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PROCEDE POUR DECORTIQUER DES MATIERES FIBREUSES.
La présente invention se rapporte à un procédé pour décortiquer des matières végétales fibreuses comme le chanvre., la canne à sucre, le kénaf,la ramie ou le jute et particulièrement à un procédé assurant cette décortication par flexions répétées de faisceaux de ces fibres à grande vitesse et haute fréquence.
Dans les procédés actuellement connus pour séparer les fibres végétales l'une de l'autre et les séparer de la matière, généralement de la moelle., formant le coeur des tiges qui contiennent les fibres, on frappe les matières un grand nombre de fois par seconde à l'aide d'instruments obtus, et le choc de ces coups agissant à la manière d'un broyeur à marteaux, brise la structure de la matière maintenant les fibres ensemble et laissé ces fibres libres de se séparero Toutefois.,ces procédés ont également tendance à rompre les fibres elles-mêmes ou tout au moins à les affaiblir sensiblement par martelage, et on 4 cherché un procédé permettant d'effectuer la séparation des fibres sans les affaiblir indésirablemento
En outre, dans les procédés connus de séparation des fibres.,
la matière comprenant le coeur des tiges contenant les fibres désirées est, spécialement si la matière est relativement sèche, pulvérisée de telle manière qu'il est extrêmement difficile de la manipuler et qu'elle se perd généralement C'est ainsi que cette matière., bien que contenant souvent des éléments intéressants et dont on pourrait fabriquer avantageusement certains produits comme des aliments pour le bétail, est perdue et qu'il s'ensuit un gaspillage économique.
Les fibres particulièrement visées par le présent procédé sont celles qui forment une gaine au voisinage de la surface d'une tige végétale et entourent une zone centrale de fibres relativement courtes constituant la moëlleo Ces fibres sont généralement appelées filasse et sont relativement longues, flexibles et tenaceso Les fibres constituant la moelle ou
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parenchyme sont relativement courtes et cassantes, comme le sont d'autres couches fibreuses immédiatement voisines de la filasse et entourant cette dernière.
C'est pourquoi, si les tiges végétales sont soumises à des flexions rapides et répétées, les forces appliquées à la tige détachent les fibres plus courtes et plus cassantes et les séparent de la fixasse sans affecter sensiblement cette dernière, mais en séparant l'une de l'autre les fibres qui la constituento De cette manière, il est possible, en soumettant la matière végétale à des flexions rapides et répétées, de rompre les liens existant entre les fibres de la filasse elle-même et entre les fibres dé la filasse et lés fibres plus courtes qui l'entourent, en particulier celles du parenchyme, et de transformer la tige végétale en une mas- se' de filasse pratiquement non rompue et non raccourcie,
chacune des fibres de la-filasse étant complètement séparée des autres fibres de la masse et débarrassée des autres fibres de la tige végétale, la moêlle et les autres fibres qui lui sont associées étant alors dispersées dans la masse sous une forme suffisamment brisée et déchiquetée pour qu'on puisse les séparer par agitation ou soufflage, sans être cependant si réduites qu'elles ne puissent être utilisées comme sous-produits, par exemple pour l'alimentation du bétail.
Pour plus de clarté, le terme "décortiquer" sera utilisé dans la suite de la description pour désigner la partie du procédé consistant à rompre la liaison entre les fibres de la filasse elle-même et entre les fibres de la filasse et les fibres plus courtes qui l'entourent. Le terme "séparation" ou "nettoyage" désigne l'opération ayant pour effet d'éliminer les particules déchiquetées de moelle et d'autres fibres courtes dispersées dans la masse fibreuse à la fin du traitement de décortication et de fournir la filasse propre et exempte de toutes autres matières.
Un but de l'invention est donc de procurer un procédé pour détacher l'une de l'autre les fibres d'une matière fibreuse, particulièrement d'une matière fibreuse cellulosique sans affaiblir ou raccourcir indésirablement ces fibres.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé pour rompre la liaison entre les fibres de la filasse elle-même et entre les'fibres de filasse et les fibres voisines plus courtes, en particulier la moelle, associées à la filasse, et convenant particulièrement pour traiter les matières dont le centre est constitué de fibres relativement courtes, par exemple les tiges de maïs, la canne à sucre, le chanvre et de nombreuses autres matières,
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé pour rompre la liaison entre les fibres de la filasse elle-même et entre les fibres de filasse et les fibres voisines plus courtes, en particulier la moelle, comme ci-dessus, sans pulvériser exagérément ou réduire d'une autre manière la matière formant le coeur des tiges, mais en laissant cette matière en morceaux de grandeur appréciable,
ce qui permet de la manipuler par des procédés mécaniques.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé pour rompre la liaison entre les fibres de la filasse elle-même et entre les fibres de filasse et les fibres voisines plus courtes, en particulier la moëlle, comme ci-dessus, tout en conservant la structure physique de la matière constituant le coeur des tiges et contenant des éléments nutritifs, afin qu'on puisse la transformer en aliments pour les animaux.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de décortication de fibres de matières fibreuses sans raccourcir ou affaiblir sensiblement ces fibres.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé comme cidessus pouvant être mis en oeuvre par un dispositif à fonctionnement pratiquement continuo
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Un autre but de l'invention est de fournir un procédé comme ci- dessus pouvant être appliqué à l'aide de dispositifs relativement peu coû- teux et pouvant traiter un grand volume de matière fibreuse.
D'autres buts de l'invention apparaîtront aux spécialistes des procédés de ce genre à la lecture de la description ci-desspus, faite avec référence aux dessins annexéso Dans ces dessins :
Fig. 1 représente une vue de côté d'un segment de matière fi- breuse hachée en tronçons de longueur convenable, 2 ou 3 pouces par exemple (5 à 8 cm)o Fig. la montre une vue en bout du même segment,les parties importantes de la tige étant indiquées à titre de référence.
Figo 2 est une coupe centrale d'une fibre fléchie dans une di- rectiono
Figo 3 représente le faisceau de matière fibreuse de la Figo 2 soumis à une flexion dans la direction opposéeo
Figo 4 est une représentation schématique d'une partie d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé avec deux faisceaux de fibres dans le dispositifo
Figo 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la Figo 40
Figo 6 est une vue en coupe verticale d'une machine pour la mi- se en oeuvre du procédée
Figo 7 est une vue en plan d'une des plaques tournantes de la machine.
Fige 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la Figo 7.
Fige 9 est une vue oblique d'une autre plaque pouvant être utilisée dans la machine.
Figo 10 est une coupe suivant la ligne X-X de la Fige 9.
Figo 11 est une coupe centrale longitudinale d'une autre machine pour la mise en oeuvre du même procédéo
Figo 12 est une coupe suivant la ligne IX-JX de la Figo 11.
Le procédé de l'invention comprend (1) la mise en suspension d'un faisceau de matière fibreuse dans un courant de fluide et, tandis que le faisceau est en suspension, (2) sa mise en contact avec des dents écartées de façon appropriée,, qui effectuent la flexion du faisceau puis le libèrent rapidement,le faisceau entrant immédiatement ensuite en contact avec d'autres dents qui le plient à nouveau puis le libèrent, les flexions et libération s'effectuant sur des segments de faisceaux de plus en plus courtso
Pour atteindre les buts de l'invention, on s'est basé sur le fait que dans un faisceau allongé de fibres., fléchi transversalementà la direction des fibres, les fibres glissent les unes sur les autres et se séparento Tant que les flexions s'effentuent sans battage ou martelage exagéré,
le glissement et la séparation résultante des fibres peuvent s'effectuer sans endommager ou affaiblir appréciablement les fibres, et dans le cas de matières comportant une quantité importante de moëlle, ces opérations peuvent être effectuées sans réduire la moelle en morceaux exagérément petitso
Sur les Figso 1 à 3, on remarquera que le plan médian indiqué en 3 constitue en plan neutre lorsque le segment est soumis à une flexion, et ne supporte aucun effort, mais que les parties au-dessus de ce plan neutre, désignées par le chiffre 1, sont soumises à une compression et que tou-
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tes les parties en dessous dû plan neutre, désignées par le chiffre 2, sont soumises à une tensiono En outre.,, on remarquera,, considérant par exemple la partie 2,
que les efforts de tension sont plus marqués à l'extrémité inférieure de la section et diminuent progressivement vers le plan neutre 3 pour atteindre finalement zéroo Ainsi donc, deux fibres radialement adjacentes quelconques se trouvant entre l'extrémité 4 et le plan neutre 3 sont soumises à des efforts de traction différents et ont donc une tendance à glisser l'une sur l'autreo
Cette tendance des fibres radialement adjacentes à glisser l'une par rapport à l'autre, ainsi que la capacité plus réduite de supporter des forces de traction des fibres courtes, comparée à la capacité des fibres de la filasse, indiquées en 5 et 6, peut provoquer la rupture des fibres courtes dans le sens axial et les séparer l'une de l'autre et de la filasse dans le sens radial.
Ainsi donc, par flexion répétée d'une tige fibreuse déterminée un grand nombre de fois et dans de nombreuses directions différentes., les fibres courtes entourant les fibres de filasse se rompent en morceaux relativement petits et se détachent de la filasse. En outre,-et pour les mêmes raisons, les fibres de la filasse se détachent les unes des autres.
On remarquera qu'à mesure que chaque segment de la tige végétale se brise longitudinalement sous l'effet des forces de cisaillement créées par sa flexion, chaque partie d'un segment devient un nouveau faisceau qui peut être à nouveau fléchi et fendu de la même manière que le premiero
Toutefois, vu la nature irrégulière de la plupart des produits végétaux, les fentes qui se créent suivant un plan longitudinal quelconque ne se répartissent pas uniformément.
En d'autres mots, les fentes se produisent en certains points de ce plan et, en d'autres points, les fibres ou les fibres et la moelle restent unieso Il faut donc que le procédé comprenne d'autres opérations pour que la séparation se produise sur toute la longueur de toutes les fibreso On atteint ce but en réduisant progressivement la longueur du segment soumis aux flexionso Ainsi donc., au début du processus un segment relativement long, indiqué par exemple en A sur la Figo 3 est soumis aux forces de flexion, puis ce segment est progressivement ramené à une longueur beaucoup plus courte,,
par exemple la longueur B qui est soumise aux forces de flexion vers la fin du processuso De cette manière les forces de cisaillement s'appliquent à toutes les parties de tous les segments et on arrive à une séparation totaleo
Pour la mise en oeuvre automatique de ce procédé par une série d'opérations mécaniques, on utilise une première série de dents séparées s'étendant dans une zone délimitée de façon appropriée, et une deuxième série de dents séparées s'étendant entre les premières dents et également dans,la même zone.
En déplaçant les dents dans des sens opposés dans cette zone et en faisant passer les faisceaux de fibres dans la zone transversalement à la direction du mouvement des dents sous l'effet du déplacement d'un fluide passant dans la zone, on peut suspendre les faisceaux dans le fluide dans des positions choisies pour qu'ils soient maintenus de façon répétée au cours de leur déplacement dans la zone par deux dents d'une série et entrent en contact entre ces deux dents avec une dent de l'autre série, ce qui a pour effet de les plier comme le montre la Figo 4. Lorsque la dent 5 se déplace dans le sens indiqué par la flèche voisine de cette dent et entre les dents 6 et 7, le faisceau de fibres est soumis à une flexion brusque.
Lorsque la dent 5 continue plus loin que les dents 6 et 7, le faisceau de fibres se dégage et dans le tourbillonnement du courant de fluide provoqué par le passage rapide des dents dans le courante tourne autour de son propre axe avant d'entrer à npuveau en contact avec les mêmes dents ou avec d'autres.
L'écartement entre une paire quelconque de dents peut être progressivement réduit pendant ce processus ou, si la chose est
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plus avantageuse au point de vue du dispositif utilisée on peut employer une série de dents dans laquelle la dernière partie du processus est effec- tuée par des dents différentes de celles du début du processus les dents effectuant la dernière partie du processus étant plus rapprochées que les dents du début du processuso
On comprendra mieux le procédé par la description d'un appareil spécifique pour sa mise en oeuvre en notant cependant que cet appareil n'est décrit qu'à titre d'illustration du procédé et que celui-ci comme on l'a déjà fait remarquer, peut être appliqué de plusieurs manières différentes.
Sur les Figso 6 et 7, on peut voir un dispositif décrit ci-après.
Une base 13 supporte une virole inférieure 12 supportant à son tour une vi- role supérieure 11 écartée de la première. Un logement inférieur 22 se trouve à la partie supérieure de la virole inférieure 12 et supporte une plaque inférieure de fermeture 24. Un bossage creux 19 se trouve à la partie inférieure de la virole inférieure 12 pour recevoir l'extrémité supérieure du manchon 29, tandis qu'un bossage creux 34 à la partie inférieure de la plaque 24 peut recevoir l'extrémité inférieure du manchon 290 Un dispositif indiqué d'une façon générale en 46 supporte le ressort 39 déterminant la position du manchon 29. Ce manchon supporte à son tour les paliers 32 et 33 dans lesquels passe l'arbre 28. Cet arbre est entraîné par un moyen approprié par exemple la poulie 31 et entraîne une plaque tournante inférieure 57.
Une plaque supérieure non tournante 68 est fixée à la virole supérieure 11 de façon appropriée. Chacune des plaques porte des dents s'étendant vers l'autre plaque et ces dents s'engrènent entre elles.
La Figo 7 est une vue en plan des dents 72 prise dans une partie de la plaque tournante inférieure 570 Il est bien entendu que les dents de la plaque supérieure sont similaires à cela près que leur écartement radial leur permet de passer entre les dents de la plaque inférieure comme sur le dessin. Les dents représentées sur la Figo 7 sont relativement grosses et écartées dans la partie centrale de la plaque et deviennent de plus en plus petites et de plus en plus rapprochées, tant radialement que périphériquement à mesure qu'elles approchent de la circonférence. La matière est introduite sur la plaque par l'ouverture centrale 17 de la virole supérieure Il.11 et après passage entre les dents.!! sort par l'ouverture 18 ménagée entre les viroles supérieure et inférieure.
L'espace libre entre les dents est déterminé par le réglage vertical de la plaque tournante inférieure 57 et est évidemment suffisant pour que les fibres particulières traitées par la machine dans un cas déterminé soient simplement pliées entre les dents et non coupées ou rompueso
La Figo 9 est une vue en plan d'un autre modèle de plaque où les dents sont un grand nombre de tenons montés dans les plaques et s'éten dant depuis leurs surfaces en regard vers la plaque opposée. Les dents sont montées de façon appropriées par exemple par soudure ou comme sur la Fig.lOo Dans ce cas., toutes les dents ont la même grandeur mais sont disposées sur la plaque de façon à réduire progressivement leur écartement à mesure qu'elles se rapprochent de la périphérie.
Les aubes 65 sont placées à la périphérie de la plaque tournante inférieure 57 pour augmenter le courant d'air venant de l'entrée 17 et allant vers la sortie 18, afin d'augmenter la force du courant entraînant la matière fibreuse entre les dents puis à l'écart de la machine. Le passage rapide des nombreuses dents dans la zone comprise entre les plaques 57 et 68 assure un tourbillonnement rapide du courant d'air qui.,, sans faire obstacle à sa direction radiale vers l'extérieur,
agite les faisceaux de fibres portés par le courant d'air et les maintient en suspension et en mouvement continu l'un par rapport à l'autreo
La zone annulaire ménagée sur les côtés supérieurs et inférieurs
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par les plaques et commençant au bord inférieur 80 de la plaque supérieure non tournante 68 et aboutissant à la périphérie des plaques constitue ainsi la'zone dans laquelle s'effectue la décortication des tiges végétales et peut donc être appelée la zone de décortication.,
La matière fibreuse pénétrant dans la machine par l'entrée 17 et entrant dans la zone de décortication vient d'abord en contact avec les rangées inférieures de dents., par exemple suivant le trait pointillé 9 de la Figo 9.
Ce faisceau de fibres entre alors en contact avec une dent se déplaçant en sens opposé comme en 14 sur la Fig. 9 et le faisceau se replie comme sur la Fig. 4 lorsque la dent 14 le presse entre les dents 16 et 20.
Le faisceau de fibres momentanément libéré après son passage entre les dents 16 et 20 se déplace sur une courte distance vers-la périphérie des plaques avant d'entrer à nouveau en contact avec un autre jeu de dentset pendant ce mouvementp la turbulence de l'air entre les plaques 57 et 68 fait tourner le faisceau d'un certain angle autour de son axe propre, de sorte que la flexion suivante peut s'effectuer dans un sens différente
On remarquera que le courant d'air énergique dirigeant les fibres en spirale vers l'extérieur les maintient dans un alignement relatif afin qu'elles ne s'emmêlent pas dans les différentes dents.
A mesure que les fibres se rapprochent de la périphérie des plaques et atteignent la région où les dents sont de plus en plus rapprochées, les flexions s'exercent sur des segments de plus en plus courts d'un faisceau de fibres déterminé et on obtient ainsi la séparation complète mentionnée plus haute Toutefoisp il est important que les dents soient suffisamment écartées l'une de l'autre pour qu'un faisceau puisse passer entre elles, en tant que faisceau.,, sans être exposé à des coupures ou ruptures transversales. Ceci est représenté de façon plus ou moins exagérée sur la Fig. 4.
En ménageant un espace suffisant entre les dents pour empêcher les coupures ou ruptures.,, les faisceaux de fibres ne sont soumis qu'à des flexions et leur longueur n'est pas diminuée En outre.. les morceaux de moelle qui peuvent être entraînés avec les faisceaux de fibres ne sont pas pulvérisés mais passent à travers la machine en morceaux de grandeur appréciable et sont donc obtenus dans un état permettant de les manipuler plus facilement que si la moelle avait été pulvérisée, et offrant plus de valeur commerciale pour de nombreuses applicationspar exemple pour l'alimentation du bétail dans le cas des cannes à sucre ou des tiges de maiso
Les Figso 11 et 12 représentent un autre type de dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention,
qui comprend une virole cylindrique 35 munie d'une trémie 36 à une extrémité et d'un orifice de sortie 37 à l'autre.
Un arbre 38 passe dans les paliers 45 et 40, ce dernier étant maintenu dans un croisillon 41. Un tambour 42. creux de préférence,, est monté sur cet arbre. Une série de dents 43 sont montées sur la surface interne de la virole 35 et ces dents sont progressivement moins espacées à mesure qu'elles progressent depuis l'orifice d'entrée jusqu'à l'orifice de sortie de la virole. Une autre série de dents 44 sont placées à la surface périphérique du tambour 42 et leur écartement est réduit progressivement de manière analogue pour qu'elles passent entre les dents 43. Plusieurs orifices d'entrée d'air 46 sont placés sensiblement en regard et sur toute la périphérie de la zone entre la virole cylindrique 35 et le tambour cylindrique 42. Les palettes 47 sont situées à l'extrémité de sortie du tambour 42.
De cette manière lorsque des faisceaux de fibres à décortiquer sont introduits dans la trémie 36, un courant d'air les entraîne dans 1& zone de décortication où ces faisceaux sont pliés, tournés et repliés.. les flexions s'appliquant à des segments progressivement réduits qui sortent finalement par l'ouverture 370 On remarquera que les matières fibreuses sont soumises au même
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processus que ci-dessus mais avec un mécanisme entièrement différent du mé- canisme préféré décrit plus haut.
Lorsque les opérations de décortication sont achevées, il est relativement facile de séparer les particules rompues de moelle et les au- tres fibres courtes de la masse de filasse, par une ou plusieurs opérations connueso Ces opérations de nettoyage comprennent normalement le déplacement de la masse sur un plan incliné et peuvent également comprendre un traite- ment simultané-de cette masse par un courant d'air ou d'eauo Comme dans les procédés connus, l'agitation peut être obtenue en secouant l'écran ou en faisant passer le courant de fluide de façon pulsatoireo En variante,
la séparation peut être effectuée par un des types connus d'écrans à pâte et de mécanismes de criblage ou par une des formes connues d'écrans inclinés tournant avec circulation de fluide à contre courante ou par des séparateurs verticaux à courant d'air de forme connue.
Si la température du procédé de décortication doit être réglée il est évidemment possible de munir l'appareil illustré et décrit ci-dessus de systèmes appropriés d'échange de chaleur,, par exemple d'une chemise à circulation d'eau entourant la chambre de décortication et permettant de faire circuler un fluide d'échange de chaleur chaud ou froid, par exemple de l'eauo
On voit donc que le procédé décrit atteint tous les buts énumé- rés plus haut. Au cours d'expériences pratiques sur un grand nombre de ma- tières végétales,le procédé s'est révélé efficace particulièrement pour le lin, le chanvre.,, la canne à sucre, le kénaf, la ramie, le pita et le ju- te.
La moelle des faisceaux de fibres a été généralement détachée sans être pulvérisée et, et dans de nombreux cas, est sortie en morceaux pouvant at- teindre 1/4 de pouce (6,3 mm) comme dimension maximum.,
Bien entendu, les appareils et opérations ne sont décrits qu'à titre d'exemple et diverses modifications peuvent leur être apportées sans s'écarter de 1-'invention.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de décortication de faisceaux de matière fibreuse végétale caractérisé en ce qu'on met en suspension les faisceaux indépendants l'un de l'autre dans un courant de fluide et on conduit ce courant et les faisceaux qu'il contient en suspension dans une zone de décortication, on fléchit à plusieurs reprises les faisceaux sans le couper tandis qu'ils se trouvent dans la zone de décortication.,, et on conduit le faisceau et la matière décortiquée qu'il contient en suspension hors de la zone.