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(11) | EP 0 077 530 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Procédé et dispositif pour le broyage sélectif d'un matériau composite et application à l'écorçage des plaquettes de bois |
| (57) L'invention est relative à un procédé pour le broyage sélectif d'un matériau composite,
ainsi qu'à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Le procédé pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux constituants de dureté différente, permettant de broyer sélectivement l'un au moins des constituants en ménageant au moins un autre constituant, est caractérisé en ce qu'il comprend une opération de martelage du matériau entre au moins un premier organe (1) se comportant comme une enclume et au moins un second organe (15) se comportant comme un marteau, l'un au moins desdits premier et second organe étant déformable. Le marteau est par exemple une sphère élastique (15) et l'enclume un tambour rotatif (1) dans lequel sont introduits les sphères (15) et le matériau (4) à broyer. L'invention s'applique au broyage du bois en plaquettes en vue de leur écorçage. |
[0001] Le présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de broyage sélectif d'un matériau composite et à leur application à l'écorçage des plaquettes de bois.
[0002] Cette application à l'écorçage des plaquettes de bois n'est donnée qu'a titre d'exemple et n'est pas limitative, le procédé et le dispositif pouvant être appliqués avec les aménagements qui seront décrits plus loin à tous types de matériau composite nécessitant un broyage accompagné d'une sélection des constituants du matériau.
[0003] L'approvisionnement en bois des usines de cellulose se fait actuellement à partir de rondins de taille moyenne (feuillus et résineux), et à partir de déchets de scierie préalablement écorcés (environ 20% de la matière première).
[0004] En France, comme dans d'autres pays de la C.E.E., le prix des "bois de trituration" augmente plus vite que l'indice moyen des matières sous l'effet :
- de la concurrence des "bois d'oeuvre", dont la demande croit,
- de la concurrence du "bois de feu" dont le coût tend à s'ajuster sur celui de l'énergie.
[0005] De nombreuses parcelles forestières sont encore très peu ou mal exploitées, notamment des feuillus bois et taillis de chêne, hêtre ou chataignier,...) qui seraient utilisables pour la production de cellulose.
[0006] La mécanisation des moyens de culture et de récolte est susceptible d'abaisser les coûts d'exploitation.
[0007] Il parait vraisemblable que la solution la plus rationnelle et la plus économique serait de réduire les branches et autres petits bois sous la forme de copeaux ou "plaquettes" sur les lieux même de l'abattage.
[0008] L'exploitation mécanisée des taillis à révolution rapide (environ cinq ans), et de certaines futaies dormantes, pourrait assurer, en France, un tonnage annuel supplémentaire de l'ordre de 8 millions de tonnes, soit de quoi augmenter d'environ 60fl les ressources françaises de cellulose.
[0009] La difficulté principale, pour l'utilisation des petits bois comme source de cellulose, tient à la présence des écorces qu'il convient de séparer efficacement.
[0010] Les écorces et autres débris pourraient être utilisés comme combustibles, soit directement, soit comme source de méthane ou méthanol.
[0011] Un procédé efficace d'écorçage à sec des plaquettes (notamment les "plaquettes vertes" produites en forêt, et les "plaquettes grises" de délignures non écorcées) répondrait donc à un besoin du marché, et à une attente pressante de la profession.
[0012] Dans ce but, il a été proposé divers procédés qui consistent à broyer les plaquettes à l'aide de moyens classiques : broyeurs à marteaux, broyeurs à boulets..., en profitant de ce que l'écorce est en général moins résistante que le bois, et, à éliminer les écorces qui se retrouvent dans la partie la plus fine, au moyen d'un classage dimensionnel.
[0013] L'expérience montre que ces procédés, qui font appel pour une grande part, aux techniques connues du broyage du bois pour la fabrication de panneaux de particules, aux techniques connues de broyage des écorces pour l'alimentation de foyers de chaudières, et aux techniques de broyage et triage des minerais, ont pour inconvénient principal de broyer une grande partie du bois en même temps que les écorces, ce qui se traduit par une perte en bois importante et par une réduction souvent excessive de la taille moyenne des plaquettes écorcées dès que l'on veut obtenir un taux d'écorçage élevé.
[0014] Les méthodes de broyage à sec les mieux adaptées, dans le cas présent, sont celles qui font intervenir des phénomènes de choc tels que le copeau se trouve placé, ainsi que son écorce, comme entre "marteau" et "enclume", avec des contraintes successives de compression et de décompression telles que l'écorce se décolle du bois, en même temps qu'elle se brise.
[0015] Il faut également que le broyage soit suffisamment sélectif pour que, sous l'effet des chocs, l'écorce soit brisée en petites particules, aisément séparables par triage sur tamis, sans toutefois briser le bois. La difficulté principale pour l'application de ces procédés tient à ce que : si l'écorce présente en général une résistance à la rupture plus faible que celle du bois, et ceci parce qu'elle est moins riche en cellulose, elle est aussi en général plus souple et plus compressible ; de telle sorte que l'énergie nécessaire pour briser l'écorce se trouve souvent très semblable, et même parfois supérieure, à celle qui entraîne la rupture du bois. Dans ces conditions on conçoit que si l'énergie reçue par le bois, dans la zone d'impact du choc, est, par unité de surface, de même grandeur que celle reçue par l'écorce, le bois peut se briser presque aussi vite, ou parfois même plus vite que l'écorce.
[0016] Le but de la présente invention, qui est applicable à l'écorçage des plaquettes de bois, est d'apporter une solution au broyage sélectif des matériaux composites.
[0017] On a envisagé notamment dans le brevet américain 1.807.383 de broyer sélectivement les plaquettes de bois au moyen d'un tambour horizontal tournant dans lequel sont placées des billes ou sphères en métal recouvertes de caoutchouc.
[0018] Un but de la présente invention est de perfectionner le dispositif précédent par un choix approprié des caractéristiques des billes et de leur mode d'emploi, de manière à obtenir un rendement maximal.
[0019] L'invention a donc pour objet un procédé pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux constituants de dureté différente, permettant de broyer sélectivement l'un au moins des constituants en ménageant au moins un autre constituant par martelage du matériau au moyen d'outils de broyage de forme sphérique disposés dans un broyeur, lesdits outils étant déformables et constitués d'un noyau revêtu d'un élastomère, caractérisé en ce que pour un choc de même énergie totale, l'énergie mise en jeu dans la déformation de l'outil soit supérieure à celle absorbée par le matériau à ménager, lors d'un choc sur le matériau à ménager, et inférieure à celle absorbée par le matériau à broyer, lors d'un choc sur le matériau à broyer.
[0020] De préférence, l'énergie mise en jeu, dans les phénomènes de choc, et donc la masse et la hauteur de chute des outils, le rayon de courbure des calottes sphériques constituant le pourtour des outils, l'épaisseur du revêtement d'élastomère, et le module d'élasticité de cet élastomère, sont choisis en fonction de la résistance à la rupture du produit à broyer et de la limite de la résistance élastique du produit à ménager, de manière à vérifier la double inégalité :
dans laquelle, et dans un système d'unités homogènes :
L = limite de résistance élastique du produit à ménager
W = Energie individuelle des outils à l'instant du choc
R = Rayon de courbure de l'outil
E = Module d'élasticité de l'élastomère
e = Epaisseur de la couche d'élastomère
r = résistance à la rupture du produit à broyer.
[0021] L'invention à également pour objet un dispositif pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat ayant au moins deux constituants de dureté différente, ledit broyage broyant l'un au moins des constituants et ménageant au moins un autre constituant, comprenant un cylindre rotatif (1), tournant autour d'un axe sensiblement horizontal, des moyens (6) pour introduire le matériau (4) dans le cylindre, des moyens (28A, 28B, 29A, 29B, 30, 23, 24) pour introduire dans le cylindre des outils de martelage (15) faisant office de marteau, la paroi interne du cylindre jouant le rôle d'enclume, le broyage sélectif s'effectuant sous l'action des chocs répétés engendrés par la chute des outils de la rotation du cylindre, des moyens pour séparer (21) et évacuer (26, 29) les produits du broyage, les outils de martelage (15) comprennant un noyau de lestage (16A, 16B) et un revêtement en élastomère (17A, 17B), en forme de sphères concentriques, caractérisé en ce que le poids P des outils, le diamètre D du cylindre, le rayon de courbure R des outils, l'épaisseur e de l'élastomère, le module d'élasticité E de l'élastomère, la limite L de résistance du produit à ménager et la résistance r à la rupture du produit à broyer, sont liés par la double inégalité :
[0022] L'invention sera bien comprise par la description ci-après d'un exemple d'application de l'invention à l'écorçage des plaquettes de bois, donné à titre nullement limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une installation d'écorçage de plaquettes de bois,
- la figure 2 est une vue schématique en bout de la même installation,
- les figures 3A à 3D représentent, en coupe, des organes déformables utilisés pour le broyage sélectif.
[0023] Dans la figure 1, la référence 1 désigne un cylindre creux métallique, ouvert aux deux extrémités, d'axe sensiblement horizontal, entraîné en rotation autour de son axe.
[0024] Comme il est représenté, le moyen de mise en rotation du premier cylindre est constitué avantageusement, de manière connue, de ponts du type engin de chantier comprenant des roues 2 associées à des moteurs d'entraînement tels que 3.
[0025] Les roues sont en contact avec des bandes de roulement 5 dont est muni la périphérie extérieure du cylindre 1.
[0026] Les plaquettes de bois à écorcer sont amenées à une première extrémité du cylindre (à gauche dans la figure 1) au moyen d'un tapis mobile 6.
[0027] Le cylindre 1 est muni d'orifices tels que des fentes pour tamiser le bois en cours d'écorçage. (Mais ces orifices sont facultatifs, en leur absence, le tri est fait indépendamment du dispositif).
[0029] L'ensemble du cylindre 1 est entouré par un carter 10 visible dans la figure 2 qui permet de recueillir et rassembler les produits de tamisage.
[0030] Les dimensions du cylindre sont, par exemple, de 3,50m de diamètre intérieur et 8 à 9 mètres de longueur.
[0031] En même temps que les plaquettes, le cylindre reçoit aussi un apport constant d'organes ou outils de broyage 15 proportionné au débit des plaquettes, et constitués par des sphères élastiques déformables, formées d'un noyau de lestage 16 A dense, enrobé d'une couche d'élastomère 17 A (figure 3A).
[0032] Les plaquettes à traiter ont le plus souvent une taille moyenne de l'ordre de 30 x 20 x 5mm, mais elles peuvent être occasionnellement plus grandes ou plus petites, et, se répartir autour de cette dimension moyenne.
[0033] Un certain nombre de ces plaquettes ont encore leur écorce attachée au bois, mais, dans bien des cas, l'écorce a été détachée du bois lors de la mise en plaquettes et se trouve individualisée sous la forme de morceaux encore peu fractionnés.
[0034] Les outils 15 de forme préférentiellement sphérique, ont un diamètre voisin de 60mm, c'est-à-dire plus grand que la plus grande dimension moyenne des plaquettes. Il sera donc aisé, pour les récupérer, de les séparer des plaquettes par triage dimensionnel.
[0035] Le tambour est animé d'une vitesse de rotation relativement grande, de l'ordre de 20 tours/minute, de telle sorte que la force centrifuge plaque les outils et les plaquettes contre la paroi intérieure, et les aide à remonter, sous forme d'un talus, dans le sens de la rotation, sous l'effet des forces de frottement. Des éléments fixés contre la paroi intérieure du tambour peuvent éventuellement faciliter le relevage.
[0037] Parvenues à la partie supérieure du talus, les matières sont basculées dans le vide et retombent vers la génératrice inférieure du tambour. Les outils, que l'on a dit se présenter dans le cas cité, sous la forme de sphères élastiques, tombent également, et, un certain nombre d'entre eux frappent des plaquettes ou des écorces individualisées, déjà parvenues contre la paroi du tambour. Les plaquettes frappées sont donc prises comme entre "marteau" et "enclume", le marteau étant constitué par la sphère élastique déformable et l'enclume par la paroi du tambour, elle-même déformable ou non.
[0038] La masse des outils, de forme sensiblement sphérique, et la qualité et l'épaisseur de l'élastomère qui enrobe le noyau de lestage sont choisis en fonction de la nature des bois à traiter : feuillus ou résineux, bois durs ou bois tendres, bois verts ou bois secs, etç,
[0039] Pour atteindre le but poursuivi, qui est le broyage sélectif des écorces, il faut que l'énergie mise en jeu dans les phénomènes de choc soit suffisante pour dépasser la limite des déformations élastiques de l'écorce et provoquer sa rupture.
[0040] De ce point de vue, et compte tenu du diamètre du tambour, la masse des outils doit être suffisamment grande.
[0041] D'autre part, pour éviter de rompre le bois, qui est généralement plus résistant mais moins souple que l'écorce, il convient que l'outil se déforme suffisamment, lors d'un choc sur le bois, pour que la contrainte exercée n'excède pas la limite élastique du bois.
[0042] Afin de réunir ces deux conditions, l'élastomère qu'enrobe l'outil va donc se présenter en définitive comme plus souple que le bois et moins souple que l'écorce, le coefficient d'élasticité choisi étant évidemment fonction de l'épaisseur de la couche d'élastomère.
[0043] En outre, et, pour des raisons d'économie d'énergie, on évitera de choisir un élastomère trop souple, qui nécessiterait une augmentation de la masse des outils.
[0044] De préférence, les paramètres de l'outil sont choisis en fonction de l'énergie mise en jeu dans les phénomènes de choc, et donc de la masse et la hauteur de chute des outils, du rayon de courbure des calottes sphériques constituant le pourtour des outils, de l'épaisseur du revêtement d'élastomère, et du module d'élasticité de cet élastomètre, de la résistance à la rupture du produit à broyer et de la limite de la résistance élastique du produit à ménager, de manière à vérifier la double inégalité
dans laquelle, et dans un système d'unités homogènes :
L = Limite de résistance élastique du produit à ménager
W = Energie individuelle des outils à l'instant du choc
R = Rayon de courbure de l'outil
E = Module d'élasticité de l'élastomère
e = Epaisseur de la couche d'élastomère
r = Résistance à la rupture du produit à broyer.
[0045] L'inégalité ci-dessus, traduite en termes de diamètre D du cylindre et de masse poids P de l'outil, s'écrit :
[0046] A titre d'exemple, si on considère un lot de plaquettes de bois feuillus (chêne ou similaire), pour lequel on a mesuré une valeur moyenne de L voisine de 4 X 107 NEEWTON/M2 et une valeur de r voisine de 3 X 107 NEWTON/M2, et, si on prend des outils de 500 grammes, tombant en moyenne de 3 mètres de hauteur, soit W - 15 joules, ces boulets ayant un noyau sphérique en acier de 45 millimètres de diamètres et un revêtement en élastomètre de 7,5 millimètres d'épaisseur, soit R - 3 X 10-et e= + 7,5 10-3, il faut prendre une qualité d'élastomètre telle que e soit compris entre 55 x 106 et 85 X 106 NEWTON/M2. On choisirait, par exemple : E = 7 X 107 NEWTON/M2.
[0047] Avec des plaquettes de pin maritime de la forêt landaise, il a été trouvé qu'un traitement plus doux que pour le chêne était nécessaire car L et R ont des valeurs sensiblement moitié. Dans ce cas il a été retenu, après expérimentation : W = 10 joules, R = 3 X 10-2, e = 102 et E = 4 X 107 NEWTON/M2.
[0048] Avec Application de ces conditions, il devient possible de broyer l'écorce tout en ménageant le bois avec le meilleur rendement.
[0049] Il peut être prévu en outre, mais cela n'est pas indispendable, que la paroi intérieure du tambour soit elle-même revêtue d'une couche d'élastomère. Par contre, il est souhaitable que le matériau constitutif du tambour ou son revêtement ou blindage intérieur résiste à l'attaque des acides organiques sécrétés par les matières végétales, et ceci afin d'éviter à la fois une attaque du tambour et une coloration éventuelle des plaquettes par des sels métalliques. En outre, une bonne résistance à l'abrasion est recherchée, en raison de la présence fréquente de silice dans les lots de plaquettes.
[0050] Afin de permettre une évacuation rapide des matières fines, provenant du broyage des écorces, le tambour peut être muni de lumières de taille suffisamment réduite pour que les plaquettes soient retenues à l'intérieur du tambour. Dans ce cas, un carter entoure le tambour pour collecter les fines et les poussières, et, des dispositifs appropriés tels que tapis transporteur, circuit de ventilation et séparateur cyclone, permettent d'évacuer ces déchets qu'il peut être intéressant de brûler.
[0051] Au cours de la rotation du tambour, les matières progressent naturellement d'une extrémité vers l'autre, et, sont soumises à un traitement répété de chocs successifs.
[0052] Le temps de séjour moyen nécessaire pour le traitement sera fonction de la nature des bois. A titre d'exemple, pour des délignures de pin maritime, et, avec les outils définis ci-dessus, ce temps de traitement serait de l'ordre de 30 minutes pour un taux d'écorçage voisin de 90%.
[0053] Afin d'améliorer le brassage des matières dans le tambour, et, éviter les ségrégations, il est recommandé d'alterner régulièrement le sens de rotation du tambour (5 à 10 fois par cycle de traitement par exemple).
[0054] A la sortie du tambour, les matières traitées sont retenues jusqu'à un certain niveau à l'aide d'un seuil 20 mobile de hauteur réglable qui permet de régler le taux de remplissage.
[0055] Les matières traitées et les outils qui franchissent le seuil sont alors dirigés vers un moyen de triage tel qu'une batterie de tamis 21 à secousse à maille carrée, qui les sépare en trois fractions :
- Une fraction grossière, supérieure par exemple à 40mm, qui contient les outils et quelques plaquettes de grande taille lesquels sont recyclés vers l'entrée du cylindre par un convoyeur vertical 22, alimentant un tapis 23 et une trémie 24 ;
- Une fraction moyenne, comprise par exemple entre 10 et 40 mm, composée principalement des plaquettes de bois écorcées, bonnes pour la fabrication de cellulose, et évacuées vers le lieu d'utilisation par la trémie 25 et le tapis 26 ;
- Une fraction fine, inférieure à 10 mm, qui contient les écorces broyées qui n'auraient pas été évacuées directement au travers de la paroi du tambour, et un certain nombre de petites particules de bois, détachées ou cassées au cours du traitement. Cette perte en bois sera d'autant plus faible que le traitement, suivant le procédé, aura été le mieux ajusté. Ces fines sont envoyées sur le tapis 9 par une trémie.
[0056] Suivant la nature des lots de plaquettes que l'on peut avoir à traiter, il est possible, avec le dispositif d'application donné à titre d'exemple, de changer la nature des outils.
[0057] Les outils sont stockés dans des trémies de stockage 28A, 28B. Un aiguillage 30 situé sur le circuit de recyclage des matières grossières permet pour cela de diriger les outils vers la trémie de stockage qui leur est affectée. L'alimentation en outils de l'installation se fait par la base des trémies par des conduits 29A, 298. Par le jeu de ces trémies de stockage, dont le nombre peut être supérieure à deux, il est également possible de faire varier la proportion d'outils mis en action dans le tambour et d'augmenter ainsi ou diminuer le nombre de chocs provoqués pour un temps de séjour connu des plaquettes dans le tambour.
[0058] D'un point de vue général, on conçoit que le traitement des bois tendres justifiera des outils plus souples ou relativement moins lourds, alors que certaines écorces très résistantes pourront nécessiter des outils moins souples ou plus lourds.
[0059] Dans le cas d'outils de forme sphérique, la variation de la masse et de la souplesse peuvent être obtenues de différentes manières dont il est donné ci-après quelques exemples non limitatifs :
- soit utilisant, comme indiqué dans la figure 3A, des sphères composites constituées d'un noyau sphérique central 16A et d'une enveloppe en élastomètre 17A. On peut alors modifier la masse jusqu'à une certaine limite, en augmentant ou en diminuant la densité du noyau par la matière qui le constitue, ou en changeant son diamètre. S'il-le faut, et pour obtenir des outils plus légers, on peut également réaliser le noyau à l'aide d'une sphère creuse 16B (fig.3B), cette sphère 16B étant entourée d'une enveloppe en élastomère 17B.
[0060] La souplesse plus ou moins grande de l'outil est alors obtenue en jouant à la fois sur l'épaisseur et sur la qualité de l'élastomètre qui enrobe le noyau. Dans un tel cas d'outils composites avec noyau la déformation propre du noyau sera le plus souvent négligeable devant celle de l'élastomètre.
- Soit en utilisant des outils hétérogènes constitués d'une masse sphérique 37 en élastomètre contenant des charges réparties, sous forme de petites billes non déformables 38 par exemple en métal (fig.3C).
[0061] La souplesse sera alors fonction de la qualité de l'élastomètre et du volume relatif occupé par les petites billes non déformables.
- Soit en utilisant des sphères pleines homogènes pour lesquelles la masse n'est fonction que du diamètre et de la masse spécifique de l'élastomètre (non représentées).
- Soit en utilisant une simple enveloppe sphérique creuse déformable, éventuellement gonflable ou que l'on pourrait lester à l'aide d'un fluide approprié (non représentée).
[0062] On peut également concevoir d'autres types d'outils, applicables dans le cadre de la présente invention, tels que celui représenté en coupe dans la figure 3D, et comprenant un noyau 47 dense, entouré de calottes sphériques 48 situées côte à côte et faites d'un élastomère.
[0063] Dans ces conditions, la face de l'outil qui s'offre au choc conserve une forme sphérique, mais il est possible d'obtenir un plus grand report d'énergie par unité de surface frappée.
[0064] Suivant différents modes d'application, on peut alors choisir de disposer l'élastomètre au niveau des calottes sphériques, ou au contraire de le disposer à la place du noyau et de l'entourer de calottes sphériques métalliques, ce qui pourrait être plus favorable pour la dissipation de l'énergie calorifique, l'outil conservant une aptitude suffisante à la déformation.
[0065] L'invention, qui a été décrite en référence à une installation d'écorçage de plaquettes de bois, permet de résoudre d'autres problèmes de broyage sélectif.
[0066] Les principes de l'invention seront aisément mis en oeuvre par l'homme de l'art selon le problème considéré.
[0067] Il importe de respecter les considérations suivantes :
Dans le cadre de la présente invention, la déformabilité du "marteau", et ou de "l'enclume", est choisie de façon telle que : lors d'un choc sur le matériau à ménager, l'énergie localisée dans la déformation du "marteau" et ou de "l'enclume" soit supérieure à celle absorbée par ce matériau, et, que lors d'un choc sur le matériau à broyer l'énergie absorbée par ce matériau en vue de sa rupture, soit supérieure à celle localisée dans la déformation du "marteau" et ou de "l'enclume".
[0068] Dans ces conditions, pour un choc mettant en jeu une même énergie totale, et se répartissant sur une surface équivalente, l'énergie absorbée par unité de surface du matériau à ménager est inférieure à celle absorbée par unité de surface du matériau à broyer.
[0069] De plus, dans le cadre de la présente invention, l'énergie totale mise en jeu dans les chocs individuels et rapportée à la surface d'impact du choc, ainsi que la déformabilité du "marteau" et ou de "l'enclume", sont choisis de manière telle que l'énergie spécifique transmise au matériau à ménager dans la zone d'impact reste en deçà de l'énergie spécifique de rupture de ce matériau, et maintienne de préférence ce matériau à l'intérieur du domaine des déformations élastiques ; tandis que l'énergie spécifique transmise au matériau à broyer dans la zone d'impact sur ce matériau soit au-delà de l'énergie spécifique de décollement ou de rupture de ce matériau c'est-à-dire au-delà du domaine des déformations élastiques relatives à ce matériau.
[0070] Dans le cadre de la présente invention, une condition préférentielle de l'application du procédé est de choisir la nature des matériaux constituant le "marteau" et ou "l'enclume" de telle façon que leurs déformations, lors d'un choc, ne dépassent par la limite des déformations élastiques propres à ces matériaux, et, que le "marteau" et/ou "l'enclume" retrouve donc, après le choc, sensiblement sa forme initiale.
[0071] Une autre condition préférentielle est de choisir les outils et les matériaux de façon que l'énergie thermique dissipée au sein du "marteau" et/ou de "l'enclume", dans les déformations qui accompagnent les chocs puisse s'évacuer convenablement sans entraîner une élévation excessive de température.
[0072] Une troisième condition préférentielle de l'application du procédé indépendante des deux précédentes, est que la forme et la dimension du "marteau" soient telles que la surface de la zone d'impact soit au plus du même ordre de grandeur que la dimension des plus petites pièces à ménager, afin de ne pas dépasser des efforts excessifs sur ces petites pièces.
[0073] Une quatrième condition préférentielle, non essentielle et non limitative, de l'application du procédé est que le "marteau" soit de forme sensiblement sphérique, ou qu'il se présente toujours, face à l'impact, sous la forme d'une portion de sphère déformable, auquel cas, sa déformation étant plus grande lors d'un impact sur le matériau à ménager que sur le matériau à broyer, la surface de répartition des efforts est plus grande vis-à-vis du matériau à ménager que vis-à-vis du matériau à broyer ce qui atténue encore les contraintes sur le matériau à ménager.
1/ Procédé pour le broyage d'un matériau se présentant sous la forme d'un agglomérat
ayant au moins deux constituants de dureté différente, permettant de broyer sélectivement
l'un au moins des constituants en ménageant au moins un autre constituant par martelage
du matériau au moyen d'outils de broyage de forme sphérique disposés dans un broyeur,
lesdits outils étant déformables et constitués d'un noyau revêtu d'un élastomère,
caractérisé en ce que pour un
choc de même énergie totale, l'énergie mise en jeu dans la déformation de l'outil soit supérieure à celle absorbée par le matériau à ménager, lors d'un choc sur le matériau à ménager, et inférieure à celle absorbée par le matériau à broyer, lors d'un choc sur le matériau à broyer.
choc de même énergie totale, l'énergie mise en jeu dans la déformation de l'outil soit supérieure à celle absorbée par le matériau à ménager, lors d'un choc sur le matériau à ménager, et inférieure à celle absorbée par le matériau à broyer, lors d'un choc sur le matériau à broyer.
2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau constituant
la partie déformable de l'outil est choisi de telle manière que ses déformations restent
à l'intérieur des limites élastiques.
3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'énergie mise en jeu,
dans les phénomènes de choc, et donc la masse et la hauteur de chute des outils, le
rayon de courbure des calottes sphériques constituant le pourtour des outils, l'épaisseur
du revêtement d'élastomère, et le module d'élasticité de cet élastomère, sont choisis
en fonction de la résistance à la rupture du produit à broyer et de la limite de la
résistance élastique du produit à ménager, de manière à vérifier la double inégalité
:
dans laquelle, et dans un système d'unités homogènes :
dans laquelle, et dans un système d'unités homogènes :
L = limite de résistance élastique du produit à ménager
W = Energie individuelle des outils à l'instant du choc
R = Rayon de courbure de l'outil
E = Module d'élasticité de l'élastomère
e = Epaisseur de la couche d'élastomère
r = résistance à la rupture du produit à broyer.
4/ Dispositif pour le broyage d'un matériau (4) se présentant sous la forme d'un agglomérat
ayant au moins deux constituants de dureté différente, ledit broyage broyant l'un
au moins des constituants et ménageant au moins un autre constituant, comprenant un
cylindre rotatif (1), tournant autour d'un axe sensiblement horizontal, des moyens
(6) pour introduire le matériau (4) dans le cylindre, des moyens (28A, 28B, 29A, 29B,
30, 23, 24) pour introduire dans le cylindre des outils de martelage (15) faisant
office de marteau, la paroi interne du cylindre jouant le rôle d'enclume, le broyage
sélectif s'effectuant sous l'action des chocs répétés engendrés par la chute des outils
de la rotation du cylindre, des moyens pour séparer (21) et évacuer (26, 29) les produits
du broyage, les outils de martelage (15) comprennant un noyau de lestage (16A, 16B)
et un revêtement en élastomère (17A, 17B), en forme de sphères concentriques, caractérisé
en ce que le poids P des outils, le diamètre D du cylindre, le rayon de courbure R
des outils, l'épaisseur e de l'élastomère, le module d'élasticité E de l'élastomère,
la limite L de résistance du produit à ménager et la résistance r à la rupture du
produit à broyer, sont liés par la double inégalité :
5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de séparation
et d'évacuation des produits broyés comportent une batterie de tamis séparant le matériau
broyé, le matériau ménagé et les outils de martelage (15) entraînés avec les produits
de broyage.
6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens
(22, 23, 24) pour amener les outils de martelage (15) à l'entrée du cylindre (1).
7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des
organes (28A, 28B) de stockage des outils de martelage associées à des moyens d'alimentation
(29A, 29B) pour amener lesdits outils à l'entrée du cylindre.