Brevet FR2998952A1 — publié le 20140606

Dispositif de séchage de céréales notamment du maïs utilisant l'énergie combustible des déchets desdits céréales Objet de l'invention L'invention est un dispositif qui consiste sécher le maïs en utilisant un dispositif qui permet d'obtenir de l'énergie de chauffage par combustion des déchets des céréales qui se comporte comme un générateur d'air chaud et qui s'affranchit des chauffage classiques par gaz ou fuel très couteux Art antérieur Rappelons brièvement que l'épis de maïs est formé de grains accrochés sur la rafle avec une tige et des feuilles qui après la moisson, forment des déchets, qui en général tombent au sol, et sont donc laissés sur place alors que le but de cette invention est de les utiliser notamment pour le séchage des grains de maïs Dans la pratique aujourd'hui, ces déchets ne sont jamais récupérés, et ils ne sont pas consommables par l'homme ou les animaux ils restent donc sur place, alors qu'ils pourraient servir pour la « biomasse », ou dans notre cas du combustible pour chauffer, ceci sans entrer en concurrence avec les produits faits à partir de céréales comestibles, qui pénalisent les pays pauvres Rappelons brièvement qu'un épis de maïs est constitué d'une partie centrale dénommée la rafle sur laquelle viennent se former les grains qui sont l'objet essentiel de la récolte ; font également partie des déchet lors de la moisson, les feuilles entourant l'épis et les tiges. Donc dans cet art antérieur, lorsque la moissonneuse récolte, et dépose au sol tous ces déchets, et ne garde que les grains par tamisage. Il existe une récupération efficace des déchets, voir brevet (déposant SARL Sud exploitation) qui permet par récolte sélective d'obtenir des quantités suffisantes rendant efficace le recyclage de ceux-ci La présente invention répond au problème posé, à savoir récupérer ces déchets d'une récolte sélective pour en faire des produits combustibles, qui vont permettre de sécher le maïs sans utiliser les produits fossiles tels que notamment gaz et fuel dont les ressources, en diminuant, vont coûter de plus en plus cher Il s'agit donc dans notre cas d'un séchoir à céréales récupérant lesdits déchets, ce nouveau séchoir est différend en moyens et fonctions des séchoirs classiques Dans cet art antérieur (figure 1) nous examinons rapidement comment fonctionne un séchoir classique à céréales Ce type de séchoir connu comprend plusieurs compartiments Dans la partie droite de cette tour de séchage, il existe un gros bruleur à gaz ou à fuel dont la flamme peut atteindre 8000 Au centre on introduit par le haut du maïs humide (entre 18% et 30% d'humidité) qui en descendant dans le séchoir est traversé par de l'air chauffé à 110 degrés, le taux d'humidité est de 15% à la sortie basse du séchoir Les inconvénients d'un tel dispositif sont : Le coût énorme de l'énergie sans cesse en augmentation Les risques d'explosion liés au stockage du propane L'impact sur l'environnement lié à la combustion des énergies fossiles L'installation objet de l'invention remédie ces critères en brulant des déchets qui normalement seraient jetés, d'ou d'abord une grosse économie d'énergie. Les dessins qui vont servir à la compréhension de l'invention sont : Figure 1 planche 1/8 vue en coupe d'une installation de séchage fonctionnant avec des énergies fossiles (Art antérieur) Figure 2: planche 2/8 vue en coupe d'un séchoir alimenté en air chaud par un dispositif de brulage notamment de la rafle Figure 3: planche 3/8 vue en coupe des dispositifs permettant l'acheminement de ma rafle vers un four à combustion Figure 3d: planche 3/8 vue de détail de positionnement notamment des détecteurs Figure 4: planche 4/8 vue en coupe horizontale du dispositif d'injection des gaz chaud vers le four Figure 5: planche 5/8 vue en coupe du four avec sa vis d'injection Figure 6 planche 6/8 vue de face d'un filtre Fi placé entre un ventilateur dit de gavage et un caisson de décompression Figure 6 planche 6/8 vue de face d'un filtre F2 placé à la sortie du caisson de décompression. Figure 7 planche 7/8 visualise l'armoire contrôle commande de l'installation Figure 8 planche 8/8 montre le Synoptique complet de l'installation tous les moyens essentiels servant au fonctionnement Le dispositif de séchage Se fonctionne avec des déchets végétaux, notamment avec la rafle du maïs, il comprend : une tour de séchage Ts associée à un générateur d'air chaud Gc) une tour de séchage (Ts) associée à un générateur d'air chaud (Gc), la tour de séchage (Ts) se connectant à la partie haute du générateur (Gc) par un conduit (C) amenant de l'air recyclé (Ar) à l'intérieur d'un caisson (Cd) se mélangeant à de l'air (Acm) qui est un mélange d'air extérieur et d' air de combustion (Ac) , la température de combustion étant un paramètre essentiel de fonctionnement, cedit fonctionnement étant géré par une armoire contrôle commande (Aco) pouvant faire fonctionner l'installation en manuel ou en automatique, le générateur (Gc) comprenant lui même Le générateur d'air chaud Gc (figure2) comprend lui-même : En partie basse :un four Fo qui reçoit les déchets végétaux injecté par une vis sans fin dite d'injection Vi (figure3) Ce four Fo fabriqué en briques réfractaires est muni d'au moins une trappe de 10 scorie Trs qui facilite le nettoyage et évite d'encombrer le four Dans la partie du four de préférence opposée à l'arrivée des rafles un ventilateur Vef homogénéise la température du four Tf ( la température étant autour de 8000) ce qui permet d'obtenir une combustion optimale des déchets Au dessus de la partie basse 15 Des moyens pour mélanger l'air chaud de combustion Ac avec l'air injecté en partie haute Ae. Ce mélange s'effectue par des chicanes verticales Ch à de l'air extérieur injecté par le haut à l'aide d'un ventilateur dit de gavage d'air Veg , car il propulse l'air extérieur Ae à fort débit vers l'air chaud Ac qui en se mélangeant donne un air Acm de température T voisine de 350°. 20 des dispositifs de filtration des résidus de déchets situés latéralement L'air mélangé Acm est dirigé vers un premier filtre Fi circulaire pour éviter les colmatages. Le ventilateur de gavage Veg est muni de volets orientables pour un réglage optimum de l'air à injecter. ( fig 2 ) 25 Les déchets ne pouvant restés accrochés au filtre F, ce dernier tournant sur lui-même, ils sont sont repris par le flux d'air du ventilateur de gavage Veg, ce qui évite de projeter des déchets sur les grains L'air mélangé Acm est ensuite dirigé vers un deuxieme filtre F2 situé à la sortie d'un caisson de décompression Cd , ce filtre est formé de parois 30 rotatives rectangulaires ; il élimine toutes particule ou déchet restant, il est constitué de cadre métalliques revêtus d'une grille inox maillée entre ( 850 et 920g) bien adapté et nécessaire pour obtenir un bon filtrage. Les parois rotatives de ce filtre F2 peuvent se tourner recto verso par des rotations à 180° sur des axes pour obtenir un nettoyage efficace lorsqu'ils sont traversés par des 35 flux d'air chaud à 115° la fréquence de ces rotations dépend de la qualité des déchets injectés. Enfin de l'air recyclé venant de la tour des séchages Ts est réintroduit vers le caisson de décompression cd pour être mélangé à l'air chaud Ac. Le fonctionnement du générateur Gc est intimement lié à la façon dont le 40 four est alimenté en masse végétale constituée par les déchets. La figure 2 visualise tous les moyens nécessaires à cette alimentation correcte. La température est choisie de manière précise et régulière, c'est le paramètre essentiel pour le fonctionnement de l'installation. Ce générateur comprend : -des dispositifs d 'alimentation et de réception corrects en déchets Ceux-ci sont constitués d'une trémie de réception des rafles Tri (fig 3) et d'une deuxième trémie Tr2 (figure 3d) située au début de la vis d'alimentation -un ou plusieurs convoyeurs Co qui réceptionnent les déchets par grattage d'un 5 tas situé en amont et qui les emmènent vers un dispositif comprenant divers moyens essentiels : - des vis fractionnement Vf qui évitent d'avoir des amas de déchets indésirables -une tôle de maintien Tm située derriere Vf qui permet de récupérer les 10 déchets qui seraient sortis du trajet précis qu'ils doivent suivre, et qui les font retomber dans une cavité Ca dans laquelle se trouve une vis de récupération Vr. Ces deux moyens Vf et Tm sont montés sur axes pivotants Pi permettant un bon acheminement des tas venant de la trémie Tri. La remise en route s'effectue des que l'entassement est supprimé par fonctionnement 15 automatique des vis de fractionnement Vf jusqu'à ce que les moyens Vf et la tôle de maintien Tm reprennent leur position initiale. -une vis d'alimentation Va - un conduit cours Cc orienté à 9o0 qui déverse les déchets végétaux dans la vis d'injection, ce conduit est équipé d'une trappe Tr actionnée par un vérin ver 20 cette trappe permet sert de coupe feu -une vis d'injection Vi des déchets dans le four Fo. Ces moyens étant bien choisis en nombre et fonctionnement vont alimenter le four à doses bien précises en évitant tous les problèmes d'entassement qui pourraient surgir, le fonctionnement de tous ces moyens étant 25 commandé par des séquences temporisées permettant d'ajuster les durées de fonctionnement en fonction du type de déchets à brûler. Dans ces conditions l'alimentation du four Fo devient continue et régulière et constituée des petits tas de déchets bien répartis sans jamais avoir de 30 gros amas non souhaitables qui bloqueraient le fonctionnement de l'installation qui deviendrait ingérable. Le Four Fo ( figure 4 et 5) est de forme circulaire et alimenté en matériau combustible par la vis d'injection Vi, il comprend des tubulures circulaires tc 35 et radiales tr reliées à un ventilateur Vef qui permet de moduler la combustion donc la température de chauffe Moyens essentiels de visualisation du bon fonctionnement de l'installation 40 Le séchoir Se comprend des dispositifs assurant le bon fonctionnement et des dispositifs assurant la sécurité Ce Séchoir Se comprend des moyens qui assurent La mise marche correcte de l'installation La gestion du fonctionnement de l'installation La gestion de la Sécurité de l'installation L'arrêt de l'installation Une fois le four alimenté en déchets par les différents moyens précédemment 5 décrits, la mise en marche se fait par allumage du feu par un moyen classique L'arrêt, enfin d'utilisation, se fait une fois les déchets tous brulés par arrêt :coupure générale de l'installation En cas de disfonctionnement on dispose aussi d'un « coup de poing d'arrêt » d'urgence 10 Gestion du bon fonctionnement de l'installation Ce sont notamment : - des contacteurs de pressions cml et cm2 (situés derrière les moyens Vf et Tm), capables de détecter les surpressions indésirables qui pourraient être provoqués par une avance trop rapide du tas de déchets, ces contacteurs agissent 15 sous la pression du tas comme un interrupteur sur les moteurs des convoyeur Co. Les moyens précédents (Vf et Tm) du dispositif d 'alimentation sont montés sur axes pivotants (Pi) , tel que l'arrivée du tas de déchets de l'alimentation, pousse l'ensemble entrainant un pivotement de moyens (Vf et 20 Tm) ce qui par leur déplacement déclenche les contacteurs électriques (cm 1 et cm2) de position des vis de fractionnement et de la tôle de maintien (Tm), provoquant un arrêt local de l'installation, qui se remet en route des que les moyens (Vf et Tm), ont retrouvé leur position initiale, ceci par fonctionnement automatique des vis de fractionnement (Vf) qui repartent. 25 -des détecteurs de matiicre (dml, dm2, dm3), qui suivent le fonctionnement et qui régulent l'alimentation en déchets végétaux implantés de telle façon : que le premier détecteur de matière (dml) situé sur le flan de la cavité(ca) en récupérant les déchets détecte l'importance du flux de déchets et des 30 bourrages éventuels, est capable de stopper l'installation en amont jusqu'à le flux de déchets redevienne normal que le deuxième détecteur dm2 placé sur le flan de la trémie Tr2 au début de la vis d'alimentation permet de réguler par arrêt et remise en marche la quantité de déchets qui doit alimenter le séchoir (Se) 35 que le troisième détecteur (dm3) situé après le détecteur (dm2) sur la trémie (Tr2 ) prend le relais , et si, à son tour il reste bloqué par un amas de déchets pendant un temps prédéfini, ce détecteur (dm3) lance la vis de récupération en marche arrière, ce qui pour effet de libérer les amas de déchets se trouvant sur les détecteurs (dm 1 , dm2 et dm3) , le four Fo étant alors de 40 nouveau alimenté de manière régulière et constante Gestion de la Sécurité de l'installation Elle est assurée par des Sondes de températures si et s2 La première si est située en partie haute du générateur Gc avant le filtre Fi , si elle détecte une élévation de température anormale ( au de la d'une valeur 5 consignée au départ) elle génère un défaut qui entraine un arrêt de l'installation. La seconde sonde s2 est placée en applique sur une partie fixe de la vis d'injection Vi, elle vérifie sa température Une armoire de contrôle commande Aco (figure 7) permet de faire fonctionner l'installation manuellement ou de manière automatique 10 Chaque bouton de cette armoire permet de lancer chaque moyen soit manuellement soit en séquence automatique en fonction des réponses des divers capteurs d'information ( détecteurs, sondes et détection des températures , contacteurs, détecteurs de matière..) sachant que la température de chauffe est l'élément essentiel qui permet de gérer le bon fonctionnement du four, une 15 valeur à ne pas dépasser est affichée par la sonde si dans l'air Acm mélangé à l'air de combustion Ac L'installation est donc gérée par des commandes manuelles ou auto qui assurent le fonctionnement des convoyeurs, et des vis de fractionnement de récupération d'alimentation 20 par action respectivement sur des moteurs électriques ml, m2, m3, m4 et m5 situés sur les convoyeurs Co et les diverses vis précitées de la trappe Tr coupe feu fonctionne avec un vérin électrique ver du filtre Fi est animé d'un mouvement de rotation sur lui même mais le filtre F2 a des parois rotatives actionnables sur commande ou séquentiellement 25 des deux ventilateurs principaux Vg et Vo à partir des capteurs qui relèvent des informations essentielles , ce sont : les contacteurs cml et cm2 qui déterminent la position des vis fractionnement, et pour la tôle de maintien Tm et des détecteurs dml, dm2, dm3 Enfin l'installation (figure 8) comprend deux interfaces la et lb gérant 30 tous les moyens de commandes et des réponses des capteurs La première interface Im traite les informations manuelles La deuxième la reliable à un micro ordinateur PC traite les informations automatiques qui permettent de visualiser le séquencement de l'installation, sachant la reprise en main est toujours possible à partir de l'armoire contrôle 35 commande aco Un Générateur triphasé gel alimenté en courant électrique l'installation triphasé 380 volt gel alimente l'installation, l'énergie électrique requise pour le fonctionnement du séchoir étant très faible par rapport à l'énergie produite par la combustion des déchets. 40 On trouve une connectique appropriée chaque moyen est alimenté par le genérateur gel REVENDICATIONS1 -Séchoir (Se) fonctionnant à partir de déchets végétaux caractérisé en ce qu il comprend une tour de séchage (Ts) associée à un générateur d'air 5 chaud (Gc), la tour de séchage (Ts) se connectant à la partie haute du générateur (Gc) par un conduit (C) amenant de l'air recyclé (Ar) à l'intérieur d'un caisson (Cd) se mélangeant à de l'air (Acm) qui est un mélange d'air extérieur et d' air de combustion (Ac) , la température de combustion étant un paramètre essentiel de fonctionnement, cedit fonctionnement étant géré par une armoire contrôle 10 commande (Aco) pouvant faire fonctionner l'installation en manuel ou en automatique, le générateur (Gc) comprenant lui même en partie basse :un four (Fo) qui reçoit les déchets végétaux injectés par une vis sans fin dite d'injection (Vi) , ce four Fo étant muni d' une trappe de scorie (Trs) et d'un ventilateur (Vef) qui homogénéise la température (Tt) du 15 four pour obtenir une combustion optimale des déchets au dessus de la partie basse divers moyens pour mélanger l'air chaud de combustion ( Ac) avec l'air extérieur injecté en partie haute (Ae) grâce à des chicanes verticales( Ch ), l'air extérieur étant injecté par le haut à l'aide d'un ventilateur de gavage (Veg) 20 muni de volets orientables propulsant l' air( Acm) de température T voisine de 350° 2- Séchoir (Se) fonctionnant à partir de déchets végétaux selon la 25 revendication 1 caractérisé en ce que le Générateur d'air chaud (Gc) comprend des dispositifs de filtration des résidus de déchets situés latéralement qui sont : -un premier filtre (F1) circulaire tournant sur lui-même pour éviter les colmatages, les déchets ne pouvant ainsi restés accrochés au filtre (F1) étant repris par le flux d'air du ventilateur de gavage (Veg), ce qui évite de projeter 30 des déchets ou résidus sur les grains de céréales -un deuxième filtre (F2) situé à la sortie d'un caisson de décompression (Cd), formé de parois rotatives rectangulaires, il élimine toutes les particules ou déchet restant, il est constitué de cadres métalliques revêtus d'une grille inox maillée entre 850 et 920p, , sachant que les parois rotatives de ce filtre (F2) 35 peuvent se tourner en recto ou verso, par des rotations à 180° sur des axes pour obtenir un nettoyage efficace, lorsqu'ils sont traversés par des flux d'air chaud à 115° la fréquence de ces rotations dépendant de la qualité des déchets injectés 40 3-Séchoir (Se) fonctionnant à partir de déchets végétaux selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les dispositifs d 'alimentation en déchets sont constitués :-d' une trémie de réception des rafles ( Tri) qui grâce aux moyens mis en place vont alimenter le four (Fo) en déchets , ceci à doses bien précises et régulières - de plusieurs convoyeurs (Co) qui réceptionnent les déchets par grattage 5 d'un tas situé en amont des convoyeurs (Co) et les emmènent vers un dispositif comprenant divers moyens essentiels : - des vis fractionnement (VO qui évitent d'avoir des amas de déchets indésirables - d'une tôle de maintien (Tm) située derrière les vis de fractionnement 10 Vf ce qui permet de récupérer les déchets sortis du trajet précis, imposé en les faisant retomber dans une cavité (Ca) dans laquelle se trouve une vis de récupération (Vr) -d'une vis d'alimentation (Va) ) -d'une vis d'injection (Vi ) des déchets dans le four (Fo) 15 - d'une deuxième trémie (Tr2) située au début de la vis d'alimentation (Va) - d'une trappe (Tr) situé dans un conduit court (Cc) perpendiculaire à la vis (Va) qui actionnée par un vérin (ver) joue le rôle de coupe feu le fonctionnement combiné de ces moyens en approvisionnement et réception 20 de déchets étant commandé par des séquences temporisées permettant ainsi d'ajuster tous les cas de fonctionnement aux divers du types de déchets à brûler 4 - Séchoir (Se) fonctionnant à partir des déchets végétaux selon la 25 revendication 3 caractérisé en ce que les moyens précédents (Vf et Tm) du dispositif d 'alimentation sont montés sur axes pivotants (Pi) , tel que l'arrivée du tas de déchets de l'alimentation, pousse l'ensemble entrainant un pivotement desdits moyens (Vf et Tm) ce qui par leur déplacement déclenche les contacteurs électriques (cml et cm2) de position des vis de fractionnement 30 (VO et de la tôle de maintien (Tm), provoquant un arrêt local de l'installation, qui se remet en route des que les moyens (Vf et Tm), ont retrouvé leur position initiale, ceci par fonctionnement automatique des vis de fractionnement (Vf) ) qui repartent. 35 5-Séchoir (Se) fonctionnant à partir des déchets végétaux selon la revendication 1 caractérisé en ce que le Four (Fo) est de forme circulaire et alimenté en matériau combustible par la vis d'injection (Vi) et qu'il comprend des tubulures circulaires (tc) et radiales (tr) reliées à un ventilateur four (Vef) 40 6- Séchoir (Se) fonctionnant à partir de déchets végétaux selon l'une quelconque des précédentes revendication caractérisé en ce qu'il comprend -des moyens essentiels qui sont :-des détecteurs de matière (dm 1 , dm2, dm3), qui suivent le fonctionnement et qui régulent l'alimentation en déchets végétaux implantés de telle façon que le premier détecteur de matière (dml) situé sur le flan de la cavité(ca), récupérant les déchets ,détecte l'importance du flux de déchets et des bourrages 5 éventuels, ce qui lui permet de stopper l'installation en amont jusqu'à le flux de déchets redevienne normal que le deuxième détecteur dm2 placé sur le flan de la trémie Tr2 au début de la vis d'alimentation permet de réguler par arrêt et remise en marche la quantité de déchets qui doit alimenter le séchoir (Se) 10 que le troisième détecteur (dm3) situé après le détecteur (dm2) sur la trémie (Tr2 ) prend le relais, si à son tour (dm3) reste bloqué par un amas de déchet pendant un temps prédéfini, ce détecteur (dm3) lance la vis de récupération en marche arrière, ce qui libère les amas de déchets se trouvant sur les détecteurs (dml , dm2 et dm3) , le four Fo étant alors de nouveau alimenté de manière 15 régulière et constante 7- Séchoir (Se) fonctionnant à partir de déchets végétaux selon l'une quelconque des précédentes revendication caractérisé en ce qu'il comprend des sondes de températures (s1 et s2) mise en place pour gérer la sécurité de 20 l' installation : la première (s1) étant située en partie haute du générateur (Gc) avant le filtre (Fi) étant capable de détecter une élévation de température anormale au de la d'une valeur consignée affichée sur l'armoire contrôle commande (Aco) en générant un défaut, elle entraine l' arrêt de l'installation. 25 la seconde sonde (s2) étant placée en applique sur une partie fixe de la vis d'injection (Vi), dont elle vérifie la température. 8- Séchoir (Se) fonctionnant à partir de déchets végétaux selon la revendication 1 caractérisé en ce que l' armoire de contrôle commande (Aco) 30 peut faire fonctionner l'installation manuellement ou automatiquement, et est telle que chaque bouton de commande de cette armoire Aco permet de lancer chaque moyen : moteurs ventilateurs filtres .., soit manuellement soit en séquence automatique en fonction des réponses des divers capteurs d'information que sont les sondes et détection de s température , les 35 contacteurs, les détecteurs de matière., sachant que la température de chauffe affichée par la sonde (s1) dans l'air (Acm) mélangé à l'air de combustion (Ac) ) est l'élément essentiel qui permet de gérer le bon fonctionnement du four, la valeur affichée ne devant pas être dépassée et devant entrainer l'arrêt de l'installation 40 9- Séchoir (Se) fonctionnant à partir de déchets végétaux selon les revendication 1 et 8 caractérisé en ce que l'installation comprend :-deux interfaces gérant tous les moyens de commandes et des réponses des capteurs la première étant manuelle (Im) la deuxième étant automatique (la) est de préférence reliée à un micro 5 ordinateur (PC) qui permet de visualiser le séquencement de l'installation, sachant la reprise en main est toujours possible à partir de l'armoire contrôle commande (Aco) -un générateur triphasé 380 volt (gel) alimentant en courant électrique 10 l'installation, l'énergie électrique requise pour le fonctionnement du séchoir (Se) étant très faible par rapport à l'énergie produite par la combustion des déchets. 15 20