Brevet FR2902285A1 — publié le 20071221

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DESINFECTION DES SOLS PAR GENERATION D'AIR COMPRIME CHAUD HUMIDIFIE L'invention concerne un concept d'assainissement et de désinfection des sols. On sait que les organismes pathologiques tels que les nématodes, les vers, 5 moisissures et pathogènes bactériens contenus dans le sol causent des dommages économiques considérables aux récoltes. Pour désinfecter les sols, il est utilisé couramment des pesticides chimiques, et des produits phytosanitaires ou encore du bromure de méthyle, produits hautement nocifs qui polluent l'environnement et les nappes phréatiques. 10 Pour remédier aux inconvénients de ces produits nocifs il a été proposé dans un brevet américain 5,259,327 un dispositif permettant d'injecter de l'eau chaude dans le sol de même que FR-A-2383.601 montre un dispositif sans collecteur avec un générateur embarqué. L'utilisation d'eau chaude et/ou de vapeur d'eau nécessite des appareillages 15 importants, si la chaudière est embarquée, elle est de taille et de puissance limitée en raison de son poids, si la chaudière est extérieure il est nécessaire de transporter la vapeur dans des tuyaux sur de longue distance et de perdre ainsi de nombreuses calories. En outre les chaudières sont gourmandes en énergie et grandes consommatrices de carburant. 20 La température de vapeur introduite dans le sol se doit d'être sensiblement aux environ de 100 C afin de permettre la destruction des organismes pathologiques sans rendre le sol stérile. La Société VERDIVAP est détentrice d'un brevet EP 1 479 287 Al au contenu duquel on pourra se reporter, qui décrit un dispositif de désinfection des sols comportant 25 notamment un châssis destiné à être déplacé sur le sol, des dents destinées à pénétrer dans le sol, et un générateur de vapeur d'eau externe relié au châssis par des tuyaux, ce dispositif se présentant sous la forme d'un traîneau mobile tracté, permettant une bonne homogénéité de diffusion. Le procédé de désinfection des sols selon l'invention propose une solution légère et 30 économique et est caractérisé par les moyens mis en oeuvre pris aussi bien dans leur ensemble que séparément et plus particulièrement : - en ce que la désinfection du sol est effectuée par injection dans le sol d'air chaud produit par un générateur embarqué ou non, - en ce que l'air chaud est produit par compression dans une machine volumétrique, 35 - en ce que l'air chaud comprimé est humidifié par injection de liquide. Préférentiellement, le générateur selon l'invention utilise un dispositif de génération d'air chaud par compression caractérisé : -2- en ce que l'air atmosphérique est aspiré puis comprimé dans une chambre de vaporisation à une pression permettant d'augmenter considérablement sa température. en ce que de l'eau est injectée dans ladite chambre lorsque la température de l'air est suffisante pour vaporiser la quantité d'eau souhaitée et injectée. En ce que l'air chaud comprimé et saturé de vapeur d'eau est alors détendu partiellement avec travail de façon à atteindre la pression et la température d'utilisation. En ce que l'air chaud et humidifié est ensuite injecté dans le sol. En ce que la quantité d'eau injectée dans la chambre de vaporisation est réglable et permet de doser le taux d'humidité absolu de l'air chaud. Le cycle thermodynamique du générateur selon l'invention comporte ainsi cinq phases : aspiration de l'air atmosphérique 15 compression à température de vaporisation injection d'eau-vaporisation détente partielle polytropique avec travail à pression et température d'usage échappement et injection dans le sol. Le générateur selon l'invention permet une grande adaptabilité aux conditions 20 d'utilisation, et notamment de régler en plus ou en moins le débit de sortie ainsi que l'humidité absolue de l'air en fonction de l'état des sols à traiter et de leur degré d'humidité. Préférentiellement, le générateur selon l'invention est constitué de deux cylindres de diamètre différent l'un de grand diamètre dans lequel l'air atmosphérique est aspiré 25 puis comprimé dans une chambre de vaporisation à une pression et une température suffisante pour permettre la vaporisation quasi instantanée d'une dose de liquide, l'autre, en regard de ladite chambre de vaporisation, de plus petit diamètre dans lequel la charge d'air comprimé humidifié sera partiellement détendu pour être ramenée à la pression et la température d'utilisation choisie. 30 Pour fixer les idées et ce à titre d'exemple non limitatif, en comprimant l'air dans la chambre de vaporisation sous une pression de 21 bars, la température est portée à environ 400 C la charge d'eau introduite dans la chambre sera donc vaporisée instantanément, cette charge est ensuite partiellement détendue à 8 bar se retrouvera approximativement à la température idéale de désinfection du sol à 100 C. 35 La détente partielle produit un travail qui vient en déduction de l'énergie nécessaire à l'entraînement du générateur et permet d'améliorer considérablement le rendement de la machine. 10 2902285 -3- Selon une variante de l'invention, des moyens, permettant d'ajuster la pression et la température de sortie du générateur, tels que clapets de décharge réglables sont installés sur le circuit d'échappement de la machine, l'air comprimé chaud et humide produit par le générateur est ensuite injecté dans le sol à la température choisie suffisamment élevée 5 pour détruire les organismes pathologiques et suffisamment basse pour ne pas stériliser le sol. Selon une variante de l'invention la chambre de vaporisation est équipée d'un dispositif volumétrique tel que piston réglable permettant d'en modifier son volume afin de pouvoir régler la pression et la température de fin de compression. Un dispositif électronique permet de gérer en fonction des différents paramètres le débit d'eau à vaporiser. Préférentiellement, le générateur selon l'invention utilise le traîneau mobile VERDIVAP selon EP 1 479 287 Al mais d'autres modes d'injection de l'air dans le sol tels que des plaques statiques, des herses perforées, des aiguilles perforées pourront être utilisées sans pour autant changer le principe de la présente invention. L'invention s'applique tout particulièrement à la désinfection des terrains agricoles en profondeur et/ou en surface pour obtenir un effet herbicide fongicide et nématicide. D'autres buts avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, à titre non limitatif, d'un réalisation fait en regard des dessins où : La figure 1 représente, vu schématiquement en coupe longitudinale un mode de réalisation du générateur d'air comprimé chaud humide selon l'invention dans sa phase aspiration et détente partielle La figure 2 représente, vu schématiquement en coupe longitudinale le même générateur dans sa phase compression et échappement de l'air comprimé chaud 25 humidifié vers le dispositif d'injection dans le sol. La figure 3 représente, vu schématiquement en coupe longitudinale le générateur selon l'invention dans la phase fin de compression/début d'injection d'eau La figure 1 représente, vu schématiquement en coupe longitudinale un mode de réalisation du générateur d'air comprimé chaud humide où l'on peut voir le cylindre 30 d'aspiration et de compression 1 de l'air atmosphérique dans lequel coulisse un piston 2 relié par une bielle 3 au maneton 4 d'un vilebrequin 5 monté rotatif sur son axe XX' ainsi que le cylindre de détente partielle 6 dans lequel coulisse un piston 7 relié par une bielle 8 au même maneton 4 du vilebrequin 5 tourillonnant sur son axe XX'. Les deux pistons 2 et 7 ont la même hauteur d'axe et fonctionnent en parallèle ayant leur point mort haut 35 sensiblement sur le même plan. Sur cet ensemble mobile est monté une culasse C qui comporte une admission d'air atmosphérique 9 commandée par une soupape 10 une chambre de vaporisation 11 en regard du cylindre de détente partielle 6. Au-dessus du cylindre d'aspiration compression le plan de culasse réserve un espace minimum avec le - sommet du piston et cet espace est relié par un conduit 13 commandé par un obturateur 14. La chambre de vaporisation comporte un injecteur d'eau 15 et un conduit d'échappement 16 commandé par une soupape 17. Le vilebrequin 5 est entraîné en rotation par un moteur non représenté ici et entraîne par son maneton 4, les pistons 2 et 7 ont entamé leur course descendante, figure 1, la soupape d'admission 10 est alors ouverte et de l'air atmosphérique à température ambiante est aspiré dans le cylindre 1. Après avoir franchi le point mort bas, les pistons 2 et 7 entament leur course montante - figure 2 - et le piston 2 comprime l'air admis au cycle précèdent dans la chambre de vaporisation 11 à travers le conduit 13, l'obturateur 14 ayant été ouvert et ayant mis en communication le dessus du piston 2 et la chambre de vaporisation. Sensiblement avant le point mort haut, figure 3, l'obturateur 14 est refermé et l'injecteur d'eau 15 commandé électroniquement injecte dans la chambre de vaporisation 11 une dose d'eau qui, sous l'effet de la température élevée due à la compression se vaporise instantanément. Après avoir franchi le point mort haut les pistons 2 et 7 commencent une nouvelle course descendante -figure 1- et la pression de l'air humide contenu dans la chambre de vaporisation 11 se détend partiellement dans le cylindre en repoussant le piston et produisant un travail, il est à noter que le diamètre du piston 7 est calculé de manière à ce que la détente de la charge à pression contenue dans la chambre de vaporisation 11 corresponde sensiblement à la pression et la température d'utilisation choisie. Après avoir franchi le point mort bas les pistons 1 et 2 commencent leur course ascendante et la soupape d'échappement 17 est ouverte pour permettre l'évacuation de l'air comprimé chaud et humide à la température d'utilisation choisie qui est alors dirigé vers l'appareil destiné à l'injecter dans le sol. Le dispositif décrit ci-dessus utilise un système bielle manivelle conventionnel aux moteurs à pistons bien connus, il est donné à titre d'exemple, et de nombreux systèmes volumétriques peuvent être utilisés pour obtenir le même cycle thermodynamique et les mêmes résultats sans pour cela changer l'invention qui vient d'être décrite. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations décrits et représentés : les matériaux, les moyens de commande, les dispositifs décrits peuvent varier dans la limite des équivalents, pour produire les mêmes résultats, le nombre de cylindres du générateur, les moyens d'introduction de l'air comprimé chaud et humide dans le sol peuvent varier, sans pour cela changer l'invention qui vient d'être décrite. 4r -5- REVENDICATIONS 1.- Procédé de désinfection des sols caractérisé : en ce que la désinfection du sol est effectuée par injection dans le sol d'air 5 comprimé chaud produit par un générateur embarqué ou non, en ce que l'air chaud est produit par compression dans une Machine volumétrique, en ce que l'air chaud comprimé est humidifié par injection de liquide. 2.- Procédé de désinfection des sols selon la revendication 1 caractérisé en ce que le 10 débit de liquide injecté dans l'air chaud comprimé est réglable afin de permettre d'en régler le taux d'humidité. 3.- Dispositif pour là mise en oeuvre du procédé de désinfection des sols selon I 'tx des revendications t dise présentant sous forme d'un traineau mobile tracté, permettant une bonne homogénéité de diffusion, caractérisé en ce qu'il comprend : 15 - un générateur de vapeur d'eau externe constitué d'une chambre de vaporisation (11) dans laquelle : de l'air atmosphérique, après avoir été aspiré et comprimé par un piston (2) est porté à une pression permettant d'augmenter considérablement sa température ; de l'eau est ensuite injectée (15) dans ladite chambre (11) lorsque la température de l'air comprimé est suffisante pour vaporiser la 20 quantité d'eau souhaitée et injectée ; l'air chaud, comprimé et saturé de vapeur d'eau est alors détendu partiellement avec travail repoussant un piston (7) dans un cylindre (6) de façon à atteindre la pression et la température d'utilisation, pour obtenir de l'air chaud comprimé et humidifié prêt à être évacué lors de la remontée du piston (7) à travers un échappement (16) et injecté dans le sol. 25 - un chassis destiné à être placé sur le sol et relié au générateur de vapeur d'eau par des tuyaux -des dents destinées à pénétrer dans le sol et à diffuser l'air chaud comprimé et humide. 4.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de désinfection des sols selon la 30 revendication 3 caractérisé en ce que la quantité d'eau injectée dans la chambre de vaporisation (11) est réglable et permet de doser le taux d'humidité absolu de l'air,.} r-chaud. 5.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de désinfection des sols selon la revendication 4 caractérisé en ce que le système de réglage de la quantité d'eau 35 injectée est piloté par électronique. 6.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de désinfection des sols selon les revendications 3 à 5 caractérisé en ce que la chambre de vaporisation (11) est équipée d'un dispositif volumétrique tel que piston réglable permettant d'en modifier son volume afin de pouvoir régler la pression et la température de fin de compression. 7.- Dispositifs pour l'application du cycle thermodynamique pour l'application du procédé de désinfection des sols selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la machine volumétrique de compression et détente partielle utilise des procédés dits rotatifs de type Wankel, pompes à palettes ou autres. 8.- Dispositifs pour l'application du procédé de désinfection selon l'une quelconque des revendications 3 à 7 ci-dessus caractérisé en ce que des moyens, tels que clapets de décharge réglables, sont installés sur le circuit d'échappement de la machine pour permettre d'ajuster la pression et la température de sortie du générateur. 9.- Procédé de désinfection des sols par utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte le cycle thermodynamique selon les étapes suivantes : aspiration de l'air atmosphérique compression à température de vaporisation injection d'eau et vaporisation détente partielle polytropique avec travail à pression et température d'usage échappement et injection dans le sol. 25 30 35 40 45