CA1177042A - Procede et dispositif pour le broyage selectif d'un materiau composite et application a l'ecorcage des plaquettes de bois - Google Patents
Procede et dispositif pour le broyage selectif d'un materiau composite et application a l'ecorcage des plaquettes de boisInfo
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Abstract
L'invention est relative à un procédé pour le broyage sélectif d'un matériau composite, ainsi qu'à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Le procédé pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux constituants de dureté différente, permettant de broyer sélectivement l'un au moins des constituants en ménageant au moin un autre constituant, est caractérisé en ce qu'il comprend une opération de martelage du matériau entre au moins un premier organe se comportant comme une enclume et au moins un second organe se comportant comme un marteau, l'un au moins desdits premier et second organe étant déformable. Le marteau est par exemple une sphère élastique et l'enclume un tambour rotatif dans lequel sont introduits les sphères et le matériau à broyer. L'invention s'applique au broyage du bois en plaquettes en vue de leur écorçage.
Description
il~77V'~
Procédé et disDositir pour le broyage séleotif d'un matériau compo~ite et application à l'écorçage des plaquettes de boi~
Le présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de broyage sélectif d'un matériau composite et à leur application à
l'éoorçage des plaquettes de bois.
Cette application à l'écorQage de~ plaquettes de boi~ n'est donnée qu'a titre d'exemple et n'est pa~ limitative, le prooédé et le dispositif pouvant être appliqués avec les aména~ements qui seront décrit~ plus loin à tous types de matériau composite nécessitant un broyage aooompa-gné d'une séleotion des constituants du matériau.
L'approvlsionnement en bois des usines de cellulose ~e faitaotuellement à partir de rondins de taille moyenne (reuillus et r~sineux), et à partir de déchet~ de soierie préalablement éooroés (en-viron 20% de la matière première).
En Franoe, comms dans d'autres pays de la C.E.E., le prix de3 "bois de trituration" augmente plus vite que l'indioe moyen des matières sous l'e~fet :
- de la oonourrenoe des "bois d'oeuvren, dont la demande croit, - de la conourrence du "bois de feu" dont le coût tend à s'a~uster sur celui de l'énergie.
De nombreuses parcelles rorestières sont enoore très peu ou mal exploitées, notamment des feuillus bois et taillis de ohêne, hêtre ou ohata~gnier,...) qui seraient utili~able~ pour la productlon de oellu-loqe .
La mécanisation des moyens de oulture et de récolte est suscep-tible d'abaisser le~ ooûts d'exploitation.
Il para~t vraisemblable que la solution la plus rationnelle et la plus éoonomique serait de réduire les branohes et autres petits bois sous la forme de copeaux ou "plaquettes" sur les lieux même de l'abattage.
L'exploitation mécanisée des taillis à révolution rapide (environ cinq ans), et de oertaines rutaies dormantes, pourrait assurer, en Franoe, un tonnage annuel supplémentaire de l'ordre de 8 millions de tonnes, 30it de quoi augmenter d'environ 60~ les ressouroes françaises de oellulose.
La diffioulté prinoipale, pour l'utilisation des petits bois oom~e ilt;'~7{)~
source de cellulose, tient à la présence des écorces qu'il convlent de séparer efficacement.
Les écorces et autres débris pourraient être utilisés oomme combustibles, soit direotement, soit comme source de méthane ou méthanol.
Un procédé effi¢ace d'éoorçage à ~eo dss plaquettes (notamment les "plaquettes vertes~ produites en forêt, et les "plaquettes grises"
de délignures non écoroées) répondrait donc à un besoin du marohé, et à
une attente pressante de la proPession.
Dans oe but, il a été proposé divers prooédé~ qui oonslstent à
broyer les plaquettes à l'aide de moyen~ classlques : broyeurs à mar-teaux, broyeurs à boulets..., en proPitant de oe que l'éooroe est en général moins réslstante que le bois~ et, à éliminer les éooroes qui se retrouvent dans la partle la plus fine, au moyen d'un olassage dimen-sionnel.
L'expérience montre que ces procédés, qui font appel pour une grande part, aux techniques oonnues du broyage du bois pour la fabrioa-tion de panneaux de particules~ aux teohniques oonnues de broyage des éooroes pour l'alimentation de foyers de ohaudiares, et aux techniques de broyage et trlage des minerais, ont pour inoonvénient principal de broyer une grande partie du bois en même temps que les écoroes, oe qui se traduit par une perte en bois importante et par une réduction souvent exoessive de la taille moyenne des plaquettes écoroées dès que l'on veut obtenir un taux d'écorçage élevé.
Les méthodes de broyage à sec les mieux adaptées, dans le cas présent, sont celles qui font intervenir des phénomènes de choc tels que le copeau se trouve placé, ainsi que son écorce, comme entre ~marteau"
et ~enclume", avec des contraintes successives de compression et de décompression telles que l'éoorce se décolle du bois, en même temps qu'elle se brise.
Il faut également que le broyage soit sufrisamment sélectif pour que, sous l'ePfet des ohoos, l'éooroe soit brisée en petites partioules, ai~ément séparables par triage sur tamis, sans toutefois briser le bois.
La difficulté principale pour l'application de ces procédés tient à ce que : si l'écorce présente en général une résistance à la rupture plus faible que celle du bois, et ceci parce qu'elle est moin~ riche en cellulose, elle est aussi en général plus souple et plus compressible ;
de telle sorte que l'énergie nécessaire pour briser l'éoorce se trouve souvent très ~emblable, et même parfois supérieure~ à celle qui entra~ne la rupture du bois. Dans ce~ conditions on conçoit que si l'énergie reçue par le bois~ dans la zône d'~mpact du choc, est, par unité de surface, de même grandeur que celle reçue par l'écoroe, le bois peut se briser presque aussi vite, ou parrois même plus vite que l'écorce.
Le but de la présente invention, qui est applicable à l'écorçage des plaquettes de bois, est d'apporter une solution au broyage sélectif de~ matériaux composites.
On a envisagé notamment dans le brevet américain 1.807.383 de broyer sélectlvement les plaquettes de bois au moyen d'un tambour hori-zontal tournant dans lequel sont placées des billes ou sphères en métal recouvertes de caoutchouc.
Un but de la présente invention est de perfectionner le dispositif précédent par un ohoix approprié de~ caractéristiques des billeQ et de leur mode d'emploi, de manière à obtenir un rendement maximal.
L'invention a donc pour ob~et un procédé pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux oonstituants de dureté difPérente, permettant de broyer sélectivement l'un au moins des constituants en ménageant au moins un autre constituant par martelage du matériau au moyen d'outils de broyage de ~orme sphérique disposés dans un broyeur, lesdits outils étant déformables et constitués d'un noyau revatu d'un élastomère, caractérisé en ce que pour un choc de m8me énergie totale, l'énergie mise en ~eu dans la dé~ormation de l'outil soit upérieure à celle absorbée par le matériau à ménager, lors d'un ohoc sur le matériau à ménager, et inférieure ~ oelle absorbée par le matériau à broyer, lors d'un choc sur le matériau à broyer.
- 30 De pré~érence, l'énergie mise en ~eu, dans les phénomènes de ohoc, et donc la masse et la hauteur de chute des outils, le rayon de courbure de~ calottes sphériques constituant le pourtour des outils, l'épaisseur du revêtement d'élastomère, et le module d'élastioité de oet élastomère, sont choisis en fonction de la ré~istance à la ruptUre du produit à
broyer et de la limite de la résistance élastique du produit à ménager, "7(34~
de maniere à vérifier la double inégalité:
L3 > (W) x (E) > r3 dans laquelle, et dans un système d'unités homogenes:
L = limite de résis~Lance élasti~ue du produit a ménager W = Energie individuelle des outils à l'instant du choc R = Rayon de courbure de l'outil E = Module d'élasticité de l'élastomère e = Epaisseur de la couche d'élastomere r = résistance à la rupture du produit à broyer.
L'invention a également pour objet un dispositif pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux constituants de dureté
différente, ledit broyage broyant l'un au moins des consti-tuants et ménageant au moins un autre constituant, comprenant un cylindre rotatif, tournant autour d'un axe sensiblement horizontal, des moyens pour introduire le matériau dans le cylindre, des moyens pour introduire dans le cylindre des outils de martelage faisant office de marteau, la paroi interne du cylindre jouant le rôle d'enclume, le broyage sélectif s'effectuant sous l'action des chocs répétés engen-dr~s par la chute des outils de la rotation du cylindre, des moyens pour séparer et évacuer les produits du broyage, les outils d~ martelage comprenant un noyau de lestage et un revêtement en élastomère, en forme de sphères concentriques, caractérisé en ce que le poids P des outils, le diametre D
du cylindre, le rayon de courbure R des outils, l'épaisseur e de l'élastomere, le module d'élasticité E de l'élastomère, la limite L de résistance du produit à ménager et la résis-tance r à la rupture du produit à broyer, sont liés par la double inégalité: 2 L3 ~ PD . (E) ~ r3 - .~
.
il~77(~
- 4a -L'invention sera bien comprise par la description ! ci-après d'un exemple d'application de l'invention ~ l'écor-~age des plaquettes de bois, donné à titre nullement limita-tif, en référence au dessin annexé
11'77V4;~
dans lequel :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une ins-tallation d'écorçage de plaquettes de bols, - la figure 2 est une vue schématlque en bout de la même installation, - les rigures 3A à 3D représentent, en ooupe, des organes déformables utillsés pour le broyage s~lectif.
Dans la figure 1, la référenoe 1 d~signe un oylindre oreux métal-lique, ouvert aux deux extrémités, d'axe sensiblement horizontal, entra~né en rotation autour de son axe.
Comme 11 est représenté, le moyen de mise en rotation du premier oylindre est oonstitué avantageusement, de manière oonnue~ de ponts du type engin de ohantier oomprenant deR roues 2 associées à des moteurs d'entra~nement tels que 3.
Les roues sont en contaot avec des bandes de roulement 5 dont est muni la périphérie extérieure du cylindre 1.
Les plaquettes de bois à écoroer sont amenées à une première extré-mité du cylindre (à gauche dans la figure 1) au moyen d'un tapis mobile 6.
Le oylindre 1 est muni d'orifices tels que des fentes pour tamiser le bois en cours d'écorçage. (Mais ces orifices sont facultatifs, en leur absenoe, le tri est fait indépendamment du dispositif).
Les fines traversant le tamis sont évacuées par un tapis 9 placé
90U8 le oylindre 1.
L'ensemble du oylindre 1 est entouré par un carter 10 visible dans la figure 2 qui permet de recueillir et rassembler les produits de tamisage.
Les dimensions du cylindre sont, par exemple, de 3,50m de diamètre intérieur et 8 à 9 mètres de longueur.
En même temps que les plaquettes, le cylindre reçoit aussi un apport oonstant d'organes ou outils de broyage 15 proportionné au débit des plaquettes, et constitués par des sphères élastiques déformables, formées d'un noyau de lestage 16 A dense, enrobé d'une couohe d'élasto-mère 17 A (~igure 3A).
Les plaquettes à traiter ont le plus souvent une taille moyenne de l'ordre de 30 x 20 x 5mm, mais elles peuvent être oocasionnellement plus :
.
11~7 7()4~
grandes ou plus petite~, et, se répartir autour de cette dimension moyenne.
Un certain nombre de ces plaquettes ont encore leur écorce atta-chée au bois, mals, dans bien des cas, l'écorce a été détachée du bols lors de la mise en plaquettes et se trouve individualisée sous la ~orme de morceaux encore peu fractionné~.
Les outils 15 de forms préférentiellement sphérique, ont un diamè-tre voisin de 60mm, c'est-à-dlre plus grand que la plus grande dimension moyenne des plaquettes. Il sera donc aisé, pour les ré¢upérer, de les séparer des plaquettes par triage dimenslonnel.
Le tambour est anlmé d'une vitesse de rotation relativement grande, de l'ordre de 20 tours/minute, de telle ~orte que la force cen-trifuge plaque les outils et les plaquettes contre la paroi intérieure, et les aide à remonter, sous forme d'un talus, dans le sens de la rotation, ~ous l'effet des forces de frottement. Des éléments fixés ¢ontre la paroi intérieure du tambour peuvent éventuellement faciliter le relevage.
Le taux de remplissage du tambour, dans le cas de l'exemple cité~
est de l'ordre de 25~.
Parvenues à la partie supérieure du talus, les matières sont bas-culées dan~ le vide et retombent vers la génératrice inférieure du tam-bour. Les outils, que l'on a dit se présenter dans le cas cité, sous la forme de sphères élastiques, tombent également, et, un certain nombre d'entre eux frappent des plaquettes ou des écorces individualisées, dé~à
parvenues contre la paroi du tambour. Les plaquettes frappées sont donc prises comme entre nmarteaun et nenolumen, le marteau étant constitué
par la sphère élastique déformable et l'enolume par la paroi du tambour, elle-même déformable ou non.
La masse des outils, de forme sensiblement sphérique, et la qualité et l'épaisseur de l'élastomère qui enrobe le noyau de lestage sont ohoisis en fonction de la nature des bois à traiter : feuillus ou résineux, bois durs ou bois tendres, bois verts ou bois secs, etc.
Pour atteindre le but poursuivi, qui est le broyage ~électif des écorces, il faut que l'énergle miqe en jeu dans les phénomènes de choc soit suffisante pour dépa3ser la limite des déformations élastiques de l'écorce et provoquer ~a rupture.
De oe polnt de vue, et compte tenu du diamètre du tambour, la masse des outils doit être su~fisamment grande.
D'autre part, pour éviter de rompre le bois, qui est généralement plus résistant mais moins souple que l'écorce, il convient que l'outil se dé~orme suf~isa~ment, lors d'un choc sur le bois, pour que la contrainte exercée n'excède pas la limite élastique du bois.
Afin de réunir ces deux condition~, l'élastomère qu'enrobe l'outil va donc se présenter en définitive comme plus souple que le bois et moins souple que l'écoroe, le coef~ioient d'élastioité ohoisi étant évidemment fonotion de l'épaisseur de la oouohe d'élastomère.
En outre, et, pour des raisons d'éoonomie d'énergie, on évitera de ohoisir un élastom~re trop 30uple, qui néoe3siterait une augmen~tation de la masse des outils.
- 15 De pré~érenoe, le~ paramètres de l'outil sont ohoisis en fonotion de l'énergie mise en Jeu dans les phénomènes de ohoo, et donc de la masse et la hauteur de chute des outils, du rayon de courbure des calottes sphériques constituant le pourtour des outils, de l'épaisseur du revête-ment d~élastomère, et du module d'élasticité de cet élastomètre, de la résistanoe à la rupture du produit à broyer et de la limite de la résistance élastique du produit à ménager, de manière à vérifier la double inégalité
L3> ~ ~R )x ( Ee ) ~ r3 dan laquelle, et dans un sy~tème d'unités homogènes :
L = Limite de résistanoe élastique du produit à ménager W = Energie individuelle des outils ~ l'instant du ohoc R - Rayon de courbure de l'outil E - Module d'élastioité de l'élastomère e = Epaisseur de la oouohe d'élastomère r = Résistance à la rupture du produit à broyer.
L'inégalité ci-dessus, traduite en terme~ de diamètre D du oylin-dre et de masse poids P de l'outil, s'é¢rit :
11~7'~14~
L3> PR D (E) > r3 A titre d'exemple, si on consid~re un lot de plaquettes de bois reuillus (ahêne ou ~lmilaire), pour lequel on a mesuré une valeur moyenne de L volsine de 4 X 107 NEEWTON/M2 et une valeur de r voisine de 3 X 107 N~TON/M2, et, 9i on prend des outils de 500 grammes, tombant en moyenne de 3 mètres de hauteur, soit W - 15 ~oules, ces boulets ayant un noyau sphérique en acier de 45 millimètres de diamètres et un re~êtement en éla~tomètre de ~,5 millimètres d'épaisseur, soit R - 3 X 10~
et e= ~ 7,5 10~ , il Paut prendre une qualité d'élastomètre telle que e soit compris entre 55 x 106 et 85 X 106 NEWTON/M2. On ohoisirait, par exemple : E = 7 X 107 NEWTON/M2.
Avec des plaquettes de pin maritime de la forêt landaise, il a été
trouvé qu'un traitement plU9 doux que pour le ohêne était nécessaire car L et R ont des valeurs sensiblement moitié~ Dans ce cas il a été retenu, après expérimentation : W = 10 ~oules, R = 3 X lo 2, e = 102 et E = 4 X 107 NEWTON/M2.
Avec Application de ces conditions, il devient possible de broyer l'écorce tout en ména8eant le bois avec le meilleur rendement.
Il peut être prévu en outre, mais cela n'est pas indispendable, que la paroi intérieure du tambour soit elle-même revêtue d'une couche d'élastomère. Par contre, il est 30uhaitable que le matériau conqtitutif du tambour ou son revêtement ou blindage intérieur résiste à l'attaque des acides organiques secrétés par les matières v~gétales, et ceci aPin d'éviter à la fois une attaque du tambour et une coloration éventuelle des plaquettes par des sels métalliques. En outre, une bonne ré~istance à
l'abrasion est recherchée, en raison de la présence Préquente de silice dans les lot~ de plaquettes.
APin de permettre une évacuation rapide des matières Pines, prove-nant du broyage des éoorces, le tambour peut être muni de lumières de taille suffisamment réduite pour que les plaquettes soient retenue~ à
l'intérieur du tambour. Dans ce cas, un carter entoure le tambour pour collecter les fines et les pousslères, et, des dispo~itifs appropriés tels que tapis transporteur, circuit de ventilation et séparateur cyclone, permettent d'évacuer ces déchets qu'il peut être intéressant de brûler.
'71~
g Au oours de la rotation du tambour, les matières progressent natu-rellement d'une extrémité vers l'autre, et, ~ont soumises à un traite-ment répété de chocs succes~ifs.
Le temps de sé~our moyen nécessaire pour le traitement sera fonc-tion de la nature des bois. A titre d'exemple, pour des délignures de pinmaritime, et, avec les outils définis ci-dessus, ce temps de traitement serait de l'ordre de 30 minute pour un taux d'écorçage voisin de 90%.
A~in d'améliorer le brassage des matières dans le tambour, et, éviter les ségrégations~ il est recommandé d'alterner régulièrement le sens de rotation du tambour (5 à 10 fois par oycle de traitement par exemple).
A la sortie du tambour, les matières traitées sont retenues ~usqu'à un certain niveau à l'aide d'un seuil 20 mobile de hauteur régla-ble qui permet de régler le taux de remplissage.
Les matières traitées et les outils qui franchissent le seuil sont alors dirigés vers un moyen de triage tel qu'une batterie de tamis 21 à
secousse à maille carrée, qui les sépare en trois fractions :
- Une fraction grossière, supérieure par exemple à 40mm, qui contient les outils et quelques plaquettes de grande taille lesquels sont recy-olés vers l'entrée du cylindre par un convoyeur vertioal 22, alimentant un tapis 23 et une trémie 24 ;
- Une fraction moyenne, oomprise par exemple entre 10 et 40 mm, composée princlpalement des plaquettes de bois écorcées, bonnes pour la fabrica-tion de cellulose, et évacuées vers le lieu d'utilisation par la trémie 25 et le tapi~ 26 ;
- Une fraction fine, inférieure à 10 mm, qui contient les écorces broyées qui n'auraient pas été évacuées dlrectement au travers de la paroi du tambour~ et un certain nombre de petites particules de bois, détachées ou cassées au cours du traitement. Cette perte en bois sera d'autant plus faible que le traitement, suivant le procédé, aura été le mieux a~usté. Ces fines sont envoyees sur le tapis 9 par une trémie.
Suivant la nature des lots de plaquettes que l'on peut avoir à
traiter, il est pos~ible, avec le di3positif d'application donné à titre d'exemple, de changer la nature des outils.
Les outils sont stockés dans des trémies de stockage 28A, 288. Un aiguillage 30 situé sur le cirouit de recyclage des matières gros~ières 11 7'~
_ 10 --permet pour oela de diriger les outils ver~ la trémie de stockage qui leur est af~ectée. L'alimentation en outilq de l'installation se fait par la base des trémies par des conduits 29A, 29B. Par le Jeu de ce~
trémies de stockage, dont le nombre peut être supérieure à deux, il est également po~slble de falre varier la proportion d'outils mis en action dans le tambour et d'augmenter ainsi ou diminuer le nombre de chocs provoqués pour un temps de sé~our connu des plaquettes dans le tambour.
D'un point de vue général, on oongoit que le traitement des bois tendres Justifiera des outils pluq souplas ou relativement moins lourds, alors que c~rtaines écorce~ trés résistartes pourront néce~siter des outils moins souples ou plus lourds.
Dans le cas d'outils de ~orme sphérique, la variation de la masse et de la souplesse peuvent être obtenues de dirférentes manières dont il e~t donné ci-aprè3 quelques exemples non limitatifs :
- soit utilisant, comme indiqué dans la figure 3A, des sphères compo-~ites constituées d'un noyau sphérique central 16A et d'une enveloppe en élastomètre 17A. On peut alors modifier la masse ~usqu'à une certaine limite, en augmentant ou en diminuant la densité du noyau par la matière qui le constitue, ou en changeant son diamètre. S'il le faut, et pour obtenir des outils plus légers, on peut également réaliser le noyau à
l'aide d'une sphère creuse 16B (fig.3~), cette sphère 16B étant entourée d'une enveloppe en élastomère 17B.
La souplesse plus ou moin3 grande de l'outil est alors obtenue en ~ouant à la foi~ sur l'épaisseur et sur la qualité de l'élastomètre qui enrobe le noyau. Dans un tel cas d'outils composites avec noyau la dé~ormation propre du noyau sera le plus souvent négligeable devant celle de l'élastomètre.
- Soit en utiliqant des outils hétérogènes constitués d'une masse sphé-rique 37 en élastomètre contenant des charges réparties, 90US rorme de petites billes non déformables 38 par exemple en métal (fig.3C).
La souplesse sera alors ~onction de la qualité de l'élastomètre et du volume relatl~ occupé par les petites bllles non déformables.
- Soit en utilisant des sphères pleines homogènes pour lesquelles la mas~e n'eqt fonction que du diamètre et de la masse spéci~ique de l'élas-tomètre (non représentées).
11~770~
- Soit en utllisant une simple enveloppe sphérique creuse déformable, éventuellement gonflable ou que l'on pourrait lester à l'aide d'un rluide approprié (non représentée).
On peut également concevoir d'autres types d'outils, applicables dans le cadre de la présente invention, tels que celui représenté en coupe dans la figure 3D, et comprenant un noyau 47 dense, entouré de oalottes sphériques 48 situées côte à côte et ~aites d'un élastomère.
Dans ces conditions, la face de l'outil qui ~'orfre au ohoc conserve une ~orme sphérique, mais il est possible d'obtenir un plus grand report d'énergie par unité de sur~ace frappée.
Suivant dif~érents modes d'application, on peut alors choisir de disposer l'élastomètre au niveau des calotte~ sphériques~ ou au contraire de le disposer à la place du noyau et de l'entourer de calottes sphériques métalliques, ce qui pourrait être plus favorable pour la dissipation de l'énergie calorifique, l'outil conservant une aptitude suffisante à la dé~ormation.
L'invention, qui a été décrite en ré~érence à une installation d'écorçage de plaquettes de bois, permet de résoudre d'autres problèmes de broyage sélectif.
Les prlncipes de l'invention seront aisément mis en oeuvre par l'homme de l'art selon le problème considéré.
Il importe de respecter les ¢onsidérations suivantes :
Dans le cadre de la présente invention, la déformabilité
du "marteau", et ou de "l'enclume", est choisie de ~açon telle que :
lors d'un choc sur le matériau à ménager, l'énergie localisée dans la dé~ormation du "marteau" et ou de "l'enclume" soit supérieure à oelle absorbée par ce matériau, et, que lors d'un choc sur le matériau ~ broyer l'énergie absorbée par ce matériau en vue de sa rupture, 90it supérleure à celle localisée dans la déformation du "marteau" et ou de "l'enclumen.
Dans ces condltions, pour un choc mettant en ~eu une même énergle totale, et se répartissant sur une sur~ace équivalente, l'énergie absor-bée par unité de surface du matériau à ménager est inférieure à celle absorbée par unité de surface du matériau à broyer.
De plus, dans le cadre de la présente lnvention, l'énergie totale mi~e en ~eu dans les chocs individuels et rapportée à la ~urface d'impact 11'7'7~4~
du choc, ainsi que la d~rormabilité du "marteau" et ou de "l'enclumen, sont cholsis de manière telle que l'énergle spécifique transmise au matériau à ménager dans la zone d'impact reste en deçà de l'energie spéoifique de rupture de ce matériau, et maintienne de prérérence ce matériau à l'intérleur du domalne des dérormatlons élastique~ ; tandl~
que l'énergle spécirique transmlse au matérlau à broyer dans la zone d'lmpaot sur ce matériau soit au-delà de l'énergie spécirique de déool-lement ou de rupture de ce matérlau c'est-à-dlre au-delà du domalne de~
déformations élastiques relative3 à ce matériau.
Dans le cadre de la présente invention, une condltlon préféren-tielle de l'appllcation du procédé est de cholsir la nature des matérlaux constituant le "marteau" et ou "l'enolume" de telle façon que leurs déformations, lors d'un choc, ne dépassent par la limlte des déforma-tions élastiques propr0s à ce~ matérlaux, et, que le nmarteaun et/ou "l'enclume" retrouve donc, après le choo, senslblement sa forme inltiale.
Une autre condition préférentielle est de cholslr leq outlls et les matériaux de ~açon que l'énergie thermlque dissipée au sein du ~mar-teau" et/ou de "l'enolume", dans les déformations qui accompagnent les chocs pulsse ~'évacuer convenablement sans entra~ner une élevation excesslve de température.
Une trolsième condltlon préférentielle de l'appllcatlon du procédé
indépendante des deux précédentes, est que la forme et la dlmenslon du ~marteau" soient telles que la surface de la zone d'lmpact soit au plus du même ordre de grandeur que la dimension des plus petltes pièces à
ménager, afin de ne pas dépasser des efforts excessifs sur ces petites plèces.
Une quatrlème condition préférentlelle, non essentlelle et non limltatlve, de l'applicatlon du procédé est que le ~marteau" soit de forme sensiblement sphérlque, ou qu'll se présente tou~ours, ~ace à
l'impact, sous la forme d'une portlon de sphère dé~ormable, auquel cas, sa déformatlon étant plus grande lors d'un lmpact sur le matérlau à
ménager que sur le matérlau à broyer, la sur~ace de répartltion des e~orts est plus grande vis-à-vis du matérlau ~ ménager que vis-à-vls du matérlau à broyer ce qul atténue enco~e les contraintes sur le matériau à
menager.
Enfin on obtlent le meilleur rendement en choisissant outils et broyeurs de manlère à vérifier les inégalités précitées.
Procédé et disDositir pour le broyage séleotif d'un matériau compo~ite et application à l'écorçage des plaquettes de boi~
Le présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de broyage sélectif d'un matériau composite et à leur application à
l'éoorçage des plaquettes de bois.
Cette application à l'écorQage de~ plaquettes de boi~ n'est donnée qu'a titre d'exemple et n'est pa~ limitative, le prooédé et le dispositif pouvant être appliqués avec les aména~ements qui seront décrit~ plus loin à tous types de matériau composite nécessitant un broyage aooompa-gné d'une séleotion des constituants du matériau.
L'approvlsionnement en bois des usines de cellulose ~e faitaotuellement à partir de rondins de taille moyenne (reuillus et r~sineux), et à partir de déchet~ de soierie préalablement éooroés (en-viron 20% de la matière première).
En Franoe, comms dans d'autres pays de la C.E.E., le prix de3 "bois de trituration" augmente plus vite que l'indioe moyen des matières sous l'e~fet :
- de la oonourrenoe des "bois d'oeuvren, dont la demande croit, - de la conourrence du "bois de feu" dont le coût tend à s'a~uster sur celui de l'énergie.
De nombreuses parcelles rorestières sont enoore très peu ou mal exploitées, notamment des feuillus bois et taillis de ohêne, hêtre ou ohata~gnier,...) qui seraient utili~able~ pour la productlon de oellu-loqe .
La mécanisation des moyens de oulture et de récolte est suscep-tible d'abaisser le~ ooûts d'exploitation.
Il para~t vraisemblable que la solution la plus rationnelle et la plus éoonomique serait de réduire les branohes et autres petits bois sous la forme de copeaux ou "plaquettes" sur les lieux même de l'abattage.
L'exploitation mécanisée des taillis à révolution rapide (environ cinq ans), et de oertaines rutaies dormantes, pourrait assurer, en Franoe, un tonnage annuel supplémentaire de l'ordre de 8 millions de tonnes, 30it de quoi augmenter d'environ 60~ les ressouroes françaises de oellulose.
La diffioulté prinoipale, pour l'utilisation des petits bois oom~e ilt;'~7{)~
source de cellulose, tient à la présence des écorces qu'il convlent de séparer efficacement.
Les écorces et autres débris pourraient être utilisés oomme combustibles, soit direotement, soit comme source de méthane ou méthanol.
Un procédé effi¢ace d'éoorçage à ~eo dss plaquettes (notamment les "plaquettes vertes~ produites en forêt, et les "plaquettes grises"
de délignures non écoroées) répondrait donc à un besoin du marohé, et à
une attente pressante de la proPession.
Dans oe but, il a été proposé divers prooédé~ qui oonslstent à
broyer les plaquettes à l'aide de moyen~ classlques : broyeurs à mar-teaux, broyeurs à boulets..., en proPitant de oe que l'éooroe est en général moins réslstante que le bois~ et, à éliminer les éooroes qui se retrouvent dans la partle la plus fine, au moyen d'un olassage dimen-sionnel.
L'expérience montre que ces procédés, qui font appel pour une grande part, aux techniques oonnues du broyage du bois pour la fabrioa-tion de panneaux de particules~ aux teohniques oonnues de broyage des éooroes pour l'alimentation de foyers de ohaudiares, et aux techniques de broyage et trlage des minerais, ont pour inoonvénient principal de broyer une grande partie du bois en même temps que les écoroes, oe qui se traduit par une perte en bois importante et par une réduction souvent exoessive de la taille moyenne des plaquettes écoroées dès que l'on veut obtenir un taux d'écorçage élevé.
Les méthodes de broyage à sec les mieux adaptées, dans le cas présent, sont celles qui font intervenir des phénomènes de choc tels que le copeau se trouve placé, ainsi que son écorce, comme entre ~marteau"
et ~enclume", avec des contraintes successives de compression et de décompression telles que l'éoorce se décolle du bois, en même temps qu'elle se brise.
Il faut également que le broyage soit sufrisamment sélectif pour que, sous l'ePfet des ohoos, l'éooroe soit brisée en petites partioules, ai~ément séparables par triage sur tamis, sans toutefois briser le bois.
La difficulté principale pour l'application de ces procédés tient à ce que : si l'écorce présente en général une résistance à la rupture plus faible que celle du bois, et ceci parce qu'elle est moin~ riche en cellulose, elle est aussi en général plus souple et plus compressible ;
de telle sorte que l'énergie nécessaire pour briser l'éoorce se trouve souvent très ~emblable, et même parfois supérieure~ à celle qui entra~ne la rupture du bois. Dans ce~ conditions on conçoit que si l'énergie reçue par le bois~ dans la zône d'~mpact du choc, est, par unité de surface, de même grandeur que celle reçue par l'écoroe, le bois peut se briser presque aussi vite, ou parrois même plus vite que l'écorce.
Le but de la présente invention, qui est applicable à l'écorçage des plaquettes de bois, est d'apporter une solution au broyage sélectif de~ matériaux composites.
On a envisagé notamment dans le brevet américain 1.807.383 de broyer sélectlvement les plaquettes de bois au moyen d'un tambour hori-zontal tournant dans lequel sont placées des billes ou sphères en métal recouvertes de caoutchouc.
Un but de la présente invention est de perfectionner le dispositif précédent par un ohoix approprié de~ caractéristiques des billeQ et de leur mode d'emploi, de manière à obtenir un rendement maximal.
L'invention a donc pour ob~et un procédé pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux oonstituants de dureté difPérente, permettant de broyer sélectivement l'un au moins des constituants en ménageant au moins un autre constituant par martelage du matériau au moyen d'outils de broyage de ~orme sphérique disposés dans un broyeur, lesdits outils étant déformables et constitués d'un noyau revatu d'un élastomère, caractérisé en ce que pour un choc de m8me énergie totale, l'énergie mise en ~eu dans la dé~ormation de l'outil soit upérieure à celle absorbée par le matériau à ménager, lors d'un ohoc sur le matériau à ménager, et inférieure ~ oelle absorbée par le matériau à broyer, lors d'un choc sur le matériau à broyer.
- 30 De pré~érence, l'énergie mise en ~eu, dans les phénomènes de ohoc, et donc la masse et la hauteur de chute des outils, le rayon de courbure de~ calottes sphériques constituant le pourtour des outils, l'épaisseur du revêtement d'élastomère, et le module d'élastioité de oet élastomère, sont choisis en fonction de la ré~istance à la ruptUre du produit à
broyer et de la limite de la résistance élastique du produit à ménager, "7(34~
de maniere à vérifier la double inégalité:
L3 > (W) x (E) > r3 dans laquelle, et dans un système d'unités homogenes:
L = limite de résis~Lance élasti~ue du produit a ménager W = Energie individuelle des outils à l'instant du choc R = Rayon de courbure de l'outil E = Module d'élasticité de l'élastomère e = Epaisseur de la couche d'élastomere r = résistance à la rupture du produit à broyer.
L'invention a également pour objet un dispositif pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux constituants de dureté
différente, ledit broyage broyant l'un au moins des consti-tuants et ménageant au moins un autre constituant, comprenant un cylindre rotatif, tournant autour d'un axe sensiblement horizontal, des moyens pour introduire le matériau dans le cylindre, des moyens pour introduire dans le cylindre des outils de martelage faisant office de marteau, la paroi interne du cylindre jouant le rôle d'enclume, le broyage sélectif s'effectuant sous l'action des chocs répétés engen-dr~s par la chute des outils de la rotation du cylindre, des moyens pour séparer et évacuer les produits du broyage, les outils d~ martelage comprenant un noyau de lestage et un revêtement en élastomère, en forme de sphères concentriques, caractérisé en ce que le poids P des outils, le diametre D
du cylindre, le rayon de courbure R des outils, l'épaisseur e de l'élastomere, le module d'élasticité E de l'élastomère, la limite L de résistance du produit à ménager et la résis-tance r à la rupture du produit à broyer, sont liés par la double inégalité: 2 L3 ~ PD . (E) ~ r3 - .~
.
il~77(~
- 4a -L'invention sera bien comprise par la description ! ci-après d'un exemple d'application de l'invention ~ l'écor-~age des plaquettes de bois, donné à titre nullement limita-tif, en référence au dessin annexé
11'77V4;~
dans lequel :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une ins-tallation d'écorçage de plaquettes de bols, - la figure 2 est une vue schématlque en bout de la même installation, - les rigures 3A à 3D représentent, en ooupe, des organes déformables utillsés pour le broyage s~lectif.
Dans la figure 1, la référenoe 1 d~signe un oylindre oreux métal-lique, ouvert aux deux extrémités, d'axe sensiblement horizontal, entra~né en rotation autour de son axe.
Comme 11 est représenté, le moyen de mise en rotation du premier oylindre est oonstitué avantageusement, de manière oonnue~ de ponts du type engin de ohantier oomprenant deR roues 2 associées à des moteurs d'entra~nement tels que 3.
Les roues sont en contaot avec des bandes de roulement 5 dont est muni la périphérie extérieure du cylindre 1.
Les plaquettes de bois à écoroer sont amenées à une première extré-mité du cylindre (à gauche dans la figure 1) au moyen d'un tapis mobile 6.
Le oylindre 1 est muni d'orifices tels que des fentes pour tamiser le bois en cours d'écorçage. (Mais ces orifices sont facultatifs, en leur absenoe, le tri est fait indépendamment du dispositif).
Les fines traversant le tamis sont évacuées par un tapis 9 placé
90U8 le oylindre 1.
L'ensemble du oylindre 1 est entouré par un carter 10 visible dans la figure 2 qui permet de recueillir et rassembler les produits de tamisage.
Les dimensions du cylindre sont, par exemple, de 3,50m de diamètre intérieur et 8 à 9 mètres de longueur.
En même temps que les plaquettes, le cylindre reçoit aussi un apport oonstant d'organes ou outils de broyage 15 proportionné au débit des plaquettes, et constitués par des sphères élastiques déformables, formées d'un noyau de lestage 16 A dense, enrobé d'une couohe d'élasto-mère 17 A (~igure 3A).
Les plaquettes à traiter ont le plus souvent une taille moyenne de l'ordre de 30 x 20 x 5mm, mais elles peuvent être oocasionnellement plus :
.
11~7 7()4~
grandes ou plus petite~, et, se répartir autour de cette dimension moyenne.
Un certain nombre de ces plaquettes ont encore leur écorce atta-chée au bois, mals, dans bien des cas, l'écorce a été détachée du bols lors de la mise en plaquettes et se trouve individualisée sous la ~orme de morceaux encore peu fractionné~.
Les outils 15 de forms préférentiellement sphérique, ont un diamè-tre voisin de 60mm, c'est-à-dlre plus grand que la plus grande dimension moyenne des plaquettes. Il sera donc aisé, pour les ré¢upérer, de les séparer des plaquettes par triage dimenslonnel.
Le tambour est anlmé d'une vitesse de rotation relativement grande, de l'ordre de 20 tours/minute, de telle ~orte que la force cen-trifuge plaque les outils et les plaquettes contre la paroi intérieure, et les aide à remonter, sous forme d'un talus, dans le sens de la rotation, ~ous l'effet des forces de frottement. Des éléments fixés ¢ontre la paroi intérieure du tambour peuvent éventuellement faciliter le relevage.
Le taux de remplissage du tambour, dans le cas de l'exemple cité~
est de l'ordre de 25~.
Parvenues à la partie supérieure du talus, les matières sont bas-culées dan~ le vide et retombent vers la génératrice inférieure du tam-bour. Les outils, que l'on a dit se présenter dans le cas cité, sous la forme de sphères élastiques, tombent également, et, un certain nombre d'entre eux frappent des plaquettes ou des écorces individualisées, dé~à
parvenues contre la paroi du tambour. Les plaquettes frappées sont donc prises comme entre nmarteaun et nenolumen, le marteau étant constitué
par la sphère élastique déformable et l'enolume par la paroi du tambour, elle-même déformable ou non.
La masse des outils, de forme sensiblement sphérique, et la qualité et l'épaisseur de l'élastomère qui enrobe le noyau de lestage sont ohoisis en fonction de la nature des bois à traiter : feuillus ou résineux, bois durs ou bois tendres, bois verts ou bois secs, etc.
Pour atteindre le but poursuivi, qui est le broyage ~électif des écorces, il faut que l'énergle miqe en jeu dans les phénomènes de choc soit suffisante pour dépa3ser la limite des déformations élastiques de l'écorce et provoquer ~a rupture.
De oe polnt de vue, et compte tenu du diamètre du tambour, la masse des outils doit être su~fisamment grande.
D'autre part, pour éviter de rompre le bois, qui est généralement plus résistant mais moins souple que l'écorce, il convient que l'outil se dé~orme suf~isa~ment, lors d'un choc sur le bois, pour que la contrainte exercée n'excède pas la limite élastique du bois.
Afin de réunir ces deux condition~, l'élastomère qu'enrobe l'outil va donc se présenter en définitive comme plus souple que le bois et moins souple que l'écoroe, le coef~ioient d'élastioité ohoisi étant évidemment fonotion de l'épaisseur de la oouohe d'élastomère.
En outre, et, pour des raisons d'éoonomie d'énergie, on évitera de ohoisir un élastom~re trop 30uple, qui néoe3siterait une augmen~tation de la masse des outils.
- 15 De pré~érenoe, le~ paramètres de l'outil sont ohoisis en fonotion de l'énergie mise en Jeu dans les phénomènes de ohoo, et donc de la masse et la hauteur de chute des outils, du rayon de courbure des calottes sphériques constituant le pourtour des outils, de l'épaisseur du revête-ment d~élastomère, et du module d'élasticité de cet élastomètre, de la résistanoe à la rupture du produit à broyer et de la limite de la résistance élastique du produit à ménager, de manière à vérifier la double inégalité
L3> ~ ~R )x ( Ee ) ~ r3 dan laquelle, et dans un sy~tème d'unités homogènes :
L = Limite de résistanoe élastique du produit à ménager W = Energie individuelle des outils ~ l'instant du ohoc R - Rayon de courbure de l'outil E - Module d'élastioité de l'élastomère e = Epaisseur de la oouohe d'élastomère r = Résistance à la rupture du produit à broyer.
L'inégalité ci-dessus, traduite en terme~ de diamètre D du oylin-dre et de masse poids P de l'outil, s'é¢rit :
11~7'~14~
L3> PR D (E) > r3 A titre d'exemple, si on consid~re un lot de plaquettes de bois reuillus (ahêne ou ~lmilaire), pour lequel on a mesuré une valeur moyenne de L volsine de 4 X 107 NEEWTON/M2 et une valeur de r voisine de 3 X 107 N~TON/M2, et, 9i on prend des outils de 500 grammes, tombant en moyenne de 3 mètres de hauteur, soit W - 15 ~oules, ces boulets ayant un noyau sphérique en acier de 45 millimètres de diamètres et un re~êtement en éla~tomètre de ~,5 millimètres d'épaisseur, soit R - 3 X 10~
et e= ~ 7,5 10~ , il Paut prendre une qualité d'élastomètre telle que e soit compris entre 55 x 106 et 85 X 106 NEWTON/M2. On ohoisirait, par exemple : E = 7 X 107 NEWTON/M2.
Avec des plaquettes de pin maritime de la forêt landaise, il a été
trouvé qu'un traitement plU9 doux que pour le ohêne était nécessaire car L et R ont des valeurs sensiblement moitié~ Dans ce cas il a été retenu, après expérimentation : W = 10 ~oules, R = 3 X lo 2, e = 102 et E = 4 X 107 NEWTON/M2.
Avec Application de ces conditions, il devient possible de broyer l'écorce tout en ména8eant le bois avec le meilleur rendement.
Il peut être prévu en outre, mais cela n'est pas indispendable, que la paroi intérieure du tambour soit elle-même revêtue d'une couche d'élastomère. Par contre, il est 30uhaitable que le matériau conqtitutif du tambour ou son revêtement ou blindage intérieur résiste à l'attaque des acides organiques secrétés par les matières v~gétales, et ceci aPin d'éviter à la fois une attaque du tambour et une coloration éventuelle des plaquettes par des sels métalliques. En outre, une bonne ré~istance à
l'abrasion est recherchée, en raison de la présence Préquente de silice dans les lot~ de plaquettes.
APin de permettre une évacuation rapide des matières Pines, prove-nant du broyage des éoorces, le tambour peut être muni de lumières de taille suffisamment réduite pour que les plaquettes soient retenue~ à
l'intérieur du tambour. Dans ce cas, un carter entoure le tambour pour collecter les fines et les pousslères, et, des dispo~itifs appropriés tels que tapis transporteur, circuit de ventilation et séparateur cyclone, permettent d'évacuer ces déchets qu'il peut être intéressant de brûler.
'71~
g Au oours de la rotation du tambour, les matières progressent natu-rellement d'une extrémité vers l'autre, et, ~ont soumises à un traite-ment répété de chocs succes~ifs.
Le temps de sé~our moyen nécessaire pour le traitement sera fonc-tion de la nature des bois. A titre d'exemple, pour des délignures de pinmaritime, et, avec les outils définis ci-dessus, ce temps de traitement serait de l'ordre de 30 minute pour un taux d'écorçage voisin de 90%.
A~in d'améliorer le brassage des matières dans le tambour, et, éviter les ségrégations~ il est recommandé d'alterner régulièrement le sens de rotation du tambour (5 à 10 fois par oycle de traitement par exemple).
A la sortie du tambour, les matières traitées sont retenues ~usqu'à un certain niveau à l'aide d'un seuil 20 mobile de hauteur régla-ble qui permet de régler le taux de remplissage.
Les matières traitées et les outils qui franchissent le seuil sont alors dirigés vers un moyen de triage tel qu'une batterie de tamis 21 à
secousse à maille carrée, qui les sépare en trois fractions :
- Une fraction grossière, supérieure par exemple à 40mm, qui contient les outils et quelques plaquettes de grande taille lesquels sont recy-olés vers l'entrée du cylindre par un convoyeur vertioal 22, alimentant un tapis 23 et une trémie 24 ;
- Une fraction moyenne, oomprise par exemple entre 10 et 40 mm, composée princlpalement des plaquettes de bois écorcées, bonnes pour la fabrica-tion de cellulose, et évacuées vers le lieu d'utilisation par la trémie 25 et le tapi~ 26 ;
- Une fraction fine, inférieure à 10 mm, qui contient les écorces broyées qui n'auraient pas été évacuées dlrectement au travers de la paroi du tambour~ et un certain nombre de petites particules de bois, détachées ou cassées au cours du traitement. Cette perte en bois sera d'autant plus faible que le traitement, suivant le procédé, aura été le mieux a~usté. Ces fines sont envoyees sur le tapis 9 par une trémie.
Suivant la nature des lots de plaquettes que l'on peut avoir à
traiter, il est pos~ible, avec le di3positif d'application donné à titre d'exemple, de changer la nature des outils.
Les outils sont stockés dans des trémies de stockage 28A, 288. Un aiguillage 30 situé sur le cirouit de recyclage des matières gros~ières 11 7'~
_ 10 --permet pour oela de diriger les outils ver~ la trémie de stockage qui leur est af~ectée. L'alimentation en outilq de l'installation se fait par la base des trémies par des conduits 29A, 29B. Par le Jeu de ce~
trémies de stockage, dont le nombre peut être supérieure à deux, il est également po~slble de falre varier la proportion d'outils mis en action dans le tambour et d'augmenter ainsi ou diminuer le nombre de chocs provoqués pour un temps de sé~our connu des plaquettes dans le tambour.
D'un point de vue général, on oongoit que le traitement des bois tendres Justifiera des outils pluq souplas ou relativement moins lourds, alors que c~rtaines écorce~ trés résistartes pourront néce~siter des outils moins souples ou plus lourds.
Dans le cas d'outils de ~orme sphérique, la variation de la masse et de la souplesse peuvent être obtenues de dirférentes manières dont il e~t donné ci-aprè3 quelques exemples non limitatifs :
- soit utilisant, comme indiqué dans la figure 3A, des sphères compo-~ites constituées d'un noyau sphérique central 16A et d'une enveloppe en élastomètre 17A. On peut alors modifier la masse ~usqu'à une certaine limite, en augmentant ou en diminuant la densité du noyau par la matière qui le constitue, ou en changeant son diamètre. S'il le faut, et pour obtenir des outils plus légers, on peut également réaliser le noyau à
l'aide d'une sphère creuse 16B (fig.3~), cette sphère 16B étant entourée d'une enveloppe en élastomère 17B.
La souplesse plus ou moin3 grande de l'outil est alors obtenue en ~ouant à la foi~ sur l'épaisseur et sur la qualité de l'élastomètre qui enrobe le noyau. Dans un tel cas d'outils composites avec noyau la dé~ormation propre du noyau sera le plus souvent négligeable devant celle de l'élastomètre.
- Soit en utiliqant des outils hétérogènes constitués d'une masse sphé-rique 37 en élastomètre contenant des charges réparties, 90US rorme de petites billes non déformables 38 par exemple en métal (fig.3C).
La souplesse sera alors ~onction de la qualité de l'élastomètre et du volume relatl~ occupé par les petites bllles non déformables.
- Soit en utilisant des sphères pleines homogènes pour lesquelles la mas~e n'eqt fonction que du diamètre et de la masse spéci~ique de l'élas-tomètre (non représentées).
11~770~
- Soit en utllisant une simple enveloppe sphérique creuse déformable, éventuellement gonflable ou que l'on pourrait lester à l'aide d'un rluide approprié (non représentée).
On peut également concevoir d'autres types d'outils, applicables dans le cadre de la présente invention, tels que celui représenté en coupe dans la figure 3D, et comprenant un noyau 47 dense, entouré de oalottes sphériques 48 situées côte à côte et ~aites d'un élastomère.
Dans ces conditions, la face de l'outil qui ~'orfre au ohoc conserve une ~orme sphérique, mais il est possible d'obtenir un plus grand report d'énergie par unité de sur~ace frappée.
Suivant dif~érents modes d'application, on peut alors choisir de disposer l'élastomètre au niveau des calotte~ sphériques~ ou au contraire de le disposer à la place du noyau et de l'entourer de calottes sphériques métalliques, ce qui pourrait être plus favorable pour la dissipation de l'énergie calorifique, l'outil conservant une aptitude suffisante à la dé~ormation.
L'invention, qui a été décrite en ré~érence à une installation d'écorçage de plaquettes de bois, permet de résoudre d'autres problèmes de broyage sélectif.
Les prlncipes de l'invention seront aisément mis en oeuvre par l'homme de l'art selon le problème considéré.
Il importe de respecter les ¢onsidérations suivantes :
Dans le cadre de la présente invention, la déformabilité
du "marteau", et ou de "l'enclume", est choisie de ~açon telle que :
lors d'un choc sur le matériau à ménager, l'énergie localisée dans la dé~ormation du "marteau" et ou de "l'enclume" soit supérieure à oelle absorbée par ce matériau, et, que lors d'un choc sur le matériau ~ broyer l'énergie absorbée par ce matériau en vue de sa rupture, 90it supérleure à celle localisée dans la déformation du "marteau" et ou de "l'enclumen.
Dans ces condltions, pour un choc mettant en ~eu une même énergle totale, et se répartissant sur une sur~ace équivalente, l'énergie absor-bée par unité de surface du matériau à ménager est inférieure à celle absorbée par unité de surface du matériau à broyer.
De plus, dans le cadre de la présente lnvention, l'énergie totale mi~e en ~eu dans les chocs individuels et rapportée à la ~urface d'impact 11'7'7~4~
du choc, ainsi que la d~rormabilité du "marteau" et ou de "l'enclumen, sont cholsis de manière telle que l'énergle spécifique transmise au matériau à ménager dans la zone d'impact reste en deçà de l'energie spéoifique de rupture de ce matériau, et maintienne de prérérence ce matériau à l'intérleur du domalne des dérormatlons élastique~ ; tandl~
que l'énergle spécirique transmlse au matérlau à broyer dans la zone d'lmpaot sur ce matériau soit au-delà de l'énergie spécirique de déool-lement ou de rupture de ce matérlau c'est-à-dlre au-delà du domalne de~
déformations élastiques relative3 à ce matériau.
Dans le cadre de la présente invention, une condltlon préféren-tielle de l'appllcation du procédé est de cholsir la nature des matérlaux constituant le "marteau" et ou "l'enolume" de telle façon que leurs déformations, lors d'un choc, ne dépassent par la limlte des déforma-tions élastiques propr0s à ce~ matérlaux, et, que le nmarteaun et/ou "l'enclume" retrouve donc, après le choo, senslblement sa forme inltiale.
Une autre condition préférentielle est de cholslr leq outlls et les matériaux de ~açon que l'énergie thermlque dissipée au sein du ~mar-teau" et/ou de "l'enolume", dans les déformations qui accompagnent les chocs pulsse ~'évacuer convenablement sans entra~ner une élevation excesslve de température.
Une trolsième condltlon préférentielle de l'appllcatlon du procédé
indépendante des deux précédentes, est que la forme et la dlmenslon du ~marteau" soient telles que la surface de la zone d'lmpact soit au plus du même ordre de grandeur que la dimension des plus petltes pièces à
ménager, afin de ne pas dépasser des efforts excessifs sur ces petites plèces.
Une quatrlème condition préférentlelle, non essentlelle et non limltatlve, de l'applicatlon du procédé est que le ~marteau" soit de forme sensiblement sphérlque, ou qu'll se présente tou~ours, ~ace à
l'impact, sous la forme d'une portlon de sphère dé~ormable, auquel cas, sa déformatlon étant plus grande lors d'un lmpact sur le matérlau à
ménager que sur le matérlau à broyer, la sur~ace de répartltion des e~orts est plus grande vis-à-vis du matérlau ~ ménager que vis-à-vls du matérlau à broyer ce qul atténue enco~e les contraintes sur le matériau à
menager.
Enfin on obtlent le meilleur rendement en choisissant outils et broyeurs de manlère à vérifier les inégalités précitées.
Claims (7)
1. Procédé pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux constituants de dureté différente, permettant de broyer sélectivement l'un au moins des constituants en ménageant au moins un autre constituant par martelage du matériau au moyen d'outils de broyage de forme sphérique disposés dans un broyeur, lesdits outils étant déformables et constitués d'un noyau revêtu d'un élastomère, caracté-risé en ce que pour un choc de même énergie totale, l'éner-gie mise en jeu dans la déformation de l'outil soit supé-rieure à celle absorbée par le matériau à ménager, lors d'un choc sur le matériau à ménager, et inférieure à celle absorbée par le matériau à broyer, lors d'un choc sur le matériau à broyer.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le matériau constituant la partie déformable de l'outil est choisi de telle manière que ses déformations restent à l'intérieur des limites élastiques.
en ce que le matériau constituant la partie déformable de l'outil est choisi de telle manière que ses déformations restent à l'intérieur des limites élastiques.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'énergie mise en jeu, dans les phénomenes de choc, et donc la masse et la hauteur de chute des outils, le rayon de courbure des calottes sphériques constituant le pourtour des outils, l'épaisseur du revêtement d'élasto-mère, et le module d'élasticité de cet élastomère, sont choisis en fonction de la résistance à la rupture du produit à broyer et de la limite de la résistance élastique du pro-duit à ménager, de manière à vérifier la double inégalité:
dans laquelle, et dans un système d'unités homogènes:
L = limite de résistance élastique du produit à ménager W = Energie individuelle des outils à l'instant du choc R = Rayon de courbure de l'outil E = Module d'élasticité de l'élastomère e = Epaisseur de la couche d'élastomère r = résistance à la rupture du produit à broyer.
en ce que l'énergie mise en jeu, dans les phénomenes de choc, et donc la masse et la hauteur de chute des outils, le rayon de courbure des calottes sphériques constituant le pourtour des outils, l'épaisseur du revêtement d'élasto-mère, et le module d'élasticité de cet élastomère, sont choisis en fonction de la résistance à la rupture du produit à broyer et de la limite de la résistance élastique du pro-duit à ménager, de manière à vérifier la double inégalité:
dans laquelle, et dans un système d'unités homogènes:
L = limite de résistance élastique du produit à ménager W = Energie individuelle des outils à l'instant du choc R = Rayon de courbure de l'outil E = Module d'élasticité de l'élastomère e = Epaisseur de la couche d'élastomère r = résistance à la rupture du produit à broyer.
4. Dispositif pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux constituants de dureté différente, ledit broyage broyant l'un au moins des constituants et ménageant au moins un autre constituant, comprenant un cylindre rotatif, tournant autour d'un axe sensiblement horizontal, des moyens pour introduire le matériau dans le cylindre, des moyens pour introduire dans le cylindre des outils de martelage faisant office de marteau, la paroi interne du cylindre jouant le rôle d'enclume, le broyage sélectif s'effectuant sous l'action des chocs répétés engendrés par la chute des outils de la rotation du cylindre, des moyens pour séparer et évacuer les produits du broyage, les outils de martelage comprennant un noyau de lestage et un revêtement en élasto-mère en forme de sphères concentriques, caractérisé en ce que le poids P des outils, le diamètre D du cylindre, le rayon de courbure R des outils, l'épaisseur e de l'élasto-mère, le module d'élasticité E de l'élastomère, la limite L de résistance du produit à ménager et la résistance r à
la rupture du produit à broyer, sont liés par la double inégalité:
la rupture du produit à broyer, sont liés par la double inégalité:
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé
en ce que les moyens de séparation et d'évacuation des pro-duits broyés comportent une batterie de tamis séparant le matériau broyé, le matériau ménagé et les outils de marte-lage entraînés avec les produits de broyage.
en ce que les moyens de séparation et d'évacuation des pro-duits broyés comportent une batterie de tamis séparant le matériau broyé, le matériau ménagé et les outils de marte-lage entraînés avec les produits de broyage.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé
en ce qu'il comprend des moyens pour amener les outils de martelage à l'entrée du cylindre.
en ce qu'il comprend des moyens pour amener les outils de martelage à l'entrée du cylindre.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé
par le fait qu'il comprend des organes de stockage des outils de martelage associées à des moyens d'alimentation pour amener lesdits outils à l'entrée du cylindre.
par le fait qu'il comprend des organes de stockage des outils de martelage associées à des moyens d'alimentation pour amener lesdits outils à l'entrée du cylindre.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8119577 | 1981-10-19 | ||
| FR8119577A FR2514667A1 (fr) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | Procede et dispositif pour le broyage selectif d'un materiau composite et application a l'ecorcage des plaquettes de bois |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1177042A true CA1177042A (fr) | 1984-10-30 |
Family
ID=9263152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CA000413690A Expired CA1177042A (fr) | 1981-10-19 | 1982-10-18 | Procede et dispositif pour le broyage selectif d'un materiau composite et application a l'ecorcage des plaquettes de bois |
Country Status (8)
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| CA (1) | CA1177042A (fr) |
| ES (1) | ES8306965A1 (fr) |
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| FR (1) | FR2514667A1 (fr) |
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- 1982-10-18 GR GR69562A patent/GR77722B/el unknown
- 1982-10-19 ES ES516652A patent/ES8306965A1/es not_active Expired
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| PT75695A (fr) | 1982-11-01 |
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