Brevet FR2977813A1 — publié le 20130118

PROCEDE DE TRI GRANULOMETRIQUE A COUPURE REGLABLE A L'ARRET ET EN FONCTIONNEMENT. La présente invention concerne le domaine du traitement et en particulier le tri des déchets, en particulier les déchets solides qu'ils soient issus de la collecte de déchets ménagers ou industriels banals tels que papiers, cartons, bois, plastiques, etc. Elle peut cependant s'appliquer dans tout procédé industriel ou agro-alimentaire visant à séparer des produits selon leur dimension. De manière générale, le processus général de tri des déchets se décompose en plusieurs étapes successives permettant d'affiner progressivement la séparation des différents composantes d'un flux de déchets à trier selon des critères tels que la taille ou la forme des objets, de densité et de la nature spectrale de la lumière émise par le produit. Chaque étape de tri dans un processus de ce type vise à concentrer des objets selon ces critères pour concentrer des produits le plus homogène possible et ainsi préparer des produits pour alimenter l'industrie du recyclage dès que la qualité requise est obtenue avec ou sans action d'opérateurs. La présente invention concerne en particulier les équipements de séparation granulométrique (selon la taille des objets) couramment désigné par le terme trommel ou crible cylindrique rotatif. En se référant aux figures 1 et 2, un trommel est constitué en général d'un cylindre rotatif (10) de section circulaire ou polygonale (selon un polygone régulier généralement à 6 ou 8 côtés). Ce cylindre repose sur deux pistes tournantes d'entrainement (11) et (12) et quatre galets (13). Les supports de ces galets (14) sont fixés sur un bâti support (15) posé au sol. Le cylindre est incliné avec l'horizontale d'un angle a de sorte que le coté où est alimenté le cylindre est légèrement plus haut que le coté d'où sort une part des produits introduits dans le cylindre. En fonctionnement, le cylindre tourne autour de son axe longitudinal à une vitesse de rotation variable noté 12. Un convoyeur d'alimentation (40) achemine les produits à l'intérieur du cylindre en rotation. Le cylindre (10) est en outre percé d'une série de d'orifice calibré de forme variable (en général circulaire ou rectangulaire). Lorsque les déchets rentrent dans le cylindre (10) en rotation, ils sont entrainés par la rotation et glissent le long des parois intérieures du cylindre perforé. Selon leur taille, les objets ont la possibilité de passer à travers les orifices calibrés (16); du fait de la friction sur les parois intérieures du cylindre (10), de la rotation f2 et de l'angle a, les objets qui ne traversent pas les orifices ont tendance à se déplacer vers l'orifice de sortie et rejoignent en tombant sur un convoyeur (43). On appelle fraction négative du trommel la fraction qui rejoint le convoyeur (43). Les objets qui sont parvenus à passer au travers des orifices (16) font partie de la fraction dite positive du trommel. Ces objets tombent sur un convoyeur situé en dessous du cylindre en rotation. Dans de nombreux cas comme illustré à la figure 3, on trouve en fait deux zones actives dans le trommel correspondant à deux mailles de granulométrie de sorte que le cylindre est décomposé en fait de 4 zones : - une première zone (20) à la chute du convoyeur (40) non percée, - une zone (21) percée d'orifices de taille réduite qui rejoint le convoyeur (41) - une zone (22) percée d'orifice de taille supérieure qui rejoint le convoyeur (42), - une zone (23) non percée juste avant que les produits ne tombent sur le convoyeur (43). Ainsi certains trommels permettent de produire 3 flux 5 différents de granulométrie différente : - une fraction négative grosse constituée des objets qui ne sont parvenus à passer au travers des orifices ni de la zone (21) ni de la zone (22) et recueillie sur le convoyeur (43), - une fraction intermédiaire constituée des objets qui 10 ne sont pas parvenus à traverser les orifices de la zone (21) mais qui sont parvenus à traverser la zone (22) dite positive intermédiaire recueillie sur le convoyeur (42), - une fraction fine constituée des objets qui sont parvenus à traverser les orifices de la zone (21) dite positive 15 fine recueillie sur le convoyeur (41). La partie statique du trommel est essentiellement constituée d'un bâti support (15) sur lequel repose les supports de paliers des galets (14) ainsi que les convoyeurs (41) et (42). Pour faire 20 l'étanchéité entre le carter (11) du trommel et ces convoyeurs, une goulotte en acier (31) recueille les produits issus de la zone (21) pour les ramener sur le convoyeur (41) tandis qu'une goulotte en acier (32) recueille les produits issus de la zone (22) pour les ramener sur le convoyeur (42). 25 Un certain nombre de données physiques permettent de définir les paramètres d'un trommel, il s'agit de : - l'angle (a), - la vitesse de rotation (CO 30 - le diamètre (D) du cylindre (10), - la forme de la section (circulaire ou polygonale) - la longueur totale (L) du cylindre (en particulier de chaque section active à savoir respectivement (L1) et (L2) les zones (21) et (22) et surtout 35 - la dimension et la forme des orifices retenus pour chacune des zones actives. L'angle (a) est défini au moment de la conception du trommel et est fruit de l'expérience des constructeurs, il s'agit d'un compromis pour obtenir un niveau de stratification satisfaisant du produit dans le trommel. Il est fixe. La plage de vitesse de rotation (S2) est définie au moment de la conception entre 8 et 16 tours par minute en général, en revanche il est souvent ajustable en opération grâce à des organes électromécaniques à savoir courroies, engrenages ou variateurs de fréquence d'alimentation des moteurs électriques. Ceci permet d'ajuster les performances de l'outil de séparation granulométrique. Le diamètre (D) du cylindre est défini au moment de la conception et est le fruit de l'expérience des constructeurs selon le débit introduit, la qualité de séparation souhaitée. Il est fixé à la conception et ne peut pas être adapté. La forme des orifices est aussi définie au moment de la conception et est le fruit de l'expérience des constructeurs selon la nature des produits, la facilité de réalisation, la qualité de la coupure entre les différentes fractions positives et négatives. Si il n'est pas possible de modifier la forme des orifices pendant le fonctionnement, il demeure possible mais couteux en temps et en matériau de remplacer des sections des zones (21) et (22) pour modifier la ségrégation granulométrique. Les longueurs de chaque zone (21) et (22) sont aussi définies à la conception et sont le fruit de l'expérience des constructeurs et sont établies selon la taille des orifices, la nature des produits et la qualité de coupure ainsi que le niveau d'efficacité du trommel requis. S'il est possible de modifier la répartition entre les deux zones (21) et (22), il n'est pas possible de modifier la longueur totale des deux zones considérées. La dimension des orifices est quant à elle le paramètre essentiel puisque par essence le trommel a pour objectif de réaliser une séparation selon la taille même des objets. Elle est définie par les exigences de l'utilisateur selon l'usage qu'il souhaite faire des flux positifs et négatifs ainsi produits. Au même titre que les modifications sur la forme des orifices et sur les longueurs des zones (21) et (22), il demeure possible de modifier la dimension forme des orifices mais couteux en temps et en matériau ; il est cependant impossible à ce jour de modifier simplement la dimension des orifices en fonctionnement. Il apparaît souvent au cours de l'opération de ce type de trommel, en particulier avec les produits issus de la collecte de déchets, qu'il est souvent nécessaire de réaliser des adaptations de la maille (dimension des orifices) afin de s'adapter à la réalité des produits entrants souvent mal connus et par nature changeant tant en forme, en dimension et qu'en quantité de sorte que la répartition des produits entre flux positifs et négatif s'en voit affectée. De plus il arrive au cours des opérations de séparation granulométrique que l'encrassement des orifices affecte en réduisant la section de passage de sorte qu'un trommel encrassé se comporte comme un trommel à maille partiellement réduite, aussi la qualité et la répartition des flux évolue avec le temps sans qu'il ne puisse y être remédié sans intervention et nettoyage du trommel. Afin de rendre possible une adaptation des orifices aux différents produits à traiter, il existe plusieurs brevets souvent anciens et à l'origine pour des activités agricoles qui visent à rendre possible une modification de la taille des orifices en disposant deux plaques parallèles dont on peut déplacer l'une par rapport à l'autre pour augmenter ou réduire la taille des trous (Patent US 121,193 / 560,587 / 667,188 / 908,618 / 5,437,374). On note cependant que ces dispositions conduisent à alourdir la masse en rotation et que cette adaptation ne peut être réalisée au cours des opérations sans arrêter la ligne de traitement. Un autre brevet (Patent US 6,050,423) vise lui à réduire le temps des opérations de remplacement des tôles. A cet effet, l'invention propose de rendre possible de régler la répartition des flux entre les fractions positives et négative du trommel sans arrêter le dispositif en rotation. Comme il est précisé plus haut, modifier les paramètres constructifs tels que longueur, diamètre, forme et dimension des orifices n'est pas envisageable en fonctionnement, l'invention repose non pas sur la partie tournante du trommel mais sur la partie statique à savoir les goulottes à la verticale de la partie rotative. L'invention illustrée en figure 4 consiste d'une part à équiper le trommel d'un cylindre dont tout ou partie des orifices sont telles que leur section augmente tout au long de l'axe longitudinal. Il s'agit par exemple d'intercaler entre les zones (22) et (23) une zone (24) percée d'orifices à section continument croissante et d'autre part d'installer un convoyeur (44) à la verticale de cette zone (24). La particularité de ce convoyeur (44) est qu'il se trouve installé au dessus des convoyeurs (41) et (42). Son sens de rotation est tel que les produits recueillis sont dirigés vers le convoyeur (41). En outre ce convoyeur n'est pas placé directement sur le bâti support mais sur un dispositif de translation afin de pouvoir se déplacer longitudinalement et recueillir une quantité plus ou moins grande des produits qui tombent depuis la zone (24). Dans l'une des positions extrêmes, (position 0%) tout le produit de la zone (24) tombe (via le convoyeur 44) finalement sur le convoyeur (41); dans l'autre position (position 100%), tout le produit de la zone (24) tombent directement sur le convoyeur (42). Comme les dimensions des orifices croissent longitudinalement la répartition des flux recueillis sur les convoyeurs (41) et (42) s'en voit directement affectée. On désigne par Diamin, la dimension des orifices de la section (21) et Diamax, la dimension des orifices de la section (22). En position 0%, le flux récupéré sur le convoyeur (41) via le convoyeur (44) est constitué des produits dont la taille est comprise entre 0 et Diamin, le flux récupéré sur le convoyeur (42) est constitué des produits supérieurs à Diamin puisque tous les produits dont les dimensions sont comprises entre Diamin et Diamax tombent directement sur le convoyeur (42). En position 100%, le flux récupéré sur le convoyeur (41) via le convoyeur (44) est constitué des produits dont la taille est comprise entre 0 et Diamax, le flux récupéré sur le convoyeur (42) est constitué des produits supérieurs à Diamax puisque tous les produits dont les dimensions sont comprises entre Diamin et Diamax rejoignent le convoyeur (44) puis le convoyeur (41). En position intermédiaire, le flux récupéré sur le convoyeur (41) est constitué des produits dont la taille est comprise entre 0 et la dimension intermédiaire, le flux récupéré sur le convoyeur (42) est constitué des produits supérieurs à la dimension intermédiaire puisque tous les produits dont les dimensions sont comprises entre Diamin et la dimension intermédiaire rejoignent le convoyeur (44) puis le convoyeur (41) tandis que tous les produits de la zone (44) supérieurs à la dimension intermédiaire tombent à la verticale sur le convoyeur (42). Dans le cas d'un trommel classique, les goulottes (31) et (32) sont fixés sur le bâti (15) et font converger les flux respectivement issus des zones (21) et (22) vers les convoyeurs (41) et (42); ces goulottes sont en général indépendantes et isolées l'une de l'autre. Dans ce cas de l'invention, la cloison de séparation (34) 35 entre les goulottes (41) et (42) est mobile et fixée sur le convoyeur (44). De la seule position du convoyeur (44) dépend alors la répartition des flux et la nature du spectre granulométrique de chacune des fractions positives extraites. La position de ce convoyeur est réglable en fonctionnement grâce à un système couramment utilisé dans cette activité désigné par le terme convoyeur - navette. Le déplacement de ce convoyeur navette est un déplacement horizontal. Il est alimenté électriquement par un câble sur un chemin de câble adapté afin de permettre l'alimentation électrique dans toutes les positions. Ce tapis navette repose sur un châssis qui est intégré à la nouvelle goulotte fixe mixte(45) dont la cloison de séparation interne (34) se déplace avec le convoyeur (44). Le déplacement du convoyeur (44) sur le châssis intégré à la nouvelle goulotte (45) peut se faire par un actionneur mécanique (manuel ou électrique) sans requérir l'arrêt ni de la rotation du cylindre, ni d'aucun convoyeur d'alimentation ou d'extraction. Dans le cas particulier de la séparation granulométrique de produits issus de déchets, la netteté de la coupure n'est pas un critère essentiel et il n'est pas indispensable de réaliser une parfaite étanchéité entre les produits issus des zones (21), (22) et (24), l'intérêt de l'invention est principalement de permettre d'adapter la répartition des flux sur les étapes suivantes du procédé. Cependant il peut s'avérer nécessaire dans certaines applications que la netteté de la coupure soit un critère important, il est alors nécessaire de concevoir une cloison (34) à longueur variable qui s'adapte afin de garantir une l'étanchéité entre la surface du cylindre et cette cloison. On peut alors installer une tôle circulaire (35) qui se déplace le long de l'axe du cylindre en lien avec la cloison (34) et le convoyeur (44). Cette adaptation peut être réalisée par exemple en réalisant une pièce de jonction coulissante. En outre, plus particulièrement dans le domaine du déchet, il est souvent nécessaire de pouvoir adapter le procédé de tri à la nature des produits à trier. En effet, selon l'origine des déchets, la composition varie de telle sorte que la variation de la répartition des objets sur les outils de tri conduit à saturer un outil tandis qu'un autre dispose de capacité résiduelle ; l'invention permet dans certains cas de modifier la répartition et ainsi tirer meilleur parti des outils en place. Le réglage de la position du convoyeur navette (44) peut alors s'avérer utile selon les flux sur la base de l'observation du comportement des équipements installés en aval de trommel objet de l'invention. Il est aussi possible d'asservir la position du convoyeur navette à un ensemble de capteurs dont les grandeurs physiques mesurées sont corrélées à des degrés divers à la position du convoyeur navette (44). On peut citer par exemple : des capteurs de niveaux qui sont capables de détecter un déséquilibre entre les quantités transportées sur les convoyeurs (41) et (42) ou en aval du procédé de tri, des capteurs de teneur en matière organique ou de teneur en matières à différents niveaux de Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI). Adapter la répartition des flux produits par le dispositif permet de réduire la saturation des lignes en aval selon la composition du produit trié et ainsi augmenter la productivité du procédé de tri global. REVENDICATIONS1. Dispositif de séparation granulométrique caractérisé en ce qu'il dispose d'un cylindre en rotation (10) perforé d'orifices de dimension croissante longitudinalement et d'un convoyeur mobile (44) (installé à la verticale du cylindre (10), ce convoyeur est couramment désigné par le terme « convoyeur navette ») dont le déplacement suivant une translation rectiligne dans le plan formé par l'axe de convoyeur et l'axe de rotation du cylindre fait varier la coupure de la répartition granulométrique des flux produits en interceptant plus ou moins selon la position du convoyeur (44), les produits issus de la chute à travers des orifices de taille croissante de la zone (24) du cylindre (10) 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le déplacement du convoyeur navette (44) est assuré par un dispositif mécanique fixé sur un support sans lien mécanique avec le cylindre (10) en rotation et sans requérir d'interrompre ni le fonctionnement du convoyeur d'alimentation (40) qui déverse les produits à l'intérieur du cylindre (10), ni la rotation du cylindre (10), ni les convoyeurs d'extraction (41), (42) et (43) situés comme le convoyeur navette (44) à la verticale du cylindre en rotation où sont recueillis les produits triés selon leur dimension. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte sous le cylindre (10) : une goulotte (31) de réception des produits de petite dimension ayant traversé un orifice de la zone (21) du cylindre (10) ainsi que des produits ayant traversé un orifice de la section (24) du cylindre (10) situé à la verticale du convoyeur navette (44) et recueillis par ce dernier avant de rejoindre le convoyeur d'extraction (41) et une goulotte (32) de réception des produits de moyenne dimension ayant traversé un orifice de la zone (22) du cylindre (10) ainsi que des produits ayant traversé un orifice de la section (24) du 11 cylindre (10) qui ne soit pas situé à la verticale du convoyeur navette (44) avant de rejoindre le convoyeur d'extraction (42). 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le convoyeur navette (44) est solidaire d'une cloison (34) qui sépare les produits reçus de la zone (24) situé à la verticale du convoyeur navette (44) des produits ayant traversé un orifice des zones (24) et (22) non situé à la verticale du convoyeur navette (44) et réglable en fonctionnement manuellement ou automatiquement. 5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la forme de la cloison de séparation (34) s'adapte à la position longitudinale de cette cloison pour garantir l'étanchéité entre les goulottes (31) et (32). 6. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la position du convoyeur navette (44) peut être asservie à la mesure d'une grandeur physique corrélée avec la position dudit convoyeur (elle-même corrélée par construction avec la taille et la quantité des produits dans chaque fraction extraite)