Brevet FR2740723A1 — publié le 19970509

L'invention concerne le domaine technique de la réduction du volume et du conditionnement de produits divers qui par nature peuvent être soumis à un broyage ou à un déchiquetage, tels que notamment les déchets de type domestiques. Dans le domaine d'application ci-dessus, il est connu de collecter des déchets pour les acheminer vers un centre de prraitement où ils sont triés par nature ou matière, puis broyés ou déchiquetés dans des installations de grande capacité. Les déchiquetures ainsi obtenues sont alors stockées en tas avant d'être transférées par bande transporteuse vers une installation de compactage et de conditionnement, en vue d'un acheminement vers une usine de recyclage ou un centre d'incinération pour la production d'énergie, telle que la vapeur urbaine. Toutefois, la tendance actuelle est à l'augmentation du volume de déchets engendrés par habitant de sorte qu'il se pose donc un problème de stockage temporaire des ordures ménagères, avant collecte notamment, dans les immeubles d'habitation collective dont les locaux à ordures n'ont pas été conçus pour faire face à une telle augmentation. Ce même problème existe pour toute collectivité dont l'activité engendre un volume important de déchets comme par exemple les hôpitaux. Dans le même sens, un problème du même ordre se présente pour les collectivités évoluant dans des espaces confinés, tels que sur des navires. L'objet de l'invention vise donc à apporter une solution au problème général du stockage temporaire des déchets en proposant une méthode visant à réduire, sur le lieu de production, le volume des déchets produits. Un autre objectif de l'invention vise la réduction des déchets sous la forme de blocs cohérents compacts évitant le foisonnement des déchets et permettant leur transport du lieu de production vers un centre de traitement. Un autre objectif de l'invention vise également la production de blocs cohérents dont les dimensions et le poids autorisent une manutention par un seul homme. L'objet de l'invention cherche aussi à offrir une méthode de compactage et de conditionnement apte à être mise en oeuvre par une seule installation de faible encombrement conçue pour être installée sur la plupart des sites de production de déchets. Afin d'atteindre ces différents buts, un objet de l'invention est un procédé pour la réduction du volume et le conditionnement de produits divers, notamment, de déchets. Ce procédé comprend, notamment, une opération de broyage / déchiquetage des produits, une opération de chargement des déchiquetures dans un réceptacle et une opération de compactage des déchiquetures dans le réceptacle. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'il consiste, après l'opération de broyageldéchiquetage, à: - déverser par gravité les déchiquetures dans le réceptacle, - assurer le déroulement séquentiel des opérations de déchiquetage, de déversement et de compactage pour, alternativement, déverser les déchiquetures et les compacter dans le réceptacle, - interrompre le déversement des déchiquetures dans le réceptacle, lorsque ce dernier est plein, - conditionner, pendant cette interruption, les déchiquetures compactées pour assurer leur cohérence en vue d'obtenir un bloc unitaire, - et évacuer ce bloc de déchets du réceptacle. Un autre objet de l'invention est une installation pour la mise en oeuvre du procédé cidessus. Cette installation comporte, notamment, un broyeur/déchiqueteur, un compacteur et un réceptacle de compactage. Selon l'invention, l'installation est caractérisée en ce qu'elle comprend:: - un puits vertical surplombant le réceptacle, - une trémie située en sortie du déchiqueteur et débouchant dans le puits, - un compacteur formé par un piston de compactage à déplacement rectiligne vertical disposé dans le puits, - des moyens de conditionnement des déchiquetures produites et déversées dans le réceptacle, - un dispositif de contrôle du niveau de remplissage du réceptacle, - et une unité de commande reliée au moins au déchiqueteur et au compacteur de façon à assurer alternativement le déversement et le compactage des déchiquetures dans le réceptacle, et à interrompre le déversement des déchiquetures dans le réceptacle, lorsque ce dernier est plein, pour permettre le conditionnement en bloc unitaire des déchiquetures et l'évacuation de ce bloc. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'installation et des variantes de procédés, objets de l'invention. La fig. 1 est une vue schématique illustrant le principe de l'objet de l'invention. La fig.2 est une élévation analogue à la fig. 1 d'une forme de iaalisation de l'installation selon l'invention. La fig. 3 est un organigramme d'un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La fig. 4 est une vue de gauche de l'installation selon la fig. 2. La fig.1 présente schématiquement une première forme de réasation de l'installation selon l'invention, désignée dans son ensemble par la réféence 1. L'installation 1 comprend un sas 2 de chargement de déchets alimentant un broyeurldéchiqueteur 3 dont la sortie est située en tête d'une trémie 4. Le déchiqueteur 3 peut être de tout type et, notamment, du type à cisailles rotatives, tel que le montre à titre d'exemple la fig. 2. Ces cisailles sont avantageusement pourvues d'un système de racleurs intégrés assurant un auto-nettoyage. La trémie 4 débouche par une section de sortie 4a à la partie basse d'un puits vertical 5 surplombant un réceptacle de conditionnement 6 des déchets déchiquetés déversés par la trémie 4. Le réceptacle 6 est équipé d'une paroi mobile 7 permettant d'évacuer le contenu du réceptacle. De manière préférée, cette paroi mobile est formée par une porte latérale 7 à deux battants supéneur 7, et inférieur 7i. L'installation 1 comprend aussi un compacteur 8 des déchets contenus dans le réceptacle 6. Le compacteur 8 est constitué par un piston mobile 9 se déplaçant verticalement dans le puits S sous l'action d'un transformateur d'énergie 10. Le piston 9 possède une course comprise entre, d'une part, une position de repos I, illustrée en trait mixte à la fig. 1, dans laquelle la tête du piston 9 est au-dessus du niveau de la section de sortie 4a de la trémie 4 et, d'autre part, une position basse II pour laquelle la tête de piston 9 est à proximité du fond du réceptacle 6. Le transformateur d'énergie 10 peut, de manière préférée, être formé d'une centrale hydraulique 12 et d'un vérin hydraulique double effet 13.Cette centrale hydraulique 12 est alors avantageusement équipée d'un pressostat de tarage permettant un réglage précis de la pression de compactage. Le transformateur d'énergie 10 peut encore être réalisé sous la forme d'un vérin du type à vis actionné par un moto-reducteur électrique. De façon avantageuse, le piston 9 est guidé par des rails, non représentés, évitant tout risque de coincement ou de grippage. La tête du vérin 13 et le piston 9 peuvent alors être assemblés au moyen d'une liaison rotule 14 assurant une bonne répartition des efforts de compactage. L'installation 1 comporte, de plus, un obturateur mobile 15 fermant la section de sortie 4a de la trémie, lorsque le piston 9 est en situation de compactage à l'intérieur du réceptacle 6. I1 convient de considérer ici que les déplacements du piston 9 dans le puits S ne correspondent pas au compactage effectif. Dans l'exemple illustré, l'obturateur mobile est réalisé sous la forme d'une jupe ou paroi 15 solidaire du piston 9. L'installation 1 est, aussi, équipée d'un dispositif de détection 16a, 16b du niveau de remplissage du réceptacle 6. Un tel dispositif 16 peut être constitué de tout moyen connu comme, par exemple, un capteur du type optique ou analogue, disposé au niveau du réceptacle. Lorsque l'installation 1 comprend un compacur hydraulique 8, le dispositif 16 est, de préférence, formé de la combinaison d'un capteur de position 16a du piston 9 et d'un pressostat 16b monté entre la centrale hydraulique 12 et le vérin 13. L'information "réceptacle plein" correspond alors au piston 9 en position dite de remplissage haut m et à une pression hydraulique dite maximale. L'installation 1 comprend, encore, des moyens de conditionnement des déchets 17. De manière préférée, ces moyens de conditionnement sont réalisés sous la forme d'un récipient amovible 171. Le réceptacle est alors équipé d'un détecteur de présence 18 du récipient 171. Ce détecteur peut être constitué de tout capteur idoine connu de l'homme du métier comme, par exemple, une cellule photo électrique ou un palpeur électromécanique. Le récipient 171 est, de manière avantageuse, constitué d'un carton du type à fermeture automatique par couvercle, tel que celui décrit dans les demandes de brevet français JR 87-12 263 et européen EP 8742. 17eue et dont la mise en oeuvre sera exposée par la suite. Enfin, l'installation 1 comporte une unité de commande 19 raccorde par une ligne 20 au déchiqueteur 3, par une ligne 21 au transformateur d'énergie 10 du compacteur 8, par des lignes 22a et 22b aux éléments du détecteur de remplissage 161, 16b, par une ligne 23 au détecteur de présence 18 et une ligne 24 à un détecteur de chargement 25 équipant le sas 2. Cette unité de commande 19 du type automate permet d'assurer un fonctionnement sûr, automatique ou semi-automatique de l'installation 1. Ce fonctionnement prend en compte un déroulement séquentiel des interventions des différents éléments fonctionnels constitutif de l'installation. Un tel déroulement séquentiel est régi par le procédé selon l'invention dont un premier exemple est illustré par l'organigramme de la fig. 3. Dans ce premier exemple, le procédé comprend une phase d'initialisation 100 qui est assurée par l'unité de commande 19 à la mise sous tension de l'installation 1. La phase d'initialisation 100 débute par un positionnement 101 du piston 9 à sa position de repos I. Pour ce faire, l'unité 19 vérifie la position du piston 9 par l'intermédiaire du capteur 16a et commande, éventuellement, sa remontée au moyen du transformateur d'énergie 10. Ensuite, intervient un test de présence T1 du récipient amovible 171 effectué par l'unité 19 à l'aide du détecteur de présence 18. Un tel test sera noté de manie générale T, suivie d'un numéro d'ordre, ici 1, lui-même affecté de l'indice 1 ou 0, selon qu'il désigne une réponse positive, dans l'exemple, présence du récipient T1" ou une réponse négative, absence du récipient T1. Lorsque l'unité 19 constate la présence du récipient T1" il commande une course de descente 102 du vérin pour contrôler l'état videlpartiellement rempli T2, ou plein T21 du récipient 171 par l'intermédiaire du détecteur de remplissage 16. Si le récipient n'est pas plein, état T2" la descente 102 est suivie d'une remontée 103 du piston 9. A ce stade, l'installation 1 est initialisée de façon à pouvoir traiter des déchets ou ordures selon différents cycles et phases correspondant à l'aspect essentiel du procédé selon l'invention. Lorsque le détecteur de chargement 25 informe l'unité 19 d'un approvisionnement du sas 2 en déchets, état T31, un cycle de déchiquetage 110 et un cycle de compactage 120 s'engagent. Le cycle de déchiquetage 110 comprend une activation 111 du déchiqueteur 3 maintenue tant que le sas 2 est approvisionné, état T3l. Quand la fourniture en déchets cesse, sas vide état T3,, le bloc 19 assure une désactivation 112 du déchiqueteur 3 après une temporisation At, de quelques minutes, cinq par exemple. Cette temporisation At, permet de garantir l'évacuation complète des déchets du sas 2 et l'autonettoyage de la cisaille. Les déchiquetures produites par le broyeur 3, à partir des déchets, tombent dans la trémie 4 pour ensuite se déverser sous l'action de la pesanteur dans le réceptacle 6 et, plus particulièrement, dans le récipient amovible 171. Conjointement au cycle de déchiquetage 110, se déroule le cycle de compactage 120 qui débute par une temporisation At2 d'une durée comprise entre 0 et rat1. Cette temporisation At2, permettant aux déchiquetures de se déverser dans le réceptacle 6, est suivie d'une course de descente 121 du piston 9. Pendant cette course 121 lajupe 15 vient obturer la section de sortie 11 de la trémie, de sorte que le déversement des déchiquetures est interrompu quant le piston est à l'intérieur du réceptacle 6 en situation de compactage effectif.L'unité 19 exécute cette étape 121 en commandant la centrale hydraulique 12 de façon à alimenter le vérin 13 en basse pression, de l'ordre de 25 bar, et haut débit pour obtenir un déplacement rapide du piston 9 jusqu'à rencontre d'une zone résistance dans le réceptacle 6. Suite à cette résistance, la pression d'alimentation augmente pour atteindre la pression maximale de compactage. Lorsque il est constaté, par l'intermédiaire du présostat 16b, un palier à cette pression maximale, et par la voie du détecteur de position 161, la situation du piston 9 entre la position basse I et la position haute m, correspondant à l'état videlpartiellement rempli T2, du réceptacle 6 ou du récipient 171, le cycle de compactage se poursuit.L'unité 19 commande alors une course 122 de remontée du piston 9. Comme pour la descente du piston hors compactage, cette remontée est effectuée par une alimentation basse pression et haut débit du vérin 13, afin d'obtenir des temps de déplacement du piston 9 relativement courts et réduire la durée d'interruption du déversement des déchiquetures. Le cycle de compactage 120 se répète tant que le déchiqueteur 3 est dans un état d'activation T41 et que le réceptacle est à l'état videlpartiellement rempli T2,. Si lors de la descente 121 du piston 9, l'unité 19 détecte l'état plein du réceptacle n,, elle engage une phase 130 de conditionnement final des déchiquetures contenues dans le réceptacle 6, suivie d'une phase 140 d'évacuation du contenu du réceptacle. L'état plein T2, correspond à la combinaison d'un palier à la pression maximale et d'une localisation du piston en position de remplissage haut m. Dans l'exemple illustré, la phase 130 de conditionnement final débute par une désactivation 131 du déchiqueteur 3, suivie d'un positionnement 132 du piston 9 dans une situation intermédiaire IV, entre la position de remplissage haut ffi et la position de repos I. Après ce positionnement 132, intervient une mise en place 133 d'un couvercle sur le carton 171. Ce couvercle est placé manuellement sur le dessus du carton plein, par l'ouverture du battant supérieur 7s de la porte latérale du réceptacle 6. Après fermeture du battant supérieur 7s, une descente 134 du piston 9 vient assurer l'engagement du couvercle sous des rebords du carton. Ce couvercle sera ensuite maintenu en place par un phénomène de reprise du volume des déchiquetures intervenant lors de la remontée 135 du piston. Le conditionnement final étant achevé, une phase d'évacuation 140 intervient. Cette phase 140 consiste en une évacuation 141 du récipient ou du carton plein 171 par la porte latérale 7, suivie de la mise en place 142 d'un récipient vide dans le réceptacle 6. L'unité de commande 19 peut alors réengager la phase d'initialisation 100 à partir de l'étape 102. Enfin, si lors de la phase d'initialisation 100 l'unité 19 détecte une absence de récipient T1, ou un récipient plein 'ni, il engage les phases d'évacuation 140 ou de conditionnement final 130 au niveau des étapes correspondant à de telles situations, respectivement, mise en place 142 d'un récipient vide et positionnement 132 du piston. L'installation 1, telle qu'elle a été décrite ci-dessus, présente l'avantage de mettre en oeuvre une trémie 4 permettant un transfert passif des déchiquetures vers le réceptacle 6 sans mécanisme d'assistance et assurant la compacité de l'installation 1 par une liaison structurelle intime entre le déchiqueteur et le compacteur. De même, le fonctionnement de l'installation 1 conforme au procédé selon l'invention, tel qu'il a été décrit cidessus, présente l'avantage de permettre un compactage régulier des déchiquetures assurant une certaine homogénéité du bloc formé. De plus, la possibilité de réglage de la pression, entre 25 et 140 bars par exemple, permet de moduler avantageusement la densité du bloc compacté en fonction de la nature des déchets, afin d'obtenir un bloc d'un poids acceptable pour une manutention par un homme seul. Enfin, le procédé vise à interrompre le déversement des déchiquetures dans le réceptacle 6 lors du compactage afin d'éviter tout risque d'engorgement et de blocage du compacteur 8, garantissant ainsi la sûreté de fonctionnement de l'installation 1. Selon une variante du procédé intéressant plus particuliement la phase de conditionnement, après la mise en place 133 du couvercle et avant l'évacuation 140, le récipient 171 est cerclé. A cet effet, l'installation 1 est équipée d'une machine de cerclage 172, du type Rebichon-Signote, tel que le montre la fig. 4. Cette machine 172 est connectée par la ligne 30 à l'unité de commande 19 qui déclenche la procédure de cerclage lors du déroulement de la phase 130 de conditionnement final. De même, le conditionnement des déchiquetures peut être effectué sans la mise en oeuvre d'un récipient amovible 171, le bloc de déchiquetures étant alors simplement cerclé ou houssé, afin d'éviter tout foisonnement lors de son évacuation hors du réceptacle 6. Cet objectif peut être aussi atteint par l'adjonction d'un liant dans les déchiquetures au cours de leur déversement. L'installation 1 est alors équipée d'un dispositif d'injection, non représenté, piloté par l'unité de commande 19. Enfin, la phase de conditionnement final 130 peut comprendre, avant l'évacuation 140, une étape de perforation du bloc de déchets. L'installation 1 est alors pourvue d'une unité de perçage pilote par l'unité de commande 19. Les perforations ainsi obtenues permettent d'accélérer l'immersion ou l'incinération des blocs de déchets produits par l'installation 1. Dans une forme préférée de réalisation de l'installation 1, le sas 2 est équipé d'un guichet 30, du type vide ordures, comme le montre la fig. 4. Ce guichet 30 est constitué d'une porte basculante 31 et d'un volet oscillant 32 interdisant l'accès au déchiqueteur 3 lorsque le guichet 30 est ouvert. Le détecteur de chargement 25 est alors constitué d'un témoin d'ouverture et d'un dispositif de verrouillage de la porte basculante 31, tous deux raccordés à à l'unité de commande 19. Cette disposition permet d'éviter tout chargement de déchets lorsque le déchiqueur est à l'arrêt. Pour ce faire, l'unité 19 active le déchiqueteur 3 dés l'ouverture de la porte 31 ou bloque cette même porte lorsque l'installation 1 est hors tension ou le réceptacle plein Tii. Dans une autre variante de réalisation de l'installation 1, le seuil de la trémie 4 est espacé de l'ouverture haute du réceptacle d'une distance définissant une course morte 33 du piston 9. Sur toute la hauteur du cette course 33, la section de sortie 4a est obturée par la jupe 15, le piston étant situé à l'extérieur du réceptacle en position intermédiaire IV. Selon une autre disposition de la même variante, la trémie 4 présente une capacité suffisante pour contenir la production du déchiqueteur pendant le déroulement des phases de conditionnement final 130 et d'évacuation 140. La combinaison de ces deux dispositions permet d'éliminer l'étape d'arrêt 131 du déchiqueteur 3 intervenant en début de la phase de conditionnement et donc d'aboutir à une augmentation de la capacité de traitement de l'installation 1. Afin d'obtenir un déroulement du procédé et un fonctionnement de l'installation 1 totalement automatique, il est possible d'équiper cette dernière d'un dispositif d'assistance 34 pour l'évacuation du contenu du réceptacle 6. Un tel dispositif 34 peut, notamment, être constitué par un pousseur actionné par un vérin double effet, dont l'alimentation, à partir de la centrale 12, est pilotée par l'unité de commande 19. Dans un même objectif d'automatisation totale, l'installation 1 peut être complétée d'un système d'alimentation automatique 35 en récipient vide, tel qu'illustré à la fig. 2. Ce système est raccordé par la ligne 36 à l'unité 19 qui en assure la commande. L'installation 1 ainsi formée peut constituer un maillon d'une chaîne de traitement automatique de déchets divers. Selon une autre forme, non représentée, de réalisation de l'installation 1, l'obturateur mobile 15, assurant l'ouverture et la fermeture de la section de sortie, est constitué d'un dispositif indépendant piloté par l'unité 19. Afin d'assurer un fonctionnement de l'installation conforme au procédé selon l'invention, l'unité 19 doit commander la fermeture de l'obturateur 15 avant tout déplacement du piston dans le puits. L'obturateur mobile 15 peut aussi être formé par un volet indZendant passif actionné par les déplacements du piston 9 dans le puits 5. Toutefois, la présence d'un tel obturateur 15 n'est pas indispensable à la constitution d'une installation 1 conforme à l'invention. En effet, l'unité 19 peut piloter le fonctionnement de l'installation 1, selon une forme simplifiée du procédé dans laquelle le déchiqueteur 3 et le compacteur 8 sont activés alternativement jusqu'au complet remplissage du réceptacle 6. Afin d'éviter tout dysfonctionnement de l'installation 1, l'étape d'activation du déchiqueteur 3 est toujours suivie d'une temporisation permettant le déversement dans le réceptacle 6 de la totalité des déchiquetures contenues dans la trémie 4. Lorsque le réceptacle 6 est plein, état 12l. Le déchiqueteur 3 est désactivé puis les phases de conditionnement 130 et d'évacuation 140 interviennent. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICA1IONS: 1 - Procédé pour la réduction du volume et le conditionnement de produits divers, notamment de déchets, le procédé étant du type comprenant une opération de broyage I déchiquetage, une opération de chargement des déchiquetures dans un réceptacle (6) et une opération de compactage des déchiquetures, caractérisé en ce qu'il consiste, après l'opération de broyage déchiquetage, à:: - déverser par gravité les déchiquetures dans le réceptacle (6), - assurer le déroulement séquentiel des opérations de déchiquetage, de déversement et de compactage pour, alternativement, déverser les déchiquetures et les compacter dans le réceptacle (6), - interrompre le déversement des déchiquetures dans le réceptacle, lorsque ce dernier est plein, - conditionner, pendant cette interruption, les déchiquetures compactées pour assurer leur cohérence en vue d'obtenir un bloc unitaire, - et évacuer ce bloc de déchets du réceptacle. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conditionnement consiste à mettre en oeuvre un récipient amovible (17,) à l'intérieur duquel sont compactées les déchiquetures. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractarisé en ce que le conditionnement consiste à injecter un liant dans les déchiquetures. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conditionnement consiste à cercler le contenu du réceptacle (6). 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, carai: en ce que l'opération de conditionnement est suivi d'une opération de perforation du bloc obtenu avant son évacuation. 6 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, du type comportant, notamment, un broyeur/déchiqueteur (3), un compacteur (8) et un réceptacle de compactage (6), caractérisée en ce qu'elle comprend: - un puits vertical (5) surplombant le réceptacle (6), - une trémie (4) située en sortie du déchiqueteur (3) et débouchant dans le puits (S), - un compacteur (8) formé par un piston de compactage (9) à déplacement rectiligne vertical disposé dans le puits (5), - des moyens de conditionnement (17) des déchiquetures produites et déversées dans le réceptacle (6), - un dispositif de contrôle (16) du niveau de remplissage du réceptacle, - et une unité de commande (19) reliée au moins au déchiqueteur et au compacteur de façon à assurer alternativement le déversement et le compactage des déchiquetures dans le réceptacle (6), et à interrompre le déversement des déchiquetures dans le réceptacle (6), lorsque ce dernier est plein, pour permettre le conditionnement en bloc unitaire des déchiquetures et l'évacuation de ce bloc. 7 - Installation selon la revendication 6, caractrisée en ce qu'elle comprend un obturateur mobile (15) fermant la section de sortie (4a) de la trémie dans le puits (S). 8 - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'obturateur mobile (15) est actionné par le passage du piston (9). 9 - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'obturateur mobile (15) est commandé par l'unité (19). 10 - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'obturateur mobile (15) est réalisé sous la forme d'une paroi solidaire du piston de compactage (9). 11 - Installation selon l'une des revendications 6 à 8, caractériséeence que les moyens de conditionnement (17) comprennent un récipient amovible (171) disposé dans le réceptacle (6). 12- Installation selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que le piston de compactage est actionné par un transformateur d'énergie constitué d'une centrale hydraulique et d'un vérin double effet équipés d'un dispositif de réglage de la pression de compactage.