Brevet FR2946913A1 — publié le 20101224

La présente invention concerne un appareil pour réduire des branches en copeaux, plaquettes ou particules dont les qualités dimensionnelles sont acceptables pour un usage de combustible (chaudières domestiques ou industriel-les). ARRIERE PLAN DE L'INVENTION L'état de la technique dans ce domaine est constitué par deux types de matériels : - les appareils à tambour destinés à la découpe ou au déchiquetage des branches de diamètre important, typiquement supérieur à 350 millimètres, (voir WO 9413442 par exemple) - les appareils à disque pour traiter les branches 15 de diamètre plus petit. Les particules issues de ces machines sont de taille variable, surtout pour ce qui concerne les machines à disque. En effet, dans ce dernier cas, les particules déta- 20 chées de la branche traversent le disque et sont propulsées dans une goulotte de décharge par un ventilateur qui est principalement constitué par des ailettes solidaires de la face arrière du disque. Il n'est donc pas rare que les terminaisons des branchages traversent ainsi le disque sans 25 avoir été coupées malgré une longueur bien supérieure à la plus grande dimension d'un copeau. Ces particules trop longues ne sont pas adaptées à la destination, à titre de combustible, du bois ainsi traité et conduisent à la disqualification de la production pour cette application. 30 On a tenté de remédier à ce problème en modifiant les appareils à disque pour adjoindre au ventilateur un ta-mis qui retient les particules les plus longues dans la chambre de propulsion où les ailettes de soufflage sont conformée en ou jouent le rôle de couteaux secondaires. 35 Cette technique est représentée dans le document DE 20 2007002423U. On a constaté à l'usage une amélioration dans l'homogénéité des dimensions des particules en sortie de machine mais au prix d'une diminution importante de la puissance d'éjection de ces particules, le tamis étant très rapidement obstrué et constituant une perte de charge considérable à l'écoulement de l'air chargé de copeaux. On mentionnera en fin le document FR 2 920 690 qui décrit un appareil dans le carter duquel une chambre de déchiquetage est limitée par la paroi avant du carter, par un disque plein logé dans le carter et porteur d'outils en relief sur sa face tournée vers la paroi frontale de manière que ces outils croisent la lame fixe lors de la rotation du disque dans le carter et par une paroi latérale fixe formant frôlée par les outils lors de la rotation du disque et perforée sur au moins une portion de sa périphérie et si-tuée à distance de la paroi latérale du carter pour définir entre elles une chambre de calibrage des particules et une chambre de soufflerie contenant des ailettes de propulsion des particules solidaires de l'autre face du disque à la périphérie de laquelle débouche la chambre de calibrage. On s'est rendu compte à l'usage que la qualité finale du produit n'est pas conforme aux exigences de calibration car il subsiste encore des particules de bois trop longues,qui ont pu s'introduire en biais dans la grille de calibrage au point d'atteindre deux à trois fois la dimension exigée. Par la présente invention, on est parvenu à éliminer ce défaut résiduel de l'état de la technique si bien que la totalité du produit reste dans un calibre accepta- ble. OBJET DE L'INVENTION L'invention a donc pour objet un broyeur de végétaux pour la production de plaquettes ou particules de bois calibrées, comportant : - un carter fermé par une paroi frontale, une paroi de fond et une paroi latérale sensiblement cylindrique, avec, dans la paroi frontale une ouverture d'entrée du bois à traiter bordée d'au moins une lame fixe, et dans la paroi latérale, une ouverture de sortie des plaquettes ou parti- cules, - un disque plein logé à rotation dans le carter autour d'un axe sensiblement perpendiculaire aux parois frontale et de fond du carter, divisant l'espace intérieur de ce dernier en une chambre de déchiquetage du côté de la paroi frontale et une chambre de soufflerie du côté de la paroi de fond, - au moins une série de couteaux comprenant des premiers couteaux en relief sur la face du disque tournée vers la paroi frontale de manière que ces couteaux croisent la lame fixe lors de la rotation du disque et un deuxième couteau de reprise fixé au voisinage de la périphérie du disque pour balayer une surface cylindrique centrée sur l'axe de rotation du disque, - une cloison latérale formant enveloppe du volume balayé par les couteaux lors de la rotation du disque et perforée sur au moins une portion de sa périphérie, caractérisé en ce que cette cloison latérale est en forme de grille dont la maille définit la section des particules et dont l'épaisseur est voisine de la longueur dé- sirée des particules, cette grille entourant la surface balayée par le deuxième couteau et étant distante de la paroi latérale du carter pour délimiter un espace annulaire dé-bouchant dans la chambre de soufflerie, à l'extérieur du disque et en ce que le disque comporte au moins un segment de paroi périphérique dans l'angle au centre duquel les couteaux d'une série sont contenus et qui coiffe la grille entre cette dernière et la paroi latérale du carter. La grille fixe, le deuxième couteau et le segment de paroi tournant avec le disque, constituent les moyens de calibrage des particules issues de l'action des premiers couteaux. En effet, par le jeu des forces centrifuges, les particules détachées par les premiers couteaux se logent dans les mailles de la grille pour buter contre le segment et être retaillées au passage du couteau périphérique. L'accomplissement de cette fonction est amélioré par des caractéristiques additionnelles du broyeur selon l'invention qui tiennent à la constitution du disque lui-même. C'est ainsi que le disque possède un flan arrière auquel est fixé le segment de paroi et un flan avant qui forme l'appui du matériau à traiter et duquel les premiers couteaux font saillie en direction de l'ouverture d'entrée du carter et en avant des premiers couteaux dans le sens de rotation du disque, le flan avant étant échancré d'une po- che de recueil des particules formées dont l'ouverture périphérique fait face au segment de paroi susdit. Cette structure du disque permet de canaliser la trajectoire de l'essentiel des copeaux ou particules qui viennent d'être détachée dans la direction du segment de paroi, donc de contraindre la traversée de la grille en face de ce segment. Entre le flan arrière et le flan avant du disque, ce dernier comporte une paroi cylindrique de ceinture, échancrée au niveau de l'ouverture de la poche, dont le rayon est inférieur au rayon d'action du deuxième couteau, et dont la dimension axiale est sensiblement égale à la distance séparant les deux flans du disque augmentée de la saillie des premiers couteaux sur le flan avant. Cette particularité permet également d'empêcher les particules d'atteindre la grille de calibrage dans une zone autre que celle couverte par le segment. On citera également la présence d'une lame bouclier située au niveau du bord avant du segment de paroi, dans le sens de rotation du disque. Celle-ci permet d'éjecter les particules ayant traversé la grille en direction de la chambre de soufflerie d'où elles sont évacuées par les ai-lettes du disque prévues de manière connue à cet effet. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation d'un appareil selon l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue extérieure du côté fron-10 tal de l'appareil selon l'invention dont le panneau de façade frontale est ouvert, - la figure 2 est une vue en perspective de l'en-semble tournant (disque, couteaux, ailettes) du côté des couteaux, 15 - la figure 3 est une vue de côté du broyeur de l'invention dans laquelle la paroi latérale du carter a été retirée. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le broyeur de l'invention représenté aux figures 20 comporte donc un carter 1, qui comporte par une paroi frontale, une paroi arrière ou de fond 3 et une paroi latérale ou périphérique 4 sensiblement cylindrique. La paroi frontale est pourvue d'une ouverture 5 comportant ici une lame fixe ou contre lame 6a sensiblement horizontale et une lame 25 fixe ou contre lame 6b sensiblement verticale. Plus précisément, il faut noter que dans le mode de réalisation représenté, la paroi frontale 2 est en deux parties : une partie inférieure 2a et une partie supérieure 2b, chacune conformée comme une porte articulée autour d'une charnière 30 7. La fenêtre 5 se réduit à une découpe 8 de la porte 2b avec les contre lames 6a et 6b portées respectivement par les parties 2a et 2b de la paroi frontale. Par cette ouverture on introduit l'extrémité de la branche à réduire en copeaux. Cette introduction est réali- 35 sée par l'intermédiaire d'une trémie d'enfournement 8 qui est dans le cas de figure motorisée de manière connue. Sous l'effort de coupe, cette branche a tendance à se caler dans l'angle que forment les deux contre lames. La paroi de fond 3 du carter est traversée par un arbre d'entraînement d'axe 9 et un palier est prévu à cet effet. La paroi latérale 4 du carter possède une ouverture de sortie 10 située de manière telle que le conduit 11 qui la prolonge forme un tube qui s'échappe du carter tangentiellement à la paroi 4 de ce dernier. A l'intérieur de ce carter, un disque 12 est monté tournant dans le sens de la flèche A des figures, calé sur l'arbre d'axe 9. Le diamètre de ce disque est inférieur à celui intérieur de la paroi 4 latérale du carter pour les raisons qui seront exposées ci-après. Le disque 12 comporte un flan arrière 13, un flan avant 14, de diamètre inférieur à celui du flan arrière, les deux flans étant reliés par une ceinture périphérique 15 échancrée en deux endroits 16 et 17. La largeur de cette ceinture 15 est telle qu'elle est en débord sur la face avant du flan 14. Le flan avant possède deux découpes 18a et 18b qui laissent découvert le flan arrière. Au bord arrière de cha- cune d'elles, dans le sens A de rotation du disque, ce der- nier porte des couteaux 19, au moyen d'un socle 19a fixé par tout moyen approprié entre les deux flans du disque qui forme le support de plusieurs plaquettes de coupe 19b, rap- portées sur ce socle par des vis à accès frontal. Les pla- quettes de coupe s'étendent le long d'une courbe sensible- ment en spirale depuis le voisinage du centre du flan 14 du disque jusqu'à la périphérie de ce dernier. Le plan balayé par ces plaquettes, en avant de la face avant du flan 14 d'une valeur sensiblement égale à l'épaisseur en saillie des plaquettes de coupe 19b et du débord de la ceinture 15 par rapport à cette face, est immédiatement derrière le plan qui contient le bord arrière des contre lames 6a, 6b. On comprend que le bois introduit dans l'ouverture 5 (fenêtre) est grignoté (déchiqueté) à chaque passage d'une ligne de plaquettes de coupe 19b. Afin que la totalité de la section du bois à traiter (la totalité de la surface de la fe- nêtre 5) soit balayée par les couteaux, on aura disposé les plaquettes 19b de sorte que la surface balayée par l'arrête de coupe de l'une d'elles soit en chevauchement avec la surface balayée par l'arrête de coupe de la plaquette ou des plaquettes voisines. En d'autres termes le cercle sur lequel circule l'extrémité la plus intérieure d'une arrête de coupe est de rayon inférieur au cercle parcouru par l'extrémité la plus extérieure de l'arrête de coupe de la plaquette qui lui est adjacente du côté du centre du dis-que. Le disque 12 possède donc, dans le cas illustré par les figures jointes, deux lignes de plaquettes de coupe 19b. A l'extrémité de chacune de ces lignes, le socle 19a possède un autre couteau 20, également en forme de plaquette rapportée, dont la fixation sur le socle est réalisée par des vis d'accès radial. La surface balayée par l'arrête de coupe de ces plaquettes 20 est de diamètre intermédiaire entre le diamètre du flan arrière 13 et le dia-mètre du flan avant 14. En outre, ce diamètre est supérieur à celui de la ceinture 15. La dimension axiale de ce couteau 20 est sensiblement égale à la distance séparant les deux flans 13, 14 du disque, augmentée de la saillie des premiers couteaux 19 sur le flan avant, donc est égale à la largeur de la ceinture 15. La saillie de chaque plaquette par rapport à la face avant du flan avant 14, définit la dimension axiale (dans la direction de l'axe 9) d'une chambre de déchique- tage (grignotage) du produit introduit dans l'appareil. Les découpes 18a et 18b sont donc équipées des couteaux 19 sur leur bord arrière. Le contour de ces découpes est relié par le support des couteaux et par des cloisons appropriées au flan 13 du disque, si bien que dans l'épaisseur du disque, il est formé des poches de recueil des copeaux ou particules issus de la coupe par les couteaux 19. La force centrifuge tend à propulser ces particules en direction des échancrures 16 et 17 de la paroi cein- ture 15 La chambre de déchiquetage, qui comprend aussi ces deux poches, est délimitée en périphérie, à l'intérieur de la paroi 4 cylindrique, par une grille 21 solidaire de face intérieure de la paroi frontale du carter 2a 2b. Cette grille est, du fait de cette construction de la paroi frontale 2 en deux portions : une portion 21a solidaire du panneau de porte 2a sur sa face intérieure et une portion 21b portée intérieurement par le panneau pivotant 2b de la paroi 2. On constate que cette grille 21a, 21b, est continue (21) lorsque la porte est fermée et est adjacente à l'enveloppe du volume balayé par le couteau 20 lors de la rotation du disque 12. Le flan arrière 13 du disque 12 porte en périphérie deux segments 22a, 22b, de paroi cylindrique, en face du débouché périphérique des poches, qui possède un angle au centre à l'intérieur duquel est située la poche correspondante. Ces segments, qui tournent avec le disque, s'étendent entre la grille 21 et la paroi cylindrique 4 du carter. La distance qui sépare le couteau 20 du segment de paroi correspondant détermine la longueur du copeau logé dans une cellule ou une maille de la grille donc le calibre d'une dimension des particules, c'est-à-dire sa longueur, dimension qui est la plus critique car elle est la plus variable au sortir des couteaux, notamment à chaque extrémité de branche traitée, quand cette branche n'et plus maintenue à l'entrée de la chambre de déchiquetage. L'épaisseur e de la grille (figure 1) correspond pratiquement à la distance susdite, donc à la dimension dé- sirée des particules qui la traversent. Par ce moyen, la particule est maintenue dans une position radiale contre le segment de paroi et le couteau 20 peut en réduire la taille si celle-ci est trop importante. La particule n'est pas susceptible de se placer en biais et de traverser la grille sans être retaillée. On notera que la dimension E de la grille, prise dans la direction de l'axe 9 est sensiblement égale à la largeur de la ceinture 15 de sorte qu'il ne puisse pas subsister d'espace trop important entre cette grille et le flan 13 du disque dans lequel pourrait passer des particules de bois non calibrées. Chaque segment de paroi 22a, 22b, est équipé sur son bord avant d'une lame bouclier 23 qui balaye le volume annulaire compris entre la périphérie extérieure de la grille 21a, 21b et la paroi cylindrique 4 du carter. Cette lame 23 a une pente qui tend à repousser les particules qui ont traversé la grille du côté de la face arrière du flan 13 dans un espace de soufflerie 24, défini par la face arrière du flan 13, la paroi de fond 3 et la paroi latérale 4 du carter 1 qui, de manière connue, est équipé de pales de ventilation 25 qui appartiennent au flan 13. Le flux d'air engendré par ces pales 25 entre dans la chambre de soufflerie sort de cette chambre par l'ouverture de sortie 10 en entraînant les particules de bois qui proviennent de la chambre de déchiquetage au travers de la grille 21a et 21b. On comprend que le flux d'air n'est en- travé par aucun obstacle tel qu'un peigne ou un tamis, le calibrage des particules ayant été effectué en amont de la création de ce flux pneumatique de transport des particules. En fonctionnement, le bois introduit par la fenêtre 5 est réduit en particules par les outils 19b dans la chambre de déchiquetage. Leur trajet est maîtrisé par la grille 21a et 21b pour qu'elles puissent être calibrées de manière efficace en amont de leur extraction pneumatique. Parmi les avantages de l'invention, outre l'optimi-35 sation de son fonctionnement (efficacité maximale pour une dépense d'énergie donnée), on mentionnera la facilité avec laquelle l'entretien et les réparations de la partie active du broyeur peuvent être effectués. En effet, la présence de la porte frontale 2b donne accès à toutes les plaquettes 19b et 20 pour les changer sans autre démontage de l'appareil. Il en est de même s'il faut intervenir sur les contre lames 6a et 6b. On notera en dernier lieu que dans le broyeur selon l'invention la grille 21a et 21b est fixée de manière démontable au carter 2 de manière que l'utilisateur puisse la retirer. Il dispose alors d'un broyeur ordinaire qu'il peut utiliser dans le seul but d'une réduction d'un matériau végétal sans contrainte de calibration. Le broyeur de l'invention peut ainsi être employé de manière plus rentable. REVENDICATIONS1. Broyeur de végétaux pour la production de plaquettes ou particules de bois calibrées, comportant : - un carter (1) fermé par une paroi frontale (2a,2b), une paroi de fond (3) et une paroi latérale (4) sensiblement cylindrique, avec, dans la paroi frontale une ouverture d'entrée (5) du bois à traiter bordée d'au moins une lame fixe (6a,6b), et dans la paroi latérale (4), une ouverture de sortie (10) des plaquettes ou particules, - un disque plein (12) logé à rotation dans le car-ter autour d'un axe (9) sensiblement perpendiculaire aux parois frontale (2a,b) et de fond (3) du carter, divisant l'espace intérieur de ce dernier en une chambre de déchi- quetage du côté de la paroi frontale (2a,b) et une chambre de soufflerie du côté de la paroi de fond (3), - au moins une série de couteaux (19,20) comprenant des premiers couteaux (19b) en relief sur la face du disque (12) tournée vers la paroi frontale (2) de manière que ces couteaux croisent la lame fixe (6a,b) lors de la rotation du disque (12) et un deuxième couteau (20) de reprise fixé au voisinage de la périphérie du disque (12) pour balayer une surface cylindrique centrée sur l'axe (X) de rotation du disque, - une cloison latérale (21a,b) adjacente à l'enveloppe du volume balayé par les couteaux (19,20) lors de la rotation du disque et perforée sur au moins une portion de sa périphérie, caractérisé en ce que cette cloison latérale est en forme de grille (21a,b) dont la maille définit la section des particules et dont l'épaisseur (e) est voisine de la longueur désirée des particules, cette grille entourant la surface balayée par le deuxième couteau (20) et étant dis- tante de la paroi (4) latérale du carter pour délimiter un espace annulaire à l'extérieur du disque (12) débouchantdans la chambre de soufflerie et en ce que le disque comporte au moins un segment (22a,b) de paroi périphérique dans l'angle au centre duquel les couteaux (19,20) d'une série sont contenus et qui coiffe la grille (21a,b) entre cette dernière et la paroi latérale (4) du carter. 2. Broyeur de végétaux pour la production de plaquettes ou particules de bois calibrées selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque (12) possède un flan arrière (13) auquel est fixé le segment de paroi (22a,b) et un flan avant (14) duquel les premiers couteaux (19) font saillie en direction de l'ouverture d'entrée (5) du carter (1) et en ce que, en avant des premiers couteaux (19) dans le sens (A) de rotation du disque (12), le flan avant (14) est échancré d'une poche (18a,b) de recueil des particules formées dont l'ouverture périphérique (16,17) fait face au segment de paroi (22a,b) susdit. 3. Broyeur de végétaux pour la production de plaquettes ou particules de bois calibrées selon la revendication 2, caractérisé en ce que, entre le flan arrière (13) et le flan avant (14) du disque (12), ce dernier comporte une paroi cylindrique (15) de ceinture, échancrée (16,17) au niveau de l'ouverture de chaque poche (18a,b), dont le rayon est inférieur au rayon d'action du deuxième couteau (20), et dont la dimension axiale est sensiblement égale à la distance séparant les deux flans du disque augmentée de la saillie des premiers couteaux sur le flan avant. 4. Broyeur de végétaux pour la production de plaquettes ou particules de bois calibrées selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque (12) est équipé d'une lame bouclier (23) située au niveau du bord avant du segment (22) de paroi, dans le sens (A) de rotation du dis-que.