Brevet FR3011851A1 — publié le 20150417

L'invention est relative à un dispositif défibreur destiné à déchiqueter de la matière végétale. Un tel dispositif défibreur, usuellement dénommé « shredder », trouve une application particulière comme installation en ligne pour préparer la canne à sucre, préalablement à une étape d'extraction du jus sucré. L'étape de préparation de la canne à sucre consiste, essentiellement, à ouvrir les cellules de la canne à sucre contenant le sucre, ce qui facilite l'étape suivante d'extraction du jus sucré. L'extraction du jus sucré est classiquement obtenue par diffusion, ou encore par pression, en soumettant une nappe de canne préparée (déchiquetée) à l'action des cylindres de moulins de pressage. L'état de la technique des shredders à canne à sucre connait différents dispositifs défibreurs, et plus particulièrement les dispositifs dits à technologie horizontale et les dispositifs défibreurs dits à technologie verticale. Les dispositifs à technologie horizontale comportent un convoyeur, classiquement à tapis métallique, sensiblement horizontal. Une nappe de canne à sucre est formée sur ce tapis, l'épaisseur de la nappe étant bien souvent contrôlée au moyen d'un tambour niveleur. La nappe ainsi formée est ensuite comprimée entre le tapis métallique et un tambour alimentateur, positionné juste au-dessus du tapis et dont la vitesse de rotation est synchronisé avec la vitesse linéaire du tapis. Un rotor de broyage, sous forme d'un tambour muni sur sa périphérie de marteaux fous, est positionné juste en aval du rouleau alimentateur, selon le sens d'avancement du tapis, au dessus de ce dernier. La nappe de canne à sucre ainsi comprimée entre le tapis et le rouleau alimentateur est ensuite attaquée par les marteaux du rotor qui sont animés en rotation dans un sens opposé à celui du tambour alimentateur. Le travail de déchiquetage se poursuit essentiellement au niveau d'un inter-espace de travail défini entre le rotor et une enclume du dispositif. Cette enclume présente une série de barres d'impact, statiques, contre lesquelles les produits viennent frapper lors du travail de défibrage. Dans cette zone, le défibrage est obtenu par les actions combinées des marteaux et des barres d'impact sur les matières. Les dispositifs défibreurs à technologie horizontale présentent toutefois pour défaut d'être d'encombrement conséquent. On connaît également les dispositifs à technologie verticale qui comportent également un rotor de broyage sous forme d'un tambour muni de marteaux fous sur sa périphérie, (c'est-à-dire libre en rotation autour de tirants parallèles à l'arbre de rotation du rotor) ainsi qu'une enclume comportant une série de barres d'impact contre lesquelles les produits viennent frapper lors du travail de défibrage. Dans un tel dispositif à technologie verticale, l'alimentation en matière est obtenue au moyen d'une trémie dont le fond débouche à la partie supérieure du rotor de broyage. Les documents FR 2.340.985 et FR 2.408.654 sont des exemples de dispositifs défibreurs à technologie verticale. Dans un tel dispositif, et selon les constatations de l'inventeur, le débit des matières est assuré uniquement par la gravité. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif défibreur qui pallie les inconvénients précités, et plus particulièrement un dispositif défibreur d'encombrement maîtrisé, et dont le débit de travail peut être contrôlé. Un autre but de la présente invention est de proposer un tel dispositif défibreur dont les performances de broyage sont améliorées par rapport aux dispositifs défibreurs à technologie verticale connus de l'état de la technique. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Aussi l'invention concerne un dispositif défibreur destiné au défibrage de la canne à sucre ou autres matières comportant : - un rotor sous forme d'un tambour comportant des outils de défibrage (tels que des marteaux) à sa périphérie, - une enclume comportant sur sa paroi interne, une succession de barres d'impact, transversales, et définissant avec le rotor un inter-espace de travail pour les matières, - des moyens de réglage et de maintien de la position de l'enclume par rapport audit rotor, - des moyens d'alimentation comportant une trémie coopérant avec une ouverture d'alimentation des matières positionnée en dessus dudit rotor. Selon l'invention, lesdits moyens d'alimentation comportent une paire de tambours de gavage motorisés et destinés à tourner en des sens de rotation opposés pour forcer l'alimentation du rotor. De tels tambours de gavages sont destinés à tourner selon des sens de rotation opposés de manière à contrôler le débit de matière atteignant le rotor. A cet effet, la vitesse de rotation des tambours de gavage peut être commandée par des variateurs de vitesse. Il est alors possible de traiter un débit de matière supérieur en comparaison d'un shredder à technologie verticale, de même taille, tel que connu de l'art antérieur. Selon un mode de réalisation avantageux, les tambours de gavage peuvent être positionnés juste en amont dudit rotor et agencés de telle façon à définir avec le rotor, un voire deux inter-espaces de travail (déchiquetage) pour les matières. Dans ce mode de réalisation, le ou les tambours de gavage combinent, non seulement une fonction pour forcer l'alimentation du rotor, mais également une fonction pour améliorer les performances du déchiquetage. Selon des caractéristiques optionnelles de l'invention, prises seules ou en combinaison : - le diamètre des tambours de gavage est supérieur au diamètre du tambour du rotor ; - le dispositif présente des moyens de réglage de la vitesse pour le contrôle de la vitesse de rotation des tambours de gavage ; - lesdits moyens de réglage et de maintien de la position de l'enclume par rapport au rotor comportent des moyens d'articulation entre l'enclume et un châssis dudit dispositif, ainsi qu'un système de réglage reliant l'enclume audit châssis, par exemple comportant un ou plusieurs vérins, en particulier hydraulique ou à vis ; - les outils de défibrage comportent des séries de marteaux librement articulés sur des axes secondaires du rotor ; - le tambour comporte, outre deux flasques d'extrémité, des plaques intermédiaires, parallèles auxdites flasques, traversées par les axes secondaires, et entre lesquelles s'étendent au moins partiellement lesdits marteaux. - les marteaux d'une série de marteaux sont décalés axialement par rapport aux marteaux d'une autre série de marteaux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif, accompagnée des dessins en annexe parmi lesquelles : - Le figure 1 est une vue schématique d'un dispositif défibreur conforme à l'invention, selon un mode de réalisation, - La figure 2 et la figure 3 sont des vues de détail du rotor du dispositif tel qu'illustré à la figure 1. Aussi l'invention concerne un dispositif défibreur destiné au défibrage de la canne à sucre ou autres matières. Un tel dispositif comporte : - un rotor 2 sous forme d'un tambour comportant des outils de défibrage 3 à sa périphérie, - une enclume 4 comportant sur sa paroi interne, une succession de barres d'impact 5, transversales, et définissant avec le rotor un inter-espace It de travail pour les matières, - des moyens de réglage et de maintien de la position de l'enclume 4 par rapport audit rotor 2, - des moyens d'alimentation comportant une trémie 6 coopérant avec une ouverture d'alimentation des matières positionnée en dessus dudit rotor 2. Le rotor 2 est illustré aux figures 2 et 3, à titre d'exemple non limitatif. Ce rotor est animé en rotation autour de son axe 20 et comporte des organes de défibrage, en particulier plusieurs séries de marteaux 30. Ces marteaux sont montés libres de rotation suivant des axes de rotation secondaire 21 dudit rotor. De préférence et afin de permettre l'équilibrage dynamique du rotor, les séries de marteaux sont agencées par paire, les deux séries de marteaux d'une même paire étant situées diamétralement opposées sur le rotor 2. En outre, les marteaux d'une série de marteaux sont de préférence décalés axialement par rapport aux marteaux d'une autre série de marteaux. Un tel décalage axial permet de supprimer les zones mortes d'attaque des marteaux sur la longueur du rotor. Le tambour du rotor 2 peut comporter, outre deux flasques d'extrémité 22, notamment sous forme de disque, des plaques intermédiaires 23, parallèles auxdites flasques, traversées par les axes secondaires 21, et entre lesquelles s'étendent au moins partiellement lesdits marteaux. Selon le mode de réalisation illustré, qui est un rotor à huit séries de marteaux, les plaques intermédiaires 23 sont de forme en étoile à quatre branches, et dans lequel deux plaques intermédiaires successives 23 dudit rotor 2 sont décalées en rotation suivant l'axe du rotor 2 d'un angle de 45°. Selon cet exemple, les huit séries de marteaux 30 sont portées respectivement par huit axes secondaires 21 répartis angulairement tous les 45° autour de l'axe de rotation 20 du rotor 2. Quatre des axes secondaires 21 traversent une plaque intermédiaire 23 sur deux, respectivement au niveau des branches de l'étoile. Les quatre autres axes secondaires 21 traversent les autres plaques intermédiaires, décalées de 45°, respectivement au niveau des banches de l'étoile. Ces plaques intermédiaires 23 permettent de fixer la position axiale des marteaux, et en particulier permettent de décaler axialement les marteaux d'une série par rapport au marteau d'une série voisine. Ladite enclume 4 comporte sur sa paroi interne les barres d'impact 5, transversales. Lors de la rotation du rotor, une partie conséquente du travail de défibrage se produit dans cette zone. La position de cette enclume peut être modifiée afin de régler la dimension de l'inter espace de travail IT. A cet effet, les moyens de réglage et de maintien de la position de l'enclume 4 par rapport au rotor 2, peuvent comporter des moyens d'articulation 8 entre l'enclume 4 et le châssis dudit dispositif 1, ainsi qu'un système de réglage de position reliant l'enclume 4 audit châssis. Selon le mode de réalisation illustré, lesdits moyens d'articulation 8 comportent une simple liaison pivot, d'axe parallèle à l'axe de rotation du rotor. La position de l'enclume 4 peut être modifiée par rotation de l'enclume 4 autour de ce pivot. Le système de réglage peut comporter un ou plusieurs vérins, par exemple à vis ou encore hydraulique, et reliant le châssis et l'enclume. Selon l'invention, lesdits moyens d'alimentation comportent une paire de tambours de gavage 71,72, motorisés. Ces tambours 71,72 sont destinés à tourner en des sens de rotation opposés afin de forcer l'alimentation du rotor 2 avec les matières. La vitesse de rotation de ces tambours de gavage 71,72 peut être contrôlée, par exemple au moyen de variateur de vitesse afin de contrôler le débit de matière atteignant le rotor. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les tambours de gavage 71,72 peuvent être positionnés juste en amont dudit rotor 2 et agencés de telle façon à définir avec le rotor 4, respectivement, un voire deux inter-espaces de travail IT1, IT2 pour les matières. Ces deux inter-espace IT1 et IT2, respectivement créés entre le rotor 2 et le tambour de gavage 71, d'une part, et entre le rotor 2 et l'autre tambour de gavage 72 d'autre part, constituent une voire, deux zones supplémentaires de travail où la matière subit l'action des organes de défibrage, améliorant ainsi les performances de broyages. Le diamètre des tambours de gavage 71,72 peut éventuellement être supérieur au diamètre du tambour du rotor 2. Dans le cas d'une détection d'une puissance consommée trop importante par le rotor 2, par exemple une intensité consommée supérieure à un seuil déterminé dans le cas d'une motorisation électrique du rotor, voire encore la détection d'une chute de la vitesse du rotor 2, les tambours de gavage 71,72 peuvent être stoppés afin de soulager le rotor, et jusqu'à ce que le rotor retrouve sa vitesse de rotation nominale. Ce contrôle est mis en oeuvre par une électronique de commande réalisant un asservissement des tambours de gavage et exploitant un signal représentatif de la puissance consommée au rotor, ou encore un signal représentatif de la vitesse du rotor. En fonctionnement, la matière à traiter (i.e. la canne à sucre ou autre) est déchargée dans la trémie 6. La matière est prélevée à la partie inférieure de la trémie par les tambours de gavage 71,72 qui alimentent le rotor 2 de manière forcée et selon un débit contrôlé, à sa partie supérieure. La matière comprimée entre les tambours de gavage 71,72 subit alors l'action des organes de défibrage, tout d'abord au niveau de l'inter-espace IT2, voire IT1 entre le rotor 2 et les tambours de gavage 71,72, puis est entrainée par la rotation du rotor 2 en direction de l'inter-espace de travail IT entre le rotor 2 et l'enclume 4. Dans ce dernier inter espace IT, la matière est défibrée par les actions combinées des organes de défibrage du rotor 2 et des barres d'impact 5, statiques, disposées successives suivant la longueur de l'enclume 4. La matière ainsi défibrée est évacuée du dispositif par la gravité et peut chuter, par exemple sur le tapis d'un convoyeur positionné à l'aplomb du dispositif 1. Un tel dispositif trouvera une application particulière comme installation en ligne de préparation de la canne à sucre, en particulier préalablement à l'étape d'extraction du jus sucré. Naturellement d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention tel que défini ci-après. NOMENCLATURE 1. Dispositif défibreur, 2. Rotor, 3. Outils de défibrage, 4. Enclume, 5, Barres d'impact, 6. Trémie, 7i, 72. Tambours de gavage, 8. Moyens d'articulation, 20. Axe rotation (rotor), 21. Axes secondaires (rotor), 22. Flasques d'extrémité, 23. Plaques intermédiaires 30. Marteaux, IT. Inter-espace de travail (entre rotor 2 et enclume 4), IT1. Inter-espace de travail (entre rotor 2 et tambour 7i), IT2. Inter-espace de travail (entre rotor 2 et tambour 72), REVENDICATIONS1. Dispositif défibreur (1) destiné au défibrage de la canne à sucre ou autres matières comportant : - un rotor (2) sous forme d'un tambour comportant des outils de défibrage (3) à sa périphérie, - une enclume (4) comportant sur sa paroi interne, une succession de barres d'impact (5), transversales, et définissant avec le rotor un inter-espace (It) de travail pour les matières, - des moyens de réglage et de maintien de la position de l'enclume (4) par rapport audit rotor (2), - des moyens d'alimentation comportant une trémie (6) coopérant avec une ouverture d'alimentation des matières positionnée en dessus dudit rotor (2), caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation comportent une paire de tambours de gavage (71,72), motorisés et destinés à tourner en des sens de rotation opposés pour forcer l'alimentation du rotor. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les tambours de gavage (71,72) sont positionnés juste en amont dudit rotor (2) et agencés de telle façon à définir avec le rotor (4), un voire deux inter-espaces de travail (IT1, IT2) pour les matières. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le diamètre des tambours de gavage (71,72) est supérieur au diamètre du tambour du rotor (2). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant des moyens de réglage de la vitesse pour le contrôle de la vitesse de rotation des tambours de gavage (71,72). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens de réglage et de maintien de la position de l'enclume (4) par rapport au rotor (2) comportent des moyens d'articulation (8) entre l'enclume (4) et un châssis dudit dispositif (1), ainsi qu'un système de réglage de position reliant l'enclume audit châssis. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le système de réglage comporte un ou plusieurs vérins, en particulier hydraulique ou à vis. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les outils de défibrage (3) comportent des séries de marteaux (30) librement articulés sur des axes secondaires (21) du rotor (2). 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le tambour comporte, outre deux flasques d'extrémité (22), des plaques intermédiaires (23), parallèles auxdites flasques, traversées par les axes secondaires, et entre lesquelles s'étendent au moins partiellement lesdits marteaux. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, dans lequel les marteaux d'une série de marteaux sont décalés axialement par rapport aux marteaux d'une autre série de 15 marteaux. 10. Utilisation du dispositif défibreur (1) selon l'une des revendications 1 à 9 pour la préparation de la canne à sucre.