Brevet FR2537043A1 — publié le 19840608

Perfectionnements au traitement de la paille P L'invention concerne le traitement de la paille et un appareil pour traiter des matériaux fibreux tels que de la paille pour fournir du fourrage pour le bétail. Le travail de recherche publié par Biotecknisk Institute à Kolding au Danemark montre que le traitement de la paille, c8est-à-dire des déchets des récoltes de céréales, et de matériaux fibreulc (par commodité de tels matériaux sont appelés ci-après "paille" de façon générale) par exposition à une atmosphère chauffée chargée d'ammoniac se traduit par une conversion de la paille en un fourrage utile pour le bétail. L'ammoniac attaque la paille, brisant les fibres (et améliorant de ce fait la digestibilité) et augmentant sensiblement simultanément la teneur en protéines, et de ce fait améliorant considérablement sa valeur en tant qu'aliment. La conséquence directe de ce travail de recherche a été la mise au point d'un appareil de conversion qui comportait un compartiment pouvant être rendu étanche, comportant des moyens de chauffage, et auquel de l'ammoniac liquéfié était fourni directement à partir d'une source sous pression. Un tel appareil a été mis sur le marché au Danemark en 1976. Avec l'appareil connu, du fait que de l'ammoniac liquéfié était introduit directement dans le compartiment, les températures à l'intérieur de celui-ci chutaient de façon dramatique lors de la détente de l'ammoniac liquéfié au moment de l'introduction dans le compartiment. Par conséquent, une quantité considérable d'énergie était nécessaire pour augmenter la température à l'intérieur du com partiment jusqu'à la valeur souhaitée. Ce problème a été partiellement résolu par une conception ultérieure de convertisseur telle que décrite dans le brevet britannique nO 2 094 127. Cet appareil comporte un réservoir de détente extérieur au compartiment et auquel est envoyé de l'ammoniac sous pression provenant d'une source d'ammoniac liquéfié. L'ammoniac se refroidit lors de la détente initiale dans le réservoir pour produire une atmosphère ammoniaquée qui se détend naturellement dans une canalisation d'alimentation communiquant avec l'intérieur du compartiment. Le fait de prévoir un réservoir de détente externe signifie que l'ammoniac est fourni au c.ompartiment à une température plus élevée que cela serait le cas autrement.Cependant, dans cette conception, le chauffage du compartiment est effectué au moyen d'un système de circulation d'air assisté d'un ventilateur, qui comprend une canalisation d'air chaud passant par le réservoir de détente pour faire bouillir l'ammoniac. Il en résulte que lors de l'utilisation, l'air qui circule dans la canalisa- tion est refroidi par l'ammoniac qui se détend.-l'air refroidi est alors ramené par pompage dans le compartiment et par conséquent on n'atteint pas totalement les économies d'énergie potentielles. La présente invention fournit un appareil pour traiter la paille comportant une chambre pouvant être rendue étanche pour recevoir la paille devant être traitée, des moyens pour maintenir une atmosphère chargée d'ammoniac dans la chambre étanche, et un réservoir de détente externe à la chambre pour recevoir de l'ammoniac liquide sous pression et dans lequel l'ammoniac se détend et bout avant de passer dans la chambre, le réservoir de détente étant muni d'une série de déflecteurs internes. Du fait que des déflecteurs sont prévus dans le réservoir de détente, la surface exposée à l'ammoniac li quéfié à l'intérieur du réservoir est augmentée et il en résulte que l'ébullition de l'ammoniac est favorisée. Les déflecteurs sont conçus de manière à assurer à l'intérieur du réservoir une surface suffisante pour que dans des conditions normales l'ammoniac liquide se détende et boue sans avoir besoin de chaleur supplémentaire. Cependant, le réservoir de détente est néanmoins muni de préférence de moyens de chauffage se présentant sous la forme d'un élément chauffant électrique pour fournir une faible quantité de chaleur pour favoriser l'ébullition de l'ammoniac à basse température, à savoir -150C ou moins. De préférence, un mélange air/ammoniac chauffé est entraîné en circulation à travers la chambre ou compartiment étanche par un ventilateur de grande capacité qui est couplé à une boite de chauffage contenant des éléments électriques, et la température à l'intérieur du compartiment est réglée par un thermostat réglable en fonction des dimensions du compartiment et du type de paille traité. De façon commode, des nervures d'acier sont disposées sur le fond du compartiment, nervures sur lesquelles est placée la paille. De ce fait, le mélange air/ammoniac peut circuler autour et à travers la paille et ainsi, en utilisant un volume de gaz important, l'utilisation de canalisations compliquées est rendue inutile. Ceci signifie également que la paroi, qui est de préférence double, n'a besoin que d'avoir 50 mm d'épaisseur au lieu de 76 mm ou 101 mm, qui sont des épaisseurs caractéristiques des conceptions antérieures, sans réduction du rendement thermique. Appareil est utilisé pour traiter de la paille à l'ammoniac afin de fournir du fourrage pour animaux, en faisant circuler un mélange chauffé d'air et d'ammoniac à travers un volume de paille contenu dans la chambre de traitement étanche pendant une période de traitement initiale, typiquement de l'ordre de 16 heures, puis en faisant circuler de l'air pur à travers la chambre de traitement pendant une période de traitement finale, typiquement d'environ 4 heures. Suivant une caractéristique préférée de l'invention, l'air pur pénètre par l'intermédiaire d'une soupape commandée par solénoïde au niveau du sommet et au voisinage de l'avant de la chambre, et l'air vicié est évacué par une soupape. similaire, située au niveau du sommet de la chambre à l'arrière. De façon commode, le ventilateur pour faire circuler l'air comporte une sortie qui est située au niveau de l'arrière de la chambre et la soupape d'évacuation est placée de façon commode au-dessus de la sortie du ventilateur. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation, préféré mais non limitatif, représenté aux dessins annexés sur lesquels - les figures 1, 2 et 3 sont des vues orthogonales d'un réservoir de détente d'un appareil suivant l'invention - la figure 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 2, à échelle agrandie ; - les figures 5 à 7 sont des vues orthogonales d'une unité de ventilation et de chauffage de l'appareil suivant l'invention ; - la figure 8 est une vue en plan de dessus d'une entrée d'air chaud dans la chambre de traitement de I'appareil ; - la figure 9 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 8 - la figure 10 est une vue de face d'une partie de la figure 9 ; ; - les figures ll(a) et ll(b) représentent des détails de soupapes d'aération commandées par solénoïde, respectivement dans le mode fermé et dans le mode ouvert ; et - les figures 12(a) et 12(b) représentent la circulation d'air et d'ammoniac dansa chambre de traitement De façon générale, l'appareil représenté comporte un réservoir de détente 10 (figures 1 à 4) auquel est fourni de l'ammoniac provenant d'une source d'ammoniac liquéfié. L'ammoniac gazeux résultant passe dans une unité de ventilation et de chauffage 30 (figures 5 à 7) dans laquelle de l'air est également envoyé à partir d'une chambre de traitement 54, et de la paille et le mélange air/ammoniac résultant est ensuite envoyé vers la chambre de traitement 54 de la paille (figures 8 à lO). Le mélange est entraîne en circulation dans l'unité 30 et la chambre 54 pendant une durée de traitement appropriée pour convertir la paille en fourrage, et la chambre est ensuite vidée de l'ammoniac restant en y faisant circuler de l'air pur. Le réservoir de détente 10 représenté sur les figures 1 à 4 possède une configuration générale rectangulaire présentant une longueur, une largeur et une hauteur appropriées x, y et z. Le réservoir comporte une entrée d'ammoniac 12 dans une paroi extreme par laquelle.de l'ammoniac liquéfié est envoyé à partir d'une source sous pression, par exemple une bouteille, bidon ou autre réservoir, étanche disponible dans le commerce. Des soupapes (non représentées) sont prévues pour réguler l'alimentation en ammoniac de l'appareil. Comme représenté sur les figures 2 et 4, l'entrée 12 communique avec une barre pulvérisatrice 18 munie d'ouvertures pour distribuer l'ammoniac liquide dans le réservoir Le réservoir comporte également des conduites de sortie 14 dans la paroi supérieure et un bouchon de vidange 16 dans la paroi inférieure. Une série de déflecteurs inclinés sont prévus à l'intérieur du réservoir, les déflecteurs augmentant la surface qui est exposée à l'ammoniac liquéfié à l'intérieur du réservoir et facilitant de ce fait l'ébullition. De fa çon commode, les déflecteurs 20 sont formés en repliant la paroi latérale du réservoir r et sont munis d'ailettes 22, possédant typiquement une largeur de 76 mm, pour améliorer le transfert de chaleur. Des plateaux d'écoulement goutte-à-goutte par gravité 24 sont prévus au-dessous des déflecteurs 20 pour diriger tout ammoniac liquide non évaporé vers le déflecteur incliné suivant 20 situé dessous. D'autres ailettes 26 sont prévues au fond du réservoir. Les déflecteurs sont conçus pour assurer à l'intérieur du réservoir, avec un bon échange de chaleur entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir, une surface suffisante pour que dans des conditions normales sous des climats tempérés tels qu'en Grande-Bretagne, l'ammoniac liquide se détende et boue sans avoir besoin d'ammoniac supplémentaire. On a trouvé que la consommation d'énergie totale est réduite en moyenne de 20 % par rapport à un appareil connu. Cependant, le réservoir de détente est néanmoins muni de préférence de moyens de chauffage se présentant sous la forme d'un élément chauffant électrique (non représenté) pour fournir une faible quantité de chaleur pour favoriser l'ébullition de l'ammoniac dans des conditions de basse température, par exemple -150C ou moins. Lors de l'utilisation, de l'ammoniac liquide sous pression est fourni au réservoir par l'intermédiaire de l'entrée 12 et de la barre pulvérisatrice 18, et se détend et bout dans le réservoir, le gaz ammoniac quittant le réservoir par les sorties 14. L'ammoniac quittant le réservoir 10 pénètre dans une unité de ventilation et de chauffage 30 représentée sur les figures 5 à 7. L'unité 30 comporte un boîtier 34 comprenant un panneau d'inspection de sécurité 36 à une extrémité. Une série d'éléments chauffants électriques 32, six de façon typique, sont situés à l'intérieur du boîtier 34, les éléments étant-inclinés en direction de l'écoulement du gaz, comme représenté,-pour la sécurité. L'ammoniac provenant du réservoir 10 pénètre dans le boîtier 34 par les entrées 31. Le boîtier 34 reçoit également de l'air qui est entraîné en circulation à partir de la chambre de traitement 54, l'air pénétrant dans le boîtier par une entrée (non représentée) dans la plaque 38, comme indiqué par une flèche X sur la figure 6. Une canalisation de section carrée 42 (figure 7) transporte le mélange résultant air/ammoniac vers les éléments chauffants 32. Après être passé sur les éléments chauffants, le mélange air/ammoniac chauffé pénètre dans une unité de ventilation 44 de grande capacite entraînée par un moteur 46, pour être envoyé vers la chambre de traitement 54 de la paille, comme indiqué par la flèche Y sur la figure 6. En se référant maintenant aux figures 8 à 10, l'unité de ventilation et de chauffage 30 est boulonnée, par l'intermédiaire de fixations 49, sur une plaque 48 faisant partie de la paroi arrière de la chambre de traitement 54 de la paille. La chambre 54 présente une constitution à double paroi, avec environ 50 mm entre les deux parois. La chambre peut être rectangulaire, cylindrique ou de toute autre forme commode, et comporte une porte (non représentée) qui peut être ouverte pour introduire la paille à traiter, puis être fermée de façon étanche. La chambre comporte une série de nervures d'acier (non représentées) situées au fond et sur lesquelles de la paille 56 (normalement en balles) peut être placée de manière que le gaz puisse circuler autour et au-dessous de celle-ci. Le mélange air/ammoniac chauffé sort par la sortie du ventilateur 44, par l:intermédiaire d'un tuyau souple ou d'une canalisation coudée (non représentée) etpé- nètre dans la chambre 54 par une entrée 64. Le mélange pénètre alors, par une conduite 50 (non représentée), à l'intérieur de la chambre 54, conduite qui dirige le mélange entrant vers un déflecteur 52 au sommet de la chambre. Après être passé autour et au-dessous de la-paille 56, le mélange gazeux passe, comme indiqué par la flèche 58 sur la figure 9, vers une conduite de sortie 60 pour quitter la chambre 54 par une sortie carrée 62 (figure 10). La sortie 62 coïncide avec l'entrée dans la plaque 38 (figure 6) pour la remise en circulation dans l'unité 30. Dans le mode de réalisation représenté, l'entrée 64 pour introduire le mélange air/ammoniac dans la chambre 54 est située au-dessus de la sortie 62. Cependant, dans certains cas, il est préférable d'inverser l'agencement de circulation. Ceci peut être obtenu en changeant les connexions électriques de l'unité de ventilation. Dans une variante, toute la plaque 48 de montage de l'unité de ventilation 30 peut être montée sens dessus dessous pour obtenir le même effet. La partie supérieure de la chambre 54 est munie de deux soupapes similaires 66 commandées par solénoïde, désignées par 66' et 66" sur les figures 12fa) et 12(b). Les soupapes sont utilisées pour faire circulerde l'air pur dans la chambre, comme décrit ci-dessous. La construction de chaque soupape 66 est représentée sur les figures luta) et ll(b) et chaque soupape comporte un solénoïde 68 et une -armature 70 fixée sur une plaque de fermeture de soupape 72. Cette dernière ferme une ouverture 74 dans un siège de soupape 76 et de préférence des moyens d'étanchéité 78 sont prévus pour assurer une bonne étanchéité. Lorsque la plaque est soulevée par l'armature vers la position fermée représentée sur-la figure ll(a), les gaz se trouvant au-dessous de la plaque 72 ne peuvent pas sortir pa des ouvertures entre des colonnes 80. La désexcitation de la bobine 68 fait descendre la plaque vers la position ouverte, comme représenté sur la figure ll(b), pour permettre aux gaz de sortir comme indiqué par la flèche 82. Sur les figures 12(a) et 12(b), la circulation autour de la chambre de traitement 54 est indiquée par des flèches 84 et 86. Une conduite 88 au niveau de I'extrémité avant de la chambre communique avec le côté inférieur de la paille (non représenté sur la figure 12) et la soupape 66' située à gauche. Lorsque cette dernière est ouverte, de l'air et de l'ammoniac provenant de l'extrémité supérieure de la conduite 68 peuvent sortir de la chambre. De l'air pur est aspiré à l'intérieur par l'intermédiaire de la soupape ouverte 66", au niveau de l'autre extrémité arrière, de la chambre. Lors de l'utilisation, la paille à traiter est chargée dans la chambre 54 et cette dernière est fermée hermétiquement. De l'ammoniac provenant d'une source d'ammoniac liquéfié est envoyé au réservoir de détente 10 où il se détend et se vaporise. L'ammoniac passe dans l'unité 30 où il est mélangé avec l'air aspiré à partir de la chambre 54 par la sortie 62 et le mélange chauffé. Le mélange est remis en circulation sous l'action du ventilateur 44 dans la chambre 54 et l'unité 30 pendant une durée de traitement initiale appropriée, typiquement d'environ 16 heures. La température du mélange est régulée par un thermostat (non représent(-) situé dans la chambre 54 pour régler le chauffage par les éléments chauffants 32.Le traitement initial est suivi par une période de traitement finale dans laquelle de l'air pur est entraîné en circulation à travers la chambre 54 par l'intermédiaire des soupapes 66 afin de nettoyer la chambre des vapeurs d'ammoniac. La période de traitement finale est typiquement de l'ordre de 4 heures, ce qui donne une durée de traitement totale d'environ 20 héures. Un panneau de commande (non représenté) sert à fournir des signaux de sortie électriques à intervalles déterminés pour commander le processus global, y compris le fonctionnement des soupapes 66 et d'autres composants. Comme il va de soi, eut comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Appareil pour traiter la paille comportant une chambre pouvant être rendue étanche pour recevoir la paille devant être traitée, des moyens pour maintenir une atmosphère chargée d'ammoniac dans la chambre étanche, et un réservoir de détente externe à la chambre pour recevoir de l'ammoniac liquide sous pression, caractérisé en ce que l'ammoniac se détend et bout avant de passer dans la chambre (54), le réservoir de détente (10) étant muni d'une série de déflecteurs- (20) internes. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les déflecteurs (20) dans le réservoir de détente (10) comportent une série de plaques inclinées espacées verticalement les unes au-dessus des autres. 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que des plateaux d'écoulement goutte-à-goutte (24) sont prévus au-dessous des déflecteurs pour diriger tout liquide s'écoulant d'un déflecteur particulier (20) vers le déflecteur (20) situé dessous. 4. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réservoir de détente (10) comporte des ailettes (22) d'échange de chaleur. 5. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément chauffant électrique est prévu pour le réservoir de détente. 6. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir de détente (10) comporte une barre pulvérisatrice (18) munie d'ouvertures pour répartir l'ammoniac liquide dans le réservoir. 7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour faire circuler un mélange air/ammoniac chauffé à travers la chambre et une unité de chauffage. 8. Appareil suivant la revendication 7 t caracté risé en ce qu'une unité de ventilation et de chauffage (30) est associée à la chambre et comporte une entrée et une sortie communiquant respectivement avec une sortie et une entrée de la chambre pour la circulation du gaz, l'unité comportant également une entrée pour recevoir du gaz ammoniac provenant du réservoir de détente (10). 9. Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'unité de ventilation et de chauffage (30) est montée sur une paroi arrière de la chambre. 10. Appareil suivant l'une des revendications 7 à 9, caractérisé entre que l'unité de chauffage est-réglée par thermostat pour réguler la température à l'intérieur de la chambre. 11. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond de la chambre (54) comporte des nervures d'acier sur lesquelles peut être placée de la paille. 12. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre comporte deux soupapes (66', 66") commandées par solénoïde pour faire circuler de l'air pur à travers la chambre.