Brevet FR3010786A1 — publié le 20150320

L'invention concerne les dispositifs de mesure de l'humidité de copeaux de bois, typiquement dans une installation de combustion de tels copeaux de bois à usage de chauffage ou de production d'électricité. Les livraisons de copeaux de bois dans des telles installations font habituellement l'objet d'une évaluation de la qualité des copeaux et notamment d'une évaluation d'un degré d'humidité dans les copeaux, lequel conditionne une capacité calorifère des copeaux à la combustion ainsi que leur aptitude à un stockage de longue durée. Le degré d'humidité des copeaux livrés est typiquement le paramètre déterminant le prix des copeaux. Une telle évaluation répond notamment et par exemple à une norme en France référencée NF 14774 laquelle prévoit que pour mesurer la teneur en eaux des copeaux de bois, la seule méthode permettant un résultat où la marge d'erreur est inférieure à 5 pourcents, consiste en une dessiccation complète de tels copeaux. Une telle dessiccation est aujourd'hui assurée au moyen d'une étuve. Une telle dessiccation a une durée moyenne de 24 heures. Les prélèvements utilisés pour évaluer la teneur en eau sont réalisés par un opérateur lors de chaque livraison par camion, et sont ensuite pesés puis insérés dans une étuve pour y effectuer une dessiccation complète. Une fois une telle dessiccation effectuée, les prélèvements sont pesés à nouveau et la différence de masse avant dessiccation puis après dessiccation permet d'obtenir la teneur en eau de l'échantillon de copeaux de bois. Cette méthode n'est pas satisfaisante dans sa mise oeuvre. En 30 effet, les différentes étapes de la méthode sont sujettes à erreurs de la part de l'opérateur. De telles erreurs peuvent survenir lors de la pesée initiale des prélèvements des copeaux de bois, dans l'étiquetage de ces prélèvements ainsi que dans la mesure finale de la masse des copeaux après dessiccation. De telles erreurs s'avèrent générer des écarts importants dans la mesure de la teneur en eaux des copeaux de bois. De plus, cette méthode a une durée moyenne de 24 heures. Cette durée ne permet pas de connaître l'humidité des copeaux de bois avant qu'ils ne soient déversés dans les fosses de déchargement et interdit tout contrôle de la qualité des copeaux de bois avant déchargement et combustion. Cette durée induit également des risques de confusion entre les différents prélèvements soumis à dessiccation et d'aboutir à des résultats d'humidité ne correspondant pas aux prélèvements. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de mesure de la teneur en eau des copeaux de bois, simple pour l'opérateur en minimisant les étapes de la mesure, rapide dans son exécution afin de pouvoir connaître la teneur en eau des copeaux de bois avant leur déchargement et tout en assurant une précision des résultats semblable à la méthode de dessiccation traditionnelle à l'étuve . Ce but est atteint selon l'invention grâce à un dispositif 20 de dessiccation contrôlée de copeaux de bois par l'application de micro ondes. L'énergie électromagnétique reçue par les copeaux de bois permet d'en évacuer l'eau. Cette évacuation de l'eau effectuée, l'énergie électromagnétique si elle n'était pas contrôlée initierait un phénomène de pyrolyse du bois, 25 faisant perdre de la matière aux copeaux de bois de façon aléatoire, interdisant toute mesure de teneur en eau. La fonction du dispositif est de contrôler l'émission des ondes électromagnétiques afin d'arrêter la dessiccation au tout début du phénomène de pyrolyse. 30 Avantageusement, le dispositif est une cavité hermétique aux fuites d'ondes électromagnétiques. Avantageusement, le dispositif comporte un système d'extraction de l'air contenu dans la cavité. Avantageusement, le dispositif comporte un capteur de Monoxyde de Carbone (CO) intégré au système d'extraction d'air de la cavité. Avantageusement, le dispositif comporte un capteur de 5 température et d'humidité de l'air intégré au système d'extraction d'air de la cavité. Avantageusement, le dispositif est équipé d'un système de pesée automatique permettant une mesure de la masse à tout moment de la dessiccation sans intervention de l'opérateur. 10 Avantageusement, le réceptacle contenant les copeaux de bois est de forme circulaire pour répartir l'énergie électromagnétique de façon homogène. Avantageusement, le module de pilotage est programmé pour suivre les valeurs de concentration de Monoxyde de Carbone, de 15 température et d'humidité de l'air à intervalles réguliers. Avantageusement, le module de pilotage est programmé pour moduler la puissance de l'émetteur d'ondes électromagnétiques. Avantageusement, le module de pilotage combine les valeurs de concentration de Monoxyde de Carbone, de température, 20 d'humidité de l'air et de masse pour stopper la dessiccation au tout début du phénomène de pyrolyse. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles : 25 - La figure 1 est une vue générale du dispositif; - La figure 2 est une vue de la cavité d'analyse ; - La figure 3 est une vue du système d'évacuation ; - La figure 4 est une vue du système de pesée ; - La figure 5 est une vue du système de mesure de qualité 30 de l'air ; On distingue sur la figure 1 l'émetteur d'ondes électro magnétiques 100, la cavité d'analyse 200, un dispositif d'extraction de l'air 300, un système de pesée 400, un système de mesure de la qualité de l'air 500 et un système de commande 600. La cavité d'analyse 200 reçoit le contenant toroïdal 210 en son centre. Le positionnement du contenant circulaire est assuré par l'entraineur 220. L'entraineur 220 accueille le contenant circulaire 210 lui transmettant ainsi son mouvement de rotation. Le système de pesée 400 est composé d'un disque métallique rigide 410, d'une jauge de contrainte 420 et de trois supports 10 verticaux 430 supportant le plateau circulaire 210. L'émetteur d'ondes électromagnétiques 100 est asservi à la présence de matière dans la cavité d'analyse 200. Une telle présence de matière est détectée par la mesure d'une masse minimale par le système de pesée 400. 15 L'émetteur d'ondes électromagnétiques 100 apporte de l'énergie au contenu du contenant toroïdal 210. Le contenant toroïdal 210 étant en rotation, la quantité d'énergie reçue est homogène sur l'ensemble des produits déposés dans le contenant toroïdal 210. 20 L'émetteur d'ondes électromagnétiques 100 est régulé par le système de commande 600 qui permet de le lancer et l'arrêter à des fréquences variables et d'en gérer la puissance. Le système d'extraction de l'air 300 de la cavité d'analyse 200 permet d'une part d'évacuer la vapeur d'eau 25 formée par l'extraction de l'eau des copeaux de bois sous l'effet de l'énergie émise par l'émetteur d'ondes électromagnétique 100 mais aussi de guider l'intégralité du flux d'air en provenance de la cavité d'analyse 200 vers le système de mesure de la concentration en Monoxyde de Carbone 30 510 et le système de mesure de l'humidité relative de l'air 520. Le système d'extraction de l'air 300 est composé d'un extracteur d'air électrique 310 et d'un conduit 320 guidant l'air vers l'extérieur. Lors du lancement d'une mesure par l'utilisateur, le système de commande 600 va vérifier la présence du contenant circulaire 210, mesurer la masse de produit dans la cavité d'analyse 200, stocker la valeur initiale de la masse dans le système de commande 600 et activer l'émetteur d'ondes électromagnétiques 100. Sous l'effet de l'énergie électromagnétique, l'eau contenue dans les copeaux de bois va s'extraire sous forme de vapeur d'eau et être guidée vers l'extérieure par le conduit 320, 10 grâce à l'action de l'extracteur d'air électrique 310. L'air extrait de la cavité d'analyse 200 voit sa composition varier selon les différentes étapes de dessiccation des copeaux de bois. Aux premiers instants de la dessiccation, l'air extrait de 15 la cavité voit sa concentration en vapeur d'eau Cette concentration en vapeur d'eau est transmise de commande 600 par le système de mesure de relative de l'air 520. La concentration en Monoxyde est transmise au système de commande 600 par le augmenter. au système l'humidité de Carbone système de 20 mesure de la concentration en Monoxyde de Carbone 510. Lorsque les copeaux de bois ont reçu suffisamment d'énergie de la part de l'émetteur d'ondes électromagnétiques 100, les caractéristiques de l'air extrait de la cavité d'analyse 200 sont modifiées. Si l'émetteur d'ondes électromagnétiques 100 25 continuait à envoyer de l'énergie vers les copeaux de bois, ces derniers subiraient un phénomène de pyrolyse, ou combustion incomplète, qui modifierait la masse de copeaux de bois et rendrait impossible l'évaluation de leur teneur en eau. L'objectif est donc d'arrêter l'émetteur d'ondes 30 électromagnétiques au tout début du phénomène de pyrolyse. Nous avons découvert qu'un tel instant est atteint lorsque l'humidité relative de l'air extrait de la cavité d'analyse 200 mesurée par le système de mesure de l'humidité relative de l'air 520 baisse et que la concentration en monoxyde de carbone mesurée par le système de mesure de la concentration en Monoxyde de Carbone 510 croit de façon importante. Lorsqu'un tel instant est atteint, le système de commande 600 arrête l'émetteur d'ondes électromagnétiques, continue à 5 extraire l'air de la cavité d'analyse 200 et prend une mesure de la masse finale grâce au système de pesée 400. La teneur en eau est calculée par le système de commande 600 en appliquant un algorithme combinant la masse initiale, la masse finale, la durée de l'opération et la valeur de concentration de CO 10 finale, ces valeurs ayant été mesurées grâce au système de pesée 400 et le système de mesure de la concentration en Monoxyde de Carbone 510. 15 REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure rapide de l'humidité d'échantillons de copeaux de bois, le dispositif comprenant une cavité d'analyse (200), un système d'émission d'ondes électromagnétiques (100) dont la puissance est contrôlée par un système de commande (600), un système de pesée (400) de l'échantillon introduit dans la cavité d'analyse (200) et un système de mesure de la qualité de l'air (500) extrait de la cavité d'analyse (200) grâce à un système d'extraction de l'air (300) 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (200) est composée d'un réceptacle amovible circulaire (210) et d'un entraineur (220) permettant la rotation du réceptacle circulaire (210). 1 Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cavité d'analyse (200) est lié à un système d'extraction de l'air (300). 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système d'extraction de l'air (300) est constitué d'un conduit (320) extrayant l'air de la cavité (200) grâce à un système d'extraction de l'air électrique (310) de type ventilateur. 6.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système de pesée (400) déterminant la masse de l'échantillon présent dans la cavité d'analyse (200). 6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de pesée (400) est constitué d'un disque métallique rigide (410), d'une jauge de contrainte (420) et des supports verticaux (430). 7.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d'extractionde l'air (300) est destiné à alimenter le système de mesure de qualité de l'air (500). 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de mesure de qualité de l'air (500) est équipé d'un système de mesure de la concentration en Monoxyde de Carbone (510) et d'un système de mesure de l'humidité relative de l'air (520). 9.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de commande (600) est alimenté par les valeurs de masse transmises par le système de pesée (400) et les valeurs transmises par le système de mesure de qualité de l'air (500). Le système de commande (600) traite ces données et régule la puissance de l'émetteur d'ondes électromagnétiques (100) et stoppe ce dernier au tout début du phénomène de pyrolyse.