Brevet FR2913007A1 — publié le 20080829

Le domaine de la présente invention est celui des dispositifs de stockage en vrac de matériaux granulaires et en particulier des dispositifs de compostage de déchets ménagers, orientés principalement vers les composteurs de type domestique (à l'échelle d'un ménage) ou de proximité (à l'échelle d'un quartier) . Le compostage est un processus de dégradation biologique en conditions aérobies de matériaux fermentescibles. Le procédé de compostage, dans le domaine du compostage individuel en zone pavillonnaire ou de quartier, consiste dans le chargement régulier par le haut d'un contenant, avec ou sans fond ou posé à même le sol, ayant une capacité de l'ordre de 300 à 1000 litres. La recharge en déchets frais et la dégradation biologique de ces déchets aboutissent notamment à la réduction de leurs dimensions et à l'obtention à la base du composteur d'un produit final de comportement granulaire dit compost. Une problématique importante associée au compostage réside dans l'extraction des produits obtenus après traitement, sans qu'il soit besoin de démouler l'ensemble de la matière introduite. Outre des dispositifs plus ou moins complexes tels la mise en place d'une vis sans fin appropriée plus généralement pour les gros système de stockage divers procédés ont été envisagés, tel que le soutirage via des ouvertures pratiquées dans les parois latérales à la base de la cellule de compostage. Ces procédés se font en général manuellement et nécessitent une manutention importante, ce qui constitue un frein à la vulgarisation des composteurs de type domestique. Diverses réalisations de composteurs de dimensions modestes ont été envisagées. Certains utilisent un composteur rotatif pour réaliser une bonne homogénéisation des produits et les faire avancer vers un orifice de sortie; d'autres sont des conteneurs de forme soit cylindrique soit parallélépipédique, posés sur le sol, surélevés ou non, et équipés ou non de tuyauteries d'amenée d'air au sein du mélange pour assurer une bonne ventilation. Il est toutefois préférable de choisir comme configuration un composteur ne reposant pas directement sur le sol pour bénéficier d'une aération par le bas, ce qui est bénéfique au processus de compostage et à son homogénéité. La configuration préférentielle est de positionner une grille en dessous de la cuve, à travers laquelle l'air pourra circuler. Le problème à résoudre en partant de cette configuration est de réaliser une extraction du compost à travers cette grille, sans qu'elle soit soumise au poids total du matériau ou qu'elle soit largement dimensionnée et constitue ainsi un obstacle à l'écoulement du compost. Dans le brevet allemand publié sous le numéro DE4202463, le composteur est surélevé du sol et présente en partie basse une grille par laquelle passent les composants de type granulaire issus du processus de compostage. Afin que la grille ne soit pas soumise au poids de tous les produits contenus dans le composteur, la cuve a une forme inférieure conique et des barres de soutien sont disposées au dessus de cette grille. Le comportement d'un matériau de structure granulaire se caractérise par sa capacité à s'écouler d'une façon analogue à celle d'un liquide mais cet écoulement s'interrompt assez rapidement par un phénomène de création de voûtes au sein du matériau dû au coincement des grains entre eux. Dans le cas du brevet allemand le phénomène de voûtes se bâtit sur les barres. Un système de râteaux circulant entre les barres est prévu de manière à attaquer le sommet des voûtes et à détruire, par un mouvement de va-et-vient, l'empilement créé, ce qui permet de relancer l'écoulement recherché. Ce système présente l'inconvénient d'être assez compliqué à installer et à mettre en oeuvre, et de ne pas être très efficace puisque les râteaux attaquent les sommets des voûtes et non pas leurs pieds, ce qui procurerait une meilleure destruction de celles-ci et donc un écoulement amélioré. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif simple pour l'extraction de matériaux granulaires, tout en laissant le matériau se positionner sur la grille de soutènement et en agissant directement sur les pieds de voûte. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'extraction de matériaux granulaires à partir d'une cuve comportant à sa partie inférieure une grille de soutènement montée sur un châssis caractérisé en ce qu'il comporte également un organe de destruction des pieds de voûte susceptible de balayer la surface de ladite grille positionnée en dessous de ladite cuve en restant au-dessus de ladite grille. L'attaque des pieds de voûte qui se sont constitués sur la grille de soutènement déclenche de façon certaine l'écoulement des matériaux granulaires. De façon préférentielle la grille de soutènement est montée sur un châssis mobile par rapport à un châssis fixe, déplaçable verticalement pour éloigner ou rapprocher ladite grille de la partie inférieure de la cuve. Ce degré de liberté permet de faire pénétrer l'organe destructeur des pieds de voûte lorsque le matériau est trop compact pour 10 qu'il puisse y pénétrer librement. Dans un mode particulier de réalisation l'organe de destruction des pieds de voûte est un barreau plat muni d'un biseau le long de son côté d'attaque. Ce biseau facilite l'entrée de l'organe de destruction des pieds 15 de voûte dans le matériau. Avantageusement ledit barreau plat présente un biseau sur chacun des côtés perpendiculaires à son sens de déplacement. Dans un autre mode de réalisation l'organe de destruction des pieds de voûte est un câble tendu. 20 Dans un troisième mode de réalisation l'organe de destruction des pieds de voûte est une grille dont la maille est supérieure à celle de la grille de soutènement. De façon préférentielle l'organe de destruction des pieds de voûte est déplaçable transversalement par rapport à son sens de 25 déplacement principal, en restant clans un plan parallèle à la grille de soutènement. Ce déplacement transversal permet une tentative de déblocage de l'écoulement si des produits sont de taille supérieure à la moyenne et se coincent dans une des mailles de la grille de soutènement. 30 Avantageusement l'organe de destruction des pieds de voûte comporte une position de repos en dehors de la zone recouverte par la cuve. Ceci évite que les matériaux en cours de compostage ne prennent appui sur cet organe et n'augmente la difficulté qu'un opérateur 35 aurait à le mouvoir. L'invention revendique également un composteur de déchets organiques comprenant une cuve et à sa partie inférieure une grille de soutènement montée sur un châssis, équipé d'un dispositif d'extraction selon l'une des revendications précédentes. De façon préférentielle la cuve présente au moins un tube excentré positionné de façon sensiblement verticale et ayant la forme d'une bielle dont au moins une branche est disposée de façon oblique par rapport à la verticale. La présence de ce ou de ces tubes procure un effet de paroi, complémentaire à celui engendré par les parois verticales du contenant, par lequel une partie de la masse à composter est portée par les tubes, ce qui soulage d'autant la grille de soutènement. Dans un mode particulier de réalisation le au moins un tube excentré est porté par un support fixe par rapport à un châssis et apte à être mû en rotation autour d'un axe sensiblement vertical passant par son point de retenue. Cette rotation du ou des tubes excentrés provoque la destruction des voûtes qui auraient pu se former à l'intérieur de la cuve en s'appuyant sur les parties non verticales de ces tubes. De façon préférentielle le au moins un tube excentré est creux et percé de trous de façon à apporter de l'air au sein du matériau à composter. Cet air importé au sein die la masse à composter améliore très significativement la qualité du compostage et l'homogénéité du produit 25 obtenu in fine. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et 30 non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique d'un composteur selon l'invention; - la figure 2 est une vue de face et en coupe d'un composteur 35 selon l'invention; - la figure 3 est une vue de profil et en coupe du même composteur selon l'invention; - la figure 4 est une vue de dessus et en coupe du même composteur selon l'invention. En se référant à la figure 1, on voit un composteur composé d'une cuve 1 destinée à recevoir les déchets à transformer en compost, posée sur un châssis fixe 3 porté par des pieds 4 . La cuve 1 est recouverte d'un couvercle 2 représenté sur les figures 2 et 3 mais ne présente pas de fond ; elle est disposée au-dessus d'une grille horizontale 5 fixée sur un châssis mobile 6. Ce châssis mobile peut se déplacer en hauteur à l'aide de vérins 7 prenant appui sur le sol. Positionné juste au-dessus de la grille 5 se trouve un barreau biseauté 8, ayant la forme d'un fer plat présentant deux biseaux latéraux s'évasant vers le bas. Ce barreau biseauté peut se déplacer latéralement sous l'action d'un mécanisme 9, 10, 11, 12 représenté sur les figures 2 à 4, en balayant toute la surface de la grille 5. Dans certaines réalisations ce barreau est remplacé par un simple câble tendu ou encore par une grille dont la maille est supérieure à celle de la grille de soutènement 5. A l'intérieur de la cuve 1 se trouvent des tubes verticaux excentrés 15 qui peuvent tourner sur eux-mêmes, guidés à leurs deux extrémités par des moyens de guidage, inférieur 14 et supérieur 17. Ces moyens de guidages sont fixés, pour les moyens inférieurs, sur un support inférieur 13 rattaché au châssis mobile 6 et pour les moyens supérieurs, à un support supérieur 16 porté par les parois de la cuve 1. En se référant à la figure 2 on voit le composteur de face avec la cuve 1 et le couvercle 2, qui est ajouré pour laisser passer l'air et les eaux de pluie qui participeront à la transformation des déchets en compost. La cuve 1 est posée sur le châssis 3 en-dessous duquel peut se déplacer verticalement le châssis mobile 6, sous l'action des crics 7. Le barreau biseauté 8 est porté par le châssis mobile, sur les bords latéraux duquel il glisse, en restant au voisinage immédiat de la grille 5, et est entraîné dans un mouvement de va-et-vient par une chaîne 9 montée sur des pignons 10 liés, eux aussi, au châssis mobile 6. Sur la coupe D-D de la figure 2 ou la coupe E-E de la figure 3 on voit des tubes excentrés 15 suspendus au support supérieur 16 au moyen d'une goupille 19 et aptes à tourner sur eux-mêmes en restant verticaux, du fait des moyens de guidage inférieur 14 et supérieur 17. Les tubes excentrés ont la forme d'une bielle avec leurs extrémités alignées et une partie médiane, déportée latéralement par rapport à ces extrémités. Les branches reliant les extrémités à la partie médiane sont disposées de façon oblique par rapport à la verticale. Le support supérieur 16 est maintenu en place par des plateaux 18 fixés sur les parois de la cuve 1, sur lesquels il s'appuie. Le moyen de guidage supérieur 17 est constitué par un trou cylindrique traversant le support supérieur 16 tandis que le moyen de guidage inférieur 14 est un tube creux porté par un support inférieur 13 lié au châssis mobile 6. Les supports inférieurs 13 sont positionnés au-dessus du plan du cadre principal du châssis mobile 6 de façon à laisser le barreau biseauté 8 circuler sans entrave sur ce cadre principal et sur la grille 5 que ce dernier supporte. Dans une autre configuration, non représentée, les tubes peuvent être tenus par les moyens de guidage inférieurs 13 et le support inférieur 13 sur lequel ils reposent et être simplement guidés à leur partie supérieure par les moyens de guidage supérieur 17. Dans le but d'éviter que des produits de compostage ne viennent pénétrer dans le moyen de guidage inférieur 14 et générer des coincements parasites, une coiffe est positionnée sur l'extrémité inférieure des tubes excentrés de façon à recouvrir les moyens de guidage inférieur 14 et les protéger.. Cette coiffe peut être liée au tube et tourner avec lui ou être fixée sur le châssis fixe 3 moyennant la présence d'un joint d'étanchéité avec le tube excentré 15. Les tubes excentrés 15 sont creux et préférentiellement percés de trous de façon à permettre une aération naturelle de la masse à composter et à éviter la création de poches anaérobies dans le matériau, qui créeraient des nuisances olfactives et dégraderaient la qualité d'homogénéité du compost. Dans un mode particulier de réalisation, non représenté, de l'air est insufflé dans le tube, au niveau du moyen de guidage inférieur 14. Une étanchéité en rotation est alors installée entre le moyen de guidage inférieur 14 et le tube excentré 15. En se référant maintenant à la figure 3, on voit le dispositif de déplacement vertical du châssis mobile 6, avec des crics 7 prenant appui sur le sol. Le déploiement simultané des crics produit une élévation du niveau du châssis mobile 6, de la grille 5 qui est fixée dessus, des supports inférieurs 13 et des moyens de guidage inférieurs 14. Le résultat est un éloignement plus ou moins grand de la grille 5 de la partie basse de la cuve 1. Ce déploiement produit un déplacement concomitant des pignons 10, des arbres de transmission 11 qui les relient et de la chaîne d'entraînement 9. Ce faisant le barreau biseauté 8 se déplace de la même distance que la grille 5 et lui reste adjacent. Toujours en référence à la figure 3 on voit un dispositif de manoeuvre du barreau biseauté 8 pour lui faire effectuer des mouvements de va-et-vient dans le sens transversal, c'est-à-dire dans un sens perpendiculaire à celui du déplacement commandé par la chaîne. Ce dispositif comprend une biellette 20 sensiblement verticale qui se déplace longitudinalement avec le barreau biseauté en coulissant par son pied sur un rail de guidage 21. La partie supérieure est solidaire du barreau biseauté 8 en gardant une liberté de mouvement dans le sens transversal. En agissant sur la biellette 20 un opérateur peut faire faire au barreau biseauté 8 des mouvements de va-et-vient dans le sens transversal, d'une ampleur limitée. Ceci suffit toutefois à dégager les produits de compostage bloqués dans la grille 5 qui empêcheraient le barreau biseauté 8 de progresser longitudinalement. En se référant à la coupe A-A de la figure 4, on voit le barreau biseauté 8 reposant sur le châssis mobile 6 et la grille 5. La coupe B-B montre la partie supérieure de la cuve 1 avec un support supérieur 16 et son plateau 18, ainsi que l'extrémité supérieure d'un tube excentré positionné dans un moyen de guidage supérieur 17. La coupe C-C montre, elle, un support inférieur 13 et un moyen de guidage inférieur 14 dans lequel est insérée l'extrémité inférieure d'un tube excentré. On va maintenant décrire le fonctionnement du composteur selon l'invention et les étapes réalisées lors de l'extraction du compost. Avant utilisation, le châssis mobile 6 est positionné par rapport au châssis fixe 3 de manière à laisser un espace de l'ordre de 3 à 4 cm entre la grille 5 et la base de la cuve 1 et le barreau biseauté 8 est positionné à l'extérieur de la zone recouverte par la cuve 1. Le composteur est rempli régulièrement par des déchets issus de cuisine ou de jardin, qui s'accumulent dans la cuve 1 et vont subir une dégradation biologique les transformant progressivement en un matériau de consistance granulaire. Ce granulat progresse vers le bas par gravité et se dépose sur la grille 5. La grille est réalisée avec une maille de préférence carrée dont la taille peut aller de 1 à quelques centimètres, préférentiellement 3 ou 4. Cette taille permet de laisser passer les produits compostés qui auront une granulométrie inférieure à cette taille. Cependant l'écoulement à travers la grille 5 s'interrompt assez rapidement du fait de la création de voûtes dans le matériau granulaire, ce qui permet la poursuite du chargement par le haut mais qui est préjudiciable à l'extraction du compost après son élaboration. Pour extraire le compost il faut rompre les voûtes par un moyen extérieur, ce qui relancera la progression d'une partie du granulat vers le bas jusqu'à ce que des voûtes se recréent et stoppent à nouveau l'écoulement. La place laissée libre permet alors le recomplètement par le haut avec de nouveaux déchets. Lorsque l'opérateur souhaite extraire les produits en fin de compostage, il actionne le barreau biseauté 8, c'est-à-dire qu'il lance un balayage de la surface de la grille 5 par ce barreau. Il lui suffit de tourner la manivelle 12 pour faire tourner les pignons 10 et déplacer la chaîne 9 le long d'un des côtés du châssis mobile 6. Une fois arrivé à l'extrémité du châssis il tourne la manivelle dans le sens inverse pour ramener le barreau biseauté à son point de départ. Le passage du barreau biseauté a pour effet de couper les pieds des voûtes qui se sont créées sur la grille 5 et de déclencher l'écoulement d'une certaine quantité de granulat. La forme biseautée du barreau lui permet de s'introduire plus facilement sous les grains de compost et de se déplacer d'un côté à l'autre sans trop de difficulté. Si la granulométrie du compost n'est pas très fine, l'écoulement s'arrête assez rapidement; l'opérateur peut alors déclencher d'autres allers et retours du barreau pour relancer l'écoulement jusqu'à l'obtention de la quantité de compost désirée ou bien jusqu'à atteindre une zone de déchets encore insuffisamment compostés. Il termine l'opération en replaçant le barreau biseauté en dehors de la zone couverte par la cuve 1 afin qu'il ne serve pas de point d'appui à la création de voûtes et ne soit pas bloqué lors du déclenchement de l'opération suivante. Il arrive cependant que l'écoulement ne se produise pas spontanément lors du passage du barreau biseauté et qu'une résistance importante s'exerce contre son entrée dans la zone où se trouve le compost. Pour pallier cet inconvénient le châssis mobile 6 peut être déplacé verticalement en agissant sur les vérins 7 de façon à éloigner la grille 5 du compost et à recréer un espace dans lequel le barreau biseauté pourra se mouvoir. Lorsque l'extraction est suffisante, l'opérateur remonte le châssis mobile 6, et donc la grille 5, vers leur position initiale de façon à reprendre un cycle de production de compost dans les conditions nominales. Il arrive également que des fragments solides soient d'une taille supérieure à la moyenne et qu'ils se coincent dans les mailles de la grille. Le passage du barreau biseauté peut se trouver, là encore, contrarié. L'opérateur peut alors créer un déplacement transversal du barreau, éventuellement de façon alternative, sur quelques centimètres de façon à décoincer ces fragments. Pour cela il actionne la biellette 20, comme indiqué sur la figure 3, dans un mouvement de va-et-vient qui pousse et tire le barreau biseauté, et remue ainsi les morceaux sur lesquels le barreau biseauté butait précédemment. Enfin un troisième dispositif est prévu pour faciliter l'écoulement du compost. La forme choisie pour la cuve 1 étant essentiellement cylindrique, les parois de cette cuve sont sensiblement verticales et la participation des parois au soutien du poids que représente la masse en cours de compostage est mineure. Une part trop importante du poids est portée par la grille 5, ce qui est défavorable au passage du barreau biseauté. Pour éviter cela les composteurs de l'art antérieur ont choisi de donner à la cuve une forme tronconique. Cette configuration tronconique améliore le portage du poids par les parois mais constitue également un frein à la descente des matériaux. Dans l'invention la masse à composter est traversée par des tubes excentrés 15 qui présentent des branches disposées de façon oblique par rapport à la verticale. Chacune de ces branches participe au support de la masse à composter et soulage d'autant la grille de ce poids. Afin d'éviter le problème rencontré avec l'art antérieur, qui provient de la création de voûtes s'appuyant sur ces parois inclinées et qui ne sont pas détruites par le. passage du barreau biseauté, les tubes excentrés sont montés en rotation autour des moyens de guidage inférieur 14 et supérieur 17. Lorsque l'opérateur constate une mauvaise progression vers le bas des produits à composter, il actionne une rotation des tubes excentrés (par un mécanisme non représenté sur les figures), ce qui détruit les voûtes ainsi créées et déclenche la progression recherchée. Comme indiqué précédemment, dans une variante de l'invention, les tubes excentrés servent de canalisations d'amenée d'air au sein de la masse à composter. Un dispositif de soufflage est disposé à proximité et est branché par des canalisations ad hoc sur l'extrémité inférieure des tubes 15. Une étanchéité pneumatique est nécessaire entre ces canalisations qui sont fixes et le tube qui est apte à tourner sur lui-même. Le tube est percé de trous sur sa longueur de façon à diffuser de l'air en quantité appropriée et connue, pour aider à la transformation biologique qui conduit au compost. Le composteur des figures 2 à 4 a été représenté sous une forme parallélépipédique avec un déplacement linéaire du barreau biseauté. Il est bien évident que la cuve peut avoir toute autre forme, comme par exemple celle d'un cylindre de révolution. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'extraction de matériaux granulaires à partir d'une cuve (1) comportant à sa partie inférieure une grille de soutènement (5) montée sur un châssis (3, 6) caractérisé en ce qu'il comporte également un organe de destruction des pieds de voûte (8) susceptible de balayer la surface de ladite grille positionnée en dessous de ladite cuve en restant au-dessus cle ladite grille (5). 2. Dispositif d'extraction de matériaux granulaires selon la revendication 1 dans lequel la grille de soutènement (5) est montée sur un châssis mobile (6) par rapport à un châssis fixe (3), déplaçable verticalement pour éloigner ou rapprocher ladite grille de la partie inférieure de la cuve (1). 3. Dispositif d'extraction de matériaux granulaires selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'organe de destruction des pieds de voûte est un barreau plat (8) muni d'un biseau le long de son côté d'attaque. 4. Dispositif d'extraction de matériaux granulaires selon la revendication 3 dans lequel ledit barreau plat (8) présente un biseau sur chacun des côtés perpendiculaires à son sens de déplacement. 5. Dispositif d'extraction de matériaux granulaires selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'organe de destruction des pieds de voûte (8) est un câble tendu. 6. Dispositif d'extraction de matériaux granulaires selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'organe de destruction des pieds de voûte est une grille dont la maille est supérieure à celle de la grille de soutènement (5). 7. Dispositif d'extraction de matériaux granulaires selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel l'organe de destruction des pieds de voûte (8) est déplaçable transversalement par rapport à son sens de déplacement principal, en restant dans un plan parallèle à la grille de soutènement (5). 8. Dispositif d'extraction de matériaux granulaires selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel l'organe de destruction des pieds de voûte (8) comporte une position de repos en dehors de la zone recouverte par la cuve (1). 9. Composteur de déchets organiques comprenant une cuve (1) et à sa partie inférieure une grille de soutènement (5) montée sur un châssis (3, 6), équipé d'un dispositif d'extraction selon l'une des revendications précédentes. 10. Composteur de déchets organiques selon la revendication 9 dans lequel la cuve (1) présente au moins un tube excentré (15) positionné de façon sensiblement verticale et ayant la forme d'une bielle dont au moins une branche est disposée de façon oblique par rapport à la verticale. 11. Composteur de déchets organiques selon la revendication 9 ou 10 dans lequel le au moins un tube excentré (15) est porté par un support (16, 13) fixe par rapport à un châssis (3, 6) et apte à être mû en rotation autour d'un axe sensiblement vertical passant par son point de retenue. 12. Composteur de déchets organiques selon l'une des revendications 9 à 11 dans lequel le au moins un tube excentré (15) est creux et percé de trous de façon à apporter de l'air au sein du matériau à composter.