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CA 02678839 2009-09-14
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SÉPARATEUR A GRILLE HORIZONTALE ROTATIVE
Domaine de l'invention:
La présente invention concerne un séparateur. Plus particulièrement, la
présente invention concerne un séparateur à grille horizontale rotative, 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 grille horizontale rotative sont connus dans l'art.
Par exemple, la demande de brevet US 2006/0273048 Al au nom de
DOYLE et al. rendue publique le 7 décembre 2006 porte sur un séparateur à
grille horizontale rotative pour le traitement de fumier. D'autres exemples de
séparateur à grille horizontale rotative sont illustrés aux Figures 1-9.
Il est également connu dans l'art que la difficulté principale lors de la
séparation de matière n'est pas nécessairement la séparation en soit, mais
plutôt
d'opérer de façon constante et efficacement.
Également connu dans l'art son les systèmes de séparation de type
"rolling drums" (cylindre en rotation) qui sont relativement courants lorsque
nous
parlons de séparation de solide et de liquide.
Toutefois, un problème principal de ces configurations est que ces
systèmes sont relativement peu performants puisque la matière n'est pas sous
pression. Il faut donc un cylindre relativement long et de diamètre important,
ce
qui entraîne bien entendu d'autres inconvénients et désavantages.
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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; et
b) un cylindre ayant une entrée destinée à recevoir la matière à être
traitée, et une sortie destinée à relâcher de la matière traitée, le cylindre
étant
monté sur le support de façon à pouvoir à pivoter sur soi, le cylindre
comprenant
une grille périphérique comportant des fentes configurées pour laisser des
éléments liquides passer à travers la grille et étant également configurées
pour
retenir les éléments solides à l'intérieur du cylindre.
De préférence, la grille comprend des longerons, et les fentes sont
définies entre des pairs de longerons avoisinants. Préférablement, les
longerons
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s'étendent de façon longitudinale par rapport au cylindre, et sont montés sur
des
arceaux du cylindre supportant lesdits longerons.
Selon un aspect préférentiel de la présente invention, la section en coupe
de chaque longeron est de forme trapézoïdale, et chaque longeron est monté à
un angle par rapport à un plan vertical de l'arceau correspondant sur lequel
il est
monté, cet angle étant approximativement de 3 degrés.
De préférence également, le séparateur est doté d'un système
d'entraînement (moteur, roue d'entraînement, etc.) coopérant entre le support
et
le cylindre pour entraîner le cylindre de façon pivotante sur le support du
séparateur.
Le séparateur est préférablement doté d'une cuve de récupération de
liquide disposée sous le cylindre pour récupérer les éléments passant à
travers
la grille du cylindre.
Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci vise également un
système (ferme, usine, etc.) pourvue 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.
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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.
Brève description des dessins annexés:
Les Figures 1 à 9 sont différentes vues de séparateurs selon l'art antérieur.
Les Figures 10-18 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
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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
5 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
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, "cylindre", "grille",
"dispositif', "système", "mécanisme", "produit", 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 "support" et "châssis" 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 (connexion de l'intrant)
2 section primaire du cylindre rotatif (en amont)
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3 joint d'étanchéité
entraînement moteur
7 bande de roulement
9 roue supportant le cylindre
5 11 roue dentée d'entraînement
13 cylindre formé d'une grille et ses arceaux
vis intérieure
17 sortie du liquide
18 cuve de récupération du liquide
10 19 sortie du solide (section en aval)
21 châssis
23 longerons horizontaux de forme trapézoïdale composant la grille
arceau supportant les longerons
15 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 une utilisation préférentielle de la présente invention,
20 celle-ci peut être utilisée dans le domaine agricole pour le traitement du
lisier
(purin, fumier, etc.), 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 à être traitée est généralement
composée
de matière fécale, d'eau et de litière sous différentes formes (sable, fibres
25 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 une méthode préférentielle de la présente invention, la matière à
traiter entre par le collecteur (1). La matière est alors déposée dans la
section
primaire du cylindre en amont (2). Un joint rotatif (3) lie le cylindre
rotatif à la
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connexion de l'entrée (1). La rotation du cylindre est assurée par un moteur
électrique (5). Le cylindre est supporté par deux bandes de roulement (7), une
en
amont et une autre en aval du cylindre. Ces bandes de roulement sont guidées
par des roues (9) dans chacun des plans restreignant son mouvement.
L'entraînement du cylindre par le moteur est possible grâce à une roue dentée
fixée sur le cylindre (11). La partie principale du cylindre (13) est composée
de
longerons trapézoïdaux (23), lesquels sont supportés par des arceaux (25). A
l'intérieur, le mouvement de la matière est contrôlé par une vis (15) limitant
le
déplacement de la matière. L'accumulation dans le cylindre est possible de par
l'inclinaison du cylindre. Alors que la matière tourne dans le cylindre
rotatif, le
liquide passe par les porosités du cylindre à grille (13). Le solide étant
trop
imposant pour les porosités, il reste dans le cylindre jusqu'à ce qu'il puisse
se
rendre à la sortie (19) en aval de ce dernier. Le liquide quant à lui est
récupéré
par la cuve externe du séparateur (18). C'est grâce à la vis interne (15) que
le
solide est poussé en direction de la sortie (19). Les éléments d'entraînement
moteur, les roues de support du cylindre, ainsi que la connexion de l'entrée,
sont
préférablement fixés sur le châssis (21).
Tel qu'évident pour une personne versée dans l'art, différentes variations
possibles pourraient être apportés au présent système, tel que décrit ci-
dessous,
et tel qu'exemplifié dans les figures ci-jointes, sans nécessairement se
départir
de la portée de la présente invention. Par exemple, un ou plusieurs des
paramètres suivants pourraient être modifiés, dépendamment des applications
et/ou des objectifs visés par un séparateur sur la présente invention, par
exemple: différent espacement de grille; différent angle d'opération de la
grille
rotative; vitesse de rotation de la grille; forme et pas de la vis interne;
diamètre
de la grille; longueur de la grille; nombre de "flight"; méthode
d'entraînement;
méthode pour supporter la grille (roulement); et emplacement du système
d'entraînement (moteur, roue dentée, etc.).
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Il vaut également la peine de mentionner que plusieurs autres
modifications pourraient être apportées au présent système, tel qu'également
évident pour une personne versée dans le domaine. Par exemple, il est possible
en ajoutant différentes composantes de modifier la façon dont s'effectue le
passage de la matière dans le cylindre. Optionnellement, il serait donc
possible
de retrouver un "peigne" d'une forme quelconque qui permettrait d'améliorer
encore plus la durée du temps de séparation du liquide.
Il serait également possible d'effectuer l'entraînement du cylindre de façon
différente ou encore de supporter le cylindre à l'aide d'un système différent.
Le
cylindre repose dans le cas présent sur des roues, et l'entraînement est
effectué
par l'entremise de chaine et pignons.
L'angle d'attaque du cylindre en entier peut aussi être changé pour
répondre à des vitesses de traitement différentes, selon la capacité
nécessaire,
tel qu'également évident pour une personne versée dans le domaine.
En faisant référence à la description de condition et d'agencement qui ne
fonctionneraient pas selon la présente invention, il convient de mentionner
que
chacun des systèmes de traitement et de séparation offerts ont leur avantages
et
désavantages. Tous offrent certaines performances de séparation. Il n'y a donc
pas nécessairement d'agencement non fonctionnel.
Tous traitent un entrant et ayant comme résultante un extrant moins
humide. Il y a par contre des systèmes plus encombrant, moins efficace en
terme
d'assèchement, plus laborieux en terme de maintenance, moins versatile, plus
énergivore, etc.
Le système selon la présente invention a la particularité et l'avantage
résultant d'être peu encombrant, performant et simple.
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Les grilles conventionnelles avec ouvertures perforées (ronde) sont très
courantes. Elles n'offrent par contre pas la fonction de prise sur la matière
et
l'évacuation d'eau supérieure.
Comparativement aux technologies existantes, la présente invention, telle
que peut maintenant être mieux appréciée, est particulièrement avantageuse
dans la mesure où la conception des éléments de séparation, dont la grille et
ses
caractéristiques uniques, améliorent le taux de séparation.
De préférence, chacune a substantiellement des broches constituant la
grille est de forme trapézoïdale, et permet de limiter l'ouverture tout en
facilitant
l'évacuation du liquide.
De préférence également, chacune des broches sont agencées d'une
façon particulière. L'espacement entre les broches est choisi pour optimiser
la
séparation du liquide. L'angle entre les broches permet d'agripper la matière
et
d'accélérer l'extraction du liquide.
Plusieurs technologies de séparation connues dans le domaine pourraient
être intégrées à même le système de la présente invention, comme par exemple:
séparateur à grille en pente verticale; cylindre rotatif horizontale
conventionnel;
séparateur à vis (sous pression); presse à rouleau, etc.
Chacune de ces méthodes sépare la matière en faisant passer l'entrant et
séparer le solide du liquide en forçant le liquide a passer par des orifices
que le
solide ne peut franchir.
La conception actuelle de la présente invention a la particularité de
favoriser le passage de l'eau en ayant une forme plus favorable au passage.
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En plus d'avoir des orifices de forme différente, l'angle dans les ouvertures
de la grille à la particularité d'agripper la matière et lui permettre
d'effectuer une
trajectoire plus longue dans le cylindre, favorisant ainsi la durée
d'extraction de
liquide. Le comportement de la matière dans le cylindre est également changé.
5 La matière bascule de façon continue.
Plusieurs autres avantages résultent du système selon la présente
invention. Par exemple, de par sa conception, le cylindre (la grille) agrippe
la
matière afin de lui permettre de voyager plus longtemps dans le cylindre.
De plus, la forme particulière du présent cylindre permet également un
meilleur échappement du liquide.
La dimension de la vis interne permet également de contrôler
l'avancement de la matière dans le cylindre.
Tel que précédemment expliqué, la présente invention est également
avantageuse dans la mesure où elle permet de traiter la matière efficacement
dans un espace restreint et limité.
Finalement, et selon la présente invention, le dispositif et ses
composantes correspondantes sont préférablement faits de matériaux
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.
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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.
