Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un système de tamis pour un dispositif de broyage de matières, en particulier de matières poudreuses permettant un meilleur débit d'écoulement de la matière au travers du tamis pendant l'opération de broyage. L'invention concerne également un dispositif de broyage comportant un tel système de tamis.

Etat de la technique

[0002] De façon générale, les systèmes connus de traitement par broyage d'une matière telle qu'une substance solide ou poudreuse destinée à la fabrication d'un produit pharmaceutique, alimentaire ou autre, utilisent un rotor monté rotatif contre une partie filtrante, ou tamis. Le matériau à granuler est pressée entre le rotor et le tamis. Le tamis est typiquement conçu en deux ou plusieurs éléments, par exemple une toile et un cadre, reliés entre eux par différents moyens chimiques (colle) ou mécaniques (soudure).

[0003] Le tamis permet de trier la matière broyée lors de son

écoulement au travers du tamis. Le tamis est généralement composé d'une toile de tamisage entourée d'un cadre, ou encore de tôles soudées. La fragilité des tôles fines nécessite qu'elles soient supportées par des tôles plus épaisses, formant un cadre rigide. Cette liaison entre la tôle fine et celle plus épaisse du cadre n'est cependant pas idéale lorsqu'elle est combinée à l'utilisation du rotor pressant la matière contre le tamis.

[0004] Une architecture de tamis en plusieurs composants reliés entre eux engendre une fragilité du tamis. En effet, pendant l'opération de broyage dans laquelle la matière est pressée contre le tamis, les soudures entre les tôles sont susceptibles d'être fragilisées, conduisant

potentiellement à un risque de détérioration du tamis. En effet la fabrication de tamis pour machine de broyage est classiquement obtenue par la soudure entre une tôle de fine épaisseur perforée afin de laisser passer les matières traitées, à une tôle plus épaisse servant de berceaux. Les deux plaques métalliques sont ainsi liées par des moyens mécaniques ou chimiques, pouvant être qualifiés de fragiles ou de peu efficaces dès lors que leur liaison quelle qu'elle soit, peut être détériorée par le poids des matières traitées. Un tel agencement favorise de plus un taux élevé de rétention des matières. La matière broyée peut donc s'infiltrer dans des interstices entre la tôle perforée et la tôle épaisse. Ceci peut augmenter l'effet de colmatage de la matière broyée dans le tamis.

[0005] La demande de brevet FR2682050 concerne un dispositif de tamisage comportant un châssis support portant au moins une carcasse vibrante, équipée d'un cadre portant une toile de tamisage. Le cadre se présente sous la forme d'une structure rigide qui porte une toile de tamisage. La toile de tamisage est liée à ce cadre par l'intermédiaire d'un joint de colle. Une sonotrode couplée à un convertisseur électro-acoustique est fixée au cadre par l'intermédiaire de vis. Les vibrations ultrasoniques générées par la sonotrode sont transmises à la toile par l'intermédiaire du cadre et du joint de colle. Le déplacement que l'on peut donner à la toile de tamisage étant limité pour des raisons mécaniques, l'augmentation de l'accélération doit donc résulter de l'augmentation de la fréquence de la vibration. L'intérêt est par conséquent de superposer à la vibration dite mécanique de la toile de tamisage, une vibration ultrasonique dont la fréquence se situe entre 16 000 et 40 000 Hz. Ce document se réfère par conséquent à un dispositif de tamisage en deux parties, le tamis étant fixé au cadre du tamis par collage. Une telle architecture de tamis ne permet pas une transmission totalement efficace des vibrations. [0006] Le document W013004229 propose un cadre de tamis pour un tamis à ultrasons qui comprend une face supérieure permettant la fixation d'une toile de tamisage, une face inférieure opposée à la face supérieure, et une ouverture entourée dans le cadre du tamis. Le cadre du tamis comporte au moins une rainure s'étendant autour de l'ouverture de sorte que la partie du cadre qui est située dans le bord de la rainure oriente vers l'ouverture, et l'ouverture forme un conducteur acoustique de toile qui est au moins partiellement découplé du reste du cadre, du point de vue de la transmission des ultrasons. L'architecture du tamis est ici composée de deux ou plusieurs parties structurées.

[0007] Le document WO08040540 concerne un dispositif destiné à activer un textile filtrant cerclé d'un cadre de filtre, au moyen d'ultrasons. Ce moyen d'ultrasons comprend une pièce de transition et/ou un

conducteur d'ultrasons, et des moyens destinés à introduire les ultrasons dans le textile filtrant, en particulier un conducteur d'ultrasons. Le système de transport d'ultrasons chemine dans un passage à travers le cadre de filtre et est fixé à celui-ci. Le tamis est non métallique, il réside dans un dispositif en deux parties comprenant d'une part un textile filtrant, et d'autre part un cadre de filtre.

[0008] La demande de brevet FR2768948 propose un dispositif

d'assistance au tamisage et au décolmatage de la toile d'un tamis qui comprend une structure vibrante qui est en contact avec la toile du tamis, et qui est mise en vibrations par un générateur d'ondes, notamment ultrasonores. Cette structure consiste en une pièce ayant en section, la forme d'un L retourné avec une base et un épaulement ; la face inférieure de ladite base est raccordée au générateur et au moins l'extrémité de l'épaulement est en contact solidaire avec la toile, qui déborde de part et d'autre de la base. Le tamis évoqué dans ce document est un dispositif non métallique en deux parties rattaché à un générateur d'ondes.

[0009] Le document WO201 1066283 concerne une plaque perforée pour un tamis vibrant, la plaque perforée comprenant une plaque de base comprenant une pluralité d'ouvertures formées à travers celle-ci, et une bride formée d'un seul tenant avec la plaque de base. Le tamis lui-même n'est pas formé d'une pièce avec la plaque perforée. [0010] Les documents suscités se cantonnent cependant à l'utilisation de tamis constitués de plusieurs éléments.

[0011] Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention prévoit différents moyens techniques.

Bref résumé de l'invention [0012] Tout d'abord, un premier objet de l'invention consiste à prévoir un système de tamis pour un procédé de broyage, en particulier de matières solide ou poudreuses, permettant de réaliser le procédé de broyage en mode de flux continu,.

[0013] Un autre objet de l'invention permet le broyage de matières poudreuses avec une circulation fluide des matières poudreuses en évitant d'éventuels risques de stagnation de celles-ci dans le tamis, c'est-à-dire en réduisant au maximum le colmatage de la matière broyée dans le tamis

[0014] Encore un autre objet de l'invention consiste à prévoir une configuration du tamis qui permette de restreindre les risques de

détérioration du tamis lorsque des vibrations sont transmises sur sa structure afin de faciliter l'écoulement des matières poudreuses.

[0015] Un autre objet de l'invention vise de plus à garantir la

transmission optimale des vibrations par ultrasons exercées sur le tamis.

[0016] Pour ce faire, l'invention prévoit un système de tamis pour un dispositif de broyage, comprenant:

une partie filtrante à fines ouvertures destinée à coopérer avec un rotor du dispositif de broyage de manière à presser la matière à broyer à travers la partie filtrante; une partie support permettant le renforcement de la partie filtrante;

les deux parties constituant un élément monopièce.

[0017] Selon une telle configuration, le tamis monobloc présente des caractéristiques avantageuses. Un agencement monopièce permet en effet une circulation aisée des matières poudreuses dans le cadre du traitement par broyage, en diminuant fortement les risques de stagnation, ou de colmatage, de matières. Une telle configuration permet de plus d'éviter les risques de détérioration de l'objet lorsque des vibrations sont exercées sur celui-ci de manière continue. Le recours à un tamis monopièce permet d'accroître le rendement de broyage et de diminuer les micro

échauffements. De plus, une telle configuration de tamis permet

d'envisager un système de traitement par broyage de diverses catégories de matières solides ou poudreuses. [0018] Selon un mode de réalisation avantageux, le tamis constitue un élément monopièce dans lequel la partie filtrante est venue de matière avec la partie support. Cette configuration monopièce et monomatériau permet d'optimiser le niveau de transmission du cadre vers la partie filtrante, pour une meilleure efficacité globale du système de broyage. [0019] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le tamis constitue un élément monopièce qui est en alliage métallique.

[0020] Selon une variante avantageuse, le support est constitué d'une surface pourvue d'une pluralité d'ouvertures, chacune étant pourvue d'une zone de filtration comportant des ouvertures adaptées à cette fonction. [0021] De manière avantageuse, l'élément monopièce est obtenu par usinage chimique à l'aide de masques spécifiques. [0022] Selon un autre mode de réalisation, l'usinage chimique est préférentiellement effectué par le placement d'une plaque brute dans un bain chimique sur laquelle sont apposés des masques dimensionnés respectivement pour la partie support et pour la partie filtrante. [0023] De manière avantageuse, le tamis est relié par un anneau connecteur à un générateur de vibrations facilitant l'écoulement en continu de matières poudreuses à travers la partie filtrante.

[0024] L'invention prévoit également un dispositif de broyage

comprenant un tamis constitué d'un élément monopièce. Des vibrations engendrées par un générateur de vibration peuvent être exercées sur le tamis, le tout faisant partie intégrante d'une enceinte, regroupant les éléments fonctionnels dudit dispositif.

Brève description des figures

[0025] Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :

la figure 1 est une vue de la plaque composant le tamis, après perforation des ouvertures multiples et délimitation du support ;

la figure 2 est une vue en perspective d'une partie du tamis monopièce comprise dans un dispositif de broyage, selon un mode de réalisation;

la figure 3 est une vue en coupe d'un système de tamis compris dans un dispositif de broyage selon un autre mode de réalisation; et

la figure 4 est une représentation en perspective de l'ensemble fonctionnel de dispositif de broyage comprenant le système de tamis en dehors de l'enceinte du dispositif de broyage, selon un autre mode de réalisation. Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention

[0026] La figure 1 illustre un exemple de réalisation d'un tamis 1 pour un dispositif de broyage, dans une vue en perspective où le tamis est représenté à plat. Le tamis monopièce 1 est constitué d'un matériau en alliage métallique, composé d'une partie filtrante 6 et d'une partie support 5 agencées de manière à former un seul bloc. La partie support 5 est pourvue de larges ouvertures 3 dans lesquelles figurent les éléments de la partie filtrante 6. La partie support constitue un élément épais et solide, assurant au tamis 1 une certaine rigidité. La partie filtrante 6 est composée de fines ouvertures 4 afin de faciliter un débit fluide d'écoulement des matières. Un tel agencement en tamis monopièce 1 permet, par opposition aux tamis antérieurs constitués de plusieurs éléments collés ou soudés, d'éviter que les matières poudreuses soient susceptibles de s'immiscer dans des cavités, inexistantes dans cette architecture. Les formes et dimensions propres aux différentes ouvertures du tamis monopièce sont ici

représentées sous forme circulaire; toutefois la forme arrondie n'est pas exhaustive puisque une multitude de formes peuvent être envisagées pour remplir la même fonction.

[0027] La figure 2 est une représentation en perspective d'une partie du tamis monopièce 1 comprise dans un dispositif de broyage 10, de type broyeur de moulin à marteaux. Dans l'exemple illustré, le dispositif de broyage 10 comprend une enceinte 1 1 qui définit une chambre 16 de broyage, laquelle peut être remplie de la matière à broyer, un ensemble rotor 14 monté rotatif dans l'enceinte 1 1 et un tamis 1 pour fractionner la matière broyée par l'ensemble rotor 14, qui se déplace et se déploie au- dessous de l'ensemble rotor 14. Une unité d'entraînement 20 est conçue pour commander les mouvements de l'ensemble rotor 14 par rapport au tamis 1 pendant l'opération de broyage.

[0028] La figure 3 illustre un autre exemple d'un dispositif de broyage 10 dans son ensemble, ici un type à tamis conique représenté en coupe, utilisant un tamis monopièce 1 tel que précédemment décrit. Ce système est intégré dans une enceinte 1 1 de protection tubulaire définissant la chambre 16 de broyage et dans laquelle le tamis 1 est monté de façon coaxiale. Le tamis 1 est de forme tronconique qui se rétrécie vers le bas. . Un ensemble rotor 14 est monté rotatif dans le tamis 1. Dans la

configuration illustrée à la figure 3, le rotor 14 comprend deux lames 141 de broyage symétriques arrangées pour que l'espace entre chaque lame 141 et le tamis soit essentiellement constant. Pendant une opération de broyage, le rotor 14 tourne par rapport à la paroi intérieure du tamis 1 de manière à presser la matière à broyer provenant du haut de la chambre 16 contre le tamis 1 et en la faisant passer au travers des ouvertures 4 du tamis 1.

[0029] L'enceinte 1 1 de protection permet de disposer l'ensemble fonctionnel d'un système de broyage de matières poudreuses dans un environnement fermé et protégé afin que le procédé de broyage puisse être effectué dans des conditions spécifiquement contrôlées. Dans l'exemple illustré, l'enceinte 1 1 est délimitée par une paroi 13 dont les dimensions sont adaptées en fonction du volume requis pour loger l'ensemble fonctionnel du système de broyage.

[0030] Le tamis monobloc 1 représenté dans les différentes figures, sous des angles variés, est un tamis monopièce 1 en alliage métallique. Cet élément monopièce est obtenu grâce à un procédé de fabrication spécifique par usinage chimique qui s'oppose au procédé de fabrication de tamis antérieurement connu.

[0031] La fabrication du tamis monopièce est rendue possible par usinage chimique. Une plaque brute est plongée dans un bain chimique. On utilise des masques différents sur les deux faces de la plaque. Les profondeurs de perforations sont ensuite gérées de manière précise afin d'obtenir une partie filtante 6 à fines ouvertures d'un côté 4, et une partie support 5 à larges ouvertures 3 de l'autre. [0032] Dans un mode de réalisation, le tamis monopièce 1 est couplé à un générateur de vibrations 7 par l'entremise d'un anneau connecteur 12, entourant le tamis 1. Une telle configuration a pour effet de faciliter l'écoulement de la matière broyée au travers du tamis 1. L'effet de la vibration permet d'éviter que la matière vienne s'agglomérer dans les ouvertures 4 du tamis 1 pendant l'opération de broyage, permettant ainsi un flux continu de la matière broyée, sans intervention humaine. En effet, les vibrations engendrées par le générateur de vibrations 7 sont transmises à la partie filtrante du tamis 6 de manière très efficace. Cela entraine une accélération de la circulation de la matière broyée, en permettant notamment d'éviter les risques de stagnation des matières poudreuses. L'architecture monopièce empêche par ailleurs la fragilisation du tamis par les vibrations exercées dès lors que ce dernier est dépourvu de zones de collage ou de soudure. [0033] Dans les exemples illustrés aux figures 2 et 3, le générateur de vibrations 7 est couplé à l'anneau connecteur 12 par l'intermédiaire d'un bras conducteur de vibrations 9 et par un adaptateur 8, ou connecteur. La figure 4 est une représentation en perspective du même système de broyage que celui de la figure 3 mais où les éléments internes à l'enceinte de protection 1 1 sont représentés en dehors de celle-ci, afin de visualiser d'avantage certains éléments fonctionnels de la chaîne de vibrations, et notamment l'anneau transmetteur de vibrations 12.

[0034] Le couplage du générateur de vibrations 7 au tamis 1 peut être assuré par une autre configuration que celle de l'anneau connecteur 12 illustrée aux figures 2 et 4. Par exemple, le générateur de vibrations 7 peut être couplé directement à la partie support 5 du tamis 1. Dans la figure 3, le générateur de vibrations 7 est couplé au tamis 1 par l'intermédiaire d'un arc 12 disposé à une extrémité du tamis 1 de forme cylindrique.

[0035] L'enceinte 1 1 permet non seulement un broyage des matières poudreuses dans un environnement sain et opaque, mais sert également à recueillir les matières poudreuses ayant transité par le tamis monopièce 1. Le système de broyage des matières poudreuses par broyage permet ainsi un traitement de manière continue des matières, sans intervention humaine, grâce à la combinaison entre le tamis monobloc 1 et le dispositif de vibrations 7, 8, 9. Les dimensions de l'enceinte 1 1 sont également avantageusement définies de façon à prendre en compte le dispositif de vibrations relié au tamis.

[0036] Lors d'un procédé de broyage avec le système de tamis 1 comprenant le générateur de vibrations 7, le débit d'écoulement de la matière au travers du tamis peut être jusqu'à 50% supérieur au débit atteint en utilisant un tamis comprenant deux ou plusieurs parties et en absence de vibration exercée sur le tamis. Il y a donc-moins de rétention de matière dans la chambre de broyage améliorant ainsi le rendement de l'opération de broyage. D'autres avantages incluent la température moins élevée générée par l'opération de broyage et une puissance moindre pour faire tourner le rotor pendant l'opération de broyage.

[0037] Le système de traitement préalablement décrit est

avantageusement utilisé dans le cadre d'un procédé de traitement de matières, en particulier de matières poudreuses, avec des étapes impliquant des opérations mécaniques effectuées sur la matière, comme par exemple des opérations de tamisage, de centrifugation, de pesage, de tri, de granulométrie, ou autre opération mécanique. Le procédé convient particulièrement bien aux matières poudreuses, sans exclure d'autres formes de matières, par exemple granuleuses.

[0038] Les Figures et leurs descriptions faites ci-dessus illustrent l'invention plutôt qu'elles ne la limitent.

[0039] Les signes de références dans les revendications n'ont aucun caractère limitatif. Les verbes "comprendre " et "comporter" n'excluent pas la présence d'autres éléments que ceux listés dans les revendications. Le mot " un " précédant un élément n'exclue pas la présence d'une pluralité de tels éléments. Numéros de référence employés sur les figures

1 tamis

10 dispositif de broyage

1 1 enceinte

12 anneau connecteur

13 paroi

14 ensemble rotor

141 lames de broyage

16 chambre de broyage

20 unité d'entrainement

4 ouvertures

5 partie support

6 partie filtrante

7 générateur de vibrations

8 connecteur

9 bras conducteur