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"Procédé de traitement d'un produit hétérogène, en particulier ordures ménagères, et déchiqueteur propre à la mise en oeuvre d'un tel procédé"
La présente invention concerne d'une manière générale le traitement d'un quelconque produit hétérogène, c'est-à-dire d'un quelconque produit formé d'au moins deux composants, ledit traitement impliquant la séparation l'un de l'autre desdits composants.
Elle vise plus particulièrement, mais non nécessairement exclusivement, le cas où le produit à traiter est constitué d'ordures ménagères.
Ainsi qu'on le sait, les ordures ménagères sont globalement composées de deux grandes catégories de matériaux.
Il y a tout d'abord des matériaux inertes ou peu fermentescibles, c'est-à-dire des matériaux qui n'évoluent pas du tout ou peu dans le temps, tels que, par exemple, les textiles, les matières organiques synthétiques dites ci-après plus simplement matières synthétiques, le verre, et les métaux.
Il y a ensuite des matériaux organiques non synthétiques ou fermentescibles, c'est-à-dire des matériaux qui, suivant un processus de dégradation plus ou moins lent, évoluent dans le temps.
Il s'agit notamment des papiers, des cartons, des matières végétales et des matières animales.
Grâce à cette deuxième catégorie de matériaux, les ordures ménagères présentent un intérêt non négligeable en agriculture, en tant que produits d'amendement organiques, et c'est pourquoi elles font maintenant de plus en plus systématiquement l'objet d'une certaine récupération.
Mais, pour répondre au mieux aux exigences en la matière de l'agriculture, il faut au préalable leur appliquer un traitement, d'une part pour favoriser une évolution vers une certaine stabilisation de la fraction fermentescible, et d'autre part pour en retirer la fraction inerte.
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De manière usuelle, la stabilisation de la fraction fermentescible se fait par compostage, par exemple en disposant en andains, c'est-à-dire en tas allongés, la matière, convenablement humidifiée, à traiter, et en retournant à temps réguliers ces andains en alternance avec des phases de repos de ceux-ci.
De manière également usuelle, l'élimination des matériaux inertes se fait par un tri.
En pratique, les techniques de tri usuellement mises en oeuvre exploitent les caractéristiques physiques qui distinguent les uns des autres les matériaux à trier.
S'agissant des matériaux lourds, tels que par exemple le verre et les métaux, c'est leur densité qui est à cet effet prise en compte.
S'agissant des matériaux légers, tels que par exemple les plastiques, c'est leurs dimensions, ces matériaux se présentant le plus souvent sous la forme de sacs plus ou moins importants ou de bouteilles ou de feuilles plus ou moins grandes.
L'opération correspondante est donc une simple opération de criblage propre à la séparation de tels composants.
La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant d'optimiser cette opération de criblage, en exploitant une autre caractéristique physique, à savoir la résistante mécanique, des matériaux traités.
Elle est en effet fondée sur l'observation que, si les matériaux inertes, tels que les matières synthétiques, présentent usuellement une résistance mécanique non négligeable qui se conserve normalement dans le temps, il n'en est pas de même pour les matériaux fermentescibles, soit que ceux-ci présentent dès l'origine une résistance mécanique relativement médiocre, soit que, en raison même de leur humidification et de leur évolution par fermentation, cette résistance mécanique se dégrade progressivement dans le temps.
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De manière plus précise, la présente invention a tout d'abord pour objet un procédé de traitement d'un produit hétérogène, du genre impliquant l'application à ce produit d'une opération de criblage en vue de le séparer en deux composants, ce procédé étant d'une manière générale caractérisé en ce qu'on fait précéder ladite opération de criblage d'une opération de déchiquetage conduite, de manière à affecter sélectivement lesdits composants, à l'aide d'un déchiqueteur comportant un tambour rotatif dont le diamètre est au moins égal à 1 m et qui porte en saillie des doigts ;
elle a encore pour objet un déchiqueteur propre à la mise en oeuvre d'un tel procédé, ce déchiqueteur étant d'une manière générale caractérisé en ce qu'il comporte un tambour qui, monté rotatif sur un bâti, en étant disposé transversalement à l'extrémité aval d'un convoyeur, a un diamètre au moins égal à 1 m et porte en saillie des doigts.
Appliqué aux ordures ménagères, le déchiquetage ainsi caractéristique de l'invention est sélectif, car, en pratique, compte tenu de leur résistance mécanique propre, il n'affecte pour l'essentiel que les matériaux fermentescibles que contiennent celles-ci.
En pratique, et l'expérience le confirme, les matériaux en matière synthétique ne s'humidifiant que faiblement au cours du compostage et conservant au contraire pour l'essentiel leur résistance mécanique, un déchiquetage pratiqué suivant les conditions de l'invention ne les affecte que peu et leur taille reste importante, tandis que les matériaux fermentescibles, eux, se déchiquettent rapidement et voient donc rapidement leur taille diminuer de manière importante, leur humidification, qui est forte, compte tenu de leur grand pouvoir d'absorption, conduisant rapidement à une dégradation de leur propre résistance mécanique.
Ainsi, le déchiquetage sélectif suivant l'invention, qui s'apparente en fait a une simple trituration, se distingue, déjà, par lui-même, d'un broyage qui affecterait indifféremment l'ensemble des matériaux traités.
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A fortiori, il se distingue d'un broyage qui réduirait systématiquement ceux-ci en des débris indistinctement de mêmes dimensions pour tous.
Comme indiqué, le tambour du déchiqueteur mis en oeuvre à cet effet a un diamètre au moins égal à 1 m, voire supérieur à une telle dimension.
Le diamètre de ce tambour est, donc, suivant l'invention, relativement grand.
Préférentiellement, s'agissant du traitement d'ordures ménagères, la vitesse de rotation qui lui est appliquée reste elle, au contraire, modérée.
En pratique, cette vitesse de rotation est inférieure à 500 t/mn, en étant par exemple de l'ordre de 200 à 300 t/mn, afin que les matériaux inertes à éliminer ne se trouvent effectivement pas sensiblement affectés par l'opération de déchiquetage correspondante.
En tout cas, elle est bien inférieure aux vitesses de rotation usuelles des broyeurs, qui, elles, sont toujours supérieures à 500 t/mn, en étant par exemple de l'ordre de 1000 à 1500 t/mn.
Ainsi, comme recherché, seuls sont concernés par l'opération de déchiquetage les matériaux fermentescibles, et la granulométrie de ceux-ci se trouve ainsi progressivement réduite à une valeur relativement faible, de nature à en faciliter la sélection lors de l'opération de criblage ultérieure.
Le taux en matière organique du compost finalement obtenu se trouve dès lors avantageusement relevé.
Conjointement, la mise en oeuvre, suivant l'invention, pour le déchiqueteur, d'un tambour de relativement grand diamètre, évite que, par enroulement autour de ce tambour, les matières synthétiques en feuille ou en sac ne viennent progressivement occulter en tout ou partie celui-ci, au détriment de son efficacité.
L'expérience montre, en effet, que la présence dans les ordures ménagères de tels matériaux en matière synthétique présentant une longueur supérieure au
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développement d'une circonférence de diamètre supérieur à 1 m est quasi exclue.
S'agissant du compostage d'ordures ménagères, l'opération de déchiquetage suivant l'invention est avantageusement associée à une opération de reprise d'un tel matériau, telle que celle nécessaire au retournement d'un andain, ou celle intervenant entre une trémie d'alimentation et une chaîne d'affinage.
En effet, dans l'un et l'autre cas, le déchiqueteur correspondant s'intègre tout à fait dans la logique du processus de traitement correspondant.
S'agissant d'ordures ménagères en andain (s), il en facilite le retournement, le convoyeur à l'extrémité aval duquel est disposé transversalement son tambour formant alors le plancher d'un véhicule dont le châssis porte le bâti de ce tambour et dont la mobilité permet la reconstitution à l'avancement d'un tel andain.
Et, s'agissant d'ordures ménagères en trémie, il en facilite l'émottage avant l'affinage.
En pratique, plusieurs passages des ordures ménagères dans un tel déchiqueteur sont prévus, un premier passage assurant par exemple la préparation de celles-ci, tandis que plusieurs passages ultérieurs sont, comme indiqué, associés chacun respectivement à un cycle de leur compostage.
Dans tous les cas, que le tri densimétrique nécessaire à l'élimination des matériaux lourds intervienne avant de tels passages, après ces passages, ou entre deux de ceux-ci, le tri final par criblage permet d'obtenir la séparation en deux composants des ordures ménagères traitées, à savoir un composant constitué de refus inertes à éliminer, et un composant constituant un compost de qualité particulièrement riche en matière organique.
En pratique, la teneur en matière organique de ce compost peut, grâce à l'invention, être usuellement avantageusement supérieure à au moins 65 %.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à
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titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un déchiqueteur suivant l'invention, représenté installé sur un véhicule ; la figure 2 en est une vue latérale, suivant la flèche II de la figure 1 ; la figure 3 en est une vue partielle en élévation, suivant la flèche III de la figure 2 ; la figure 4 reprend, à échelle supérieure, le détail de la figure 3 repéré par un encart IV sur celle-ci ; la figure 5 est une vue partielle en coupe transversale, suivant la ligne V-V de la figure 4 ; la figure 6 est un diagramme illustrant les résultats obtenus avec le déchiqueteur suivant l'invention ;
la figure 7 est une vue latérale, qui, analogue à celle de la figure 2, se rapporte à une variante de réalisation.
Dans la forme de mise en oeuvre illustrée sur ces figures, le déchiqueteur 10 suivant l'invention équipe àdemeure un véhicule 11.
Ce véhicule 11 est par exemple constitué par une remorque à fond mouvant, c'est-à-dire une remorque dont le plancher est constitué par un convoyeur.
Ce véhicule 11 ne faisant pas par lui-même partie de la présente invention, il ne sera pas décrit ici.
Il suffira d'indiquer que le déchiqueteur 10 suivant l'invention est disposé à l'extrémité aval du convoyeur formant le fond mouvant correspondant.
En pratique, il est donc disposé à l'extrémité arrière du véhicule 11 concerné.
Globalement, le déchiqueteur 10 suivant l'invention comporte, monté rotatif sur un bâti 12 lui-même porté par le châssis 13 d'un tel véhicule 11, un tambour 14, dont le diamètre D est au moins égal à 1 m, et qui porte en saillie des doigts 15.
Dans la forme de réalisation représentée, le bâti 12
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comporte deux montants latéraux 16, qui sont convenablement solidarisés, à leur partie inférieure, au châssis 13 du véhicule 11, par exemple par boulonnage, et qui, à leur partie supérieure, sont reliés l'un à l'autre par une traverse 17.
Les montants latéraux 16 et la traverse 17 peuvent par exemple être réalisés à l'aide de tronçons de profilé en caisson, comme représenté.
En variante, il peut aussi bien s'agir de fers en U.
Quoi qu'il en soit, les montants latéraux 16 portent, chacun respectivement, les paliers 18 nécessaires au support du tambour 14, et l'implantation de l'ensemble sur le châssis 13 du véhicule 11 est telle que, avec ses doigts 15, ce tambour 14 se situe largement au-dessus du convoyeur formant le fond mouvant de ce véhicule 11, à une distance par exemple de l'ordre de 10 cm de celui-ci, en étant bien entendu disposé transversalement par rapport à ce convoyeur.
Dans la forme de réalisation plus spécifiquement représentée sur les figures 1 à 5, il est en outre prévu deux déflecteurs latéraux 20, en métal par exemple, qui, chacun respectivement, sont solidaires des montants latéraux 16 correspondants, un capotage supérieur 21, qui, solidaire de la traverse 17, est, en pratique à l'image de celle-ci, incliné sur l'horizontale, en se rapprochant du fond mouvant du véhicule 11 en direction de l'avant de celui-ci, et une tôle inférieure de protection 22, qui, suspendue à la partie basse de l'ensemble, est destinée à protéger d'éventuelles projections l'essieu arrière d'un tel véhicule 11.
L'assemblage de l'ensemble, qui peut par exemple se faire par soudage, relève de l'homme de l'art, et il ne sera donc pas décrit en détail ici.
De même, suivant des dispositions relevant de l'homme de l'art, les déflecteurs latéraux 20 et/ou le capotage supérieur 21 peuvent, si désiré, être renforcés par des raidisseurs.
De préférence, et tel que schématisé par un trait interrompu sur les figures 1 et 2, la partie inférieure des
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déflecteurs est amovible, pour faciliter l'accès à l'arbre 24 du tambour 14, en vue par exemple de son nettoyage.
Extérieurement, l'arbre 24 du tambour 14 porte, latéralement, à l'une de ses extrémités, un pignon 25 sur lequel est passée une chaîne 26 également passée en boucle sans fin sur un pignon d'entraînement 27 solidaire, lui, d'un quelconque arbre moteur 28.
Intérieurement, chacun des déflecteurs latéraux 20 porte, en saillie, autour de l'extrémité correspondante du tambour 14, un garde-boue 30, qui, formé par exemple d'un simple fer plat convenablement rapporté par soudage sur un tel déflecteur latéral 20, est destiné à protéger de tout enroulement de produit l'arbre 24 dudit tambour 14.
Si le diamètre D du tambour 14 est, suivant l'invention, au moins égal à 1 m, en étant par exemple précisément égal à 1 m, sa longueur L est indifférente.
En pratique, elle est évidemment adaptée à la largeur du véhicule 11 concerné.
Elle est donc par exemple de l'ordre de 2 m.
Bien entendu,. ces valeurs numériques ne sont données ici qu'à titre d'exemple, et elles ne sont pas nécessairement limitatives de l'invention.
Il en est de même pour les autres valeurs numériques qui seront données ultérieurement.
En pratique, les doigts 15 du tambour 14 sont disposés par rangées, suivant des génératrices de celui-ci.
Dans les formes de réalisation représentées, huit rangées de doigts 15 sont ainsi prévues, en étant régulièrement réparties circulairement autour de l'axe du tambour 14, et, d'une rangée à une autre, les doigts 15 sont alternés.
En pratique, également, les doigts 15 d'une même rangée sont portés par une barre 32, qui leur est commune, et qui est rapportée de manière amovible sur le tambour 14.
Par exemple, et tel que représenté, une barre 32 portant ainsi une rangée de doigts 15 est en prise à coulissement avec des glissières 33, qui, formées en
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pratique de simples cavaliers, sont solidaires du tambour 14 en étant échelonnées de place en place le long de la génératrice correspondante de celui-ci, et, pour son maintien longitudinal sur le tambour 14, il est prévu, à l'une au moins des extrémités d'une telle barre 32 et, de préférence, à l'une et l'autre de ses extrémités, des moyens d'arrêt appropriés, par exemple des boulons avec contre-écrous.
Dans la forme de réalisation représentée, chaque barre 32 ainsi mise en oeuvre porte ainsi dix-sept doigts 15, et l'espace entre ces derniers est de l'ordre de 10 cm.
De préférence, et tel que représenté, les doigts 15 sont chacun inclinés dans le même sens par rapport à la direction radiale R du tambour 14'passant par leur racine, en s'écartant de cette direction radiale R du côté amont de celle-ci par rapport au sens de rotation de ce tambour 14.
Ce sens de rotation a été repéré par une flèche F sur les figures 2 et 5.
Il s'agit en pratique du sens horaire.
L'angle d'inclinaison des doigts 15 par rapport à la
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direction radiale R correspondante est compris entre 0 et 90.,
Par exemple, il est voisin de 45*, tel que représenté.
Quoi qu'il en soit, il est le même pour tous les doigts 15.
Dans la forme de réalisation représentée, chacun de ces doigts 15 se présente sous la forme d'une plaquette à contour parallélépipédique dont le plan s'étend transversalement par rapport à l'axe du tambour 14.
Il s'agit en pratique d'une plaquette métallique.
Son épaisseur est par exemple de l'ordre de 1 cm.
Quoi qu'il en soit, ces doigts 15 sont convenablement rapportés sur la barre 32 qui les porte, par exemple par soudage, et la hauteur de la saillie qu'ils forment à la surface du tambour 14, et qui est la même pour tous, est, bien entendu, inférieure, barre de support 32 et glissière
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33 comprises, à la distance séparant ce tambour 14 du fond mouvant du véhicule 11.
Cette hauteur, donc, est, en l'espèce, inférieure à 10 cm.
Enfin, dans la forme de réalisation plus spécifiquement représentée sur les figures 1 à 5, le tambour 14 porte encore, suivant une génératrice, entre deux barres 32, un fer en U 35 propre au guidage d'une lame de coupe si la mise en oeuvre d'une telle lame de coupe s'avère nécessaire en raison d'un enroulement partiel de quelconques matériaux autour du tambour 14.
En service, et s'agissant par exemple du retournement d'un andain, un quelconque engin de reprise attaque cet andain et en déverse la matière sur le fond mouvant du véhicule 11, qui, suivant la flèche F'de la figure 2, la dirige alors systématiquement, pour son déversement, vers l'arrière de ce dernier.
Au passage, cette matière est travaillée par les doigts 15 du tambour 14 du déchiqueteur 10 suivant l'invention.
Ainsi qu'on le notera, il résulte du sens de rotation horaire de ce tambour 14 que ces doigts 15 travaillent à contre courant.
En pratique, ils assurent pour l'essentiel le déchiquetage des seuls matériaux fermentescibles de la matière travaillée, sans affecter sensiblement les matériaux en matière synthétique contenus par celle-ci.
Il résulte en outre de l'inclinaison propre des doigts 15, qui sont en quelque sorte"fuyants"par rapport à la matière qu'ils traversent, que la tendance qu'ils pourraient avoir à entraîner intempestivement les matériaux en matière synthétique de celle-ci, au risque de favoriser leur enroulement autour du tambour 14, se trouve minimisée, ces matériaux en matière synthétique retombant plus facilement, par gravité, grâce à cette obliquité, avant d'atteindre la partie sommitale dudit tambour 14.
Du fait de l'avance du véhicule 11, l'andain
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travaillé se reconstitue de lui-même à la sortie de celui-ci.
En pratique, il est préférentiellement appliqué plusieurs passages du déchiqueteur suivant l'invention à la masse d'un tel andain.
Par exemple, l'enchaînement des étapes du traitement d'ensemble des ordures ménagères constituant un tel andain peut être le suivant : un premier passage, de préparation, dans le déchiqueteur 10 suivant l'invention ; - l'élimination, par tri densimétrique, des matériaux lourds initialement présents ; trois nouveaux passages successifs dans le déchiqueteur 10 suivant l'invention, en alternance avec des phases de repos de l'ordre par exemple d'une semaine ; - l'élimination, par une opération de criblage, des matériaux en matière synthétique volumineux encore présents.
Mais, en variante, le tri densimétrique peut aussi bien intervenir dès l'origine, ou, au contraire, être pratiqué après le criblage.
Il s'avère en effet, dans ce dernier cas, que, parmi les matériaux lourds concernés, le verre conserve de toute façon une granulométrie suffisante pour qu'un tel tri densimétrique reste efficace.
Les résultats obtenus sont illustrés par le diagramme de la figure 6.
Sur celui-ci, qui concerne l'analyse granulométrique d'un compost dont le processus de traitement a impliqué trois passages successifs dans un déchiqueteur suivant l'invention, sont portés, en abscisses, la dimension, en mm par exemple, de la maille du tamis utilisé pour l'opération de criblage de ce processus de traitement, et en ordonnées le pourcentage, en poids sec, des produits retenus sur un tel tamis.
Les courbes I et I'se rapportent aux matériaux synthétiques légers et volumineux, la courbe I pour une vitesse circonférentielle moyenne à la pointe des doigts 15
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du tambour 14 égale à 375 m/mn, et la courbe I'pour une vitesse circonférentielle moyenne à la pointe de ces doigts 15 égale à 750 m/mn.
Les courbes II et II'se rapportent, dans les mêmes conditions, aux matériaux organiques recherchés, c'est-à-dire aux matériaux organiques non synthétiques ou fermentescibles, et les courbes III, III'aux matériaux lourds, soit, pour l'essentiel, au verre.
Pour une maille carrée de 20 mm de côté par exemple, la quasi totalité, soit plus de 95 %, des matériaux synthétiques est retenue, quelle que soit la vitesse de rotation du tambour 14, tandis que passent 45 % des matériaux fermentescibles lorsque cette vitesse est de 100 t/mn, soit 325 m/mn à la pointe des doigts 15, et 60 % lorsqu'elle est de 200 t/mn, soit 750 m/mn à la pointe des doigts 15, et que, conjointement, passe, dans l'un et l'autre cas, la quasi totalité, soit 90 %, du verre.
Ces résultats, qui ne concernent qu'un cas particulier donné ici à titre d'exemple, montrent que le déchiquetage suivant l'invention facilite la sélection des matériaux fermentescibles recherchés, car tout en réduisant leur granulométrie, il laisse quasiment inchangée celle des matériaux synthétiques à éliminer, et que, d'un certain point de vue, il y a intérêt à augmenter la vitesse de travail du tambour du déchiqueteur mis en oeuvre.
Mais, en pratique, une augmentation de cette vitesse de travail risque d'étendre intempestivement aux matériaux synthétiques légers et volumineux les effets du déchiquetage correspondant.
C'est pourquoi, suivant l'invention, elle est préférentiellement limitée à au plus 1800 m/mn à la pointe des doigts 15, en étant préférentiellement de l'ordre de 750 à 1100 m/mn, et, par exemple, voisine de 1000 m/mn.
Dans la variante de mise en oeuvre illustrée par la figure 7, le tambour 14 du déchiqueteur 10 suivant l'invention est disposé à l'abri d'un capotage plus développé que précédemment.
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1 J 1 1 En pratique, dans cette forme de réalisation, ce capotage comporte une partie rigide 38, qui, à l'arrière du capotage supérieur 21 et des déflecteurs latéraux 20, est rapportée en auvent sur ceux-ci.
Le capotage comporte, en outre, latéralement, suspendues aux côtés de cette partie rigide 38, aussi bien qu'aux déflecteurs latéraux 20 auxquels elle fait suite, des bavettes 39, en matière souple.
Des bavettes 40 sont prévues, de manière semblable, à l'arrière, le long de la tranche d'extrémité supérieure de la partie rigide 38.
Pour faciliter l'accès, si désiré, au tambour 14, certaines au moins de ces bavettes 39,40, voire même la totalité de celles-ci, peuvent être amovibles.
Par exemple leur suspension se fait très simplement à l'aide d'ensembles vis-écrou.
En outre, dans la forme de réalisation représentée, il est également prévu une bavette 42 à l'avant, le long de la tranche correspondante du capotage supérieur 21.
Enfin, dans cette forme de réalisation, un capotage est aussi prévu autour de la transmission assurant la liaison entre l'arbre du tambour 14 et l'arbre moteur correspondant.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution.
En particulier, bien que préférentiellement mis en oeuvre sur un véhicule ou autre engin mobile, lorsqu'il s'agit du traitement d'ordures ménagères dont le compostage se fait en andains, le déchiqueteur suivant l'invention peut tout aussi bien équiper une installation fixe, et cela peut être plus particulièrement le cas lorsqu'il s'agit d'ordures ménagères à faire transiter d'une trémie de stockage à une chaîne de traitement.
Bien entendu, également, le domaine d'application de l'invention n'est pas d'ailleurs nécessairement limité à celui des seules ordures ménagères, mais il s'étend de
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manière plus générale à celui de tout autre matériau hétérogène formé d'un mélange de produits dont la rigidité n'est pas susceptible d'entraver le fonctionnement du déchiqueteur à mettre en oeuvre.