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S~81
L'invention concerne une m~thode et un appareil pour
le séchage d'un matériau granulaire humide alimenté audit
appareil en un débit continu, et se rapporte particulièrement
à un appareil de séchage amélioré capable de chauffer très
rapidement un agent particulaire humide avec le dispositif
construit de façon ~ ce qu'il y ait un minimum de perte de
chaleur et à prendre le moins de place possible.
On connait de nombreux appareils de séchage pour
les matériaux granulaires, notamment le grain, les graines
oléagineuses, etc. De plus, on sait qu'il faut chauffer un
agent particulaire et mélanger ce dernier avec le grain à
sécher afin d'extraire l'humidité que renferme le grain.
L'agent particulaire qui est ensuite refroidi est recyclé dans
le système. Un dispositif de cette nature est divulgé dans le
brevet canadien 808.874 émis le 25 mars 1969. La présente
invention constitue une amélioration au type d'appareil décrit
dans ce brevet.
Selon un aspect de la présente invention, on a prévu
un appareil compact pour le séchage d'un matériau granulaire
humide, notamment le grain ou autre matériau de même nature
durant une très courte période de temps.
Selon un autre aspect de l'invention, on a prévu un
appareil de séchage de matériau granulaire dans lequel l'agent
particulaire est chauffé rapidement à une température prédéter-
minée après quoi il est mélangé avec le grain pour en extraire
l'humidité. Ltagent particulaire est ensuite extrait et
recyclé alors qu'il est encore chaud.
Selon un autre aspect de l'invention, on a prévu un
appareil de séchage pour matériau granulaire dans lequel la
source de chaleur est à l'intérieur de l'appareil, et la
construction de l'appareil est de nature à réduire les pertes
*
l~S4;~81
de chaleur au minimum.
Selon un autre aspect de l'invention, on a prévu
une méthode améliorée pour le séchage de matériau granulaire
selon laquelle l'agent particulaire est chauffé rapidement
dans un réservoir en pulvérisant l'agent particulaire à travers
une flamme qui se retrouve à l'intérieur du réservoir.
Selon un autre aspect de la présente invention, on
a prévu un appareil de séchage pour matériau granulaire dans
lequel l'agent particulaire,après avoir été chauffé et mélange
avec le matériau granulaire à sécher, est ensuite recyclé
dans la chambre de chauffage avant de se refroidir de manière
à chauffer rapidement l'agent particulaire à une température
prédéterminée dans un minimum de temps.
Selon ses aspects, dans son sens large, la presente
invention se rapporte à un appareil de sechage pour materiau
granulaire alimente en un debit continu. L'appareil comprend
un tambour conique à chauffage muni d'une entree et d'une
sortie. Des moyens de chauffage sont disposes dans ledit tam-
bour conique ainsi que des moyens transporteurs au voisinage
de ladite entree pour faire passer un agent particulaire capa-
ble d'absorber la chaleur de l'entree vers la chambre de
chauffage à l'interieur du tambour conique. Des moyens de
pulvérisation sont disposés dans la chambre de chaleur et permet-
tant de faire mouvoir llagent particulaire afin de le mettre
en contact direct avec une flamme pendant une période prédé-
terminee de façon à ce que lesdits agents soient rechauffes
rapidement à une temperature au voisinage d'une temperature
predeterminee. Un tambour conique de melange et de sechage est
disposé entièrement autour dudit tambour conique à chauffage
et muni d'une entrée et d'une sortie. Des moyens helicoldaux
sont disposes dans le tambour de melange et de sechage pour
, .~
~Z543~31
transporter ledit agent chauffé particulaire évacué à la sortie
dudit tambour à chauffage avec un matériau humide granulaire
introduit à l'entrée dudit tambour de mélange et de séchage de
façon à sécher ledit matériau par transfert de chaleur entre
l'agent particulaire et ledit matériau granulaire. Le tambour
de mélange et de séchage comprend une section constituant un
sécheur et une section constituant un séparateur. La section
constituant le secheur est disposéedans une partie de son
entrée. La section constituant le séparateur est disposée
dans une partie dudit tambour au voisinage de sa sortie et
possède un élément extracteur de l'agent particulaire et un
transporteur de matériaux granulaires. Une auge annulaire~
en forme de cône, est fixée autour de la partie du tambour
constituant le séparateur et tournant avec ce dernier pour
recycler ledit agent particulaire alors qu'il est alors encore
chaud. Des moyens sont disposés pour récupérer ledit matériau
granulaire séché et des moyens d'entraînement sont pourvus pour
faire tourner tous les tambours coniques et les moyens trans-
porteurs.
Une réalisation préférée va maintenant être décrite
en référence à un exemple illustré dans les dessins annexés,
dans lesquels:
la Figure 1 est une vue fragmentaire de côté de
l'appareil de séchage selon la présente invention;
la Figure 2 est une vue de côté en coupe de l'appareil
de séchage selon la présente invention; et
la Figure 3 est une vue de côté en coupe illustrant
l'opération de l'appareil de séchage selon la présente invention.
3 -
lZS4381
En se référant maintenant aux dessins, on a montré
généralement en 10 l'appareil de séchage de la présente inven-
tion utilisé pour sécher un matériau granulaire humide 11
alimenté ~ l'appareil en un débit continu. Le matériau
granulaire peut être constitué de grains, de graines oléagi-
neuses, de riz, de fèves de soya, de noix broyées ou de tout
autre matériau granulaire qui doit 8tre chauffé. De plus,
le sécheur 10 peut 8tre utilisé à la fois pour des applications
à la ferme ou sur une base industrielle. Il peut aussi être
utilisé seul pour effectuer un séchage complet d'un produit ou
en combinaison avec le séchage en réservoir. Dans ce dernier
cas, une partie de l'air expulsé qui quitte l'appareil peut
être acheminé de façon à utiliser la sortie d'air chaud comme
supplément de chauffage d'un réservoir à grains,ou autre,
assurant ainsi au système un maximum d'efficacité.
L'appareil de séchage 10 comprend un réservoir de
chauffage sous forme d'un tambour conique apparaissant comme
un tronc de cone et supporté axiallement entre un
arbre d'entra~nement 13 et un arbre fixe 14 respectivement
situé au voisinage de l'entrée 15 et de la sortie 16 du
réservoir 12. Ainsi qu'on le montre plus précisément en
Figure 2, l'apparei1 10 est support~ par une charpente
principale 17 qui supporte l'arbre d'entra~nement 13 et
l'arbre ~tationnaire 14. L'arbre d'entrainement 13 est relié
intérieurement à l'entrée 15 du réservoir 12 par des nervures
de support 18 qui émanent radiallement d~'un coussinet de support
19~ L'arbre stationnaire 14 est creux et supporte la sortie
16 du réservoir 12 par l'entremise de plusieurs nervures de
support 21 qui relient ~a partition 12~ du réservoir et Ull
coussinet 20.
i;~S'~81
L'extrémité de plus petite dimension du réservoir
de chauffage 12 est disposée à l'entrée 15 et s'agrandie
vers la sortie 16. Un dispositif d'alimentation 22 est situé
à l'entrée 15 pour alimenter un agent particulaire 23' à
l'entrée 15. Un transporteur hélicoidale court 23 est supporté
à l'intérieur du réservoir de chauffage 12 au voisinage de
l'entrée 15 et est fixé à l'arbre d'entra~nement 13 au moyen
du coussinet 19 de façon à alimenter l'agent particulaire,
notamment du sable 23~, au réservoir de chauffage 12. Le
dispositif hélico~dale 23 est muni d'une hélice dont le
diam~tre va en augmentant afin que l'arête périphérique de
l'hélice soit situé à proximité de la paroi 12', blo~uant
ainsi l'entrée 15 pour prévenir des pertes excessives de chaleur
du réservoir à chauffage 12. De plus, cet arrangement empeche
le sable 23~ d'8tre propulsé à travers l'entrée par une flamme
produite par l'élément de chauffage 24, situé au voisinage
de la sortie 16.
L'élément de chauffage 24 est un brûleur à propane
et est muni d'une tête 24', situé au voisinage de l'extrémité
de l'arbre creux de support 14 et se retrouve sur l'axe
central longitudinal du réservoir de chauffage 12. Une ligne
d'alimentation en gaz 26 se prolonge à travers l'arbre creux
14 dans la t8te de brûleur 24'. Le brûleur 24 produit une
flamme qui s'étend dans la chambre de chauffage 27 située
au voisinage de la sortie 16 de la chambre de chauffage 12.
De l'air froid est forcé à travers l'arbre creux 14 au moyen
d'une pompe convenable (non illustrée) de façon à assurer une
combustion complète au combustible gazeux et à refroidir le
coussinet de support 20. Des moyens de pulvérisation, sous
forme de plusieurs eléments concaves 28, sont fixés à la paroi
l~ZS~;~81
12', espacés l'un de l'autre, pour recueillir le sable 23'
et le relâcher sous forme pulvérisée dans la flamme 29 produite
par le br~leur`à propane 24. Ainsl, le sable est en contact
direct avec la flamme et est rapidement chauffé à la temp~ra-
ture désirée,dans le cas présent, ~ une température entre
environ 200 et 250C. Dans certains cas, on peut chauffer le
sable jusqu'à 350C. On notera de plus que lorsque le procédé
est en opération, le sable est réintroduit dans le dispositif
d'alimentation 22 à une température d'environ 100C. Ainsi,
pendant une courte période de temps, en général entre 15 à 20
secondes, le sable se déplace de l'entrée 15 vers la sortie 16
du réservoir de chauffage 12 et atteint sa température désirée.
La sortie 16 du réservoir à chauffage 12 est munie d'une
enveloppe 30 de façon à fermer au moins une partie de la sortie
16 et constituer une fente d~évacuation à sa partie inférieure
ce qui permet d'évacuer le sable chaud 23' dans le débit continu
de matériau granulaire 11 transporté par une autre hélice
constituée par une paroi murale 32 disposée entre la face
externe 33 de la paroi 12' du réservoir à chauffage et la paroi
interne 34 d'un tambour conique externe 35 qui est fixé de
façon concentrique autour du réservoir à chauffage 12. Le
tambour conique externe 35 est ainsi entrainé en rotation
avec le réservoir interne 12 et cette rotation fait en sorte
que le matériau granulaire 11 se déplace dans la région
inférieur du tambour externe 35 à partir d'une entrée 36 vers
la sortie 37, tel que l'on démontre clairement dans la Figure
3. Pendant que le matériau granulaire 11 et le sable chauffé
23' sont transportés en direction de la flèche 38, ils sont
tous les deux mélangés ensemble et le sable sèche et évapore
l'humidité contenue dans le matériau granulaire 11.
i2S~38i
Une partie du tambour externe 35 constitue un sécheur
39 tandis qu'une autre partie constitue un séparateur 40~ La
partie constituant le sécheur est disposée à la sortie 36 du
tambour pour recevoir le sable chauffé à sa température maximum
et pour extraire la chaleur de la paroi 12' du réservoir à
chauffage 12 adjacente à la chambre de chauffage 27. La chaleur
qui est irradiée par la paroi 12' contribue aussi à sécher le
matériau granulaire 11.
La partie du tambour 35 comprenant le séparateur 40
est plac~ en un endroit du tambour externe 35 qui se situe au
voisinage de la sortie 37 et est munie d'un dispositif extrac-
teur d'agent particulaire, notamment une paroi en forme de
crible 41, et d'un transporteur à matériau granulaire,
notamment une paroi d'écoule~nt en forme de crible 42.
La paroi-crible 41 possède un tamis ne laissant pas passer
le matériau granulaire séché mais permettant le
passage de l'agent particulaire qui sera recueilli dans un
tambour collecteur en forme de cône annulaire 43, disposé
autour du séparateur 40 et entrainé en rotation avec le
tambour externe 35. Le tambour collecteur 43 est muni d'une
auge périphérique annulaire 44 formée ~e plusieurs sections de
baquets pour transporter le sable tamisé 28 au dispositif
d'alimentation 22, comme on le voit sur la Figure 3. On notera
qu'à cause du court séjour du sable d~ns le réservoir à chauffage
12 et aussi dans le tambour à mélange et à échange de chaleur
35, le sable est recyclé dans le dispositif d'alimentation
alors qu'il est encore chaud. La température du sable quand
ce dernier est envoyé au dispositif d'alimentation 22 est
d'environ 100C. Alors qu'il est transporté à tra~ers la
chambre de chauffage 27, la température du sable augmente
i;~S'~38~
d'environ 100 à 200C pour quitter la sortie à une température
prédéterminée, habituellement entre environ 200 et 300~C.
Le dispositif d'alimentation 22 est constitué
essentiellement d'un entonnoir 46 possédant une chambre
inférieure 47 dans laquelle est montée une alimentation
hélicoidale 48 qui est fixée à l'arbre d'entra~nement 13.
La chambre inférieure 47 s'étend jusqu'à l'entrée 15 du
réservoir à chauffage 12. Un moteur d'entra~nement 49 est
accouplé à l'arbre d'entra~nement 13 au moyen d'un dispositif
à chaine 50, pour faciliter la rotation de l'arbre d'entra~ne-
ment 13. On verra qu'un seul moteur d'entra~nement 49 fait
fonctionner tout l'appareil, c'est-à-dire qu'il fait fonction-
ner l'alimentation hélicoidale 48 qui permet d'alimenter
l'agent particulaire dans le réservoir à chauffage 12, qu'il
fait tourner l'hélice d'entrée 23 dans le réservoir et en même
temps fait tourner l'ensemble constitué par le réservoir ~
chauffage 12, le tambour externe 35 et le tambour collecteur
de forme conique 43 ainsi que l'auge 44 qui recircule l'agent
particulaire dans le réservoir à chauffage.
Le matériau granulaire 11 est introduit dans l'entrée
36 du tambour externe 35 par des moyens convenables, notamment
une chute (non illustrée) pour faire parvenir le matériau
granulaire dans la chambre de réception 41 qui est constituée
par une paroi-collet externe de forme annulaire 52 laquelle
est espacée de l'enveloppe 30 à la sortie du réservoir à
chauffage 12. Le mur en spirale 32 se prolonge à l'intérieur
de cette chambre à réception pour transporter le matériau
granulaire au-delà de l'orifice d'évacuation 31 à la sortie
du réservoir à chauffage 12.
3~
On peut constater que l'arrangement de lTappareil à
séchage 10 de la présente invention, utilisant trois troncs
de cone qui tournent autour d'un axe central 25, assure
un dispositif nouveau et compact et permet de réduire au
minimum les pertes de chaleur tout en rendant possible un
séchage efficace d'un matériau granulaire en mélangant ce
dernier avec un agent particulaire chauffé qui est rapidement
recyclé dans la chambre de chauffage où il est rapidement
chauffé à la température désirée pendant une période minimum
de temps. Pour montrer comment cet arrangement peut 8tre
compact, on notera que le dispositif tel qu'illustré a une
longueur totale de 1,2 mètres.
Certains des aspects de l'appareil de séchage
construit tel qu'indiqué ci-dessus font en sorte
qu'on peut y traiter le grain (ma~s) à un taux de 750 kg à
l'heure en élevant sa température de 5C à 75 - 90C.
L'appareil opère à un débit continu et le rapport de masse
entre le sable et le grain peut facilement être contrôlé pour
s'adapter à diverses applications. Ce contrôle peut être
obtenu en régularisant le taux d'alimentation en grains, la
quantité de sable utilisée et/ou en contrôlant le rpm de
l'appareil. Le procédé de chauffage utilisé en pr~voyant une
chambre de chauffage à l'intérieur du réservoir de chauffage
est très efficace et la durée du séjour du sable dans la
chambre de chauffage est très cou~te. De plus, l'appareil ne
possède pas de partie mobile interne séparée et il est
complètement opéré selon l'axe longitudinal central et est
mû par un seul entraînement. Ainsi, on a obtenu un appareil
qui augmente le transfert de chaleur et améliore le chauffage
rapide d'un matérieu granulaire qu'on lui alimente en un débit
continu tout en occupant le minimum d'espace possible.
- 12S4381
Certaines applications typiques de l'appareil
incluent le séchage du grain,le traitement du grain pour la
nourriture, la cuission du riz, le rotissage des fèves de soya
pour se débarasser de la trypsine et améliorer la disponibilité
des protéines, le traitement des noix broy~es, le traitement
des graines oléagineuses, le contrale de l'infestation par les
insectes du grain emmagasiné, ou le traitement à la chaleur
de tout matériau particulaire. Les brasseries peuvent aussi
utiliser l'appareil pour traiter leur levure et un type
spécial d'agent particulaire pourrait 8tre utilisé pour
enrober le grain à l'état humide. L'agent particulaire peut
aussi être constitué de billes d'acier de dimension prédéterminée.
Il est entendu que la présente invention xecouvre
toutesmodificatio~ évidentesde l'exemple de réalisation décrit
ci-dessus, à la condition que ces modifications soient englobées
par les revendications annexées.
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