BROYEUR
L'invention se rapporte à un broyeur ou concasseur pour matériau en vrac, en mélange hétérogène, permettant de réduire ce matériau en particules de faibles dimensions afin d'en diminuer le volume le plus possible. Son fonctionnement fait appel à un système de lames dentées en mouvements relatifs linéaires, combinant simultanément des fonctions de cisaillement avec des fonctions de concassage. Si le matériau en question est essentiellement organique et non infectieux, les broyats obtenus pourront servir de compost, tandis que dans le cas contraire ils pourront être mis en décharge directement. Leur tri ou d'autres traitements comme la décontamination ou la stérilisation en seront facilités.
Le besoin de broyer les matériaux usagés est ancien et de nombreux procédés et dispositifs ont été développés pour le broyage de tels matériaux permettant de les écraser, les couper, les hacher, les déchiqueter, les dilacérer, etc.
En réalité, seul un petit nombre de procédés sont d'usage courant. lls font appel à des couteaux ou des ciseaux, comme les broyeurs à papier, à des lames rotatives, pour la destruction des métaux, des plastiques et du caoutchouc, ou encore à des mâchoires (matériaux pierreux ou rocheux). Chacun des ces CRUSHER
The invention relates to a crusher or crusher for material made of loose, in a heterogeneous mixture, allowing this material to be reduced to particles of small dimensions in order to reduce the volume as much as possible. His operation uses a system of toothed blades in relative movements linear, simultaneously combining shear functions with crushing functions. If the material in question is essentially organic and not infectious, the ground materials obtained can be used as compost, while in otherwise they can be landfilled directly. Their sort or others treatments such as decontamination or sterilization will be facilitated.
The need to grind used materials is old and many processes and devices have been developed for grinding such materials allowing them to be crushed, cut, chopped, shredded, shred, etc.
In reality, only a small number of processes are in common use. they use knives or scissors, such as paper shredders, rotating blades, for the destruction of metals, plastics and rubber, or jaws (stony or rocky materials). Each of these
2 0 procédés présentant des inconvénients souvent rédhibitoires lorsqu'ils sont utilisés en dehors de leurs applications strictes, pour traiter par exemple des mélanges hétérogènes de matériaux ou matières diverses.
De nos jours, (augmentation des coüts de transport et de stockage des déchets rend nécessaire le broyage des matériaux en un lieu aussi proche que 2 5 possible de l'endroit où ils sont produits. La demande est donc grande, et de plus en plus, pour un broyeur de matières usagées peu encombrant et léger utilisable par exemple en atelier ou en laboratoire, voire simplement comme appareil ménager. Ce type d'appareil doit présenter une faible consommation, faire peu de bruit et pouvoir traiter des matériaux variés d'épaisseurs très variables.
Comme 2 0 processes often with drawbacks disadvantages when are used outside of their strict applications, for example to deal with mixtures heterogeneous materials or various materials.
Nowadays, (increase in transport and storage costs of waste makes it necessary to grind the materials in a place as close as 2 5 possible from where they are produced. The demand is therefore great, and Moreover in addition, for a space-saving and light waste material shredder usable for example in the workshop or laboratory, or even simply as a device spare. This type of device must have a low consumption, do little of noise and being able to process various materials of very variable thicknesses.
As
3 0 déjà indiqué, les solutions connues et citées ci-dessus n'ont pas grand chose à
offrir de ce point de vue. Les broyeurs à papier ne sont pas suffisamment résistants pour traiter le plastique et les métaux, même de faible épaisseur.
Les WO 00!35586 PCT/IB99/01945 broyeurs de plus grandes dimensions fonctionnent généralement à l'aide de lames rotatives qui génèrent un bruit qui nécessite une protection pour se tenir à
proximité. Reste aussi le problème du broyage des tissus et déchets camés. Les broyeurs ou concasseurs utilisés en carrières, outre le bruit énorme qu'ifs génèrent eux aussi, sont de trop grandes dimensions, consomment énormément d'énergie, et produisent des fines et poussières en excès.
On citera pour mémoire les broyeurs de type à billes ou à marteaux, utilisés en laboratoire ou dans l'industrie pour réduire en poudre fine des matériaux durs, mais ces instruments génèrent un bruit insupportable et ne sont de toutes façons pas conçus pour traiter des matériaux constitués de mélanges hétérogènes.
L'invention au contraire résout les problèmes évoqués ci-dessus, à
savoir l'obtention d'un produit en particules qui peut être facilement manipulé, traité
ultérieurement s'il y a lieu, transporté et stocké.
Le broyeur selon l'invention permet de réduire en particules des matériaux hétérogènes aussi bien organiques que minéraux ou mixtes ; il est de petites dimensions, silencieux et consomme peu d'énergie, se contentant d'un raccordement électrique classique, comme on peut le trouver dans une simple habitation. On verra en outre qu'il est autonettoyant et que sa conception mëme permet une maintenance très facile.
2 0 II a pour caractéristique que son fonctionnement combine un effet d'écrasement qui coopère avec un double effet de cisaillement selon deux plans orthogonaux de (espace.
De préférence, les plans orthogonaux sont des plans verticaux et horizontaux.
2 5 Selon une forme d'exécution, le broyeur comprend au moins deux couples successifs de lames dentées mobiles faisant mâchoires. chaque couple étant constitué de deux lames dentées correspondantes, en vis-à-vis, animées d'un mouvement de va-et-vient en éloignement et rapprochement pour venir en butée l'une contre l'autre quand les dents sont engagées les unes dans les autres, 3 0 le deuxième couple de lames glissant contre le premier couple de lames et venant en butée dans une position décalée par rapport à la position de butée du premier couple de lames dentées.
Les lames présentent avantageusement un profil courbe, par exemple en forme de S, pour éviter que les pièces longues et minces ne puissent dépasser les lames sans être coupées.
De préférence alors, les lames constituant les couples de lames sont en position verticale et présentent des dentelures ayant des surfaces horizontales orientées vers le haut, respectivement vers le bas, en sorte que les effets de cisaillement sont verticaux, respectivement horizontaux.
Dans un mode de réalisation avantageux, les lames se prolongent vers le haut par des zones supérieures, dentées elles aussi, mais qui ne viennent pas s'engager les unes dans les autres et adoptent au contraire un positionnement géométrique en V lorsque les lames dentées sont en butée les unes contre les autres dans la zone d'écrasement.
Dans une autre forme d'exécution, le broyeur comprend en partie basse une découpe ménageant I un espace libre dans laquelle les dents ne viennent pas en butée. En varainte, le broyeur comprend une autre découpe qui coopère avec un nez ou bec faisant saillie en concordance sur la lame opposée La forme des lames et leur épaisseur, ainsi que le matériau utilisé, seront choisis en fonctions des produits à broyer et la taille du broyat désiré, 2 0 comme cela sera précisé plus loin.
Par cette caractéristique, tes matières sont poussées vers le bas, dans la zone d'écrasement. Un tel broyeur s'auto-alimente de lui-même.
II est cependant possible de prévoir, par exemple pour le traitement de déchets légers et d'un grand volume vide tels que les bouteilles en plastique vide, 2 5 des moyens additionnels pour pousser ies matières vers les lames.
Dans la zone d'écrasement, les lames dentées constituant les couples sont avantageusement disposées obliquement.
Les couples de lames peuvent être animés fun par rapport à (autre d'un mouvement synchrone ou d'un mouvement asynchrone, et entre les lames FEUILLE DE REMPIJ~CEMENT (REGLE 26) WO 00/35586 3 0 already indicated, the known solutions and cited above do not have much thing to offer from this point of view. Paper shredders are not enough resistant to treat plastic and metals, even thin.
The WO 00! 35586 PCT / IB99 / 01945 larger shredders generally operate using blades rotary machines that generate a noise that requires protection to hold on to proximity. There also remains the problem of shredding fabrics and camed waste. The crushers or crushers used in quarries, besides the enormous noise that if generate they too are too large, consume a lot of energy, and produce excess fines and dust.
Mention will be made of the ball or hammer type crushers, used in the laboratory or in industry to reduce fine powder materials hard, but these instruments generate an unbearable noise and are not all ways not designed to handle materials made up of mixtures heterogeneous.
The invention, on the contrary, solves the problems mentioned above, with know how to obtain a particulate product which can be easily handled, processed later if necessary, transported and stored.
The mill according to the invention makes it possible to reduce particles to heterogeneous materials, organic as well as mineral or mixed; he's from small dimensions, silent and consumes little energy, content with a classic electrical connection, as can be found in a simple dwelling. We will also see that it is self-cleaning and that its design even allows very easy maintenance.
2 0 It has the characteristic that its operation combines an effect crushing which cooperates with a double shearing effect in two planes orthogonal to (space.
Preferably, the orthogonal planes are vertical planes and horizontal.
2 5 According to one embodiment, the mill comprises at least two successive pairs of moving toothed blades making jaws. each couple consisting of two corresponding toothed blades, opposite, animated back and forth movement back and forth to come in abutment against each other when the teeth are engaged one in the other, The second pair of blades sliding against the first pair of blades and from in abutment in a position offset from the abutment position of the first couple of toothed blades.
The blades advantageously have a curved profile, for example S-shaped, to prevent long and thin pieces from being able to exceed the blades without being cut.
Preferably then, the blades constituting the pairs of blades are upright and have serrations having surfaces horizontal oriented upward, respectively downward, so that the effects of shear are vertical, respectively horizontal.
In an advantageous embodiment, the blades extend towards the top by upper zones, also toothed, but which do not come not engage with each other and instead adopt a positioning geometrical in V when the toothed blades are in abutment against each other others in the crushing area.
In another embodiment, the crusher partly comprises low a cut out saving I a free space in which the teeth do not do not come to a stop. In varainte, the grinder includes another cutout which cooperates with a nose or beak projecting in correspondence on the opposite blade The shape of the blades and their thickness, as well as the material used, will be chosen according to the products to be ground and the size of the ground material longed for, 2 0 as will be explained later.
By this characteristic, your materials are pushed down, in the crushing area. Such a crusher self-feeds itself.
It is however possible to provide, for example for the treatment of light and large empty waste such as plastic bottles empty, 2 5 additional means for pushing the materials towards the blades.
In the crushing zone, the toothed blades constituting the pairs are advantageously arranged obliquely.
Blade couples can be fun animated compared to (other synchronous or asynchronous movement, and between the blades FILL SHEET (RULE 26) WO 00/35586
4 PCT/IB99/01945 mobiles peuvent être intercalées des lames fixes ou ayant une course différente.
Les lames peuvent se rapprocher et s'éloigner selon une course linéaire située selon un axe confondu, dans le mëme plan, ou selon deux plans faisant entre eux un angle obtus différent de 180°, jusqu'à 120°
par exemple. Le mouvement de convergence est alors oblique, de préférence vers le bas pour accentuer encore le phénomène d'auto-alimentationn des déchets.
II faut noter aussi que ce mouvement de va-et-vient, quel qu'en soit le ou les plans, peut est aussi curviligne ou arqué, de préférence là aussi orienté vers la bas en rapprochement. Un tel résultat est facilement obtenu en décalant l'axe de location des lames par rapport au point où le mouvement de va-et-vient proprement dit leur est appliqué. Cela génère un mouvement de bascule, vers la bas si le point de fixation des lames est en dessous.
De par sa conception méme un tel broyeur peut se présenter sous une forme modulaire, des couples de lames dentées pouvant être ajoutés au c8té de 1 5 lames existantes pour augmenter la capacité de broyage, ou retirés pour en diminuer la capacité, le poids et l'encombrement. C'est évidemment un gros avantage par rapport aux broyeurs traditionnels, notamment par rapport aux broyeurs à vis, par nature figés dans leurs dimensions et capacités.
Bien entendu, en dehors des éléments ci-dessus qui constituent (invention proprement dite, te broyeur comprend également des pièces mécaniques nécessaires à son fonctionnement, c'est-à-dire un ou plusieurs moteurs alimentés électriquement ou pneumatiquement ou encore hydrauliquement, les bâtis ou supports nécessaires, les trémies d'alimentation et les organes de sortie et de récupération des broyats produits.
2 5 Bien entendu aussi, les lames sont réalisées dans un matériau suffisamment résistant pour couper et écraser, tout en gardant une élasticité
résiduelle pour prendre en compte les forces de cisaillement. Le matériau choisi pour les lames ou leur revêtement, ainsi que la forme et la conception des dents et des interfaces mécaniques dépend des applications choisies. On citera (acier, les 3 0 carbures ou nitrures, certaines céramiques obtenues par frittage notamment, en massif ou en plaquage.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) WO 00/35586 4 PCT / IB99 / 01945 mobile can be inserted with fixed or stroke blades different.
Blades can move closer and farther in a stroke linear located along a coincident axis, in the same plane, or along two planes making an obtuse angle different from 180 °, up to 120 °
for example. The convergence movement is then oblique, preferably downwards to further accentuate the phenomenon of self-supply of waste.
It should also be noted that this back-and-forth movement, whatever the or planes, can also be curved or arched, preferably there too focused towards the bottom in reconciliation. Such a result is easily obtained by shifting the axis of location of the blades from the point where the back and forth movement cleanly says is applied to them. This generates a rocking movement, downwards if the point blade fixing is below.
By design, even such a shredder can be presented under a modular form, pairs of toothed blades that can be added to the side of 1 5 existing blades to increase the grinding capacity, or removed for decrease capacity, weight and size. This is obviously a big advantage compared to traditional shredders, especially compared to screw mills, by nature fixed in their dimensions and capacities.
Of course, apart from the above elements which constitute (invention proper, the grinder also includes parts mechanical necessary for its operation, i.e. one or more electrically or pneumatically powered motors or hydraulically, the necessary frames or supports, the feed hoppers and the output and recovery organs of the shredded products.
2 5 Of course also, the blades are made of a material strong enough to cut and crush, while retaining elasticity residual to account for shear forces. The material selected for the blades or their coating, as well as the shape and design of teeth and of mechanical interfaces depends on the applications chosen. We will mention (steel, the Carbides or nitrides, certain ceramics obtained by sintering in particular, in solid or plated.
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) WO 00/35586
5 PCT/IB99/0l945 II faut bien comprendre ici que lorsqu'on parle de "butée", cela ne signifie pas nécessairement que les dents viennent en contact directement face contre face ; le mouvement de butée peut laisser subsister un léger espace entre ces deux lames, qui est précisément de l'ordre de grandeur des dimensions des particules des broyats obtenus. En plus, pour permettre une tolérance mécanique, les dents dans la zone de butée peuvent présenter une légère découpe en bout ou chanfrein.
Bien que le broyeur selon (invention nécessite à minima un couple de lames pour fonctionner, il est évident que, dans la pratique, le nombre de lames sera beaucoup plus élevé, typiquement de quelques dizaines à quelques centaines, sans que ce nombre soit nécessairement pair. Tout dépendra évidemment de la capacité de broyage requise et des contraintes sur les dimensions générales.
La largeur des lames dépend aussi des dimensions des particules du broyat, ainsi que des dimensions maximum des matériaux à broyer, le nombre de lames mises côte-à-c8te définissant la longueur maximum du matériau accepté.
L'invention sera mieux comprise en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif. Dans ces dessins - la figure 1 est une vue de côté du couple de lames coopérant, animé
2 0 d'un mouvement de va-et vient en rapprochement et en éloignement ;
- la figure 2a est une vue d'un couple de lames identiques, représenté
en perspective, mais dont la partie supérieure a une forme d'entonnoir ;
- la figure 2b est une vue en perspective correspondant à la figure 2a, dans laquelle plusieurs couples de lames sont disposés côte-à-côte ;
2 5 - la figure 3 est une vue de dessus du schéma de principe expliquant l'interpénétration des lames et les effets de cisaillement ; et - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1 et se rapporte à
une autre forme d'exécution.
Comme on le voit sur la figure 1, le couple de lames comprend une FEUILLE DE REPJ!PLACE",SENT (RÉGLÉ 26) WO 00/35586 5 PCT / IB99 / 0l945 It should be understood here that when we speak of "stop", it does not does not necessarily mean that the teeth come into direct face contact against face; the stop movement can leave a slight space Between these two blades, which is precisely of the order of magnitude of the dimensions of the particles of ground materials obtained. In addition, to allow tolerance mechanical, the teeth in the stop zone may have a slight cut at the end or chamfer.
Although the grinder according to the invention requires at least a couple of blades to operate, it is obvious that, in practice, the number of blades will be much higher, typically a few tens to a few hundreds, without this number necessarily being even. Everything will depend obviously the required grinding capacity and constraints on the general dimensions.
The width of the blades also depends on the dimensions of the particles of the ground material, as well as the maximum dimensions of the material to be ground, the number of blades placed side by side defining the maximum length of the material accepted.
The invention will be better understood with reference to the accompanying drawings, given by way of nonlimiting example. In these drawings - Figure 1 is a side view of the pair of blades cooperating, animated 2 0 of a back and forth movement in coming and going;
- Figure 2a is a view of a pair of identical blades, shown in perspective, but the upper part of which has a funnel shape;
FIG. 2b is a perspective view corresponding to FIG. 2a, in which several pairs of blades are arranged side by side;
2 5 - Figure 3 is a top view of the block diagram explaining blade interpenetration and shear effects; and - Figure 4 is a view similar to that of Figure 1 and relates to another form of execution.
As seen in Figure 1, the pair of blades includes a REPJ SHEET! PLACE ", SENT (SET 26) WO 00/35586
6 PCT/1B99/01945 lame 1 ou lame "mâle", et une lame 2 ou lame "femelle" coopérant avec la lame 1.
Chacune de ces lames comprend des perçages 3,4 respectivement servant à les itxer sur des arbres supports et moteurs non représentés, respectivement 5,8 dont le but est avant tout d'alléger (ensemble. La lame mâle 1 comprend une zone supérieure 7 d'entrée qui va servir à compacter, pré-écraser, éventuellement pré-broyer et pré-déchirer, le matériau amené dans cette zone, et une zone inférieure 8, oü va s'effectuer (écrasement et le broyage final. La lame femelle 2 comprend également une zone supérieure 9 et une zone inférieure de broyage 10 dont les dents s'interpénètrent et coopèrent avec les dents de la zone 8. Les deux zones supérieures 7,9 des lames forment ensemble une trémie en V dont le r8le va être de faire progresser vers le bas le matériau pris dans cette trémie.
Dans la zone inférieure, la lame mâle 1 fait saillie, tandis que la partie correspondante de la lame femelle 2 a une forme en S, afin de définir un passage pour le broyat et éviter que des morceaux ne puissent traverser les lames sans être traités.
Ces dents sont repérées par les chiffres de références 11,12 sur chacune des deux lames mâle 1 et femelle 2 respectivement. Dans leurs zones supérieures 7,9, les lames 11 ont des dents qui présentent une face horizontale 13 tournée vers le haut. Etant donné que (autre face 13' de ces mëmes dents 11 est inclinée vers la bas, l'éloignement puis le rapprochement des lames va pousser le matériau vers le bas, comme indiqué plus supérieur, créant un effet d'auto-alimentation.
Dans les zones inférieures des lames, qui sont avantageusement inclinées par rapport à la verticale (d'un angle a d'environ 45° sur les figures, mais 2 5 qui peut par exemple ëtre compris entre 0 et fi0°, valeurs qui peuvent varier énormément selon tes applications), les dents présentent une face horizontale orientée vers le bas 14, respectivement une face horizontale orientée vers le haut 15.
Cela n'est pas représenté ici sur la figure 1 par soucis de simplicité, mais les lames présentent une légère découpe en bout pour faciliter leur emboîtement, en autorisant une tolérance mécanique dans le montage des systèmes de lames. En revanche, une telle découpe ou chanfrein est représenté
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) WO 00/35586 ~ PCT/IB99/01945 sur une lame de la figure 4, référence 16 On trouve enfin, entre les zones supérieures 7 ou 9 et inférieures 8 ou de chaque lame 1 ou 2, une zone de raccordement comprenant des dents 12 plus classiques à faces inclinées, ces faces étant complémentaires de manière à
5 pouvoir venir s'emboîter.
Ces lames sont animées d'un va-et-vient en rapprochement selon f1 ou en éloignement selon f2. Lorsqu'elles se rapprochent f1, toutes les dents des zones intermédiaires de raccordement et des zones inférieures s'emboîtent les unes dans les autres, les faces 14 et 15 des dents en correspondance venant 10 glisser les unes contre les autres en exerçant un effet de cisaillement horizontal.
II faut bien noter ici que par les mots "horizontal" et "vertical", on se repère par rapport à l'axe du broyeur dans son ensemble, tel qu'il est normalement installé, posé ou fixé sur le sol. II peut être incliné, sans que cela change en quoi que ce soit les effets d'écrasement et de cisaillement.
Sur la figure 1, les zones supérieures des deux lames forment une figure en V droit, faisant trémie d'alimentation, avec un demi-angle d'ouverture de (ordre de 45° par rapport à la verticale. Cet angle [3, qui peut étre identique ou différent de (angle a mentionné plus haut, peut varier aussi entre 0°
et 60°, et le V
peut présenter un profil curviligne ou en sections successives d'inclinaison différentes. Cette partie forme donc entonnoir pour le matériau à broyer et la forme des dents présentes dans (entonnoir va, comme cela a été déjà indiqué et est clairement visible sur la figure 2a, contribuer à faire descendre le matériau vers la zone inférieure de broyage.
Sur cette figure 2a en effet qui n'est qu'un schéma de principe 2 5 simplificateur ne représentant qu'un seul couple de lames, on a illustré
par ia flèche f3 le mouvement vers le bas du matériau. On observera qu'ici (entonnoir a une forme non droite, en courbe évolutive.
Sur la figure 2b, qui répète la figure 2a, le broyeur selon (invention est équipé de cinq couples de lames consécutifs (101,201;102,202;103;203, 3 0 104,204;105,205) dont certaines (201,102,203,104,205) sont fixes.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 2~
wo oor~sss6 Pour fixer les idées, lorsqu'on désire obtenir un broyeur dont la taille de particules des broyats obtenus est de (ordre de 5 mm, on choisira une épaisseur de lames du même ordre de grandeur {par exemple 3 à 5 mm), une hauteur pour les dents inférieures à 5 à 10 mm environ, une hauteur des lames dans la zone inférieure de 8 à 8 cm pour une hauteur totale des lames pouvant aller jusqu'au 20 cm ; on en disposera par exemple soixante c8te-à-c8te pour une largeur de 30 cm.
La valeur de 5 mm n'est qu'un exemple, puisqu'en faisant varier les paramètres ci-dessus, on peut choisir les dimensions de particules des broyats.
Sur cette figure 2b la lame 101 est femelle et la lame 201 est màle, la lame 102 est mâle et la lame 202 est femelle et ainsi de suite en alternance, les zones 1 et 9, respectivement 8 et 10 étant corrélativement en alternance sur chacun des deux c8tés.
Le broyeur fonctionne de la façon suivante, étant entendu que ie mouvement des lames peut être synchronisé, ou bien décalé dans (espace ou dans le temps. Pour plus de simplicité et une meilleure compréhension, on expliquera ci apn3s plus en détails le mode de fonctionnement synchronisé. Les lames se déplacent en rapprochement et en éloignement les unes des autres et le matériau disposé dans "l'entonnoir" faisant trémie est, pour les gros morceaux, déjà déchiré et percé II y a donc d'abord un effet de compactage et d'écrasement partiel. Grâce à la forme des dents, le matériau est poussé vers le bas où il se compacte de plus en plus.
Commence alors un effet de cisaillement vertical par glissement des deux lames consécutives Tune sur (autre (101 contre 202 ; 202 contre 103, 103 contre 204, etc). Le matériau entre alors dans la zone de raccordement, puis dans 2 5 la zone inférieure des lames (8,10) où il est écrasé, broyé, concassé, coupé et cisaillé, en bref déchiqueté et réduit en petites particules. II y a toujours un effet de cisaillement vertical entre deux lames consécutives, mais il s'y ajoute alors un effet de cisaillement horizontal entre les faces complémentaires, orientées vers le haut (15), respectivement vers le bas (14), des dents des deux lames en vis-à-vis et en rapprochement. A ce double effet de cisaillement s'ajoute aussi un effet d'écrasement entre ces mémes deux lames en rapprochement, faisant mâchoires ou tenailles.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26) On remarquera qu'entre la figure 1 e c la figure 2a ou 2b, les faces des dents (14,15) des lames dans leur zone inférieures ont été inversées sur les lames mâles et femelles. Ceci pour bien montrer que la disposition relative de ces faces est indifférente, pourvu qu'elles soient horizontales.
L'effet de cisaillement entre deux lames consécutives glissant l'une contre l'autre est un effet de cisaillement vertical coupant le matériau, tandis que l'effet de cisaillement entre deux faces de dents horizontales dans la zone de broyage est un effet de cisaillement horizontal coupant lui aussi le matériau.
L'effet d'écrasement est obtenu par les lames ~ qui se rapprochent pour venir s'appuyer l'une contre l'autre, dans la zone inférieure 8.
Les paramëtres d'angles de l'entonnoir et sa forme, la géométrie et la longueur de la zone inférieure de broyage sont déterminés pour permettre de percer, de déchirer ou de comprimer préalablement le matériau dans l'entonnoir, le pousser dans la zone de broyage où il va être broyé lorsque les dents vont venir s'engager les unes dans les autres jusqu'en butée, avec le jeu imposé par la dimension finale des particules de broyat.
D'ailleurs, les lames peuvent être montées sur un dispositif élastique (ressorts ou amortisseurs) avec jeu, en sorte qu'elles ne viennent complètement en butée face contre face que s'il n'y a aucune particule de broyat pris en elles, 2 0 laissant le jeu nécessaire dans le cas contraire.
La figure 3 est une vue de dessus des lames dans une variante où le broyeur comprend alternativement des lames fixes (102,201,103,204,etc), représentées en grisé, tandis que les lames mobiles (101,202,103,204,etc) sont représentées avec des hachures. Les lettres a, b, c et d représentent différentes 2 5 étapes de (éloignement et du rapprochement des lames mobiles. En a, toutes les lames sont séparées. En b, les lames mobiles ont dépassé les lames fixes et ont donc éliminé tout matériau qui a pu se fixer sur elles (étape de nettoyage).
En c, les lames mobiles sont juste passées les unes sur les autres et le matériau a été
coupé par cisaillement sur les bords verticaux. En d, les lames mobiles pénètrent 3 0 dans les lames fixes et le matériau est cisaillé horizontalement par les faces des dents horizontales glissant les unes sur les autres, puis il est écrasé et broyé en bout de course. Alors, les lames mobiles s'éloignent et on se retrouve à la position WO 00/35586 1 ~ PCT/1B99/01945 a.
On observera ici que les frottements générés lorsque les lames s'écartent vont dégager le matériau ou les particules pris entre elles, qui vont tomber vers ie bas pour être repris par les dents situées en dessous. Cette géométrie fait que le broyeur selon (invention est "antibloquant", c'est-à-dire qu'aucune particule de broyat ne peut s'accumuler durablement jusqu'à bloquer le fonctionnement des lames.
On remarquera aussi, en .relation avec ce qui précède que le broyeur est également "autonettoyant", les lames étant arrangées de telle sorte que, durant leur trajet, le bord vertical d'une lame passe contre le bord vertical de ses voisines.
En se déplaçant vers (avant, une lame repousse le matériau pouvant coller sur une dent de ses voisines. Les morceaux coupés vont tomber plus bas pour subir une nouvelle action d'écrasement et de cisaillement.
Sur la figure 4, qui illustre une autre forme d'exécution, on a croisé de gauche à droite les lames mâle 1 et femelle 2, pour bien montrer que la disposition de ces lames, de droite à gauche ou de gauche à droite, est indifférente. On y retrouve tous les éléments déjà décrits dans la figure 1 avec les mêmes chiffres de références.
Les différences résident dans les éléments suivants. D'abord, la forme 2 0 générale en S est moins marquée, voir absente. Les surtaces 13 et 13' des dents 11 dans les zones supérieures 7 et 9 sont obliques et les passages 4 et 6 sont confondus. A noter qu'un chanfrein 18 est représenté sur une des lames, mais dans la réalité, toutes les lames qui doivent glisser les unes dans les autres présente un tel chanfrein. Ces chanfreins visent à améliorer le guidage lors de 2 5 (interpénétration.
La différence essentielle réside en la partie basse des lames, puisque la lame femelle 2 présente, de bas en haut, une découpe 17, sans dent et selon une géométrie sensiblement curviligne 17. Selon une variante de réalisation, suit à
(extrémité d'une seconde découpe 20 faisant dégagement. La lame femelle 1 3 0 présente alors en bout une saillie 10 en forme de bec ou de nez qui viendra prendre place dans la découpe 20 ci-dessus.
FEUILLE DE REMPLACEîvIENT (REGLE 26) WO 00/35586 1 ~ PCT/1B99/01945 Entre la découpe 17 et les dents de la lame opposé est ménagé un espace libre 18 dans lequel les matériaux en cours de dilacération vont provisoirement résider, avant d'en être expulser par coopération entre le nez 19 et la découpe 20.
La découpe 20 peut être portée par la même lame que la découpe 17, ou par la lame opposée.
On a constaté que cette forme d'exécution améliorait encore (expulsion des matériaux broyés, évitant que certains dilacérats filiformes ne restent coincer entre les lames consécutive. II faut bien se rappeler en effet que les deux lames en rapprochement et éloignement sont précédées et suivies d'autres couples de lames en rapprochement ou éloignement, ou, comme indiué plus haut, de lames fixes en aitemance, en sorte que (espace 18 est en réalité une chambre tridimensionnelle.
Les lames sont actionnées par les arbres qui les traversent (voir figures 1 et 4). II faut observer ici que, selon le poids des lames constituant les mâchoires et le matériau constituant les dents, le mouvement moteur doit ëtre suffisant.
Cependant, une fois le mouvement lancé, les lames étant avantageusement accélérées sur une longueur d'environ 30 mm en une seconde environ, le matériau est coupé non seulement par la force communiquée aux lames par le mouvement 2 0 moteur, mais également par (énergie cinétique emmagasinée. Par exemple, 80 couples de lames de 5 mm d'épaisseur comme représentés à la figure 1, actionnés par 4 vérins de diamètre 25 mm alimentés par un groupe hydraulique avec un moteur de 0,75 kW fournissent un couple de plus de 1 tonne.
De par sa remarquable efficacité due au triple effet de cisaillement dans deux plans et d'écrasement, le broyeur selon (invention peut ëtre de dimensions et de poids réduits et trouver ainsi de larges applications dans les domaines où il est nécessaire de disposer d'un broyeur léger, peu gourmand en énergie pour réduire des matériaux hétéroclites, tels que des déchets, en particules aussi petites que possible et en diminuer le volume.
3 0 Un tel broyeur pourra donc être utilisé avantageusement dans les petits ateliers ou laboratoires ou à domicile, ainsi qu'à bord des aéronefs où poids et FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGL~ 26~
WO 00/35586 PC'T/IB99/01945 volumes sont les ennemis et où on ne dispose en général que d'une génération électrique comptée.
Ce broyeur peut d'ailleurs constituer un des éléments d'un ensemble de broyage en plusieurs étapes, comprenant plusieurs (n) broyeurs selon (invention installés en série. Le broyat obtenue par un broyeur (n-1) alimente le broyeur suivant (n) dans la série.
Le broyeur, respectivement l'ensemble de broyage, trouvera aussi un intérét tout particulier en milieu hospitalier. En effet, les déchets hospitaliers sont en général un mélange de tissus humains, de matériaux textiles divers (compresses, etc.), de matériaux caoutchouteux (gants de chirurgie, etc.), de seringues (mélange de plastique et métal), voire de papier et carton (emballages).
Parce que les tissus humains sont susceptibles d'être infectieux, les déchets hospitaliers ne doivent pas être mis dans le circuit traditionnel. Au contraire, ils doivent être traités à part, soit dans des centrales ad hoc externes à
l'hôpital, soit dans un centre de traitement interne à l'hôpital. II s'agit toujours d'installations énormes, bruyantes et voraces en énergie, auxquelles sont associées des installations de stérilisation pour détruire tous les germes pathogènes. Dans tous les cas, ils doivent être transportés hors de la salle d'opération.
Récemment, on a développé des appareils de traitements médicaux par stérilisation micro-ondes comprenant un broyeur pour le pré-traitement des déchets, de dimensions suffisamment modestes pour que chaque salle d'opération ou chaque service puisse disposer de son propre appareil, ce qui évite tout transport et manipulation externe. Un tel appareil de traitement micro-ondes est décrit par exemple dans WO 97144069.
Pour que l'appareil en question reste d'un volume compatible avec une salle d'opération, il faut que les déchets hospitaliers à traiter, de nature hétéroclite, soient préalablement broyés en petites dimensions et c'est précisément fà
qu'intervient le broyeur selon l'invention, comme machine indépendante, ou mieux dans une installation combinée de broyage et de stérilisation, notamment de stérilisation par micro-ondes. 6 PCT / 1B99 / 01945 blade 1 or "male" blade, and a blade 2 or "female" blade cooperating with the blade 1.
Each of these blades comprises holes 3,4 respectively used to itx on support shafts and motors not shown, respectively 5.8 whose the goal is above all to lighten (together. The male blade 1 includes an area upper 7 input which will be used to compact, pre-crush, possibly pre-grind and pre-tear, the material brought into this area, and an area lower 8, where will be done (crushing and final grinding. The female blade 2 understands also an upper zone 9 and a lower grinding zone 10 whose teeth interpenetrate and cooperate with the teeth of zone 8. The two zones upper 7.9 of the blades together form a V-shaped hopper whose role goes to be to advance downward the material taken in this hopper.
In the lower zone, the male blade 1 protrudes, while the part corresponding of the female blade 2 has an S shape, in order to define a passage for ground material and prevent pieces from crossing the blades without be treated.
These teeth are identified by the reference numbers 11.12 on each of the two male 1 and female 2 blades respectively. In their areas upper 7.9, the blades 11 have teeth which have a face horizontal 13 turned upwards. Given that (other face 13 'of these same teeth 11 East tilted down, the distance and then the approximation of the blades will push the material down, as shown above, creating a self-effect food.
In the lower areas of the blades, which are advantageously inclined to the vertical (by an angle a of about 45 ° on the figures but 2 5 which can for example be between 0 and fi0 °, values which may vary depending on your applications), the teeth have a horizontal face oriented downwards 14, respectively a horizontal face oriented towards the high 15.
This is not shown here in FIG. 1 for the sake of simplicity, but the blades have a slight cut at the end to facilitate their interlocking, allowing mechanical tolerance in the mounting of blade systems. However, such a cut or chamfer is shown SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) WO 00/35586 ~ PCT / IB99 / 01945 on a slide of figure 4, reference 16 Finally, between the upper zones 7 or 9 and the lower zones 8 or of each blade 1 or 2, a connection zone comprising teeth 12 more conventional with inclined faces, these faces being complementary so at 5 be able to come and fit.
These blades are driven back and forth in approximation according to f1 or in distance according to f2. When they approach f1, all the teeth of the intermediate connection zones and lower zones fit together one inside the other, the faces 14 and 15 of the corresponding teeth coming from 10 slide against each other by exerting a shearing effect horizontal.
It should be noted here that by the words "horizontal" and "vertical", we mean mark relative to the axis of the mill as a whole, as it is normally installed, placed or fixed on the ground. II can be tilted, without it changing in what whether it's crushing and shearing effects.
In FIG. 1, the upper zones of the two blades form a figure in right V, making feeding hopper, with a half angle opening (about 45 ° from the vertical. This angle [3, which can be identical or different from (angle mentioned above, can also vary between 0 °
and 60 °, and the V
can have a curvilinear profile or in successive sections of inclination different. This part therefore forms a funnel for the material to be ground and the form teeth present in (funnel goes, as already stated and is clearly visible in Figure 2a, help bring the material down around the lower grinding zone.
On this figure 2a indeed which is only a diagram of principle 2 5 simplifier representing only one pair of blades, we have illustrated by ia arrow f3 the downward movement of the material. We will observe that here (funnel at a non-straight shape, in an evolving curve.
In FIG. 2b, which repeats FIG. 2a, the grinder according to (the invention is equipped with five consecutive pairs of blades (101,201; 102,202; 103; 203, 3 0 104.204; 105.205) some of which (201,102,203,104,205) are fixed.
SUBSTITUTE SHEET (RULE 2 ~
wo oor ~ sss6 To fix the ideas, when one wishes to obtain a grinder whose size of particles of ground material obtained is (of the order of 5 mm, we will choose a thickness blades of the same order of magnitude (for example 3 to 5 mm), a height for teeth less than about 5-10 mm, blade height in the area 8 to 8 cm lower for a total height of the blades which can go until 20 cm; we will have for example sixty c8te-à-c8te for a width of 30 cm.
The value of 5 mm is only an example, since by varying the above parameters, we can choose the particle size of the shredded.
In this figure 2b the blade 101 is female and the blade 201 is male, the blade 102 is male and blade 202 is female and so on alternately, the zones 1 and 9, respectively 8 and 10 being correlatively alternately on each of the two sides.
The mill operates in the following manner, it being understood that ie blade movement can be synchronized, or offset in (space or in time. For simplicity and better understanding, we will explain below in more detail the synchronized operating mode. The blades move in and out of each other and the material placed in the "funnel" making hopper is, for large parts, already torn and pierced so there is first of all a compaction effect and crush partial. Thanks to the shape of the teeth, the material is pushed down where it is compact more and more.
Then begins a vertical shearing effect by sliding the two consecutive Tune blades on (other (101 against 202; 202 against 103, 103 against 204, etc.). The material then enters the connection area, then in 2 5 the lower zone of the blades (8,10) where it is crushed, crushed, crushed, cut and sheared, in short shredded and reduced to small particles. There is always an effect of vertical shear between two consecutive blades, but then added to it an effect horizontal shear between the complementary faces, oriented towards the high (15), respectively downwards (14), of the teeth of the two blades facing each other and in reconciliation. To this double shearing effect is also added an effect of crushing between these same two blades in approach, making jaws or pincers.
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Note that between Figure 1 and Figure 2a or 2b, the faces of teeth (14,15) of the blades in their lower area have been inverted on the blades males and females. This is to show that the relative arrangement of these faces is indifferent, provided they are horizontal.
The shearing effect between two consecutive blades sliding one against the other is a vertical shear effect cutting the material, while the shearing effect between two faces of horizontal teeth in the area of grinding is a horizontal shearing effect which also cuts the material.
The effect crushing is obtained by the blades ~ which approach to come lean one against the other, in the lower zone 8.
The parameters of the angles of the funnel and its shape, geometry and length of the lower grinding area are determined to allow pierce, tear or compress the material beforehand the funnel, the push into the grinding area where it will be ground when the teeth go come engage each other until the stop, with the clearance imposed by the final size of the ground material.
Moreover, the blades can be mounted on an elastic device (springs or shock absorbers) with play, so that they do not come completely in face to face stop only if there is no ground material taken in they, 2 0 leaving the necessary clearance otherwise.
Figure 3 is a top view of the blades in a variant where the grinder alternately comprises fixed blades (102,201,103,204, etc.), shown in gray, while the moving blades (101,202,103,204, etc.) are shown with hatching. The letters a, b, c and d represent different 2 5 stages of (moving and moving the moving blades closer together. In a, all the blades are separated. In b, the movable blades have exceeded the fixed blades and have therefore removed any material that may have attached to them (cleaning step).
In c, the moving blades are just passed over each other and the material has summer cut by shearing on the vertical edges. In d, the moving blades penetrate 3 0 in the fixed blades and the material is sheared horizontally by the faces of horizontal teeth sliding on top of each other and then it's crushed and crushed into end of stroke. So the moving blades move away and we find ourselves at the position WO 00/35586 1 ~ PCT / 1B99 / 01945 at.
It will be observed here that the friction generated when the blades move away will release the material or particles caught between them, which go fall down to be picked up by the teeth below. This geometry means that the grinder according to (the invention is "anti-blocking", that is to say say that no particle of ground material can accumulate durably until it blocks the blade operation.
It will also be noted, in relation to the above that the grinder is also "self-cleaning", the blades being arranged so that, during their path, the vertical edge of a blade passes against the vertical edge of its neighbors.
Moving towards (front, a blade repels the material that can stick on a tooth of its neighbors. The cut pieces will fall lower to undergo a new crushing and shearing action.
In Figure 4, which illustrates another embodiment, we crossed left to right the male 1 and female 2 blades, to show that the disposition of these blades, from right to left or from left to right, is indifferent. We finds all the elements already described in Figure 1 with the same figures of references.
The differences lie in the following. First, the shape 2 0 general in S is less marked, see absent. The surfaces 13 and 13 'of teeth 11 in the upper zones 7 and 9 are oblique and the passages 4 and 6 are confused. Note that a chamfer 18 is shown on one of the blades, but in reality, all the blades that must slide into each other has such a chamfer. These chamfers are intended to improve guidance during of 2 5 (interpenetration.
The essential difference lies in the lower part of the blades, since the female blade 2 has, from bottom to top, a cutout 17, without teeth and according to a substantially curvilinear geometry 17. According to an alternative embodiment, following to (end of a second cutout 20 providing clearance. The female blade 1 30 then presents at the end a projection 10 in the form of a beak or nose which will come take place in cutout 20 above.
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) WO 00/35586 1 ~ PCT / 1B99 / 01945 Between the cutout 17 and the teeth of the opposite blade is provided a free space 18 in which the materials being shredded go temporarily reside, before being expelled by cooperation between the nose 19 and cutting 20.
The cutout 20 can be carried by the same blade as the cutout 17, or by the opposite blade.
This form of execution has been found to further improve (expulsion crushed materials, preventing certain filiform dilacerates from remaining stuck between consecutive blades. We must remember that the two blades in rapprochement and distancing are preceded and followed by other couples of blades in approach or distance, or, as mentioned above, blades fixed in advance, so that (space 18 is actually a room three-dimensional.
The blades are actuated by the shafts passing through them (see figures 1 and 4). It should be observed here that, depending on the weight of the blades constituting the jaws and the material constituting the teeth, the motor movement must be sufficient.
However, once the movement has started, the blades are advantageously accelerated over a length of about 30 mm in about a second, the material is cut not only by the force imparted to the blades by the movement 2 0 motor, but also by (kinetic energy stored. For example, 80 pairs of blades 5 mm thick as shown in FIG. 1, operated by 4 cylinders of 25 mm diameter supplied by a hydraulic group with a 0.75 kW motor provide more than 1 ton of torque.
Due to its remarkable efficiency due to the triple shearing effect in two planes and of crushing, the crusher according to (invention can be of reduced dimensions and weight and thus find wide applications in the areas where it is necessary to have a light shredder, consuming little in energy to reduce heterogeneous materials, such as waste, by particles as small as possible and decrease the volume.
Such a mill can therefore be used advantageously in small workshops or laboratories or at home, as well as on board aircraft where weight and REPLACEMENT SHEET (SET ~ 26 ~
WO 00/35586 PC'T / IB99 / 01945 volumes are the enemies and where we usually only have one generation electric counted.
This crusher can moreover constitute one of the elements of a set of grinding in several stages, comprising several (n) grinders according to (invention installed in series. The ground material obtained by a grinder (n-1) feeds the grinder next (n) in the series.
The grinder, respectively the grinding assembly, will also find a particular interest in a hospital environment. Indeed, waste hospitable are usually a mixture of human tissue, various textile materials (compresses, etc.), rubber materials (surgical gloves, etc.), syringes (mixture of plastic and metal), or even paper and cardboard (packaging).
Because human tissue is susceptible to infection, waste hospitalists should not be put in the traditional circuit. At otherwise they must be treated separately, either in ad hoc centers external to the hospital either in an internal treatment center at the hospital. It's always of installations huge, noisy and voracious in energy, with which are associated sterilization facilities to destroy all pathogenic germs. In all cases, they must be transported out of the operating room.
Recently, medical treatment devices have been developed by microwave sterilization including a grinder for the pre-treatment of waste, of sufficiently small dimensions that each operating room or each department can have its own device, which avoids all transport and external handling. Such a microwave processing device East described for example in WO 97144069.
To keep the device in question a volume compatible with a operating room, hospital waste to be treated, of a nature motley, are previously ground into small dimensions and this is precisely that the crusher according to the invention intervenes, as an independent machine, or better in a combined grinding and sterilization installation, in particular microwave sterilization.