Brevet FR2040994A1 — publié le 19710129

Jusqu'à ce jour, et à de rares exceptions près, on pratique le séchage définitif des bois de sciage dit "à l'air" : les pièces de bois sciées à la longueur et à l'épaisseur désirées sont disposées en tas parallèlépipédiques, les couches superposées de pièces posées côte à côte, toutes dans le meme sens, chaque couche étant séparée de celles qui l'entourent par des liteaux, de façon à permettre la libre circulation de l'air entre les planches; ce séchage naturel est long; il dure plusieurs mois, parfois même plusieurs années; rares en effet sont les périodes où toutes les conditions optimales de température-et de degré hygrométrique de l'air de ventilation naturelle sont réalisées simultanément; les périodes de froid, de chaleur, d'humidité et d'aération se succèdent au cours des saisons dont les effets s'ajoutent parfois, s'accumulent souvent et provoquent aussi dans certains cas l'effet inverse de celui désiré au cours du séchage, retardant pernicieusement la durée du séchage. Si le séchage naturel à l'air ne nécessite aucune machine, et un minimum d'installation, une aire plane et préférablement une toiture, il est cependant coûteux du fait de la longue immobilisation du capitagque représente le bois scié en cours de séchage, et, dans une moindre mesure, la surface de terrain et de hangar nécessaire pour accumuler ces volumes de bois en cours de séchage; en outre, la qualité du séchage obtenue n'est pas parfaite: le degré de séchage peut être irrégulier et tout -ou partie des bois peut avoir souffert des intempéries au cours du séchage. la présente invention a pour objet un procédé et une ins- tallation évitant tous les inconvénients précités tout en conservant les avantages que le séchage dit "à-l'air" confère; elle a.pour objet de maintenir les conditions optimales du séchage naturel d' une manière ininterrompue dans des enceintes ou installations closes totalement isolées et à l'abri des irrégularités météorologiques, ce qui permet de réduire le temps de séchage à moins d'une semaine au lieu de cinq à six mois, voir plus d'un an, actuellement nécessaire, tout en produisant un bois séché à la perfection, exactement au degré désiré, de qualité et constance remarquables. A cet effet, le procédé de séchage suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'on introduit un volume déterminé de bois à sécher dans une cellule de volume correspondant, on ferme cette cellule, cn la fait traverser pendant un temps déterminé par de l'air arrivant à'un côté à une température et un degré hygromé trique choisis en fonction de la nature du bcis à sécher et du temps de séchage adopté, et sortant du côté opposé, on ouvre la celle et on retire ce volume de os de cette cellule quand le séchage désiré est obtenu. L'air chaud provient d'échangeurs de chaleur affectés individuellement et inséparablement à chaque cellule ou chambre de séchage; entre l'échangeur de chaleur et la cellule de séchage, l'air chaud traverse un mélangeur qui règle automatiquement sa température et son humidité, pour les conditionner exactement à. chaque instant au besoin du séchage et retarder ou accélérer auto matiquement le processus de séchage s'il s'avère trop rapide ou trop lent. Suivant un premier mode de réalisation de lsinvention convenant tout spécialement à une installation de caractère économique et d'importance réduite ou moyenne, chaque échangeur de chaleur est lié indissolublement à une chambre de séchage unique qu'il dessert en air chaud, Tous les échangeurs de chaleur d'une installation peuvent être disposés les uns au-dessus des autres, à des niveaux différents, dans une haute et large cheminée de tirage et d'éva- cuation des gaz de combustion du four destiné à produire les calories nécessaires au séchage; pour éviter les inconvénients des différences de dilatation des matériaux constitutifs, tous ces échangeurs peuvent être suspendus à l'intérieur de la cheminée, accrochés chacun à deux tirants verticaux parallèles diamétralement opposés dans 1n cheminée, portés eux-mêmes par une poutre horizontale montée à la partie supérieure de la cheminée; chacun de ces échangeurs de chaleur peut être constitué par un caisson de plus ou moins grande hauteur avec une entrée horizontale d'air froid, d'un coté, une sortie horizontale d'air chaud, du côté diamétralement oppose, et des tubes de filmée verticaux convenablement distribués, le traver sant de part en part, de façon à être chauffé par les gaz de combts- tion aspirés dans la cheminée et passant, d'une part, tout autour du caisson, entre sa paroi latérale et celle de ls cheminée, et, d'autre part, à travers les tubes de fumée verticaux. Une chaudière peut être disposée au-dessous de ces échan- geurs de chaleur, dans 12 même cheminée, accroche comme eux aux deux tirants diamétralement opposés dans ladite cheminée, à l'extrémité inférieure de ceux-ci; cette chaudière joue le double rôle de fournir la quantité de vapeur et d'eau chaude nécessaire pour donner à l'."-ftr de séchage le degré hygrométrique désiré, et d'abaisser la température des gaz en provenance du four à un degré telqu'ils ne risquent plus de détériorer les échangeurs de chaleur suspendus en aval, dans la cheminée;; ce ..a7 de combus- tien provenant du four, qui peut être du t.pe à réverbère, peuvent en effet être à une température de l'ordre de 1 000 C a la sortie du four et être abaissés à 200, 3000C à la sortie de la chaudière, température cÜe peuvent supporter sans dommages les échangeurs de chaleur. La suspension de tous les appareils à deux tirants permet de supprimer les effets nocifs des dilatations différentes de la chaudière, des échangeurs de température et des briques de la cheminée, qui tendraient à produire des efforts susceptibles de désagréger les maçonneries.en briques réfractaires, déjà fragiles de par leur nature. L'air venant de l'extérieur traverse les échangeurs de chaleur dans lesquels il s'échauffe et il est aspiré par des aspirateurs volumétriques qui peuvent être placés dans une salle d'équipement des cellules de séchage qui peut être située au ler étage immédiatement au-dessus de ces cellules et contenant un mélangeur de l'air chaud avec de l'air froid venant de l1exté- rieur pour en régler la température, et un doseur de vapeur ou d'eau froide transformée en fines gouttelettes destinéesà humecter au besoin le bois sans en modifier la couleur et en lui évitant les déformations excessives et les fentes provoquées par un séchage trop brusque de certaines parties. Le four destiné à produire les calories nécessaires au séchage est conçu pour une marche continue, sans surveillance, avec un automatisme commandé directement par la soupape de sécurité de la chaudière qui fournit de la vapeur à température, c' est-à- dire à pression constante, en quantitc qui peut être limite aux besoins de toute l'installation de séchage. La sole du four peut être située au niveau du fond d'une trémie de combustible à réserve suffisante pour un mois; la masse du combustible peut être poussée à intervallesconvenables en direction d'une soufflante dont l'air assure la combustion parfaite du plus mauvais combustible; c'est ainsi notamment qu'on peut accumuler dans la tric, et utiliser comme combustible, de la sciure humide, des écorces vertes, des menus déchets de balayures de scierie.La poussée peut être assurée par un vérin hydraulique placé à l'arrière du four, agissant @ur une porte oscillante dont les charnibres horizontales sont disposées au bord supérieur; les poussées du vérin placé derrière la porte agissent à la menière de la taupe qui pousse à l'extérieur la terre provenant de la galerie qu'elle creuse en faisant gr@ssir des tas dans les prairies sans qu'elle apparaisse elle-même à l'e@ térieur. Pour avoir la certitude d'obtenir une combustion complète sans dépôt de suie ou de goudron, malgré la qualité médiocre du combustible employé qui peut consister dans des déchets trouvés sur place, sans valeur marchande et dont on ne sait généralement que faire, on peut utiliser avantageusement un four à réverbère permettant d'obtenir des températures élevées necessitées pour une combustion complète de tels combustibles. La marche du four est préférablement continue 4 heures sur 21'., comme ce le des séchoirs qu'il faut alimenter constamment en air et en vapeur. Suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention conçu plus spécialement pour des grandes installations, les échangeurs de chaleur sont collectifs, chacun deux étant commun à trois ou quatre cellules de séchage, ce qui permet de les chauffer à la vapeur vive, venant de la chaudière de base, donc à tempéra- ture constante et en quantité toujours supérieure zux besoins maxi- maux additionnés de toutes les cellules de séchage desservies par le même échangeur de chaleur collectif auquel les cellules sont reliées de façon inscparable, par construction. Toutes les autres conditions de fonctionnement sont les mêmes que dans le premier mode de réalisation; le fonctionnement est plus sur, plus facilement réglable, mais l'installation est plus coûteuse. Suivant un- troisième mode de réalisation de l'invention, la chaudière ét les échangeurs de chaleur, au lieu d'être suspen- dus à des tirants, à l'intérieur de 12 cheminée, sont disposés à même le soi, les uns à la suite des autres, entre le four et la cheminée, de façon à se trouver sur le trajet horizontal des --a de combustion s'échappant du four et aspirés pr la cheminée cui les évacue dans l'atmosphère. Dans tous ces modes de réalisation, une marche autonome et automatique du séchage dans chaque unité de séchage est assurée par un ensemble d'appareils commandés par thermomètres hygromètres suivant un programme préparé d'avance, que peut faire exécuter automatiquement une horloge appropriée ayant fourni des preuves de sécurité et de simplicité de fonctionnement On peut ainsi conserver automatiquement et indéfiniment toutes les conditions nécessaires à ltobtention dtun séchage par fait dans chaque cellule jouissant d'une autonomie complète sans autre intervention qu'éventuellement celle du gardien de jour ou de nuit qui sont forcément sur les lieux pour la surveillance gé nérale contre le vol et l'incendie. Chaque cellule est agencée pour que l'air, convenablement conditionné par l'ensemble des appareils précités, pénètre dans cel le-ci d'un côté, à travers un distributeur d'entrée, et ressorte de l'autre côté, à travers un distributeur de sortie, semblable au dis tributeur d'entrée, pour être recyclé ou évacué, après avoir traver sé de part en part les piles de bois à sécher contenues dans la cellule; un plafond mobile et tous autres moyens peuvent être pré vus pour empêcher tout passage de l'air de séchage du distributeur d'entrée au distributeur de sortie, si ce n'est à travers les pi les de bois; le sens du courant d'air conditionné peut être inver sé périodiquement, par exemple toutes les demi-heures, pour permet tre d'obtenir un séchage homogène de toutes les piles de bois. Progressivement et finalement après épuisement de toutes ses possibilités de séchage, l'air chargé de'buées est évacué dans l'atmosphère à travers une cheminée; son évacuation peut au besoin et automatiquement être activée par des jets de vapeur mis en mar che par l'intervention d'appareil hygrométrique à action directe sur les jets de vapeur. Le dessin annexé montre à titre d'exemple plusieurs modes de réalisation de la présente invention La figure-l est une vue en coupe d'une installation d' échangeurs de chaleur fonctionnant en continu. La figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue partielle, également en coupe, faite suivant la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe d'une variante. La figure 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne V-V de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe transversale, par un plan vertical, d'une cellule de séchage. La figure 7 est une vue en coupe, par un plan horizon- tal, faite suivant la ligne VII-VII de la figure 6. La figure 8 est une vue en coupe longitudinale, par un plan vertical, faite suivant la ligne VIII-VIII de la firure 6. La figure 9 est une vue en coupe par un plan horizontal, faite suivant la ligne IX-IX des figures 6 et 8. L'installation représentée aux figures 1 et 2 comporte un foyer 1, avec une voûte à réverbère 2, que peuvent traverser verticalement les gaz de combustion pour pénétrer dans 12 cheminée 3; dans celle-ci sont suspendus une poutre horizontale 4 montre;e à sa partie supérieure. deux tirants verticaux diamétralement opposés 5 et 6 auxquels sont accrochés, de bas en haut, une chaudière 7 et des échangeurs de chaleur 8, 9, 10, 11. et 12; chacun de ces échangeurs, oui comporte une entrée d'air frais 13 et une sortie d'air chaud 12, de même que la chaudière 7 comporte une entrée d'eau 15 et une sortie de vapeur 16, est constitué par des caissons circulaires 17 traversés de part en part, y compris leur fond 18 et leur dessus 1 . par des tubes de fumée 20. Le foyer 1 fig 2 est alimenté par une trémie 21 dans laquelle on peut déverser directement, au moyen de remorques 22 par exemple, le combustible qui s' y trouve accumulé et descend par gravité; c'est ainsi notamment qu'il a été prévu d'utiliser comme combustible des déchets de scieries qui non seulement n'ont aucune valeur marchande, mais encore dont on ne peut pas se-débarrasser sans frais; l'alimentation du foyer est assurée au moyen d'un panneau 23, osciliant autour de l'axe horizontal 24 dispos à sa partie supérieure, sous l'effet d'un vérin hydraulique 25; le- fonctionnement de ce vérin est automatique, suivant les besoins en combustible du foyer, en direction de la soufflante 26, grâce à laquelle on obtient une combustion parfaite du combustible employé, malgré sa basse qua- lité; les déchets de combustion s'écoulent le long du plan incliné 27 et sont recueillis dans la cuve 28. Dans la variante représentée aux figures 4 et 5, la chaudière, ainsi que les échangeurs de chaleur, au lieu d'être disposés verticalement au-dessus du foyer, sont disposés horizontalement, à même le sol, les uns à la suite des autres. Le foyer 29 est alimenté comme précédemment, par une tré- mie 30, dans laquelle la remorque 31 peut décharger le combustible à brûler, et tin panneau de poussée 32, sous l'action d'un vérin hydraulique 32a, alimente le foyer dans lequel la combustion est activée par une soufflante 33; les cendres sont évacuées à travers la trappe 34 disposée en face du panneau de poussée 32. es gaz de combustion sont diriges vers une che.inée d'évacuation 35, qui peut être en tôle, appès avoir traversé un passage 36 comportant une voûte de réverbération 37, la chaudière 38 et les deux échangeurs de chaleur 39 et 40 qui peuvent être ail mentés par de la vapeur à 180 C, par exemple, fournie par a cnaudière 38. Les cellules de séchage montrées aux figures 6, 7, 8 et comportent des cloisons qui sont toutes agencées pour constituer d'excellents isolants thermiques, avec une porte 41, à travers laquelle on peut introduire et disposer dans chaque unité quatre piles de bois e sécher 42a, 42b, 42c, 42d, dont chacune d'elles est portée par un plateau 43 laissant entre lui et le sol 44 un coussin d'air 45, qui constitue un isolant thermique. De chaque côté de la cellule de séchage sont disposés trois distributeurs ou récepteurs d'air 46, 47 et 48 comportant des cloisons inclinées 49 et 50 de façon à délimiter trois zones 51, 52 et 53 de distribution de l'air chaud provenant du mélangeur 54., affecté à l'unité de séchage en question, dans lequel arrive, par la canalisation 55, de l'air chaud en provenance de 1' échangeur de chaleur qui lui est affecté et, par la canalisation 56, de la vapeur, en provenance de la chaudière, qui doit être transformée dans le mélangeur en fines gouttelettes; un clapet pivotant 57 permet de diriger le mélange d'air conditionné soit vers le distributeur d'air de gauche, celui de droite jouant alors le rôle de récepteur, soit vers le distributeur d'air de droite, celui de gauche jouant alors le rôle de récepteur; lorsque le clapet 57 est orienté de façon cue l'air chaud soit dirigé vers le distribu- teur de gauche, le. clapet 58 de le cheminée de gauche est fermé, tandis que le clapet 59 de la cheminée de droite est ouvert. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 9, en supposant que le clapet 57 soit orienté pour diriger l'air chaud vers le cote gauche de la figure, celui-ci arrive par la canalisation horizontale transversale 60, puis longitudinale 61, qui le dirige vers les deux conduits verticaux 52 et 63 respec- tivement; comme les clapets correspondants des cheminées 64 et 65 sont fermés, l'air chaud ne peut que descendre dns les distribu- teurs 46 et 4.7: l'air arrivant par la canalisation verticale o2, -du distributeur 46, est forcé, près avoir traversé les piles de bois 42b, 42c, de pénétrer dans le récepteur opposé 46a, de monter dans la canalisation verticale 62a, de traverser la canalisation hori@ontale 66, et de redescendre dans la canalisation verticale 67 dans le distributeur @6: de ce distributeur 46, il repasse à nouveau à travers les piles de bois 4@b, 42c, pour @@@@@ ter par la canalisation vorticale 67a, durécepteur 46a, passer dans la canalisation horizontale 68, et redescendre, à travers la canalication verticale 69, dans le distributeur 47, puis, @@ant traversé une troisième fois les piles de bois 42b et 42c, s'échapper par la canalisation verticale 69a à laquelle correspond la cheminée 65a dont le clapet est cuvert. De même, l'air chaud arrivant par la canalisation verti- cale 63, traverse les piles de bois é sécher 42a et d, remonte par la canalisation verticale 63a, traverse la canalisation horizontale 70, redescend dans le distributeur 48, à travers la canalisation verticale 71, traverse à nouveau les tas de bois 42a, 42d, remonte par le canalisation verticale 71a, traverse la canali- sation horizontale 72 pour redescendre par la canalisation verticale 73, dans le distributeur 48, et traverse une troisième fois les piles de bois 42a et 42d avant de s'échapper par la cheminée 73a. Lorsque le clapet 57 est dirigé en sens opposé, l'air chaud arrivant du coté droit, il traverse-de même trois fois les piles de bois 42a à 42d avant de s'échapper par les deux cheminées du côte gauche 64 et 65. Dans l'exemple représenté, une pièce de bois témcin 74, prise sur l'une des trois piles de bois 42a à 42d, est suspendue par une tige 75 à une balance romaine 76 qui peut agir à mesure du séchage sur le conditionnement de l'air pénétrant dans les cellules. Il est du reste bien entendu que les modes de réalisa- tion de l'invention cui ont été décrits ci-dessus, en référence au dessin annexé, ont été donné à titre purement indicatif et nulle- ment limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans ou'on s'carte peur cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Un precédé de séchage de bois de sciage caractérisé en ce qu'on introduit un volume déterminé de bois à sécher dans une cellule 9 volume correspondant, on ferme cette cellule, la fait traverser pendant un temps déterminé par de l'air arrivant d'un côté à une température et un degré hygrométrique choisis en fonction de la nature du bois à sécher et du temps de séchag adopté, le bois de cette cellule quand le séchage désiré et obtenu est remplacé p-r un autre chargement. 20 Procédé suivant la revendication 1, caractéris en ce qu'on fait succéder des périodes pendent lesquelles l'air chaud circule dans un sens à l'intérieur de la cellule à travers le volume de bois à d'autrespériodes pendant lesquelles il circule en sens inverse. 30 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'air de séchage arrivant a chaque cellule provient d'un échangeur de chaleur cui lui est affecté. 40 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cellules de séchage sont groupées par quatre, par exemple, et en ce qu'un échangeur de chaleur collectif est affecté à chaque roupe de cellules. 50 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que tous les échangeurs de chaleur sont montés en série de manière à être chauffés par la .TAeme source de chaleur, et en ce que l'air, arrivant directement de l'extérieur, pénètre horizontalement par l'une des extrémités de chaque échangeur de chaleur et en ressort par l'autre pour être dirigé vers la cellule de séchage à laquelle l'échangeur de chaleur est affecté. 60 Procédé suivent la revendication 1, caractérisé en ce que l'air de séchage est conditionné en température et humidité suivant les besoins du séchage de façon à retarder ou à accélerer automatiquement l'arrivée d'air chaud et humide si le séchage se fait trop rapidement ou trop lentement. 70 Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'air est automatiquement porté à la température et au degré hygrométrique voulus par une adjonction plus ou moins grande de quantités d'air frais et d'eau finement pulvériséc en fines goutte- lettes laissant la température inférieur la température de vaporisation. 80 Procédé suivant la revendication 5, caractérisé par un fonctionnement continu, la source de chaleur étant un four à marche continue. 90 procédé suivant la revendication 8, caractérise en ce que le four est alimenté par des déchets de bois provenant de scierie. 10 Une installation pour le séchage de bois de sciage caractérisée en ce qu'elle comporte un four à marche continue, des échangeurs de chaleur dans lesquels l'air de séchage est chauffé par les gaz de combustion provenant du four, et des cellules de séchage reliées chacune à l'échangeur de chaleur qui lui est affecté et lui fournissant l'air chaud nécessaire au séchage du volume de bois introduit dans cette cellule. 110 Une installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce cue tous les échangeurs de chaleur sont montés en série entre le four et la cheminée d'évacuation des gaz de combustion du four pour être chauffés au passage par ces gaz. 12 Une installation suivant la revendication 11, caractérisée en ce qu'une chaudière est intercalée entre le four et le premier échangeur de chaleur. 13 Une installation suivant la revendication 12, caractérisée en ce que les échangeurs de chaleur sont chauffés par la vapeur à 180 degrés Celsius, par exemple, produite par la chau di ère à 10 1 s/emn de pression. 14 Une installation suivant la revendication 12, ca ractérisée en ce que le four comporte une soufflante et un systme de réverbération permettant d'obtenir une température de l'ordr@ de 1.300 degrés, et, au-dessus de la voûte, suspendus à des tirants successivement de bas en haut, la chaudière à vapeur abaissant à ,03/400 degrés la température des gaz qui sortent de la voûte de réverbération à 1300/1400 degrés, puis les différents échangeurs de chaleur qui abaissent encore la température des gaz avant qu'ils ne s'échappent au haut de la cheminée. 15 Une installation suivant la revendication 13, carac. térisée en ce que les échangeurs de chaleur sont chauffés à la te- peur prcduite dans la chaudière et laissent encore dans la cheminée une chaleur largement suffisante cour assurer son tirage normal. 160 Une installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque échangeur de chaleur est constitut p?r un caisson cvlindririue travers de part en part, y compris son fond ^r. son dessus, par ces tubes de fumée verticaux. 17 Une installation suivant la revendication 1?, carac- térisée en ce que la chaudière et les échangeurs de chaleur sont suspendus à des tirants à l'intérieur de la cheminée. 180 Une installation suivant la revendication 10, carac- térisée en ce que le four est alimenté mécaniquement en combustible et son alimentation est automatiquement commandée, ainsi cue celui de la soufflante, en fonction de la pression de la vapeur fournie par la chaudière. 190 Une installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce qu'un mélangeur distributeur est intercalé entre chaaue échangeur de chaleur et la cellule de séchage qui lui est affectée, et des moyens assurent son fonctionnement automatique en fonction des besoins de la cellule de séchage. 20 Une installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que chaque cellule de séchage comporte latéralement d'un côté un distributeur d'entrée de l'air chaud assurant une distribution régulière de l'air chaud dans toute la section d'entrée et du côté opposé symétriquement agencé, un récepteur de sortie assurent une sortie régulière de l'air chaud, dans toute la section de sortie,après qu'il ait traversé de part en part le volume de sois de sciage à sécher, et des moyens pour faire jouer alternativement le rôle du distributeur d'entrée au récepteur de sortie et le rôle de récepteur de sortie au distributeur d'entrée, et inversement. 210 Une installation suivant la revendication 20, carac- térisée en ce cue chaque cellule de séchage comporte des moyens empêchant l'air chaud de passer au-dessus et au-dessous du volume de bois à sécher contenu dans ladite cellule et l'oblige à ne passer qu'à travers ce volume. 22 Une installation suivant la revendication 1O, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte des moyens assurant une marche entièrement automatique, le four continu produisant constamment une quantité de gaz de combustion et de vapeur supérieure aux besoins totaux maximaux de l'installation, et chaque cellule comman- dant automatiquement l'arrivée de la quentiti- d'a-' r chaud qui lui est nécessaire à la température et au degré hygrométrique voulus pour réaliser le programme de séchage prédéterminé de son conten en tenant compte à tout moment de l'état réel du séchage, et arrêtant cette arrivée d'air chaud et provoquant l'ouverture de sa porte quand le degré de séchage désiré a été obtenu, peur permettre l'évaquation du volume de bois séché et son remplacement un nouveau volume k sécher.