Brevet FR2644097A1 — publié le 19900914

Une réserve considérable de "biomasse'1 est constituée par les branchages de petites sections : qu'ils proviennent de taillis à "dépresser", de résidus d'exploitations forestières dits "rémanents" ou encore, le produit du taillage de haies en pays de bocage notamment. Du fait de sa faible valeur marchande cette réserve est le plus souvent perdue car, inexploitée, elle reste sur place ou est simplement rassemblée puis brûlée. On a vu cependant se developper récemment des broyeurs capables de réduire ces branchages en "plaquettes" lesquelles trouvent a??lications : soit dans les industrie de "trituration" et de fabrication de vanneaux d'agglomérés ; soit pour le chauffage de locaux imnortantsXanS ce domaine il existe des réalisations qui fonctionnent de façon satisfaisante depuis quelques années. Cependant le développement de ces chaufferies reste limité du fait mêve des caractéristiques peu engageantes des plaquettes elles-mêmes, en effet - Elles contiennent beaucoup d'eau, jusqu'a 55 Z, et de ce fait, ont un faible pouvoir calorifique. - Elles sont de forme irrégulière et leur structure fibreuse rend leur manutention mécanique difficile. te plus, et pour les memes raisons, leur dens.te a?parente, en masse, est de l'ordre de 250 Kg/-. - enfin une fois stockées leur temps de conservation est licité car elles sont fermentescibles. Dans le but de réaliser, à partir de biomasse sous forme de tiges ligneuses, un combustible stable et facile à mettre en oéuvre, l'auteur de la présente demande à déjà proposé, dans le document WO - A - 6606930, de realiser ce combustible par "Torréfaction" de tronçons cylindriques de bois obtenus par fragmentation de tires de bois de taillis cultivés et installes en lignes. Ces taillis sont récoltés annuellement et mécaniquement à l'aide d'une macaine qui simultanément fractionne les dites tiges en tronçons cylindriques d'égale longueur. Il est remarquer que grâce aux dispositions de culture intensive ex?osées ci-dessus les tiges produites sont rectilignes et de diamètres uniformes.Leur fragmentation produit par conséquent des tronçons de forme et de volumes très rouliers. On sait d'autre part que le bois est treks mauvais conducteur de la chaleur et que de ce fait il y a tout intérêt à torréfier ensemble des éléments de bois de même volume ce qu'a permis cette invention antérieure. Cependant cette solution, qui permet de produire en masse un combustible stable et homogène, ignore letotentiel considérable que constitue les branchages et petits bois existants et pratiquement inexploités car ils ont, par nature des diamètres très différents répartis sur leur dimension longitudinale, et leur fragmentation en tronçons d'égale longueur fournirait une masse hétérogène de tronçons dont le rapport longueur/diamètre serait très disparate, masse difficilement exploitable par le procédé de torréfaction qui vient d'être décrit. En effet la torréfaction simultanée d'élcnents de bois dont les volumes et sections sont très différents ne permettrait pas l'exécution d'un traitement de torréfaction homogène. D'autre part le triage par categories de volumes identiques est rendu difficile par le fait que tous les éléments constitutifs de la masse sont de même longueur, bien que de sections très différentes. Enfin pour obtenir une masse de tronçons ayant les propriétés d'écoulement d'un semi-fluide il est préférable que les éléments constitutifs aient un rapport longueur/diamètre inferieur.à 2. C'est Itobjet de la présente invention de proposer la réalisation, partir de branchages, d'une matière composée d'éléments faciles à manutentionner et classer pour permettre de réaliser de façon homogène la transformation par torrC-faction de cette biomasse en un combustible stable. Des -rincipes essentiels énoncés dans le document antérieur déjà cité sont conservçs et exploités, a savoir 1/ La fragmentation des branchages en tronçons cylindriques et courts procurant la forte densité apparente et le bon coéfficient d'ecoulement de la matière. 2/ L'utilisation de la torréfaction effectuée dans l'appareil breveté dejà cité, sur des tronçons de volumes voisins. Four parvenir à ce résultat la présente invention a donc notamment pour objet un dispositif de fragmentation en tronçons cylindriques qui s'accommode des diamètres très divers et décroissants que la nature a donnes aux branches depuis leur talon jusqu'à leur sommet. On constate d'autre part qu'en dessous de 6 cm de diamètre les branchages restent d'une façon générale inexploités C'est justement ces mimes branchages que l'invention se propose de tranformer en combustible stable dit "bois torréfié" ou encore "bois roux". L'invention fournit en conséquence un dispositif de découpage de tiges ou branches de végétaux ligneux en tronçons de faible longueur, ce dispositif cota- prenant un bâti, des moyens pour déplacer l'une a la suite de l'autre, les tiges ou branches à vitesse déterminée par rapport au bâti avec leur partie de plus forte section en avant, dans le sens d'ac::iestinement,et un appareil de tronçonra- ge qui comprend au moins une lame coupante qui se déplace à peu près perpendicu- lairement à la tige ou à la branche et la coupe à cadence finie, le dit dispo- sitif etant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour déterminer le diamètre de la tige ou branche à l'endroit ou elle rencontre la lame coupante ou à une distance fixe de cet endroit, et des moyens pour ajuster la vitesse de delace- relut de la tige ou branche et/ou la cadence des rencontres de la lame coupante avec la tige ou branche, de façon l naintenir un rapport défini entre le dit diamètre et la longueur des tronçons. De prèférence, le rapport entre le diamètre et la longueur des tronçons est maintenu entre 1/1 et 1/2. L'expérience démontre rue ce rapport compris dans la fourchette de 1 e 2 représente le compromis idéal. En effet en dessous de 1 les tronçons ont tendance à éclater sous l'effet du coin de la lame tranchante agissant dans le sens transversal des branches, tandis que au-dessus de 2 c'est la propriétt e facilité d'écoulement qui est affectée. Cn sait d'autre part que la densité apparente des tronçons assemblés en masse atteint son maximum lorsque la proportionnalite loneueur/diamètre des éléments qui la composent est voisine de 1. Suivant un mode de réalisation avantageux, le dispositif comprer.d deux rouleaux parallèles, mobiles l'un par rapport è l'autre, prependiculaires à la di rection. de de?lacement de le tige ou branche et soumis a une force tendant è' les rapprocher et à serrer ia tige ou branche qui passe entre eux, des moyens de mesure de l'écartement des rouleaux, ces moyens commandant la vitesse de dépla- cement de la tige ou branche et/ou a cadence des rencontres de la lame avec la tige ou branche. Le principe même de ce type connu d'entraînement par couple de cylindres rotatifs cannelés, équipant généralement les hachoirs prévoit que le cylindre rotatif inférieur possède un axe fixe de telle sorte cue le plan tangent su?érieur et horizontal du dit cylindre passe aussi par le fil du contre-fer du. tion hachoir, afin que la branche è' trancher puisse y prendre appui lors de l'opération de tranchage, tandis que l'axe du cylindre cannelé situé au-dessus du prenier est monté sur un chassis qui autorise son déplacement vertical afin que, malgré les variations du diamètre de la tige ou branche en cours de tranchage, le contact entre le cylindre supérieur et la tige ou branche soit maintenu sous une pression suffisante et tarée de façon à assurer l'entraînement de la dite tige ou branche sans pour autant provoquer son écrasement. Les oscillations vertica-les du cylindre su?érieur du couple entraineur sont donc à l'image du diamètre de la tige ou branche avant tranchage, image qui, selon la réalisation préférée de 1 invention, est exploitee pour règle la proportionnalité des vitesses de rotation du porte-lames et du couple de cylindres entraineurs afin d'obtenir celle devant exister entre ia longueur et le diamètre des tronçons débités par le hachoir. il reste entendu que d'autres moyens de mesure du diamètre des branches avant tranchage peuvent être utilisés, sans pour autant s'écarter de l'inven tion, pour mesurer le diamètre des branches avant tranchage, par exemple 2ar utilisation de procédas optiques ou par absortion de rayonnement. Il existe aussi une multitude de possibilités de faire varier la vitesse de rotation de différents organes de la machine. Ces appareils s'appellent des variateurs de vitesse. ils possèdent des moyens de commande d'asservissement faciles a utiliser.Il ne semble pas utile pour l'expose de l'invertion d'entrer dans ces détails. il est encore possible d'utiliser les circuits hydrauliques d'un tracteur dont le moteur thermique sera utilisé comme force motrice pour l'entrainement à vitesse convenable des organes des hachoirs. précédente la Suivant une autre modalité avantageuse, qui peut se combiner avec la/la=e coupante est portée par un su??ort rotatif dont la vitesse de rotation est commandée les des moyens de détection de diamètre de la tige ou branche intervenant juste avant le tranchage. C'est dire que plus la section des branches ou tiges devient petite ce plus la vitesse de rotation du ?orte-laves devisent élevée. Afin d'obtenir ce résultat les branches doivent se succéder sans chevauchement dans le hachoir. On peut aussi prévoir que le porte-lames tourne à vitesse constante et que c'est la vitesse d'entrainement des tiges ou branches qui varie. Pour obtenir une détermination sure du diamètre, et en meme temps des tronc çons sectionnés Les caractéristiques dimensionnelles, hauteur longueur et largeur, des tronçons obtenus à l'aide du dispositif, objet de la présente invention, varient ensemble et dans le mène sens pour caractériser leurs volutes individuels. Avantageusement le dispositif comprend des moyens destines à séparer les "fines" constituées de brindilles, morceaux d'écorce, bourgeons détachés, feuilles et débris divers en mettant à profit leur légèreté et en utilisant par exemple, une soufflerie capable d'entrains les particules les plus légères selon un trajet différent de celui des particules les plus lourdes, constituées des tronçons. Le dispositif comprend, en outre un appareil par exemple du genre tambour perforé, capable de séparer les tronçons en plusieurs groupes, en fonction de leurs dimensions. A chaque catégorie de tronçons bien différenciée par le volume des éléments qui la composent la propriété d'écoulement semi-fluide est cocservée. A chacune de ces catégories correspondra un règlage approprié des paramètres de la torréfaction. il peut être avantageux d'exploiter une batterie de torréfacteurs bien adaptée à chaque catégorie de tronçons à traiter, torréfacteurs travaillant en parallèle. L'invention va être exposée de façon plus précise à l'aide d'un exemple non limitatif illustré avec la figure unique qui est une vue en élévation, très sché matisée, d'un dispositif selon l'invention où seuls les éléments essentiels à la compréhension de celle-ci ont éte représentés. Un chassis 1 porte un premier rouleau cannelé d'entrainement 2, dont l'axe est fixé par rapport au chassis. Un second rouleau 3, parallèle au premier, est monté sur un bras oscillant 4, articulé au chassis, et poussé vers le premier rouleau par un ressort 5. Les tiges ou branches 6 ?assent entre les deux rouleaux et sont entraînés par eux, la partie de plus grand diamètre en premier, lorsque les rouleaux 2 et 3 sont entrainés en rotation par des moyens non représentés. Un capteur 7 est sensible aux déplacements du bras 4, ctest-à-dire au diamètre de la tige ou branche 6. La tige ou branche 6 pénètre ensuite dans une pièce 8 percée d'un trou tronconique 9, qui converge dans le sens d'avancement de la tige ou branche. La pièce 8 sert de contre-fer à un hachoir comportant un porte-lames rotatif 10 équipé de lames de coupe il et actionné par un moteur 12. La vitesse de rotation du moteur 12 est commandée par des signaux de sortie du capteur 7. Plus précisément elle est inversement proportionnelle au diamètre de la tige ou branche. Les tronçons coupés suivent un trajet qui les écarte du porte-lames, et qui est symbolisé par la flèche 13. Une soufflerie 14 sépare les brindilles et autres fragments légers, ils sont dirigés selon la flèche 15 vers un réceptacle approprié 16. Les tronçons proprement dits sont envoyés suivant la flèche j7 dans un tambour perforé ou "Trommel" 18, dont les perforations augmentent de dimension dans le sens axial, ce oui aboutit à ur. classement en plusieurs catégories, reçus dans des réceptacles appropriés 19A,19B, 19C, 19D. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de découpage de tiges ou branches de végétaux ligneux en tronçons de faible longueur, ce dispositif comprenant un bâti (1) desmoyens (2,3) pour déplacer l'une à la suite de l'autre les tiges ou branches, a vitesse déterminée par rapport au bâti avec leur partie de plu forte section en avant, dans le sens d'acheminement, et un appareil de tronçonnage qui comprend au moins une lame coupante (11! cui se déplace à peu ?res perpendiculairement la tige ou branche et la coupe à cadence définie, le dit dispositif entant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (7) pour déterminer le diamètre de la tige ou branche (6) l'endroit QU elle rencontre la lame coupante ou à une distance fixe de cet endroit, et des moyens pour ajuster la vitesse de déplacement de la tige ou - branche et/ou la cadence des rencontres de la lame coupante avec la tige ou branche, de façon à maintenir un rapport défini entre le dit diamètre et la longueur des tronçons. 2/ Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce cue le rapport entre le diamètre et la longueur des tronçons est maintenu entre 1/1 et 1/2. 3/ Dispositif selon les revendications I ou2 caractérisé en ce qu'il comprend deux rouleaux (2,3) parallèles, mobiles l'un par rapport à l'autre, prependiculaires à la direction de déplacement de la tige ou brancha (6) et soumis à une force tendant à les rapprocher et à serrera tige ou branche qui passe entre eux, des moyens (7) de mesure de l'écartement des rouleaux, ces moyens commandant la vitesse de déplacement de la tige ou branche et/ou la cadence des rencontres de la lame avec la tige ou branche. 4/ Dispositif selon l'une des revendications I à 3 caractérise en ce que la lame coupante est portée par un support rotatif (10) dont la vitesse de rotation est commandée par les signaux des moyens de détections (7) du diamètre de la tige ou branche intervenant juste avant le tranchage. 51 Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'ensemble formé par une tige ou branche et des rameaux qu'elle porte est tout d'abord aplati pour passer devant les moyens de détermination de diamètre le plus fort parmi les éléments composant le dit ensemble, puis rassemblé en passant au travers d'un orifice convergent en forme de tronc de cône ou de pyramide, avant ae rencontrer la lame coupante. 6/ Dispositif selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend en outre et après tronçonnage proprement dit, une soufflerie (14) capa-- ble d'entrainer les particules les plus légères selon u5trajet (15) différent de celui (17) des particules les plus lourdes, constituées des tronçons. 7/ Dispositif selon les revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il com- prend un appareil (18) par exemple du genre tambour perforé capable de séparer les tronçons en plusieurs groupes, en fonction de leurs dimensions.