Lummus Aperçu doux égrenage

Ginning Overview

LE DISPOSITIF LUMMUS POUR UN EGRENAGE EN DOUCEUR

L’activité de base de Lummus reste ancrée dans sa ligne de fabrication de machines d’égrenage, connue sous le nom de « dispositif Lummus pour un égrenage en douceur ». Au fil des ans, à chaque fois qu’une usine d’égrenage a posé un jalon dans l’industrie cotonnière, elle a présenté une caractéristique commune, celle d’utiliser des équipements Lummus. Lorsque la fiabilité et les performances comptent le plus, Lummus est le nom qui vient à l’esprit.
Tous les équipements Lummus sont conçus pour préserver et protéger les qualités de la fibre de coton au cours du processus d’égrenage. La multiplicité des caractéristiques concernées (variété du coton, méthode de récolte, durée de la saison d’égrenage, production journalière/saisonnière …etc.) est telle qu’une grande expérience dans ce domaine est requise. Seule une société connaissant et comprenant ce qu’implique la construction d’une unité d’égrenage en est capable.

Généralités

Une unité d’égrenage de coton, en Anglais “cotton gin” ou “ginnery,” est une usine de traitement comprenant des équipements variés, chacun ayant une fonction spécifique. Les machines sont disposées de manière à assurer des séquences d’opération bien définies : déchargement du coton graine, préparation, défibrage de la graine, nettoyage de la fibre, évacuation de la graine et des déchets, conditionnement et emballage de la fibre de coton. Le terme anglais « gin plant » ne doit pas être confondu avec « gin stand », c’est-à-dire l’égreneuse. Cette machine assure la séparation de la fibre et de la graine.
Les premières usines d’égrenage étaient relativement simples, car le coton était propre, sec et récolté à la main le jour même. Peu de préparation était alors nécessaire avant l’égrenage. Par la suite, les nouvelles méthodes de collecte (arrachage peu méticuleux des capsules, cotton picker, cotton stripper) ont entraîné la présence de déchets chargés en humidité dans le coton graine arrivant à l’usine. Il a donc fallu progressivement installer des équipements additionnels en amont (séchage, pré nettoyage) et en aval (nettoyage fibre) du dispositif d’égrenage afin d’optimiser les qualités marchandes de la fibre produite. Une usine d’égrenage classique est aujourd’hui beaucoup plus sophistiquée qu’il y a cinquante ans. Les capacités des machines sont sans cesse poussées vers de nouvelles limites. La tendance dans le monde de l’égrenage est en effet au regroupement pour des raisons financières, tout en maintenant une capacité globale de traitement constant pour faire face à la production.

Séquences du traitement

Deux principaux types sont cultivés dans le monde : le coton Upland, à graine velue, et le coton à fibre extra longue (ELS) ou Pima (graine nue). Les variétés Upland couvrent la grande majorité des surfaces cotonnières. Ce coton est égrené à la scie. Sa fibre est utilisée pour le fil bas de gamme dans la production des denims et pour la gamme moyenne dans les sous-vêtements et autres produits textiles variés. Le coton à fibre extra longue ELS est égrené au rouleau et représente un faible pourcentage de la production mondiale. On retrouve la fibre longue dans les produits textiles haut de gamme et tissus fins.
Le dispositif Lummus pour un égrenage en douceur offre des équipements permettant de traiter ces deux types de coton. Les machines en amont de l’égrenage proprement dit sont généralement similaires, mais les procédés d’égrenage et de nettoyage de la fibre sont sensiblement différents. D’une manière générale, la plupart des usines modernes comportent tous, ou presque tous les dispositifs énumérés ci-après, avec un niveau de sophistication variable :

  • Déchargement
  • Séchage et pré nettoyage
  • Distribution et trop-plein
  • Alimentation et égrenage
  • Nettoyage de la fibre
  • Condenseur et humidification de la fibre
  • Pressage et manutention des balles de coton

Système de déchargement

Le système de déchargement permet l’introduction du coton graine dans le circuit d’égrenage. Lorsque le coton est acheminé à l’usine en sacs ou en vrac, des télescopes sont utilisés pour aspirer celui-ci et l’envoyer vers un séparateur de déchargement. Le rôle de ce dernier est d’extraire le matériau transporté du flux d’air.

Dans les usines équipées pour le traitement de modules de coton graine, un système d’alimentation des modules à disperseur mobile ou fixe est installé. Le disperseur est équipé de cylindres rotatifs à picots qui désagrègent le module compacté et assurent un mélange homogène des différentes couches constituant celui-ci.
La trémie de régulation automatique, ou trémie tampon est l’élément suivant dans le dispositif. Elle assure l’alimentation régulière d’un coton graine bien ouvert dans le premier étage de séchage grâce à un jeu de rouleaux à vitesse variable, suivi d’un cylindre disperseur et d’une roue à vide (écluse rotative). Lorsqu’un système d’alimentation par modules est en place, la trémie de régulation est généralement installée en fosse sous le disperseur. Dans le cas où des télescopes sont uniquement utilisés, elle est placée hors sol, sous le séparateur de déchargement.

Systèmes de séchage et pré nettoyage

En fonction de la teneur en eau et en déchets du coton graine entrant, les unités d’égrenage sont équipées d’un étage de séchage et pré nettoyage (coton récolté à la main) ou de deux étages pour du coton récolté mécaniquement. Des brûleurs à gaz ou à pétrole échauffent l’air de séchage/convoyage. Des tours de séchage à chicanes sont dimensionnées en tenant compte d’un rapport spécifique air/coton graine, de manière à optimiser le séchage dans des limites raisonnables de température de l’air.
Sortant de la tour de séchage, le coton graine est transporté par le courant d’air chaud vers un nettoyeur incliné à air chaud. Celui-ci comporte des cylindres à picots, qui déplacent le coton contre des grilles de nettoyage, afin d’éliminer les petits déchets et d’ouvrir les capsules de coton. Le nettoyeur à air chaud agit également comme un séparateur au travers duquel l’air de transport, maintenant chargé en humidité et en déchets, et évacué. Une écluse alvéolaire assure l’étanchéité du nettoyeur dans le circuit de décharge du coton graine.
Le deuxième nettoyeur du premier étage est du type extracteur. Le coton y est introduit par gravité sur des tambours extracteurs équipés de segments de scies. Ce nettoyeur est conçu pour éliminer les tiges, feuilles et autres déchets lourds après séchage. Dans les régions où la récolte est effectuée par des « cotton pickers », Lummus préconise le « Little Giant Stick and Green Leaf Machine ». Mais lorsque le coton est collecté par un « cotton stripper », il est préférable d’utiliser un « Lummus Stripper and Ground Harvester (S&GH) Machine ». Parfois, les conditions de récolte sont telles que les deux types de nettoyeurs (S&GH Machine et Little Giant Stick Machine) sont incorporés au premier étage sous le nettoyeur à air chaud.
Pour le second étage de séchage, un brûleur indépendant peut être utilisé comme source de chaleur. Une autre option consiste à soutirer de l’air chaud provenant d’un brûleur unique, plus largement dimensionné. En fonction de la teneur en eau initiale du coton traité, un second étage peut ne pas s’avérer nécessaire. Souvent, le transfert en air chaud du produit, depuis le premier étage de nettoyage vers le second, dans une tuyauterie conventionnelle de section circulaire, donne des résultats satisfaisants.
Le second étage de pré nettoyage (ou premier étage pour du coton récolté manuellement) comporte un nettoyeur à air chaud seul ou monté sur un nettoyeur TrashMaster. Le nettoyeur à air chaud remplit les mêmes fonctions que dans le premier étage. Le TrashMaster est alimenté par gravité. Il est spécialement conçu pour éliminer, grâce à ses cylindres à picots, tiges, bractées, feuilles et autres larges débris végétaux fibreux. Ceux-ci sont évacués au travers de grilles dont les barreaux largement espacés laissent également passer une certaine quantité de bon coton, qui est ensuite récupéré et réinjecté dans le circuit après avoir subi un traitement supplémentaire dans l’élément extracteur de la machine.

Distribution et système de trop-plein

Le convoyeur distributeur est un transporteur à vis hélicoïdale assemblé dans une auge spécialement conçue. Il reçoit le coton graine provenant des équipements de pré nettoyage installés au-dessus, et le distribue dans les trémies surplombant les alimentateurs extracteurs. Le surplus de coton est recueilli dans une trémie de trop-plein automatique. Celle-ci alimente pneumatiquement un séparateur de trop-plein, dont le rôle est de recycler ce surplus dans le convoyeur distributeur.

Système d’alimentation et d’égrenage

Nous arrivons maintenant au cœur d’une usine d’égrenage, quel que soit le type de coton traité. Dans le cas d’un coton Upland, l’installation comprendra une ou plusieurs (généralement pas plus de cinq) égreneuses à scies, chacune équipée de son alimentateur extracteur. Les modèles actuellement produits par Lummus sont les égreneuses à scies Imperial III, disponibles en 170-Scies (96″ ou 2,44m de large) et 116-Scies (66″ ou 1.68m de large). Toutes les égreneuses Imperial III sont alimentées par un alimentateur Model 700 II Feeder de largeur correspondante. L’alimentateur 700 II est le dernier pré nettoyeur de la chaîne. Il permet aussi la distribution uniforme d’un coton ouvert et non en grappe, ce qui facilite un égrenage de qualité à cadence élevée. Les égreneuses Imperial III Gins offrent les meilleures performances par unité de largeur, tout en préservant la qualité de la fibre. La production de croisière d’une 170-scies Imperial III est de l’ordre de quinze (15) balles par heure. Il n’est pas rare d’observer des cadences allant jusqu’à dix-huit (18) balles par heure lorsque que les caractéristiques du coton le permettent. Dans ces conditions, une usine de 4/170 peut produire plus de soixante (60) balles par heure. De nombreuses installations de par le monde en ont déjà régulièrement fait la démonstration.

Pour le coton extra longue soie (ELS), Lummus propose l’égreneuse à rouleau Rota-Maticä Roller Gin et son alimentateur. La Rota-Matic a une largeur utile de 40″ (1m), et sa capacité est donnée pour 1.5 à 2 balles par heure. De ce fait, une usine d’égrenage à rouleau comporte généralement de 6 à 30 ensembles égreneuses/alimentateurs, répartis sur deux lignes de quinze égreneuses.

Systèmes de nettoyage de la fibre

Après avoir été séparée de la graine, la fibre est soumise à un certain degré de nettoyage. Une fois de plus, les conditions du nettoyage dépendent du type de coton traité. Dans les unités d’égrenage à la scie, le premier nettoyeur fibre est généralement un Super-JetÒ installé directement après l’égreneuse. Le Super-JetÒ, inventé par Lummus, utilise le principe de centrifugation pour éliminer les corps étrangers. Ce nettoyeur de fibre ne comporte aucun élément mobile, et de ce fait est le seul à ne causer aucun dommage à la fibre.
Depuis le Super-JetÒ, la fibre est dirigée, soit vers un nettoyeur à scies simple, soit vers un ensemble de deux nettoyeurs en série (tandem). Ceci dépend du taux de charge du coton. Dans un nettoyeur à scies, la fibre est peignée, puis battue sur des barres de battage. Les déchets ainsi éjectés sont entraînés dans un flux d’air qui les éloigne des scies. Les nettoyeurs fibre à scies Lummus sont disponibles en deux dimensions : 86″ (2,18m) pour une installation en aval d’une égreneuse 116-scies, et 108″ (2,74m) derrière une 170-scies. Deux types de nettoyeur fibre à scies sont offerts par Lummus. Le plus répandu est le modèle classique à régulation de nappe (Modèle 86 et Modèle 108) dans lequel la nappe de fibre est formée sur un tambour de condenseur à rotation lente. Cette nappe est ensuite introduite dans un mécanisme de rouleaux qui l’étire avant de la diriger sur des scies tournant à haute vitesse pour accomplir le peignage désiré. Lummus propose également un nettoyeur de conception différente. Il s’agit du Sentinelä (en version 86″ et 108″ de large), dans lequel la fibre n’est pas formée en nappe, mais est envoyée directement sur les scies. Ceci a pour effet de réduire l’effet agressif du peignage et de préserver les caractéristiques technologiques finales du produit fini (taux de fibres courtes réduit, moins de neps, meilleure uniformité).
Pour la fibre extra longue, le nettoyage comporte soit une série de nettoyeurs inclinés à cylindres alimentant un nettoyeur Super-JetÒ , soit un nettoyeur fibre Lummus Guardianä. Le Guardianä est doté d’un condenseur surmontant un tambour batteur textile. En aval, un Super-JetÒ est incorporé à la machine. Le nettoyeur fibre à scies n’est jamais utilisé pour traiter du coton ELS, ceci afin de maintenir, autant que possible, les qualités désirées de la fibre.

Condenseur et système d’humidification de la fibre

La fibre nettoyée est transférée pneumatiquement dans une gaine appelée Lint Flue, vers le condenseur général, dont le rôle est de conditionner la fibre en nappe. Deux types de condenseur sont proposés par Lummus aujourd’hui, tous deux en diamètre de 60″ (1,52m) et 80″ (2,03m). Le condenseur classique (Standard Battery Condenser) comporte un tambour rotatif en tôle perforée équipé d’un simple système à trois rouleaux pour l’évacuation de la nappe. Dans la plupart des usines à haute capacité, l’installation d’un condenseur général humidificateur (Moisture Conditioning Battery Condenser ou MC Battery Condenser) permet de relever le taux d’humidité du coton dans la machine, et le système d’évacuation comprime également la nappe. L’humidité est ainsi uniformément répartie dans la couche de fibre. Lorsque un condenseur général classique est utilisé, la nappe de fibre peut être humidifiée grâce à un jeu de rampes de pulvérisation monté sur la glissière de descente (lint slide), ou par un dispositif d’injection d’air humide au travers de tuiles placées dans le fond de la glissière. L’humidification de la fibre améliore considérablement la compressibilité de la fibre et réduit l’effort de pressage de la balle de coton. Il en résulte un économie d’énergie appréciable.

Pressage et manutention des balles de coton

Le dispositif final dans la chaîne de traitement est la presse, avec son système de manutention des balles de coton. Les dimensions des balles varient selon la zone de production dans le monde. D’une manière générale, celles-ci sont de 20″ x 54″ x 28″ (0,51m x 1,37m x 0,71m), densité 28 lbs/ft3 (449 kg/m3 – densité universelle U.D.) ou 20″ x 41″ x 28″ (0,51m x 1,04m x 0,71m), densité 32 lbs/ft3 (513 kg/m3 – haute densité Hi-D). Lummus propose des presses U.D. et Hi-D, à la fois en version « pressage vers le bas » pour les presses Lift-Box Dor-Lesâ (single-story) et en version « pressage vers le haut » pour les presses Premier/Hi-D Dor-Lesâ (two-story). Selon le modèle et la configuration du système, la capacité de conditionnement varie de vingt (20) à plus soixante (60) balles par heure.
Les divers composants de système de manutention (Bale Handling System) permettent une flexibilité d’adaptation à toutes les configurations possibles pour transporter les balles vers le lieu d’entreposage ou d’expédition (chariots, convoyeurs à chaîne, bascule, accumulateurs, etc.).