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APPAREIL POUR LA FERMENTATION DE PRODUITS VEGETAUX ET NOTAMMENT POUR LA
PRODUCTION DE.FUMIER ET DE GAZ.
Il est déjà connu et employé dans de nombreux appareils de réa- . liser la fermentation des produits végétaux, notamment pour produire du fu- mier, en faisant circuler dans les cuves les végétaux préalablement hachés et en suspension dans le purin. On s'est toutefois heurté'jusque ici à de grandes difficultés qui n'ont été résolues qu'imparfaitement et par le moyen d'ap- pareillages mécaniques relativement compliqués, pour faire - cheminer les ma- tières dans les cuves, et les évacuer lorsque la fermentation est terminée.
La présente invention a.pour objet un appareil destiné à appor- ter une solution simple de ce problème. Il est basé sur la constatation que. au cours de la fermentation anaérobie, les bulles de gaz qui se forment res- tent un certain temps au moins adhérentes aux brins de végétaux et tendent à les entraîner de bas en haut dans le liquide. 'En conséquence mettant à pro- fit cette constatation, l'invention consiste à introduire'par le bas dans la ou les cuves de fermentation,, la suspension de végétaux dans le purin, les végétaux montant naturellement en raison de la force ascensionnelle due à la formation des bulles ;
età évacuer le fumier formé à la partie supérieure de la cuve, en utilisant cette montée continue des matières..Les mots "introduc- tion à la partie inférieure" et "évacuation à la partie supérieure" doivent être ici entendues dans leur sens large; entre ces deux points, la trajectoi- re des matières ne sera pas forcément verticale; elle pourra, être dirigée suivant un cheminement incliné, à condition qu'il soit ascendant,
Dans ces conditions, d'autre part., le degré dé fermentation du produit en traitement est d'autant plus grand que celui-ci se trouve à un niveau plus élevé dans la cuve.
En second lieu, l'appareil est établi de telle sorte que le ni- veau de purin dans la cuve est maintenu à une certaine distance du haut de la cuve ; la force ascensionnelle des végétaux en traitement est suffisante ainsi que l'ont prouvé les expériences de l'inventeur pour soulever une épaisse masse de végétaux,, déjà transformée en ]Son fumier, au-dessus du ni- 1 veau du liquide, ce qui permet sa facile extraction de la, cuve à la partie
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supérieure aprèsque ledit fumier se soit tout naturellement égoutté pen- dant son ascension au-dessus du niveau du liquide,
L'appareil peut être réalisé de diverses manières et certaines variantes de réalisation seront décrites ci-après:
elles peuvent comporter notamment les dispositions suivantes, employées isolément ou en combinaison: a) la cuve comporte à sa partie supérieure des moyens d'extrac- tion du fumier fait; ces moyens peuvent consister en des pales tournant au- tour d'un axe vertical et refoulant la matière vers la périphérie et de là dans un conduit d'évacuation,
Le conduit d'évacuation peut être muni d'une vis d'extraction;
on peut aussi opérer par simple gravité, b) le purin après fermentation peut être réutilisé, éventuelle- ment après réchauffage pour l'amenée dans le bas de la cuve, de la matière à faire fermenter, c) ce prélèvement de purin peut être réalisé soit dans un compar- timent ou intervalle entre double paroi,. soit dans une zone de la cuve où il ne se trouve pas de matières solides,, par suite de la forme des trajectoires suivies par elles. d) dans une première variante de réalisation la cuve comporte une double enveloppe, l'extérieure étant étanche et calorifugée et l'intérieure étant munie de perforations à sa partie supérieure pour limiter le niveau du liquide.
Les matières traitées sont introduites dans l'enveloppe par son fond et le purin est prélevé entre les deux enveloppes, e) dans une seconde forme de réalisation.. les matières en suspen- sion sont introduites à la base d'une cuve à simple enveloppe,, par un dispo- sitif leur donnant au moins dans la partie inférieure de la cuve un mouve- ment de giration.. de sorte qu'elles suivent une trajectoire ascensionnelle hélicoidale, et forment sensiblement un cône ayant sa pointe en bas, laissant subsister entre lui et la paroi des espaces qui ne contiennent que du liquide, et dans lesquelles on opère le prélèvement de purin.
f) dans certaines formes de réalisation l'évacuation du fumier à la partie supérieure est effectuée par un simple conduit - ou trémie - in- cliné en descente, comportant un clapet d'évacuation. g) on peut combiner avec ce conduit d'évacuation en descente une forme particulière de cuve qui dirige le fumier grâce à sa seule force ascen- sionnelle combinée avec le profil de la cuve jusqu'au dit conduit d'évacuation,
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'occasion de la description de certaines variantes de réalisation de l'invention, don- nées à titre d'exemples et représentées aux. dessins annexés dans lesquels;
La figure 1 est la vue en coupe verticale axiale d'une première variante;
et la figure 2 une vue schématique correspondantepar dessous, du couvercle de l'appareil,
La figure 3 est une vue schématique en demi-élévation et demi-cou- pe verticale axiale d'une seconde variante.
La figure 4 est une vue schématique en plan d'une troisième vari- ante,
Les figures 5 et 6 sont des vues schématiques respectivement en coupe verticale axiale et en plan d'une autre variante,,
Les figures 7 et 8 sont relatives à des dispositions concernant la préparation de la matière en -vue de son introduction dans la cuve de fer- mentation proprement dite;la figure 7 étant une vue schématique d'ensemble et la figure 8 une vue en perspective d'un dispositif de hachage et mélange.
Dans le cas de la variante de réalisation représentée à la figure 1, le produit à traiter est coupé s'il y à lieu en petits morceaux dans le
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hachoir 1, actionné par le moteur 2. Le purin, provenant de la cuve de fer- mentation 3 par la canalisation 4 et refoulé par le moteur 5 dans un serpen- tin 6 de réchauffage.,est envoyé sous pression par la canalisation 7 dans la partie inférieure du hachoir 1 pour entraîner la paille hachée par la canali- sation 8 à la partie inférieure de la cuve de fermentation 3 ..
Cette cuve pré- sente une paroi extérieure 31 cylindrique et une ou des gaines creuses 32 qui communiquent d'une part avec l'intérieur de la cuve 3 par des trous 34 et, d'autre part, avec une chambre annulaire 33, placée à la partie inférieure par une canalisation 32'. La chambre 33 communique par la canalisation 4 avec le serpentin 6, tandis que la canalisation d'amenée de la paille 8 débouche dans la cuve 3. Le purin, se trouvant dans la cuve, s'écoule par les trous 34 et la canalisation 32' dans la chambre 33. Le haut de la cuve 3 est fermé par-- un couvercle 9, dont on a représenté une vue de dessous, figure 2.
Ce couver- cle 8 forme joint hydraulique et porte à cet effet sur sa face inférieure une couronne 91, qui pénètre dans une gorge 35 de la cuve 3. Sur sa face supérieu- re, ce couvercle 9 porte une denture circulaire 95,, qui engrène avec un pignon denté 10, qui est entraîné par un moteur 11. La rotation de ce dernier provo- que donc la rotation du couvercle 9.. Sur sa face inférieure, comme on peut le voir figure 2, ce couvercle 9 porte des palettes centrales 92, qui refoulent le fumier vers la périphérie, des palettes 'intermédiaires 93 qui reprennent le fumier refoulé par les palettes 92 et des palettes périphériques 94 qui achèvent de repousser le fumier vers la périphérie de la cuve 3.
La cuve 3 porte sur sa paroi latérale un peu au-dessous des palettes 92, 93, 94, un ori- fice 36 à travers lequel pénètre une vis de transport 12, mise en rotation sans déplacement axial par un moteur 13, La partie de la vis 12 extérieure à la cuve 3 et le moteur 13 sont placés dans un carter 14, qui présente une gou- lotte fixe 15. Cette dernière peut être fermée par un tiroir 16 destiné à éviter les rentrées d'air. Au-dessous de cette goulotte 15 est disposée une autre goulotte 17, qui amène le fumier tombant de la goulotte 15 dans un cha- riot 18.
Les gaz produits par la fermentation dans la cuve 3 sont recueillis par une canalisation 19 et ceux qui peuvent se trouver dans le carter 14 sont évacués par une canalisation 20., Ces canalisations 19 et 20 sont prolongées par une canalisation 21 amenant les gaz à un brûleur 22, destiné à chauffer le serpentin 6 ou à une cuve non représentée, ,le fonctionnement de l'appareil ci-dessus décrit peut être expli-' qué comme suit;
La paille hachée entraînée par le purin est envoyée par la cana- lisation 8 dans le bas de la partie centrale de la cuve 3,
Cette arrivée de végétaux hachés dans le fond de la cuve a ten- dance à refouler vers le haut les végétaux qui s'y trouvent déjà et ont com- mencé leur fermentation;
mais surtout son action s'exerce dans le même sens que la force ascensionnelle résultant des bulles de gaz qui se forment et demeurent collées aux particules végétales. Il en résulte un mouvement as- censionnel progressif de l'ensemble de la masse en cours de fermentation, D'autre part., au fur et à mesure que la paille monte dans la partie centrale de la cuve 3, son degré de fermentation augmente,,
On règle l'arrivée de matière par le fond de la cuve dans des conditions telles que la fermentation soit au degré convenable quand la ma- tière atteint la partie supérieure de la. cuve.,
Le purin s'écoulant par les trous 34 - ou tout déversoir analo- gue - le fumier continue à s'élever en s'égouttant jusqu'à ce qu'il atteigne les dispositifs destinés à assurer son évacuation,. qui sont placés au voi- sinage immédiat du couvercle .
Là, il est entraîné par les palettes 92, 93, 94, vers la périphérie et pris par la vis sans fin qui l'évacue par le con- duit 15.
Dans la variante de réalisation faisant l'objet des figures 2 et 3, la cuve reçoit également les matières végétales à traiter par le fond de la cuve. Celle-ci est à simple paroi 24; son fond est conique et se continue par une partie cylindrique verticale 23.A la partie inférieure débouche l'ar- rivée 33 de la matière à traiter qui a été mélangée avec du purin dans le mé-
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langeur 30 alimenté par un réservoir 31 de paille hachée ou analogue. Cette arrivée 33 est dirigée de manière à provoquer une rotation aussi violente que possible du liquide dans la cuve, rotation qui favorise la montée des matières traitées.
De ce fait, la matière se répartit dans la cuve sensible- ment suivant un cône ayant sa pointe en bas, et monte progressivement, au fur et à mesure que la fermentation se poursuit.
La répartition de la matière flottant dans le purin laisse sub- sister des zones où se trouve uniquement du liquide spécialement dans des retraits ou encognures telles que 25 qui pourraient être, le cas échéant, mu- nies de tous déflecteurs ou même de parois filtrantes appropriées.
De cette zone 25 partune canalisation 26 d'évacuation du purin, munie d'un tube à niveau 27 qui permet de surveiller à tout instant la hau- teur du liquide dans la cuve. Cette canalisation 26 conduit,par exemple, dans le sens des flèches f1, le purin dans un réchauffeur 28, parcouru par un fluide chauffant dans le sens f2, ou réchauffé par tout autre moyen - par exemple au gaz ou en utilisant des chaleurs perdues - et par une canalisation 29 dans le mélangeur 30.
A sa partie supérieure, la cuve comporte une partie conique 37 assez aiguë pour que les matières y circulent facilement et pas trop pour limiter l'encombrement , Cette partie conique se continue par un dôme 38 à la partie supérieure duquel se trouve un moulinet à palette oblique 39 en- traîné par un petit moteur 40, et jouant un rôle analogue aux palettes 92, 93, 94 de la variante précédente pour l'évacuation du fumier., Sur le coté de la cuve se trouve une lumière 41 aboutissant à une manche d'évacuations par exemple en forme de trémie 43, à la partie supérieure de laquelle est. , prévu l'orifice d'évacuation 42 du gaz formé.
La trémie 43 est fermée par un clapet 44 ou analogue qui peut être le cas échéant combiné avec tout dispo- sitif destiné à empêcher des rentrées d'air intempestives.
Afin d'améliorer les conditions dans lesquelles le fumier for- mé est entraîné par le moulinet, celui-ci peut comporter à sa partie infé- rieure une hélice 46 montée sur un déflecteur à sa surface de révolution 47 destiné à guider et entraîner le fumier vers les palettes 48.
Le fonctionnement de ce dispositif est sensiblement le même que celui faisant l'objet des figures 1 et 2. Le mélange de matière et de purin introduit par l'orifice 33 (ou plusieurs orifices analogues) monte en fer- mentant progressivement grâce à l'action des bulles de gaz formé, le purin ne dépassant pas le niveau AA, d'ailleurs pratiquement mal défini, s' égoutte au-dessus de celui-ci tout en continuant son ascension et est évacué par la trémie 43.
Dans la variante représentée aux figures 5 et 6, le principe de circulation est le même,mais tous les moyens mécaniques d'extraction sont supprimés ou simplifiés. La cuve comporte deux fonds 14a et 21a inclinés et la sortie du fumier est en col de cygne; les formes de l'appareil suffisent à permettre une circulation continue. Comme dans le cas des figures 2 et 3 le prélèvement de purin se fait dans une zône 17a en retrait.
On pourra utiliser comme moteur facilitant les déplacements de matière dans les angles les vibrations vermiculaires produites dans des tu- bes de caoutchouc convenablement disposés, par le passage d'un débit abon- dant de purin ou d'eau sous pression.
Dans tous les cas envisagés jusqu'ici, la cuve a été supposée cy- lindrique. Pour bien montrer que la forme de cette enceinte peut varier, on a représenté schématiquement en plan, à la figure 4, une forme de réalisa- tion différente dans laquelle la section droite horizontale de cette encein- te est rectangulaire.
Le mélangeur-introducteur 30 peut être de toute construction ap- propriée. Toutefois, la disposition suivante peut avantageusement être adoptée.
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Dans une enveloppe cylindrique, de préférence canelée 56 (fi- gure 8) est disposée une vis d'Archimède 55 montée sur un arbre creux 54.
Cet arbre creux est monté grâce à un presse-étoupe 59 dans le prolongement de l'arrivée de purin 29(figure 3). Dans- l'espace contenu entre la vis sans fin et l'enveloppe 56 arrive la matière à traiter., contenue dans un réser- voir ou tout dispositif d'alimentation 31 (figure 3).
A l'extrémité de l'axe creux 54 se trouve un couteau rotatif 57 coagissant avec une contre-partie 57', analogue à ceux des hache-viande; ce hachoir débouche dans l'ouie d'une pom- pe centrifuge 58, entraînée par exemple par une poulie 59 et qui reçoit d'au- tre part le purin provenant de la canalisation 29 après qu'il ait traversé dans toute sa longueur l'arbre creux 54. Cette pompe réalise un mélange in- time du purin et du hachis et l' envoie par la canalisation 33 à la partie inférieure de la cuve 24 (figure 3). Un robinet-52 permet d'en régler le dé- bit.
Ainsi qu'il est connu, notamment par les travaux de Omelianski, de Winograski et de Deherain et par le procédé Edelmist, d'usage courant, il y a avantage à faire précéder la fermentation anaérobie destinée à faire un bon fumier et à produire des gaz combustibles, par une préfermentation aéro- bie qui notamment se charge de décomposer les vernis, gommes et sucres qui gêneraient la fermentation proprement dite. Cette préfermentation pourra se faire dans une gaine 61 (figure 7) que l'air peut traverser facilement en entrant par 61' et en sortant par 61 et dans laquelle les déchets sont entre- posés pendant un ou plusieurs jours. Un dispositif approprié tel qu'un robi- net ou lance orientable 62 permet d'ensemencer ces déchets en microbes con- venables.
A la partie inférieure 63 de la gaine 61 se trouve le cylindre mélangeur 56 précédemment décrit., ou tout autre analogue. Afin que la pré- fermentation demeure bien aérobie la partie inférieure 63 de la gaine compor- te de préférence un tuyau de trop plein 65, ou analogue., qui élimine constam- ment le purin versé dans la gaine 61 et que n'élimine pas le mélangeur.
REVENDICATIONS.
1. - Appareil pour la fermentation de produits végataux, en vue de la production de fumier et de gaz comportant en combinaison une cuve de fermentation anaérobie, des moyens pour introduire par le bas dans ladite cuve un mélange de matières fermentescibles et de purin, et des moyens pour extraire par le haut de ladite cuve les matières fermentées, de sorte que le cheminement des matières est opéré de bas en haut par la force ascensionnelle des bulles de gaz dégagées pendant ladite fermentation.