PROCEDE ET DISPOSTTTF DE TRT DES PILES ET ACCUMULATEURS USAGES
Domaine Technique
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de tri de piles et accumulateurs usagés.
Etat de la Technique
Environ 200 à 250 types de piles ou accumulateurs de taille, de forme et de nature chimique différentes sont répertoriés sur le marché, ce qui pose des problèmes lors de leur tri à partir des mélanges collectés auprès du grand public. En général, le tri des piles ou accumulateurs usagés comprend une première étape de tri mécanique préalable afin de séparer les piles ou accumulateurs selon leur forme et/ou leurs dimensions, suivie d'une deuxième étape, pour une forme et/ou des dimensions données, selon la nature chimique des piles ou accumulateurs, par la mesure d'un ou plusieurs paramètres caractéristiques de la pièce concernée.
La nature chimique d'une pile ou d'un accumulateur peut être déterminée par la mesure de sa masse spécifique ou par la mesure des propriétés thermiques, acoustiques ou électriques. Par exemple, l'analyse de la vitesse de propagation des ultrasons à travers le corps de la pièce à analyser, ou la mesure du pouvoir de dissipation thermique de la pièce après une courte période de chauffage, ou encore la mesure de la résistance électrique résiduelle, sont des indications directement liées à la composition ou/et à la structure interne de la pile ou de l'accumulateur usagé. Cependant, après usage ou pendant leur stockage, ces méthodes ne sont pas suffisemment fiables .
L'analyse de la composition interne de la pile ou de l'accumulateur s'impose pour la détermination de leur nature chimique, mais cette analyse doit s'effectuer avec des piles ou des accumulateurs non ouverts, par une méthode permettant de supprimer l'influence des couches extérieures de l'enveloppe de la pile ou de 1'accumulateur.
L'identification d'une pile ou accumulateur par la mesure de plusieurs paramètres a été envisagée, utilisant plusieurs stations de mesure et de tri afin d'aboutir à un groupement des piles et accumulateurs du même type après plusieurs mesures et tris en cascade.
La publication WO91/15036 décrit un dispositif et un procédé pour trier les piles ou accumulateurs usagés selon leur nature chimique, basé sur l'analyse de l'effet inductif produit par les matériaux contenus dans la pile ou l'accumulateur, dont les propriétés ferromagnétiques sont différentes selon leur nature chimique, ceci par l'application consécutive à un circuit d'excitation d'au moins deux amplitudes de tension différentes à une même fréquence, ou de deux fréquences différentes pour une même amplitude de tension.
Un procédé perfectionné de tri de piles et accumulateurs usagés de différentes formes et dimensions et de différentes compositions chimiques, qui comporte un tri mécanique selon les formes et les dimensions, suivi d'un tri selon la composition chimique, est décrit par la publication W092/17791. Le tri selon la composition chimique comporte l'élaboration, par le passage à vitesse constante d'une pile ou d'un accumulateur au travers d'une bobine, d'une réponse inductive à deux composantes, représentative de la masse ferromagnétique de la pile ou de l'accumulateur, et de la distribution de la masse ferromagnétique.
Ces procédés de tri ont toutefois certaines insuffisances, liées notamment à la tête de tri. Malgré de grands efforts pour en augmenter la capacité, il n'a pas été possible de développer des têtes permettant à la fois un tri efficace d'un grand débit et un faible pourcentage d'erreurs de tri ou de rejets. Donc, le traitement de grands débits nécessite l'emploi de plusieurs têtes de mesure pour le tri selon la composition chimique, avec plusieurs ordinateurs de contrôle, donc un coût élevé.
Aussi, la détermination de la masse ferromagnétique exige un tri mécanique préliminaire très poussé pour séparer les piles et accumulateurs usagés selon leurs dimensions exactes.
Outre la nécessité d'effectuer un tri dimensionnel préliminaire poussé, l'orientation des piles et accumulateurs, ainsi que leur vitesse de déplacement au travers de la tête doivent être contrôlées, usuellement au moyen d'une bande de transport.
Certaines piles et accumulateurs usagés présents dans le mélange présentent des parties de contact externes etc., ce qui peut fausser les mesures.
Etant donné que de nouvelles sortes de piles et accumulateurs font leur apparition sur le marché des différents pays, il est nécessaire d'adapter les installations de tri aux conditions locales. Il serait souhaitable donc d'avoir une tête capable de trier un flux de piles ou d'accumulateurs de formes et dimensions différentes selon leur composition chimique, et qui pourrait aisément s'adapter sur place à toutes sortes de piles et d'accumulateurs rencontrés dans le mélange à trier.
Description de l'Invention
L' invention a pour objet un procédé et un dispositif simplifiés permettant de trier et de séparer
automatiquement les piles ou accumulateurs usagés de différentes formes et dimensions selon leur nature chimique, et qui permettent en particulier de traiter de grands débits. Le procédé et le dispositif propres à cette invention obviennent les inconvénients des procédés et dispositifs connus et permettent de trier et de séparer d'une manière rapide, fiable et économique les piles ou accumulateurs usagés de différentes formes et dimensions selon leur nature chimique.
La présente invention propose donc un procédé simplifié de tri de piles et accumulateurs usagés, ainsi qu'une installation de tri, selon l'énoncé des revendications. Selon l'invention, pour chaque pile ou accumulateur usagé, on établit un signal d'identification ou "signature" constitué d'une combinaison caractéristique basée sur la mesure de plusieurs paramètres, notamment une dimension (par exemple la longueur) , la masse métallique, la masse ferromagnétique et, avantageusement, un dérivé de la masse ferromagnétique composé d'harmoniques filtrées.
II est également possible d'employer un autre dérivé de la masse ferromagnétique, par exemple la distribution de celle-ci, ou de procéder à plusieurs mesures de la masse ferromagnétique à des fréquences ou tensions d'excitation différentes. Toutefois, l'utilisation d'harmoniques filtrées est avantageuse du fait que le circuit d'excitation n'a besoin que d'une seule bobine d'excitation, et en raison de la rapidité de la réponse .
On peut aussi mesurer d'autres paramètres, par exemple la masse (poids total) ceci par mesure de l'énergie cinétique de la pile ou accumulateur en mouvement à travers le dispositif de mesure, par exemple par impact contre un senseur ou par un ralentissement provoqué de la pile ou accumulateur. Ou encore une mesure optique de la couleur ou d'un autre signe distinctif, par exemple un code-barres ou autre. Une
autre possibilité est une mesure de détection d'un revêtement de composition spéciale, ou d'un élément rapporté tel qu'une bande ou fil magnétique ou autre.
Avec ce procédé et dispositif, on peut trier de manière fiable des batteries et des accumulateurs de formes et de dimensions différentes, selon leur composition, et cela sans qu'un tri dimensionnel préalable ne soit nécessaire ou alors avec un tri préliminaire grossier pour n'éliminer que les très grosses ou les très petites piles ou accumulateurs.
Le tri peut se faire par simple chute des piles et accumulateurs au travers du dispositif de mesure, par exemple dans un tube incliné dont le diamètre interne suffit pour laisser passer les plus grandes piles et accumulateurs à trier.
Le procédé permet en outre un "apprentissage" des caractéristiques de toutes sortes de piles et accumulateurs, permettant son adaptation rapide et simple à toute nouvelle sorte de pile ou accumulateur.
Description d Dessin
Dans le dessin ci-annexé :
- La Figure 1 est un schéma d'un dispositif de tri selon l'invention.
Description Détaillée
Le dispositif illustré à la Figure 1 à titre d'exemple se compose d'un tube 1 dans lequel glisse la pile 2 à tester. Le tube 1, de préférence en matière transparente, par exemple acrylique, a un diamètre interne apte à recevoir la gamme de piles et accumulateurs à trier, par exemple de l'ordre de 40- 60 mm. Ce tube 1 est incliné à 45° ou tout autre angle convenable pour la chute des piles et accumulateurs.
Le long de ce tube 1 sont disposés différents détecteurs dont les réponses sont transmises à un microprocesseur 3. Les données reçues sont traitées par le microprocesseur 3, lui permettant d'identifier le type de pile et d'aiguiller celle-ci vers l'endroit désiré, au moyen d'un signal de tri S.
Les détecteurs disposés le long du tube 1 sont : un bloc optique 4, une bobine accordée 5, une bobine d'excitation 6, et deux bobines réceptrices 7 et 8.
Le bloc optique 4 comprend plusieurs détecteurs optiques disposés le long du tube 1, par exemple quatre cellules infrarouges 4a disposées deux par deux sur les bords opposés de la partie inférieure du tube 1, et espacées le long du tube, par exemple d'environ 10 cm.
Cette répartition judicieuse de cellules infrarouges 4a sur le passage de la pile 2 permet au microprocesseur 3 de calculer la longueur et la vitesse moyenne de la pile dans le tube 1. D'autres dispositions permettent, si désiré, le calcul du diamètre ou de la largeur des piles et accumulateurs.
La bobine accordée 5 est excitée et accordée sur une fréquence élevée, environ 50 à 200 kHz, et opère selon le principe d'un détecteur de métaux. Lors du passage d'une pile 1, le circuit est désaccordé par modification de la self-induction et de la sélectivité. Après conversion analogique/digitale de ce désaccord, par l'oscillateur/convertisseur 10, le microprocesseur 3 fournit un signal digital qui représente la masse métallique de la pile 2.
La bobine d'excitation 6 est alimentée à partir d'un amplificateur 11 par un courant de basse fréquence, par exemple environ 300 Hz, et crée ainsi un champ magnétique dans le tube 1. Les bobines réceptrices 7 et 8
sont montées en opposition, si bien qu'au repos, leurs champs magnétiques s'annulent.
Lors du passage d'une pile 2 devant les bobines réceptrices 7 et 8, un courant proportionel à la masse magnétique de la pile 2 est induit dans ces bobines 7 et 8.
On constate que la forme du signal recueilli par les bobines 7, 8 dépend de la qualité magnétique de la pile 2. La masse magnétique d'un accumulateur Ni-Cd est principalement définie par la présence de nickel dans l'accumulateur, alors que la masse magnétique des autres piles n'est définie que par le manteau. Par la saturation du flux induit dans ce manteau, le signal recueilli par les bobines 7, 8 pour ces autres piles comporte un taux d'harmonique plus important que pour les accumulateurs Ni-Cd (principalement harmonique 3) . En général, on peut dire qu'une bonne qualité ferromagnétique provoque peu d'harmoniques, alors qu'une qualité ferromagnétique moyenne provoque plus d'harmoniques.
La première bobine 7 recueille le signal magnétique absolu, et c'est l'amplitude de ce signal absolu, représentatif de la masse ferromagnétique de la pile 2, qui est traité par le filtre/convertisseur 12. Le signal de la seconde bobine 8, après filtrage, ne contient que les harmoniques du signal. Après conversion analogique/digitale de ces signaux par les filtres/convertisseur 12, le microprocesseur 9 peut aisément identifier les accumulateurs Ni-Cd, qui ont un taux d'harmonique bas.
Le dispositif décrit fournit, pour chaque pile 2, une "signature" composée de quatre valeurs qui permettent de l'identifier, dans cet exemple: la longueur (bloc optique 4) , la masse métallique (bobine 5), la masse ferromagnétique (bobine 7), et la qualité ferromagnétique ou taux d'harmonique (bobine 8) .
Ces quatre valeurs digitalisées par le microprocesseur 3 sont comparées à des valeurs ou signatures de référence de manière à produire le signal de tri S en fonction de la composition chimique des piles et accumulateurs.
Au départ, ces quatre valeurs .caractéristiques sont établies par des passages successifs d'une pile ou d'un accumulateur de référence afin de constituer ces valeurs ou signatures de référence. Chaque pile ou accumulateur est donc identifié par ces quatre valeurs qui constituent un signal d'identification ou signature. Toutefois, il est possible que certaines piles puissent être identifiées par plusieurs jeux de quatre valeurs, par exemple les piles rectangulaires susceptibles de traverser le tube 1 sous différentes orientations. Connaissant la composition de ces piles et accumulateurs de référence, on peut associer les valeurs de référence de chaque signal d'identification à un signal de tri choisi selon la composition chimique.
Lorsque l'on trie un mélange, les quatre valeurs obtenues pour chaque pile ou accumulateur correspondent soit aux valeurs de référence, ce qui provoque le signal de tri correspondant, soit sont inconnues et la pile ou l'accumulateur est écarté. Dans ce cas, un examen de la pile ou de l'accumulateur permet de lui attribuer un signal de tri selon sa composition.
Le dispositif décrit peut être complété par d'autres détecteurs, par exemple à rayons-X, optiques
(détecteurs de couleur et/ou de signes distinctifs) , d'impact/inertie (mesure du poids), etc., afin de mesurer tout autre paramètre permettant d'établir l'identification de la pile ou accumulateur.
Dans une variante de l'invention, notamment lorsqu'il s'agit de séparer des piles Ni-Cd des autres, en particulier où un tri dimensionnel a déjà eu lieu, on
peut se contenter de mesurer par induction la masse ferromagnétique ainsi qu'un composant harmonique filtré représentant la qualité de la masse ferromagnétique telle que décrite ci-dessus, et d'en fournir un signal de tri afin de séparer notamment les piles Ni-Cd des autres. Il est également possible d'inclure la mesure d'autres paramètres tels que ceux mentionnés ci-dessus.