Brevet FR2921850A1 — publié le 20090410

Dispositif et système de traitement des ordures ménagères La présente invention se rapporte à un dispositif et à un système de traitement et de valorisation des ordures ménagères. Elle se rapporte notamment à la valorisation des sacs poubelles. II existe des procédés pour valoriser les ordures ménagères, notamment le tri puis la transformation des déchets organiques en compost. Cependant, les ordures ménagères sont généralement contenues dans des sacs poubelles, résistants et difficiles à ouvrir. Ainsi, il faut beaucoup de temps à des opérateurs pour ouvrir les sacs et libérer les ordures proprement dites puis, si nécessaire, en trier le contenu avant une transformation ultérieure. Un premier objectif de l'invention est de proposer une solution pour faciliter les opérations de tri, notamment l'ouverture des sacs. Un deuxième objectif de l'invention est en outre de proposer un système pour améliorer la valorisation des ordures ménagères, notamment celle des sacs. Selon l'invention, un tel dispositif est un dispositif mélangeur pour ordures ménagères comprenant ledit tambour comprenant un volume intérieur défini par deux tympans en forme générale de disque disposés transversalement à l'axe de mélange, à distance l'un de l'autre selon ledit axe, et une ceinture de forme générale cylindrique reliant les bords desdits tympans, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des pelles de mélange faisant saillie sur une surface intérieure de la ceinture, au moins une desdites pelles comprenant, sur une crête distante de la ceinture, une denture de déchiquetage de sacs de déchets ménagers. De préférence, chaque pelle s'étend d'un tympan à l'autre. De préférence, chaque pelle est disposée sensiblement parallèlement à l'axe de mélange. Les pelles peuvent en outre être prévues pour faire radialement saillie sur la surface intérieure de la ceinture. La denture s'étend avantageusement sur une majeure partie de la longueur de la pelle, à partir d'un tambour. La denture a de préférence une inclinaison transversale au tambour, selon une direction correspondant au sens de mélange. Ainsi, lors du mélange, elle vient se ficher dans les sacs qui se trouveraient sur son passage, pour les déchirer. Le dispositif peut comprendre un nombre pair de pelles, et une pelle équipée d'une denture être disposée alternativement entre deux pelles sans denture. Ainsi, une série de pelles est plus particulièrement affectée à l'ouverture des sacs. L'autre série de pelles, qui ne risque pas d'accrocher certains déchets, est plus particulièrement adaptée à en assurer le mélange. Les pelles équipées d'une denture ont de préférence chacune une hauteur sensiblement constante et sensiblement comprise entre 6 et 9 pour cent du diamètre intérieur du tambour. Les pelles sans denture ont de préférence chacune une hauteur sensiblement constante et sensiblement comprise entre 9 et 13 pour cent du diamètre intérieur du tambour. La denture peut être réalisée en une plaque dont un bord libre comprend une découpe en forme de triangles successifs, fixée sur la crête 15 de la pelle par un bord opposé au bord libre. Dans un tel dispositif, l'un des tympans peut être affecté à l'approvisionnement des ordures dans le tambour, au voisinage de l'axe, et une trappe prévue pour l'évacuation du mélange être aménagée dans le tympan opposé, au voisinage immédiat de la ceinture, ledit tambour 20 comprenant en outre une spire s'étendant le long de la surface intérieure de la ceinture depuis une extrémité d'une première pelle, à proximité du tympan d'entrée, en s'éloignant du tympan d'entrée en direction du tympan de vidange tout en se rapprochant jusqu'à une pelle immédiatement voisine selon le sens de mélange. Le dispositif peut comprendre plusieurs spires, 25 chacune entre deux pelles voisines, la trappe être disposée entre deux pelles, à proximité immédiate de la pelle voisine dans le sens de mélange et la spire correspondante s'étendre jusqu'au tympan de vidange, alors que la ou les autres spires rejoignent une pelle respective à distance dudit tympan de vidange. Une spire peut être formée d'une tôle fixée perpendiculairement 30 sur la face intérieure de la ceinture, et de hauteur, de préférence constante, comprise entre 0,6 et 1 fois la hauteur d'une pelle. Le dispositif peut comprendre en outre des moyens d'aspiration pour des résidus non organiques et des fines. Un système de valorisation des déchets ménagers selon l'invention est particulièrement remarquable en ce qu'il comprend un dispositif de mélange selon l'invention équipé de tels moyens d'aspiration, et en ce qu'il comprend en outre un dispositif pour gazéifier des déchets et des fines aspirés. Un tel système comprend avantageusement un dispositif pour produire de l'électricité à partir des déchets et des fines gazéifiés. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non limitatifs. Aux dessins annexés : La figure 1 est une vue partiellement arrachée d'un dispositif selon l'invention ; La figure 2 est une vue en coupe d'une pelle simple pour le dispositif de la figure 1 ; La figure 3 est une vue partielle, en perspective et en coupe, d'une pelle dentée pour le dispositif de la figure 1 ; et, La figure 4 est une vue schématique d'un système de traitement des ordures ménagères incluant un dispositif selon l'invention. Comme particulièrement illustré à la figure 1, un dispositif 1 selon l'invention comprend un tambour de mélange 2. Le tambour est prévu pour recevoir des ordures à traiter, les homogénéiser et les mélanger avec des produits de traitement adaptés. Le tambour repose sur des rouleaux 3 qui servent à son support et à son entraînement en rotation, autour d'un axe de tambour X2. Le mélange se fait selon un sens de rotation choisi, illustré par une flèche M. Dans l'exemple illustré, l'axe de tambour X2 est sensiblement horizontal. Le tambour 2 définit un espace intérieur prévu pour recevoir les ordures. Cet espace intérieur est défini par une ceinture sensiblement cylindrique 4 et deux tympans 6,7. La ceinture 4 est sensiblement de révolution autour de l'axe X2. Les tympans ont chacun sensiblement une forme générale d'un disque perpendiculaire à l'axe X2, lesdits deux tympans étant distants l'un de l'autre selon l'axe X2 et leurs bords périphériques étant reliés entre eux par la ceinture 4. Le dispositif de la figure 1 comprend en outre une trémie 10 prévue pour recevoir les ordures prévues pour être traitées dans le dispositif. Une vis d'approvisionnement 8 est disposée au fond de la trémie 10. Cette vis est du type vis sans fin ; elle est sensiblement coaxiale avec le tambour 2, c'est-à-dire que l'approvisionnement se fait au travers d'un tympan d'entrée 6 parmi les deux tympans 6,7 du tambour, sensiblement au centre du tympan d'entrée 6. Le dispositif comprend aussi une trappe 9 pour l'évacuation des ordures contenues dans le tambour. Cette trappe est formée dans l'autre tympan, dit tympan de vidange 7. Une trémie 11 et une vis sans fin 12 permettent de recueillir les ordures à la sortie de la trappe 9, puis de les transporter. Pour assurer le mélange à l'intérieur du tambour 2, celui-ci comprend des pelles 13,14 et des spires 15,16. Chaque pelle s'étend d'un tympan à l'autre, sensiblement longitudinalement, c'est-à-dire sensiblement parallèlement à l'axe X2. Chaque pelle s'étend radialement depuis une surface intérieure de la ceinture, en direction de l'axe X4. Les pelles sont régulièrement réparties autour de l'axe X2. Dans l'exemple illustré, les pelles sont au nombre de huit. Les pelles sont en outre de deux catégories ; les pelles de l'une sont équipées de dents alors que les autres n'en comportent pas. Dans l'exemple illustré il y a 4 pelles dentées 14 disposées alternativement entre deux pelles non dentées 13. Chaque pelle a une section transversale creuse, sensiblement symétrique de part et d'autre d'un plan P radial et longitudinal respectif (voir figure 3). La section va en se rétrécissant à mesure que l'on s'éloigne de la ceinture 2, d'abord lentement, puis plus rapidement par une pointe triangulaire formant une crête de la pelle. Les dents 17 sont formées dans une plaque 18 fixée sur un des côtés de la pointe, de sorte qu'elle est inclinée relativement au plan radial P respectif, dans le sens M de mélange. Les dents 17 sont formées dans un bord libre de la plaque 18, de façon à ce qu'elles dépassent au-delà de la crête de la pelle. Dans l'exemple illustré, les dents s'étendent sur toute la profondeur L17 de la plaque dépassant au- delà de la crête de la pelle. La plaque s'étend longitudinalement depuis le tympan d'entrée 6 sur une distance L18 supérieure à la moitié de la longueur L2 du tambour. Chaque spire 15,16 s'étend le long de la surface intérieure de la ceinture 2 depuis une extrémité d'une première pelle 13,14, à proximité du tympan d'entrée 6, en s'éloignant du tympan d'entrée en direction du tympan de vidange 7 tout en se rapprochant jusqu'à une pelle 14,13 immédiatement voisine selon le sens de mélange M. Une spire 15,16 est disposée entre chaque pelle et chacune de ses voisines immédiates. Des spires courantes 15 s'arrêtent à une distance L15 du tympan de vidange 7. Les spires courantes 15 forment avec un plan transversal, par exemple avec un tympan, un angle A15. De préférence, on choisit L2 - L15 On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif 1. Les ordures ménagères sont transportées jusqu'au dispositif 1 puis déversées dans la trémie 10. De là, les ordures sont entraînées par la vis sans fin 8 jusque dans le tambour 2 où elles pénètrent sensiblement au milieu du tympan d'entrée 6. Le tambour étant en rotation selon le sens M prévu pour le mélange, les déchets sont brassés par les pelles 13,14 à mesure où ils sont introduits et durant leur présence dans le tambour 2. Des produits sont ajoutés au cours du brassage pour accélérer la stabilisation et assurer la désinfection des ordures. Les sacs plastiques, notamment, sont déchirés par les dents 17 des pelles dentées 14 ; les ordures qu'ils contiennent encore sont libérées et viennent se mélanger aux autres. Au cours du mélange, les restes de sacs plastiques, généralement plus légers que les ordures en tant que telles, ainsi que les particules fines, sont entraînés dans le courant d'air, et évacués par la cheminée 19 pour être traités spécifiquement. Les spires 15,16, lorsque le tambour est en rotation selon le sens de mélange M, tendent à ramener les ordures vers le tympan d'entrée 6, ce qui a pour effet de les mélanger plus homogènement avec des ordures nouvellement rentrantes. L'homogénéité du mélange final en est ainsi améliorée. Lorsque le mélange est terminé, le tambour est ensuite mis en rotation selon le sens inverse de M. Dans ce sens de rotation inverse, les spires 15,16 tendent à ramener les ordures vers le tympan de vidange 7, c'est-à-dire notamment vers la trappe 9. En particulier, la spire 16 qui s'étend jusqu'au tympan de vidange 7, au voisinage immédiat de la trappe, permet de ramener les ordures jusque derrière la trappe 9, ce qui facilite leur évacuation. Pour faciliter le mélange, le tambour 2 est prévu tel que sa longueur L2 mesurée selon l'axe de mélange X2 est inférieure à son diamètre intérieur D2. Un dispositif 1 selon l'invention, notamment tel que représenté à la figure 1 peut être intégré dans un système 30 de valorisation des ordures ménagères tel qu'illustré schématiquement à la figure 4. Outre le dispositif 1, illustré par le tambour 2, le système 30 comprend un digesteur 31, un dispositif 32 de gazéification des déchets entraînés par le courant d'air, c'est-à-dire notamment les morceaux de sacs plastiques, et une centrale électrique 33 apte à produire de l'électricité à partir des gaz ainsi produits. Au-delà du tambour 2, les ordures peuvent ensuite être amenées par la vis sans fin 12, jusque dans le digesteur 31. La digestion de ces ordures permet de les stabiliser. Elles peuvent alors faire l'objet d'un tri supplémentaire, manuel, dans des conditions de confort amélioré pour les opérateurs. Les ordures extraites du digesteur, éventuellement après le tri supplémentaire, forment un terreau 34 qui peut être immédiatement réutilisé, notamment dans l'agriculture. Par ailleurs, les déchets plastiques et les fines extraits du tambour 2 au travers de la cheminée 19, sont dirigés vers le dispositif de gazéification 32 pour y être transformés en un gaz utilisable par la centrale 33 pour produire de l'électricité. Cette électricité peut être utilisée par le système 30 de traitement des ordures ménagères pour son propre fonctionnement. L'excédent d'électricité produite est avantageusement fourni à des tiers, particuliers ou entreprises. Dans un mode de réalisation préféré du tambour 2, ses dimensions sont environ : D2 = 4m50 L2 = 3m50 A15 = 49,7° H13 = 0,5m H14 = 0,3m L15 = 0,6m A17 = 45° L17=0,1m L18 = 3m D'autres modes de réalisation préférés, non limitatifs, peuvent avoir des dimensions qui varient dans un intervalle d'environ 10% en plus ou en moins des valeurs ci-dessus. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, l'axe de mélange peut être incliné en direction du tympan de 5 vidange, afin de faciliter la vidange du tambour. REVENDICATIONS 1. Dispositif mélangeur (1) pour ordures ménagères comprenant un tambour (2) mobile en rotation autour d'un axe (X2) de mélange et des moyens (3) pour entraîner ledit tambour en rotation selon un sens de mélange (M), ledit tambour comprenant un volume intérieur défini par deux tympans (6,7) en forme générale de disque disposés transversalement à l'axe de mélange, à distance (L2) l'un de l'autre selon ledit axe, et une ceinture (4) de forme générale cylindrique reliant les bords desdits tympans, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des pelles de mélange (13,14) faisant saillie sur une surface intérieure de la ceinture, au moins une desdites pelles (14) comprenant, sur une crête distante de la ceinture, une denture (17,18) de déchiquetage de sacs de déchets ménagers. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la denture s'étend sur une majeure partie (L17) de la longueur de la pelle (14), à partir d'un tambour (6). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la denture a une inclinaison (A17) transversale au tambour, selon une direction correspondant au sens de mélange (M). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en qu'il comprend un nombre pair de pelles, et en ce qu'une pelle (14) équipée d'une denture est disposée alternativement entre deux pelles (13) sans denture. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pelles équipées d'une denture ont chacune une hauteur (H14) sensiblement constante et sensiblement comprise entre 6 et 9 pour cent du diamètre intérieur (D2) du tambour. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pelles sans denture ont chacune une hauteur (H13) sensiblement constante et sensiblement comprise entre 9 et 13 pour cent du diamètre intérieur (D2) du tambour. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la denture est réalisée en une plaque (18) dont un bord libre comprend une découpe en forme de triangles successifs, fixée sur la crête de la pelle (14) par un bord opposé au bord libre. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un tympan (6) est affecté à l'approvisionnement des ordures dans le tambour, au voisinage de l'axe, et en ce qu'une trappe (9) pour l'évacuation du mélange est aménagée dans le tympan opposé (7), au voisinage immédiat de la ceinture (4), ledit tambour comprenant en outre une spire (15,16) s'étendant le long de la surface intérieure de la ceinture depuis une extrémité d'une première pelle, à proximité du tympan d'entrée (6), en s'éloignant du tympan d'entrée en direction du tympan de vidange tout en se rapprochant jusqu'à une pelle immédiatement voisine selon le sens de mélange (M). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs spires (15,16), chacune entre deux pelles voisines, en ce que la trappe est disposée entre deux pelles (13,14), à proximité immédiate de la pelle voisine (14) dans le sens de mélange et en ce que la spire correspondante (16) s'étend jusqu'au tympan de vidange (7), la ou les autres spire(s) (15) rejoignant une pelle respective à distance (L15) dudit tympan de vidange (7). 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'une spire est formée d'une tôle fixée perpendiculairement sur fa face intérieure de la ceinture, et de hauteur comprise entre 0,6 et 1 fois la hauteur d'une pelle. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'aspiration (19) pour des résidus non organiques et des fines. 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque pelle s'étend sensiblement parallèlement à l'axe de mélange. 13. Système (30) de valorisation des déchets ménagers, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (1) selon la revendication précédente, et en ce qu'il comprend en outre un dispositif (32) pour gazéifier des déchets et des fines aspirés. 14. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif (33) pour produire de l'électricité à partir des déchets et des fines gazéifiés.5