Brevet FR2543660A1 — publié le 19841005

La présente invention concerne un ensemble de dispositifs permettant d'alimenter d'une façon automatique une chaudière polycombustible avec des rafles de mais ou tout autre combustible ayant la même consistance. Les rafles de mais sont les déchets de battage des épis de mais. Ils se composent de la partie centrale interne de ces épis d'une longueur variant entre 10 et 20 cms et de quelques feuilles s'y rattachant par la base Ils sont utilisés secs et possèdent un pouvoir calorifique élevé. On comprend aisément qu'un tel produit, comportant des éléments volumineux et d'une densité très faible, 120 Kgs au m 3, soit difficilement acheminé jusqu'à la chaudière, en fonction de la température de cette dernière et sans intervention humaine. L'invention a pour but de permettre une régulation d'alimentation automatique Elle peut s'appliquer également à d'autres matières que les rafles de mais, ayant la même consistance, par exemple: copeaux de bois, sarments de vigne broyés, paille hachée, sciure sèche, bois déchiqueté. Plusieurs tentatives d'alimentation de chaudière à l'aide de rafles de maïs ont été faites, mais elles se sont heurtées à deux difficultés principales. Premièrement, au niveau de l'extraction du produit à partir du bac de stockage par une vis sans fin: bourrages fréquents en bout de vis et vote de rafles se formant dans le bac au-dessus de la vis qui, dans ce cas, n'est plus alimentée. Deuxièmement, au niveau des conduits d'acheminement vers la chaudière: retours de flammes risquant de mettre le feu dans le bac de stockage La présente invention a donc pour but de supprimer ces inconvénientl et de réaliser un ensemble de stockage et d'alimentation d'une chaudière en rafles de mais très fiable et pouvant être ainsi automatisé de façon à maintenir constante la température de l'eau, réchauffée par la chaudière. La présente invention a également pour but de supprimer tout risque d'incendie de la matière stockée, en isolant hermétiquement cette dernière de la chaudière pendant le temps de chauffe. Pour assurer l'extraction des rafles de la trémie de stockage et leur acheminement à l'intérieur du conduit reliant la trémie à la chaudière, d'une façon régulière et sans risque de se bloquer ou de tourner dans le vide l'invention est caractérisée par une vis d'archimède d'un diamètre relativemei important par exemple 250 mm, placée dans le fond de la trémie de stockage, horizontalement ou légèrement inclinée. 2 2543660 Cette vis est entraînée en rotation par un moteur électrique qui est mis en route à l'aide d'un interrupteur thermostatique dès que la température minimum souhaitée de la chaudière est atteinte Le moteur entraîne la vis dans un sens de rotation pendant environ 8 tours, ce qui fait pénétrer dans le conduit la valeur d'une recharge de chaudière puis le moteur inverse automatiquement le sens de rotation de la vis pendant environ 2 tours Ce mouvement inversé a pour but d'éviter les bourrages en bout de vis et de décomprimer les rafles stockées dans la trémie. En effet, celles-ci entraînées en arrière se désserent et tombent entre les spires de la vis. Un dégagement est prévu du côté opposé à la sortie des rafles pour éviter un blocage de la vis en sens inverse. La vis est située à la basede la trémie qui possède deux plans inclinés partant du bas et s'élevant vers la partie supérieure Ces plans inclinés sont suffisamment écartés à la base pour que dans le mouvement de rotation les rafles ne soient pas comprimées autour de la vis. En sortant de la trémie de stockage, la vis pénètre dans un conduit de préférence circulaire qui l'enveloppe en laissant entre les parois et l'extérieur des spires de la vis un jeu au moins égal au diamètre d'un épis battu soit environ 25 mm. La présente invention est également caractérisée par un système permettant d'obturer complètement et à volonté le conduit reliant la trémie de stockage à la chaudière et ceci pour éviter les retours de flammes possibles. Le conduit cylindrique partant de la trémie de stockage débouche dans un autre conduit cylindrique ou rectangulaire qui descend verticalement sur le dessus de la chaudière. A l'intérieur de ce conduit vertical, une soupape, formée par 2 tôles circulaires bloquéesen sandwich sur une plaque d'amiante, peut se déplacer 3 o de façon à prendre tantôt une position inférieure au point de jonction des 2 conduits, tantôt une position supérieure. Lorsque cette soupape est dans la position inférieure, elle appuie sur une couronne soudée à l'intérieur du conduit Cette couronne permet, en conjugaison avec la soupape dont le diamètre est légèrement inférieur au conduit, d'obturer hermétiquement ce dernier Cette couronne doit cependant avoir une largeur minimum pour ne pas arrêter les rafles lorsque la soupape est en position haute. Cette couronne, dont la surface est plane et perpendiculaire au conduit dans l'exemple présenté, peut avantageusement avoir la forme d'un tronc de cône dont le sommet serait vers le bas Dans ce cas, la soupape aura également une forme de tronc de cône dans sa partie extérieure, pour épouser la forme du butoir Cette disposition évitera tout accrochage de rafles ou de feuilles au niveau du siège de la soupape. L'invention est également caractérisée en ce que le déplacement de la soupape est assuré- par une vis sans fin qui est fixée en son centre, se prolonge vers le haut du conduit et passe à travers un moteur électrique en se vissant dans un écrou entraîné en rotation par le dit moteur. Lorsque la température minimale souhaitée de la chaudière est atteinte, un interrupteur thermostatique met en route le moteur qui entraîne la vis vers le haut, remontant ainsi la soupape au-dessus de l'embouchure de la vis horizontale. Lorsque cette position est atteinte, la soupape appuie sur un interrupteur de fin de course qui arrête la rotation du moteur. Lorsque le chargement de la chaudière est opéré par la vis d'extraction le moteur est remis en route en sens inverse et la soupape redescend jusque sur la couronne inférieure lui servant de siège Dans cette position, un disqu circulaire fixé à l'extrémité supérieure de la vis sans fin vient en contact avec un interrupteur et arrête la rotation du moteur. L'invention est également caractérisée en ce que la partie supérieure du cylindre dans lequel se déplace la soupape n'est pas fermée Cette particularité permet la décompression des gaz qui pourraient remonter en passant sous la soupape dans le cas tout-à-fait exceptionnel o un déchet aurait empêché la fermeture vraiment hermétique. L'invention est également caractérisée par la forme de la jonction du conduit d'acheminement des rafles et du conduit de descente Cette jonction est formée dans sa partie inférieure par un pan incliné à-45 O et de 10 cms de longueur qui atténue l'angle de raccordement La partie supérieure de ce pan co Yncide avec l'extrémité de la vis d'alimentation et sa partie inférieure débouche juste au-dessus de la soupape. Pour bien dégager cet angle de jonction, la vis horizontale d'extraction est munie à son extrémité d'un ressort qui, en tournant,se détend et s'allonge en fouettant les parois, ce qui a pour but de dégager les dernières impuretés qui pourraient faire obstacle à la fermeture de la soupape. Pour que la soupape soit bien fermée, la tige filetée de commande est reliée à cette dernière par un ressort qui se comprime légèrement lors de la fermeture, évitant ainsi tout risque de détérioration. On décrira plus en détails, ci-après et à titre indicatif et nullement limitatif, un mode particulier de réalisation d'une installation de stockage et d'alimentation d'une chaudière polycombustible avec des rafles de ma Ts. La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale de l'ensemble de l'installation représentant le bac de stockage, la chaudière et les différents conduits les reliant. Les figures-2 et 3 sont des vues extérieures de cette même installation, la figure 2 étant une vue du bout du bac de stockage, face à l'axe de la vis d'extraction et de la chaudière; la figure 3 étant une vue de dessus. La figure 4 est une vue schématique en coupe plus détaillée de la zone de liaison du conduit d'extraction et du conduit de descente vers la chaudière, zone dans laquelle se déplace la soupape d'obturation. Le bac de stockage 1 possède à sa partie inférieure une vis 2, qui s'étend sur toute la longueur de sa base. Deux plans inclinés 3 et 4 partent de cette baséen s'écartant vers le haut Ils sont reliés à leur partie inférieure par un plan horizontal 5 situé sous la vis et par deux petits plans 6 et 7 d'une-inclinaison intermédiaire qui permettent d'écarter les plans inclinés 3 et 4 de la vis et de donner ainsi plus de dégagement aux rafles de mals lorsque la vis tourne. La base du flanc 8, côté sortie, possède un trou circulaire qui se prolonge vers l'extérieur par un conduit cylindrique 10, dont le rayon est égal au rayon de la vis, augmenté du diamètre maximum des rafles soit 25 mm environ, ceci afin d'éviter le blocage d'une rafle entre la vis et le conduit. A la base du flanc arrière 9, face à la vis, un dégagement 11, de forme cylindrique ou parallélipipédique, libère un espace dans lé prolongement de la vis et extérieur au flanc, ceci pour éviter les bourrages entre l'extrémité des spires et la paroi, lors du mouvement inversé de la vis. A la partie inférieure du bac de stockage, la vis d'extraction 2 est centrée du côté de l'entraînement par un roulement 12 et du côté de l'extraction par le conduit 10 qui enveloppe les spires. La vis 2 ne possède pas de spires dans sa partie pénétrant dans l'espace de dégagement arrière côté entraînement et elle se termine du côté de l'extracation, juste en face du pan coupé 15 de la zone de jonction du conduit d'extraction 10 et du conduit de descente des rafles 16. La vis est entraînée en rotation par un motoréducteur électrique 13 et par une chaîne 14. 2543660 _. A l'extrémité de la vis du côté extraction, est articulé un ressort 32 qui balaie la zone de jonction en forçant les derniers déchets à tomber. Le conduit 16 est un tube cylindrique, il est parallèle à l'axe vertical de la chaudière 17 et débouche sur le dessus de cette dernière. Latéralement, il communique avec le conduit d'extraction de la trémie 10 Cette liaison des deux conduits possède dans sa partie inférieure un plan incliné 15. A l'intérieur du conduit de descente 16, et quelques centimètres en dessous de la jonction des deux conduits, est soudée une couronne 18 de faible largeur et qui sert d'appui à la soupape 19. Cette soupape 19 est constituée de deux tôles 20 qui prennent en sandwich une rondelle d'amiante 21, le tout étant assemblé par quelques rivets. Au centre de la soupape et perpendiculairement à celle-ci, une vis sans fin 22 se visse dans un écrou tournant 23, solidaire de l'arbre creux du moteur électrique 24. Cette vis sans fin possède un axe cylindrique 30 à son extrémité inférieure et pénètre dans un trou central de la soupape, avec possibilité de coulissement Une goupille 23 assure-la remontée de la soupape alors qu'un ressort 24 se comprime légèrement lorsque la vis sans fin est en fin de course et maintient la soupape 19 sur son siège 18 tout en conservant une certaine souplesse. Pour que la vis ne soit pas entraînée en rotation par l'écrou 23, un doigt 25, goupillé sur la vis à travers son moyeu, pénètre dans une lumière verticale pratiquée dans une patte 27, solidaire de la soupape. Pour éviter que la soupape ne tourne, entraînée à son tour, 2 fers ronds 28 sont soudés verticalement sur deux génératrices opposées à l'intérie du cylindre de descente 16 Deux encoches pratiquées dans la tôle supérieure de la soupape permettent leur passage. Le conduit 16 n'est pas fermé à son extrémité supérieure et débouche directement à l'air libre pour faciliter le dégagement des gaz, dans le cas o la soupape serait mal fermée. Un interrupteur de fin de course 29 arrête la rotation du moteur lorsque la soupape 20 arrive à son point haut, c'est-à-dire en dessus de la jonction des deux conduits 10 et 16. Un autre interrupteur de fin de course 30 est actionné par un disque 3 solidaire de la vis 22, lorsque la soupape 20 arrive au point bas de sa cours et repose sur la couronne 18. Un ensemble électrique de type connu permet d'établir un cycle d'alimentation de la chaudière, régulé en fonction de la température de l'eau produite- Lorsque la température de l'eau est inférieure à celle souhaitée, le cycle s'établit comme suit: 1) mise en rotation du moteur 24, remontée de la soupape 19 au-dessus de l'entrée du conduit d'extraction. 2) coupure de la remontée par l'interrupteur 29. 3) mise en route du moteur 13 pendant environ 8 tours La vis entraîne une recharge de rafles qui chute dans le conduit d'arrivée à la chaudière. 4) inversion du sens de rotation du moteur 13 pendant environ 2 tours. Le ressort à l'extrémité de la vis dégage complètement les rafles pouvant rester à la jonction des 2 conduits; les rafles se décompriment dans le conduit 10 et dans la trémie 1, elles chutent dans la vis 2. 5) mise en route en sens inverse du moteur 24 La soupape redescend dans le conduit 16 et s'applique sur son siège 18 avec une légère pression due au ressort 24. L'interrupteur de fin de course inférieure 30 est actionné par le disque 31 et coupe le courant. La combustion reprend dans la chaudière, la température de l'eau remonte et le cycle est arrêté; il ne reprendra à nouveau que lorsque la température de cette eau redescendra en dessous de celle prévue. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif d'alimentation automatique, avec des déchets solides tels que rafles de mais, d'un générateur de chaleur polycombustible comprenant une trémie de chargement du combustible et des moyens pour alimenter ce générateur Dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un obturateur mobile qui permet, grâce à son déplacement, tantôt de laisser le libre passage du combustible vers la chaudière, tantôt de fermer ce passage hermétiquement. 2. Dispositif également caractérisé par une vis sans fin disposée au fond de la trémie de stockage et entraînée en rotation quelques tours dans un sens pour acheminer une recharge de rafles vers le conduit d'alimentatic puis entraînée environ 2 tours en sens inverse, ceci pour éviter les bourrages et faciliter la retombée des rafles de la trémie dans la vis. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur mobile est entraîné en translation par une vis sans fin qui se déplace en se vissant et se dévissant dans un écrou tournant solidaire de l'arbre creux d'un moteur électrique. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'il possède 2 interrupteurs qui coupent le courant d'alimentation du moteur d'entraînement de la vis sans fin, lorsqu'ils entrent en contact l'un avec la soupape, l'autre avec un disque solidaire de cette vis, c'est-à-dire dans les 2 positions extrêmes de déplacement de la soupape. 5. Dispositif selon les revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que deux guides soudés suivant la génératrice du conduit d'alimentation empéchen la rotation de la soupape. 6. Dispositif selon les revendications 1, 3, 4 et 5, caractérisé en ce que la soupape composée de deux feuilles de tôle enserrant une plaque d'amiante vient reposer sur un cercle soudé à l'intérieur du conduit d'alimentation. 7. Dispositif selon les revendications 1, 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que la vis sans fin entraîne la soupape par l'intermédiaire d'un ressort qui se comprime légèrement en fin de course pour assurer une parfaite étanchéité de la dite soupape. 8. Dispositif selon les revendications 1, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que la vis sans fin est arrêtée en rotation par un doigt qui lui est solidaire et qui prend appui sur une patte soudée sur la soupape. 8 2543660; 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il existe un renflement en forme de boite en arrière de la vis d'extraction du côté de l'entraînement. 10. Dispositif selon les revendications 2 et 9, caractérisé en ce que la vis d'extraction des rafles possède un ressort à son extrémité de sortie des rafles qui se détend en tournant et dégage l'extrémité de la vis. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le conduit d'extraction et celui de descente vers la chaudière possèdent à la partie inférieure de leur jonction une pente qui part de l'extrémité de la vis et débouche au-dessus de la soupape. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'un appareillage électrique permet d'établir un cycle automatique de mise en route et d'inversion de sens des moteurs, en fonction de la température de l'eau produite pour la chaudière. 13 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le conduit de descente vers la chaudière est ouvert à l'air libre dans la partie supérieure, à la jonction des 2 conduits. J 1