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CA 02678834 2009-09-14
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SÉPARATEUR A FUMIER AVEC PRESSE A ROULEAUX EN CASCADE
Domaine de l'invention:
La présente invention concerne un séparateur. Plus particulièrement, la
présente invention concerne un séparateur à fumier avec presse à rouleaux en
cascade, un système pourvu d'un tel séparateur, ainsi qu'un kit destiné à
assembler le séparateur et/ou le système, et une méthode d'opération et/ou
d'assemblage correspondantes.
Description de l'art antérieur:
Les séparateurs à fumier avec presse à rouleaux en cascade sont connus
dans l'art (voir Figures 1 à 4).
Également connu dans l'art est le fait que le concept de remouillage est
très présent dans les systèmes de séparation par compression sous rouleaux. La
matière passe entre les rouleaux, le solide sortant entre les rouleaux et le
liquide
passant vers l'intérieur du rouleau.
Le phénomène de tension de surface dans les liquides fait en sorte que le
liquide extrait et passant par les porosités du rouleau ne s'extrait pas
entièrement
puisqu'une certaine quantité d'eau reste dans les porosités. Lorsque la
matière
sort d'entre les deux rouleaux, ces goutes prises dans les porosités du
rouleau
retournent dans la matière, ce qui est non désirable.
Puisque la quantité d'eau est majoritairement dépendante de la quantité et
la forme des porosités, un objectif recherché est de limiter le nombre de port
pour une certaine quantité de matière passant entre les deux rouleaux de
compression.
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L'assèchement de la matière est également influencé par la pression
exercée sur la matière. Puisque la matière entre de façon aléatoire, il arrive
souvent que certains endroits dans le tapis aient moins de matière, donc
pratiquement aucune pression de compression n'est disponible alors qu'elle se
distribue sur la matière environnante.
Il y a donc un besoin dans l'art d'améliorer le taux d'assèchement de la
fibre (taux de séparation) étant possible, et de limiter également le
"remouillage"
de la fibre en forçant le passage de plus de fibres dans un passage plus
étroit.
Par conséquent, et au vu de ce qui précède, il serait donc très utile de
pouvoir fournir un séparateur, système et/ou méthode correspondante, qui grâce
à sa conception et ses composantes, pourrait offrir des solutions à certains
des
problèmes de l'art antérieur susmentionnés.
Sommaire de l'invention:
Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif, qui grâce à
sa conception et ses composantes, satisfait certains des besoins susmentionnés
et est donc une amélioration par rapport à d'autres dispositifs et/ou méthodes
connexes connus dans l'art antérieur.
Selon la présente invention, l'objet susmentionné est atteint, tel que sera
mieux compris, avec un séparateur tel que celui brièvement décrit dans la
présente, et tel que celui exemplifiée dans les figures ci-jointes.
Selon un aspect de la présente invention, celle-ci vise un séparateur pour
traiter de la matière composée d'éléments solides et liquides, le séparateur
comprenant:
a) un support;
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b) une première section ayant une entrée destinée à recevoir la matière à
être traitée, et une sortie destinée à relâcher de la matière traitée, la
première
section comprenant un passage d'une largeur et d'une hauteur données à
travers lequel la matière à être traitée passe pour pressage contre une
composante perforée pour laisser des éléments liquides passer à travers la
composante perforée et guider des éléments restants vers une autre section; et
c) une seconde section ayant une entrée destinée à recevoir de la
matière avec des éléments restants de la première section à être traitée, et
une
sortie destinée à relâcher de la matière traitée, la seconde section
comprenant
un passage d'une largeur et d'une hauteur données à travers lequel les
éléments
restants passe pour pressage contre une composante perforée pour laisser des
éléments liquides passer à travers la composante perforée et guider des
éléments solides vers une autre section, la largueur du passage de la seconde
section étant plus étroite que la largueur du passage de la première section.
Un avantage important résultant de la présente invention réside dans le
fait que l'effet de rétrécissement d'une section à l'autre permet d'augmenter
l'épaisseur de la matière à être traitée, et réduit aussi la réabsorption des
éléments liquides.
De préférence, le séparateur comprend une troisième section, chaque
section étant en cascade l'une par rapport à l'autre. De préférence également,
le
pressage dans chaque section se fait entre un premier rouleau non perforé et
un
second rouleau perforé de séparation, le second rouleau étant placé en dessous
du premier rouleau.
De préférence également, le séparateur est doté d'un système
d'entraînement (moteur, etc.) coopérant entre les rouleaux pour les entraîner
de
façon pivotante sur le support.
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Le séparateur est préférablement doté d'une cuve de récupération de
liquide disposée sous chaque rouleau perforé de séparation.
Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci vise également un
système (ferme, usine, etc.) pourvu du séparateur susmentionné.
Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci vise également
une méthode d'opération du séparateur et/ou du système susmentionnés.
Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci vise également un
kit avec des composantes destinées à être montées pour assembler le
séparateur et/ou le système susmentionnés.
Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci vise également un
jeu de composantes pour interchanger avec certaines composantes du kit
susmentionné.
Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci vise également
une méthode d'assemblage de composantes du kit et/ou du jeu susmentionnés.
Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci vise également
une méthode de fabrication de l'une ou l'autre des composantes susmentionnées,
dont le séparateur.
Les objets, avantages, et autres caractéristiques de la présente invention
deviendront plus apparents à la lecture de la description non limitative qui
suit de
modes de réalisation préférentiels de l'invention montrés dans les dessins
ci-joints, donnés à titre d'exemples seulement.
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Brève description des dessins annexés:
Les Figures 1-4 sont différentes vues de séparateurs selon l'art antérieur.
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Les Figures 5-6 sont différentes vues du séparateur et/ou de composantes
de celui-ci selon différents modes de réalisation préférentiels de la présente
invention.
Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention:
Dans la description suivante, les mêmes repères numériques font
référence à des composantes semblables. Les modes de réalisation
(géométries, dimensions, etc.) illustrés dans les figures et les
caractéristiques
décrites dans la demande sont préférentiels seulement, donnés à titre
indicatif
seulement.
De plus, bien que la présente invention soit principalement conçue pour
traiter du lisier dans un domaine agricole, l'invention peut être utilisée
avec tout
autre type d'objets, et dans d'autres domaines, tel qu'évident pour une
personne
versée dans l'art. Par conséquent, des expressions telles que "lisier",
"agricole",
"fumier", etc., telles qu'utilisées dans la présente, et/ou toute autre
référence
et/ou toute autre expression équivalente ou semblable à ces dernières ne
doivent pas être considérées comme limitant la portée de la présente invention
et
incluent tout autre objet/substitut et/ou toute autre application avec
lesquels la
présente invention peut être utilisée et peut être utile, tel qu'évident pour
une
personne versée dans l'art.
De plus, bien que le mode de réalisation préférentiel du système illustré
comporte plusieurs composantes, toutes ces composantes ne sont pas
nécessairement essentielles à l'invention et conséquemment ne doivent pas être
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prises dans leur sens restrictif, c'est-à-dire ne doivent pas être considérées
de
façon à limiter la portée de la présente invention. On doit y comprendre, tel
qu'évident pour une personne versée dans l'art, que d'autres composantes et
géométries appropriées et/ou d'autres coopérations possibles entre celles-ci
peuvent être utilisées pour le système selon la présente invention, telles
qu'elles
seront décrites ci-dessous, sans départir de la portée de l'invention.
De plus, les expressions telles que "séparateur", "rouleau", "presse",
"dispositif', "système", "mécanisme", "produit", "cascade", etc. ainsi que
toute
autre expression équivalente et/ou mots composés de celles-ci, pourront être
utilisées de façon interchangeable dans le contexte de la présente
description.
Ceci s'applique également pour d'autres expressions qui sont mutuellement
équivalentes, telles que "cascade", "étape" et "stage" par exemple, ainsi que
"eau", "liquide" et "fluide", tel qu'évident pour une personne versée dans
l'art.
Liste des références numériques et composantes correspondantes
préférentielles illustrées dans les figures ci-jointes:
1 collecteur à l'entrée du stage de séparation (augette d'accumulation)
3 rouleau non perforé
5 rouleau perforé de séparation
6 grille à perforation composant le rouleau
7 dispositif de nettoyage du rouleau (grattoir)
9 réceptacle récupérant l'extrant à la fin du stage
13 cuve de récupération des liquides
15 dispositif corrigeant la distribution de la matière avant le prochain stage
17 gardes de rétention de matière en redistribution
19 châssis
25 matière humide à traiter
27 goutte prise dans l'orifice par l'effet de tension de surface
29 liquide retournant dans la matière (remouillage)
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31 matière ré-humidifiée
33 matière plus sec à l'intérieure qu'à la surface
Les caractéristiques préférentielles de certaines des composantes de la
chaudière selon des modes de réalisation de la présente invention sont
brièvement décrites dans ce qui suit.
En effet, selon un mode de réalisation préférentiel de la présente invention,
celle-ci est utilisée dans le domaine agricole pour le traitement du lisier
(purin,
fumier), l'objectif principal étant la séparation du liquide du solide. Par
conséquent, l'état initial de la matière à traiter est variable, de très
consistant à
très clair (liquide), et cette matière est généralement composée de matière
fécale,
d'eau et de litière sous différentes formes (sable, fibres végétales, bran de
scie,
copeau de bois, etc.). Il peut également avoir la présence de lait et autres
matières issues des autres procédés présents aux entourages de la ferme.
Selon un mode d'opération et/ou d'utilisation préférentiel de la présente
invention, à l'entrée d'un stage de traitement, la matière est déposée dans
l'augette d'accumulation (1). La matière s'y accumulant est alors pressée
entre
les rouleaux, primaire ou secondaire avec perforation (5) et le contre-rouleau
non-perforé (3). Une fois la matière pressée, elle est reprise par le
dispositif de
nettoyage du rouleau (7). La matière est conduite dans la chute de
récupération
(9) à la sortie du stage de traitement. Le tapis de matière sortant est alors
manipulé et disposé uniformément à l'aide du dispositif de correction de
distribution (15, 17).
Différentes modifications peuvent être apportées aux différents éléments
ou étapes de la présente invention. Par exemple, différents types de rouleaux
peuvent être utilisés pour la séparation de la matière. Habituellement, les
stages
initiaux ont des rouleaux laissant passer beaucoup de liquide et moins rigide
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structurellement puisqu'il n'est pas question de pression dans les premiers
stages, mais plutôt d'extraction d'une grande quantité de liquide.
Les différentes configurations dépendent du type de matière à traiter, de
sa consistance mais surtout de la quantité à traiter en fonction du nombre
d'animaux produisant la matière à traiter.
A chacun des stages, il peut être possible de contrôler (au besoin) la
vitesse de rotation des rouleaux, la pression entre les rouleaux, la
distribution de
la matière, l'accumulation de la matière dans l'augette d'entrée, etc.
Le dispositif corrigeant la disposition de la matière à l'entrée d'un second
stage peut être tout dispositif de manipulation. Ce pourrait aussi bien être
un
obstacle, un peigne, une grille vibrante, une vis, etc.
Le premier stage (étant l'étape de déshydratation - "dewatering") peut
être effectuée par une presse à rouleau telle que montrée, mais pourrait
également être effectué par tout autre équipement de séparation pour haut taux
d'humidité. La première séparation pourrait alors être effectuée à l'aide d'un
séparateur à vis, d'un séparateur à grille en pente ou tout autre équipement
permettant la séparation liquide-solide.
Faisant maintenant référence à la description des éléments et/ou des
étapes optionnelles possibles selon la présente invention, il convient de
mentionner que la longueur des rouleaux, leur diamètre ainsi que la forme et
la
distribution des orifices sur les rouleaux peuvent varier. Ces variations
permettront de répondre à différentes applications où sera nécessaire de
traiter
une quantité ou un débit différent de matière, voir même une consistance de
matière différente.
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Bien que le concept de distribution de matière et d'épaisseur du tapis
reste présent, la séparation au stage initial peut vraisemblablement être d'un
autre type qu'une presse à rouleaux. Il pourrait être question d'un séparateur
vertical à vis, d'un séparateur horizontal à grille ou encore à perforation.
Faisant maintenant référence à des conditions des agencements qui ne
fonctionneraient pas selon la présente invention, il convient de mentionner
qu'un
système de séparation générant un tapis de matière non uniforme résulte
inévitablement en un taux d'humidité plus important. Il ne permettrait donc
pas
d'obtenir des taux d'assèchement élevés.
Pour la même raison, avoir un tapis de matière mince ne permet pas
d'obtenir des performances d'assèchement intéressantes.
Sans ces deux conditions, le système reste fonctionnel, mais pas aussi
performant.
Tel que peut être maintenant mieux apprécié par une personne versée
dans le domaine au vu de la présente description, et les figures
correspondantes
ci-jointes, la présente invention est un avantage substantiel par rapport aux
technologies existantes par rapport notamment, par exemple, à la versatilité
des
configurations, et le contrôle à chacun des stages de traitement de façon
indépendante.
La présente invention est également avantageuse dans la mesure où elle
a la particularité de disposer la matière favorablement (pour améliorer le
taux
d'assèchement) avant le passage de celle-ci dans le prochain stage de
compression dans la presse à rouleau.
D'autres avantages substantiels résultant de la présente invention résident
dans le fait qu'elle permet d'augmenter l'épaisseur de la matière en diminuant
la
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largeur du prochain stage permettant ainsi de diminuer le remouillage de la
matière. En effet, la présente invention, comporte des composantes et
caractéristiques destinées à redistribuer la matière de façon uniforme avant
la
compression pour se débarrasser des endroits où le rouleau ne pourra pas
5 compresser efficacement la fibre a pour conséquence l'amélioration
significative
du taux d'assèchement.
Finalement, et selon la présente invention, le dispositif et ses
composantes correspondantes sont préférablement faits de matériaux
10 substantiellement rigides, tels que des matériaux métalliques (acier
inoxydable,
etc.), des polymères endurcis, des matériaux composites, et/ou tout autre
matériau adéquat, tandis que les autres composantes du système selon la
présente invention, dans le but d'obtenir les avantages résultant brièvement
discutés ci-haut, peuvent être faits de tout autre matériau approprié, tels
que des
matériaux polymériques (plastique, caoutchouc, etc.), et/ou tout autre
matériau
convenable, dépendamment des applications particulières pour lesquelles le
système est conçu et les différents paramètres en cause, tel qu'évident pour
une
personne versée dans l'art.
Bien que la présente invention ait été précédemment expliquée par le
biais de réalisations préférentielles de celle-ci, il doit être précisé que
toute
modification à ces réalisations préférentielles n'est pas considérée changer
ni
altérer la nature et la portée de la présente invention, tel qu'évident pour
une
personne versée dans l'art.
