Brevet FR2571833A1 — publié le 19860418

La présente invention se rapporte aux séchoirs à vide pour bois de sciage. Le principal but de la présente invention est de réaliser un séchoir du type ci-dessus dans lequel l'action du vide qui, actuellement, n'est utilisée que pour provoquer l'évaporation de l'eau contenue dans le bois, soit également exploitée dans ses effets secondai- res pour apporter de notables avantages au procédé de sé-- chage réalisé avec le séchoir selon l'invention. En particulier, selon l'invention, un effet se- condaire de l'action du vide est avantageusement mis à profit pour assurer une protection contre les défauts de voilage et de déformation des bois, défauts qui sont ac- ceptés comme inévitables dans tous les types de séchage artificiel et, également, dans le séchage naturel, même s'il se produit dans une plus faible mesure dans ce der- nier. Un autre but de la présente invention est de réa- liser un séchoir à vide dans lequel la vitesse de sécha- ge soit augmentée grâce aux effets secondaires d'un vide convenablement maîtrisé selon l'invention. Pour réaliser ce but ainsi que d'autres qui res- sortiront de la description qui va suivre, la présente invention a pour objet un séchoir à vide pour bois de sciage dont la caractéristique principale consiste en ce que, des deux parois d'au moins une paire de parois oppo- sées de la cellule destinée à contenir le bois, l'une des parois est sensiblement rigide et plane tandis que la paroi opposée peut se déplacer en se dirigeant vers ladite paroi rigide et en conservant un joint étanche, et se déplace effectivement de cette façon sous l'effet de la pression qui agit à l'extérieur, lorsqu'on fait le vide dans la cellule, de manière à presser le bois con- tre la paroi rigide. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue en coupe d'une première forme de réalisation; la figure 2 représente à plus grande échelle un détail de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe d'une deuxième forme de réalisation; la figure 4 représente à plus grande échelle un détail de la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe d'une troi- sième forme de réalisation. En se reportant à la figure 1, on a désigné en 1 une cellule de séchage en tôle métallique de forme pa- rallélipipédique, rectangulaire en plan, dont la paroi de fond 2 est plane et renforcée par de robustes traver- ses 3 qui la rendent sensiblement rigide. La cellule 1 présente une ouverture de charge- ment supérieure la à l'intérieur de laquelle est montée de manière coulissante une plaque rigide et plane 20 qui ferme la cellule 1 sur le côté opposé à la paroi de fond 2. La paroi 20 est munie le long de sa périphérie de moyens d'étanchéité dont la fonction ressortira claire- ment de la suite et qui, dans l'exemple considéré, sont constitués par une garniture d'étanchéité périphérique 21, logée dans une rainure périphérique 22 du bord laté- ral de la plaque 20. En 10, on a indiqué schématiquement une pompe à vide dont le côté d'aspiration est relié pneumatiquement à la cellule 1 par un clapet unidirectionnel 11 et dont le côté de refoulement est ouvert sur l'extérieur pour être raccordé à une cheminée d'évacuation des vapeurs. D'autres accessoires de l'ensemble représenté sur la figure sont une vanne 12, manoeuvrée à la main, - montée sur une paroi latérale, pour laisser l'air péné- trer dans la cellule lorsqu'on l'ouvre, et une vanne de décharge 13, manoeuvrée à la main, disposée sur le fond de la cellule 1 pour évacuer à l'extérieur les produits de condensation des vapeurs. En 14, on a indiqué des éléments chauffants thermostatiques plats, de type connu en soi, constitués par des plaques que l'on peut chauffer au moyen de résis- tances électriques ou par une circulation de fluide - chaudo Les éléments chauffants plats 14 sont de forme rectangulaire et la surface de chacun d'eux est sensible- ment égale à la surface du fond 2o L'élément chauffant plat inférieur s'appuie sur le fond 2, avec interposition d'une couche de matière isolante de la chaleur 15, pour éviter les dispersions de chaleur vers l'extérieuro Le bols 16, scié en planches, est interpose, d'une façon connue en s6i0 entre les éléments chauffants plats 14. Pendant le fonctionnement, les éléments chauf- rants plats transmettent par contact aux planches de bois la chaleur necessire pour -l'évaporation de l'eau contenue dans le bois, tandis que l'action du vide provo- que i'évaporation de l'eau à des températures plus bas- ses que dans les procédés de séchage qui opèrent à la pression atmàsphèrique o en même temps, on favorise de cette façon les mouvements de déplacement de l'eau du centre du bois vers sa périphérie, comme dans la techni- qne connue. Comme on peut le voir en se reportant à l'exem- ple de séchoir selon l'invention représenté sur la figu- re 1! l'action du liquide provoque le déplacement de la plaque 20 vers l'intérieur de la cellule, en direction de la paroi de fond opposée'2, sous l'effet de la pres- sion atmosphérique qui agit de l'extérieur; la garnitu- re d'étanchéité 21 permet le déplacement de la plaque 20 en maintenant la cellule 1 hermétiquement isolée de l'ex- térieur. De cette façon, les planches de bois interpo- sées entre les éléments chauffants sont pressées forte- ment et uniformément contre la paroi plane 2. Par exem- ple, lorsqu'on travaille de la façon habituelle, à 90 % du degré maximum de vide, dans un petit séchoir possé- dant des éléments chauffants d'une surface de 1 x 5 m, la force de pressurage exercée sur le bois contre la pa- roi de fond est déjà de 45 000 kg, force qu'il serait compliqué de développer avec des poids qu'on devrait alors placer sur la pile de bois si l'on voulait limiter les déformations. Cette force de pressurage grande et uniforme qui est exercée sur le bois par la dépression pendant le processus de séchage, a pour effet final d'éliminer sen- siblement les voilages et les déformations du bois, le- quel reste parfaitement plan. En outre, dans le traitement par vide continu exécuté dans le séchoir selon l'invention, dans lequel le chauffage et le vide agissent simultanément, la force de pressurage favorise le contact intime entre les élé- ments chauffants plats et les planches de bois, de sorte que la transmission de la chaleur au bois est grandement facilitée, ce qui apporte le résultat avantageux d'accé- lérer le chauffage du bois, et en définitive, d'augmen- ter la vitesse du séchage. En même temps, les pertes de chaleur vers l'extérieur sont réduites, à la fois parce que le contact intime avec les éléments chauffants plats a pour effet que la chaleur se transmet plus facile- ment au bois, et parce que la durée du séchage est dimi- nuée. A titre indicatif, dans divers essais exécutés sur des espèces résineuses comme le pin sylvestre de pro- venance ligure, on a obtenu des diminutions moyennes ho- raires atteignant 6 %, pour passer de l'humidité maximum du bois frais de sciage (jusqu'à 130 % d'humidité initia- le) à l'état sensiblement anhydre. Mais ce qui est le plus important est le fait que la température de service a été maintenue plus basse que celle qui est habituelle- ment utilisée pour les espèces résineuses, c'est-à-dire d'environ 65 C, avec pour résultat que la couleur natu- relle du bois a été conservée intacte, ceci s'ajoutant à l'absence totale d'autres défauts. Il est à remarquer que cette diminution horaire moyenne aussi forte ne peut pas être réalisée, même avec les séchoirs de type classique à haute température lors- que la température est portée aux limites de 180 C. L'explication de ce phénomène réside dans le fait que le bois contenu dans le séchoir selon l'invention subit un effet de pressurage consécutif à la compression, qui pro- duit un effet synergétique en combinaison avec l'action du vide. On reviendra sur cet effet dans la suite. Pour démontrer la notable réduction de la con- sommation d'énergie, même dans le cas d'espèces ligneu- ses de dureté moyenne, on citera les résultats de l'une des expériences exécutées sur de l'orme de 75 mm d'épais- seur. Dans cet essai, pour passer des 91 % d'humidité moyenne initiale à 30 % (point de saturation des fi- bres), on a dépensé seulement 1,155 kWh pour évaporer 1 kg d'eau, c'est-à-dire 994 cal. par litre d'eau évapo- rée. Cette consommation est extraordinairement limitée pour des espèces ligneuses dures de forte épaisseur, com- me celles de l'exemple précité, et elle est même infé- rieure aux consommations que l'on atteint avec les espè- ces ligneuses plus faciles à sécher comme les espèces ré- sineuses et de plus faible épaisseur, dans les bons sé- choirs traditionnels à ventilation et à récupération d'énergie. I1 convient également d'indiquer un autre objec- tif que l'on peut atteindre avec le séchoir selon l'in- vention, qui est celui consistant à utiliser à l'inverse la technique qui est employée habituellement dans la 7 1833 courbure du bois, pour corriger les défauts de voilage et de déformation déjà établis dans le bois, soit sous l'effet d'un séchage naturel, soit à la suite d'un dé- faut de conduite du séchage artificiel. En effet, il suf- fit de porter le bois que l'on veut corriger à la tempé- rature de plastification, en se servant des éléments chauffants plats et de le maintenir pressé par le vide contre la paroi de fond pendant une durée de quelques heures, qui varie selon l'épaisseur du bois; ensuite, après avoir désactivé le chauffage des éléments chauf- fants plats, on maintient le vide jusqu'à ce que le bois se soit refroidi pour provoquer la rigidification du bois alors que ce dernier est pressé contre la paroi de fond, ce qui stabilise la forme plane voulue. Un autre objectif consiste à accentuer l'action de pressurage du bois qui a été mentionnée plus haut. On atteint cet objectif en réduisant l'étendue de la surface de chaque couche de bois interposée entre les éléments chauffants. Dans ce cas, la force produite par la dépression sur la plaque 20 est transmise à la surface réduite de chaque couche de bois, de sorte que la pression croît en fonction inverse de la diminution de la surface. De cette façon, on peut atteindre des pressions aussi grandes qu'on le veut, en réduisant la surface des couches de bois et en sacrifiant la capacité de contenance de bois de la cellule. Toutefois, ce sacri- fice est amplement compensé parce que la vitesse de sé- chage croit selon une loi sensiblement quadratique avec l'accroissement de la pression de sorte qu'en définiti- ve, on obtient un accroissement de la productivité du'sé- choir. C'est ainsi que, par exemple, si l'on diminue la contenance de moitié, la vitesse de séchage est quadru- plée, le résultat final étant de doubler la production. En pratique, on devra éviter de dépasser la pression de 2 kg/cm2, ceci afin d'éviter que le bois séché ne subis- se un accroissement sensible de la variation de dimen- sion dans le sens de son épaisseur par suite des varia- tions de l'humidité de l'environnement. Selon l'invention, si l'on veut systématique- ment accentuer l'action de pressurage du bois, on modi- fiera avantageusement la structure du séchoir en rédui- sant, à la construction, la surface des éléments chauf- fants. Le rapport de la mesure de la surface des élé- ments chauffants à celle de la plaque 20 sera égal à !linverse de la valeur du coefficient par lequel on veut multiplier la pression sur le bois, comparativement à la pression qui agit sur la plaque 20. Ce rapport sera avan- tageusement égal à 1/2, si l'on veut doubler sensible- ment la valeur de la pression exercée sur le bois. Dans les séchoirs à vide équipés d'éléments chauffants plats qui appliquent le procédé discontinu, c'est-a-dire dans lesquels la phase de chauffage s'effec- tue L la pression atmosphérique tandis que la phase de vide suit la phase de chauffage après que le bois a at- teint la température de régime désirs, on peut atteindre des résultats analogues de compression et même de pressu- rage accentue du bois contre la paroi plane en faisant intervenir le chauffage à une dépression relativement basse mais suffisante pour obtenir l'effet de pressurage du bois. Au contraire, dans les séchoirs à vide qui n 'utilisent pas d2élëmients thermostatiques plats pour le chauffage du bois mais qui utilisent pour le chauffage une circulation d'air chaud, on peut obtenir des résul- tats analogues à ceux décrits plus haut en interposant chaque couche de bois entre deux tôles métalliques, qui sont en contact direct avec le bois, et sont maintenues en place par les tasseaux utilisés pour espacer les cou- ches de bois en vue d'obtenir la ventilation d'air. Dans le cas de la forme de réalisation de la fi- gure 3, la cellule 1 présente, au niveau de l'ouverture de chargement la, une bride plane 4, dirigée vers l'exté- rieur, dont le plan est parallèle à la paroi de fond 2. L'ouverture de la cellule 1 est munie d'un cou- vercle ouvrant 5, formé d'un châssis rectangulaire péri- phérique rigide 6, qui coopère avec la bride 4. Le châs- sis 6 est constitué par un profilé en U dont les ailes sont dirigées vers le bas et, dans ce profilé, est encas- trée une garniture d'étanchéité en matière élastomère 7 qui s'appuie sur la bride 4. La référence 25 désigne une plaque rigide dispo- sée dans l'espace délimité par le châssis périphérique 6, de forme rectangulaire en plan, dont les côtés font respectivement face aux côtés correspondants du châssis 6 et sont équidistants de ces derniers. Le bord de la plaque 25 est relié au chassis 6 par une garniture annu- laire plate 26 en matière élastomère de façon à assurer l'étanchéité de la Eermeture entre la plaque 25 et le châssis 6. La garniture 26 permet à la plaque 25 de se déplacer vers la plaque de fond 2 de la cellule lors- qu'on fait le vide dans cette dernière. La forme de réalisation de la figure 5 diffère essentiellement de celle de la figure 3 par le fait que la paroi qui se déplace sous l'effet de la dépression créée dans la cellule est constituée par un mince tapis de caoutchouc 8 renforcé de tissu et possédant une épais- seur de quelques millimètres (ou fait d'une autre mati- ère élastomère analogue), qui est fixé au châssis 6 le long de sa périphérie par serrage entre le chassis 6 et un contre-châssis 9 auquel il est fixé par des vis, d'une façon connue en soi et appropriée pour établir une fermeture étanche entre le châssis et le contre-châssis. Egalement dans ce cas, il est possible d'utili- ser des éléments thermostatiques plats de surface rédui- te pour obtenir une plus forte pression sur le bois. Tou- tefois, pour permettre une transmission correcte de la pression, il est nécessaire que l'élément thermostatique supérieur, adjacent au tapis 8, ait sensiblement la même 7 1833 extension que le tapis 8 et soit construit de manière à posséder une rigidité suffisante. En variante, on inter- pose une plaque indéformable, de préférence en matière isolante de la chaleur, entre! élément chauffant supé- rieur et le tapis S. Cette plaque doit avoir une surface sensiblerctent égale à celle du tapis 8S afin de donner ap- pui à ce tapis lorsque l'action du vide le déplace vers l'intérieur de la cellule. Bien entendu, diverses modifications pourront apportées par l'homme de lart aux dispositifs qui vien- nent d'tre décrits uniquement à titre d'exemples non li- mitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi, que par exemple, lorsquton veut obtenir également le même effet de compression du bois dans la direction perpendiculaire à celle de lea paroi 2, il su'it d'équi- per la cellule de séchage d'une deuxième paire de parois analogues et perpendiculaires à celles de la paire précé- dente. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Séchoir à vide pour bois de sciage, caracté- risé en ce que,des deux parois d'au moins une paire de parois opposées (2, 20; 25; 8), de la cellule de sécha- ge (1) destinée à contenir le bois (16), l'une des pa- rois (2) est sensiblement rigide et plane tandis que la paroi opposée (20, 25, 8) peut se déplacer en se diri- geant vers la paroi rigide (2) et en conservant un joint étanche, sous l'effet de la pression qui agit à l'exté- rieur, lorsqu'on fait le vide dans la cellule, de manière à presser fortement le bois contre ladite paroi plane. 2 - Séchoir à vide selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la paroi (20) opposée à la paroi ri- gide et plane (2) est une plaque rigide montée de mani- ère à pouvoir coulisser à l'intérieur de l'ouverture de chargement (la) de la cellule du séchoir et munie à sa périphérie de moyens d'étanchéité hermétiques (21) adap- tés pour permettre à la plaque (20) de se déplacer vers la paroi opposée (2) lorsqu'on fait le vide dans la cel- lule. 3 - Séchoir à vide selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la plaque rigide (20) présente une rainure périphérique (22) dirigée vers les parois de l'ouverture (la) de la cellule et dans laquelle est lo- gée une garniture d'étanchéité (21). 4 - Séchoir à vide selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que la plaque rigide (25) est contenue dans un chassis (6) qui l'entoure, et avec lequel elle contribue à former le couvercle de fermeture de l'ouver- ture de chargement (la) de la cellule, le bord périphéri- que de la plaque étant relié à joint étanche au châssis (6) au moyen d'une garniture annulaire plate (26) en ma- tière élastomère capable de permettre à la plaque (25) de se déplacer vers la paroi opposée (2) sous l'action de la dépression. il - Séchoir à vide selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la paroi opposée à la paroi rigide et plane est un tapis (8) en matière élastomère, qui est fixé à joint étanche le long de sa périphérie à une structure rigide (6, 9) de la cellule de séchage. 6 - Séchoir à vide selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la structure rigide (6, 9) à laquel- le le tapis de matière élastomère (8) est assemblé forme avec le tapis lui-même un couvercle ouvrant de la cellu- le de séchage. 7 - Séchoir à vide selon la revendication 1, du type à éléments chauffants plats, caractérisé en ce que lesdits éléments chauffants plats (14) ont une surface supérieure à celle de la paroi mobile (20, 25, 8). 8 - Séchoir à vide selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que le rapport entre la surface des éle- ments chauffants (14) et celle de la paroi mobile. est de 1/2. 9 Séchoir à vide selon la. revendication 5, du type à chauffants plats, caractérisé en ce que tous les éléments chauffants plats (1l) présentent une surface ré- duite cotaparativement à celle du tapis de matière ëlasto- mère (8) tandis qu'il est prévu une plaque, de préférent ce en matière isolante de la chaleur et indéformable, possédant une surface sensiblement égale à celle du tapis, ladite plaque indéformable étant disposée entre ledit tapis et l'élément chauffant plat supérieur. - Séchoir à vide selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément chauffant plat (14) adja- cent au tapis en matière élastomère possède une surface sensiblement égale à celle de cette paroi tandis que les autres éléments chauffants plats (14) ont une surface plus faible. 11 - Séchoir à vide selon la revendication 1, du type dépourvu d'éléments chauffants plats, caractéri- sé en ce qu'il est équipé de tôles métalliques destinées 12' à être 'interposées en contact avec les couches de bois successives au cours de l'opération de chargement du bois. 12 - Séchoir à vide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième paire de parois opposées analogues à celles de la première paire et orthogonales à celles-ci.