Brevet FR2817773A1 — publié le 20020614

DISPOSITIF DE BROYAGE D'OBJETS, NOTAMMENT DES MORCEAUX DE PNEUS La présente invention concerne un dispositif de broyage d'objets, notamment des morceaux de pneus, comportant un bâti, un tambour rotatif dans ce bâti autour d'un axe de rotation, au moins une lame solidaire du tambour et au moins une contre-lame solidaire du bâti. On connaît déjà divers dispositifs de broyage d'objets tel que définis cidessus. Ces dispositifs permettent de réduire des objets en granules de taille déterminée. Ils sont notamment utilisés dans des machines de recyclage de déchets à base de matière synthétique, en particulier des déchets de pneus de véhicules automobiles. Ces dispositifs sont conçus pour récupérer séparément les divers composants contenus dans les pneus, en l'occurrence du caoutchouc, des fils d'acier et des fibres textiles. Ces dispositif comportent un bâti supportant une à trois contre-lames, et un tambour rotatif portant généralement une ou deux lames. Typiquement, les lames et les contre-lames ont des longueurs égales et sont réalisées en une seule pièce. Elles sont disposées parallèlement à l'axe de rotation du tambour et s'étendent sensiblement sur toute sa longueur. Lors de la rotation du tambour, les lames passent successivement devant les contre-lames. Dans certaines positions du tambour, l'une des lames est adjacente et parallèle à l'une des contre-lames sur toute la longueur de la contre-lame. Les objets sont alors broyés en granules entre la lame et la contre-lame. L'énergie utilisée pour broyer les objets est répartie sur toute la longueur de la contre-lame. La puissance linéaire de broyage disponible est égale au rapport de la puissance d'entraînement du tambour divisée par la longueur totale de la contre-lame. Etant donné que la longueur des contrelames est relativement importante, la puissance linéaire est relativement faible. De plus, la puissance nécessaire varie très fortement lors de la rotation du tambour. En effet, lorsque l'une des lames est adjacente à l'une des contre-lames et que des objets sont broyés, la puissance nécessaire est grande. En dehors de ces moments là, qui sont relativement courts par rapport à la durée totale d'un cycle de rotation du tambour, la puissance nécessaire est pratiquement nulle. Cette répartition irrégulière de la puissance engendre des contraintes mécaniques importantes. Il est également nécessaire de réaliser des pièces mécaniques qui résistent à la puissance maximale nécessaire, de même qu'il est nécessaire d'utiliser un moteur qui soit capable de délivrer la puissance maximale requise. Cette puissance maximale est très nettement supérieure à la puissance moyenne. Ainsi, il est indispensable de surdimensionner la machine, ce qui augmente son coût de fabrication et d'utilisation ainsi que son poids. Dans les dispositifs selon l'art antérieur, les lames et les contre-lames ont des profils biseautés, présentant une section transversale de forme approximativement triangulaire terminée par un fil. Ces profils sont nécessaires du fait que la puissance linéaire est relativement faible. Ce fil est relativement fin. Il est donc peu résistant et s'use très rapidement. Le fil s'émousse du fait notamment de contraintes de cisaillement importantes lors du broyage, et en particulier de la présence des fils d'acier dans les morceaux de pneus. Cette usure conduit à un mauvais broyage des déchets. La taille des granules peut varier fortement et être supérieure à la taille requise. Des fils d'acier peuvent également rester liés au caoutchouc de ces granules, rendant impossible leur séparation et donc le recyclage correct de l'acier et du caoutchouc. La présence des fils d'acier peut aussi endommager d'autres machines d'une installation de recyclage. Pour compenser la diminution des performances du broyage due à l'usure, il n'est pas simplement possible d'augmenter la puissance d'entraînement du tambour. En effet, d'une part, cela augmenterait fortement les coûts, et d'autre part, cela conduirait à une accélération de l'usure de la lame et de la contre-lame et réduirait encore davantage l'efficacité du broyage. Finalement, cela aurait comme conséquence une augmentation de la température, ce qui pourrait conduire à une fusion des granules ou une agglomération. En pratique, les lames et les contre-lames doivent être changées très fréquemment, après une durée d'utilisation très courte, généralement d'une seule journée. Ceci implique un coût d'entretien et d'utilisation élevé et une durée d'immobilisation du dispositif de broyage relativement grande. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en fournissant un dispositif de broyage d'objets utilisant des lames plus résistantes à l'usure, peu coûteuses et de profil simple, qui sont disposées de façon à obtenir une puissance linéaire de broyage élevée, et qui peuvent être utilisées plusieurs fois dans différentes positions de travail par simple retournement, sans aiguisage. Ce but est atteint par un dispositif de broyage tel que défini en préambule et caractérisé en ce que ladite lame est disposée sur le tambour de façon que ladite contre-lame n'est jamais adjacente et parallèle à ladite lame sur toute la longueur de la contre-lame. Selon un mode de réalisation préféré, ladite contre-lame est disposée sensiblement parallèlement à l'axe de rotation du tambour. Chaque lame est de préférence formée d'au moins deux tronçons de lame parallèles à l'axe de rotation du tambour, ces tronçons n'étant pas tous alignés. Selon un mode de réalisation avantageux, le milieu des tronçons de chaque lame est disposé sur une courbe qui n'est pas une droite parallèle à l'axe de rotation du tambour, cette courbe pouvant être une courbe hélicoïdale. La contre-lame est avantageusement formée de plusieurs tronçons de contrelames. Selon un mode de réalisation préféré, chaque tronçon de lame et chaque tronçon de contre-lame a une section transversale rectangulaire. Le dispositif selon l'invention comporte avantageusement des moyens de fixation des tronçons de lame au tambour, ces moyens de fixation étant agencés pour permettre de fixer chaque tronçon de lame dans au moins deux positions différentes. Le dispositif de broyage comprend de préférence un compartiment d'alimentation en morceaux à broyer et un compartiment de calibrage des granules, ce compartiment de calibrage étant avantageusement délimité par une grille perforée. Le dispositif de l'invention peut en outre comporter des moyens de refroidissement de ladite contre-lame et/ou dudit tambour. La présente invention et ses avantages seront mieux compris en référence à la description d'un mode de réalisation de l'invention, ainsi qu'aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif de broyage selon l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif de broyage de la figure 1 ; et la figure 3 est une vue en coupe d'un détail du dispositif de la figure 1. En référence aux figures, le dispositif de broyage 10 selon l'invention est conçu pour broyer des objets, en particulier des pneus de véhicules automobiles. Il est approvisionné en pneus ou en morceaux de pneus, par exemple de dimensions comprises approximativement entre 10 et 30 cm. Ces morceaux contiennent essentiellement du caoutchouc mélangé et aggloméré à des fils d'acier et à des fibres textiles. Le dispositif réduit ces morceaux en granules dont la taille peut être comprise par exemple entre 12 et 30 mm. Le dispositif de broyage 10 comporte essentiellement un bâti 11 supportant au moins une contre-lame 12, 12', et un tambour 13 rotatif autour d'un axe de rotation 14 et supportant au moins une lame 15,15'. Dans l'exemple illustré, le dispositif comporte quatre lames et deux contre-lames. Le bâti 11 comporte une bouche d'alimentation 16 s'ouvrant vers le haut de celui-ci et agencée pour recevoir les objets à broyer. Cette bouche d'alimentation 16 communique avec une chambre de broyage 17 ménagée à l'intérieur du bâti 11. Le tambour 13 est logé dans la chambre de broyage 17, sous la bouche d'alimentation 16, de telle façon que l'axe de rotation 14 soit sensiblement horizontal. La longueur du tambour 13 est approximativement égale à celle de la chambre de broyage 17 de façon que ses deux extrémités soient adjacentes aux parois transversales de la chambre. Le tambour 13 est couplé à une extrémité d'un arbre d'entraînement 18. Cet arbre d'entraînement est couplé à un ensemble 19 de transmission de puissance, tel qu'un ensemble moteur-réducteur électrique à courroie, qui commande la rotation de l'arbre d'entraînement 18 et de ce fait du tambour. Les deux contre-lames 12,12'sont fixées au bâti par des moyens de fixation 20 pouvant notamment comporter des supports et des vis. Les contre-lames 12,12'sont disposées horizontalement à l'intérieur de la chambre de broyage 17, le long de deux côtés opposés de la bouche d'alimentation 16, sensiblement parallèlement à l'axe de rotation 14 du tambour. Elles ont une longueur sensiblement égale à la longueur de ce tambour 13. Les contrelames 12,12'sont chacune décalées d'un angle approximativement égal à 60 degrés par exemple, par rapport au plan médian vertical du tambour 13, de part et d'autre de la bouche d'alimentation 16. Ces contre-lames 12, 12'ont une section transversale rectangulaire définissant quatre arêtes de coupe longitudinales. Elles sont réalisées en un matériau résistant à l'usure, tel qu'un acier trempé par exemple. Dans un mode de réalisation préféré, les contre-lames sont formées de tronçons de contre-lames 21 identiques et alignés. Dans ce cas, lorsque l'un des tronçons 21 est endommagé ou usé, il n'est pas nécessaire de remplacer toute la contre-lame, mais uniquement le tronçon endommagé. Le dispositif de broyage 10 comporte de préférence quatre lames 15,15' solidaires du tambour rotatif 13, qui sont décrites en détail ci-dessous. Ces lames 15,15'sont fixées sur le tambour 13 par des moyens de fixation 22 pouvant notamment comporter des supports et des vis. Elles sont agencées pour coopérer avec les contre-lames 12,12'de façon à réduire les objets à broyer en granules, lors de la rotation du tambour 13. Les lames 15, 15'sont formées de tronçons de lames 23. Chacun de ces tronçon 23 est disposé sensiblement parallèlement à l'axe de rotation 14 du tambour 13. Les tronçons 23 sont décalés angulairement à la périphérie du tambour 13 de façon qu'ils ne soient pas tous alignés. Dans l'exemple illustré, chaque lame est formée de huit tronçons de lames 23 répartis de manière étagée sur la longueur du tambour 13. Les milieux des tronçons de lame 23 sont disposés sur quatre courbes hélicoïdales distinctes à la périphérie du tambour 13. Chaque tronçon de lame 23 a une longueur égale approximativement au huitième de la longueur des contre-lames 12,12'. Les huit tronçons de lame 23 de chaque lame sont agencés pour coopérer successivement avec les huit tronçons de contre-lames 21. Les tronçons de lames 23 ont également une section transversale rectangulaire, les bords de ces tronçons définissant quatre arêtes de coupe longitudinales. Ils sont réalisés en un matériau résistant à l'usure, tel qu'un acier trempé par exemple. Le dispositif 10 comporte en outre une grille de calibrage 24 délimitant la partie inférieure de la chambre de broyage 17. La tambour 13, les deux contre-lames 12, 12'et la grille de calibrage 24 définissent un compartiment de calibrage 25 des granules. Cette grille 24 est perforée d'une multitude de trous calibrés au diamètre requis, par exemple 16 mm. Elle est de préférence maintenue de façon amovible sur le bâti 11, de manière à pouvoir être nettoyée ou remplacée par une autre grille ayant un calibrage différent. La grille 24 peut également être couplée à des moyens de déplacement, tels que des vérins, pour la déplacer dans une position basse de nettoyage ou de remplacement. La grille 24 délimite, de l'autre côté du compartiment de calibrage 25, un compartiment d'évacuation 27 des granules dans la partie inférieure du bâti 11. Le dispositif de broyage 10 comporte également des moyens 28 de refroidissement de la chambre de broyage 17. Ces moyens de refroidissement peuvent être formés de circuits de refroidissement à air, à eau ou à liquide caloporteur et être disposés au moins partiellement à l'intérieur du tambour 13 et dans le bâti 11, à proximité des contre-lames 12, 12'. Ils sont agencés pour refroidir les granules lors de leur passage dans la chambre de broyage 17 et empêcher que la température de ces granules n'excède une température critique à laquelle ils pourraient fondre et s'agglomérer ou s'enflammer, entravant ainsi le bon fonctionnement et la sécurité du dispositif de broyage 10. La figure 3 illustre de façon détaillée, les moyens de fixation 22 d'un tronçon de lame 23 au tambour ainsi que les moyens de fixation 20 d'un tronçon de contre-lame 21 au bâti. Les moyens de fixation 22 comportent des supports de lame 29 formé d'un bloc métallique vissé au tambour. Chaque tronçon de lame 23 est fixé par un support 29 différent. Chaque tronçon de lame est vissé à son support respectif. De manière similaire, chaque tronçon de contre-lame 21 est fixé au bâti par l'intermédiaire de supports de contre-lame 30 vissés au bâti. Le fonctionnement du dispositif de l'invention est décrit ci-dessous, en admettant que le sens de rotation du tambour 13 corresponde au sens horaire, indiqué par la flèche R sur la figure 2. Dans ce cas, la contre-lame 12 est appelée contre-lame de broyage alors que la contre-lame 12'est appelée contre-lame de retenue. Les morceaux de pneus sont introduits dans la chambre de broyage 17 par la bouche d'alimentation 16. Lors du passage de l'un des tronçons 23 d'une lame 15, 15'devant l'une des contre-lames 12 ou 12', les déchets sont broyés en granules par cisaillement entre deux arrêtes de coupe coopérantes de cette lame 15,15'et de cette contre-lame 12,12'. Il est à noter que la totalité des fils d'acier initialement présents dans les pneus, ainsi qu'une partie des fibres textiles, sont alors arrachés et libérés des granules lors du broyage. Par conséquent, un mélange désuni, qui se compose essentiellement de granules de caoutchouc mélangé et aggloméré à des fibres textiles, ainsi que de fils d'acier et de fibres textiles, est entraîné dans le compartiment de calibrage 25. Les granules ayant la taille requise, c'est-à-dire inférieure à 16 mm, ainsi que les fils d'acier et les fibres textiles libérées, sont pressés à travers les trous de calibrage de la grille 24. Ces divers composants sont alors poussés dans le compartiment d'évacuation 27 du dispositif 10. Les granules n'ayant pas la taille requise, c'est-à-dire supérieure à 16 mm, sont entraînés par les lames 15,15'vers la contre-lame de retenue 12', entre lesquelles ils sont broyés une seconde fois. Ces granules circulent autour du tambour 13, successivement à travers la chambre de broyage 17 et le compartiment de calibrage 25 jusqu'à ce que leur taille soit correcte. Ils sont alors évacués à leur tour à travers la grille de calibrage 24. Le dispositif de broyage 10 tel que décrit ci-dessus a de nombreux avantages. La puissance d'entraînement du tambour 13 est utilisée successivement sur des zones de travail très courtes des contre-lames 12, 12', en l'occurrence sur le huitième de leur longueur totale. De ce fait, la puissance linéaire de broyage disponible, qui est égale à la puissance d'entraînement du tambour 13 sur la longueur des tronçons de lames 15,15', est très élevée pour une puissance d'entraînement donnée, ce qui est très économique. Cette puissance de broyage élevée permet d'utiliser des lames 15,15'et des contre-lames 12,12'de profil rectangulaire simple, comme mentionné précédemment, sans biseau ni tranchant, tout en réalisant un broyage très performant, non plus par découpage mais plutôt par cisaillement des déchets sous fortes contraintes. La puissance est répartie sur la totalité d'un cycle, de sorte que la puissance maximale requise est proche de la puissance moyenne. Dans ce cas, il n'est plus nécessaire de surdimmensionner le moteur et les pièces mécaniques, ce qui diminue le coût de fabrication et le poids de l'installation. Les lames 15, 15'sont relativement épaisses et résistent plus longtemps à l'usure, due notamment aux contraintes de cisaillement importantes et en particulier à la présence des fils d'acier dans les morceaux de pneus. Leurs arêtes de coupe s'émoussent plus lentement, ce qui prolonge sensiblement leur durée de vie. La réduction des déchets est plus efficace et la taille des granules obtenus est aussi sensiblement constante dans le temps. Les fils d'acier sont correctement arrachés et libérés du caoutchouc des granules, ce qui permet de séparer correctement l'acier du caoutchouc et ainsi de les recycler facilement. Par ailleurs, les lames 15, 15'et les contre-lames 12,12' chauffent peu, du fait de leur épaisseur plus importante et de leur usure lente. Les lames 15,15'et les contre-lames 12,12'ont un profil rectangulaire simple et sont relativement peu coûteuses à fabriquer. En outre, elles comportent chacune quatre arêtes de coupe. Il suffit donc de les retourner et de les fixer dans une position de travail différente pour remplacer une arête de coupe usée par une arête de coupe vive. Chaque lame 15,15'et contrelame 12,12'peut donc être utilisée quatre fois, sans aiguisage. Ceci implique un coût d'entretien et d'utilisation faible et une durée d'immobilisation du dispositif de broyage 10 relativement courte. Ce dispositif de broyage 10 peut recycler divers déchets mélangés composés au moins partiellement d'une matière synthétique, telle que du caoutchouc vulcanisé. En particulier, des déchets tels que des articles moulés, des tapis de sol ou de véhicules, des semelles de chaussures par exemple, peuvent être broyés dans ce dispositif. De même, ce dispositif peut être utilisé pour broyer divers objets, tels que du bois, de la pâte de bois, des aliments ou autres. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment, mais s'étend à toute modification ou variante évidente pour l'homme du métier. Par exemple, le nombre, la longueur, le profil, la forme et la disposition des lames et des contre-lames peuvent être différents. En particulier, les contre-lames peuvent être disposées de façon inclinées par rapport à l'axe de rotation du tambour. Cela permet, lors de la rotation du tambour 13, de travailler sur une zone quasi ponctuelle des contre-lames et d'augmenter encore très sensiblement la puissance linéaire de broyage. Selon une variante de réalisation, le tambour 13 peut comporter des lames de forme hélicoïdale, enroulées sur au moins une partie de la longueur du tambour. REVENDICATIONS 1. Dispositif de broyage d'objets, notamment des morceaux de pneus, comportant un bâti, un tambour rotatif dans ce bâti autour d'un axe de rotation, au moins une lame solidaire du tambour et au moins une contre-lame solidaire du bâti, caractérisé en ce que ladite lame (15, 15') est disposée sur le tambour (13) de façon que ladite contre-lame (12,12') n'est jamais adjacente et parallèle à ladite lame sur toute la longueur de la contre-lame. 2. Dispositif de broyage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite contre-lame (12,12') est disposée sensiblement parallèlement à l'axe de rotation du tambour, en ce que chaque lame (15,15') est formée d'au moins deux tronçons de lame (23) parallèles à l'axe de rotation (14) du tambour (13), et en ce que ces tronçons de lame (23) ne sont pas tous alignés. 3 Dispositif de broyage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le milieu des tronçons (23) de chaque lame est disposé sur une courbe qui n'est pas une droite parallèle à l'axe de rotation (14) du tambour. 4. Dispositif de broyage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite courbe est une courbe hélicoïdale. 5. Dispositif de broyage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite contre-lame (12,12') est formée de plusieurs tronçons de contre- lames (21). 6 Dispositif de broyage selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque tronçon de lame (23) a une section transversale rectangulaire. 7. Dispositif de broyage selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque tronçon de contre-lame (21) a une section transversale rectangulaire. 8. Dispositif de broyage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fixation (22) des tronçons de lame (23) au tambour (13), et en ce que ces moyens de fixation sont agencés pour permettre de fixer chaque tronçon de lame (23) dans au moins deux positions différentes. 9. Dispositif de broyage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une bouche d'alimentation (16) en objets à broyer et un compartiment (25) de calibrage de granules. 10 Dispositif de broyage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le compartiment de calibrage (25) est délimité par une grille (24) perforée. 11. Dispositif de broyage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de refroidissement (28) de ladite contre-lame (12,12') et/ou dudit tambour (13).