont des trous 23 ayant un diamètre de l'ordre de 25 mm, également répartis sur toute la surface de manière à représenter de l'ordre de 10 à 15 % par rapport à la surface totale de ladite seconde tôle 12. Bien sûr le premier et le second plan inclinés peuvent consister dans une même tôle perforée, pour autant que soient respectées d'une part les inclinaisons d'angle CX et /3 et d'autre part la disposition précitée pour les perforations Il suffit dans ce cas qu'il y ait une ligne de pliure pour démarquer les deux plans inclinés 11, 12. En-dessous de la chambre de séparation 2 sont prévus deux canaux d'amenée d'air 14, 15 qui débouchent respectivement sous la première tôle perforée 11 pour le premier canal 14 et sous la seconde tôle perforée 12 pour le second canal 15. Dans l'exemple représenté à la figure, les deux canaux 14 et 15 sont fixés rigidement à la chambre de séparation 2 et sont connectables par liaison souple à une installation d'alimentation en air sous pression. Le déflecteur 13 est une tôle pleine, inclinée comme cela est représenté sur la figure, de telle manière qu'à son extrémité avant 16 il surplombe sensiblement l'extrémité arrière 17 de la seconde tôle perforée située à proximité immédiate de la première ouverture de sortie 4 La distance d entre le bord avant 16 du déflecteur 13 et l'extrémité avant 17 de la seconde tôle perforée 12 est de préférence de l'ordre de 150 mm lorsqu'il s'agit de récupérer dans la première ouverture de sortie 4 des bouteilles en verre. L'extrémité arrière 18 du déflecteur 13 est située à proximité immédiate de la deuxième ouverture de sortie 5. Comme cela apparaît sur la figure, la troisième ouverture de sortie 6 est matérialisée par un conduit 19 faisant office de cheminée reliée par liaison souple à un système d'aspiration non représenté. Dans sa version préférée, l'ensemble constitué par la chambre de séparation 2 proprement dite et les deux canaux d'amenée d'air 14 et 15 est monté en vibration à fréquence basse et élongation élevée, dans le sens des flèches F. Pour ce faire, cet ensemble est posé sur quatre ressorts placés deux à deux de part et d'autre des deux faces latérales de la chambre de séparation, adjacentes aux faces latérales avant 7 et arrière 9, grâce à des tubes supports 21 a et 21 b, fixés rigidement aux deux faces latérales et qui reposent sur les ressorts 20 Dans chacun des tubes 21 a et 21 b tourne un arbre excentré, entraîné par des moteurs freins Sur la figure, on n'a représenté qu'un support avant 21 a et un support arrière 21 b, cependant on comprend que les deux autres supports, non représentés, se trouvent placés symétriquement sur l'autre face de la chambre de séparation 2 On a donc deux jeux de deux bras de supports/ressort, l'un étant situé vers l'avant de la chambre et l'autre vers l'arrière de la chambre de séparation 2 La mise en vibration est obtenue par la rotation en sens inverse des deux arbres tournant respectivement dans les supports 21 a et 21 b La vitesse de rotation, la masse et l'excentration des arbres ainsi que la raideur des ressorts 20 sont déterminées en sorte que la vibration obtenue est de fréquence basse et d'élongation élevée. Par exemple l'élongation est de 12 mm et la fréquence des vibrations de l'ordre de 1,2 G Une telle mise en vibration permet d'obtenir l'avancement des matériaux déposés sur les plans inclinés 11 et 12 ainsi qu'une certaine aération desdits matériaux pendant leur déplacement. Le fonctionnement du séparateur aéraulique vibré qui vient d'être décrit est le suivant On introduit de manière continue les déchets par l'ouverture d'entrée 3 Ceux-ci se déplacent sur le premier plan incliné 11 d'une part sous l'action de la vibration et d'autre part sous l'action des jets d'air passant à travers les trous 22 Ces mêmes jets d'air soulèvent de manière désordonnée les déchets, favorisant l'individualisation de ceux-ci, en particulier les matériaux légers soulevés sont entraînés vers la troisième ouverture de sortie 6 du fait de la dépression provoquée à l'intérieur de la chambre de séparation 2 par le système d'aspiration Les matériaux les plus lourds progressent juqu'au second plan incliné 12 o ils sont frappés par les jets d'air sortant des trous 23 Les matériaux de poids inermédiaire sont projetés, selon une trajectoire représentée schématiquement par la flèche G sur la figure, de telle sorte qu'ils passent au-dessus du déflecteur 13 et retombent sur la face supérieure de celui-ci La vibration permet le déplacement de ces matériaux de poids intermédiaire, sur ledit déflecteur 13, jusqu'à la deuxième ouverture de sortie 5 Quant aux matériaux les plus lourds, qui ne sont pas projetés au-dessus du déflecteur 13, ils se déplacent jusqu'à tomber dans la première ouverture de sortie 4 On a donc ainsi réalisé la répartition des déchets introduits par l'ouverture d'entrée 3 en trois lots distincts de poids sensiblement homogène. A titre d'exemple non exhaustif, un séparateur aéraulique vibré selon l'invention a été réalisé pour la séparation d'environ cinq tonnes de déchets par heure La surface du premier plan incliné 11 était de l'ordre de 2 à 2,5 m, celle du deuxième plan incliné 12 de l'ordre de 0,7 à 0,8 m Le pourcentage des perforations dans les deux tôles perforées 11 et 12 était respectivement de 5,7 et 12 % Le débit d'aspiration de l'air par la cheminée 19 était de 28000 m 3 à l'heure, tandis que les débits d'amenée d'air dans les canaux 14 et 15 étaient respectivement de 13500 et 10200 m 3 heure. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation précis qui vient d'être décrit. En particulier le déflecteur 13 peut être monté réglable, par pivotement autour de son extrémité arrière 18 de manière à régler la distance d en fonction du calibre des matériaux à séparer et en particulier des matériaux lourds à évacuer par la première ouverture de sortie 4. Par ailleurs, dans le cas o le séparateur aéraulique n'est pas équipé de moyens de vibration, il peut être avantageux d'équiper le déflecteur 13 de moyens spécifiques permettant le déplacement vers la deuxième ouverture de sortie 5 des matériaux retombant sur la face supérieure dudit déflecteur Ces moyens spécifiques peuvent éventuellement être des moyens autonomes de vibration, mais peuvent être aussi des moyens pneumatiques permettant de projeter vers l'avant lesdits matériaux Dans ce dernier cas, le déflecteur sera avantageusement un corps creux dont la cavité intérieure sera alimentée en air sous pression et dont la face supérieure sera munie d'ouvertures faisant office de buses de projection, lesdites ouvertures étant bien sûr dirigées dans le sens de l'avancement de la matière sur le déflecteur 13. La présente invention n'est pas limitée à la séparation des déchets ménagers, comme cela vient d'être décrit, mais peut s'appliquer de manière plus générale à la séparation de matériaux présentant une hétérogénéité de poids ou de forme et pour lequel il est souhaitable d'obtenir une répartition sensiblement homogène par lot de poids différent. REVENDICATIONS 1 Séparateur aéraulique de matériaux en trois lots de poids ou de formes différents qui comprend une chambre de séparation ( 2) possédant une face supérieure ( 8), une face inférieure ( 10) et quatre faces latérales et comportant: a) dans la partie basse d'une première face latérale ( 7), une ouverture d'entrée ( 3) des matériaux à séparer, b) dans la face inférieure ( 10), successivement depuis ladite première face latérale ( 7) jusqu'à la face latérale opposée ( 9): un premier plan incliné ( 11) perforé d'inclinaison d'angle 0. par rapport à l'horizontale, un second plan incliné ( 12) perforé d'inclinaison d'angle 3 supérieur à Q( une première ouverture de sortie ( 4) du lot correspondant aux matériaux les plus lourds, une deuxième ouverture de sortie ( 5) du lot correspondant aux matériaux de poids intermédiaire, un déflecteur ( 13) incliné s'étendant au-dessus de la première ouverture de sortie ( 4) jusqu'au bord ( 18) avant de la deuxième ouverture de sortie ( 5), c) dans la face supérieure ( 8), vers la zone surplombant la première et la deuxième ouvertures de sortie ( 4, 5), une troisième ouverture de sortie ( 6) du lot correspondant aux matériaux légers, raccordée à un système d'aspiration, et qui, de plus, comporte deux canaux d'alimentation en air ( 14,15), débouchant respectivement dans les perforations ( 22,23) du premier ( 11) et du second ( 12) plans inclinés, la densité, la dimension des perforations des deux plans inclinés, le débit d'air des deux canaux d'alimentation et du système d'aspiration étant tels que les matériaux à séparer, introduits dans la chambre de séparation ( 2), se déplacent sur les deux plans inclinés ( 11,12) et sont évacués respectivement par la troisième ouverture de sortie ( 6) pour les matériaux légers, par la première ouverture de sortie ( 4) pour les matériaux lourds et par la deuxième ouverture de sortie ( 5) pour les matériaux de poids intermédiaire, après que ces derniers aient été projetés par il l'air provenant du deuxième canal d'alimentation ( 15) par-dessus le déflecteur ( 13). 2 Séparateur aéraulique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise en vibration, aptes à communiquer à la chambre de séparation une vibration à fréquence basse et à élongation élevée. 3 Séparateur aéraulique selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de mise en vibration consistent dans des ressorts ( 20) sur lesquels est posée la chambre de séparation ( 2) et dans des arbres excentrés ( 21 a, b) tournant en sens inverse et entraînés par des moteurs freins, lesdits arbres ( 21 a, b) étant solidaires des faces latérales de la chambre ( 2) de part et d'autre de l'ouverture d'entrée ( 3). 4 Séparateur aéraulique selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'angle î d'inclinaison du premier plan incliné ( 11) est de l'ordre de 300, l'angle ( d'inclinaison du second plan incliné ( 12) est de l'ordre de 40 à 45 . Séparateur aéraulique selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les perforations ( 22) du premier plan incliné ( 11) occupent, avec une répartition homogène, de 4 à 6 % de la surface totale de celui-ci, leurs dimensions individuelles étant de l'ordre de 500 mm 6 Séparateur aéraulique selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les perforations ( 23) du second plan incliné ( 12) occupent, avec une répartition homogène, de 10 à 15 % de la surface totale de celui-ci avec une dimension individuelle de l'ordre de 500 mm 7 Séparateur aéraulique selon les revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les matériaux à séparer comportant des bouteilles de verre, l'extrémité avant ( 16) du déflecteur ( 13) surplombe l'extrémité arrière ( 17) du second plan incliné ( 12) à une distance d'environ 150 mm. 8 Séparateur aéraulique selon l'une des revendications 1 ou 7 caractérisé en ce que le déflecteur ( 13) est d'inclinaison réglable. 9 Séparateur aéraulique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le déflecteur est un corps creux dont la cavité intérieure est alimentée en air sous pression et dont la face supérieure est percée d'orifices inclinés dans le sens d'avancement des matériaux vers la deuxième ouverture de sortie ( 5).