Brevet FR3081977A1 — publié le 20191206

L'invention concerne un dispositif de traitement thermique d'un produit tel qu'un produit alimentaire divisé (épices, herbes, aromates, céréales, légumes déshydratés, farines, fruits secs, produits laitiers ou encore plantes aromatiques ou médicinales -), une biomasse, une matière polymérique ou tout autre solide divisé. L'invention concerne également un revêtement qui est rapporté dans une enceinte d'un tel dispositif. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel revêtement. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Il est connu un dispositif de traitement thermique comportant une enceinte et des moyens de convoyage du produit entre l'entrée de l'enceinte et la sortie de l'enceinte qui comprennent une vis montée pour tourner dans l'enceinte selon un axe géométrique de rotation et des moyens d'entraînement en rotation de la vis. Le dispositif comporte en outre des moyens de chauffage de la vis par effet Joule. Le produit à traiter est usuellement introduit à l'entrée de l'enceinte sous forme de solides divisés. La vis pousse de façon continue les particules de produit vers la sortie de l'enceinte. Du fait de la température de la vis, le produit est chauffé au fur et à mesure de sa progression ce qui permet son traitement thermique (séchage, débactérisation, cuisson, torréfaction, pyrolyse, _). Un tel dispositif permet un chauffage uniforme des produits traités. Toutefois, du fait que les moyens de convoyage ne comportent aucun arbre autour duquel la vis s'enroule, la vis repose sur la paroi interne de l'enceinte. Or l'enceinte est généralement en métal et est donc électriquement conductrice. 2 Pour éviter un court-circuit dans le dispositif lorsque les moyens de chauffage de la vis sont actifs, la paroi interne de l'enceinte est donc recouverte d'une couche en matériau électriquement isolant contre laquelle 5 la vis vient directement s'appuyer. Une telle couche est habituellement en polytétrafluoroéthylène (plus connu sous le nom Téflon, marque déposée). Néanmoins la vis frotte la couche électriquement isolante lors de sa rotation dans l'enceinte ce qui a 10 tendance à abîmer ladite couche. Or une telle couche s'avère difficile et coûteuse à remplacer. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un dispositif de traitement thermique qui permette d'obvier 15 au problème précité. Un but de l'invention est également de proposer un revêtement d'un tel dispositif et un procédé de fabrication d'un tel revêtement. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION 20 En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif de traitement thermique d'un produit comportant : - une enceinte, - un convoyeur du produit entre une entrée de 25 l'enceinte et une sortie de l'enceinte qui comprend une vis montée pour tourner dans l'enceinte selon un axe géométrique de rotation et qui comprend un actionneur d'entraînement en rotation de la vis selon ledit axe, - un chauffage par effet Joule de la vis. 30 Selon l'invention, l'enceinte comporte un revêtement rapporté sur au moins le fond de l'enceinte pour protéger ledit fond, le revêtement comprenant une base qui repose contre l'enceinte et une couche à base de céramique recouvrant au moins en partie ladite base. 35 La vis ne repose donc pas directement contre le 3 fond de l'enceinte mais sur un revêtement approprié dont la couche à base de céramique sert d'isolant électrique. En outre, de manière surprenante, il a été constaté que la couche à base de céramique présentait une 5 bonne résistance à l'usure dans le temps. Ceci permet d'avoir un revêtement ayant une durée de vie plus longue. On note par ailleurs qu'un tel revêtement est particulièrement adapté à l'invention lorsqu'elle est utilisée pour des traitements thermiques hautes 10 températures comme des traitements thermiques dépassant les 1500 degrés Celsius voire les 1800 degrés Celsius. Optionnellement, la base est en matière métallique. Optionnellement, la base est en acier. 15 Optionnellement, le dispositif comporte au moins une couche supplémentaire recouvrant au moins en partie la couche à base de céramique. Optionnellement, la couche supplémentaire est une couche lubrifiante pour limiter les frottements entre la 20 vis et le revêtement. Optionnellement, la couche supplémentaire est en PEEK. Optionnellement, le revêtement est rigide. Optionnellement, le revêtement est conformé à la 25 forme interne de l'enceinte. Optionnellement, le revêtement a une section en U. Optionnellement, la couche à base de céramique est une projection de céramique sur la base. 30 L'invention concerne également un revêtement d'un tel dispositif. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel revêtement comprenant l'étape de projeter la céramique sur la base pour former la couche à 35 base de céramique. 4 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention en référence aux figures ci- 5 jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de traitement selon un mode de réalisation particulier de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe schématique du 10 dispositif de traitement illustré à la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective schématique du revêtement agencé dans le dispositif illustré à la figure 1, la vis du dispositif étant représenté en pointillés, 15 - la figure 4 est une vue agrandie d'une partie du revêtement illustré à la figure 3. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 à 2, le dispositif selon l'invention permet de traiter thermiquement un 20 produit sous forme de solides divisés. Les solides divisés peuvent être sous forme de poudres, granulés, morceaux, fibres, feuillets ... Le dispositif comporte une enceinte 1, de direction générale essentiellement horizontale, qui est 25 maintenue à distance du sol par des piètements 2. L'enceinte 1 est ici métallique, en particulier réalisée en acier inoxydable par exemple amagnétique. Un caisson technique 3 est fixé à chacune des extrémités de l'enceinte 1. 30 L'enceinte 1 comporte ici une entrée 4 aménagée dans le couvercle de l'enceinte 1 sensiblement au niveau d'une première extrémité longitudinale de l'enceinte 1. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte une cheminée d'entrée 5 qui est connectée de 35 façon étanche à l'entrée 4 de l'enceinte. La cheminée 5 d'entrée 5 est par exemple connectée à un dispositif de broyage, de compactage ou de granulation du produit considéré en solides divisés ou encore à un dispositif de pré-conditionnement du produit considéré sous forme de 5 solides divisés. Un dispositif de pré-conditionnement permet par exemple de chauffer et de sécher ledit produit à des valeurs prescrites de température et d'humidité relative ou encore de densifier le produit ou encore d'humidifier le produit. 10 L'enceinte 1 comporte en outre une sortie 6 aménagée ici dans le fond de l'enceinte 1 sensiblement au niveau de la deuxième des deux extrémités longitudinales de l'enceinte 1. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte une cheminée de 15 sortie 7 qui est connectée de façon étanche à la sortie 6 de l'enceinte 1. La cheminée de sortie 7 est par exemple connectée à un dispositif de refroidissement du produit. Le dispositif comprend en outre des moyens de convoyage du produit entre une entrée de l'enceinte 1 et 20 une sortie de l'enceinte 1. Lesdits moyens comportent ainsi une vis 10 qui s'étend ici dans l'enceinte 1 selon un axe géométrique X entre les deux caissons techniques 3 et qui est montée pour tourner autour dudit axe géométrique X dans l'enceinte 1. 25 La vis 10 est par exemple en acier inoxydable. La vis 10 a ici une forme de serpentin hélicoïdal qui est fixé, par exemple par soudure, à ses deux extrémités en bout d'un tronçon d'arbre 11. Chacun desdits tronçon d'arbre 11 est relié à son autre extrémité, par le biais 30 d'une bride 12, à un arbre coaxial 13 qui traverse le caisson technique d'extrémité associé. Les moyens de convoyage comportent en outre des moyens d'entraînement en rotation de la vis 10 autour de l'axe géométrique X, agencés par exemple dans l'un des 35 caissons techniques 3. Selon un aspect particulier de 6 l'invention, les moyens d'entraînement en rotation comportent un moteur électrique et des moyens de liaison mécanique entre l'arbre de sortie du moteur et une extrémité de l'arbre coaxial 13 associé, l'arbre coaxial 5 13 entraînant lui-même la vis 10. Les moyens d'entraînement en rotation comportent ici des moyens de contrôle de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur qui comprennent par exemple un variateur de vitesses. Les moyens de contrôle permettent ainsi 10 d'adapter la vitesse de rotation de la vis 10 au produit convoyé c'est-à-dire d'adapter le temps de séjour du produit dans l'enceinte 1. Le dispositif comporte en outre des moyens de chauffage par effet Joule de la vis 10 qui sont ici 15 agencés dans les caissons techniques 3. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de chauffage comportent des moyens de génération d'un courant électrique et des moyens de raccordement des deux extrémités de la vis aux deux polarités desdits moyens de 20 génération. Selon un aspect particulier de l'invention, les moyens de chauffage comportent des moyens de régulation de l'intensité du courant électrique traversant la vis 10. Les moyens de régulation comportent ici un gradateur interposé entre les moyens de génération 25 du courant électrique et les moyens de raccordement. Les moyens de régulation permettent ainsi d'adapter l'intensité électrique traversant la vis 10 au produit convoyé. En service, le produit à traiter est introduit 30 dans la cheminée d'entrée 5 sous forme de solides divisés bruts ou de solides divisés pré-conditionnés et la vis 10 pousse de façon continue les solides divisés vers la sortie 6 de l'enceinte 1. Du fait de la température de la vis 10, les solides divisés sont traités thermiquement 35 selon les conditions opératoires choisies en temps et en 7 température. La vis 10 assure ainsi à la fois un traitement thermique du produit et le convoyage du produit. Pour plus de détails, on pourra se référer au 5 document FR 2 924 300 de la demanderesse, dans lequel l'enceinte 1, les moyens de convoyage et les moyens de chauffage sont décrits en détail. En référence aux figures 2 à 4, et selon l'invention, un revêtement 14 dédié est rapporté dans 10 l'enceinte 1 pour empêcher la vis 10 de toucher directement au moins le fond de l'enceinte 1. Le revêtement 14 comporte ainsi une base 15 comprenant une première face principale destinée à être au contact de l'enceinte 1 et une deuxième face 15 principale destinée à être tournée vers la vis 10. La base 15 est par exemple en matière métallique. La base 15 est ainsi en acier, et de préférence en acier inoxydable, optionnellement amagnétique. Ladite base 15 a par exemple une épaisseur 20 inférieure à 5 millimètres et de préférence une épaisseur inférieure à 3 millimètres. L'épaisseur de la base 15 est par exemple comprise entre 1 et 3 millimètres. De façon particulière, la base 15 est une tôle. 25 Le revêtement 14 comporte par ailleurs une couche de céramique 16 recouvrant au moins en partie la deuxième face principale de la base 15. La couche de céramique 16 est de préférence en céramique alimentaire. 30 Ladite couche de céramique 16 est d'une épaisseur inférieure à celle de la base 15. Ladite couche de céramique 16 a une épaisseur inférieure à 1 millimètre et de préférence inférieure à 0.8 millimètre. Par exemple ladite couche de céramique 16 a une épaisseur comprise 35 entre 0.4 et 0.6 millimètre. 8 De préférence, ladite couche de céramique 16 est déposée sur la deuxième face principale de la base 15 par projection. Préférentiellement, ladite couche de céramique 16 5 recouvre toute la surface de la deuxième face principale de la base 15. Selon un mode de réalisation particulier, le revêtement 14 comporte au moins une couche supplémentaire 17 recouvrant au moins en partie une face principale 10 libre de la couche de céramique 16. De façon particulière, ladite couche supplémentaire 17 recouvre toute la surface de la face principale libre de la couche de céramique 16. La couche supplémentaire 17 est par exemple une 15 couche lubrifiante. Ceci permet de ralentir encore davantage l'usure du revêtement 14, la lubrification limitant les frottements entre la vis 10 et le revêtement 14. Par exemple la couche supplémentaire 17 est en 20 polyétheréthercétone (plus connu sous l'acronyme PEEK). Ladite couche supplémentaire 17 a sensiblement la même épaisseur que la couche de céramique 16. La couche supplémentaire 17 a une épaisseur inférieure à 1 millimètre et de préférence inférieure à 0.8 millimètre. 25 Par exemple ladite couche supplémentaire 17 a une épaisseur comprise entre 0.4 et 0.6 millimètre. Selon un mode de réalisation préférée, le revêtement 14 est conformé à la forme interne de l'enceinte 1 (même lorsqu'il n'est pas agencé dans 30 l'enceinte 1). A cet effet, le revêtement 14 est ici rigide. De la sorte, il s'avère bien plus simple pour un utilisateur d'agencer le revêtement 14 dans l'enceinte 1 ou de remplacer le revêtement 14 lorsqu'il est usé, le 35 revêtement 14 épousant directement la forme interne de 9 l'enceinte 1. Typiquement l'enceinte 1 présente intérieurement un fond demi-cylindrique prolongé par des cloisons latérales et longitudinales et qui est fermé 5 supérieurement par un capotage. Le revêtement 14 comporte donc ici aussi un fond demi-cylindrique. Le revêtement 14 s'étend ici sur toute la longueur de la vis 10 (longueur prise selon l'axe géométrique X) en étant toutefois plus court que la 10 longueur interne de l'enceinte 1 elle-même. De préférence, le revêtement 14 est conformé de manière à ce que le fond 18 soit prolongé de deux cloisons longitudinales 19, 20 (s'étendant chacune parallèlement à l'axe géométrique X). 15 Le revêtement 14 a ainsi une section en U. Ceci permet au revêtement d'être plus facilement manipulable. Lesdites cloisons longitudinales 19, 20 s'étendent de préférence sensiblement sur toute la hauteur interne de l'enceinte. 20 Dès lors, le revêtement 14 vient protéger également les cloisons longitudinales de l'enceinte 1 d'éventuels frottements avec la vis 10. Typiquement, on conforme d'abord la base 15 à la forme voulue, par exemple par emboutissage. Puis on créé 25 la couche de céramique 16 par projection de céramique sur la base. On appose ensuite la couche supplémentaire 17 sur la couche de céramique 16, par exemple par collage ou par projection. De la sorte, on évite que la conformation du 30 revêtement 14 à la forme interne de l'enceinte 1 n'abîme la couche de céramique 16 (voire la couche supplémentaire 17) si elle était déjà apposée sur la base 15. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des 35 variantes de réalisation sans sortir du cadre de 10 l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, le revêtement pourra avoir une forme que celle décrite. Par exemple, bien qu'ici le revêtement soit d'un 5 seul tenant, le revêtement pourra être constitué de plusieurs tronçons s'étendant les uns à la suite des autres, typiquement selon l'axe géométrique X. Ceci permettra en service de ne changer qu'une partie du revêtement lorsque celui-ci sera usé. On pourra envisager 10 de lier les différents tronçons entre eux pour davantage de stabilité par vissage, par collage, par encliquetage, per emboîtement ... Le revêtement pourra s'étendre sur une surface différente de l'enceinte que ce qui a été décrit. Par 15 exemple le revêtement pourra ne s'étendre que dans le fond de l'enceinte. Le revêtement pourra avoir la même longueur que celle de l'enceinte de sorte à recouvrir tout le fond de l'enceinte. Le revêtement pourra comporter un plafond s'accolant au capotage de l'enceinte 20 pour protéger le capotage d'un éventuel contact avec la vis. Ce plafond pourra par exemple être articulé sur le reste du revêtement ou bien encore être rapporté sur le reste du revêtement (et éventuellement solidarisé de manière temporaire ou non au revêtement). 25 Le revêtement pourra ne pas comporter de couche supplémentaire. La base pourra être recouverte de la couche à base de céramique sur une surface différente de ce qui a été décrite. Par exemple toute la base pourra être 30 recouverte de la couche à base de céramique c'est-à-dire les deux faces principales et les faces joignant les deux faces principales. De la même façon, la couche de céramique pourra être recouverte sur une surface différente de la ou des 35 couches supplémentaires que ce qui a été décrit. 11 Bien qu'ici le revêtement soit rigide, le revêtement pourra être souple. On pourra ainsi agencer le revêtement dans l'enceinte et de par la souplesse même du revêtement le conformer à la forme interne de l'enceinte. 5 Le revêtement ne sera ainsi pas conformé à la forme interne de l'enceinte lorsqu'il ne sera pas agencé dans l'enceinte. Dans le cas d'un revêtement conformé à la forme interne de l'enceinte même hors de l'enceinte, la couche 10 à base de céramique (et les couches supplémentaires éventuelles) pourra être appliquée sur la base avant la conformation de l'ensemble base et couche à base de céramique à la forme interne de l'enceinte. Ceci permettra de simplifier le processus de fabrication du 15 revêtement. Bien qu'ici le revêtement soit seulement posé dans l'enceinte, le revêtement pourra être fixé de manière temporaire ou non à l'enceinte par exemple par collage, par vissage, par encliquetage ... 20 Par ailleurs, bien qu'ici le dispositif soit utilisé pour récupérer un produit solide traité, le dispositif pourra bien entendu être conformé et utilisé, en variante ou en complément, pour récupérer un gaz, une huile ou tout autre type de produit. 25 Par ailleurs, bien qu'ici les moyens de convoyage ne comportent aucun arbre autour duquel la vis s'enroule, REVENDICATIONS1. Dispositif de traitement thermique d'un produit comportant : - une enceinte (1), - un convoyeur du produit entre une entrée de l'enceinte et une sortie de l'enceinte qui comprend une vis (10) montée pour tourner dans l'enceinte selon un axe géométrique de rotation (X) et qui comprend un actionneur d'entraînement en rotation de la vis selon ledit axe, - un chauffage par effet Joule de la vis, le dispositif étant caractérisé en ce que l'enceinte comporte un revêtement (14) rapporté sur au moins le fond de l'enceinte pour protéger ledit fond, le revêtement comprenant une base (15) qui repose contre l'enceinte et une couche à base de céramique (16) recouvrant au moins en partie ladite base. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la base (15) est en matière métallique. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la base (15) est en acier. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comporte au moins une couche supplémentaire (17) recouvrant au moins en partie la couche à base de céramique. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la couche supplémentaire (14) est une couche lubrifiante pour limiter les frottements entre la vis et le revêtement. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la couche supplémentaire (17) est en PEEK. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le revêtement (14) est rigide. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le revêtement (14) est conformé 13 à la forme interne de l'enceinte. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le revêtement (14) a une section en U. 5 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche à base de céramique (16) est une projection de céramique sur la base (15). 11. Revêtement pour dispositif selon l'une des revendications précédentes, le revêtement comprenant donc 10 la base (15) destinée à reposer contre l'enceinte du dispositif et la couche (16) à base de céramique recouvrant au moins en partie ladite base. 12. Procédé de fabrication d'un revêtement pour dispositif selon l'une des revendications précédentes, 15 comportant l'étape de projeter la céramique sur la base pour former la couche à base de céramique (16).