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Procédé et dispositif pour la production de combustible ou d'autres objets homogènes, durs, en partant de la tourbe du lignite brut,etc.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention consis- te essentiellement à prendre une matière humide et bitumineuse comme la tourbe, et aussi le lignite brut,à la comprimer d'a- bord dans une vis d'Archimède de compression ou autre disposi- tif de presse,puis à la traiter dans un dispositif de broyage, par exemple au moyen d'outils de fraisage ou de meulage et en- fin à la mouler.
Le dessin représente plusieurs modes d'exécution du disposi- tif servant à la réalisation du nouveau procédé.
La fig. 1 est une fraise. à vis d'Archimède avec dispositif de meulage accolé,en coupe longitudinale,partie en élévation.
La fig. 2 est une variante de la fig. 1.
Les fig. 3 à 5 représentent différents modes de réalisation du dispositif de meulage.
Les fig. 6 à 8 représentent trois autres modes'de réalisatioj du dispositif de la fig. 1.
Les fig. 9 à 14 représentent divers modes de réalisation du dispositif de meulage..
La fig. 15 est une presse à vis d'Archimède avec dispositif de broyage et dispositif accolé de moulage et d'introduction
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de poussier,en coupe longitudinale partie en élévation.
La fig. 16 est une vue en plan de la fig. 15
Les fig. 17 à 19 représentent,à une plus grande échelle, trois modèles différents de grilles.
La fig. 20 est une variante des fig. 15 et 16.
La fig. 21 est, à une plus grande échelle,un détail de la fig. 20 représenté en perspective.
Sur les fig. 1 et 2,1 est une trémie d'introduction, à travers laquelle la matière est amenée à la vis 2,qui comporte des évidements. Par la rotation de la vis 2,la matière est amer née à un dispositif de meulage et transportée ou comprimée jusque dans la cavité 3 existant entre les corps de meulage ou de fraisage 4 et 5 du dispositif de meulage.
Comme le corps de meulage ou de fraisage 5 tourne la matière qui s'accumule dans la cavité 3 est transportée de plus en plus vers l'extérieur par la force centrifuge,de sorte qu'elle est finement divisée 6,7 et 8 sont des chevalets de support ,9 une vis de calage per pour l'arbre 10 ou pour les corps de meul&ge ou de fraisage 4 et 5. 11 et 12 sont respectivement une poulie folle et une pou- lie fixe pour actionner la vis. 13 et 14 représentent la commai de du corps de meulage ou de fraisage tournant 5.
Sur la fig. 2 le dispositif de commande 13,14 du corps de meulage ou de fraisage tournant 5 est monté en arrière de la vis 2.
Les organes de meulage ou de fraisage 4 et 5 peuvent être de préférence en émeri grossier,ou se composer de brosses en acier 16 (fig. 1 et 2) ou encore de lamelles ou segments 15 (fig. 3 et 4). Les lamelles ou segments 15 sont disposés de façon à toujours se placer,sous l'action de la force centri- fuge produite par la rotation,de façon à être obligés de pas¯ ser très près de la meule ou fraise fixe 4,en déchirant ou en broyant la matière qui arrive entre les meules 4 et 5.
La fig. 4 représente un dispositif de broyage disposé en avant de 1? embouchure 21 d'une boudineuse. Sur l'embouchure 21,une meule 22 en émeri grossier ou en métal est disposée de façon que les segments 15 tournant autour de l'arbre 23 décou-
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pent la matière. Par suite de la force centrifuge la matière finement découpée est frottée sur la meule et transportée vers l'extérieur,de sorte qu'elle se trouve projetée dans la direc- tion des flèches 24.
Les outils de meulage ou de fraisage peuvent être montés, aussi sur des disques ou plateaux et se composer de tolesd'a- cier 17,18 de forme lisse ou en peigne (fig. 5); ils peuvent être réglés à volonté par les vis 19. De pareils organes de fraisage ont 1' vantage de s'affûter toujours d'eux-mêmes par l'usure,étant donné qu'ils sont formés par une matière mince, de préférence de la tôle d'acier. Le plateau fixe de la fraise est représenté par 20 sur la fig. 5.
La fig. 0 représente un organe de meulage 25 en forme de cylindre monté en avant de l,embouchure 26 d'uneboudineuse 2.
Cet organe de meulage 25 peut se composer aussi d'une matière vive,quoique dure eu à arête vive, donc d'émeri, de pierre ou encore de brosses en acier. La presse 2 comprime la matière dans le sens de la flèche 36 contre la périphérie du cylindre 35,qui,tournant très rapidement,entraine la matière et la projette au-dehors dans le sens des flèches 27. Labutée 28 est en pierre ou en métal,et de préférence à position ré- glable.
La fig. 7 montre également l'utilisation d'un organe de meulage 29 en forme de cylindre. Toutefois celui-ci est encore logé dans la partie rétrécie 30 de l'embouchure 36 d'une boudi neuse,de façon qu'il soit obligé de presser la matière contre la machoire de meulage 31 et de la concasser.La machoire de meulage 31 est articulée en 32 et son action est rendue élasti- que par un poids ou ressort 33. Lorsque se pressentent des corps étrsngers que le cylindre 29 ne peut pas broyer,cette mâchoire 31 cède en soulevant le contrepoids 33 et le corps étranger est projeté au dehors .
La fig. 8 représente un dispositif analogue à celui de la fig. 7 sauf que dans ce cas également la mâchoire inférieure
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est constituée aussi par un cylindre 29' tournant plus lente- ment que l'autre cylindre 29,de façon à produire un frottement ou une action de moulage entreles deux cylindres,par suite de leur vitesse angulaire différente.
Ces organes de concassage en forme de cylindre peuvent aussi être montés dans la boudineuse de façon à comprimer la matière concassée par eux et à la faire sortir sous forme de boudin à travers un ajutage de la machine; dans ce cas on prévoit des racleurs pour les matières restant adhérentes au cylindre.
La fig. 9 représente le même dispositif que la fig. 1,lors- que le plateau 34 est animé d'un mouvement de rotation par l'ar- bre 10 ; lamatière qui arrive dans le sens de la flèche 36 se trouve entrainée dans l'intervalle qui existe entre les deux surfaces 37,38 et les soiesmétalliques 35 qui se trouvent sur la surface fixe 38 la font glisserle long de cet intervalle jusqu'à ce qu'elle soit projetée au dehors sur le pourtour du plateau,Au cours de ce long entrainement,et par suite de la pression, de la chaleur et du travail continuel de la matière par les soies métalliques 55,les matières agglomérées sont désagrégées,de sorte que la matière qui sort abandonne son eau très rapidement et sèche en durcissant.
La fig. 10 est semblable à la fig. 9,sauf que la pierre coni- que 34 de la-fige 9 est remplacée par un plateau 39 en forme de lentille, sur le bord duquel se trouve un encadrement perfo¯' ré 41 en tôle,tissu ou autre matière analogue. La matière plas¯ tique glisse sur la surface conique, vers le bord et l'eau qui peut traverse* le tamis' à trous fins ou le tissu,est projetée au dehors par la force centrifuge,dans le sens des flèches indiquées, perpendiculairement à l'arbre 10.
De cette façon la matière qui sort de la machine est enmajeure partie débar- rasééede l'eau
Sur la fig. 11 l'encadrement 41 a une autre forme que sur la fig. 10. Leau sort dans le sens des flèches 44 et la matiè- re entrainée par les entraineurs 43 sort du dispositif dans le sens des flèches 42.
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Les organes de moulage peuvent tourner aussi bien verti- calement qu'horizontalement et les formes des surfaces per- forées 41,peuvent etre quelconques, par exemple rondes, angu- laires,clindriques,en entonnoir,en fût, etc...Les fig. 12,13 et 14 représenta titre {l'exemple quelques modesde réalisation des plateaux de meulage. Sur la fig. 12 les soies métalliques sont constituées par un ruban d'acier plat 45 recourbé en forme d'U ,46 et 47 sont des disques en tôle en forme de len- tilleépousant la courbure de la meule, comportant une perfora- tion, par exemple des trous carrés,et maintenus ensemble par des boulons 48.
Les soies planes 45,recourbées en forme d,U sont montées suivant la nature, et la grandeur de l'effort, de façon à travailler soit à plat,soit de champ,Toutefois elles peuvent être montées aussi,comme sur la fig. 12,alternative- ment à plat et de champ. les fig. 13 et 14 représentent une meule 52 comportant des brosses rapportées 49 en forme de segments. Cesbrosses peu- vent être en bois, en métal,ou autre matière quelconque, et maintenues sur la meule par des cornières ou tés 50. Des pièces d'arrêt 51 peuvent les maintenir pour les.empêcher de s'échapper sous l'action de la force centrifuge, mais elles peuvent aussi être vissées sur la meule.52,53,sont des orga- nes en forme de pelles qui répartissent la matière amenée. La flèche 54 (fig. 13) indique le sens de rotation de la meule.
De même que la tourbe, le*'lignite, qui contient aussi beau- coup d'eau, peut être,par le concassage fin,l e frottement, et réchauffement , ainsi que par le travail continuel dans les organes de meulage suivantla présente invention,obligé de céder l'eau plus vite que d'oridinaire. Pour accélérer la désagrégation ou le séchage, on peut faire arriver de la vapeur ou de l'eau chaude entre les plaques de meulage ou chauffer les meules électriquement, au gaz ,à la vapeur,etc...
Au lieu que la matière finement divisée soit captée immédia- tement au sortir de la machine,elle peut etre projetée aussi sur de grandes surfaces par la force centrifuge. Ceci a pour
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effet d'accélerer encore le séchage et on peut obtenir de cette manière du meunu aussi bien qu'une matière grossière.
Si l'on désire obtenir du menu, il faut rétrécir la matière plus vite, pour obtenir une matière grossière on laisse les couches s'épair- sir davantage. les dispositifs de concassage décrits peuvent être soit montés sur les machines existantes boudineuses ou autres machi- nes de concassage préalable, soit séparés de ces machines,de façon que le concassage préalable se fasse dans les anciennes machines existantes et que la matière ainsi préparée soit ame- née sous forme de mottes ou de boudins au moyen de rubans de transport etc. aux organes de meul&ge proprement dits ou autres . organes concasseurs.
Avant ou aprèsle concassageon peut ajouter a la matière brute des produits chimiques accélérant la décomposition des colloi- des.
Les fraises ou organes de meulage sont agencés de façon que la matière brute, bien qu'elle soit obligée de passer à tra- vers des intervalles très petits, ne puissent pas engorger la machine,la matière est projetée au-dehors par la force centri- fuge dans le cas de fraises ou d'organes de meulage pl at,et par le mouvement de transport' dans lecas de fraiseurs cylindriques.
Le produit qui est obtenu diaprés le présent procédé sèche très rapidement,et fournit un combustible qui est plus pauvre en eau, plus riche en énergie, plus solide et mieux utilisable que celui qu'on pouvait obtenir jusqu'ici par le traitement mé- canique de la tourbe et d'autres matières bitumineuses sembla- bles. Les matières tourbeuses qui se trouvent dans les couches inférieures du sol,c,est à dire ce qu'on appelle la tourbe pro- fonde, conviennent particulièrement bien comme matières première:
Dans le mode de réalisation suivant les fig. 15 et 16 on utilise au lieu des corps de meulage ou de fraisage,des fig.1 à 14, des corps ayant la forme de grillesou tamis, àtravers les fentes ou ouvertures étroites desquels on fait passer par compression la tourbe ou matière analogue.
Sur les fig. 15 et 16
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55 est la trémie d,introduction des morceaux de tourbe,erémie sous laquelle sont disposés deux cylindres concasseurs 56 garnis de saillies et entre lesquels les morceaux de tourbe sont entrainés et en même temps concassés. 57 est la vis de com- pression, et 58 l'embouchure à travérs laquelle la matière tour- beuse comprimée sort sous forme de boudin. En avant de l'en- trée et de la sortie du canal de la vis de compression se trou- ve un corps en forme de grille. 59,60 comportent des fentes de passage étroites à travers lesquelles la matière tourbeuse est comprimée.
Les barreaux de grille,qui à l'entrée sont disposés en travers del' arbre des cylindres concasseurs 56,ont,comme on le voit par les fig. 17 et 18,des arêtes vives sur les dentés de passage,de sorte que la matière tourbeuse et les fibres qu'el le contient sont découpées par les fentes de la grille pendant leur passage,et que la matière se trouve bien divisée. Les bar- reaux de grille peuvent être constitués comme dans la fig. 17,par des rubans ou tôles de fer 61 placés de champ et munis à une extrémité de renforcements 62 pouvant être constitués par des tôles ou rubans plus étroits montés à part. Sur la fig. 18 les barreaux de grille sont constitués par des corps triangulaires ou prismatiques 63.
Par suite de leurs arêtes vives,les barreaux de grille peuvent être réaffutés facilement.Les grilles 59,60 peuvent etre montées dans la machine à demeure ou amovibles, elles peuvent aussi,comme sur la fig. 19,être en deux pièces,dont l'une,la partie portant les barreaux de grille 64 peut être fixe l'autre la partie qui porte les barreaux de grille 65 pouvant être retirée.De cette façon il est possible, en retirant la partie 65,d'agrandir les intervalles de la grille lorsque celle- ci risquede s'engorger.Les intervalles de passage de la deuxiè- me grille 60 montée en arrière de la vis de compression 57 peuvent être plus étroits que ceux de la grille 59. Au besoin la grille 59 peut aussi être supprimée.
En avant de l'extrémité de sortie de l'embouchure 58 de'la presse, à angle droit par rapport à l'axe longitudinal de la vis de compression 57, sont disposées plusieurs vis 66 qui découpent des morceaux individuels dans le boudin sortant de l'embouchure
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58 et qui transforment ces morceaux en corps sphériques pendant le reste du transport,de sorte qu'on obtient les morceaux de tourbe usuels de forme ronde. Par suite de l'angle formé en- tre la vis de moulage 66 et la vis de compression 57 on n'ob- tient pas seulement la possibilité de découper le boudin de tourbe de façon plus simple et plus facile,on a aussi la possi¯ bilité de déposer lesmorceaux de tourbe de forme sphérique sur le côté en dehors de la voie de roulement de la machine à tour be.
En outre cette disposition sous un angle permet de cons- truire la machine à double face et de déposer de chaque coté des briquettes sphériques en tourbe ou matière analogue.
Au¯dessus du canal de la vis de moulage 66 est disposé un récipient 68 muni de tamiâ intérieurs 67,formant couvercle pour le canal de la vis de moulage et servant à reeeboir du poussier de charbon ou une autre matière pulvérulente. Par suite des trépidations de la machine pendant la marche et pen- dant le travail, le poussier contenu dans le récipient 68,tombe en traversant les tamis 67, sur les morceaux de tourbe découpés et sur les vis de moulage 66,ce qui fait que les morceaux de tourbe sont plus faciles à mouler qu'ils ne restent pas accro- chés ou ne collent pas. Au lieu des vis de compression 66 on peut utiliser aussi d'autres organes de compression, par exemple des pistons de conpression.
Dans le mode de réalisation représenté par la fig. 20 du dessin,un broyeur à petoussion ou concasseur 69 disposé au-des- sous de la trémie d'introduction 55 peut comporter plusieurs croisillons de percussion montés sur un arbre commun et un fond 70 en forme de grille. Les différents barreaux de ce fond en forme de grille sont semblables à ceux qui sont représentés par les fig. 17 et 18 {fige .2),et disposés transversarnent par rap- port à l'arbre du broyeur à percussion 69.
Au-dessus du broyeur à percussion peuvent etre disposés également une. grille 69 et des cylindres concasseurs 56, comme sur la fig. 15,tandis qu'au dessous du broyeur à percussion 69 on a prévu une vis de com- pression 58 avec embouchure 58 et une vis de moulage 66 formant
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un angle avec la première et comportant un récipient à poussier 67)68.une grille 60 est intercalée également entre la vis de transport 57 et l'embouchure 68,comme sur les fig. 15 et 16.
On peut ajouter de l'eau ou des produits chimiques s la masse à travailler,soit à son entrée dans la trémie 55 soit auparavant. quant aux morceaux découpés dans le boudin sortant de l'embouchu- re 58 et transformés en corps sphériques par la vis 66,on les fait sécher et,lorsqu'il s'agit de tourbe,on les utilise comme charbon ou combustible .
Le procédé décrit permet de produire aussi, en partant de la t tourbe ou de matières à base de tourbe, des combustibles durs com. me de la pierre. On obtient ce résultat en transformant d'abord la matière tourbeuse brute, par un traitement mécanique du genre de celui qui est décrit ci-dessus,le cas échéant en y ajoutant des produits chimiques ou des liants,en une masse épaisse,ayant la consistance de la bouillie,puis en l'étalant en couches minces sur des surfaces. Grâce au traitement mécanique on obtient une structure fine et par la distribution en couches minces le séchagE est rendu très rapide par suite de l'évaporation de l'humidité.
Pour ne pas être obligé de mettre un support spécial sous ces couches minces, on peut utiliser le champ de tourbe après l'avoir débarrassé des décombres, ou les décombres mêmes,âpres les avoir retournés, ceux-ci étant traités également par des produits chimiques de façon à rendre insolubles dans l'eau la surface du champ ou l'envers des décombres. cette propriété de. la surface est obtenue de préférence au moyen d'un traitement par du verre liquide.On peut aussi faire sécher plusieurs couches superposées en posant chaque fois une couche mouillée sur la couche inférieu- re prélablement séchée.
Lorsque la couchemince de tourbe est sèche et dure,on la brise au moyen d'un outil quelconque et on la charge sous forme de combustible prêt à servir. un autre mode de réalisation de ce procédé consiste à faire passer par compression la matière ayant subi un traitement mé- canique et le cas échéant aussi un traitement chimique, tra- vers des ajutages de forme quelconque,de préférence des ajutages
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montés sur une boudineuse.
En utilisant des ajutages courbes sur une boudineuse on fera toujours sortir la matière sous forme de copeaux ou de spirales qui s'accumuleront en forme de cône sur le sol.Les avantages de cette formation de copeaux ont une grande importance par les temps de sécheresse,car du fait que la matière tombe dans la presse sous forme de bandes minces ou pelotes peut serrées,l'air et la chaleur qui doivent produire le séchage peuvent bien pénétrer partout et accélérer le sécha- ge. Le procédé décrit permet enfin de fabriquer en partant de la tourbe et autre matière analogue,des objets de nature quelcor que destinés à remplacer le bois.
A cet effet le procédé est appliqué de la façon suivante : on prend de la tourbe brute ou une matière analogue, notamment lesmasses de tourbe faisant par- tie des couches supérieures,c,est à dire ce qu'on appelle la tourbe haute et on la soumet à une action de meulage entre des meules ou d'autres organes de meulage, puis on la sèche au be- soin,on la pétrit avec des liants ou des agents de remplissage et on la moule.
Par le meulage de la tourbe ou matière analogue opération qui se fait de préférence à l'état humide le cas échéant en ajoutant del'eau ,on obtient,en comparaison des au- tres podes de pulvérisation ou de broyage d'une pareille ma- tière, une matière considérablement plus fine, plus homogène et plus uniforme,qui est de consistance pratique,par suite de sa te neur en eau et qui convient bien pour le moulage d'objets de toute sorte, comme des cadres de tableaux, des panneaux muraux, des objets de Iustrerie,etc. Pour faire sécher la tourbe ou matière analogue,on peut 1' bandonner à elle-même dans les
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récipients imperméables,jusqu'à'ce quelle soit complètement sèche. Pour la sculpture sur bois,on peut mouler aumoyen de la matière tourbeuse meulée,des blocs qui peuvent être découpés et sculptés lorsqu'ils sont secs.
On peut faire aussi pour des lambris des blocs que lion découpe en planches ou en panneaux après le séchage, pour mouler la matière,on la retire,avant qu'elle soit dure, c'est à dire tant qu'elle est encore¯plastique des récipients servant au séchage, puis on la moule et on pour-
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suit le séchage. Pour le moulage on pétrit bien la matière et on peut ajouter à volonté des liants ou agents de remplissage, par exemple des produits de distillation de la tourbe.
Au lieu du liant,ou avec ce dernier,et pour améliorer le séchage,on peut ajouter de l'acide sulfurique,de l'acide azo- tique et d'autres substances dissolvant les colloïdes et le ligneux,et expulsant l'eau. Il est toujours loisible d'ajouter aussi à la matière de la cellulose et des couleurs. Pour faci- liter le transport de la matière brute et pour le rendre moins couteux,on peut sécher la matière brute de façon quelconque sui le champ de tourbe, puis la transporter,la mouler à l'endroit au se fait le traitement et la traiter par de l'acide sulfu- rique,de l'acide azotique,de la soude caustique et d'autres solutions analogues, pour obtenir une matière pétrissable pou- vant être moulée ou comprimée,le cas échéant avec une addition d'agents,de remplissage ou de liants pour obtenir des objets de toute sorte.
On peut utiliser aussi comme matière première, de la tourbe désagrégée par la gelée ou la chaleur ou d'autres déchets de tourbe.
Lorsqu.on n'utilise que peu ou pas d 'agent de 'remplissage,* la compression se fait de préférence en deux fois,la matière plastique étant comprimée d'abord dans un moule assez grand puis retirée et légèrement séchée,après quoi on place le com- primé,après séchage et retrait partiels, dans le moule défini- tif plus petit de la quantité correspondant au retrait,et on le soumet à une nouvelle compression,ce qui permet d'obtenir une surface très lisse et une bonne impression.
Pour fabriquer des planches de carton brun ou du,papier on délaye bien là tourbe pulvérisée,très étendue, avec ou sans addition des produits chimiques indiqués ci-dessus, puis on la traite dans la machine usuelle à carton ou à papier,pour la transformer en carton ou en papier.