Écorceuse à anneau

L’écorceuse à anneau permet d’enlever l’écorce par une action de cisaillement perpendiculaire aux fibres. En effet, cette machine est composée d’un rotor ou anneau auquel sont installés des bras munis de couteaux qui tournent autour de la bille en lui appliquant une force radiale et une tangentielle. L’arête des couteaux gratte la bille et l’écorce est enlevée à mesure que la bille traverse l’anneau de l’écorceuse (Koch 1985, Chahal et Ciolkosz 2019) (figure 1.6).

L’écorceuse à anneau est la plus répandue dans l'industrie du sciage au Québec. Ce type d’écorceuse permet d’obtenir un taux de production assez élevé grâce à son fonctionnement automatique. Il offre également un écorçage efficace avec un faible niveau sonore (Lajoie 2015). Ce système est bien adapté aux petits et moyens diamètres avec des billes droites et cylindriques. Par contre, il n’est pas assez efficace pour des billes qui ont une courbure prononcée ou une forme irrégulière (Dalois 1990).

Figure 1.6 Principe de l’écorçage à anneau (adapté de Koch 1985).

1.2.5.1 Composantes principales

Le système d’écorçage à anneau comporte quatre sections principales : le dispositif d’alimentation, l’anneau ou le rotor, le dispositif de sortie et le dispositif d’évacuation de l’écorce (figure 1.7).

Le dispositif d’alimentation comporte le convoyeur d’entrée et les rouleaux d’alimentation. Le convoyeur d’entrée assure le transport des billes dans les rouleaux d’alimentation. Un système de monte-billes est généralement utilisé pour alimenter le convoyeur. Les rouleaux d’alimentation assurent ensuite l’entrainement, le positionnement et le centrage de la bille dans l’anneau (Laganière 2002). Il existe trois modèles de rouleaux d’alimentation. On distingue en premier lieu les rouleaux disposés en triangle avec un angle de 120° entre chaque deux rouleaux. Ils sont montés en porte-à-faux sur des bras oscillants à rappel automatique vers le centre de l’anneau (figure 1.8a). Le deuxième modèle de rouleaux d’alimentation est constitué au moins d’une paire de rouleaux superposés à axes horizontaux (une au-dessus de la bille et une en dessous) (figure 1.8b). Le troisième modèle assure l’entrainement des billes par chenille crantée. Un ou deux rouleaux en forme de diabolo sont fixés horizontalement (figure 1.8c). Ce système, réglable en hauteur, est déplacé par un vérin pneumatique pour assurer à la fois l’entrainement et le maintien de la bille (Lamoureux 2003).

La deuxième section, l’anneau ou le rotor, est muni des 3 à 8 bras d’écorçage, lesquels sont entrainés en rotation autour de la bille afin d’enlever l’écorce par grattage (cisaillement) à l'aide d’une pastille fixée à l’extrémité de chaque bras (figure 1.9). L’ensemble anneau et outils est guidé par roulement à billes et entrainé par une courroie reliée à la poulie du moteur électrique fixé sur le dessus de l’anneau (Laganière 2002, Lamoureux 2003). Chaque outil,

articulé en rotation est doté d’une rampe latérale. Au moment de l’entrée de la bille dans l’anneau, l’extrémité affûtée de la pastille se déplace du centre du rotor à la périphérie de la bille afin d’arracher l’écorce (Lamoureux 2003).

Le dispositif de sortie est généralement similaire au système d’alimentation. En effet, les rouleaux de sortie assurent le maintien et le centrage de la bille afin de terminer correctement l’écorçage.

Figure 1.7 Schéma représentatif des différentes sections d’une écorceuse à anneau (adapté

Les fragments d’écorce de dimension assez variables sont canalisés au moyen de déflecteurs dans les trémies afin d’être transférés par des convoyeurs vibrants ou des tapis roulants vers l’unité de stockage (Lamoureux 2003).

Figure 1.8 Écorceuse à anneau avec rouleaux d’alimentation en triangle (a) rouleaux

d’alimentation superposés (b) et écorceuse à anneau avec entrainement des billes par chenille crantée (c) (Lamoureux 2003).

Figure 1.9 Composantes d’une pastille fixée sur le bras de l’outil (Laganière 2003).

1.2.5.2 Angles de coupe de l’écorceuse à anneau

L’angle d’attaque (α) est mesuré entre une ligne tangente à la bille au point de contact et la face interne ou d'attaque du couteau (figure 1.10). En tenant compte de la grandeur du rotor, l’angle d’attaque varie avec le diamètre de la bille à écorcer. En effet, l'angle d'attaque diminue à mesure que le diamètre de la bille augmente. L’angle d’affûtage (β), appelé encore

angle de la pastille, est mesuré entre les faces d’attaque et de dépouille de la pastille (figure 1.10). L’ajustement de l’angle d’affûtage permet de modifier la profondeur de pénétration de la pastille dans le bois et d’améliorer la résistance à l’usure de l’outil. L’angle de dépouille (γ) est mesuré entre la ligne tangente à la bille au point de contact et la face de dépouille ou extérieure de la pastille (Calvert et Garlicki 1974).

Figure 1.10 Angles principaux d’écorçage (adapté de Calvert et al. 1975).

1.2.5.3 Paramètres de l’écorceuse

La vitesse de rotation de l'anneau et la vitesse d'amenage des billes sont généralement variables en fonction des propriétés des billes à écorcer. Le tableau 1.2 présente les vitesses du rotor et des rouleaux utilisés en fonction du diamètre de billes pour une écorceuse à 5 couteaux. Ainsi, pour une bille de 127 mm de diamètre, la vitesse de rotation du rotor devrait être de 440 tr/min et le moteur requis serait de 30 HP. La vitesse d'avance devrait être de 30,5 m/min et le moteur requis pour les rouleaux serait de 5 HP. Des modèles plus récents d’écorceuse à anneau peuvent fonctionner avec des vitesses d’avance allant jusqu’à 90 m/min selon les espèces et les diamètres des billes.

L’estimation de la vitesse d’amenage de la bille se fait en fonction du facteur de recouvrement. Ce facteur tient compte d’un chevauchement de la trace des couteaux faite sur

la bille pour s'assurer que ces derniers passent sur toute sa surface et enlèvent le plus d'écorce possible. En général, le chevauchement est supérieur en hiver (varie entre 10 et 35%). De plus, il est à noter que la vitesse d'avance sera également réduite de 25 à 50 % en hiver par rapport à celle utilisée en été (Laganière 2003).

Tableau 1.2 Vitesse d'amenage, vitesse de rotation et puissance requise en fonction du

diamètre (d'après Koch 1985).

Rotor Amenage Diamètre (pouce) Vitesse (tr/min) Puissance (HP) Diamètre bille (pouce) Vitesse (pi/min) Puissance (HP) 14 440 30 5 100 5,0 18 361 50 9 150 7,5 21 242 40 9 80 5,0 26 222 50 11 95 5,0 30 221 75 11 150 15,0 35 90 75 15 70 7,5 40 90 75 15 70 7,5