Procédé pour séparer d'une matière fibreuse les déchets qu'elle contient et installation pour sa mise en aeuvre La présente invention concerne la sépara tion d'une matière fibreuse telle que le coton égrené, des déchets qui s'y trouvent couram ment mélangés quand cette matière sort de l'égreneuse.
On a proposé jusqu'à présent d'utiliser les effets combinés de la force centrifuge et de la pesanteur pour séparer ces déchets de la ma tière fibreuse pendant que le mélange est en traîné- par un courant d'air, par exemple par le courant d'air passant dans la conduite de la matière fibreuse. Ce procédé de séparation ne s'est pas révélé entièrement satisfaisant. L'une des raisons expliquant cet échec est que les poids spécifiques de la matière fibreuse et d'une grande partie des déchets mélangés avec celle- ci sont approximativement les mêmes ; un sé parateur centrifuge capable de décharger ces dé chets décharge donc avec ceux-ci une quantité excessive de matière fibreuse.
Une autre raison du manque de succès des séparateurs basés sur la force centrifuge et la pesanteur et appliqués à ces matières est que dans ces types de sépara teurs comportant des parois latérales à fentes, la matière fibreuse obstrue les fentes et rend ainsi le séparateur inutilisable après une courte période d'utilisation. Dans les nettoyeuses du type mécanique comportant des dents de scie et des barres de nettoyage, les dents attaquent la matière fibreuse de telle manière qu'elles forment des paquets de fibres entremêlées ou étroitement serrées, qui rendent difficile la con fection du fil à partir de cette matière fibreuse.
En outre, les nettoyeuses mécaniques rejettent avec les déchets un pourcentage élevé de ma tière -fibreuse, de plus, elles sont coûteuses au point de vue fabrication et utilisation.
La présente invention comprend un pro cédé pour séparer d'une matière fibreuse les déchets contenus dans celle-ci, caractérisé en ce que l'on dirige un courant d'air à grande vitesse transportant ladite matière fibreuse et des déchets vers un orifice de livraison des dé chets, en utilisant de l'air à une pression su périeure à la pression atmosphérique, on aug mente la vitesse de ce courant et on diminue sa pression jusqu'à une valeur inférieure à la pression atmosphérique avant qu'il n'atteigne l'orifice de livraison des déchets, on change brusquement la direction de ce courant d'air à grande vitesse à l'endroit dudit orifice,
on coupe ce courant, à l'endroit dudit orifice, par un second courant d'air, afin de n'entraîner sensiblement que la matière fibreuse dans le premier courant d'air mentionné, et enfin on entraîne la matière fibreuse avec ce premier courant d'air maintenu à une pression infé rieure à la pression atmosphérique.
L'invention comprend aussi une installa tion pour la mise en aeuvre de ce procédé com- prenant une égreneuse qui comporte un cylin dre à dents de scie et un dispositif détacheur associé à ce cylindre, et un condenseur de matière fibreuse ainsi qu'une conduite reliant l'égreneuse et le condenseur, caractérisée en ce qu'elle comprend une enveloppe entourant une portion de ladite conduite dans une région comprise entre l'égreneuse et le condenseur, un orifice étant ménagé dans la conduite à l'in térieur de l'enveloppe pour décharger les dé chets, un passage étranglé dans la conduite tout près de l'orifice et du côté de l'égreneuse,
un moyen pour maintenir à une pression pneu matique supérieure à la pression atmosphéri que la portion de conduite reliée à l'égreneuse, un moyen pour maintenir à une pression pneu matique inférieure à la pression atmosphérique la portion de conduits aboutissant au conden- seur, une paroi dont une extrémité est dispo sée près du bord dudit orifice qui est le plus proche de l'égreneuse, cette paroi étant écar tée de ce bord de manière à définir avec lui un orifice pour l'admission d'un courant d'air dans l'orifice de la conduite, et enfin un moyen pour transporter,
en dehors de l'enveloppe les dé chets déchargés par l'orifice de la conduite au- dessus de ladite paroi.
En regard du dessin annexé, qui représente quelques formes d'exécution de l'installation que comprend l'invention, on décrira également des mises en aeuvre du procédé, objet de l'in vention. La fig. 1 est une élévation latérale et par tiellement . coupée d'une forme d'exécution de l'installation comprenant une égreneuse, son dispositif d'alimentation associé, et une ma chine séparatrice qui est intercalée dans la conduite de la matière fibreuse; entre l'égre neuse et un condenseur ; la fig. 2 est une élévation agrandie en bout de cette machine séparatrice, avec arrachements et coupes partiels ;
la fig. 3 est une coupe détaillée suivant la ligne<I>1I1-111</I> de la fig. 2 ; la fig. 4 est une élévation partielle en bout représentant l'une des tiges permettant de ré- gler les dimensions de l'orifice de livraison des déchets dans la conduite de la matière fi breuse; la fig. 5 est une élévation par l'arrière de la machine séparatrice que comprend ladite installation ; la fig. 6 est une vue schématique représen tant le fonctionnement de cette machine sépa ratrice ; les fig. 7 et 8 sont des coupes transversales représentant la machine séparatrice de deux autres formes d'exécution de l'installation.
L'installation représentée en fig. 1 à 6 com prend une égreneuse 10 comportant un cylin dre à dents de scie 11. Un dispositif d'ali mentation 12 est monté comme de coutume au-dessus de l'égreneuse 10. Près du cylindre 11 à dents de scie se trouve un dispositif dé- tacheur comprenant une chambre à air lla qui fournit, à travers un ajutage 14, l'air né cessaire pour retirer la matière fibreuse du cy lindre 11. Sous celui-ci est disposée une con duite 13 pour la matière fibreuse. Cette der nière, que nous supposerons être du coton, est enlevée aux dents de scie et déchargée dans. la conduite 13.
On n'a représenté qu'une seule égreneuse, mais l'installation pourrait présenter une série d'égreneuses 10 ;.dans ce cas, le coton provenant des différentes égre neuses 10 est livré à une conduite commune de coton 16 par l'intermédiaire d'un système de conduites partant de la conduite 13. A 1â sortie de la conduite 16, le coton est déchargé dans une batterie de condenseurs, s'il y a plu sieurs égreneuses, ou dans un seul condenseur, si cela est désirable et dans le cas où il n'y a qu'une seule égreneuse.
Le condenseur 17 est du type courant ; cependant, il est possible d'utiliser un condenseur plus petit que les con- denseurs employés jusqu'à présent; le conden- seur 17 représenté comporte un tambour ro tatif perforé 18. De l'air est aspiré à travers le tambour 18 et la conduite du coton 16 au moyen d'un ventilateur représenté schémati quement en 19.
Entre la conduite 13 et la conduite 16 est intercalée une machine séparatrice qui com- prend une enveloppe fermée 21. Comme on le voit sur la fig. 2, cette enveloppe possède une paroi arrière 22, une paroi avant composée de portions inclinées 24 et 26, et enfin des pa rois d'extrémité 27 et 28. L'enveloppe 21 comporte à son sommet une ouverture 25 con trôlée par un volet 25a. Pour permettre de vé rifier commodément l'intérieur de l'enveloppe 21, une vitre 29 est disposée dans la partie 24 de la paroi avant. Comme on l'a indiqué plus haut, il est préférable de prévoir une enveloppe 21 pour chaque égreneuse, avec le mécanisme qu'il contient et que l'on va décrire mainte nant.
Une conduite 31, qui reçoit le coton débité par l'égreneuse dans la conduite 13, traverse la paroi arrière 22 et pénètre dans l'enveloppe 21. Comme on le voit fort bien sur la fig. 2, la conduite 31 comprend une paroi supérieure 32 et une paroi inférieure 33, qui convergent à partir de l'extrémité d'entrée 34 jusqu'à l'ex trémité intérieure de la conduite. D'autre part, les parois 32 et 33 s'étendent sur toute la lon gueur de l'enveloppe 21, et leurs extrémités sont appliquées contre les parois d'extrémité 27, 28 d'une manière sensiblement étanche à l'air.
La paroi supérieure 32 de la conduite 31 se prolonge vers le haut de manière à consti tuer une paroi 36 de la conduite verticale 37. L'autre paroi de la conduite 37 est indiquée en 38. La conduite 37 s'étend aussi sur toute la longueur intérieure de l'enveloppe 21, de manière que sa longueur corresponde à celle de la conduite 31.
Les parois 33 et 38 sont munies respecti vement de raccords coulissants 33a et 38a, de sorte que les extrémités intérieures de ces pa rois peuvent être déplacées axialement comme on l'expliquera plus loin.
Comme on l'a déjà indiqué, les parois 32 et 33. convergent l'une vers l'autre et définis sent ainsi, entre leurs extrémités intérieures un passage relativement étroit ou étranglement 39. D'autre part, la paroi inférieure 33 se termine en 41 par une partie 42 rabattue vers le bas. Entre la partie 42 et la paroi 33 proprement dite, est disposée une tige 43 qui s'étend d'une extrémité à l'autre de l'enveloppe 21 et dont les extrémités filetées traversent de grands ori fices 44 percés dans les parois d'extrémité 27 et 28 ; des écrous 46 sont vissés sur les ex trémités filetées de la tige 43, et un disque 47 peut coulisser sur cette tige à l'extérieur de chacune des parois 27 et 28.
On comprend que cette disposition permet de régler la lar geur de l'étranglement 39 défini entre les ex trémités intérieures des parois 32 et 33, ainsi que la distance qui sépare les extrémités inté rieures des parois 33 et 38. Les disques 47 servent à empêcher le passage de l'air, dans un sens ou dans l'autre à travers les orifices 44.
L'extrémité inférieure de la paroi 38 se trouve en 48 ; elle présente une arête cou pante sur toute sa longueur. L'extrémité libre de cette paroi est supportée par une tige 49 montée dans les parois 27 et 28 de l'enveloppe 21 de la même manière que la tige 43 ; on peut ainsi rapprocher ou éloigner l'extrémité 48 de la paroi 36, ainsi que de l'extrémité 41 de la paroi 33. On voit donc que les extrémités des parois 33 et 38 forment entre elles un orifice allongé 51 de largeur réglable. C'est à travers cet orifice 51 que les déchets sont déchargés, comme on l'expliquera un peu plus loin.
Comme le montre la ligne 54 en trait mixte de la fig. 6, il est préférable de mainte nir l'extrémité 41 de la paroi 33 sensiblement dans le prolongement de la surface intérieure de la paroi 32 ; cette disposition permet de diriger les déchets dans l'orifice 51.
Une paroi inclinée 52 est montée dans l'enveloppe et s'étend sur toute la longueur de celle-ci. L'extrémité supérieure de la paroi 52 est supportée d'une manière réglable par une tige 56, supportée elle-même de la même ma nière que la tige 43, et comporte un raccord coulissant 52a qui permet de la déplacer axia- lement. La paroi 52 est inclinée vers le bas et vers l'extérieur et forme avec la paroi 26 de l'enveloppe une sorte de trémie qui se vide dans une auge 57.
Une courroie 58 de transporteur est mon tée dans l'auge 57. Cette courroie peut être supportée et entraînée par un moyen approprié non représenté et peut s'étendre d'une façon continue entre les enveloppes 21 dans le cas où il y a plusieurs enveloppes, par exemple lorsque les égreneuses d'une batterie sont équi pées chacune d'une machine séparatrice. Les déchets retirés du coton et sortant par l'orifice 51 tombent sur le brin supérieur de la cour roie 58, d'où ils sont déchargés dans un trans- porteur-collecteur commun 59, à l'extrémité de la série des enveloppes 21, comme on le voit sur la fig. 5.
Aux points d'entrée et de sortie de la courroie 58, c'est-à-dire aux ex trémités de l'enveloppe 21, l'étanchéité des orifices de passage de la courroie est réalisée au moyen de rouleaux 61 montés dans l'auge 57 au contact de la courroie ; on maintient ainsi l'intérieur du carter sensiblement étanche à l'air.
Le fonctionnement de la machine sépara trice est le suivant. L'égreneuse étant en mar che et la chambre d'air l la débitant de l'air à travers l'ajutage 14, on règle la pression d'entrée du mélange de coton et de déchets dans la conduite 31 de manière que cette pres sion atteigne approximativement une valeur de 6,35 mm d'eau.
On règle également le ventilateur 19 qui exerce une succion sur la conduite du coton 16 de manière à réaliser dans la conduite ver ticale 37 un vide d'environ 12,7 mm d'eau. On règle d'autre part la distance entre les pa rois 32 et 33 au point 39 de manière que le mélange de coton et de déchets se déplace à une vitesse approximative de 912 mètres à la minute.
Par ailleurs, on règle les extrémités libres des parois 38 et 33 de manière que la largeur de l'orifice 51 soit égale approximati vement à 38,1 mm. bn a constaté pratique ment qu'avec une égreneuse à dents de scie N 80 et en fournissant approximativement 51 ms à la minute d'air et de coton avec ses impure tés à la conduite 31, l'étranglement au point 39 doit avoir une largeur comprise approxima tivement entre 19 mm et 31,7 mm, quand on utilise une conduite verticale 37 dont la sec tion a une hauteur égale à 76,2 mm. Dans ce cas, la largeur des conduites 31 et 37 est égale à 1,61 m et correspond sensiblement à la lon gueur de l'ajutage 14 pour une égreneuse à dents de scie No 80.
On a constaté dans ces conditions que le coton se déplaçant dans la conduite 31 change de direction vers le haut, comme le montre la fig. 6, à l'entroit du coude entre les conduites 31 et 37. On a constaté, d'autre part, que dans ces conditions, un cou rant d'air est induit dans l'orifice 51, ce cou rant d'air étant suffisant pour obliger le coton à se diriger vers le haut, mais étant cependant insuffisant pour empêcher les déchets de pour suivre leur mouvement dans la direction ini tiale ; les déchets sont ainsi déchargés par-des sus le sommet de la paroi 52, comme le mon tre la flèche de la fig. 6.
En considérant les fig. 2 et 6, on voit que le courant d'air in duit dans l'orifice 51 vient principalement du dessous des parois 33 et 52 et frappe suivant un certain angle le courant de coton et de dé chets sortant de la conduite 31. Une petite quantité d'air est aspirée dans la partie supé rieure de l'enveloppe à travers l'ouverture 25. On règle cette quantité d'air, en agissant sur le volet 25a, de manière à produire un léger écoulement vers le bas, et on a constaté qu'on diminue ainsi dans l'enveloppe la turbulence qui pourrait permettre à quelques-uns des dé chets très légers de pénétrer de nouveau dans l'orifice 51. On a observé que ce courant d'air induit passant vers le haut en venant du des sous des parois 33 et 52 a en apparence un débit relativement faible.
Cependant, on a pu séparer effectivement une grande partie des déchets lourds et légers qui sont mélangés au coton pendant l'égrenage de celui-ci, et on a obtenu ce résultat sans avoir recours à l'aug mentation de puissance que nécessiterait une installation d'égrenage ayant une capacité com parable. Ceci s'explique par la réduction de pression du courant d'air que permet le ven tilateur d'aspiration 19, en contribuant à en traîner le coton à travers l'installation et en diminuant ainsi l'importance relative du mau vais rendement bien connu de l'air passant à travers l'ajutage 14 du dispositif détachëur en tant que force d'entraînement du coton dans les conduites.
Dans le coton, tel qu'il sort de l'égreneuse, se trouvent couramment des paquets ou pe- lotes de coton, ainsi que du coton envelop pant des particules de déchets. On a constaté que si la machine séparatrice fonctionne dans les conditions que l'on vient de décrire, la plus grande partie de ces paquets de coton vient frapper l'arête coupante 48 de l'extré mité inférieure de la paroi 38 ; il en résulte qu'une grande quantité de ce coton est sépa rée des déchets et est démêlée si elle se trouve emmêlée en paquets. D'autre part, dès que le coton est démêlé ou dégagé des matières étran gères autour desquelles il était enroulé, il pro gresse vers le haut dans la conduite verticale 37 et une grande partie des déchets suit le cou rant de déchets passant par-dessus la paroi 52 et aboutissant à la courroie de décharge 58.
Si l'on considère de nouveau la fig. 1, on peut signaler que dans certaines conditions il est avantageux de prévoir une chambre d'air sous les parois 33 et 52, et d'alimenter cette chambre avec de l'air sous pression, de ma nière à produire dans l'orifice 51 un courant d'air forcé, au lieu d'un courant d'air induit. Cette chambre est réalisée au moyen d'une paroi inférieure 62 s'étendant depuis un côté de l'auge jusqu'à la paroi 22. On prévoit une conduite 60, dont une extrémité traverse la paroi 62 et dont l'autre extrémité est connec tée au côté de décharge d'un soufreur 63.
On voit que le soufreur étant en marche, un courant d'air est dirigé vers le haut en faisant un certain angle avec le chemin suivi par le mélange de coton et de déchets dans la con duite 31. On a constaté que cette disposition est intéressante, dans le cas où un courant d'air induit ne .peut pas fournir une quantité d'air suffisante. La turbulence dans l'enveloppe est diminuée en agissant sur l'orifice 25, comme on l'a déjà expliqué.
La fig. 7 représente la machine séparatrice d'une autre forme d'exécution de l'installation. Dans cette machine la conduite 31a comporte la partie convergeant vers l'intérieur, comme dans la première forme d'exécution. Une con duite 67 se raccordant à la conduite 31a et correspondant à la conduite verticale 37 est légèrement inclinée par rapport -à la verticale. L'extrémité supérieure de cette conduite 67 comporte un orifice 51a correspondant à l'ori fice 51, et la conduite du coton se prolonge, comme on le voit en 68, - pour se relier à la conduite principale du coton 16. L'un des ori fices de déchets 51a est prévu comme précé demment à l'extrémité intérieure de la con duite 31a.
Tout le mécanisme que l'on vient de dé crire est renfermé dans une enveloppe 21a. Dans le but de permettre à un courant d'air induit plus accentué de passer dans les orifices 51a, des orifices 69 et 71 sont pratiqués dans la paroi inférieure 23a et dans la paroi avant 24b. Ces deux orifices sont commandés res pectivement par des volets 72 et 73. Pour pou voir diriger avec plus de précision le courant d'air induit au voisinage de l'orifice- 51a, le plus élevé, il y a une paroi de déflexion 74 de forme triangulaire, dont la portion infé rieure s'étend sensiblement au-dessus de cet orifice 51a le plus haut.
Cette disposition réa lise en réalité deux dispositifs de séparation renfermés dans une seule enveloppe et procure une installation extrêmement compacte et ca pable de soumettre le coton à deux opérations de séparation. Les déchets retirés des deux séparateurs peuvent être évacués en dehors de l'enveloppe au moyen des courroies de trans porteur 58. On peut utiliser également des rou leaux 61 aux extrémités de l'enveloppe, afin de rendre celle-ci étanche aux points d'entrée et de sortie de la courroie 58. Les volets 72 et 73 sont réglés de manière à induire dans cha cun des orifices 51a la quantité d'air désirée.
Ce dispositif fonctionne comme on l'a déjà expliqué ci-dessus, les déchets sortant par les deux orifices 51a et le coton restant dans les conduites 67 et 68. Cette forme d'exécution comporte également sur la paroi -67 une arête coupante analogue à l'arête 48.
La fig. 8 représente la machine séparatrice d'une autre forme d'exécution de l'installation, dans laquelle le mélange de coton et de dé chets est introduit dans l'enveloppe à travers une . conduite d'admission 31b disposée verti calement. Comme pour les conduites 31 et 31a, l'extrémité intérieure de cette conduite est rétrécie de manière à former un étrangle- ment 39b relativement étroit. Dans la paroi de l'enveloppe 21b, près de l'étranglement d'ex trémité de la conduite 31b, est disposé un ori fice 76 dont on peut régler la section de pas sage au moyen d'un volet 77.
On voit qu'en réglant convenablement la position de ce volet 77, on peut commander le courant d'air induit passant tout près sur l'orifice 51b.
La conduite de coton se prolonge vers le bas en 78, et comporte une cloison déflectrice incurvée 79 qui forme un étranglement 81. Sous la plaque incurvée 79 se trouve un autre orifice 82 pratiqué dans la paroi de l'enve loppe et commandé par un volet 83.
Une conduite 37b s'étendant verticalement est munie d'une arête coupante inférieure 48a, et cette arête définit un orifice 51b avec l'ex trémité intérieure de la plaque incurvée 79. On voit ainsi qu'un courant d'air induit tra versant l'orifice 82 vient frapper suivant un certain angle le courant de coton et de déchets, en faisant dévier le coton vers le haut dans la conduite 37b et en permettant aux déchets de tomber dans deux trémies 84 et 86 ména gées dans l'enveloppe 21b. Les déchets peu vent être retirés de l'enveloppe au moyen de deux transporteurs continus 87 et 88 montés dans les deux trémies.
Il ressort de ce qui précède que les der nières formes d'exécution décrites fonctionnent sensiblement suivant les mêmes principes que la forme d'exécution décrite en se référant aux fig. 1 à 6. Dans le cas de ces dernières formes d'exécution il est préférable d'introduire le mé lange de coton et de déchets dans les condui tes 31a et 31b sous une pression positive voi sine de 6,3 mm d'eau, et d'utiliser les conduites de décharge 68 et 37b sous un vide voisin de 12,7 mm d'eau.
D'autre part, les dimensions relatives de l'étranglement 39a et de l'étran glement se trouvant à l'extrémité supérieure de la conduite 67, aussi bien que celles de l'étran glement 39b et de l'étranglement se trouvant à l'extrémité inférieure de la conduite 37b, doivent être sensiblement les mêmes que cel les déjà indiquées ; autrement dit, ces dimen sions doivent être voisines de 19 mm à 31,7 mm, quand on utilise un débit approximatif de 51,3 m3 d'air, de coton et de déchets à la mi nute. La largeur des différents orifices 51a et 51b est maintenue sensiblement égale à 38,1 mm.
Les parois des conduites sont réglables longitudinalement au moyen des raccords cou lissants représentés. Il apparaît qu'en utilisant les formes d'exécution des fig. 7 et 8, le coton est soumis à deux actions de nettoyage, et on a constaté que dans le cas de certains types de coton, en particulier dans le cas des cotons qui ont été récoltés à la machine, cette double action de nettoyage contribue à obtenir un co ton plus propre, c'est-à-dire mieux débarrassé de ces déchets.
Les arêtes vives des parois voi sines des orifices, c'est-à-dire les arêtes analo gues à l'arête 48, sont disposées de manière que le coton en paquets ou formant des noeuds vienne les frapper, afin de dégager les déchets mélangés à ce coton ou de séparer les fibres comme on l'a déjà expliqué.
Le fonctionnement des machines séparatri ces décrites est basé sur le principe consistant à déplacer le mélange de coton et de déchets le long d'une trajectoire donnée et à soumettre ce courant à l'action d'un courant d'air induit ou forcé qui fait un certain angle avec le pre mier courant. La séparation physique de ces deux courants est accomplie à l'aide d'une pièce de division qui est disposée à l'endroit où le coton se sépare des déchets. Le dispo sitif détacheur à air peut être remplacé par d'autres types de dispositifs détacheurs, par exemple un cylindre à brasses.
On a indiqué ici qu'il est préférable de déplacer le mélange de coton et de déchets à une vitesse supérieure à 912 mètres à la mi nute. Il n'y a pas théoriquement, pour cette vi tesse, une limite supérieure pratique correspon dant à un fonctionnement satisfaisant de l'ins tallation ; cependant, des limitations pratiques imposent à cette vitesse un ordre de grandeur maximum.
Parmi ces limitations, on peut citer l'augmentation de turbulence qui permet à une partie des déchets les plus légers de pénétrer de nouveau dans l'orifice de décharge des dé chets, l'augmentation de puissance, les effets nuisibles d'un vide trop élevé sur un conden- seur commercial de type courant, et enfin le jeu de l'égreneuse dans le sens inverse de mar che. En tenant compte de toutes ces considé rations, on a trouvé que la limite - supérieure pratique de cette vitesse est voisine de 1672 mètres à la minute et que la vitesse optima se trouve comprise entre 912 mètres et 1216 mè tres à la minute.