DISPOSITIF RAFFINEUR OFFRANT UNE EFFICACITE AMELIOREE

Abstract

 Dispositif raffineur de particules comportant un conduit d'écoulement (2) muni d'une entrée d'alimentation (4) et d'une sortie d'évacuation (6) et des moyens raffineurs disposés dans le conduit d'écoulement, lesdits moyens raffineurs comportant des premiers organes (G1) montés mobiles en rotation autour d'un premier axe de rotation et entraîné en rotation et des deuxièmes organes (G2) montés mobiles en oscillation autour d'un deuxième axe, les premiers organes (G1) comportant au moins une première surface extérieure (15) destinée à entrer en contact avec au moins une deuxième surface extérieure (16) d'un deuxième organe (G2), les première (15) et deuxième (16) surfaces étant telles qu'elles ont l'une par rapport à l'autre un mouvement de roulement de sorte à générer une pression ou la première (15) et la deuxième (16) surface étant telles qu'elles ont l'une par rapport à l'autre un mouvement de glissement de sorte à générer un effort de cisaillement.

Description

DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

[0001] La présente invention se rapporte à un dispositif raffineur de particules offrant une efficacité améliorée.

[0002] De nombreux domaines utilisent le bois sous forme granulaire ou particulaire, obtenue par le broyage de plaquettes forestières de bois issues de la sylviculture. Ces particules sont obtenues par exemple au moyen d'un broyeur à couteau. Les particules présentent un aspect irrégulier. Dans le broyeur, le matériau est désagrégé par déchiquetage. L'épaisseur des particules obtenues est d'ordre millimétrique, la longueur des particules est inférieure à 2 mm.

[0003] Il est souhaitable de mettre en forme ces particules pour améliorer leur état de surface, homogénéiser la granulométrie des particules obtenues et améliorer l'écoulement des particules pour faciliter leur manipulation, par exemple pour faciliter l'alimentation de systèmes avec ces particules.

[0004] Il existe des machines appelées "raffineurs" destinés à homogénéiser la granulométrie de roches. Par exemple, un tel raffineur comporte une enveloppe et des barres entre lesquelles les roches circulent, l'enveloppe et les barres étant mises en mouvement, ce qui assure une homogénéisation de la granulométrie de roches.

[0005] Le fonctionnement de ce raffineur est très consommateur d'énergie du fait principalement de la masse du raffineur à déplacer.

[0006] Certaines réactions chimiques utilisent des particules ayant une granulométrie fine de l'ordre de 100 µm. Mais pour obtenir une telle granulométrie à partir des dispositifs de l'état de la technique, l'énergie consommée est importante, notamment du fait de leur comportement stochastique, en outre la coulabilité des particules n'est pas optimale. Il est alors nécessaire d'utiliser des moyens de transfert encombrants, onéreux et consommant beaucoup d'énergie. En outre, ils ne permettent pas nécessairement d'offrir un spectre de granulométrie étroit, par exemple la granulométrie s'étend entre 1 µm et 1 mm et le produit obtenu est encombré de fines dont la dimension est inférieure à 10 µm.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

[0007] C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un dispositif pour la mise en forme de particules, par exemple des minéraux ou des végétaux, tels que le bois offrant une efficacité améliorée.

[0008] Le but de la présente invention est atteint par un dispositif raffineur de particules, par exemple de bois, comportant un canal d'écoulement, au moins un organe mobile en rotation autour d'un axe dans le canal d'écoulement et un organe apte à osciller autour d'un axe dans le canal d'écoulement, les deux axes étant parallèles, les organes comportant des surfaces destinées à venir en contact l'une avec l'autre. L'organe mobile lors de sa rotation vient percuter l'organe oscillant, et les surfaces des deux organes sont telles qu'elles coopèrent l'une avec l'autre par roulement et/ou par glissement, les particules s'écoulant dans le canal d'écoulement étant destinés à circuler entre les organes.

[0009] Selon l'invention, les particules subissent une percussion entre les organes puis soit au moins une contrainte de pression soit au moins une contrainte de cisaillement.

[0010] Selon l'invention, les contraintes principales appliquées aux particules sont déterminées. Après le choc initial, les particules peuvent subir soit principalement une pression lorsque les organes roulent l'une sur l'autre soit principalement un cisaillement lorsque les organes glissent l'une sur l'autre. En maîtrisant le type de contrainte appliqué, on peut améliorer l'efficacité du dispositif et réduire sa consommation. Le régime de roulement ou de glissement est obtenu en imposant la vitesse périphérique relative des organes, cette vitesse périphérique relative étant notamment fonction du profil des surfaces des organes venant en contact.

[0011] Le dispositif assure alors une mise en forme des particules.

[0012] En outre, le dispositif permet avantageusement de modifier la granulométrie des particules, de la réduire et de l'homogénéiser. En effet en maîtrisant le type de contrainte appliqué on maîtrise plus facilement la taille des particules obtenues.

[0013] En outre, en homogénéisant la granulométrie, l'écoulement des particules est facilité, ainsi la mise en oeuvre de moyens de transfert encombrant et énergivore peut être évitée.

[0014] En d'autres termes, les organes agissent comme un marteau et une enclume, les particules subissant un choc puis étant soient écrasées entre le marteau et l'enclume lorsqu'ils roulent l'un par rapport à l'autre, soit abrasées lorsque le marteau glisse par rapport à l'enclume.

[0015] En outre, le dispositif permet de réduire la quantité de fines, en effet du fait de comportement non stochastique du dispositif, la même particule ne passe pas un nombre de fois trop important entre les organes formant une marteau et une enclume, et donc sa taille n'est pas réduite de manière excessive.

[0016] De manière avantageuse, le dispositif comporte une alternance d'organes en rotation et d'organes en oscillation.

[0017] De préférence plusieurs rangées de tels organes sont prévues de sorte que les particules en s'écoulant soient traitées plusieurs fois.

[0018] De manière avantageuse, les surfaces destinée à entrer en contact avec les particules sont portées par des plaquettes fixées sur les organes de manière amovible afin d'être facilement remplaçables.

[0019] La présente invention a alors pour objet un dispositif raffineur de particules comportant un conduit d'écoulement muni d'une entrée d'alimentation et d'une sortie d'évacuation et des moyens raffineurs disposés dans le conduit d'écoulement, lesdits moyens raffineurs comportant au moins un premier organe monté mobile en rotation autour d'un premier axe de rotation et entraîné en rotation et un deuxième organe monté mobile en oscillation autour d'un deuxième axe parallèle au premier axe de rotation, le premier organe comportant au moins une première surface extérieure destinée à entrer en contact avec au moins une deuxième surface extérieure du deuxième organe, la première et la deuxième surfaces étant au moins telles qu'elles ont l'une par rapport à l'autre principalement un mouvement de roulement de sorte à générer principalement une pression ou la première et la deuxième surface étant telles qu'elles ont l'une par rapport à l'autre principalement un mouvement de glissement de sorte à générer principalement un effort de cisaillement.

[0020] Dans un mode de réalisation, dans lequel une pression est principalement générée, la première et la deuxième surface sont au moins en partie convexes.

[0021] Par exemple, le premier et le deuxième organe comportent un corps présentant une section transversale ayant une forme de type elliptique, le premier organe comportant deux premières surfaces situées au niveau des extrémités d'un plus grand axe de l'ellipse du premier organe et le deuxième organe comportant deux deuxièmes surfaces situées au niveau des extrémités d'un plus grand axe de l'ellipse du deuxième organe.

[0022] Avantageusement, la première et la deuxième surface ont la forme d'une développante de cercle, appliquant principalement une contrainte de pression.

[0023] Dans un autre mode de réalisation, dans lequel un effort de cisaillement est principalement généré, la première surface comporte une zone convexe contenue dans un premier cercle exinscrit et la deuxième surface comporte une zone concave contenue dans un deuxième cercle exinscrit de même diamètre que le premier cercle exinscrit.

[0024] Par exemple, le premier organe comporte deux zones convexes raccordées par deux zones concaves contenues dans le premier cercle exinscrit et le deuxième organe comporte deux concaves contenues dans un deuxième cercle exinscrit, les zones convexes du premier organe étant destinées à coopérer avec une des zones concaves du deuxième organe, appliquant principalement une contrainte de cisaillement.

[0025] Les deux zones convexes du premier organe peuvent être délimitées par des angles opposées par leur sommet et les deux zones concaves du deuxième organe sont délimitées par des angles opposés par leur sommet.

[0026] De préférence, le deuxième organe comporte un plan de symétrie qui est sécant avec la au moins une zone concave destinée à coopérer avec les zones convexes du premier organe. A l'équilibre ledit axe de symétrie forme un angle compris entre 10° et 30° par rapport au plan contenant les axes de rotation du premier et du deuxième organe.

[0027] Le premier organe peut être entraîné en rotation autour de son axe dans un mouvement unidirectionnel et le deuxième organe peut être monté en oscillation, des moyens de rappel du deuxième organe dans une position d'équilibre étant prévus.

[0028] De préférence, le dispositif comporte plusieurs premiers organes et plusieurs deuxièmes organes, les premiers et deuxième organes étant alternés de sorte à former une rangée s'étendant transversalement par rapport à la direction d'écoulement du conduit d'écoulement et deux premiers organes successifs présentent des positions au repos et en fonctionnement déphasées de sorte à attaquer le deuxième organe située entre eux à des instants différents.

[0029] Chaque deuxième organe peut être est disposé entre deux premiers organes.

[0030] De préférence, le deuxième organe a une fréquence propre supérieure à la fréquence de rotation du premier organe.

[0031] De manière avantageuse, le dispositif comporte plusieurs rangées disposées dans la direction d'écoulement du canal d'écoulement.

[0032] Selon une caractéristique additionnelle, la première surface et la deuxième surface sont fixées de manière amovible sur les organes.

[0033] Chaque premier et deuxième organe peuvent comporter un rotor portant l'axe de rotation, des outils formant les au moins première et deuxième surfaces et montés de manière amovible sur le rotor et des plaquettes fixées sur les outils.

[0034] Les plaquettes sont par exemple fixées par brasage sur les outils, avantageusement par brasage basse température. Les plaquettes sont avantageusement en acier trempé ou en carbure de tungstène.

[0035] Le dispositif peut de préférence comporter un moteur à fréquence variable entraînant chaque premier organe.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

[0036] La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels:

• la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'un dispositif raffineur selon l'invention,
• la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1,
• la figure 3A est une vue de détail d'un galet de la figure 1 adapté à appliquer à appliquer une pression,
• la figure 3B est une vue de détail de deux galets de la figure 1 en contact l'un avec l'autre,
• la figure 4 est une vue de face d'un des galets adapté à appliquer un cisaillement par coopération avec un autre galet,
• les figures 5A à 5F sont des représentations schématiques de deux galets aptes à appliquer un cisaillement dans différentes positions relatives,
• la figure 6 est une vue de face de l'autre galet adapté à appliquer un cisaillement par coopération avec le galet de la figure 4,
• la figure 7 est une vue de face d'une variante des deux galets des figures 4 et 6.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

[0037] Dans la description qui va suivre, le terme "particules" désigne les éléments qui sont introduits dans le dispositif raffineur en vue de leur traitement, il peut s'agir d'un broyat ou d'un granulat. Les particules ont par exemple une dimension caractéristique, telle que l'épaisseur, de 1 mm à plusieurs mm et l'on souhaite obtenir des particules dont l'épaisseur est de quelques centaines de µm. Elles peuvent présenter toutes les formes. Par exemple les particules non raffinées sont le résultat du broyage grossier de plaquettes forestières issues de la sylviculture. Les particules peuvent donc être du bois, plus généralement tout type de végétal ou des minéraux ou encore tout autre matériau pouvant être mis en forme.

[0038] Sur les figures 1 et 2, on peut voir un exemple de réalisation d'un dispositif raffineur selon l'invention.

[0039] Le dispositif raffineur comporte un conduit d'écoulement ou goulotte 2 avec une entrée d'alimentation 4 et une sortie d'évacuation 6. Les particules non raffinées sont introduites dans le dispositif par l'entrée d'alimentation 4 et les particules raffinées sont évacuées par la sortie d'évacuation 6.

[0040] La goulotte 2 peut avoir une section de préférence rectangulaire.

[0041] Dans la description qui va suivre la goulotte est orientée verticalement. Mais cette orientation n'est pas limitative comme cela sera décrit ci-dessous.

[0042] Le dispositif comporte également des moyens 8 destinés à traiter les particules et disposés à l'intérieur de la goulotte 2.

[0043] Les moyens de traitement 8 comportent une pluralité de galets G1 et G2 montés aptes à pivoter autour de leur axe X, dans l'exemple représenté les axes des galets sont orientés sensiblement perpendiculairement à la direction d'écoulement Y qui est la direction verticale dans la représentation de la figure 1.

[0044] Les galets G1 et G2 sont répartis entre des galets G1 dits "actifs" mis en mouvement directement par un actionneur et des galets G2 dits "passifs" mis en mouvement par l'intermédiaire des galets actifs.

[0045] Les galets sont répartis sensiblement en rangée dans une direction perpendiculaire à la direction d'écoulement de sorte à couvrir toute la section de passage de la goulotte.

[0046] Les galets peuvent être répartis en plusieurs rangées R1, R2, R3 disposées le long de la direction d'écoulement. Dans l'exemple représenté, trois rangées de galets sont prévues. Le nombre de rangées est choisi en fonction du niveau de raffinement souhaité.

[0047] Les galets actifs G1 alternent avec les galets passifs G2 dans chaque rangée.

[0048] Sur la figure 3A, on peut voir en détail un galet G1 et sur la figure 3B on peut voir en détail la coopération de deux galets. Les galets G1 et G2 sont de structures similaires, seul un galet G1 sera décrit en détail.

[0049] Chaque galet comporte un corps 9 présentant deux faces de plus grande surface, un axe de palier 11 s'étendant de chaque face. Le corps comporte une surface périphérique 9.1 reliant les deux faces de plus grande surface. L'axe du palier définit l'axe de rotation du galet. Dans l'exemple représenté, le corps 9 présente une section transversale se rapprochant d'une ellipse. Plus généralement, le corps présente une symétrie centrale par rapport à son axe de rotation et un rapport d'aspect inférieur à 1.

[0050] Les axes de palier sont montés dans des parois opposées de la goulotte.

[0051] La surface périphérique 9.1 est avantageusement convexe évitant la présence de zones d'accumulation de matière.

[0052] Le corps comporte avantageusement un rotor 13 portant l'axe 11, des outils 14 formant les extrémités du grand axe du corps et montés de manière amovible sur le rotor et des plaquettes 15 formant les surface de travail et fixées sur les outils. Les galets passifs G2 comportent des plaquettes 16 fixées sur les outils. Les plaquettes des galets G1 et G2 adjacents sont destinées à venir en contact les unes avec les autres.

[0053] Les outils 14 sont par exemple fixés sur le rotor au moyen de vis ou tout autre moyen adapté.

[0054] Les outils des galets actifs G1 sont destinés à venir percuter les outils des galets passifs G2 via les plaquettes. Le matériau des outils est donc adapté à supporter les chocs

[0055] Le matériau des plaquettes présente de préférence de très bonnes performances mécaniques. Il présente une dureté élevée et une résilience élevée. Il peut s'agir de matériaux traités. Par exemple les plaquettes sont réalisées en carbure de tungstène ou en acier trempé. Les plaquettes peuvent présenter une surface de travail lisse, par exemple dans le cas où les galets roulent l'un sur l'autre pour appliquer une pression.

[0056] Les plaquettes sont par exemple fixées sur les outils par brasure, de préférence par brasure basse température dans le cas de plaquettes en acier trempé, réduisant ainsi les risques de modification de la structure cristallographique de l'acier. Ainsi en cas d'usure, les outils sont remplacés ; la maintenance du dispositif est donc simplifiée.

[0057] En variante, la surface de travail de plaquettes peut être structurée, elle peut présenter un rainurage, voire une denture.

[0058] Le rotor et les outils peuvent être réalisés dans des matériaux offrant des performances mécaniques moindres puisqu'ils ne sont pas destinés à entrer en contact avec les autres galets, par exemple ils peuvent être réalisés en acier noir. Il sera compris que des galets d'un seul tenant ou formés d'un rotor et d'outils formant directement les surfaces destinées à venir en contact ne sortent pas du cadre de la présente invention.

[0059] Comme nous le verrons par la suite la forme des outils est choisie en fonction du type de contrainte à appliquer aux particules.

[0060] De préférence les galets actifs sont entraînés en rotation autour de leur axe par un seul moteur, par exemple par l'intermédiaire de barres de torsion de couple de rappel relativement élevé, le couple étant de préférence réglable. De préférence, le moteur est un moteur asynchrone, avantageusement à fréquence variable. Sa puissance est par exemple de quelques kW. La puissance est déterminée en fonction du débit massique de particules à traiter, de la taille d'entrée de particules, de la taille de sortie des particules et du type de matériau. Le nombre de rotors est choisi en fonction du débit et de l'écart de taille des particules entre l'entrée et la sortie. En variante, on pourrait prévoir plusieurs moteurs pour entraîner un ou plusieurs galets actifs G1, les moteurs seraient alors synchrones.

[0061] Les galets passifs sont tels qu'ils sont montés aptes à osciller autour de leur position d'équilibre, par un système de rappel formé par exemple par des barres de torsion de couple de rappel relativement faible, le couple étant de préférence réglable. Par exemple, le couple de rappel du galet actif est de l'ordre de 10 fois celui du galet passif.

[0062] La fréquence propre des galets passifs G2 est supérieure à la fréquence de rotation des galets actifs G1 afin de permettre aux galets passifs G2 de revenir dans leur position d'équilibre entre deux contacts avec les galets actifs G1 distincts.

[0063] Au repos, les galets passifs G2 ont tous la même position fixée par le système de rappel.

[0064] En revanche, les galets actifs G1 successifs attaquant un même galet passif G2, sont déphasés, par exemple de n/2. Dans la représentation de la figure 1, le galet actif G1.2 a son grand axe vertical alors que le galet actif G1.1a son grand axe horizontal.

[0065] Les formes des galets actifs et passifs pourraient être différentes.

[0066] Les formes des outils sont choisies suivant la contrainte à appliquer aux particules. La forme des outils définit la vitesse périphérique relative des plaquettes et établit donc soit un régime de roulement, soit un régime de glissement, soit un régime appliquant à la fois une pression et du cisaillement

[0067] Lorsque l'on souhaite appliquer une pression aux particules prises entre deux outils, la forme des outils et donc la forme des plaquettes sont choisies de sorte que les plaquettes de deux galets adjacents roulent l'une sur l'autre, sans glissement, réduisant le cisaillement au profit de la pression.

[0068] La forme des outils dans ce cas est proche de la développante d'un cercle qui est décrite mathématiquement par les formules dans un repère (x, y):

[0069] Il sera compris que la forme elliptique n'est pas limitative, en effet en dehors des surfaces destinées à venir en contact et à appliquer les efforts de pression, le rotor peut présenter une autre forme. En outre les galets actifs et passifs peuvent avoir des formes différentes.

[0070] A l'inverse, lorsque l'on souhaite appliquer principalement une contrainte de cisaillement menant à une abrasion des particules, la forme des outils et donc la forme des plaquettes sont choisies de sorte à minimiser le roulement et à présenter un glissement relatif entre les plaquettes importante.

[0071] Sur la figure 4, on peut voir un exemple d'un galet apte à appliquer une contrainte de cisaillement aux particules par coopération avec un autre galet.

[0072] Le galet actif G1' ou marteau comporte un corps 18 ayant, vu de face, sensiblement la forme d'une "demi-croix de Malte", i.e. il ne comporte que deux branches opposées. L'axe de rotation du galet G1' se situe entre les deux branches. La surface périphérique du galet G1' comporte deux zones convexes 22, 24 raccordées par deux zones concaves 26, 28. Le corps 18 est défini par un cercle exinscrit C1 et les étendues angulaire des zones convexes 22, 24 sont les mêmes, les zones convexes s'étendent sur un angle α.

[0073] Le corps 18 comporte avantageusement un rotor 30 portant l'axe 11, des outils 32 formant les zones convexes 22, 24 et montés de préférence de manière amovible sur le rotor et des plaquettes 33 formant les surfaces de travail et fixées sur les outils. Les plaquettes des galets G1' et G2' adjacents sont destinées à venir en contact les unes avec les autres.

[0074] Les outils 32 sont par exemple fixés sur le rotor au moyen de vis ou tout autre moyen adapté.

[0075] Sur la figure 6, on peut voir le galet passif G2' ou enclume. Il est défini par un cercle exinscrit C2 ayant le même diamètre que le cercle C1 du galet G1'. En revanche il ne comporte que des zones concaves 34, 36, 38, 40, les zones concaves utiles 34, 36 étant raccordées par les zones concaves 38, 40. Les zones utiles 34, 36 s'étendent sur un angle β. L'étendue angulaire des zones concaves utiles 34, 36 peut être différente de celle des surfaces convexes du galet actif G1'.

[0076] Le profil convexe des zones convexes actives 22, 24 du galet G1' est sensiblement identique au profil concave des zones concaves actives 34, 36 pour qu'il y ait un glissement entre les deux profils sur un grand secteur lorsque l'axe du galet G2' est aligné avec l'axe de rotation du galet G1', comme cela est représenté sur la figure 5D.

[0077] Le profil convexe des zones convexes actives 22, 24 du galet actif G1' est un arc de cercle centré sur son axe de rotation et le profil concave des zones 34, 36 du galet passif G2' est, au premier ordre, le même arc du même cercle que celui du profil convexe des zones convexes du galet G1'.

[0078] La réalisation de zones 26, 28 et 38, 40 concaves permet de réduire la quantité de matière des galets, leur masse et leur inertie.

[0079] Les deux zones convexes 22, 24 du galet actif G1' pourraient être raccordées par des plans, voire des zones convexes 26, 28. Il est à noter que les profils des zones 26 et 28 sont tels qu'ils ne débordent pas du cercle exinscrit pour éviter de bloquer le galet passif G2', ni déborder sur le galet passif G2' avant le contact afin que ce soit l'outil du galet actif G1' qui entre en contact avec le galet passif G2' et non les zones de raccordement. Les deux zones utiles du galet passifs G2' pourraient être raccordées par deux zones 38, 40 autres que des zones concaves, par exemple des zones convexes 38, 40 ou même par des plans, la forme des zones 38 et 40 étant telles qu'elles ne gène pas les systèmes voisins. Un exemple dans lequel les zones 26, 28 et 38, 40 sont convexes est représenté sur la figure 7. Celui-ci est particulièrement avantageux car l'accumulation des particules est limitée dans ces zones.

[0080] Le galet G2' comporte un corps formé avantageusement d'un rotor et d'outils 42 amovibles et des plaquettes 44 fixées sur les outils, formant les zones concaves 34,36.

[0081] Les zones actives comportent avantageusement des outils.

[0082] Les outils des galets actifs G1' sont destinés à venir percuter les outils des galets passifs G2' via les plaquettes. Le matériau des outils est donc adapté à supporter les chocs.

[0083] En variante, la surface de travail de plaquettes peut être structurée, par exemple elle peut présenter un rainurage, voire une denture.

[0084] De préférence, en position d'équilibre du galet passif G2', son plan de symétrie, qui est sécant avec les surfaces concaves actives, forme un angle, par exemple de 10° à 30°, par rapport au plan contenant les axes de rotations des galets G1', G2' (figure 5A), de sorte que le premier contact entre la plaquette 34 du galet actif G1' et la plaquette 44 du galet passif G2' soit un choc (figure 5B). Le galet G1' poursuit sa rotation (figure 5C) ce qui conduit à l'alignement du galet passif G2' avec la ligne reliant les axes de rotation comme on peut le voir sur la figure 5D. Les plaquettes 34, 44 glissent ensuite l'une sur l'autre appliquant un cisaillement aux particules situées entre les deux galets jusqu'à ce que la plaquette 34 échappe la plaquette 44 (figure 5E). Le galet passif G2' oscille autour de sa position d'équilibre (figure 5F). En fonctionnement, le galet passif G2' oscille entre sa position d'équilibre et la position alignée sur la ligne reliant les axes de rotation.

[0085] De préférence, le galet actif G1' tourne à vitesse constante. Les deux zones convexes actives 22, 24 entrent successivement en contact avec la zone concave 24. Les deux galets G1', G2' appliquent, après le choc initial, un cisaillement quasi pur.

[0086] De préférence, les bords d'extrémités des zones utiles convexes sont arrondis afin que le choc ne s'effectue pas sur une arête fragile.

[0087] Les galets actifs G1' et passifs G2' sont répartis et disposés de manière similaire aux gales G1 et G2 sur les figures 1 et 2.

[0088] Le choix du type de contrainte appliquée aux particules peut dépendre du type de matériau à traiter. Par exemple, l'application d'une pression est plus favorable pour la mise en forme des matériaux fragiles, tels que le charbon de bois, et l'application d'un cisaillement est plus favorable pour la mise en forme des matériaux ayant de propriétés plastiques comme le bois vert.

[0089] Les galets d'une même rangée présentent des formes d'outils destinées à rouler et /ou à glisser.

[0090] Sur chaque rangée, les axes des galets actifs sont alignés suivant un axe Z1 et les axes des galets passifs sont alignés suivant un axe Z2 parallèle à Z1 et distincts de celui-ci afin de permettre aux galets actifs d'attaquer les galets passifs par le haut ou par le bas.

[0091] Avantageusement les extrémités des rangées sont formés par des galets actifs G1, ainsi chaque galet passif G2 est attaqué successivement par deux galets actifs G1.

[0092] En revanche, les galets de deux rangées successives peuvent avoir des formes différentes, par exemple la première rangée favorise le roulement et donc l'application d'une pression et la deuxième rangée favorise le glissement et donc l'application d'un cisaillement et une abrasion des particules.

[0093] Dans l'exemple représenté, le dispositif comporte un réseau de galets actifs disposés sensiblement selon un pas carré et un réseau de galets passifs disposés également sensiblement selon un pas carré. D'autres configurations sont envisageables.

[0094] Dans l'exemple représenté, les galets des différentes rangées sont alignés en colonne, mais cette réalisation n'est en aucun cas limitative, on pourrait envisager de décaler latéralement les galets d'une rangée sur l'autre, par exemple d'un demi-pas.

[0095] Les galets présentent une inertie qui est adaptée à l'intensité de la contrainte que l'on souhaite appliquer.

[0096] Le fonctionnement du dispositif va maintenant être décrit:

Dans l'exemple représenté, tous les outils ont la même forme. On considère que les plaquettes roulent les unes sur les autres.

[0097] Les particules sont introduites dans la goulotte 2 par l'entrée d'alimentation 4. Elles s'écoulent par gravité et rencontrent la première rangée de galets G1 et G2.

[0098] Comme on peut le voir sur la figure 1, deux galets actifs G1.1 et G1.3 sont à l'horizontale et un galet actif G1.2 est à la verticale.

[0099] Les galets actifs G1.1, G1.2, G1.3 sont mis en rotation autour de leur axe dans le même sens de rotation, par exemple dans le sens horaire.

[0100] Si on considère les galets actifs G1.1 et G1.2 et les galets passifs G2.1 et G2.2 : en tournant dans le sens horaire, le galet G1.1 vient percuter le galet G2.1 et entraîne le galet G2.1 en rotation dans le sens antihoraire. Les particules entre les galets G2.1 subissent alors tout d'abord le choc. Ensuite, les plaquettes des galets G1.1 et G2.1 roulent l'une sur l'autre, les particules qui sont prises entre deux plaquettes se voient appliquer une contrainte essentiellement de pression. Lorsque le galet actif G1.1 a suffisamment tourné, le galet passif G2.1 se libère de celui-ci et revient vers sa position d'équilibre horizontale sous l'effet de la force de rappel exercée par la barre de torsion.

[0101] Le galet actif G1.2 peut être mis en rotation en même temps que le galet actif G1.1 mais, du fait du déphasage, n'a pas encore rencontré de plaquette des galets passifs adjacents. Le galet passif G2.1 oscille autour de sa position d'équilibre et est percutée par le galet G1.2 et une des plaquettes du galet actif G1.2 entre en contact avec l'une de ses plaquettes et l'entraine en rotation dans le sens antihoraire. De nouveau les particules qui sont prisent entre deux plaquettes se voient appliquer un contrainte essentiellement de pression. Lorsque le galet actif G2.2 a suffisamment tourné, le galet passif G2.1 se libère de celui-ci et retourne vers sa position d'équilibre horizontale sous l'effet de la force de rappel exercée par la barre de torsion. Le galet actif G1.2 entre simultanément en contact avec les galets passifs G2.1 et G2.2.

[0102] Le galet actif G1.3 a le même mouvement que le galet actif G1.1.

[0103] Les particules ainsi traitées tombent sur et entre les galets de la rangée R2, et ensuite sur et entre les galets de la rangée R3 et subissent le même type de traitement à chaque rangée.

[0104] Les particules sont ensuite évacuées par gravité par la sortie d'évacuation 6.

[0105] Les galets passifs G2 subissent des percussions ou chocs de la part des galets actifs G1 directement adjacents. Les particules entre les galets subissent d'abord cette percussion puis subissent essentiellement une pression. Dans le cas où les plaquettes glisseraient les unes par rapport aux autres, les particules subiraient une contrainte de cisaillement.

[0106] Soit les particules traitées sont prêtes à l'emploi et sont transférées vers leu zone d'utilisation, soit elles requièrent un autre traitement, elles peuvent alors être réintroduites dans le dispositif par l'entrée d'alimentation 4.

[0107] On peut également envisager de mettre plusieurs dispositifs en série, tous les dispositifs appliquant le même type de contrainte ou l'un par exemple appliquant une pression aux particules et l'autre appliquant un cisaillement

[0108] Chaque galet passif est percuté alternativement par les galets actifs situés de part et d'autre du galet passif du fait du déphasage entre les galets actifs. Chaque galet passif est dont déplacé alternativement par l'un puis l'autre des galets actifs, le galet passif reprenant sa position repos avant d'être attaqué par l'autre galet actif.

[0109] Comme indiqué ci-dessus, le nombre de rangées est déterminé en fonction du traitement que l'on souhaite appliquer aux particules, i.e. l'état de surfaces souhaitée et/ou la granulométrie attendue.

[0110] La longueur des rangées selon la direction selon les axes Z1 et Z2 et la longueur des galets selon l'axe X orienté perpendiculairement à l'axe Y définissent la section de passage. Dans l'exemple représenté, le dispositif, en particulier la goulotte, est orientée verticalement, les particules se déplaçant par gravité. Mais le dispositif selon l'invention pourrait être disposé horizontalement, néanmoins des moyens de déplacement devraient être mis en oeuvre

[0111] Nous allons donner à titre d'exemple un exemple de dimensionnement des galets.

[0112] Les galets ont par exemple un grand axe compris entre 20 mm et 100 mm et un petit axe entre 10 mm à 50 mm. Le petit axe est de l'ordre de la moitié du grand axe. Ils peuvent présenter une longueur utile, i.e. la longueur le long de laquelle les plaquettes s'étendent entre 100 mm et 700 mm.

[0113] La distance entre l'axe des galets est de l'ordre de grandeur de leur grand axe. Cette distance est inférieure à leur grand axe entre galets actifs et passif et supérieure à leur grand axe entre galets de 2 rangées successives.

[0114] Une rangée peut être formée d'environ 10 galets et donc avoir une longueur d'environ 1000 mm.

[0115] Par exemple, les outils ont une dimension dans la direction du grand rayon de 1 mm à 10 mm.

[0116] Les plaquettes ont par exemple une épaisseur millimétrique.

[0117] Les formes des galets peuvent être adaptées pour que le dispositif applique après le choc initial à la fois une pression et un cisaillement, la répartition entre les deux étant obtenue par le choix des formes.

[0118] La présente invention s'applique notamment au traitement des déchets de bois dans le cadre de la valorisation de la biomasse, mais elle peut s'appliquer à d'autres domaines techniques, par exemple dans le traitement du ciment, dans la métallurgie des poudres, la chimie, et notamment la pharmacie, dans la fabrication des comprimées, l'agro-alimentaire, par exemple dans le traitement des céréales.

Revendications

1. Dispositif raffineur de particules comportant un conduit d'écoulement (2) muni d'une entrée d'alimentation (4) et d'une sortie d'évacuation (6) et des moyens raffineurs disposés dans le conduit d'écoulement, lesdits moyens raffineurs comportant au moins un premier organe (G1) monté mobile en rotation autour d'un premier axe de rotation et entraîné en rotation et un deuxième organe (G2) monté mobile en oscillation autour d'un deuxième axe parallèle au premier axe de rotation, le premier organe (G1) comportant au moins une première surface extérieure (15) destinée à entrer en contact avec au moins une deuxième surface extérieure (16) du deuxième organe (G2), la première (15) et la deuxième (16) surfaces étant au moins telles qu'elles ont l'une par rapport à l'autre principalement un mouvement de roulement de sorte à générer principalement une pression ou la première (15) et la deuxième (16) surface étant telles qu'elles ont l'une par rapport à l'autre principalement un mouvement de glissement de sorte à générer principalement un effort de cisaillement.

2. Dispositif raffineur selon la revendication 1, dans lequel la première et la deuxième surface sont au moins en partie convexes.

3. Dispositif raffineur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier (G1) et le deuxième (G2) organe comportent un corps (9) présentant une section transversale ayant une forme de type elliptique, le premier organe (G1) comportant deux premières surfaces (15) situées au niveau des extrémités d'un plus grand axe de l'ellipse du premier organe et le deuxième organe (G2) comportant deux deuxièmes surfaces (16) situées au niveau des extrémités d'un plus grand axe de l'ellipse du deuxième organe

4. Dispositif raffineur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la première (15) et la deuxième (16) surface ont la forme d'une développante de cercle, appliquant principalement une contrainte de pression.

5. Dispositif raffineur selon la revendication 1, dans lequel la première surface comporte une zone convexe contenue dans un premier cercle exinscrit (C1) et la deuxième surface comporte une zone concave contenue dans un deuxième cercle exinscrit (C2) de même diamètre que le premier cercle exinscrit.

6. Dispositif raffineur selon la revendication 5, dans lequel le premier organe comporte deux zones convexes raccordées par deux zones concaves contenues dans le premier cercle exinscrit (C1) et le deuxième organe comporte deux concaves contenues dans un deuxième cercle exinscrit (C2), les zones convexes du premier organe étant destinées à coopérer avec une des zones concaves du deuxième organe, appliquant principalement une contrainte de cisaillement, les deux zones convexes du premier organe étant avantageusement délimitées par des angles opposées par leur sommet et les deux zones concaves du deuxième organe sont délimitées par des angles opposés par leur sommet.

7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le deuxième organe comporte un plan de symétrie qui est sécant avec la au moins une zone concave destinée à coopérer avec les zones convexes du premier organe et dans lequel à l'équilibre ledit axe de symétrie forme un angle compris entre 10° et 30° par rapport au plan contenant les axes de rotation du premier et du deuxième organe.

8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le premier organe (G1, G1') est entraîné en rotation autour de son axe dans un mouvement unidirectionnel et dans lequel le deuxième organe (G2, G2') est monté en oscillation, des moyens de rappel du deuxième organe dans une position d'équilibre étant prévus.

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, comportant plusieurs premiers organes (G1) et plusieurs deuxièmes organes (G2), les premiers (G1) et deuxième (G2) organes étant alternés de sorte à former une rangée s'étendant transversalement par rapport à la direction d'écoulement du conduit d'écoulement et dans lequel deux premiers organes (G1) successifs présentent des positions au repos et en fonctionnement déphasées de sorte à attaquer le deuxième organe (G2) située entre eux à des instants différents, chaque deuxième organe (G2) étant avantageusement disposé entre deux premiers organes (G1).

10. Dispositif selon la revendication 9, en combinaison avec la revendication 8, dans lequel le deuxième organe (G2) a une fréquence propre supérieure à la fréquence de rotation du premier organe (G1).

11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, comportant plusieurs rangées disposées dans la direction d'écoulement du canal d'écoulement.

12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la première surface (15) et la deuxième surface (16) sont fixées de manière amovible sur les organes.

13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel chaque premier (G1) et deuxième (G2) organe comportent un rotor (13) portant l'axe de rotation, des outils (14) formant les au moins première et deuxième surfaces et montés de manière amovible sur le rotor et des plaquettes (15, 16) fixées sur les outils (14).

14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel les plaquettes (15, 16) sont fixées par brasage sur les outils, avantageusement par brasage basse température et ou les plaquettes (15, 16) sont en acier trempé ou en carbure de tungstène.

15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, comportant un moteur à fréquence variable entraînant chaque premier organe (G1).

Dessins