Brevet FR2274882A1 — publié le 19760109

La présente invention a trait à un procédé et un dispositif destinés à améliorer les procédés et dispositifs existant sur les séchoirs à tambour tournant utilisés notamment pour le séchage total ou partiel de produits humides. Ces appareils servent entre autres, à la déshydratation de produits agricoles, et de fourrages pour l'alimentation du bétail. Des appareils de cette sorte sont bien connus de l'art antérieur, ils consistent généralement en un tambour tournant à axe essentiellement horizontal dont les dimensions varient bien entendu avec le débit souhaité, mais qui peuvent atteindre en valeur absolue des longueurs de l'ordre de 20 mètres et parfois plus. Chaque tambour est muni de dispositifs permettant l'entraînement d'une extrémité à l'autre du fourrage entrant à l'état humide côté amont pour ressortir partiellement ou totalement déshydraté en aval. Le mouvement peut être accentué par une légère inclinaison de l'axe du tambour sur l'horizontale. Le mouvement de rotation du tambour fait remonter le fourrage le long des parois cylindriques pour le faire retomber vers le bas en lui faisant traverser un courant de gaz chauds créé à l'aide de tous dispositifs adéquats permettant un chauffage d'un courant d'air à l'aide de brûleurs. I1 est connu dans l'art antérieur d'adapter l'un à l'autre le débit de combustible et le débit de produit humide pour régler la teneur en eau du produit à la sortie.Quand il s'agit de fourrage, il est.généralement compacté sous forme de boudins cylindriques, "les bouchons", dont la résistance mécanique doit être convenable; cette résistance mécanique n'est obtenue que dans des conditions bien précises de teneur en eau du produit à la sortie. Cette teneur en eau doit donc être très constante, par exemple 12% + 1. L'expérience a montré que la teneur en eau des produits fabriqués dépend de façon étroite de la température du gaz sortant du tambour. Selon l'art antérieur, la régulation consiste à équilibrer le débit de chaleur et le débit de produit humide en comparant la température de sortie en permanence à une température de référence ou de consigne. Dès qu'apparait un écart entre la température à la sortie et la température de consigne, il entrain un rééquilibrage entre débit-calorique et débit de produit. On peut donc obtenir cette régulation soit en ajustant le débit du produit avec le débit de chaleur, soit inversement, soit encore en réglant les deux simultanément. L'expérience a également montré que les dispositifs existants donnaient des produits présentant des teneurs en eau assez variables en dépit de systèmes de régulation parfois complexes. La présente invention a pour but essentiel d'éviter cet inconvénient et d'obtenir par des moyens simples une grande homogénéité dans les propriétés physico-chimiques des produits fabriqués. Elle permet notamment de parfaire la régulation selon l'art antérieur, en agissant automatiquement sur les organes qui règlent la durée de séjour du produit dans le séchoir. Dans l'exemple donné ci-dessous on se limitera à adapter le procédé à un dispositif de régulation selon l'art antérieur, adaptant lui-même le débit calorique au débit de produit humide pour maintenir constante la température de sortie. I1 est indispensable de faire une remarque préliminaire les fours tournants comportent en général un joint entre le bloc générateur de gaz chauds d'une part qui est généralement fixe, et le tambour tournant d'autre part. Dans l'art antérieur, il est connu de maintenir une légère dépression pour éviter des fuites vers l'extérieur, cette dépression devant être aussi constante que possible pour que le débit d'air de combustion demeure optimal pour assurer le meilleur rendement calorique de l'ensemble du foyer (brûleur et réchauffeur d'air).Mais la plupart des brûleurs existant sur le marché permettent un réglage du débit d'air de combustion pour chaque valeur de débit de combustible ce qui rend le rendement de combustion pratiquement indépendant de la dépression régnant dans le foyer : ces brûleurs admettent donc d'assez larges variations de la dépression dans le foyer suivant l'allure, à la condition que la relation entre le débit du combustible et la dépression soit fidèle. Ces remarques sont importantes car cela démontre qu'avec les brûleurs actuellement dans le commerce, on peut envisager une dépression assez grande et relativement variable avec l'allure de chauffe. L'expérience a montré par ailleurs que la température de sortie a une influence sur la qualité du fourrage sec obtenu, comme la digestibilité de la protéine et la teneur en carotène. Pour cette raison la température de sortie ne peut dépasser certaines limites. Or, selon l'art antérieur, des organes de réglage sont à la disposition des opérateurs ; ces organes ont en commun le caractère de pouvoir modifier la durée de séjour du produit à sécher dans le tambour, et par conséquent d'en modifier le degré de siccité. Il s'agit notamment de vannes agissant sur le débit de gaz traversant le tambour sêcheur ou de variateurs agissant sur la pente du tambour ou sur sa vitesse de rotation ou encore de variateurs agissant sur la vitesse de rotation du ventilateur d'extraction. L'action sur ces organes permet de fixer la température de consigne de sortie a un niveau assez bas pour ne pas risquer de détériorer le produit séché, inférieur à 1400C par exemple. Par ailleurs, en ce qui concerne la poussée exercée par le gaz sur le produit circulant dans le tambour, l'expérience a mon tré qu'elle varie avec la charge. Comme on l'a dit plus haut, la poussée influe sur la vitesse de transit du produit dans le tambour ; autrement dit, selon la durée de séjour, la siccité obtenue à la sortie varie évidemment avec cette durée. De la sorte, dans la régulation selon l'art antérieur, lorsque le débit de combustible est réglé sur le produit à sécher, afin de maintenir constante la température du gaz à la sortie et lorsque le débit évaporatoire (ci-après dénommé "la charge") augmente, le débit de combustible augmente, le débit poids de gaz et sa masse volumique varient ainsi que la poussée exercée par les gaz chauds sur le produit.La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients que peut entrainer cette variation. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et les avantages de la présente invention, on va en décrire une forme de réalisation, étant bien entendu que celle-ci n'est pas limitative quant à son mode de réalisation et aux applications qu'on peut en faire. On se reportera aux figures 1 et 2 qui représentent schématiquement un dispositif conforme à la présente invention. Le dispositif comprend essentiellement un foyer 1 muni d'un brûleur 2 alimenté en 3 en combustible, et en 4 en air comburant. Une ou plusieurs entrées d'air 6 sont prévues pour former avec les gaz de combustion les gaz chauds traversant de bout en bout le tambour 7 monté sur des couronnes de roulement et d'entrainement 8. A la sortie les produits sont amenés par une canalisation 9 dans un cyclone 10 d'où ils sont extraits en 11. Les gaz sont extraits en 12, par un ventilateur d'aspiration en 13, un registre 14 étant généralement prévu sur la sortie des gaz. Un recyclage 21 est quelquefois installé et alimente partiellement les entrées 6 du foyer, avec réglage par registre 22. La disposition qui vient d'être décrite dans le présent exemple est classique et l'on en étudiera le fonctionnement avant de passer à la description des nouveaux éléments. La température de sortie est mesurée en 16. Le ventilateur 13, placé en aval, permet d'extraire le gaz et crée ainsi la dépression aux joints 20 à l'entrée et à la sortie du tambour, ce qui permet notamment d'éviter la pollution des locaux abritant l'ensemble. Ce ventilateur travaille généralement à débit volumétrique constant, tout au moins en première approximation; il est par exemple entraîné par un moteur asynchrone avec un rapport de transmission invariable.Si l'air entre dans le foyer 1 par les orifices 4 avec un débit proportionnel au débit de fuel et pour les différents orifices 6 et 20, et si les sections de ces orifices sont fixes, l'expérience montre que si l'on double le débit de combustible (considéré ici comme du fuel à titre d'exemple) la poussée (pression dynamique) exercée par les gaz, à l'entrée du tambour augmente par exemple de 8%, alors qu'elle diminue par exemple de 5% a la sortie; la dépression entre le foyer 1 et le tambour 7 diminue, passant par exemple de - 30 mm d'eau à - 10 mm d'eau ; tout dépend du mode de réalisation du foyer. De ce qui précède on conclut donc que la poussée moyenne exercée sur le produit à sécher varie pour plusieurs raisons : on admettra à titre d'exemple qu'elle augmente de 3% pour un accroissement de débit de combustible de 100%. La diminution de hauteur manométrique crée par le ventilateur, se traduit par des augmentations de débit-volduumeveXtuiiadiffe- rent suivant la pente de la courbe débit-pression/; la puissance moins-élevée nécessitée pour l'entraînement du ventilateur se traduit aussi par une augmentation de la vitesse de rotation et, de ce fait, par une augmentation débit-volume. Ces deux causes se traduisent donc en pratique par une augmentation de la poussée, l'augmentation correspondante du débit-volume est par exemple de l'ordre de 1 à 2%, soit en poussée de 2 à 4% environ, pour un accroissement de débit combustible de 100%. L'augmentation totale de la poussée est donc de l'ordre de 6% pour une augmentation de débit-combustible de 100%, dans le cas de cet exemple. Par ailleurs, en général, comme le montre l'expérience, une augmentation de poussée de l'ordre de 6% équivaut, au plan de la siccité du produit à la sortie, à l'effet qu'aurait une diminution de température de consigne à la sortie de 30C environ : le produit sort plus humide quand la charge augmente.L'expérience montre aussi que la régulation elle-même peut avoir un effet dans le même sens : on rappellera que suivant les produits et les séchoirs, le processus de sèchage dure de moins de 5 minutes à plus d'une heure, les valeurs les plus courantes étant du quart à la demi heure ; la stabilité du processus n'est souvent obtenue qu'en employant une régulation de type proportionnel, dont le caractère, au point de vue qui nous occupe, est de fixer la température de sortie à une valeur s'écartant en permanence de la température de consigne, et ce, proportionnellement à la charge. Ainsi, le doublement du débit de fuel par exemple se traduira par une diminution permanente de la température de sortie, de 40C par exemple au dessous de la température de consigne : le produit sortira plus humide ; une augmentation de poussée des gaz de 8% aurait le même effet. Ainsi le doublement du débit du fuel se traduit selon l'art antérieur - du fait des caractéristiques d'écoulement des gaz, des ca ractéristiques des ventilateurs et de diverses variables thermiques ou aérodynamiques par une variation de poussée des gaz par exemple une augmentation de 6% de cette poussée - du fait de l'emploi éventuel d'une régulation proportionnelle par une diminution de la température de sortie : par exemple une diminution de la température de sortie de 40C. La résultante de ces deux effets est une augmentation de la teneur en eau du produit à la sortie qui se traduit par des bouchons mal formés et de mauvaise conservation; Le palliatif , selon l'art antérieur, est de modifier à la main la température de consigne, et généralement de l'augmenter de telle façon que le produit reste très sec quelle que soit la charge : la qualité obtenue du fourrage s'en trouve encore altérée, de même que le rendement thermique. La présente invention a pour but de porter remède à cette variation de la teneur en eau du produit à la sortie en fonction de la charge, qui n'est compatible ni avec une bonne exploitation du pressage, ni avec la conservation des qualités physico-chimiques du produit. I1 faut augmenter le temps de séjour du produit dans le tam bour sécheur. Le dispositif suivant, décrit à titre d'exemple, peut être adopté (figure 2) : on choisit de diminuer le débit d'air en fonction du débit de fuel ; le débit de fuel en 3 (fig. 1 et 2) est commandé par une came 24 selon sa position angulaire ; on repèrera la position angulaire de la came par un potentiomètre 25 ; celui-ci est monté en pont de Wheatsone avec un autre potentiomètre 26 reprérant la position angulaire d'un registre 23 (fig. 1 et 2) réglant le débit des gaz. Dès que l'équilibre du pont est rompu par le mouvement du potentiomètre 25, la tension dans la branche mesure (ab) du pont de Wheatsone agit par un dispositif d'amplification (non représente) sur le servo-moteur 27 commandant la position angulaire du registre 23 et rétablit l'équilibre du pont.Les divers paramètres physiques de réglage seront bien entendu établis pour que la variation de position du registre 23 en fonction du débit de fuel en 3 donne l'effet recherché. On résume donc le procédé de régulation comme suit La teneur en eau des produits sortant en 9 avec les gaz extraits varie sensiblement avec la température 16. Règler cette teneur en eau revient donc à régler la température 16. Selon l'art antérieur, on contrôle donc l'admission de combustible en 3 en fonction de cette température mesurée en 16. En pratique, l'air primaire est réglé automatiquement en fonction du débit de fuel, lui-même réglé par comparaison de la température en 16, par rapport à la température de consigne choisie. La présente invention consiste à utiliser la valeur de débit de combustible mesurée en 3 ou ailleurs, par tout dispositif pneumatique, électrique ou mécanique adéquat pour agir automatiquement, soit sur une vanne 23 modifiant le débit d'air d'extraction, sur le variateur de vitesse du ventilateur 13, sous sur les admissions d'air de dilution 16, soit sur le variateur de vitesse du tambour, soit sur un vérin règlant la pente du tambour, soit encore sur le débit de recyclage (vanne 22) . La vitesse de passage du produit humide est modifiée en conséquence et la siccité du produit sortant reste constante, quelle que soit la charge et quelle que soit l'humidité du produit entrant. I1 résulte de ce qui précède, que la dépression aux joints 20 peut donc varier. REVENDICATIONS 1.- Procédé de régulation de la teneur en eau des produits sortant dans un séchoir à tambour tournant caractérisé en ce qu'on règle la durée de séjour dans le tambour qui est liée à cette teneur en fonction du débit en combustible. 2.- Procédé de régulation selon la revendication 1 carac térisé en ce que l'on règle la durée de séjour dans le tambour en agissant sur le débit d'extraction en fonction du débit en combustible. 3.- Procédé de régulation selon l'une des-revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on règle la durée de séjour dans le tambour en agissant sur le variateur de vitesse du ventilateur en fonction du débit en combustible. 4.- Procédé de régulation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on règle la durée de séjour dans le tambour en agissant sur les admissions d'air de dilution en fonction du débit en combustible. 5.- Procéde de régulation selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on règle la durée de séjour dans le tambour en agissant sur le variateur de vitesse du tambour en fonction du débit en combustible. 6.- Procédé de régulation selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'on règle la durée de séjour dans le tambour en agissant sur le réglage de la pente du tambour en fonction du débit en combustible. 7.- Procédé de régulation selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'on règle la durée de séjour dans le tambour en agissant sur le débit de recyclage de l'air en fonction du débit en combustible. 8.- Dispositif de régulation comprenant les éléments des circuits de régulations mentionnés aux revendications 1 à 7.