Brevet FR2236427A1 — publié le 19750207

L'invention a pour objet une machine permettant de réaliser le séchage et l'agglomération de végétaux de diverses provenances et destinés à divers usages. La machine de l'invention est utile principalement mais non exclusivement pour le traitement du fourrage devant être conservé pour l'alimentation de certains animaux. On sait qu'il est prérérable, après avoir coupé I'herbe, de la faire sécher artificiellement plutôt que de la laisser sécher naturellement sous l'effet du soleil. Le séchage naturel est la cause d'une perte importante de matières nutritives notamment du fait de l'action des rayons ultraviolets. De plus ce mode de séchage expose le fourrage au risque de mouillage par la pluie, ce qui peut être une perte supplémentaire de matières nutritives. D'autre part, il est avantageux, en vue de réduire le volume nécessaire à la conservation du fourrage, de le comprimer fortement pour en réduire le volume. On connaît déjà dans le commerce des machines ou des installations capables d'effectuer le séchage ou la déshydratation de l'herbe. On obtient grâce à elles un produit sec, ayant par exemple 10% d'humidité. Ensuite, à l'aide d'autres machines analogues à des presses ou des filières on peut agglomérer ce produit pour en réduire le volume en le transformant en granulés compacts. Ces machines ou installations sont conçues pour traiter des quantités importantes de végétaux provenant de plusieurs exploitations agricoles de grande étendue. Elles se présentent comme des installations fixes, coûteuses qui doivent être utilisées pendant de nombreuses heures et dont le fonctionnement entraîne une consommation importante d'énergie et de calories. Leur alimentation doit se faire en végétaux déjà hachés ou coupés en longueur déterminée. La coupe de l'herbe destinée à ces installations doit être faite-à l'aide de faucheuses-hacheuses qui sont des machines spéciales et croûteuses. Par ailleurs, le séchage et 11 agglomération sont considérés comme deux opérations indépendantes. Par exemple, le séchage est effectué à une température élevée qui peut atteindre 1000 C. Le produit sec n'a plus alors une humidité suffisante pour pouvoir être aggloméré. Dans bien des cas, on doit accroître son humidité pour apport d'eau ou de vapeur avant de l'agglomérer. Les installations et machines connues satisfont bien les besoins des exploitations agricoles de grande superficie ou des coopératives agricoles mais elles n'apportent pas de solution au problème des exploitations moyennes. L'invention a pour but principal d'apporter une machine pour sécher et agglomérer le fourrage pouvant être alimentée en herbe simplement fauchée, cette machine n'occupant qu'unie surface réduite, étant aisément déplaçable comme un ensemble complet et ne demandant pour so-n fonctionnement qu'une consommation faible d'énergie et de calories. Etant donné que les exploitations agricoles moyennes sont que de faibles possibilités d'investissement, il est avantageux de supprimer la nécessité d'employer des faucheuses -hacheuses spéciales et de pouvoir se servir de faucheuses ordinaires. I1 est avantageux aussi que la machine de séchage et d'agglomération soit aussi simple que possible à construire et à entretenir et que la déshydratation s'effectue avec peu de calories, à une température basse, et au degré favorable à une bonne agglomération afin d'éviter la nécessité d'une réhydratation avant cette dernière opération. Pour répondre parfaitement aux besoins des exploitations agricoles moyennes, il est avantageux que la machine puisse être alimentée directement en herbe non hachée, sans qu'il soit nécessaire de faire un stockage préliminaire sur une aire quelconque. On apporte, selon l'invention, une solution au problème exposé ci-dessus grâce à une machine qui réalise une combinaison nouvelle de moyens dont certains sont connus en soi. Pour bien faire comprendre en quoi consiste l'in Invention, on donnera maintenant une description détaillée d'une machine conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue générale en élévation et en coupe de l'ensemble d'une machine selon l'invention - la figure 2 est une vue de dessus de la même machine - la figure 3 est une vue de droite de la machine des figures 1 et 2 - la figure 4 est une vue de côté de rotors faisant partie de cette machine - la figure 5 est une vue partielle en coupe des rotors de la figure 4 - la figure 6 est une vue partielle en coupe d'un élément tubulaire allongé faisant partie de la machine. La machine représentée est supposée dégarnie de toute enveloppe ou tôle de protection; elle comprend un bâti général qui supporte les différents organes. On décrira d'abord ces derniers et leur combinaison et on expliquera en détail leur constitution quand ce sera nécessaire. sera nécessaire. A l'extrémité par laquelle on doit l'alimenter, à gauche quand on regarde les figures I et 2, la machine comprend une branche horizontale 1 d'un transporteur sans fin de type quelconque approprié. Les dimensions sont prévues pour qu'on puisse y décharger en une fois le contenu d'un chariot d'herbe fauchée et non hachée. Une branche verticale 2 d'un transporteur sans fin stélève après la branche verticale 1; on peut employer deux transporteurs distincts en équerre ou un seul transporteur circulant horizontalement et verticalement. Ce transporteur est composé avantageusement de deux chaînes espacées, à maillons articulés, réunies par des barres, de préférence du type décrit dans la demande de brevet français n 72 01703 du 19 janvier 1972. Les barres entralnent les brins d'herbe horizontalement, puis verticalmement, par petites quantités, avec de nombreuses ehutes et reprises. Ce remuage évite l'échauffement de l'herbe, favorise une première déshydratation et provoque la séparation des corps étrangers (pierres notamment) qui retombent. Après la branche verticale 2 du transporteur se trouve une série des rotors 3 engrenant deux à deux et superposés, que lton décrira en détail plus loin. Ces rotors assurent à la fois le hachage des brins d'herbe trop longs et une première extraction du jus, par écrasement. En dessous et sur le côté des rotors 3, est monté un transporteur sans fin ayant une branche horizontale 4 et une branche verticale 5. Ce transporteur est du type à godets, connu en soi. Un plan incliné mobile 6 peut être placé sous la paire supérieure des rotors 3 en direction des godets de la branche verticale 5. Plus le nombre de passages des végétaux entre les paires de rotors 3 est élevé, plus ces végétaux sont hachés et comprimés. Le plan incliné 6 permet de limiter cet effet à celui de la première paire de rotors 3 et d'obtenir, à leur sortie, un fourrage à brins encore longs. Après l'extrémité supérieure de la branche verticale 5 du transporteur sont disposées des trémies 7 qui alimentent chacune respectivement un élément tubulaire allongé 8. Il y a plusieurs éléments tubulaires 8 dans un plan horizontal et plusieurs rangées successives en sens vertical, sur une hauteur égale à celle occupée par les paires de rotors 3. On décrira plus loin en détail la constitution préférée des éléments tubulaires 8. Ils sont supportés par le bâti avec une possibilité de rotation et entraînés grâce à des pignons, une chaîne commune et un moteur. Leur agencement intérieur est tel que les végétaux hachés et écrasés parcourent chaque élément et tombent dans l'élément inférieur, comme l'indiquent les flèches sur la figure 1, et sortent par une ouverture des éléments inférieurs. Un transporteur sans fin supplémentaire ayant une branche horizontale 9 et une branche verticale 10 est disposé à la suite de la série des éléments tubulaires 8 (voir figure 3). Il est d'un type quelconque approprié. Sa branche verticale 10 alimente une trémie Il -en dessous de laquelle est montee une paire de rotors d'agglomération 3 identiques à ceux déjà désignés plus haut. Sous ces rotors 3 s'étend une partie d'un tapis d'évacuation 12 qui s'étend jusqu'à une goulotte 13 de sortie des agglomérés. La machine décrite comprend encore un générateur 14 de gaz chauds, de type connu en soi. A l'aide de tôles disposées de façon appropriée, les gaz chauds sont dirigés à travers les premiers rotors 3 qui sont creux pour les porter à une température de 1500C environ. Des canaux latéraux 15 dirigent une fraction des gaz chauds venant directement du générateur 14 et la fraction qui a traversé les rotors 3 jusqu'à une enceinte fermée 16 qui contient le corps des éléments tubulaires allongés 8. Les gaz chauds circulent dans cette enceinte, à l'extérieur des éléments 8. Des chicanes les obligent à lécher la totalitésdes corps de ces éléments. Les orifices d'entrée et de sortie de ces -derniers, que l'on décrira plus- loin, sont en dehors de l'enceinte qui contient les corps des éléments 8. A leur sortie de l'enceinte 16, les gaz traversent un échangeur de chaleur 17. Le tapis d'évacuation 12 est enfermé dans une enceinte à l'extrémité de laquelle est monté un ventilateur 18. Celui-ci force dans cette enceinte un courant d'air qui refroidit la matière traitée évacuée par le tapis 12; ce courant d'air traverse ensuite l'échangeur 17. Une partie de cet air réchauffé est fournie au générateur 14 et l'autre partie est conduite à l'espace fermé situé-entre l'enceinte contenant les rotors 3 et l'enceinte contenant les éléments tubulaires 8. Dans cet espace fermé sont situées les ouvertures des éléments tubulaires 8. L'air réchauffé peut donc pénétrer à l'intérieur de ces éléments. Cependant, tout contact est évité entre les gaz de combustion et la matière traitée. Avant de décrire en détail certains organes de la machine > on fera ressortir les avantages de leur combinaison. L'emploi des mêmes rotors 3 à l'entrée pour réaliser le hachage et une première compression des végétaux et à lasortie pour réaliser l'agglomération apporte une économie de construction. Après un premier séchage résultant du remuage des végétaux effectué par les branches 1 et 2 du premier transporteur, la compre?sion,faite par les rotors 3 chauffés à 1500C produit une extraction importante du jus et favorise l'évaporation de l'eau à basse température. Cette action est réglable grâce au plan incliné 6. On obtient à l'entrée des éléments tubulaires 8 une sorte de pâte homogène qui est brassée, retournée, fortement remuée pendant son déplacement à l'intérieur de ces éléments. Dans le cas de végétaux peu hydratés ou devant subir un faible séchage, l'envoi dans les éléments tubulaires 8 de l'air fourni par le ventilateur 18 peut être suffisant, ce qui peut permettre de supprimer tout apport de calories. La machine de l'invention constitue un ensemble compact, peu encombrant, ne nécessitant aucun hachage préalable des végétaux ni aucune aire de stockage avant traitement. Elle fournit avec un apport minimum de calories des végétaux séchés à faible température et agglomérés en granulés sans réhumidification préalable étant donne que le séchage est réglable pour donner avant son agglomération une matière ayant environ 20% d'humidité. On se reportera maintenant aux figures 4 et 5 pour décrire en détail la constitution des rotors 3. Chacun d'eux se compose de disques successifs 19 calés en rotation sur un arbre d'entraînement 20. Dans un rotor d'une paire, chaque disque 19 a,autour d'un moyeu 21, un évidement annulaire 22 ouvert à ses extrémités. Des bras radiaux 23 réunissent le moyeu 21 à une partie extérieure annulaire définie par des parois et des nervures. Celles-ci constituent une couronne dentée 24 ayant un volume intérieur creux 25 qui communique avec l'évidement 22. La couronne dentée 24 est voisine, en sens axial, d'une série de canaux radiaux 26 qui sont ouverts, à la périphérie, par une ouverture évasée 27, et, vers le moyeu, par une ouverture latérale 28, au-delà en sens radial d'une paroi 29 qui limite l'évidement 22. Chaque canal 26 a > de préférence, une section droite dont le contour est celui d'une figure géométrique ayant un périmètre relativement grand, par exemple celle d'une croix. Le rotor 3 de la même paire est composé de disques analogues à celui qui vient d'être décrit mais la couronne dentée 24 est voisine d'une autre couronne dentée dont les dents 30 s'engagent pendant le fonctionnement dans les ouvertures évasées 27, avec un faible Leur comme on le voit sur la figure 4. Par conséquent, dans chaque paire de rotors, les disques 19 qui-composent ces derniers ont des couronnes dentées 24 identiques qui engrènent entre elles; en outre, sur l'un des rotors, des canaux radiaux 26 ayant des ouvertures évasées 27 coopèrent avec les dents 30 qui sont portées par les disques de l'autre rotor. Les végétaux qui tombent sur la première paire de rotors 3 sont écrasés entre les dents des couronnes dentées 24 et sont comprimés et refoulés par les dents 30 dans les canaux radiaux 26. Il en résulte un déchiquetage et une extraction du jus qui se poursuit par l'effet des autres paires de rotors 3. Cependant, comme on l'a dit, on peut se contenter de l'effet produit par l'une ou quelques unes des paires de rotors. La fraction aqueuse du jus stévapore rapidement étant donné que les rotors sont chauffés à plus de 1000C. Les rotors d'agglomération sont identiques aux rotors de hachage et d'écrasement. Ils sont alimentés par le transporteur 10 en une matière homogène qui a été fortement broyée et triturée et qui se trouve, à la sortie des éléments tubulaires 8, au degré d'humidité (environ 20%) favorable à une bonne agglomération. Ce produit est forcé dans les canaux radiaux 26 et en sort sous forme de boudins qui se fragmentent d'eux-mêmes en tronçons. On se reportera maintenant à la figure 6 pour décrire un mode de réalisation préféré des éléments tubulaires allongés 8. il est important que leur construction soit simple, économique et qu'elle assure en même temps une efficacité certaine de fonctionnement. Le rôle de ces éléments est de remuer, retourner, brasser la pâte de végétaux qu'ils reçoivent en la faisant progresser d'une extrémité à l'autre. La figure 6 montre la partie extrême gauche, quand on regarde la figure 1, de l'un des éléments tubulaires supérieurs 8 qui sont alimentés par les trémies 7. Chaque élément 8 comprend un arbre central 31 supporté par des paliers du bâti de la machine. Sur cet arbre sont fixés, au moins à ses extrémités et en des points intermédiaires si la rigidité ltexige, des croisillons 32. Ces derniers ont un moyeu et quatre bras radiaux pourvus à leurs extrémités libres respectivement chacun d'une équerre 33. Les branches de ces équerres définissent deux à deux des plans qui constituent les quatre faces d'un parallélépipède. Celui-ci a une section droite carrée et ses faces sont matérialisées par des tôles 34 fixées aux branches des-équerres 33. Des cornières 35 sont soudées aux faces internes des tôles 34, dans des plans transversaux inclinés et espacés le long de l'arbre 31. Ces cornières jouent le rôle des filets d'une vis et assurent le déplacement en sens axial du produit. D'autres tronçons de cornières 36 sont soudés aux faces internes des tôles 34, longitudinalement, entre les cornières 35. La section carrée donnée aux éléments allongés 8 et les cornières longitudinales 35 provoquent un brassage important de la matière traitée. Les paliers qui supportent l'arbre 31 présentent, à une extrémité de celui-ci une ouverture 37 dirigée vers le haut etss à l'autre extremite, une ouverture identique mais dirigée vers le bas. Les premières constituent les entrées et les secondes les sorties des éléments tubulaires 8. Ces ouvertures communiquent avec l'intérieur de ces derniers à travers les croisillons 32. Les entrées et les sorties sont mises en correspondance, comme on le voit sur la figure 1, de façon -que la matière traitée passe successivement d'un élément tubulaire 8 à celui qui est situé en dessous. D'un élément 8 à celui qui suit, la matière traitée progresse dans des directions opposées, les sens de rotation de ces éléments et l'inclinaison des cornières 35 étant choisis comme il convient. Afin d'assurer, quand ceci est souhaitable, une meilleure séparation des végétaux et des corps étrangers, il est prévu, entre la branche verticale 2 de l1élévateur situé à l'entrée de la machine (voir figure 1), et la première paire de rotors 3, une grille inclinée 38 et deux rouleaux 39 entraînés en rotation. Ces derniers écrasent ou rejettent les corps étrangers qui sont dirigés par une goulotte en dehors de la machine. De même, il est approprié de prévoir, entre les disques 19 des rotors 3, des lames de raclage et de coupe qui sont désignées par la référence 40 sur la figure 1. Ces lames sont supportées par des moyens convenables non représentés et elles sont appliquées respectivement contre les faces latérales des disques 19 où s'ouvrent les ouvertures latérales 28. Leur rôle est de détacher la matière comprimée qui est refoulée par les ouvertures 28 et de la-faire tomber plus sûrement en direction voulue. Elles sont- inclinées, pour cette raison; en plus, elles hachent ou découpent en fragments cette matière dont- le séchage est ainsi facilité. REVENDICATIONS 10/ Machine pour le séchage et l'agglomération des végétaux caractérisée en ce qu'elle comprend, montés sur un bâti, un transporteur horizontal suivi d'un transporteur vertical, au moins une paire de rotors de hachage et d'écrasement montés après le transporteur vertical, une série d'éléments tubulaires allongés espacés en sens vertical et entraînés en rotation ayant des ouvertures d'entrée et de sortie à leurs extrémités opposées, pour stalimenter successivement les uns les autres, une paire de rotors d'agglomération alimentée par les derniers éléments tubulaires allongés les rotors de hachage et d'écrasement étant creux et la série des éléments tubulaires allongés étant enfermée dans une enceinte tandis qu'un générateur de gaz chauds fournit des gaz qui sont dirigés, au moins en partie, à travers les rotors de hachage et d'écrasement et à travers l'enceinte qui contient les éléments tubulaires allongés. 20/ Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs paires de rotors de hachage et d'écrasement montées les unes au-dessus des autres et s'alimentant successivement les unes les autres, un transporteur horizontal suivi d'un transporteur vertical étant disposés entre les rotors inférieurs et les éléments tubulaires allongés pour alimenter ces derniers. 3 / Machine selon la revendication 2 caractérisée en plan ce qu'un/mobile incliné est disposé au moins sous la paire supérieure de rotors de hachage et d'écrasement pour diriger les végétaux sortant de ces rotors directement vers le transporteur d'alimentation des éléments tubulaires allongés. 40/ Machine selon la revendication 2 caractérisée en ce que les rotors de hachage et d'écrasement et les rotors d'agglomération sont identiques et comprennent d'une part des couronnes dentées d'engrènement et d'autre part des canaux radiaux à ouverture évasée coopérant avec des dents qui s'engagent avec jeu dans ces ouvertures évasées. 50/ Machine selon la revendication 4 caractérisée en ce que les rotors d'une paire de rotors sont composés chacun d'un arbre, de disques montés sur cet arbre et accolés les uns aux autres, ces disques étant creux et ayant chacun d'une part une couronne dentée, d'autre part un ensemble de canaux radiaux à ouverture évasée sur l'un des rotors, et un jeu de dents coopérant avec les ouvertures évasées sur l'autre rotor de la même paire. 60/ Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'un tapis d'évacuation s'étend sous les rotors d'agglomération à l'intérieur d'une enceinte parcourue par un courant d'air forcé par un ventilateur monté à une extrémité de cette enceinte. 70/ Machine selon les revendications 1 et 6 réunies caractérisée en ce qu'un échangeur de chaleur est disposé sur le trajet des gaz chauds après leur sortie de l'enceinte des éléments tubulaires allongés et cet échangeur est traversé aussi par le courant d'air forcé après sa sortie de l'enceinte contenant le tapis d'évacuation puis ce courant d'air réchauffé est conduit à l'intérieur des éléments tubulaires allongés. 80/ Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce que les éléments tubulaires allongés ont une section droite carrée. 90/ Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce que les faces internes des éléments tubulaires allongés sont pourvues de cornières situées dans des plans inclinés et espacés dans le sens de la longueur et de tronçons de cornières s'étendant en sens longitudinal entre les cornières situées dans des plans inclinés. 100/ Machine selon la revendication 4 caractérisée en ce que les canaux radiaux des rotors de hachage et d'écrasement et les canaux d'agglomération ont, en section droite, le profil d'une croix. 11 / Machine selon la revendication l caractérisée en ce qu'une grille inclinée suivie d'une paire de rouleaux tournants se trouvent placés entre l'extrémité terminale du transporteur vertical de l'entrée et la paire supérieure des rotors de hachage et d'écrasement. 120/ Machine selon la revendication 4 caractérisée en ce que les canaux radiaux s'ouvrent à leur extrémité opposée à la périphérie sur une face latérale et que des lames supportées par le bâti sont appliquées contre cette face pour hacher et faire tomber la matière comprimée qui sort par ces canaux.