La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil de traitement de déchets ou d'ordures.
On connaît des procédés et appareils de traitement d'ordures et de déchets dans lesquels les déchets sont broyés puis compactés de manière à réduire leur volume. Un procédé et un appareil de ce type sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 3426673. L'appareil utilise un broyeur ou concasseur pour broyer les déchets et les déverser dans une goulotte d'alimentation d'un compacteur. De tels appareils connus sont relativement complexes et d'une fabrication coûteuse.
Les broyeurs ou concasseurs à marteaux de type connu destinés à broyer des déchets comportent un premier étage dans lequel la matière est désagrégée avant de passer dans un étage supérieur, ou second étage où des marteaux ou fléaux de découpage réduisent les déchets sous forme de petites particules. Les dimensions des particules peuvent être réglées par des plaques qui sont réglables vers l'intérieur et vers l'extérieur par rapport à l'intérieur du broyeur à marteaux en vue de faire varier de façon voulue le jeu entre les plaques et les marteaux de découpage du second étage du broyeur. La matière broyée est déchargée par centrifugation sous l'effet du courant d'air forcé engendré par le broyeur et par des marteaux de transfert placés au-dessous des marteaux de découpage.
La matière broyée arrive dans une goulotte qui la décharge dans un compacteur pouvant être agencé sous forme d'un compacteur-extrudeur. La goulotte de transfert pose un problème dans ce type d'appareil du fait que sa surface intérieure est généralement recouverte d'un dépôt de matière broyée adhérant sous l'effet des charges des particules et on doit prévoir des moyens pour assurer la décharge de cette matière dans le compacteur. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients.
A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on introduit les déchets sous forme d'un mélange, déchiquette lesdits déchets, transporte puis compacte lesdits déchets axialement par une vis sans fin, puis reçoit ces déchets compactés dans un tube de décharge.
L'appareil de traitement de déchets ou ordures pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de déchiquetage, un compacteur à vis sans fin compactant les déchets déchiquetés et un tube à la sortie du compacteur assurant la décharge à la sortie de l'appareil.
Les compacteurs proprement dits peuvent être agencés sous forme de compacteurs-extrudeurs. Ces compacteurs-extrudeurs peuvent comporter une vis sans fin montée en rotation dans un tube. La vis sans fin peut être construite de manière que le frottement angulaire soit tel que la vis assure un compactage et une réduction de volume des déchets broyés et leur décharge sous un volume fortement réduit.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation et en perspective de l'appareil.
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en plan d'une partie de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la fig. 4.
Les fig. 6 à 8 incluse sont des coupes de différents modes de réalisation d'une partie d'un tube de compactage de l'appareil, les coupes étant faites en des points comparables à celui de la fig. 5.
La fig. 9 est une vue à grande échelle d'une partie de l'appareil de la fig. 2.
La fig. 10 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la fig. 2.
Les fig. 1 1 à 13 incluse sont des vues en coupe de variantes de la partie d'appareil de la fig. 3.
L'appareil décrit dans la suite assure la réduction de déchets ou ordures solides en diminuant fortement leur volume et il peut
être utilisé pour traiter par déchiquetage, lacération et réduction
de volume, du papier, du verre, des matières plastiques, des boîtes
métalliques et d'autres déchets organiques et inorganiques solides,
humides et secs. L'appareil comprime la matière déchiquetée à
une fraction aussi faible que possible de son volume initial, en
exprimant l'excès d'humidité comme décrit dans la suite, de
manière à obtenir un produit final constitué par des déchets
comprimés et relativement secs.
Bien que l'appareil soit décrit en référence au traitement de
déchets et d'ordures du type décrit, il va de soi que d'autres
matières de natures similaires peuvent être traitées de la même
façon par l'appareil suivant l'invention. Cet appareil comprend une trémie de déchiquetage 10 montée sur un socle ou sur des
patins 11 de manière à recevoir des déchets ou ordures constitués
par des matières organiques et inorganiques sèches ou humides et
mélangées au hasard. Dans l'extrémité inférieure de la trémie de déchiquetage 10, il est prévu une barre de déchiquetage 12 dont le fonctionnement va être décrit dans la suite.
La trémie 10 est reliée à la partie avant d'un transporteur à vis contenant une vis sans fin 13 de pas variable qui s'étend axialement dans un tube de compactage 14 qui communique avec la trémie 10 dans laquelle les particules déchiquetées sont introduites en vue de leur compactage, comme cela sera décrit dans la suite.
La vis sans fin 13 est entraînée par un mécanisme 15 comportant un moteur électrique réversible 16. Le mécanisme 15 est pourvu d'un palier de butée, non représenté, qui absorbe la poussée axiale de la vis. Un système de commande du moteur, non représenté, est muni d'éléments, non représentés, pour inverser automatiquement la rotation de la vis dans le cas où elle est surchargée ou coincée et pour continuer à fonctionner après son décoincement. Les parties de l'ensemble autres que les commandes sont montées sur le socle 11.
Les déchets reçus dans la trémie de déchiquetage 10 sont déchirés, lacérés ou déchiquetés par la barre 12 s'étendant axialement sur la longueur de la trémie 10 à sa partie inférieure, dans une position parallèle à la vis de manière à coopérer avec la partie hélicoïdale de la vis 13. Lorsque la vis est entraînée en rotation dans le sens indiqué par une flèche, elle fait arriver des morceaux de déchets de grande dimension en contact avec la barre de déchiquetage de manière à déchiqueter et lacérer des matières telles que du bois, des boîtes, des matières plastiques, etc., pour réduire leurs dimensions.
La vis sans fin est pourvue d'une partie placée comme indiqué sur la fig. 2, dans la trémie 10 qui comporte un pas maximal dans cette partie pour transporter des éléments de grandes dimensions et pour qu'une grande longueur d'hélice coopère avec la barre de déchiquetage afin d'exercer une action de déchiquetage et de cisaillage sur toute la longueur axiale de la trémie 10. En outre, la partie de vis de pas élevé facilite le transport des déchets. La barre de déchiquetage s'oppose à une rotation de la matière sous l'impulsion de la vis et elle oblige par conséquent la matière à se déplacer axialement dans la trémie.
La matière déchiquetée sortant de la trémie 10 est transférée dans le tube de compactage à vis 14. Les déchets déchiquetés progressent axialement dans le tube. Ils passent dans deux zones situées dans le tube et dans lesquelles les éléments gros sont déchiquetés; dans la seconde zone, les éléments dont les dimensions ont été réduites sont poussés avec un angle de frottement efficace, de manière à les compacter et à réduire leur volume.
Dans la première zone les petits éléments de déchets déchiquetés entraînés par la vis sans fin sont introduits dans le courant de matière progressant dans la moitié inférieure du tube de compactage. Les éléments gros sont déplacés axialement dans le tube à l'intérieur de sa partie supérieure et ils sont soumis à un déchiquetage et à une réduction de dimensions par des fentes 18, 20 orientées axialement, réparties circonférentiellement et espacées les unes des autres comme indiqué sur les fig. 4 et 5. Les fentes sont ménagées axialement dans le tube et elles sont obturées par des plaques de recouvrement 21, 22.
Lorsque les gros éléments sont entraînés par rotation et axialement dans le tube, I'hélice de la vis sans fin, qui a dans cette zone un petit pas, coopère avec les bords et le côté des fentes du tube de manière à assurer un déchirement, une lacération et un déchiquetage pour réduire les dimensions des gros éléments qui sont entraînés vers le bas dans la partie inférieure du tube afin de laisser de la place pour d'autres éléments gros à traiter. Les fentes s'étendent axialement au moins sur la longueur du pas de l'hélice dans cette zone du tube de compactage. On a constaté que l'appareil suivant l'invention agissait de manière à réduire les dimensions des éléments de déchets reçus dans la trémie sans utiliser de barres de déchiquetage 12 de sorte que le compacteur à vis sans fin 12, 14, fonctionne comme un compacteur-déchiqueteur.
Cependant, I'action de l'appareil est améliorée en utilisant une barre de déchiquetage 12.
Lors de la progression axiale des déchets dans le tube de compactage, les éléments passent dans la seconde zone du tube qui est située à l'aval de la première zone ou zone de déchiquetage et dans laquelle chaque élément est poussé suivant un angle de frottement approprié, par exemple de 55,3 , du fait de l'angle de la vis sans fin 12 et du frottement. Il est nécessaire que les éléments glissent contre la vis sans fin pour être compactés. On a trouvé qu'un coefficient de frottement des éléments d'au moins 1,73 et/ou un frottement angulaire de 55,3 étaient nécessaires pour compacter les déchets qui peuvent être formés à la fois de matières organiques et inorganiques à l'état humide ou sec.
Si l'angle est inférieur à la valeur précitée, comme par exemple au centre de la vis, et peut-être du fait que différentes matières existent dans la masse, il se produit un glissement dans la zone de compactage et aussitôt le tampon de matière compactée est rapidement surchauffé et peut provoquer un engorgement. Cet inconvénient est évité comme cela sera précisé dans la suite.
Cependant, I'action principale de compactage se produit à l'extrémité aval de la vis sans fin qui est la plus proche de la sortie du tube de compactage ou compacteur-déchiqueteur. Pour améliorer le compactage, on a trouvé que, si la surface hélicoïdale de la vis sans fin la plus proche de l'extrémité du tube était agencée comme indiqué sur les fig. 9 et 10, c'est-à-dire sous forme d'une partie tronquée , I'appareil fonctionnait mieux, comme cela va être précisé dans la suite.
La vis de compactage 13 comporte une surface hélicoïdale tronquée 30, comme indiqué sur les fig. 9 et 10, et qui comporte une plaque radiale ou lame de compactage 32 et son renforcement 33. La lame a une largeur déterminée comme indiqué dans la suite. La lame 32 est située dans un plan à peu près transversal à l'axe longitudinal de l'arbre de la vis sans fin 13 et elle comporte une dimension radiale ou hauteur correspondant sensiblement à la hauteur des surfaces hélicoïdales individuelles de la vis sans fin. La lame radiale est disposée dans un plan constituant un prolongement de la partie tronquée 30.
La plaque ou lame 32 est fixée sur un arbre 13a de la vis 13.
Puisque la plaque a une dimension radiale telle que sa dimension radiale soit égale à celle de l'hélice de la vis, elle coopère avec la partie tronquée 30 pour compacter la matière comme décrit cidessous. La lame est située dans un plan orienté transversalement à l'axe longitudinal et faisant angle d'environ 16 avec un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la vis. La plaque est située à proximité de l'extrémité aval de la vis sans fin. Cette plaque ou lame transversale 32 a une largeur à peu près égale à la moitié de la différence entre le diamètre extérieur de l'arbre de vis et le diamètre hors tout de la surface hélicoïdale de la vis. La lame transversale est par conséquent décalée par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre de vis et sa largeur est choisie de manière que le tube ne soit pas obturé, comme indiqué sur la fig. 10.
Pour assurer le compactage, la longueur du tube en aval de la vis de compactage doit être suffisamment grande pour assurer une compression suffisante du tampon de matière formé en aval de la vis en vue d'obtenir un taux de compactage satisfaisant. Si on désirait obtenir le même compactage avec un tube plus court, la vis devrait être fabriquée en acier trempé afin de ne pas s'user excessivement ou bien on pourrait prévoir une partie d'étranglement, non représentée comme connu. En outre, si le tube est réalisé sous forme d'un tube massif, une trop grande longueur du tube de compactage provoque une obstruction en aval de la vis à cause du gonflement excessif du tampon de matière formé en aval de la vis.
Le principe de compactage suivant l'invention est que la compressibilité et le coefficient de frottement des matières à traiter ainsi que le frottement angulaire permettent d'obtenir le compactage nécessaire. Cependant, la compressibilité et le coefficient de frottement de ces matières peuvent varier considérablement; par exemple, I'humidité peut avoir une grande influence sur le coefficient de frottement et, pour compenser ces variables, il est prévu dans l'appareil suivant l'invention une embouchure de section variable. Cette embouchure change automatiquement de section pour compenser les variations des propriétés physiques du tampon de matière et pour éviter une obstruction du tube en cas de gonflement de la matière compactée.
L'embouchure de section variable a été représentée sur la fig. 1 où elle est réalisée sous forme d'un fermoir constitué par un couvercle pivotant 50 qui est déplaçable radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal du tube. Ce couvercle du tube est muni de brides 55, 56 disposées de part et d'autre et s'étendant vers l'extérieur. La partie inférieure du tube est munie de brides conjuguées 58, 59 s'étendant vers l'extérieur, espacées circonférentiellement des brides correspondantes du couvercle et en coïncidence avec elles, afin de permettre le montage d'éléments de réglage tels que des boulons sollicités par ressorts 61, 62, 63, 64. Le boulon à ressort 61 est muni d'un volant de réglage manuel 61a. Les boulons peuvent être montés de manière à pouvoir être amenés en position par rotation dans des fentes, non représentées, ménagées dans la bride correspondante 55.
On pourrait utiliser à la place des boulons à ressort également des dispositifs pneumatiques et hydrauliques comportant des orifices de section variable. Chacun des boulons à ressort permet aux couvercles de se déplacer vers le haut et radialement par rapport à la partie inférieure correspondante du tube. On voit par conséquent que le couvercle peut être réglé de manière à obtenir un dispositif empêchant une obstruction de la matière compactée en aval de la vis et on obtient en fait une embouchure ou fermoir automatiquement variable et présentant une section de passage minimale qui peut être accrue en fonction des réglages apportés aux boulons à ressort des couvercles. Ce dispositif permet un relâchement des tensions de la matière compactée.
Le couvercle précité est constitué par une partie hémisphérique supérieure du tube 14 montée de façon pivotante sur la partie hémisphérique inférieure du tube au moyen d'une charnière 67. Les quatre boulons à ressort permettent un pivotement tel du couvercle que, en cas d'application d'une pression interne excessive sur le couvercle 55, celui-ci se déplace vers l'extérieur suffisamment pour empêcher un engorgement de la vis et du tube par le tampon de matière compactée éventuellement bloquée dans le tube 14. L'augmentation de section droite du tube permise par le couvercle pivotant 55 est suffisante pour compenser un gonflement de la matière compactée du tampon sans que cette matière puisse s'échapper entre le couvercle et le tube.
Le tube et le couvercle sont construits comme indiqué sur la fig. 10 et il est prévu sur la longueur de leurs surfaces en coopération des joints longitudinaux 14a, 14b qui empêchent que la matière compactée s'échappe à l'extérieur lorsque le couvercle 55 bascule par rapport au tube. En outre, on peut former une rainure axiale sur la longueur de l'embouchure, en aval de la vis, afin d'empêcher le tampon de matière compactée de tourner de sorte qu'il se déplace seulement axialement, ce qui réduit l'échauffement du tampon et sa dilatation ultérieure.
L'embouchure ou fermoir réglable décrit plus haut permet de réduire les tensions internes dans la matière compactée tout en maintenant un bon taux de compactage. Cela évite les obstructions; cependant, on peut prévoir des moyens de protection électrique de l'appareil, comme mentionné plus haut, dans le cas où la vis de compactage se bloque ou se coince par suite de son incapacité à faire avancer le tampon de matière compactée.
L'appareil décrit plus haut doit être résistant à l'égard de la matière, pour assurer son compactage. Le compactage s'effectue dans le tube et cette opération peut être réalisée uniquement à l'aide de la vis, sans utilisation de la lame de compactage 32 décrite plus haut. Pour obtenir une résistance appropriée à la matière à compacter, un tube de compactage de 225 mm de diamètre doit s'étendre au moins sur 100 mm en aval de la lame de la vis de compactage. La partie du tube de compactage comprise entre l'extrémité aval de la vis et la partie amont de l'embouchure automatiquement variable est d'environ 100 mm. Cependant, l'utilisation de la lame de compactage améliore le degré de compactage.
La lame transversale de compactage 32 produit seulement des forces axiales qui exercent un fort tassement de la matière dans la partie de tube de 100 mm située en aval de la vis de compactage et en amont de l'embouchure. Cela est différent du cas où la matière est compactée seulement à l'aide de la vis et où des forces radiales produites créent une perte d'énergie à l'égard de la fonction principale de compactage.
Alors que les compacteurs de type connu utilisant une vis sans fin combinée avec un broyeur-réducteur nécessitent une obturation de l'orifice de sortie ou de décharge de la vis sans fin pour commencer le compactage et pour empêcher la matière d'être refoulée hors de l'appareil, cet inconvénient est évité dans le présent appareil du fait qu'il n'est pas prévu de broyeur. L'appareil suivant l'invention commence le compactage sans qu'un blocage temporaire de la décharge soit créé par une obturation temporaire de l'extrémité de décharge.
L'appareil suivant l'invention est exempt de système hydraulique et il ne présente pas par conséquent les inconvénients en résultant. Cette construction nécessite une puissance bien inférieure à celle des réalisations connues pour assurer le compactage.
Par exemple, un moteur électrique de 7,5 CV tournant à 51 t/mn et présentant un déducteur à pignons hélicoïdaux établissant un rapport de 17,9: 1 entraîne un mécanisme de réduction à poulie et courroie dans le rapport 1,81:1 de telle façon qu'une vis de compactage comportant une partie hélicoïdale de 225 mm de diamètre produise une poussée de 850 kg et déplace un volume de 9,4 m3 en exerçant le degré désiré de compactage.
On peut voir que l'élimination du broyeur-réducteur diminue la puissance requise et l'entretien. En outre, l'appareil fonctionne d'une façon plus uniforme que les appareils connus et son encombrement est réduit de sorte qu'il peut être installé dans un espace réduit par rapport aux appareils connus et sans nécessiter de dispositifs d'atténuation de bruit.
Les fentes et plaques de recouvrement peuvent par conséquent être construites différemment de ce qui a été décrit plus haut.
Ainsi, comme indiqué sur la fig. 6, un tube de compactage 64 comporte des fentes 65, 66 recouvertes de couvercles en saillie 68, 69 s'étendant axialement et de section droite rectangulaire. Les fentes s'étendent vers l'intérieur du couvercle afin de permettre une usure des flancs des fentes. La même disposition est adoptée dans le mode de réalisation des fig. 1 à 5 et des fig. 7 et 8. Sur la fig. 7, un tube de compactage 74 comporte des fentes 75, 76 pourvues de couvercles 78, 79 qui ont une section droite triangulaire. Les couvercles représentés sur les fig. 6 et 7 sont en saillie et délimitent à l'extérieur de la vis de compactage un espace 68a, 78a, 79a qui communique avec l'intérieur du tube de compactage et dans lequel la matière peut pénétrer, de sorte que les flancs des fentes peuvent assurer un déchiquetage en combinaison avec une vis sans fin 62, 72.
Le mode de réalisation de la fig. 8 comporte un tube de compactage 84 pourvu de fentes axiales recouvertes par des plaques 88, 89 boulonnées au lieu d'être soudées comme sur la fig. 5. Dans ces deux modes de réalisation, fig. 5 et 8, les plaques sont à l'affleurement de la face externe du tube de compactage 14, 84 et les fentes coopèrent avec les vis 13, 82 comme décrit plus haut.
La barre de déchiquetage 12 peut avoir une section droite différente de celle de la fig. 3. Ainsi, sur les fig. Il à 13 incluse, on a représenté en section droite des variantes de trémie de déchiquetage 111, 112, 113 dans lesquelles des barres de déchiquetage 114, 116, 118 sont boulonnées sur le côté de la trémie dans une position où un bord longitudinal coopère avec les surfaces hélicoïdales des vis sans fin 120, 121, 122. Les barres de déchiquetage représentées sur ces dernières figures assurent un déchiquetage des déchets de la manière décrite plus haut en référence au premier mode de réalisation représenté sur la fig. 3.
En outre, ces barres de déchiquetage coopèrent avec les vis sans fin de manière à faire progresser les déchets dans la direction axiale des vis et dans le tube de compactage, non représenté, qui est relié à chaque trémie de déchiquetage 111, 112, 113, comme décrit plus haut.
Bien que l'invention ait été décrite en référence à un concassage, à une lacération et à un déchiquetage de la matière, il va de soi que le terme déchiquetage utilisé dans la présente description englobe également les actions de concassage, de déchirage, de lacération et de cisaillage de la matière et que ce terme est utilisé d'une façon générique pour désigner toutes ces actions.
The present invention relates to a method and apparatus for treating waste or refuse.
There are known methods and apparatuses for treating refuse and waste in which the waste is crushed and then compacted so as to reduce its volume. A method and apparatus of this type are described in United States Patent No. 3426673. The apparatus uses a crusher or crusher to grind the waste and discharge it into a feed chute of a compactor. Such known devices are relatively complex and expensive to manufacture.
Known type of crushers or hammer crushers intended for crushing waste have a first stage in which the material is broken up before passing to an upper stage, or second stage where hammers or cutting flails reduce the waste in the form of small particles . Particle sizes can be adjusted by plates which are adjustable inward and outward relative to the inside of the hammer mill to vary the clearance between the plates and the cutting hammers as desired. second stage of the crusher. The ground material is discharged by centrifugation under the effect of the forced air current generated by the mill and by transfer hammers placed below the cutting hammers.
The ground material arrives in a chute which discharges it into a compactor which can be arranged in the form of a compactor-extruder. The transfer chute poses a problem in this type of apparatus owing to the fact that its interior surface is generally covered with a deposit of crushed material adhering under the effect of the charges of the particles and means must be provided to ensure the discharge of this. material in the compactor. The aim of the invention is to remedy these drawbacks.
To this end, the method according to the invention is characterized by the fact that the waste is introduced in the form of a mixture, shreds said waste, transports and then compacts said waste axially by an endless screw, then receives this compacted waste in a discharge tube.
The apparatus for treating waste or refuse for implementing the method according to the invention is characterized in that it comprises shredding means, an endless screw compactor compacting the shredded waste and a tube at the outlet. of the compactor ensuring the discharge at the exit of the device.
The actual compactors can be arranged in the form of compactors-extruders. These compactors-extruders may include an endless screw mounted in rotation in a tube. The worm can be constructed in such a way that the angular friction is such that the screw ensures compaction and volume reduction of the crushed waste and their discharge in a greatly reduced volume.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of an apparatus for implementing the method according to the invention.
Fig. 1 is an elevational and perspective view of the apparatus.
Fig. 2 is a section taken along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a section taken along line 3-3 of FIG. 2.
Fig. 4 is a plan view of part of the apparatus of FIG. 1.
Fig. 5 is a section taken along line 5-5 of FIG. 4.
Figs. 6 to 8 inclusive are sections of different embodiments of part of a compaction tube of the apparatus, the sections being made at points comparable to that of FIG. 5.
Fig. 9 is an enlarged view of part of the apparatus of FIG. 2.
Fig. 10 is a section taken along line 10-10 of FIG. 2.
Figs. 1 1 to 13 inclusive are sectional views of variants of the apparatus part of FIG. 3.
The apparatus described below ensures the reduction of solid waste or refuse by greatly reducing their volume and it can
be used to treat by shredding, laceration and reduction
volume, paper, glass, plastics, boxes
metal and other solid organic and inorganic waste,
wet and dry. The device compresses the shredded material
as small a fraction as possible of its initial volume, in
expressing excess moisture as described below, from
so as to obtain a final product consisting of waste
compressed and relatively dry.
Although the apparatus is described with reference to the treatment of
waste and refuse of the type described, it goes without saying that other
materials of similar nature can be treated in the same
way by the apparatus according to the invention. This apparatus comprises a mulching hopper 10 mounted on a pedestal or on
pads 11 so as to receive waste or refuse made up
by dry or wet organic and inorganic materials and
randomly mixed. In the lower end of the mulching hopper 10, there is provided a mulching bar 12, the operation of which will be described below.
The hopper 10 is connected to the front part of a screw conveyor containing a worm 13 of variable pitch which extends axially in a compaction tube 14 which communicates with the hopper 10 into which the shredded particles are introduced into view. their compaction, as will be described below.
The worm 13 is driven by a mechanism 15 comprising a reversible electric motor 16. The mechanism 15 is provided with a thrust bearing, not shown, which absorbs the axial thrust of the screw. A motor control system, not shown, is provided with elements, not shown, to automatically reverse the rotation of the screw in the event that it is overloaded or stuck and to continue to operate after its unstuck. The parts of the assembly other than the controls are mounted on the base 11.
The waste received in the shredding hopper 10 is torn, lacerated or shredded by the bar 12 extending axially along the length of the hopper 10 at its lower part, in a position parallel to the screw so as to cooperate with the helical part of the screw 13. When the screw is rotated in the direction indicated by an arrow, it brings large pieces of waste into contact with the shredding bar so as to shred and lacerate materials such as wood, boxes, plastics, etc., to reduce their dimensions.
The worm is provided with a part placed as shown in fig. 2, in the hopper 10 which has a maximum pitch in this part for transporting large-sized elements and for a large propeller length to cooperate with the mulching bar in order to exert a mulching and shearing action on any the axial length of the hopper 10. In addition, the high pitch screw portion facilitates the transport of waste. The shredder bar opposes a rotation of the material under the impulse of the screw and therefore forces the material to move axially in the hopper.
The shredded material exiting the hopper 10 is transferred to the screw compaction tube 14. The shredded waste progresses axially through the tube. They pass through two zones located in the tube and in which the large elements are shredded; in the second zone, the elements whose dimensions have been reduced are pushed with an effective friction angle, so as to compact them and reduce their volume.
In the first zone the small pieces of shredded waste entrained by the endless screw are introduced into the material stream advancing in the lower half of the compacting tube. The large elements are moved axially in the tube within its upper part and they are subjected to shredding and size reduction by axially oriented slits 18, 20 distributed circumferentially and spaced from each other as shown in figs. 4 and 5. The slots are formed axially in the tube and they are closed by cover plates 21, 22.
When the large elements are driven by rotation and axially in the tube, the helix of the worm, which has a small pitch in this area, cooperates with the edges and the side of the slots of the tube so as to ensure tearing, laceration and shredding to reduce the dimensions of the large items which are drawn down into the lower part of the tube to make room for other large items to be processed. The slots extend axially at least over the length of the pitch of the propeller in this zone of the compacting tube. It has been found that the apparatus according to the invention acts to reduce the dimensions of the waste elements received in the hopper without using shredding bars 12 so that the worm compactor 12, 14 functions as a compactor. -shredder.
However, the action of the apparatus is improved by using a shredder bar 12.
During the axial progression of the waste in the compacting tube, the elements pass into the second zone of the tube which is located downstream of the first zone or shredding zone and in which each element is pushed at an appropriate friction angle , for example 55.3, due to the angle of the worm 12 and the friction. It is necessary that the elements slide against the worm to be compacted. It has been found that an element coefficient of friction of at least 1.73 and / or an angular friction of 55.3 is required to compact wastes which can be formed from both organic and inorganic matter in the state. wet or dry.
If the angle is less than the aforementioned value, as for example in the center of the screw, and perhaps because different materials exist in the mass, a slip occurs in the compaction zone and immediately the material buffer compacted is quickly overheated and can cause waterlogging. This drawback is avoided, as will be explained below.
However, the main compaction action occurs at the downstream end of the auger which is closest to the exit of the compaction tube or compactor-chipper. To improve compaction, it has been found that if the helical surface of the worm gear closest to the end of the tube is arranged as shown in Figs. 9 and 10, that is to say in the form of a truncated part, the apparatus worked better, as will be specified below.
The compaction screw 13 has a truncated helical surface 30, as shown in Figs. 9 and 10, and which comprises a radial plate or compacting blade 32 and its reinforcement 33. The blade has a width determined as indicated below. The blade 32 is located in a plane approximately transverse to the longitudinal axis of the shaft of the worm 13 and has a radial dimension or height corresponding substantially to the height of the individual helical surfaces of the worm. The radial blade is arranged in a plane constituting an extension of the truncated part 30.
The plate or blade 32 is fixed on a shaft 13a of the screw 13.
Since the plate has a radial dimension such that its radial dimension is equal to that of the helix of the screw, it cooperates with the truncated portion 30 to compact the material as described below. The blade is located in a plane oriented transversely to the longitudinal axis and forming an angle of approximately 16 with a plane perpendicular to the longitudinal axis of the screw. The plate is located near the downstream end of the worm. This transverse plate or blade 32 has a width approximately equal to half the difference between the outside diameter of the screw shaft and the overall diameter of the helical surface of the screw. The transverse blade is therefore offset with respect to a plane perpendicular to the axis of the screw shaft and its width is chosen so that the tube is not blocked, as shown in FIG. 10.
To ensure compaction, the length of the tube downstream of the compaction screw must be large enough to ensure sufficient compression of the buffer of material formed downstream of the screw in order to obtain a satisfactory compaction rate. If it was desired to achieve the same compaction with a shorter tube, the screw would have to be made of hardened steel so as not to wear excessively or one could provide a throttle part, not shown as known. Further, if the tube is made in the form of a solid tube, too great a length of the compaction tube causes an obstruction downstream of the screw due to excessive swelling of the material pad formed downstream of the screw.
The principle of compaction according to the invention is that the compressibility and the coefficient of friction of the materials to be treated as well as the angular friction make it possible to obtain the necessary compaction. However, the compressibility and coefficient of friction of these materials can vary widely; for example, the humidity can have a great influence on the coefficient of friction and, to compensate for these variables, a mouthpiece of variable section is provided in the apparatus according to the invention. This mouthpiece automatically changes section to compensate for variations in the physical properties of the material buffer and to prevent obstruction of the tube in the event of swelling of the compacted material.
The mouthpiece of variable section has been shown in FIG. 1 where it is produced in the form of a clasp consisting of a pivoting cover 50 which is movable radially outwards relative to the longitudinal axis of the tube. This tube cover is provided with flanges 55, 56 arranged on either side and extending outwards. The lower part of the tube is provided with mating flanges 58, 59 extending outwardly spaced circumferentially from the corresponding flanges of the cover and in coincidence with them, to allow the mounting of adjustment elements such as bolts biased by springs 61, 62, 63, 64. The spring bolt 61 is provided with a manual adjustment handwheel 61a. The bolts can be mounted so that they can be brought into position by rotation in slots, not shown, provided in the corresponding flange 55.
Pneumatic and hydraulic devices comprising orifices of variable section could also be used instead of the spring bolts. Each of the spring bolts allows the covers to move upward and radially relative to the corresponding lower portion of the tube. It can therefore be seen that the cover can be adjusted so as to obtain a device preventing an obstruction of the compacted material downstream of the screw and in fact an automatically variable mouth or clasp is obtained and having a minimum passage section which can be increased. according to the adjustments made to the spring bolts of the covers. This device allows the tensions of the compacted material to be released.
The aforementioned cover is constituted by an upper hemispherical part of the tube 14 pivotably mounted on the lower hemispherical part of the tube by means of a hinge 67. The four spring bolts allow such pivoting of the cover that, in the event of application excessive internal pressure on the cover 55, the latter moves outwardly enough to prevent clogging of the screw and the tube by the plug of compacted material possibly blocked in the tube 14. The increase in cross section of the tube permitted by the pivoting cover 55 is sufficient to compensate for a swelling of the compacted material of the tampon without this material being able to escape between the cover and the tube.
The tube and the cover are constructed as shown in fig. 10 and there are provided along the length of their cooperating surfaces longitudinal joints 14a, 14b which prevent the compacted material from escaping to the outside when the cover 55 is tilted relative to the tube. In addition, an axial groove can be formed along the length of the mouth, downstream of the screw, to prevent the pad of compacted material from rotating so that it only moves axially, which reduces heating. tampon and its subsequent expansion.
The adjustable mouthpiece or clasp described above makes it possible to reduce the internal tensions in the compacted material while maintaining a good rate of compaction. This avoids obstructions; however, means can be provided for the electrical protection of the apparatus, as mentioned above, in the event that the compaction screw jams or gets stuck due to its inability to advance the pad of compacted material.
The device described above must be resistant to the material, to ensure its compaction. Compaction is carried out in the tube and this operation can be carried out only with the aid of the screw, without using the compacting blade 32 described above. To achieve adequate strength for the material to be compacted, a 225mm diameter compaction tube should extend at least 100mm downstream of the blade of the compaction screw. The part of the compacting tube between the downstream end of the screw and the upstream part of the automatically variable mouthpiece is approximately 100 mm. However, the use of the compaction blade improves the degree of compaction.
The transverse compaction blade 32 produces only axial forces which exert a strong compaction of the material in the part of the 100 mm tube situated downstream of the compaction screw and upstream of the mouth. This is different from the case where the material is compacted only with the aid of the screw and where radial forces produced create a loss of energy with respect to the main function of compacting.
While the known type compactors using a worm combined with a crusher-reducer require plugging of the worm's outlet or discharge port to start compaction and to prevent the material from being forced out. the apparatus, this drawback is avoided in the present apparatus because there is no crusher. The apparatus according to the invention begins the compaction without a temporary blockage of the discharge being created by a temporary plugging of the discharge end.
The apparatus according to the invention does not have a hydraulic system and therefore does not have the drawbacks resulting therefrom. This construction requires much less power than that of known embodiments to ensure compaction.
For example, a 7.5 hp electric motor running at 51 rpm and having a helical gear reduction gearbox with a ratio of 17.9: 1 drives a pulley and belt reduction mechanism in the ratio 1.81: 1 such that a compaction screw having a helical portion 225 mm in diameter produces a thrust of 850 kg and displaces a volume of 9.4 m 3 exerting the desired degree of compaction.
It can be seen that the elimination of the reducer decreases the required power and maintenance. In addition, the device operates in a more uniform manner than the known devices and its bulk is reduced so that it can be installed in a small space compared to known devices and without requiring noise attenuation devices.
The slits and cover plates can therefore be constructed differently from what has been described above.
Thus, as shown in fig. 6, a compaction tube 64 has slots 65, 66 covered with projecting covers 68, 69 extending axially and of rectangular cross section. The slots extend inwardly of the cover to allow wear of the sides of the slots. The same arrangement is adopted in the embodiment of FIGS. 1 to 5 and fig. 7 and 8. In fig. 7, a compacting tube 74 has slots 75, 76 provided with covers 78, 79 which have a triangular cross section. The covers shown in fig. 6 and 7 are protruding and delimit on the outside of the compaction screw a space 68a, 78a, 79a which communicates with the interior of the compaction tube and into which the material can penetrate, so that the sides of the slots can ensure shredding in combination with a worm 62, 72.
The embodiment of FIG. 8 comprises a compacting tube 84 provided with axial slots covered by plates 88, 89 bolted instead of being welded as in FIG. 5. In these two embodiments, FIG. 5 and 8, the plates are flush with the outer face of the compacting tube 14, 84 and the slots cooperate with the screws 13, 82 as described above.
The mulching bar 12 may have a different cross section from that of FIG. 3. Thus, in FIGS. 11 to 13 inclusive, there is shown in cross section variants of the shredding hopper 111, 112, 113 in which the shredding bars 114, 116, 118 are bolted to the side of the hopper in a position where a longitudinal edge cooperates with the helical surfaces of the worms 120, 121, 122. The shredding bars shown in these latter figures provide shredding of the waste in the manner described above with reference to the first embodiment shown in FIG. 3.
Furthermore, these shredding bars cooperate with the worms so as to advance the waste in the axial direction of the screws and into the compaction tube, not shown, which is connected to each shredding hopper 111, 112, 113, as described above.
Although the invention has been described with reference to crushing, laceration and shredding of the material, it goes without saying that the term shredding used in the present description also encompasses the actions of crushing, tearing, laceration. and shearing of matter and that this term is used generically to denote all of these actions.