FR2979262A1 - Dispositif et procede de separation de produits - Google Patents

Abstract

La séparation de produits utilise une structure (11) mise en vibration par un convertisseur électroacoustique (12) et supportant un élément filtrant ou tamisant (13). L'ensemble est configuré de sorte que la séparation de produits en des passants à travers l'élément filtrant ou tamisant et des refus résulte uniquement de vibrations ultrasoniques de l'élément filtrant ou tamisant induites par la mise en vibration de la structure par le convertisseur électroacoustique.

Description

Dispositif et procédé de séparation de produits Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine de la séparation de produits en refus et en passants, qu'il s'agisse de tamisage dans le cas de produits sous forme de poudres ou granules sèches ou de filtration dans le cas de produits sous forme de fluides (liquides et/ou gaz). L'invention a pour objet plus particulièrement un dispositif de séparation de produits et un appareil comprenant un ou plusieurs tels dispositifs, ainsi qu'un procédé de séparation de produits à l'aide d'un tel appareil. État de la technique Dans de nombreux domaines, il est nécessaire de parvenir à une séparation de produits en des passants et des refus, en fonction d'une valeur seuil de taille. C'est notamment le cas dans le domaine des poudres ou des granules, qu'elles soient en particulier mais non exclusivement de type microniques et submicroniques, minérales, métalliques, céramiques et organiques.

Classiquement, un appareil ou une machine de séparation de produits met en oeuvre un ou plusieurs dispositifs de séparation caractérisés chacun sur un calibre de rétention donné. Chaque dispositif comprend une structure supportant un élément filtrant ou tamisant de type toile métallique ou grille tendue ou bien encore tôle perforée électro-formée, et se monte sur un châssis rigide. La séparation des produits s'opère par une mise en mouvements de l'élément filtrant ou tamisant relativement aux produits à séparer. Les techniques connues mettent en oeuvre des moyens mécaniques pour mettre en mouvement l'élément filtrant afin de répartir les produits à séparer et/ou pour racler les produits le long de l'élément filtrant, à l'image des solutions décrites dans les documents W02008124441A1, JP6320111A, JP2000246178A.

Ces solutions ne sont pas toujours totalement satisfaisantes car il est bien connu qu'elles présentent, dans de nombreux cas, une forte tendance à colmater les éléments filtrants. C'est pour cette raison qu'ont été développées des techniques d'assistance par vibrations ultrasoniques utilisées en complément de moyens mécaniques, à l'image des solutions décrites dans les documents FR2671743A1, US7694826B2, DE202005005847U1, W02008040540A1 et US7497338B2. Toutefois, toutes ces solutions sont dans de nombreux cas non 20 satisfaisantes en terme de taux d'extraction des granulométries souhaitées, de reproductibilité et de rétention interne de produits. Des problématiques similaires touchent le domaine des fluides lors d'opérations de filtration. 25 Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer une solution de séparation de produits qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus. 30 Un premier objet de l'invention est de fournir une solution de séparation de produits, par tamisage ou filtration, qui assure un taux optimum d'extraction très reproductible dans une parfaite adaptabilité.

Un deuxième objet de l'invention est de fournir une solution de séparation de produits, par tamisage ou filtration, silencieux, sans mouvement mécanique et réclamant des réglages simples, qui permette un fonctionnement continu, c'est-à-dire sans besoins d'opération spécifique pour évacuer les refus et sans zones de rétention interne de produits.

Un troisième objet de l'invention est de fournir une solution de séparation de produits, par tamisage ou filtration, pour lequel les produits à séparer sont préalablement organisés pour alimenter toute la largeur de l'élément filtrant ou tamisant et dont la seule énergie est apportée au moyen d'ondes ultrasons. A cet effet, un premier aspect de l'invention concerne un dispositif de séparation de produits comprenant une structure mise en vibration par un convertisseur électroacoustique et supportant un élément filtrant ou tamisant. L'ensemble est configuré de sorte que la séparation de produits en des passants à travers l'élément filtrant ou tamisant et des refus résulte uniquement de vibrations ultrasoniques de l'élément filtrant ou tamisant induites par la mise en vibration de la structure par le convertisseur électroacoustique.

L'ensemble peut être configuré de sorte que l'évacuation des refus hors de l'élément filtrant ou tamisant résulte uniquement de l'effet de gravité pour autoriser une séparation des produits et une évacuation des refus continues sans constituer de zones de rétentions internes de produits.30 Le dispositif peut comprendre une zone d'entrée destinée à être alimentée en produits à séparer dont la répartition préalable permet l'alimentation en un rideau continu sur toute sa largeur et une zone de sortie des refus après séparation et être configuré de sorte que l'élément filtrant ou tamisant, sous l'effet des vibrations ultrasoniques transmises par la structure, génère un écoulement des produits en cours de séparation de la zone d'entrée vers la zone de sortie en laissant traverser les passants à travers l'élément filtrant ou tamisant durant cet écoulement.

La zone d'entrée peut être située à une hauteur supérieure à celle de la zone de sortie. L'élément filtrant ou tamisant peut être globalement plan et incliné par rapport à l'horizontale, la zone d'entrée étant prévue à proximité d'un bord haut de l'élément filtrant ou tamisant et la zone de sortie étant prévue à proximité d'un bord bas de l'élément filtrant ou tamisant, la direction de l'écoulement étant orienté du bord haut vers le bord bas.

Le dispositif peut comprendre un élément de réglage de l'inclinaison de l'élément filtrant ou tamisant dans une plage donnée de quelques degrés, par exemple comprise entre 0° et 10° environ, pour ajuster la vitesse d'écoulement des produits en cours de séparation en fonction de leur capacité à s'écouler.

L'élément filtrant ou tamisant étant fixé à la structure au moins au niveau de la zone de sortie, la surface de collage au niveau de la sortie entre l'élément filtrant ou tamisant et la structure peut être comprise dans un plan différent du plan de l'élément filtrant ou tamisant, l'arête de la zone de sortie peut-être sur le même plan que la structure ou de 0,2 millimètres à quelques millimètres en dessous.

L'émission des vibrations ultrasonores à la structure peut être réalisée en mode pulsé.

Le convertisseur électroacoustique peut être raccordé à la structure au niveau de la zone d'entrée grâce à des éléments de fixation. Un deuxième aspect de l'invention concerne un appareil comprenant au moins un dispositif de séparation de produits tel que mentionné ci-dessus solidaire d'un châssis rigide par des éléments de liaison, l'appareil comprenant un dispositif d'alimentation pour déverser des produits à séparer sur l'élément filtrant ou tamisant du dispositif de séparation. Les éléments de liaison entre le dispositif de séparation et le châssis rigide peuvent comprendre au moins un joint d'étanchéité, notamment solidaire de la structure du dispositif de séparation, interposé entre la structure et une surface de contact du châssis rigide, et configuré de sorte à absorber les vibrations ultrasoniques de la structure sans échauffement.

Les éléments de liaison entre le dispositif de séparation et le châssis rigide peuvent comprendre au moins un organe de serrage, notamment un ressort de compression, configuré pour serrer le dispositif de séparation contre la surface de contact du châssis rigide en comprimant le joint d'étanchéité d'une manière limitant voire évitant la transmission de vibrations ultrasoniques au châssis rigide. Le dispositif d'alimentation peut assurer un déversement des produits sur toute la largeur de l'élément filtrant ou tamisant, notamment sous forme d'un rideau de produits d'épaisseur constante.

L'appareil peut comprendre un élément pour contenir les refus évacués hors de l'élément filtrant ou tamisant et/ou plusieurs dispositifs de séparation configurés et superposés les uns au-dessus des autres de sorte à présenter des calibres de rétention décroissants en allant de haut en bas, les produits à séparer alimentant un dispositif de séparation donné autre que celui le plus au-dessus étant constitué par les passants du dispositif de séparation directement au-dessus. Un troisième aspect de l'invention concerne un procédé de séparation de produits utilisant un appareil tel que mentionné ci-dessus, comprenant une étape de séparation des produits en des passants à travers l'élément filtrant ou tamisant et des refus résultant uniquement de vibrations ultrasoniques de l'élément filtrant induites par la mise en vibration de la structure par le convertisseur électroacoustique.

L'étape de séparation des produits peut se faire par écoulement des produits à séparer le long de l'élément filtrant ou tamisant du dispositif de filtration, avec une dispersion des produits constitutifs des passants traversant l'élément filtrant ou tamisant en fonction d'un gradient de granulométrie croissant suivant le sens d'écoulement. Enfin il peut être prévu un ajustement de la longueur d'écoulement des produits à séparer en fonction d'un seuil supérieur recherché de granulométrie des passants.

Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'un exemple de dispositif de séparation de produits selon l'invention, - la figure 2 illustre la coupe A-A de la figure 1, - la figure 3 représente la coupe B-B de la figure 2.

Description de modes préférentiels de l'invention La présente description se limitera essentiellement à des explications relatives à une séparation consistant en une opération de tamisage de poudres ou de granules, sans que cela ne doive être interprété comme une limitation de l'objet de la présente invention qui, au contraire, trouve également application pour une opération de filtration de produits sous forme de fluide, de type liquide ou gaz.

Sur la figure 1 est illustré un dispositif de séparation de produits 10 comprenant une structure 11 mise en vibration par un convertisseur électroacoustique 12 et supportant un élément filtrant ou tamisant 13. Le dispositif 10 a pour vocation de constituer un tamis dans le cas d'opérations de tamisage de poudres ou de granules, ou bien un filtre dans le cas d'opérations de filtration d'un liquide ou d'un gaz. Dans tous les cas, il s'agit de séparer, grâce à l'élément filtrant ou tamisant 13 ainsi mis en vibration par la structure 11, les produits en des refus et des passants en fonction de calibres de rétention correspondant à la taille des produits en dessus de laquelle ils constituent les refus qui sont à évacuer. Au contraire, les passants, par la mise en vibration de l'élément filtrant ou tamisant 13, sont destinés à traverser ce dernier en étant de taille inférieure au calibre de rétention. L'élément filtrant ou tamisant 13 peut être constitué par toute solution idoine en fonction des produits à séparer, comme par exemple une toile métallique ou une grille tendue ou bien encore une tôle perforée électroformée. Selon une caractéristique importante, l'ensemble des éléments qui constituent le dispositif 10 est configuré de sorte que la séparation de produits en des passants à travers l'élément filtrant ou tamisant 13 et des refus résulte uniquement des vibrations ultrasoniques de l'élément filtrant ou tamisant 13 induites par la mise en vibration de la structure 11 par le convertisseur électroacoustique 12. Ainsi la séparation des produits est obtenue sans mouvement mécanique et sans apport d'énergie autre que celui correspondant aux ultrasons. Il s'agit notamment d'une structure 11 non accordée, en ce sens qu'elle n'est pas conçue pour présenter une fréquence de résonance égale à multiple de la fréquence d'excitation délivrée par le convertisseur 12. Au contraire, la structure 11 peut être quelconque, réalisée à partir : - d'une plaque d'aluminium ou autre métal conduisant les ultrasons sans perte d'amplitude ni d'amortissement, cette plaque étant par exemple usinée dans la masse, - d'une structure tubulaire métallique soudée ou mécano-soudée ou collée ou montée par assemblage mécanique, - d'une structure partiellement usinée et partiellement tubulaire assemblée selon les moyens ci-dessus.

L'ensemble est configuré de sorte que l'évacuation des refus hors de l'élément filtrant ou tamisant 13 résulte uniquement de l'effet de gravité pour autoriser une séparation des produits et une évacuation des refus qui sont continues, le tout sans constituer aucune zone de rétention interne des produits. Ainsi le dispositif 10 permet une évacuation naturelle et permanente des refus et des passants, s'affranchissant de toute nécessité de renversement, de raclage ou de brossage de l'élément filtrant ou tamisant 13. Pour parvenir à ces résultats très avantageux, le dispositif 10 comprend par exemple une zone d'entrée 14 destinée à être alimentée en produits à séparer préalablement organisés pour alimenter toute la largeur de la surface filtrante ou tamisante et une zone de sortie 15 pour évacuer des refus après séparation. L'ensemble est configuré de sorte que l'élément filtrant ou tamisant 13, sous l'effet des vibrations ultrasoniques transmises par la structure 11 elle-même mise en vibration par le convertisseur 12, génère un écoulement des produits en cours de séparation de la zone d'entrée 14 vers la zone de sortie 15 en laissant traverser les passants à travers l'élément filtrant ou tamisant 13 durant cet écoulement. Notamment, la zone d'entrée 14 peut être située à une hauteur supérieure à celle de la zone de sortie 15 de sorte que l'écoulement est unidirectionnel comme l'illustre la flèche 16 sur la figure 1. La zone de séparation proprement dite est intercalée entre les zones d'entrée 14 et de sortie 15, étant constituée par l'élément filtrant ou tamisant 13. C'est au niveau de la zone de sortie 15 que les refus sont évacués de manière permanente et naturelle par le simple effet de gravité sans constituer aucune zone de rétention interne des produits. Grâce à cet écoulement 16 des produits généré par les seules vibrations ultrasoniques transmises à l'élément filtrant ou tamisant 13 par la structure 11, la fonction de répartition des produits est combinée à la fonction de tamisage (ou filtration) proprement dite. Ainsi toute l'énergie transmise au dispositif 10 est utilisée par le tamisage (ou filtration), contrairement à l'art antérieur où une fraction de l'énergie sert à la répartition des produits. 2 9 79262 10 L'écoulement et la séparation reposent sur les principes physiques suivants : Le transfert de l'énergie de vibration ultrasonore vers les produits à 5 tamiser ou filtrer se fait par choc ou par effet catapulte. L'effet de ce transfert d'énergie est de propulser verticalement (vers le haut ou vers le bas) la majorité des particules de produits, celles-ci atteignant des hauteurs différentes selon leur diamètre, leur masse, le diamètre du fil utilisé, l'amplitude de la vibration et la fréquence de vibration ultrasonore 10 appliquée. L'énergie d'un fil vibrant de l'élément filtrant ou tamisant 13 dépend de sa masse et du carré de sa vitesse de déplacement. La masse dépend du diamètre du fil, les fils habituellement utilisés ayant un diamètre variant de 20 à 50 lim environ par exemple, soit une variation de masse avec un rapport de 1 à 6,25 par unité de longueur. Les 15 particules à séparer ont un diamètre variable, par exemple variant de 25 à 50 lm, soit une variation de masse avec un rapport de 1 à 8. Les éléments filtrant ou tamisant 13 les plus fins destinés à la séparation des plus petites particules utilisent des fils de plus petit diamètre, ces particules plus fines reçoivent donc de moins en moins d'énergie sauf à 20 augmenter de manière importante l'amplitude des vibrations appliquées au fil. L'amplitude de vibrations du fil ne peut être augmentée sans risque de sa rupture en raison des contraintes exercées qui pourraient excéder la limite d'élasticité du matériau et des frictions à très grande vitesse existant entre les fils. Ces frictions risquent de causer une usure très 25 rapide des fils, voire une fusion. Cette énergie transmise aux produits permet de disperser, répartir, la couche de produits présente à la surface de l'élément filtrant ou tamisant 13 et donc de dégager ses orifices pour permettre le passage des particules plus petites que ces orifices à travers l'élément 13. 30 2 9 79262 11 Par ailleurs, cette énergie transmise aux produits permet une quasi-sélection en fonction de leur diamètre. Deux particules expulsées par le même fil à la même fréquence et à la même amplitude vont atteindre des hauteurs différentes selon leur dimension. Par exemple en doublant le 5 diamètre d'une particule, on augmente sa masse par un rapport de huit. Sa hauteur de projection est supérieure de même que le temps nécessaire à sa retombée sur l'élément filtrant ou tamisant 13, ce temps ne dépendant que de la hauteur atteinte. On peut estimer qu'une particule projetée à 30 mm présente un temps de chute de 0,07s durant 10 lequel, à 40 kHz par exemple, l'élément filtrant ou tamisant 13 aura vibré 2800 fois, permettant de mettre de très nombreuses plus petites particules en mouvement. En augmentant la fréquence de vibrations jusqu'à 150 kHz tout en conservant la même amplitude, on met en suspension un nombre beaucoup plus important de particules par unité 15 de temps tout en conférant aux petites particules une énergie plus importante en raison de l'accélération supérieure transmise. L'augmentation de la fréquence jusqu'à 150 kHz permet d'augmenter significativement le débit de l'élément filtrant ou tamisant 13. Les particules qui sont toujours en mouvement ont moins de chance de 20 passer à travers l'élément filtrant ou tamisant 13 en raison des collisions potentielles avec d'autres particules et les fils. La séparation des particules s'effectue ainsi essentiellement au moment où les particules au repos sur l'élément ou tamisant 13 sont mises en mouvement par les vibrations. C'est pourquoi, l'émission de vibrations ultrasonores à la 25 structure 11 est réalisée en mode pulsé de sorte qu'un cycle de repos et de mise en vibrations est effectué. La durée du cycle de repos est déterminée par le temps de retour de la particule qui a été projetée le plus haut au-dessus de l'élément 13. Ce temps est de l'ordre de 0.1 à 0.2s selon le produit à séparer, indépendamment de la fréquence. Le 30 temps de mise en vibrations sera déterminé selon la nature du produit, du débit. Par exemple, le temps de vibrations peut correspondre à environ trois cycles associés à la particule expulsée à la plus grande distance de l'élément 13, soit de l'ordre de 0,15 à 0,3s à 40 kHz, ce temps étant donc à adapter en fonction de la fréquence.

L'élément filtrant ou tamisant 13 peut adopter une disposition globalement plane et inclinée par rapport à l'horizontale. La zone d'entrée 14 est prévue à proximité d'un bord haut de l'élément filtrant ou tamisant 13 et la zone de sortie 15 est prévue à proximité d'un bord bas de l'élément filtrant ou tamisant 13, tandis que la direction de l'écoulement 16 est naturellement orienté du bord haut vers le bord bas. Ces résultats peuvent être atteints quelle que soit la forme du dispositif de séparation 10. Il peut notamment être de forme rectangulaire (à l'image de la figure 1), carrée, circulaire, ovale ou trapézoïdale, voire de forme géométrique quelconque qui permette de parvenir au fonctionnement recherché. Dans le mode de réalisation illustré en aucun cas limitatif, la structure 11 réalisée par exemple par usinage d'une plaque massive d'aluminium est rigide, constituée d'alvéoles 17 distribuées de manière à conserver la rigidité de l'ensemble du dispositif 10 et notamment de la structure 11 et à permettre une transmission optimale des vibrations ultrasoniques le long de la structure 11 depuis le convertisseur 12. Elle comprend notamment au moins trois barres longitudinales 18 orientées dans la direction d'écoulement 16, reliées entre elles le long de leur longueur par une pluralité de renforts 19. La barre latérale 20a est aménagée au bord haut mentionné ci-dessus en relation avec la zone d'entrée 14. La barre latérale 20b est aménagée au bord bas évoqué ci-dessus en relation avec la zone de sortie 15. Les barres latérales 20a, 20b relient chacune les extrémités de deux barres 18, de sorte à fermer le cadre de la structure. La répartition des renforts 19 le long des barres 18 est fonction de la dimension totale du dispositif 10 de manière à conserver des alvéoles 17 rectangulaires ou carrées adaptées à la dimension totale du dispositif 10. Les alvéoles 17 sont symétriques ou dissymétriques selon les dimensions du dispositif 10.

Les renforts 19 peuvent être usinés dans la masse, soudés ou vissés selon la construction déterminée. La section des renforts 19 est par exemple triangulaire avec la pointe tournée vers le haut, mais elle peut présenter toute autre forme constituant une absence de gêne à l'écoulement des produits passants. La pointe de la section des renforts 19 est positionnée de telle manière qu'elle n'entre jamais en contact avec l'élément filtrant ou tamisant 13. La section des barres extérieures de la structure 11, que ce soit les barres longitudinales 18 ou les barres latérales 20a et 20b, est déterminée pour obtenir une répartition optimale des vibrations ultrasonores ainsi qu'une surface suffisante pour réaliser la fixation (par exemple par collage) de l'élément filtrant ou tamisant 13 sur la structure 11. Cette section (voir figure 2) peut être carrée ou rectangulaire ou de préférence légèrement trapézoïdale. La section de la barre latérale 20b du côté de la zone de sortie 15 peut être différente pour permettre une fixation non plane de l'élément filtrant ou tamisant 13 sur la structure 11. Autrement dit, dans le cas où l'élément filtrant ou tamisant 13 est fixé à la structure 11 au moins au niveau de la zone de sortie 15 sur la barre latérale 20b, la surface de collage 25 au niveau de la zone de sortie 15 entre l'élément filtrant ou tamisant 13 et la structure 11 peut être comprise dans un plan différent du plan de l'élément filtrant ou tamisant 13 sur le reste du dispositif 10. L'angle formé entre la surface de fixation 25 (par exemple par collage) par rapport au plan du reste de l'élément filtrant ou tamisant 13 est compris entre 1 à 90°. Cet angle peut être réalisé dans toute la largeur de la barre latérale 20b ou sur une partie de celle-ci, et être constituée de un ou plusieurs pans. Le mode de réalisation illustré sur la figure 3 comporte deux pans à 45° dont l'arête est décalée par rapport au centre de la barre 20b de sortie, cette arête de la zone de sortie peut-être sur le même plan que la structure ou de 0,2 millimètres à quelques millimètres en dessous de sorte à être sur un plan égal ou inférieur au plan de collage des faces planes. En outre, le dispositif de séparation 10 peut comprendre un élément de réglage (non représenté) de l'inclinaison de l'élément filtrant ou tamisant 13 par rapport à l'horizontale dans une plage donnée de quelques degrés, par exemple comprise entre 0° et 10° environ, pour ajuster la vitesse d'écoulement des produits en cours de séparation dans le sens 16 en fonction de leur capacité à s'écouler le long de l'élément filtrant ou tamisant 13 (forme, poids, nature des produits). L'élément de réglage en inclinaison peut être constitué par tout moyen idoine, mécanique et/ou électrique et/ou manuel. L'écoulement des produits et l'avancée des refus le long du dispositif 10 se fait par simple réglage de la pente du dispositif qui sera plus haut à l'entrée 14 des produits qu'à la sortie 15 des refus. Une particule projetée orthogonalement à un fil retombe en effet en aval de son point de départ. Une particule projetée à 30 mm d'altitude par exemple depuis un élément filtrant en pente à 7° retombera environ 4 mm en aval de son point de départ. La répétition des envols et chutes permet d'obtenir un écoulement contrôlé jusqu'à la zone de sortie 15 où les particules refusées chutent par exemple dans une trémie de récupération sans aucun mouvement ni aucune action mécanique nécessaire, simplement sous l'effet de la gravité. Le réglage de la pente est fonction également des observations d'écoulement des produits sur l'élément filtrant ou tamisant 13.

En référence à la figure 1, le convertisseur électroacoustique 12 est raccordé à la structure 11 au niveau de la zone d'entrée 14 grâce à des éléments de fixation 21. Notamment le convertisseur 12, lui-même alimenté par un générateur non représenté au moyen d'un câble de liaison 22, peut être fixé au centre de la zone d'entrée 14 suivant la direction latérale orthogonale à la direction d'écoulement 16. Il peut toutefois être fixé en tout autre point de cette face sans préjudice de fonctionnement, ce qui confère un réglage pour obtenir la fréquence de résonance correcte. Une solution avantageuse est de choisir des éléments de fixation 21 accordés sur la fréquence d'excitation délivrée par le convertisseur 12. Par exemple la longueur et la forme des éléments de fixation 21 peuvent être choisies en demi-longueur d'onde de la fréquence d'excitation. Les éléments de fixation 21 peuvent par exemple adopter la forme d'un barreau de prolongation qui permet l'accord en fréquence. Le convertisseur 12 ou l'ensemble convertisseur 12/barreau de prolongation 21 est fixé par vissage à la structure 11 par exemple. La fréquence de vibrations est dans le domaine des ultrasons de puissance, soit entre 20 et 150 kHz environ par exemple. En cas de collage de l'élément filtrant ou tamisant 13 sur les barres 18, 20a et 20b, celui-ci s'effectue à l'aide d'une colle de la plus faible épaisseur possible afin qu'elle n'ait aucun rôle dans l'amortissement des vibrations ultrasoniques et qu'elle ne s'échauffe pas sous l'action des vibrations ultrasonores lors de la transmission de la structure 11 à l'élément filtrant ou tamisant 13. Le film de colle entre l'élément filtrant ou tamisant 13 et la structure 11 est repéré 23. La transmission des vibrations ultrasonores à l'élément filtrant ou tamisant 13 dépend notamment de la qualité de la colle utilisée et de la qualité de la tension uniforme de l'élément filtrant ou tamisant 13. Cette tension doit être de 20 à 60 kg/cm2, la valeur de référence se situant autour de 40 kg/cm2 pour optimiser le rendement du convertisseur 12 et permettre une homogénéité de vitesse de transmission des vibrations dans la structure 11 et l'élément filtrant ou tamisant 13. Il convient toutefois de ne pas dépasser la limite élastique du matériau constituant l'élément filtrant ou tamisant 13. Chaque fil de l'élément filtrant ou tamisant 13 lorsqu'il est constitué par une toile métallique se comporte comme une corde accordée vibrante, la propagation des vibrations s'effectuant par une vibration sinusoïdale de ce fil. Cette vibration propre du fil soumis à une fréquence donnée est complétée par un déplacement latéral à la même fréquence dû à la vibration longitudinale de la structure 11 complétée par un déplacement longitudinal à la même fréquence dû à la vibration latérale de la structure 11. Ces trois sortes de mouvements synchronisés et combinés conduisent à une vibration parfaitement homogène de toute la surface de l'élément filtrant ou tamisant 13. L'amplitude des ondulations est contrôlée par le générateur qui permet d'ajuster le courant électrique délivré au convertisseur 12. La tension élevée appliquée à chaque fil permet de conserver une amplitude constante sur toute la surface de l'élément filtrant ou tamisant 13. Un abaissement de la tension mécanique de l'élément filtrant ou tamisant 13 au moment du collage, ou suite à une dégradation, conduirait à une augmentation de la tension électrique à appliquer au convertisseur 12 qui conférerait une amplitude de vibrations plus importante à la structure 11. Cette amplitude ne pouvant être transmise intégralement à l'élément filtrant ou tamisant 13 du fait de sa tension insuffisante, une partie de l'énergie délivrée se transformerait en chaleur transmise dans les joints d'étanchéité 24. Par ailleurs, les contraintes infligées à la structure 11 seraient supérieures, pouvant conduire à sa détérioration.

La fourniture d'un tel dispositif de séparation 10 de produits présente l'avantage de pouvoir construire un appareil ou une machine comprenant au moins un tel dispositif de séparation 10 monté solidaire d'un châssis rigide par des éléments de liaison (non représentés), l'appareil comprenant également un dispositif d'alimentation pour déverser des produits à séparer sur l'élément filtrant ou tamisant 13 du dispositif de séparation 10, notamment au niveau de la zone d'entrée 14. Il devient avantageux de prévoir que l'appareil comprenne plusieurs dispositifs de séparation 10 configurés et superposés les uns au-dessus des autres de sorte à présenter des calibres de rétention décroissants en allant de haut en bas. Dans une telle construction, le dispositif 10 le plus au-dessus est directement alimenté par le dispositif d'alimentation. Pour les dispositifs 10 autres que celui le plus au-dessus, les produits à séparer alimentant un dispositif de séparation 10 donné est constitué par les passants du dispositif de séparation 10 directement au-dessus. Chacun des étages de l'appareil est donc constitué par un dispositif de séparation 10 propre qui fonctionne tel que décrit ci-dessus. L'intérêt majeur réside dans la possibilité de superposer les dispositifs 10 à granulométrie calibrée pour effectuer des coupes successives sans regrouper les produits ni devoir les répartir à chaque étage. La séparation s'effectue en empilant les dispositifs 10 séparés par le châssis rigide en mettant l'élément filtrant de plus petit calibre à l'étage inférieur et les calibres étant de plus en plus grands en allant de bas en haut. Ce dispositif permet en outre d'adapter la taille des éléments filtrant ou tamisant au débit relatif qu'il doit séparer. Par exemple, une machine est alimentée à 100 kg par heure, la quantité de produits arrivant sur le quatrième dispositif inférieur n'est plus que de 5 kg par heure, elle ne nécessite qu'une surface filtrante 50 % plus petite, la réalisation permet ainsi de faire une économie non négligeable d'élément filtrant ou tamisant dont le coût augmente fortement lorsque le calibre de rétention diminue à partir de 25 lm.

Le dispositif d'alimentation peut être configuré de sorte à assurer un déversement des produits sur toute la largeur de l'élément filtrant ou tamisant 13 du dispositif le plus au-dessus, notamment sous forme d'un rideau de produits d'épaisseur constante. Le déversement peut notamment, mais non exclusivement, être réalisé en continu. 2 9 792 62 18 Les éléments de liaison entre le(s) dispositif(s) de séparation 10 et le châssis rigide de l'appareil comprennent au moins un joint d'étanchéité interposé entre la structure 11 et une surface de contact du châssis rigide destinée à supporter la structure 11. Le joint est notamment solidaire de 5 la structure 11 du dispositif de séparation 10, par exemple par collage de celui-ci, et sa réalisation est soignée, ce qui supprime toute friction et tout échauffement entre la structure 11 et le joint tandis qu'il absorbe progressivement les vibrations ultrasonores. Il peut s'agir d'une mousse élastomère prévue à cet effet. Le joint est repéré 24 sur les figures 2 et 3. 10 La surface de contact du châssis qui reçoit le dispositif 10 peut aussi être équipée d'un joint de même nature que le joint 24 solidaire du dispositif 10, par exemple collé sur une bride métallique. En cas de présence de deux joints, ceux-ci sont sélectionnés pour un grand coefficient de frottement à l'interface entre les deux joints : il y a entraînement des 15 mouvements des joints du châssis rigide (qui est une structure obtenue par chaudronnerie par exemple) par les joints 24 de la structure 11 sans déplacement relatif. L'amortissement final des vibrations s'effectue avant qu'elles n'atteignent le châssis rigide qui, au contraire, reste à l'abri de toute vibration et de tout échauffement. 20 Les éléments de liaison entre le(s) dispositif(s) de séparation 10 et le châssis rigide de l'appareil comprennent aussi au moins un organe de serrage, notamment au moins un ressort de compression, cet organe étant configuré pour serrer le dispositif de séparation 10 contre la surface 25 de contact du châssis rigide en comprimant le(s) joint(s) d'étanchéité d'une manière limitant voire évitant la transmission de vibrations ultrasoniques au châssis rigide. Le serrage à l'aide de ressorts permet d'obtenir une pression contrôlée et identique sur toute la surface du joint 24. Cette pression est calculée pour permettre l'absence de fuite de 30 produits vers l'extérieur ou entre les différents étages éventuels de l'appareil. Comme chacun des dispositifs 10 n'est animé d'aucun mouvement et que le joint 24 est collé sur la structure 11 de ceux-ci, la pression de serrage peut donc être minimisée pour conserver l'étanchéité sans comprimer totalement les joints, ce qui changerait leur comportement à la transmission des vibrations ultrasonores. Une qualité des joints non appropriée ou un serrage non adéquat peuvent entraîner soit des fuites de produits, soit une transmission des vibrations au châssis rigide ainsi qu'un fort échauffement des joints 24 et de toute ou partie du dispositif 10 dans un environnement devenant bruyant selon les fréquences harmoniques développées.

L'appareil peut avantageusement comprendre un élément pour contenir les refus évacués hors de l'élément filtrant ou tamisant 13 à l'issue de la séparation. L'écoulement 16 des produits refusés constitutifs des refus est contenu par exemple par des allonges vissées au(x) dispositif(s) 10 de manière étanche, ces allonges étant réalisées en nylon® ou Delrin® ou tout autre matériau absorbant les vibrations ultrasonores sans échauffement. La fixation de ces allonges est réalisée par exemple par des vis en nylon® qui ne transmettent aucune vibration.

Dans le cas où l'appareil comprend au moins un dispositif de séparation 10 avec une zone d'entrée 14 et une zone de sortie 15 à altitudes distinctes, l'étape de séparation des produits (qui résulte uniquement de vibrations ultrasoniques de l'élément filtrant ou tamisant 13 induites par la mise en vibration de la structure 11 par le convertisseur électroacoustique 12) se fait par écoulement 16 des produits à séparer le long de son élément filtrant ou tamisant 13, avec une dispersion des produits constitutifs des passants traversant l'élément filtrant ou tamisant 13 en fonction d'un gradient de granulométrie croissant suivant le sens d'écoulement 16.30 En effet, pour les produits distribués à l'entrée 14 du dispositif de plus grand calibre de rétention placé le plus au-dessus, les plus fins de ces derniers passent à travers son élément filtrant ou tamisant 13 dès les premiers millimètres lors de l'écoulement 16. Puis progressivement, ce sont les produits de plus en plus gros qui s'écoulent et traversent l'élément filtrant ou tamisant 13. Au niveau de la zone de sortie 15 ne passent à travers l'élément 13 que les passants qui ont des dimensions très proches du calibre de rétention de l'élément filtrant ou tamisant 13. Les passants récupérés sous le premier dispositif 10 sont ainsi sommairement classifiés et les passants récupérés sous les second et troisième tiers ne contiennent que très peu de poudres plus petites que le calibre de rétention du deuxième dispositif 10 directement en dessous, de sorte qu'il n'est pas nécessaire qu'ils parcourent la totalité de la longueur du deuxième dispositif 10. Cette présélection permet une dispersion des passants sur le dispositif 10 inférieur en fonction d'un gradient de granulométrie. Au contraire seuls les passants les plus fins (i.e. ceux qui passent à travers la première partie du premier dispositif 10 supérieur) nécessitent de subir une opération de séparation intense sur le deuxième dispositif 10 inférieur. Cette présélection permet de diminuer la quantité de particules présentes à l'entrée de l'appareil, elles ne sont pas encombrées par la présence de particules grosses qui ne nécessitent qu'une opération de séparation très succincte. Cette particularité permet d'ajuster la longueur nécessaire à la séparation à la population de produits : plus les produits sont petits face au calibre de rétention de l'élément filtrant ou tamisant 13 du dispositif 10 supérieur, plus ils tombent en amont de l'élément filtrant ou tamisant 13 du dispositif 10 inférieur et sont exposés à une intensification de l'opération de séparation, en raison de l'augmentation concomitante de la durée de l'écoulement 16. Cette répartition en pluie sur toute la surface du dispositif 10 inférieur diminue l'effet d'épaisseur de couche, augmente 2 9 792 62 21 l'efficacité des vibrations ultrasonores sur le dispositif 10 inférieur et limite les collisions entre les particules. Enfin l'étape de séparation peut comprendre avantageusement un 5 ajustement de la longueur d'écoulement 16 des produits à séparer en fonction d'un seuil supérieur recherché de granulométrie des passants. En effet, l'appareil est statique et il est ainsi possible de déterminer parfaitement quelle longueur d'écoulement 16 et donc quelle longueur d'élément filtrant ou tamisant 13 est nécessaire pour atteindre la parfaite 10 limite granulométrique des passants. Pour ce faire, il suffit d'introduire depuis la zone de sortie 15 par exemple une plaque réceptrice qui permet de récolter les passants juste sous le dispositif 10 inférieur et d'analyser leur granulométrie zone par zone. Si l'élément filtrant ou tamisant 13 présente un calibre de rétention trop grand par rapport au 15 produit recherché, il suffit de masquer la partie aval qui correspond à la zone où apparaissent les passants trop gros ou trop nombreux. Il est donc possible d'adapter un dispositif au produit sans avoir à remplacer son élément filtrant ou tamisant 13. De la même manière, il est possible de limiter la proportion de particules dont la forme est trop éloignée de la 20 forme moyenne des particules, celles présentant une forme ovoïde au lieu de sphérique venant se séparer des autres particules et se regrouper majoritairement en partie aval de l'élément filtrant ou tamisant 13. L'appareil ainsi décrit est compact, silencieux, parfaitement adaptable au 25 produit recherché et sans aucune zone de rétention interne de produits. Les réglages sont peu nombreux : la pente du dispositif 10, l'amplitude des vibrations ultrasonores, la durée des temps de marche et d'arrêt des vibrations ultrasonores.

30 II résulte de ce qui précède les avantages et fonctionnements suivants : - le dispositif de séparation ou l'appareil est une machine sans mouvement qui permet un taux d'extraction élevé reproductible qui n'utilise que l'énergie des ultrasons, - le silence de fonctionnement découle du point ci-dessus, - l'absence de mouvement permet d'avoir des joints qui ne reçoivent qu'un serrage très faible et donc qui ne sont pas affectés par les vibrations très énergétiques des ultrasons tout en assurant l'absence totale de fuite et une parfaite adaptabilité des éléments 13, ceci permettant aussi le collage des joints qui est une étape décisive, - le fonctionnement est stable et reproductible grâce à une alimentation préalablement organisée pour se faire selon un rideau contrôlé et adapté au débit acceptable par la première surface filtrante ou tamisante, - absence de rétention de produits à l'intérieur de l'appareil. 15

Claims (18)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de séparation (10) de produits comprenant une structure (11) mise en vibration par un convertisseur électroacoustique (12) et supportant un élément filtrant ou tamisant (13) caractérisé en ce que l'ensemble est configuré de sorte que la séparation de produits en des passants à travers l'élément filtrant ou tamisant et des refus résulte uniquement de vibrations ultrasoniques de l'élément filtrant ou tamisant induites par la mise en vibration de la structure par le convertisseur électroacoustique.
2. 2. Dispositif de séparation de produits selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble est configuré de sorte que l'évacuation des refus hors de l'élément filtrant ou tamisant résulte uniquement de l'effet de gravité pour autoriser une séparation des produits et une évacuation des refus continues sans aucune rétention interne de produits.
3. 3. Dispositif de séparation de produits selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une zone d'entrée (14) destinée à être alimentée en produits à séparer dont la répartition préalable permet l'alimentation en un rideau continu sur toute sa largeur et une zone de sortie (15) des refus après séparation et en ce qu'il est configuré de sorte que l'élément filtrant ou tamisant, sous l'effet des vibrations ultrasoniques transmises par la structure, génère un écoulement (16) des produits en cours de séparation de la zone d'entrée vers la zone de sortie en laissant traverser les passants à travers l'élément filtrant ou tamisant durant cet écoulement.
4. 4. Dispositif de séparation de produits selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone d'entrée (14) est située à une hauteur supérieure à celle de la zone de sortie (15).
5. 5. Dispositif de séparation de produits selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'élément filtrant ou tamisant est globalement plan et incliné par rapport à l'horizontale et en ce que la zone d'entrée est prévue à proximité d'un bord haut (20a) de l'élément filtrant ou tamisant et la zone de sortie est prévue à proximité d'un bord bas (20b) de l'élément filtrant ou tamisant, la direction de l'écoulement (16) étant orienté du bord haut vers le bord bas.
6. 6. Dispositif de séparation de produits selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de réglage de l'inclinaison de l'élément filtrant ou tamisant dans une plage donnée de quelques degrés, par exemple comprise entre 0° et 10° environ, pour ajuster la vitesse d'écoulement des produits en cours de séparation en fonction de leur capacité à s'écouler.
7. 7. Dispositif de séparation de produits selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'élément filtrant ou tamisant étant fixé à la structure au moins au niveau de la zone de sortie, la surface de collage au niveau de la sortie entre l'élément filtrant ou tamisant et la structure est comprise dans un plan différent du plan de l'élément filtrant ou tamisant, l'arête de la zone de sortie pouvant être sur un plan égal ou inférieur au plan de collage des faces planes.
8. 8. Dispositif de séparation de produits selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'émission des vibrations ultrasonores à la structure est réalisée en mode pulsé.
9. 9. Dispositif de séparation de produits selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le convertisseur électroacoustique est raccordé à la structure au niveau de la zone d'entrée grâce à des éléments de fixation (21).
10. 10. Appareil comprenant au moins un dispositif de séparation (10) de produits selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 solidaire d'un châssis rigide par des éléments de liaison, l'appareil comprenant un dispositif d'alimentation pour déverser des produits à séparer sur l'élément filtrant ou tamisant (13) du dispositif de séparation.
11. 11. Appareil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments de liaison entre le dispositif de séparation et le châssis rigide comprennent au moins un joint d'étanchéité (24), notamment solidaire de la structure (11) du dispositif de séparation, interposé entre la structure (11) et une surface de contact du châssis rigide, et configuré de sorte à absorber les vibrations ultrasoniques de la structure sans échauffement.
12. 12. Appareil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments de liaison entre le dispositif de séparation et le châssis rigide comprennent au moins un organe de serrage, notamment un ressort de compression, configuré pour serrer le dispositif de séparation (10) contre la surface de contact du châssis rigide en comprimant le joint d'étanchéité (24) d'une manière limitant voire évitant la transmission de vibrations ultrasoniques au châssis rigide.
13. 13. Appareil selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation assure un déversement des produits surtoute la largeur de l'élément filtrant ou tamisant, notamment sous forme d'un rideau de produits d'épaisseur constante.
14. 14. Appareil selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend un élément pour contenir les refus évacués hors de l'élément filtrant ou tamisant.
15. 15. Appareil selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs dispositifs de séparation (10) configurés et superposés les uns au-dessus des autres de sorte à présenter des calibres de rétention décroissants en allant de haut en bas, les produits à séparer alimentant un dispositif de séparation donné autre que celui le plus au-dessus étant constitué par les passants du dispositif de séparation directement au-dessus.
16. 16. Procédé de séparation de produits utilisant un appareil selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, comprenant une étape de séparation des produits en des passants à travers l'élément filtrant ou tamisant et des refus résultant uniquement de vibrations ultrasoniques de l'élément filtrant induites par la mise en vibration de la structure par le convertisseur électroacoustique.
17. 17. Procédé de séparation de produits selon la revendication 16 comprenant au moins un dispositif de séparation selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que l'étape de séparation des produits se fait par écoulement (16) des produits à séparer le long de l'élément filtrant ou tamisant dudit dispositif de filtration, avec une dispersion des produits constitutifs des passants traversant l'élément filtrant ou tamisant en fonction d'un gradient de granulométrie croissant suivant le sens d'écoulement.
18. 18. Procédé de séparation selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend un ajustement de la longueur d'écoulement des produits à séparer en fonction d'un seuil supérieur recherché de granulométrie des passants.5