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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR SEPARER LES FIBRES DES MATIERES QUI LES ENROBENT
DANS LES ELEMENTS DE VEGETAUX TEXTILES.
La présente invention concerne l'extraction des fibres contenues dans les éléments tels que tiges, feuilles, pétioles et autres éléments analogues, de végétaux textiles., c'est-à-dire l'opération qui consiste à séparer les fibres des matières qui les enrobent.
On sait en effet que les éléments sus-mentionnés des végétaux textiles sont constitués par des ensembles de fibres agglomérés par différentes matières qui, pour simplifier l'exposé qui va suivre, sont désignées, d'une fagon générale, sous le nom de "pulpe".
Pour réaliser cette séparation, on a déjà proposé divers procédés consistant principalement à soumettre les éléments végétaux, soit à vert, soit après rouissage, à des opérations de peignage, teillage, battage ou grattage.
La présente invention apour objet un procédé qui permet d'opérer cette séparation de façon rapide et complète et qui s'est montré particulièrement avantageux, notamment dans son application à l'extraction des fibres contenues dans les pétioles de bananier.
Ce procédé consiste fondamentalement à soumettre les éléments textiles à des vibrations dont la fréquence et/ou l'amplitude varient périodiquement ou non, la fréquence pouvant varier entre 20 et, par exemple, 10.000 cycles/sec, et l'amplitude entre 2 et 100 mm environ.
Dans certains procédés déjà connus pour la séparation des fibres des éléments végétaux textiles, par exemple dans les procédés dans lesquels ces éléments sont soumis à un battage au moyen de couteaux rotatifs, lesdits
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éléments sont déjà soumis à une vibration. Cette vibration ne peut cependant être efficace que si elle est produite à une fréquence donnée, adaptée à l'élément traité.
En effet, lorsque l'on soumet un ensemble adhérent de fi- bres et de pulpe à des vibrations de fréquence et d'amplitude déterminées; il peut en résulter, si les facteurs sont convenablement choisis, que l'un des éléments, par exemple la pulpe, ait tendance à être mis en mouvement tandis que l'autre, par exemple la fibre, ait tendance à rester plus ou moins immobile, cette différence dans les mouvements des éléments constitu- tifs conduisant à une dissociation de ces derniers.
Les conditions de vibration doivent de préférence être telles que, comme il a été indiqué ci-dessus, les fibres aient tendance à rester immobiles et la pulpe prenne le mouvement maximum, du fait que, d'une façon générale, les fibres ont une continuité et une charge de rupture beaucoup plus élevée que la pulpe. En tout cas, les vibrations doivent s'accorder sur l'élément constitutif auquel on désire conférer le mouvement d'amplitude ma- ximum.
Toutefois, la pulpe est elle-même constituée par des éléments di- vers, présentant par conséquent des inerties différentes. De plus, la déter- mination de la fréquence optimum pour un élément végétal donné constitue un problème très difficile à résoudre, même par l'expérience, cette fréquence pouvant même varier d'un individu à l'autre dans une .même espèce végétale.
Tous ces inconvénients peuvent être évités et les fibres peuvent être, sans difficultés, parfaitement débarrassées de la pulpe qui y adhère, lorsque l'on procède conformément à l'invention. Les bandes de fréquence et d'amplitude les plus favorables pour une espèce végétale donnée peuvent être facilement déterminées par expérience.
Les vibrations peuvent être appliquées aux éléments végétaux, soit dans le sens longitudinal des fibres seulement, soit, de préférence, à la fois ou successivement dans le sens longitudinal et dans le sens trans- versal. En effet, dans la plupart des cas, les vibrations longitudinales don- nent lieu à la formation d'un tapis plus ou moins large de fibres pratique- ment débarrassées de leur pulpe sur les deux faces du tapis, mais encore liées entre elles par de la pulpe, et les vibrations transversales permettent de dissocier ce tapis et de.séparer complètement les fibres.
Les éléments à traiter peuvent être soumis successivement à des vibrations de fréquence et amplitude variables dans une zone de basses fré- quences et d'amplitudes relativement élevées, puis à un traitement dans une zone de hautes fréquences et faibles amplitudes pouvant aller jusqu'aux fré- quences ultra-soniques, le second traitement assurant un nettoyage complet des fibres. Toutefois, dans bien des cas, un traitement à basse fréquence qui n'exige que des organes générateurs mécaniques, suffit à assurer la pro- duction de fibres marchandes, surtout lorsque l'on tient compte des traite- ments ultérieurs que subissent toujours les fibres avant leur passage au sta- de de la f ilature proprement dite.
Pour communiquer aux fibres les vibrations nécessaires pour la mise en oeuvre de l'invention, on peut utiliser, soit des moyens exclusive- ment mécaniques, soit des moyens électro-mécaniques.
Comme moyens exclusivement mécaniques, on peut utiliser, confor- mément à l'invention, un dispositif comportant fondamentalement un tambour cylindrique monté à rotation autour de son axe et muni de moyens d'entraîne- ment,ce tambour étant muni à sa périphérie de lames sensiblement radiales, s'étendant suivant des génératrices du tambour, la distance périphérique en- tre ces lames étant périodiquement ou non, décroissante, un stator épousant au moins une fraction de la périphérie du tambour, étant disposé à une dis- tance minimum de celui-ci telle que l'intervalle, de préférence réglable en-
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tre le stator et le bord actif d'une lame portée par le tambour, soit sensi- blement égal à la demi-amplitude maximum que l'on désire donner à la fibra- tion de l'élément à traiter.
Les lames peuvent former un ou plusieurs groupes périphériques, dans chacun desquels la distance entre les lames successives est décrois- sante, Elles peuvent également former plusieurs groupes disposés côte à côte sur le tambour, les lames étant équidistantes dans chaque groupe et la dis- tance entre lames décroissant d'un groupe à l'autre.
Les éléments de végétaux textiles à défibrer sont amenés, soit transversalement, soit longitudinalement sur la périphérie du tambour entrai- né en rotation, ces éléments étant dirigés pour que les fibres qu'ils con- tiennent soient perpendiculaires à l'axe du tambour. Par suite du frottement exercé par les lames, ces éléments tendent à s'enrouler autour du tambour et, s'ils sont maintenus par l'extrémité opposée à celle qui s'est ainsi enroulée sur le tambour, subissent un mouvement ondulatoire dont la fréquence est va- riable par suite de l'écartement variable des lames.
En même temps, au pas- sage de chaque lame, l'extrémité des fibres est soumise à un effet de bou- clage et tend à s'accrocher sur ladite lame, ce qui donne lieu à des trac- tions successives, sources d'une vibration irrégulière qui se combine avec la vibration ondulatoire précédemment mentionnée. Ce dernier mouvement est d'au- tant plus intense que l'inclinaison des lames, vers l'avant dans le sens de rotation du tambour, est plus grande.
Dans le cas où les lames forment un ou plusieurs groupes périphé- riques, les éléments à traiter peuvent être maintenus chacun sensiblement dans un même plan transversal du tambour, tandis que, dans le cas de groupes successifs placés côte à côte, les éléments à traiter doivent être déplacés parallèlement à l'axe du tambour de façon à subir l'action successive de tous les groupes de lames, en commençant de préférence par le groupe dans le- quel les lames sont le plus écartées les unes des autres.
Dans ce second cas, l'introduction et le déplacement des élé- ments à traiter peuvent être avantageusement opérés automatiquement par des moyens mécaniques tels qu'au moins deux courroies agencées, pour que deux brins appartenant respectivement à l'une et à l'autre courroie soient en- traînés côte à côte, parallèlement à l'axe du tambour, une extrémité des éléments à traiter étant introduite entre ces brins qui pincent cette extré- mité et déplacent les dits éléments sur le tambour, parallèlement à cet axe.
Les lames portées par le cylindre peuvent présenter un bord ac- tif rectiligne ou, de préférence, irrégulier, par exemple sinusoïdal ou en dents de scie. Dans ce dernier cas,les lames se succédant périphériquement sont avantageusement décalées longitudinalement les unes par rapport aux au- tres, de telle façon que les parties en saillie de deux lames consécutives ne se trouvent pas dans une même section droite du tambour, ce qui permet de communiquer des vibrations transversales aux éléments végétaux traités.
Deux exemples de réalisation pratique de machines conformes à l'invention sont décrits ci-après, avec référence aux dessins annexés, sur lesquels:
Fig. 1 est une vue en coupe, transversalement à l'axe du tam- bour, d'un premier exemple de réalisation;
Fig. 2 est une vue en élévation de face du tambour correspon- dant à cet exemple;
Fig. 3 est une vue en élévation partielle, à plus grande échel- le, d'une première variante de la forme du bord actif des lames;
Fig. 4 est une vue analogue d'une seconde variante;
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Fig. 5 est une vue en élévation de face d'un autre exemple de réalisation d'une machine conforme à l'invention ;
Fig. 6 est une vue partielle schématique, en perspective, des or- ganes de travail de cette machine, le stator étant supposé enlevé.
Fig. 7 est une coupe schématique de cette même machine, trans- versalement à l'axe du tambour.
Fig. 8 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisa- tion particulièrement avantageux des organes d'entraînement des éléments vé- gétaux à traiter.
Telle qu'elle est représentée aux figures 1 et 2, la machine con- forme à l'invention comporte un bâti 1 formant carter, qui est muni d'un cou- vercle 1a présentant une fenêtre 1b, et qui supporte des paliers 2 dans les- quels tourillonnent un arbre 3 sur lequel est calé un tambour 4 en tôle. A la périphérie de ce tambour et suivant les génératrices de ce dernier sont assujetties des lames d'acier 5 fixées sur des cornières 5a et dont le bord actif 6, rectiligne, présente une section arrondie. Ces lames sont réparties périphériquement en trois groupes, occupant chacun 1200 sur la périphérie du tambour et dans chacun desquels la distance entre deux lames consécutives est progressivement décroissante.
Sur l'arbre 3 est calée une poulie 7 reliée par une courroie 7a à l'arbre d'un moteur d'entrainement 8. Des supports 9 sont assujettis sur le bâti carter 1 et portent une tringle 10 sur laquelle vient se fixer une extrémité d'une feuille de tôle mince 11 cintrée pour épouser la forme du tambour 4, sans toutefois venir au contact des lames 5 portées par ce der- nier. L'autre extrémité de la feuille de tôle 11 est assujettie sur une trin- gle 12 solidaire de leviers 13 articulés sur le bâti de la machine et dont l'un est relié à une pédale 14 et soumis à l'action d'un ressort de rappel
15.
Cette pédale coopère avec deux butées réglables constituées par des bou- lons 16a et 16b munis d'écrous de blocage susceptibles de se visser plus ou moins dans des équerres 17a et 17b, la butée 16a limitant la course de la pédale 14 vers le haut et la butée 16b limitant cette course vers le bas.
Le bâti-carter 1 est muni de roues 18 montées à l'extrémité de leviers basculants 19 articulés sur le bâti et permettant de placer les roues, soit dans une position de repos, représentée à la figure 1, soit dans une position de roulement, dans laquelle le bâti est assimilable à une sorte de brouette qui peut être manoeuvrée à 1?aide de brancards 20.
Le dispositif ainsi constitué fonctionne de la façon suivante:
Le tambour 4 étant entraîné en rotation dans le sens de la flè- che par le moteur 8, un élément végétal fibreux à traiter, par exemple un pétiole de bananier, dont une extrémité est maintenue par l'opérateur, est introduit par la fenêtre lb du couvercle 1a, son autre extrémité s'enga- geant entre le tambour 4 et le stator 11. Cette extrémité se trouve alors battue par les lames 5, avec une tendance à s'enrouler, par une sorte de coup de fouet, autour de chaque lame. Il en résulte une traction sur le pétio- le qui tend à être entraîné dans le sens de rotation du moteur, tandis que l'opérateur s'oppose à cet entraînement en retenant le pétiole par l'extré- mité qu'il tient, tout en le laissant s'engager peu à peu autour du tambour.
Pendant cette opération, le pétiole soumis au battement et aux tractions des lames prend un mouvement vibratoire complexe de fréquence périodique- ment variable du fait de l'écartement variable des lames. L'amplitude de ce mouvement est commandée d'une part, par la distance respective et par la hauteur des lames 5, le pétiole, dont les fibres sont progressivement sépa- rées de la pulpe, tendant à chaque instant à prendre la position de corde entre deux lames successives et son inertie l'amenant à battre, dans un sens
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contre la surface du tambour, et, d'autre part, par la distance minimum existant entre les bords actifs des lames 5 et le stator 11, contre lequel elles viennent battre dans l'autre sens. Cette distance minimum peut être réglée en modifiant la position de la butée 16a qui tend à empêcher la péda- le 14 de remonter.
Lorsque l'opération est terminée, on peut la parfaire par un véritable grattage des\fibres qui s'opère en agissant sur la pédale 14 vers le bas, ce qui tend à rapprocher le stator 11 des lames 5 en serrant les fibres entre ces organes. Le degré de serrage peut être réglé par ac- tion sur la butée 16b. En plaçant cette dernière dans une position telle que la course de la pédale 14 vers le bas soit limitée dans une mesure suffisante pour assurer un rapprochement du stator 11 vers les lames 5, sans déterminer un serrage des fibres, on peut, en enfonçant et relâchant périodiquement la pédale 14, déterminer une variation périodique de l'amplitude de vibration du pétiole en traitement.
Une fois que la partie de pétiole engagée dans la machine a été amenée au degré voulu de nettoyage des fibres, il est extrait de la fenêtre 1b et l'opérateur peut procéder au traitement de l'autre extrémité en sai- sissant le pétiole par l'extrémité précédemment traitée.
Au lieu d'être rectilignes, les bords actifs des lames 5 peuvent être ondulés, ainsi qu'il est représenté en 6a à la figure 3, ou en dents de scie, comme en 6b à la figure 4. Dans ce cas, les ondulations ou dents de scie peuvent être décalées longitudinalement d'une lame à l'autre, ainsi qu'on l'a montré par les traits tiretés et mixtes aux figures 3 et 4' On communique ainsi aux pétioles un mouvement vibratoire transversal toujours à fréquence variable, particulièrement avantageux pour assurer la séparation complète des fibres les unes des autres et l'élimination de la pulpe qui peut rester entre elles. Au lieu d'ondulations ou de dents de scie, on peut envisager d'autres formes irrégulières du bord actif des lames 5, par exemple une forme créne- lée.
De plus, la distance entre deux crêtes successives peut aller, en dimi- nuant d'une extrémité à l'autre de la lame, par exemple de 40 mm à 15 mm.
Ainsi qu'on le voit aux figures 3 et 4, les lames 5 peuvent être munies, pour assurer le passage des boulons qui les maintiennent sur les cornières 5a, de boutonnières 21 permettant de régler la hauteur desdites lames par rapport au tambour et, par voie de conséquence, l'amplitude des vibrations communiquées aux pétioles.
Dans la machine représentée à titre d'exemple à la figure 1..les lames sont disposées radialement par rapport au tambour mais elles peuvent également être légèrement inclinées vers l'avant dans le sens de la flèche, la traction exercée sur les fibres par suite du bouclage de leur extrémité autour des lames étant d'autant plus accusée que cette inclinaison est plus grande.
Au lieu d'être conçue comme celle qui vient d'être décrite, pour l'introduction des pétioles transversalement à l'axe du tambour, la machine conforme à l'invention peut être agencée pour permettre cette introduction parallèlement audit axe. Il est ainsi possible de réaliser une machine con- tinue dans laquelle les pétioles à traiter sont introduits à l'une des ex- trémités du tambour et les fibres séparées sont extraites à l'autre extrémi- té.
C'est une machine de ce type qui est représentée aux figures 5 à 8.
Cette machine comporte un bâti 22 supportant, à l'aide de pa- liers, non représentés, un axe rotatif 23 sur lequel est calé un tambour 24 qui est muni sur sa périphérie, de lames 25, analogues aux lames 5 de l'exem- ple précédent et qui, telles qu'elles sont figurées, présentent un bord actif ondulé comme celui des lames de la figure 4. Un tiers des lames 25 s'étend
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sur toute la longueur du cylindre, un autre tiers ne s'étend que sur les deux tiers de cette longueur tandis que le troisième tiers n'en occupe qu'un tiers.
Le tambour est ainsi partagé en trois zones dans chacune desquelles les lames 25 sont régulièrement espacées, l'écartement entre deux lames consécutives al- lant cependant en diminuant d'une zone à la suivante, lorsque l'on va d'une extrémité du tambour à l'autre. Si, au lieu d'être ondulés, les bords actifs des lames 25 sont en dents de scie, les côtés abrupts de ces dernières sont de préférence tournées vers l'extrémité du tambour 24 où les lames sont le plus rapprochées.Le tambour est entouré sur environ la moitié de sa périphé- rie, par un stator 26, maintenu sur le bâti par des barres longitudinales 27 dont les extrémités sont boulonnées dans le bâti, en s'engageant dans des boutonnières qui permettent de régler l'écartement entre ledit stator et le bord actif des lames 25.
Une partie 26a de ce stator, correspondant à une fraction de l'extrémité du tambour 24 qui porte les lames 25, les plus rap- prochées, peut être prévue indépendante du reste et être munie d'un disposi- tif de tension tel que celui représenté pour le stator 11 de la machine pré- cédente .
Du côté opposé du tambour 24 et de part et d'autre d'un niveau qui est sensiblement celui de la génératrice supérieure dudit tambour sont disposées deux lignes parallèles de poulies coplanaires 28, 29, montées sur des axes horizontaux 30, perpendiculaires à l'arbre du tambour, tourillon- nant dans des paliers, non représentés, portés par le bâti de la machine.
Sur ces deux lignes de poulies passent respectivement des courroies 31 et 32 agencées pour permettre de pincer, entre leurs brins respectifs les plus rapprochés l'un de l'autre, l'extrémité d'un pétiole de bananier à traiter dans la machine,ces lignes de poulies dépassent les extrémités du tambour 24 et les arbres des deux poulies 28 et 29 qui sont situées du côté de celle de ses extrémités où les lames 25 sont le plus rapprochées sont entraînées en rotation à la même vitesse, par le moteur de la machine, dans les sens respectifs des flèches, par l'intermédiaire d'une transmission mécanique, non représentée, les autres poulies étant folles.
Dans le prolongement de l'extrémité du tambour 24 qui porte les lames 25 les plus écartées est disposée une tôle cintrée 33 coaxiale du tambour et dont le diamètre de cintrage est très légèrement plus grand que le diamètre du cylindre enveloppant les lames 25, cette tôle s'engageant, sur une faible longueur, sur l'extrémité correspondante du tambour. Cette tôle est prolongée, du côté de la machine où sont placées les poulies 29 et
30, par un tablier, non représenté, sensiblement horizontal, situé au ni- veau de l'intervalle entre les brins coopérants des courroies 3 et 32.
Dans le prolongement de l'autre extrémité du tambour 24 est dis- posée une tôle cintrée 34, analogue à la tôle 33, mais dont le diamètre de cintrage est légèrement inférieur à celui du tambour 24. L'extrémité cor- respondante de ce dernier est légèrement évidée et la tôle 35 s'engage dans cet évidement. Ladite tôle forme un carter dans lequel sont logés le moteur de la machine et les organes de transmission reliant l'arbre de ce moteur à l'arbre 23 du tambour et aux arbres 30 des poulies 28, 29 qui doivent être entraînés en rotation par ledit moteur.
La machine ainsi constituée fonctionne de la façon suivante:
Le moteur étant mis en marche et entraînant le tambour 24 et les courroies 31, 32, un pétiole de bananier tel que ceux représentés schémati- quement en 35, préalablement brisé pour lui conférer une souplesse relative et lui permettre de se cintrer, est posé sur la tôle 33, transversalement à l'axe longitudinal de la machine, l'une de ses extrémités dépassant légère- ment le plan des courroies 31, 32. Il est alors poussé vers ces dernières, qui saisissent son extrémité et l'entraînent parallèlement à l'axe de la ma- chine. Le pétiole quitte alors la tôle 33 et s'engage sur le tambour, où il subit l'action vibratoire déjà décrite, la fréquence des vibrations allant
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en augmentant en passant d'une zone du tambour à la suivante.
La vitesse de déplacement des courroies, la longueur du tambour, celle des zones respec- tives et le nombre de lames sont déterminés par expérience pour que, lorsque le pétiole arrivé à l'autre extrémité du tambour, les fibres aient atteint le degré de nettoyage désiré, ce nettoyage pouvant être parfait par un ser- rage périodique, au passage de chaque pétiole, de la partie 26a du stator.
Les fibres nettoyées arrivent enfin sur la tôle 34 d'où elles peuvent être retirées ou bien tomber naturellement après avoir été abandon- nées par les courroies 31, 32. Pour nettoyer l'extrémité non traitée du pé- tiole, on peut l'engager à nouveau en sens inverse, dans la machine. On con- çoit que l'on peut également disposer deux machines analogues, tête bêche décalées, dans le prolongement l'une de l'autre, le transporteur à courroie de la seconde machine étant agencé pour reprendre les fibres amenées par ce- lui de la première.
Avec une telle machine, il est possible de traiter les pétioles les uns après les autres, de façon continue, et d'obtenir ainsi des débits importants de fibres nettoyées.
Dans l'exemple représenté aux figures 5 à 7, le dispositif de déplacement mécanique des pétioles a été représenté comme constitué par deux courroies 31 et 32, afin de simplifier les dessins. Toutefois, pour assurer un meilleur maintien des pétioles, permettant de résister à l'effort de trac- tion qu'ils subissent, il est avantageux d'utiliser un montage tel que celui représenté en coupe transversale à la figure 8.
Ce montage comporte un jeu inférieur de trois courroies bitra- pézoïdales 31a, 31b et 31c portées par des poulies à trois gorges telles que lapoulie 28a, et un jeu supérieur de deux courroies semblables 32a et 32b, portées également par des poulies à deux gorges telles que la poulie 29a.
Les courroies 32a et 32b s'engagent respectivement entre les courroies 31a et 31b, d'une part, et 31b et 31c, d'autre part, l'intervalle libre entre les courroies étant tel qu'il permette le pincement de l'extrémité d'un pé- tiole 36.
D'autres modifications d'ordre constructif peuvent être appor- tées aux machines ci-dessus décrites, sans sortir du cadre de l'invention.
Notamment, pour éviter d'avoir à briser préalablement les pétioles avant leur introduction latérale dans la machine représentée aux figures 5 à 8, la tranche du stator 26 du côté de la tôle d'entrée 33, au lieu d'être dans un plan perpendiculaire à l'arbre 23, peut être disposée obliquement, la- dite tranche formant un arc d'hélice dont l'extrémité supérieure est dans le plan de l'extrémité du tambour 24, tandis que son extrémité inférieure est au voisinage du premier tiers environ dudit tambour. Les pétioles sont ain- si peu à peu centrées autour du tambour par l'action même des lames 25.
De même, pour adoucir l'action initiale des dites lames 25, on peut donner à ces dernières, du côté de l'entrée des pétioles sur le tambour, une hauteur plus faible que sur le reste du tambour, cette hauteur croissant progressi- vement pour atteindre la hauteur courante à environ 20 centimètres de l'ex- trémité d'entrée du tambour.
REVENDICATIONS.
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