FR3090687A1

FR3090687A1 - Ensemble agitateur pour digesteur anaerobie

Info

Publication number: FR3090687A1
Application number: FR1873309A
Authority: FR
Inventors: Camille SALAÜN; Romain Martin
Original assignee: Ineval Innovation Energie Valorisation
Current assignee: Ineval Innovation Energie Valorisation
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-06-26

Abstract

Pour le remplissage en liquide caloporteur d’un ensemble agitateur-chauffeur équipant un digesteur anaérobie (1), on place horizontalement un arbre d’agitateur (15) pourvu de deux tenons (11, 12) à ses extrémités axiales, dans une configuration de remplissage dans laquelle on positionne, à l’intérieur de la canalisation (C2) où circule le liquide, une ouverture d’évacuation d’air (O1) au niveau d’un point haut de la canalisation proche d’une enveloppe externe (32) de l’arbre (15). Le remplissage est réalisé en alimentant la canalisation (C2) via un canal interne d’un des tenons (11), du côté d’une entrée (7). Le liquide doit longer l’enveloppe (32) échangeuse de chaleur dont la section est nettement plus grande que chaque tenon. Il est permis de purger de l’air pendant le remplissage ou ultérieurement, par utilisation de l’ouverture (O1) qui forme une entrée d’une voie d’échappement communiquant avec l’air ambiant extérieur, typiquement via un passage dans un des tenons (11). Figure pour l’abrégé [Fig. 1]

Description

Titre de l’invention : ENSEMBLE AGITATEUR POUR DIGESTEUR ANAEROBIE

Domaine technique

[0001] La présente invention porte généralement sur un mécanisme d’agitation avec chauffage pour une unité biogaz, en particulier un ensemble agitateur utilisé dans un digesteur d’une unité de méthanisation.

Technique antérieure

[0002] On connaît des digesteurs du type fonctionnant à flux continu pour la fermentation anaérobie d’une biomasse pouvant être composée de déchets organiques et formant un mélange pouvant être hétérogène à l’entrée du digesteur. Ces digesteurs sont pourvus d’une entrée et d’une sortie, et équipés d’un agitateur qui consiste en un arbre traversant le digesteur dans sa direction longitudinale, et sur lequel une multitude de bras d'agitateur sont disposés. Dans ce type d’installation, l’arbre est monté dans la région des extrémités du digesteur. Dans un digesteur horizontal à flux continu qui convient à la fermentation anaérobie, réalisée typiquement par voie sèche, l’arbre de l’agitateur s’étend horizontalement. Généralement, les déchets formant le contenu en fermentation sont décomposés, lors d’un mélange minutieux et contrôlé, ce qui permet de former du biogaz, puis ces déchets sont acheminés vers la sortie.

[0003] Dans les installations du genre mentionné ci-dessus, les cuves ou réacteurs de fermentation doivent être installés sur place et présentent une longueur importante, par exemple supérieure ou égale à 20 mètres si on souhaite une bonne capacité de production. Cependant, des grandes longueurs peuvent poser des problèmes d’affaissement de l’arbre de l’agitateur.

[0004] De plus, compte tenu du temps de séjour long des matières à travers le digesteur de l'entrée à la sortie (typiquement plusieurs jours), il est important :

- de mélanger de façon efficace, afin notamment de faire remonter la matière lourde de la base vers le haut, de casser les croûtes de matière qui peuvent se former en surface, remettre en suspension les éventuels sédiments et libérer les poches de biogaz qui se forment dans la matière ;

- et d’éviter des effets de refroidissement.

Aussi, il est intéressant de pouvoir échanger de la chaleur avec les matières en fermentation par l’intermédiaire de l’agitateur.

[0005] Il est connu, comme illustré par les documents CA 2732298 et DE 19648875, de concevoir un digesteur de façon horizontale et de fournir un agitateur motorisé, monté horizontalement, à l’intérieur duquel circule un liquide caloporteur. Ceci permet de chauffer la matière depuis une zone centrale de l’enceinte ou cuve du digesteur. Cependant, ces solutions présentent certains inconvénients. Notamment, la nécessité de faire entrer et sortir le liquide caloporteur par l’extérieur de la cuve nécessite soit de limiter la taille de l’arbre du digesteur (avec une efficacité d’échange de chaleur réduite), soit d’augmenter la section de l’arbre et des zones d’étanchéité avec les parois d’extrémité de la cuve. De plus, pour des unités biogaz de grande longueur, alourdir l’agitateur peut poser des problèmes d’affaissement.

[0006] En conséquence, il existe un besoin pour chauffer efficacement et mélanger le contenu d’un digesteur, d’une façon compatible avec une productivité satisfaisante et une taille d’unité importante.

Solution technique

[0007] L’invention propose d’améliorer la situation.

[0008] A cet effet, il est prévu un ensemble agitateur pour un digesteur anaérobie, comportant un agitateur pourvu d’un arbre d’agitateur, s’étendant suivant un axe longitudinal, et de bras raccordés radialement à l’arbre d’agitateur, des moyens de support permettant de maintenir l’agitateur de façon horizontale, l’arbre d’agitateur présentant une enveloppe externe tubulaire, s’étendant autour de l’axe longitudinal et destinée à être en contact avec de la matière présente dans une enceinte du digesteur par une paroi externe échangeuse (pour permettre de chauffer cette matière), l’agitateur étant adapté pour tourner autour de l’axe longitudinal dans un état monté dans l’enceinte, l’arbre d’agitateur ayant en outre la particularité d’inclure :

- une structure intérieure tubulaire, comprenant un tube interne qui s’étend longitudinalement sous l’enveloppe externe de façon à délimiter une canalisation allongée pour la circulation d’un liquide caloporteur, entre le tube interne et l’enveloppe externe, la structure intérieure tubulaire présentant deux tenons axiaux de section transversale réduite par rapport à la section transversale de l’enveloppe externe, avec un premier tenon raccordé à une première terminaison du tube interne et un deuxième tenon raccordé à une deuxième terminaison du tube interne axialement opposée à la première terminaison, la canalisation étant alimentée en liquide caloporteur via un passage ou canal interne d’un des deux tenons ; et

- un organe de purge d’air ayant une paroi délimitant une ouverture d’évacuation d’air distante de l’axe longitudinal et proche d’une face interne de la paroi externe échangeuse, l’ouverture d’évacuation d’air étant prévue/agencée pour former, une entrée d’une voie d’échappement d’air dans un point haut de la canalisation - pour une configuration horizontale de remplissage de la canalisation en liquide caloporteur, cette voie d’échappement d’air communiquant avec l’air ambiant extérieur, de préférence via un passage formé dans un creux ou dans un canal interne d’un ou des deux tenons, l’organe de purge d’air incluant un bord de l’ouverture d’évacuation d’air permettant de délimiter un niveau maximal de remplissage de la canalisation en liquide caloporteur dans la configuration horizontale de remplissage.

[0009] Avec cet agencement, l’arbre d’agitateur peut être efficacement rempli de liquide caloporteur dans une zone de circulation sous-jacente à la paroi externe échangeuse (paroi généralement cylindrique). L’ensemble agitateur est un ensemble agitateurchauffeur fournissant une surface échangeuse aussi longue ou sensiblement aussi longue que l’enceinte de digesteur dans laquelle elle est mise en place (chaque tenon étant également en mesure de former une paroi externe échangeuse, dans des options de réalisation). La capacité de la canalisation allongée peut être typiquement supérieure à 100 litres, de préférence au moins égale à 4000 litres. De plus, le tube interne peut délimiter un espace vide (sans liquide) qui permet d’améliorer la flottabilité de l’arbre d’agitateur dans l’enceinte sans gêner l’échange thermique réalisé par la paroi externe.

[0010] Le remplissage peut être complet, dans des options préférées. Cela permet, en tout cas, de mieux utiliser le volume disponible dans la canalisation, l’air initialement présent étant avantageusement chassé. En l’absence d’une voie d’échappement d’air, le remplissage du sous-volume de la canalisation situé plus haut que les tenons (par où le liquide peut entrer et s’évacuer) est impossible : l’air est piégé entre la surface du liquide et le plafond formé par l’enveloppe externe. Mais grâce à l’organe de purge qui s’étend jusqu’à un point haut dans la configuration de remplissage, on évite l’effet de piégeage d’air à l’intérieur de l’enveloppe externe qui doit être de plus grande section que les tenons.

[0011] La paroi externe échangeuse peut être une paroi pleine, bien entendu imperméable pour conserver le liquide caloporteur dans la canalisation intérieure de l’arbre d’agitateur.

[0012] Dans des formes de réalisation de l’ensemble d’agitation selon l’invention, on peut avoir recours à une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- les deux tenons délimitent chacun un canal interne axial communiquant avec la canalisation, de préférence par au moins un trou ou passage radial.

- les tenons sont adaptés pour former des saillies axiales sortant de l’enceinte respectivement à deux extrémités opposées de l’arbre d’agitateur, afin de faire circuler le liquide caloporteur entre l’intérieur et l’extérieur de l’enceinte du digesteur (via ledit canal interne) ; on comprend que la canalisation peut s’étendre entre deux canaux internes formés chacun dans un tenon de l’arbre d’agitateur pour permettre une circulation unidirectionnelle du liquide caloporteur (pour une géométrie donnée des tenons, il est alors permis de réduire la durée de remplissage en utilisant sensiblement la totalité de la section creuse disponible d’un tenon côté entrée et sensiblement la totalité de la section creuse disponible d’un tenon côté sortie).

- la structure intérieure tubulaire présente des couronnes annulaires de renforcement formées extérieurement sur le tube interne et réparties longitudinalement, en soutenant l’enveloppe externe dans différentes zones axialement espacées entre elles (ceci permet un renforcement structurel de l’arbre d’agitateur, dans une zone interne sans interaction avec le mélange à agiter).

- les couronnes annulaires de renforcement sont ajourées, en ayant de préférence des encoches adjacentes à l’enveloppe externe qui permettent au liquide caloporteur de circuler le long du tube interne d’une extrémité à l’autre de l’arbre d’agitation (on évite des pertes de charge en ayant plusieurs encoches pour former au total une section de passage comparable ou identique à celle prévue dans les tenons, un nombre d’au moins quatre ou huit encoches étant préférable pour répartir angulairement les passages).

- chaque couronne a une encoche, adjacente à l’enveloppe externe, permettant une circulation d’air pendant la phase de remplissage en se situant en haut dans la configuration de remplissage (ces encoches pouvant être alignées entre elle suivant une direction parallèle à l’axe longitudinal).

- l’enveloppe externe comprend une première portion radiale entourant un premier des deux tenons et une deuxième portion radiale entourant un deuxième des deux tenons, ces portions radiales formant deux extrémités opposées de l’enveloppe externe (cette structure permet une position centrale des tenons et une robustesse de l’arbre d’agitateur, en assurant que la totalité de l’enveloppe externe s’étend à l’intérieur de l’enceinte de digesteur, les étanchéités tournantes étant réalisées autour des tenons plus étroits).

- l’arbre d’agitateur inclut deux zones de circulation radiale dont l’une, située au niveau du premier tenon, s’étend axialement entre la première terminaison du tube interne et la première portion radiale du tube externe, et l’autre, située au niveau du deuxième tenon, s’étend axialement entre la deuxième terminaison du tube interne et la deuxième portion radiale du tube externe.

- une entrée de liquide caloporteur est prévue, dans l’ensemble agitateur, du côté du premier tenon, l’ouverture d’évacuation d’air de l’organe de purge d’air étant placée dans la zone de circulation radiale qui est délimitée axialement entre la première terminaison du tube interne et la première portion radiale du tube externe, et délimitée radialement entre une portion du premier tenon et la paroi externe échangeuse.

- la sortie est préférentiellement située du côté du deuxième tenon, ce qui permet de limiter la section de passage dans chacun des tenons.

- une entrée de liquide caloporteur est prévue, dans l’ensemble agitateur, du côté du premier tenon, tandis que l’ouverture d’évacuation d’air de l’organe de purge d’air est placée dans ou adjacente à la zone de circulation radiale qui est délimitée axialement entre la deuxième terminaison du tube interne et la deuxième portion radiale du tube externe, et délimitée radialement entre une portion du deuxième tenon et la paroi externe échangeuse.

- l’ouverture d’évacuation d’air est adjacente à un élément de barrage qui s’étend de façon annulaire autour du tube interne et oblige le liquide caloporteur à passer par l’ouverture d’évacuation d’air, au-dessus de l’élément de barrage annulaire pour se déverser depuis la canalisation vers la zone de circulation radiale, au moins dans la configuration horizontale de remplissage de la canalisation en liquide caloporteur. [0013] Selon une option préférée, l’organe de purge d’air comprend un tube coudé et/ou raccordé à l’un des tenons pour former l’ouverture d’évacuation d’air et la voie d’échappement d’air, ce tube ayant une paroi en matériau imperméable. Le tube peut être entièrement rigide pour maintenir sa position. L’utilisation d’un tube coudé ou connecté à un des trous radiaux d’un tenon évite de réduire la section de passage utile du tenon traversé/joint par ce tube, la section de passage du tube pouvant être étroite pour chasser l’air. De plus, l’ouverture d’évacuation peut être très proche de la paroi de l’enveloppe externe, afin d’obtenir un remplissage complet ou quasi complet de la canalisation.

[0014] Selon une particularité, le tube formant l’ouverture d’évacuation d’air est coudé et présente une extension sensiblement verticale, dans ladite configuration de remplissage, entre l’ouverture d’évacuation d’air située plus haut qu’un niveau de hauteur des tenons et une zone coudée adjacente à un tronçon de la voie d’échappement d’air qui traverse horizontalement l’un des tenons. Ce type d’évacuation d’air permet un remplissage complet (plus proche de 90% ou 100%), plus avantageux encore qu’un remplissage optimisé par une simple découpe en haut d’un élément de barrage proche d’une extrémité de sortie pour le liquide caloporteur.

[0015] La voie d’échappement d’air est conçue et agencée pour permettre de purger de l’air de la canalisation tout en maintenant le liquide caloporteur en pression (ce qui permet un chauffage en pression, le liquide caloporteur étant mis sous pression dans la canalisation pour des besoins de chauffage, par mise sous pression du circuit de liquide caloporteur).

[0016] Optionnellement, le tube interne délimite un espace intérieur creux qui s’étend longitudinalement entre la première terminaison et la deuxième terminaison, en séparant de façon étanche l’espace intérieur creux et la canalisation pour la circulation du liquide caloporteur.

[0017] Dans un mode de réalisation préféré, on prévoit dans l’ensemble agitateur des moyens de repérage en position angulaire permettant de placer l’arbre d’agitateur dans la configuration horizontale de remplissage, les moyens de repérages étant par exemple conçus pour visualiser et/ou caler une position angulaire de l’arbre d’agitateur dans laquelle l’ouverture d’évacuation d’air est au plus haut.

[0018] Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un procédé de remplissage en liquide caloporteur d’un ensemble agitateur équipant un digesteur anaérobie, utilisant un agitateur pourvu d’un arbre d’agitateur et de bras raccordés radialement à l’arbre d’agitateur, maintenu de façon horizontale et adapté pour tourner autour de son axe longitudinal dans un état monté dans une enceinte du digesteur, l’arbre d’agitateur présentant d’une part une enveloppe externe tubulaire, s’étendant autour de l’axe longitudinal et destinée à être en contact avec de la matière présente dans une enceinte du digesteur par une paroi externe échangeuse, et d’autre part une structure intérieure tubulaire comprenant un tube interne qui s’étend longitudinalement sous l’enveloppe externe de façon à délimiter une canalisation allongée pour la circulation d’un liquide caloporteur, entre le tube interne et l’enveloppe externe , la structure intérieure tubulaire présentant deux tenons axiaux de section transversale réduite par rapport à la section transversale de l’enveloppe externe, avec un premier tenon raccordé à une première terminaison du tube interne et un deuxième tenon raccordé à une deuxième terminaison du tube interne axialement opposée à la première terminaison, le procédé comprenant les étape consistant essentiellement à :

- placer l’arbre d’agitateur dans une configuration horizontale de remplissage, de façon à positionner une ouverture d’évacuation d’air dans un point haut de la canalisation, à distance de l’axe longitudinal et proche d’une face interne de la paroi externe échangeuse;

- réaliser un remplissage de la canalisation en liquide caloporteur, en alimentant en liquide caloporteur la canalisation via un passage ou canal interne d’un des deux tenons (11) ; et

- purger de l’air à proximité de ladite face interne de la paroi externe échangeuse pendant le remplissage, par utilisation de l’ouverture d’évacuation d’air qui forme une entrée d’une voie d’échappement d’air communiquant avec l’air ambiant extérieur, de préférence via un passage formé dans un creux ou dans un canal interne d’un des tenons.

[0019] Comme cela ressort de la discussion ci-dessus, le procédé de remplissage permet d'obtenir un taux de remplissage important dans une zone de circulation périphérique délimitée autour d’un tube interne (tube creux) et évite avantageusement d’agrandir les passages des tenons, qui peuvent être moins larges que l’arbre d’agitateur mis en contact avec la matière à chauffer. On peut utiliser l’ensemble agitateur pour chauffer de la matière présente dans un réacteur/enceinte d’un digesteur (qui peut dépasser 20 mètres le cas échéant), pendant la rotation de l’agitateur autour d’un axe horizontal.

[0020] Il est permis de purger l’air de façon simple, y compris pour une opération de remplissage de liquide lorsque l’arbre de l’ensemble agitateur est immergé dans la biomasse, et également pendant le fonctionnement. Lors du remplissage par un fluide caloporteur, la purge de l’air s’effectue en utilisant une zone creuse d’un des tenons.

Avec un remplissage optimal en liquide et une surface externe échangeuse de grand diamètre, par exemple supérieur ou égal à 500 mm, la température du mélange en cours de fermentation peut être homogène sous l’action combinée du chauffage par le centre et l’agitation. Bien entendu, un chauffage sur un côté peut aussi compléter le chauffage par l’ensemble agitateur, ce qui peut être nécessaire pour chauffer les zones périphériques.

Brève description des dessins

[0021] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : [fig.l] la figure 1 est une vue en coupe longitudinale verticale qui illustre une enceinte d’un digesteur anaérobie équipée d’un ensemble agitateur conforme à l’invention ;

[fig-2] la figure 2 est une vue en perspective montrant l’agitateur utilisé dans la figure 1 et permettant d’illustrer un exemple de répartition pour les bras d’agitation ;

[fig.3A] la figure 3A est une vue en coupe schématique d’une extrémité de l’arbre d’agitateur dans un exemple de réalisation ;

[fig.3B] la figure 3B est une vue en coupe schématique de l’autre extrémité de l’arbre d’agitateur, dans le même exemple de réalisation que celui de la figure 3A ;

[fig-4] la figure 4 est une vue en perspective montrant le même type d’extrémité que celui représenté à la figure 3A et des détails non limitatifs de réalisation ;

[fig-5] la figure 5 est un schéma représentant l’évolution d’un remplissage en liquide caloporteur selon une première option, montrant la position schématique de composants principaux de l’arbre d’agitateur et l’évolution du niveau de remplissage lorsqu’on utilise un tube coudé tel que montré sur les figures 3A et 4 ;

[fig-6] la figure 6 est du même genre que la figure 4 mais montre une extrémité de l’arbre d’agitateur du côté de la sortie de liquide caloporteur, avec un élément de barrage spécifique agencé de façon annulaire sur le tube interne ;

[fig-7] la figure 7 est un schéma représentant l’évolution d’un remplissage en liquide caloporteur selon une deuxième option, montrant la position schématique de composants principaux de l’arbre d’agitateur et l’évolution du niveau de remplissage lorsqu’on utilise un élément de barrage surmonté d’une ouverture d’évacuation d’air comme montré sur la figure 6.

Description des modes de réalisation

[0022] Un ensemble agitateur selon un mode de réalisation de l'invention et un digesteur anaérobie 1 intégrant un tel ensemble agitateur sont décrit ci-dessous en référence aux dessins.

[0023] Comme visible sur la figure 1, le digesteur anaérobie 1 comprend une enceinte 2, formant un réacteur ou fermenteur pour recevoir la matière, alimentée à une entrée qui est placée par exemple à une extrémité de l'enceinte. Après un temps de séjour relativement long, la matière est extraite par une sortie pouvant être située à l'autre extrémité. La biomasse constituée par cette matière est traitée, entre l'entrée et la sortie (non représentées), en étant mélangée et chauffée dans le volume V de l'enceinte 2. Ainsi, la méthanisation peut se dérouler correctement, le mélange dans le volume V étant thermiquement homogène et sa température étant contrôlée et/ou régulée pour qu’il n’y ait pas de brusque variation de température.

[0024] Dans l’exemple représenté, le digesteur 1 comprend un ensemble agitateur ayant une fonction de chauffage et incluant un agitateur 10 à extension horizontale pour traverser l'enceinte 2, ici d'une extrémité à l'autre de l'enceinte 2 (suivant la direction longitudinale du digesteur 1). L'agitateur 10 comprend un arbre d'agitateur 15 qui présente intérieurement deux zones creuses dont l'une est un espace intérieure creux 20 d'un tube interne 31 et l'autre est une canalisation C2 délimitée entre le tube interne 31 et une enveloppe externe 32 définissant la surface extérieure échangeuse de l'arbre d'agitateur 10. L'agitateur 10 inclut aussi une pluralité de bras d'agitation 14 raccordés chacun à l'arbre 15, typiquement avec une jonction radiale. Chaque bras 14 peut présenter une forme générale de U, avec deux branches parallèles de raccordement à l’enveloppe externe 32. Bien entendu, d’autres options de réalisation structurelle des bras d’agitation 14 peuvent être utilisées, par exemple avec une forme de T, des pales d’agitation torsadée ou présentant des courbures, ou autres conformations adaptées pour une action d’agitation.

[0025] L’agitateur 10, ici du type mélangeur à pales ou bras 14 étagés sur la longueur de l’enveloppe 32 de l’arbre d’agitateur 15, est monté horizontalement dans l’enceinte 2, en étant supporté par des moyens de support 6a, 6b pourvus de paliers. Comme visible sur les figures 4 et 6, de tels moyens de support (dont seulement une partie est illustrée pour des raisons de clarté des dessins) sont répartis de part et d’autre de l’enceinte 2, ici de part et d’autre de plaques 22 solidaires de parois d’extrémité de l’enceinte, et situés plus à l’extérieur que des systèmes d’étanchéité (de type presse-étoupe par exemple).

[0026] Sur l’exemple non limitatif des figures 1 et 2, on a représenté un agitateur 10 ayant un total de quinze pales ou bras d’agitation 14. Chaque pale est munie d’une cuillère, avec une surface concave, dans la portion formant la base de la forme en « U », distale de l’arbre d’agitateur 15. L’agitateur 10 est amovible pour une installation et un remplacement aisé. Il passe à travers l’enceinte 2 du digesteur 1, ici à travers des éléments de paroi métalliques constituant des plaques 22 également amovibles avec le reste de l’agitateur 10. De telles plaques 22 participent à réaliser une étanchéité intérieur/ extérieur. L’ensemble amovible peut constituer tout ou partie de l’ensemble agitateur selon l’invention.

[0027] Pour ce qui concerne l’actionnement de la rotation de l’agitateur 10, on dispose de nombreuses options. Par exemple, un système d’actionnement peut se composer d’une roue à dents droites, une chaîne, un pignon, un réducteur, un moteur. Dans une autre option, on peut prévoir une roue dentée dite rochet, un vérin qui lors de son extension met en rotation la roue en s’appuyant sur une des dents de la roue, un cliquet pour prévenir la rotation de la roue dans l’autre sens lors de la rétractation du vérin. Suivant encore une autre option, un moteur peut entraîner un train épicycloïdal. Dans tous les cas, on réalise une rotation autour d’un axe longitudinal X, horizontal, de l’agitateur 10, par entraînement depuis une extrémité 15a et/ou 15b de l’arbre d’agitateur 15.

[0028] Le système d’actionnement peut être situé en face avant ou arrière du digesteur 1. Les composants d’actionnement et d’entraînement ne sont pas illustrés car ils ne constituent pas des éléments importants au regard du type de problème à résoudre comme déjà discuté plus haut.

[0029] Typiquement, on prévoit d’entraîner en rotation l’agitateur 10 par des extrémités, constituées ici par des tenons 11, 12 formant des saillies axiales El, E2 de l’arbre d’agitateur 15. Ces tenons 11, 12 sortent de l’enceinte 2, respectivement à deux extrémités opposées 15a, 15b de l’arbre d’agitateur 15. On comprend que le mode d’entraînement en rotation de l’agitateur 10 est compatible avec un passage d’un liquide caloporteur LC vers des zones creuses de l’agitateur, en particulier la canalisation C2. Le ou les tenons 11, 12 jouent un rôle dans cette circulation, pour acheminer le liquide LC depuis une entrée de liquide 7 et/ou pour l’évacuer vers une sortie de liquide 8.

[0030] Ainsi, afin de chauffer la matière dans le volume V interne de l'enceinte 2, on peut utiliser une ou plusieurs zones de chauffage dont la canalisation C2, dans laquelle circule un liquide caloporteur LC depuis une entrée 7 située en dehors de l’enceinte 2 du digesteur 1. Un circuit interne à l’agitateur 10, pour faire circuler le liquide caloporteur LC autour de l’espace intérieur creux 20, est avantageux pour chauffer la matière au cœur du digesteur sans pour autant trop alourdir l’agitateur 10. Le liquide caloporteur LC peut sortir de la même façon, de préférence par un côté opposé. En effet l’arbre d’agitateur 15 peut présenter un volume de remplissage en liquide caloporteur inférieur à la moitié, et par exemple inférieur au tiers, du volume total intérieur délimité par l’enveloppe externe 32. Lorsque l’enveloppe est cylindrique, elle présente un diamètre D supérieur au diamètre intérieur d2 du tube interne 31 et la relation suivante peut être satisfaite : 0,5 < d2/D < 0,9

De plus, pour un chauffage efficace dans le digesteur anaérobie, ce diamètre D peut dépasser 400 ou 500 mm. Par ailleurs, ce diamètre D peut être de vingt à cinquante fois plus petit que la longueur de l’enveloppe externe 32.

[0031] Il est décrit à présent plus en détail des options pour réaliser le chauffage.

[0032] On décrit maintenant la structure de l’agitateur 10 et le circuit intégré pour chauffer la biomasse, par échange de chaleur au travers de la paroi externe échangeuse P32 de l’enveloppe 32 délimitant extérieurement l’arbre d’agitateur 15.

[0033] En référence aux figures 2, 3A et 3B, l’arbre d’agitateur 15 inclut essentiellement deux tubes concentriques : le tube interne 31 non rempli de liquide et le tube de l’enveloppe externe 32. Le tube interne 31 peut être rempli d’air et permet d’améliorer la flottabilité du mélangeur lorsqu’il est immergé. Le liquide ou fluide caloporteur circule en périphérie de ce tube interne 31, sous l’enveloppe 32, dans une canalisation C2 de section généralement annulaire. L’arbre d’agitateur 15 présente ainsi une structure intérieure tubulaire 3 se composant du tube interne 31, du tube de l’enveloppe externe 32, de deux portions radiales 32a, 32b formant deux extrémités opposées 32a, 32b de l’enveloppe externe 32, cette structure intérieure tubulaire 3 étant ici complétée par :

- des couronnes annulaires de renforcement 16, 17, 18 formées extérieurement sur le tube interne 31 ; et

- les deux tenons 11,12 qui traversent respectivement les portions radiales 32a, 32b pour se connecter rigidement, avec un effet anti-rotation entre les tenons et l’enveloppe externe 32.

[0034] Chacun des tenons 11,12 peut présenter une section transversale réduite par rapport à la section transversale de l’enveloppe externe 32. Ici le diamètre dl de cette section cylindrique est à la fois plus petit que le diamètre D de l’enveloppe externe 32 et plus petit qu’un diamètre intérieur d2 du tube interne 31. Dans le mode de réalisation illustré, chaque tenon 11,12 délimite en outre un canal interne Cl, C3, de sorte qu’un premier tenon 11 communique avec l’entrée 7 via son canal Cl et un deuxième tenon 12 communiquant avec une sortie, ici à l’opposé, via son canal C3.

[0035] Le tube interne 31, légèrement plus court que l’enveloppe externe 32, ne s’étend pas jusqu’aux extrémités respectives 32a, 32b, ici constituée par les portions radiales de diamètre D. Dans ce cas, la terminaison Tl et la terminaison T2 du tube interne 31 peuvent être en vis-à-vis par leur face axialement externe (directement en vis-à-vis) d’une face intérieure des extrémités 32a, 32b, respectivement.

[0036] Dans les exemples illustrés, les portions radiales sont des disques traversés chacun par un tenon 11 ou 12 recouvrant respectivement les extrémités axiales ouvertes de l’enveloppe 32, en formant les extrémités 32a, 32b. Ces disques peuvent être soudés ou fixés de façon étanche sur les tenons 11, 12, respectivement. Dans l’espace ou zone ZR1, ZR2 ménagée entre chaque extrémité 32a, 32b et la terminaison correspondante Tl, T2, on prévoit une circulation radiale de liquide permise par la présence d’un ou plusieurs trous ou passages radiaux 13 dans la paroi du tenon 11, 12, afin de faire communiquer chaque canal interne Cl, C3 d’un tenon 11,12 avec deux zones terminales opposées de la canalisation C2. Dans tout ce qui suit, on appellera zone de circulation radiale ZR1, RZ2, chaque zone où le liquide caloporteur LC circule radialement entre une région située le long de la paroi échangeuse P32 et l’intérieur d’un tenon 11 ou 12.

[0037] Sur le tube interne 31, les couronnes annulaires de renforcement 16, 17, 18 sont réparties longitudinalement, avec deux couronnes extrêmes 16 et 18 formées par les terminaisons Tl et T2. Ces couronnes présentent des encoches 19 adjacentes à l’enveloppe externe 32 qui permettent au liquide caloporteur LC de passer de l’une à l’autre entre la zone de circulation radiale ZR1, ou ZR2 d’une part et la canalisation C2 d’autre part. Une pluralité de couronnes intermédiaires 17, sont aussi prévues pour une reprise des efforts, par exemple avec le même type d’encoches 19, de sorte que le liquide caloporteur LC peut circuler longitudinalement en périphérie et le long du tube interne 31, d’une extrémité 15a à l’autre extrémité 15b de l’arbre d’agitation 15. On comprend que les couronnes annulaires de renforcement 16, 17, 18 soutiennent le tube de l’enveloppe externe 32 et empêchent des déformations de cette enveloppe externe 32. Bien entendu, on peut utiliser tout type d’entretoises ou élément de renfort de géométrie différente, afin de renforcer la structure intérieure tubulaire 3.

[0038] Avec cet agencement de la structure 3, du liquide caloporteur LC peut entrer dans l’arbre d’agitateur 15 par l’entrée 7 (cf. figure 1) prévu dans la saillie El du premier tenon 11. Comme visible sur la figure 3A, ce liquide peut ensuite circuler dans le canal interne Cl et rejoindre la zone de circulation radiale ZR1, puis circuler longitudinalement dans la canalisation C2, parallèlement à l’axe longitudinal X horizontal de l’agitateur 10 (entre les deux tubes principaux de la structure 3), par exemple depuis la face avant vers la face arrière du digesteur 1. Sur l’exemple non limitatif illustré sur la figure 3B, il est prévu une autre zone de circulation radiale ZR2, entre la terminaison T2 et l’extrémité 32b, afin que le liquide ayant circulé dans la canalisation C2 rejoigne le canal C3 pour sortir de l’enceinte 2 et atteindre la sortie 8 à l’extérieur (cf. figure 1).

[0039] Typiquement, la face avant est la face d’entrée des substrats. On peut observer ici que le fluide caloporteur LC ne circule pas dans les pales ou bras 14, le remplissage de la canalisation C2 pouvant être du genre illustré sur la figure 5 ou du genre illustré sur la figure 7, de manière non limitative pour une configuration donnée de remplissage de l’ensemble agitateur. La paroi P32 de l’enveloppe 32 peut être étanche/imperméable aux liquides. Dans une variante, tout ou partie des bras peut aussi former un circuit pour du liquide caloporteur. Pour des raisons d’équilibrage, on peut éventuellement disposer les bras à remplir de façon horizontale dans une configuration de remplissage de l’ensemble agitateur.

[0040] La structure 3 peut présenter un épaulement 25 (cf. figure 3B) en raison de la réduction de section entre le tube interne 31 et le tenon 11 ou 12 qui prolonge axialement ce tube interne 31. La zone de circulation radiale ZR1, ZR2, intérieure à l’enveloppe 32 et allant au-delà de cet épaulement 25, peut être axialement courte, et par exemple plus petite que le diamètre externe dl du tenon 11 ou 12 délimitant intérieurement cette zone/région. Dans des variantes, cet épaulement 25 peut être remplacé par une autre géométrie, par exemple avec une transition de section plus progressive sur tout ou partie de la terminaison Tl, T2.

[0041] On décrit à présent des exemples de réalisation permettant une purge d’air lors d’une phase de remplissage en liquide caloporteur de la canalisation C2 interne à l’arbre d’agitateur 15.

[0042] Du fait du grand diamètre D de l’enveloppe externe 32, le remplissage complet de la canalisation C2 est rendu complexe. En effet, le niveau de remplissage maximum NM peut seulement correspondre au haut de la section de passages des canaux Cl et/ou C3. On voit, sur la figure 5 par exemple, qu’il est souhaitable de remplir la canalisation C2 en liquide tout autour du tube interne 31, à un niveau plus haut que celui des tenons 11, 12 dans lesquels sont formés les canaux Cl, C3.

[0043] Selon un premier mode de réalisation, préféré, illustré notamment sur les figures 1 et 3A à 5, on prévoit un organe de purge d’air dont un point haut s’étend typiquement dans une des zones ZR1, ZR2 ou en position adjacente à ces zones. Ici on prévoit par exemple un tube qui remonte vers un point haut dans la première zone de circulation radiale ZR1, entre la première terminaison Tl et l’extrémité 32a de l’enveloppe externe 32. Le tube est par exemple un tube coudé 40 ayant à son point haut un bord B40 délimitant une ouverture d’évacuation d’air 01.

[0044] Dans l’exemple de la figure 3A, on prévoit ainsi un organe de purge d’air qui consiste en un tube coudé 40 traversant radialement le premier tenon 11. En variante, on peut prévoir un tube non coudé se raccordant directement sur le tenon, de façon étanche, pour communiquer avec un canal spécifique du tenon distinct et/ou parallèle au canal Cl. Ce type de tube 40 permet de former, à une extrémité de tube distale du tenon 11 et dans la canalisation C2, l’ouverture d’évacuation d’air 01. Il délimite tout ou partie d’une voie d’échappement d’air VA. L’ouverture ou débouché externe 02 du tube 40 se situe en dehors de l’enceinte 2. Le débouché 02 ou un tronçon terminal de la voie VA est par exemple muni d’un robinet ou d’un bouchon (bouchon mis en place postérieurement au remplissage). Le tube 40 a ici une paroi en matériau imperméable. Une conception en deux parties du tube coudé 40 peut être préférée, avec par exemple un total de deux zones coudées (ou éventuellement davantage) à la fin de l’assemblage. [0045] Il peut être prévu, dans le tube coudé 40, une portion ayant une extension sensiblement verticale, dans la configuration de remplissage de l’ensemble agitateur telle que montré sur la figure 5. Cette portion s’étend verticalement entre une extrémité basse correspondant à une zone coudée ZC adjacente à un tronçon de la voie d’échappement d’air VA qui traverse horizontalement l’un des tenons 11, 12 et une extrémité haute où est formée l’ouverture d’évacuation d’air 01, plus haut qu’un niveau de hauteur des tenons 11, 12. Dans l’exemple représenté, le tenon sur lequel se raccorde le tube 40 est le premier tenon 11 par où arrive le liquide caloporteur LC, le tube 40 étant monté dans l’extrémité 15a. La figure 3B montre dans ce cas une extrémité 15b sans organe de purge similaire.

[0046] Dans une variante, on peut inverser les positions en plaçant le tube 40 ou un organe similaire du côté de l’extrémité 15b, près d’une sortie 8 pour l’évacuation du liquide caloporteur. Selon une autre option, on peut positionner un organe de purge des deux côtés, ce qui peut constituer une sécurité en cas de dégradation accidentelle de l’un des deux organes de purge alors prévus à chaque extrémité 15a, 15b.

[0047] Plus généralement pour ce qui concerne la phase de remplissage, on comprend qu’on peut positionner l’agitateur 10 d’une façon telle que l’ouverture d’évacuation d’air 01 se situe dans un point haut. Pour cela, le digesteur 1 peut disposer de moyens de repérage en position angulaire permettant de placer l’arbre d’agitateur 15 dans la configuration horizontale de remplissage, les moyens de repérages étant conçus pour visualiser et/ou caler une position angulaire de l’arbre d’agitateur 15 bien définie (et typiquement prédéfinie) dans laquelle l’ouverture d’évacuation d’air 01 est au plus haut. Dans le cas d’un actionnement mécanique utilisant une roue dentée, il peut être avantageux pour l’opérateur de simplement visualiser, par un indicateur extérieur sur ou près de cette roue, que l’organe de purge 40, 40’ va être dans la position souhaitée pour permettre une purge efficace.

[0048] Après avoir positionné l’agitateur 10 dans une configuration de remplissage (configuration correcte/optimale) dans laquelle le tube 40 est comme représenté sur les figures 3 et 4, en faisant la liaison fluidique entre le haut (proche du tube de l’enveloppe externe 32) et l’extérieur du digesteur 1, il est permis de commencer le remplissage en liquide caloporteur. Eventuellement, le positionnement vers ce qu’on vient de définir comme étant la configuration de remplissage correcte/optimale peut être obtenu en cours de remplissage mais, dans ce cas, on évite typiquement de commencer le remplissage avec l’ouverture 01 placée en bas (dans une position diamétralement opposée à la position prévue d’une configuration de remplissage correcte).

[0049] En référence à la figure 5, le remplissage peut continuer de s’effectuer, même après avoir complètement rempli chacun des canaux Cl et C3 des tenons 11, 12. En effet, grâce au tube 40 ou organe de purge similaire, de l’air est chassé lors du remplissage de l’agitateur 10 mélangeur. On évite la situation avec volume perdu VP lorsqu’il existe une voie d’échappement d’air VA formée par une paroi distincte de celle délimitant le canal Cl ou C3 où doit circuler le liquide caloporteur LC. Il est permis de purger cet air par la voie d’échappement d’air VA alors que les deux tenons 11, 12 de l’agitateur 10 sont au maximum de remplissage en liquide.

[0050] Dans une option préférée, le tube 40 ne sert qu’à évacuer de l’air. L’eau ou autre liquide caloporteur LC ne circule pas à travers ce tube 40 en fonctionnement normal. Par ailleurs, l’évacuation d’air permise par ce type d’organe de purge peut s’effectuer en pression. Il est ici avantageux de mettre en pression le liquide caloporteur LC, dans la canalisation C2, pour des besoins de chauffage. La voie d’échappement d’air VA peut permettre alors de purger de l’air résiduel de la canalisation C2 tout en maintenant la pression du circuit de chauffage. Typiquement il suffit de disposer d’un robinet, par exemple en position haute sur un des tenons 11, 12, par lequel peut déboucher la voie d’échappement d’air VA. Ce robinet pourra, par exemple, être en position haute (comme l’ouverture 01 associée, en servant de moyen de repérage) lorsque l’on souhaite purger de l’air piégé/accumulé au cours du temps dans la canalisation C2. Autrement dit, la voie d’échappement d’air VA sert non seulement à obtenir un remplissage optimisé en liquide caloporteur LC mais peut aussi chasser l’air dans des phases de fonctionnement du digesteur 1, après remplissage et mise en pression du liquide caloporteur LC.

[0051] On décrit maintenant un deuxième mode de réalisation, illustré notamment sur les figures 6 et 7, où l’on prévoit également un organe de purge d’air dont un point haut s’étend typiquement vers la zone ZR2 (qui est une zone de circulation radiale centripète, contrairement à la zone ZR1).

[0052] Ici, on prévoit une entrée de liquide caloporteur 7 du côté du premier tenon 11, tandis que l’ouverture d’évacuation d’air 01’ est formée par un organe de purge d’air 40’ agencé à proximité de la zone de circulation radiale ZR2 pour le retour de liquide dans le deuxième tenon 12 et qui s’étend autour du tube interne 31 pour former un élément de barrage 18’ annulaire. Cet élément de barrage 18’ consiste ici en une couronne annulaire ayant une ou plusieurs encoches situées d’un même côté ou une seule ouverture qui constitue l’ouverture d’évacuation d’air 01’. Cet élément 18’ peut être proche structurellement de la couronne 18 du premier mode de réalisation. Cependant, il y a une seule zone de passage pour le liquide caloporteur LC correspondant à une position angulaire permettant d’obtenir une configuration de remplissage avec tout le liquide caloporteur LC qui doit surmonter l’élément de barrage 18’ pour rejoindre la zone ZR2, via l’ouverture 01’.

[0053] Plus généralement, on a un organe de purge 40’ incluant un élément de barrage obligeant le liquide caloporteur LC à passer par au moins une ouverture d’évacuation d’air 01’, au-dessus d’un ou plusieurs bords B40’ de l’élément de barrage 18’ annulaire, ce ou ces bords B40’ étant conçus pour délimiter un niveau maximal NM de remplissage de la canalisation C2 en liquide caloporteur LC, dans la configuration horizontale de remplissage, qui se situe bien plus haut que le niveau de fin de remplissage des canaux Cl, C3.

[0054] Avec cette option, une simple plaque transversale (par exemple verticale ou éventuellement inclinée) entre les deux tubes concentriques de la structure 3 permet de créer une chambre d’aération vers la face arrière du digesteur 1, ici au niveau du haut de la zone de circulation radiale ZR2. Un petit orifice en partie haute de cette plaque constituant l’élément de barrage 18’ permet de remplir la grande majorité de la canalisation C2 de l’arbre d’agitateur 15 en liquide caloporteur LC sans que ce liquide ne soit évacué par la face arrière du mélangeur, comme montré par l’évolution de remplissage représentée en figure 7.

[0055] Sur la figure 7, on peut voir en pratique que l’air à droite de l’élément de barrage 18’ va être chassé/purgé vers la gauche, via l’ouverture 01’ qui est dans un point haut dans la configuration de remplissage. On purge progressivement de l’air à proximité de la face interne de la paroi externe échangeuse P32 lorsque le remplissage a dépassé le niveau des tenons 11, 12. La voie d’échappement d’air VA, pouvant inclure ici la totalité du canal C3, communique avec l’air ambiant extérieur pendant l’essentiel de la phase de remplissage.

[0056] En revanche, une fois que le liquide LC franchit le bord B40’ de l’élément de barrage 18’, le canal C3 du tenon 12 est ensuite rempli, ce qui qui empêchera de remplir la partie haute de la zone de circulation radiale ZR2, avec un petit volume perdu VP où l’air est piégé. Le niveau maximum de remplissage NM reste cependant bien supérieur au niveau des tenons 11, 12 et on obtient un remplissage optimisé. L’air aussi piégé dans la partie haute de la canalisation C2 est ici réduit, compte tenu du niveau de hauteur (élevé) du bord B40’.

[0057] Pendant la purge d’air dans le cas du deuxième mode de réalisation, la pression du circuit de chauffage est typiquement nulle. On comprend que la section de passage de l’ouverture d’évacuation d’air 01’ peut correspondre à la section de passage d’un tenon 11 ou 12, afin de limiter les pertes de charge. Dans des variantes de réalisation, l’élément de barrage peut être du type expansible et/ou déplaçable, par exemple pour diminuer l’effet de barrage une fois le remplissage fini. On peut aussi prévoir un clapet sensible à la pression de liquide ou actionnable à distance ou par la chaleur, et qui peut former un passage additionnel au travers de l’élément de barrage 18’ seulement au-delà d’un seuil de remplissage.

[0058] Dans le deuxième mode de réalisation, la voie d’évacuation VA peut disposer d’une ouverture 02’ formé sur le tenon 12 pour évacuer l’air hors de l’enceinte 2, avec une possibilité de boucher cette ouverture 02’. Cette ouverture 02’ peut être radiale, axiale ou conçue selon diverses options, avec de préférence une possibilité de bouchage pour ne pas interférer avec la circulation du liquide caloporteur LC, une fois le remplissage fini.

[0059] Bien que la présente invention ait été décrite/illustrée en présentant deux modes de réalisation (dont un préféré), afin d'en faciliter une meilleure compréhension, il convient de noter que d’autres options conviennent pour réaliser simultanément un échange de chaleur et une agitation par une même structure d’extension sensiblement horizontale. Il doit être évident pour les personnes versées dans l’art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l’éloigner du domaine d’application de l’invention comme revendiqué.

[0060] Ainsi, bien qu’on ait illustré un tube interne et un tube d’enveloppe externe de forme cylindrique et s’étendant de façon concentrique autour de l’axe longitudinal X, des variantes de forme peuvent être utilisées. Egalement, les bras 14 de l’agitateur peuvent être répartis à la fois sur la longueur de l’arbre d’agitateur et réparti sur différentes positions sur la circonférence de la paroi de l’enveloppe externe, éventuellement en ayant plusieurs bras au niveau d’une même région axiale.

Claims

[Revendication 1]

Revendications

Ensemble agitateur d’un digesteur anaérobie (1), comportant un agitateur (10) pourvu d’un arbre d’agitateur (15) s’étendant suivant un axe longitudinal (X) et de bras (14) raccordés radialement à l’arbre d’agitateur (15), des moyens de support (6a, 6b) permettant de maintenir l’agitateur (10) de façon horizontale, l’arbre d’agitateur (15) présentant une enveloppe externe (32) tubulaire, s’étendant autour de l’axe longitudinal (X) et destinée à être en contact avec de la matière présente dans une enceinte (2) du digesteur (1) par une paroi externe échangeuse (P32), l’agitateur (10) étant adapté pour tourner autour de l’axe longitudinal (X) dans un état monté dans l’enceinte (2), caractérisé en ce que l’arbre d’agitateur (15) comprend :

- une structure intérieure tubulaire (3), comprenant un tube interne (31) qui s’étend longitudinalement sous l’enveloppe externe (32) de façon à délimiter une canalisation (C2) allongée pour la circulation d’un liquide caloporteur (LC), entre le tube interne (31) et l’enveloppe externe (32), la structure intérieure tubulaire (3) présentant deux tenons axiaux (11, 12) de section transversale réduite par rapport à la section transversale de l’enveloppe externe (32), avec un premier tenon (11) raccordé à une première terminaison (Tl) du tube interne (31) et un deuxième tenon (12) raccordé à une deuxième terminaison (T2) du tube interne (31) axialement opposée à la première terminaison (Tl), la canalisation (C2) étant alimentée en liquide caloporteur (LC) via un passage ou canal interne (Cl) d’un des deux tenons (11) ; et

- un organe de purge d’air (40 ; 40’) ayant une paroi délimitant une ouverture d’évacuation d’air (01 ; 01’) distante de l’axe longitudinal (X) et proche d’une face interne de la paroi externe échangeuse (P32), l’ouverture d’évacuation d’air (01 ; 01’) étant prévue pour former, dans un point haut de la canalisation (C2) pour une configuration horizontale de remplissage de la canalisation (C2) en liquide caloporteur, une entrée d’une voie d’échappement d’air (VA), cette voie d’échappement d’air (VA) communiquant avec l’air ambiant extérieur, de préférence via un passage formé dans un creux ou dans un canal interne (Cl, C3) d’un des tenons (11, 12), l’organe de purge d’air (40 ; 40’) incluant un bord (B40 ; B40’) de l’ouverture d’évacuation d’air permettant de délimiter un niveau maximal (NM) de remplissage de la canalisation (C2) en liquide caloporteur (LC) dans la configuration horizontale de rem-

plissage. [Revendication 2] Ensemble agitateur selon la revendication 1, dans lequel les deux tenons (11, 12) délimitent chacun un canal interne (Cl, C3) axial communiquant avec la canalisation (C2), de préférence par au moins un trou ou passage radial (13), et étant adaptés pour former des saillies axiales (El, E2) sortant de l’enceinte (2) respectivement à deux extrémités opposées (15a, 15b) de l’arbre d’agitateur (15), afin de faire circuler le liquide caloporteur (LC) entre l’intérieur et l’extérieur de l’enceinte (2) du digesteur (1) via ledit canal interne (Cl, C3). [Revendication 3] Ensemble agitateur selon la revendication 2, dans lequel la structure intérieure tubulaire (3) présente des couronnes annulaires de renforcement (16, 17, 18) formées extérieurement sur le tube interne (31) et réparties longitudinalement, les couronnes annulaires de renforcement (16, 17, 18) soutenant l’enveloppe externe (32) et étant ajourées, en ayant de préférence des encoches (19) adjacentes à l’enveloppe externe (32) qui permettent au liquide caloporteur de circuler le long du tube interne (31) d’une extrémité (15a) à l’autre (15b) de l’arbre d’agitation (15). [Revendication 4] Ensemble agitateur selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’enveloppe externe (32) comprend une première portion radiale entourant un premier des deux tenons (11) et une deuxième portion radiale entourant un deuxième des deux tenons (12), lesdites portions radiales formant deux extrémités opposées (32a, 32b) de l’enveloppe externe (32), et dans lequel l’arbre d’agitateur (15) inclut deux zones de circulation radiale (ZR1, ZR2) dont l’une, située au niveau du premier tenon (11), s’étend axialement entre la première terminaison (Tl) du tube interne (31) et la première portion radiale du tube externe (32), et l’autre, située au niveau du deuxième tenon (12), s’étend axialement entre la deuxième terminaison (T2) du tube interne (31) et la deuxième portion radiale du tube externe (32). [Revendication 5] Ensemble agitateur selon la revendication 4, comprenant une entrée de liquide caloporteur (7) du côté du premier tenon (11), l’ouverture d’évacuation d’air (01’) de l’organe de purge d’air (40’) étant placée dans ou adjacente à la zone de circulation radiale (ZR2) qui est : - délimitée axialement entre la deuxième terminaison (T2) du tube interne (31) et la deuxième portion radiale du tube externe (32) ; et - délimitée radialement entre une portion du deuxième tenon (12) et la paroi externe échangeuse (P32) ;

sachant que l’ouverture d’évacuation d’air (01’) est adjacente à un élément de barrage (18’) annulaire autour du tube interne (31) et obligeant le liquide caloporteur (LC) à passer par l’ouverture d’évacuation d’air (01’), au-dessus de l’élément de barrage (18’) annulaire pour se déverser depuis la canalisation (C2) vers la zone de circulation radiale (ZR2), au moins dans la configuration horizontale de remplissage de la canalisation (C2) en liquide caloporteur. [Revendication 6] Ensemble agitateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’organe de purge d’air comprend un tube (40) coudé et/ou raccordé à l’un des tenons (11, 12) pour former l’ouverture d’évacuation d’air (01) et la voie d’échappement d’air (VA), le tube (40) formant l’ouverture d’évacuation d’air (01) ayant une paroi en matériau imperméable. [Revendication 7] Ensemble agitateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 et 6, dans lequel, alors que le liquide caloporteur (LC) est mis sous pression dans la canalisation (C2) pour des besoins de chauffage, la voie d’échappement d’air (VA) est conçue et agencée pour permettre de purger de l’air de la canalisation (C2) tout en maintenant le liquide caloporteur (LC) en pression. [Revendication 8] Ensemble agitateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tube interne (31) délimite un espace intérieur creux (20) qui s’étend longitudinalement entre la première terminaison (Tl) et la deuxième terminaison (T2), en séparant de façon étanche l’espace intérieur creux (20) et la canalisation (C2) pour la circulation du liquide caloporteur (LC). [Revendication 9] Procédé de remplissage en liquide caloporteur d’un ensemble agitateur équipant un digesteur anaérobie (1), utilisant un agitateur (10) pourvu d’un arbre d’agitateur (15) et de bras (14) raccordés radialement à l’arbre d’agitateur (15), maintenu de façon horizontale et adapté pour tourner autour de son axe longitudinal (X) dans un état monté dans une enceinte (2) du digesteur, l’arbre d’agitateur (15) présentant d’une part une enveloppe externe (32) tubulaire, s’étendant autour de l’axe longitudinal (X) et destinée à être en contact avec de la matière présente dans une enceinte (2) du digesteur (1) par une paroi externe échangeuse (P32), et d’autre part une structure intérieure tubulaire (3) comprenant un tube interne (31) qui s’étend longitudinalement sous l’enveloppe externe (32) de façon à délimiter une canalisation (C2) allongée pour la circulation d’un liquide caloporteur (LC), entre le tube interne (31) et

l’enveloppe externe (32), la structure intérieure tubulaire (3) présentant deux tenons axiaux (11, 12) de section transversale réduite par rapport à la section transversale de l’enveloppe externe (32), avec un premier tenon (11) raccordé à une première terminaison (Tl) du tube interne (31) et un deuxième tenon (12) raccordé à une deuxième terminaison (T2) du tube interne (31) axialement opposée à la première terminaison (Tl), le procédé comprenant les étape consistant essentiellement à :

- placer l’arbre d’agitateur dans une configuration horizontale de remplissage, de façon à positionner une ouverture d’évacuation d’air (01 ; ΟΓ) dans un point haut de la canalisation (C2), à distance de l’axe longitudinal (X) et proche d’une face interne de la paroi externe échangeuse (P32);

- réaliser un remplissage de la canalisation (C2) en liquide caloporteur, en alimentant en liquide caloporteur (LC) la canalisation (C2) via un passage ou canal interne (Cl) d’un des deux tenons (11) ; et - purger de l’air à proximité de ladite face interne de la paroi externe échangeuse (P32) pendant le remplissage, par utilisation de l’ouverture d’évacuation d’air (01 ; 01’) qui forme une entrée d’une voie d’échappement d’air (VA) communiquant avec l’air ambiant extérieur, de préférence via un passage formé dans un creux ou dans un canal interne (Cl, C3) d’un des tenons (11, 12).

[Revendication 10] Digesteur anaérobie pour la production de biogaz, comprenant :

- l’ensemble agitateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 ; et

- une enceinte (2) formant un fermenteur, traversée horizontalement par l’agitateur (10) de l’ensemble agitateur.