WO2022223289A1 - Dispositif de traitement d'un produit - Google Patents

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WO2022223289A1
WO2022223289A1 PCT/EP2022/058973 EP2022058973W WO2022223289A1 WO 2022223289 A1 WO2022223289 A1 WO 2022223289A1 EP 2022058973 W EP2022058973 W EP 2022058973W WO 2022223289 A1 WO2022223289 A1 WO 2022223289A1
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enclosure
screw
product
rotation
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PCT/EP2022/058973
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Olivier Lepez
Philippe Sajet
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E.T.I.A. - Evaluation Technologique, Ingenierie Et Applications
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Publication date
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    • F26B25/16—Chambers, containers, receptacles of simple construction mainly closed, e.g. drum

Definitions

  • the present invention relates to a treatment device (drying, debacterization, cooking, roasting, pyrolysis, toasting, decarbonation, activation, etc.) of a product.
  • a heat treatment device comprising an enclosure and means for conveying the product between the inlet of the enclosure and the outlet of the enclosure which comprise a screw and means for driving the screw in rotation in the 'pregnant.
  • the device further comprises means for heating the screw by the Joule effect.
  • the product to be treated is usually introduced at the inlet of the enclosure in the form of divided solids.
  • the screw continuously pushes the particles of product towards the outlet of the enclosure. Due to the temperature of the screw, the product is heated as it progresses, which allows its heat treatment.
  • An object of the invention is to propose a processing device which makes it possible to obviate the aforementioned problem.
  • a device is proposed treatment of a product comprising:
  • the screw and the enclosure are mounted in the device to jointly rotate around an axis of rotation, the device thus comprising means for driving in rotation an assembly formed by the enclosure and the screw according to said axis.
  • the enclosure comprises several layers of which at least one of the layers is thermally insulating.
  • the enclosure comprises a layer of refractory material.
  • the device further comprises an inlet chamber and an outlet chamber surrounding the enclosure, the inlet chamber, the enclosure being rotatably mounted vis-à-vis these two chambers.
  • the drive means are connected only to the enclosure.
  • the drive means comprise two members coupled to each other, one of the members being linked to the enclosure and the other of the members being linked to the frame.
  • the screw extends into the enclosure so as to be in contact with the walls of the enclosure at least when the screw is heated.
  • the device comprises at least one guide in rotation of the enclosure.
  • the rotating guide comprises two members cooperating together, one of the members being linked to the enclosure and the other of the members being linked to a frame of the device.
  • the device comprises a frame in at least two parts that are movable relative to each other, the enclosure being fixed to one of the parts.
  • one of the parts can be tilted with respect to the other of the parts.
  • one of the parts can be tilted with respect to the other of the parts in an angular range comprised between 0 and 10 degrees.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a device according to a particular embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic longitudinal sectional view of the device shown in Figure 1.
  • the device is applicable to any type of treatment of a product (drying, debacterization, cooking, roasting, pyrolysis, toasting, activation, decarbonization, etc.).
  • the device comprises a structure 1 which is kept at a distance from the ground by means of a frame 3 which will be detailed below.
  • the structure comprises an enclosure 2 which extends longitudinally in a general direction.
  • the enclosure 2 here has an outer casing 4.
  • the outer casing 4 is for example made of metallic material.
  • the outer casing 4 is made of steel, such as stainless steel, and for example non-magnetic.
  • the enclosure 2 comprises an internal casing 6 made of refractory material which is arranged in the external casing 4.
  • the outer casing 4 and the inner casing 6 are not in contact with each other.
  • the enclosure 2 comprises at least one intermediate cover 5 of thermally insulating material extending between the inner envelope 6 and the outer envelope 4.
  • the cover 5 is for example made of rock wool or a more technical material and more resistant to very high temperatures.
  • the different layers forming the enclosure 1 (namely here the internal envelope 6, the cover 5 and the external envelope 4) each have a general direction coincident with or parallel to the general direction of the enclosure 2.
  • the different layers have a circular section.
  • the different layers are preferably coaxial with each other.
  • the different layers all have the same length here (length considered according to the direction general of the enclosure).
  • the structure comprises at least one inlet chamber 7 arranged in the extension of the enclosure 2 at the level of a first longitudinal end of the enclosure 2, inlet chamber 7 through which at least one product is introduced .
  • the inlet chamber 7 and the enclosure 2 also communicate with each other to allow the passage of at least one product between the inlet chamber 7 and the enclosure 2.
  • a single product is introduced.
  • Said product is introduced into the device preferably in the form of divided solids.
  • the divided solids can be in the form of powders, granules, pieces, fibers, sheets ... and be of vegetable, mineral, chemical nature ...
  • the product can thus be of any type (wood, plastic, mud, waste, biomass , coal, calcium oxide, calcium carbonate, calcium hydroxide).
  • the device 1 comprises an inlet chimney 8 (not visible in FIG. 2) which is connected in a sealed manner to the inlet chamber
  • the inlet chimney 8 is for example connected to a device for grinding, compacting, extrusion, melting, metering or granulation of the product considered in divided solids.
  • the structure further comprises at least one outlet chamber 9 arranged here in the extension of the enclosure 2 substantially at the level of the second of the two longitudinal ends of the enclosure 2, outlet chamber 9 through which one recovers at least one sub - product resulting from the processing of the product.
  • the outlet chamber 9 and the enclosure 2 also communicate with each other to allow the passage of at least one product between the enclosure 2 and the outlet chamber 9.
  • the device comprises a first outlet chimney 10 which is connected in a sealed manner to the outlet chamber 9.
  • This first outlet chimney 10 extracts at least one solid by-product resulting from the treatment of the product introduced by the inlet chamber 7.
  • the first outlet chimney 10 is for example connected to a by-product cooling device or a by-product post-treatment device.
  • the device 1 comprises a second outlet chimney he which is connected in a sealed manner to the outlet chamber 9.
  • This second outlet chimney he extracts at least one gaseous by-product resulting from the treatment of the product introduced by the inlet chamber 7.
  • the nature of the gaseous by-product concerned will depend on the type of reaction targeted: it may thus be gas, smoke, water vapour, heavy metal, carbon dioxide, monoxide carbon, dihydrogen or any other gaseous product.
  • the second outlet chimney 11 is for example connected to a device for cooling a by-product or to a device for post-processing the by-product.
  • the inlet chamber 7, the enclosure 2 and the outlet chamber 9 preferably extend coaxially with one another and in the general direction of the enclosure 2.
  • the enclosure 2 is moreover framed by the inlet chamber 7 upstream and through the outlet chamber 9 downstream.
  • Casings 12 are attached to each of the longitudinal ends of the structure 1.
  • one of the casings 12 is arranged in the extension of the inlet chamber 7, upstream of the inlet chamber 7, and the other of the boxes 12 in the extension of the outlet chamber 9, downstream of the outlet chamber 9.
  • Each box 12 extends longitudinally in the general direction of the enclosure 2.
  • the device 1 comprises a screw 13 having a longitudinal axis X, the longitudinal axis X here being parallel to the general direction of enclosure 2 and therefore of structure 1.
  • the screw 13 has the shape of a helical serpentine which is fixed at its two ends at the end of a shaft section 14, but this is of course only one example, and any other can be used. helical type geometry.
  • the screw 13 is thus here itself devoid of a shaft strictly speaking.
  • Each shaft section 14 is connected at its other end to a coaxial shaft which passes through the box 12 associated with it.
  • the screw 13 is entirely arranged in the enclosure 2.
  • one of the shaft sections 14 extends from one of the boxes 12 into the enclosure 2 crossing the chamber of inlet 7 and the other of the shaft sections 14 extends from one of the boxes 12 into the enclosure 2 crossing the outlet chamber 9.
  • At least one of the two boxes 12 is equipped with means ensuring the electric power supply of the screw 13 so that the latter forms a heating means by Joule effect.
  • said means comprise means for regulating the intensity of the electric current passing through the screw 13. The regulating means thus make it possible to adapt the electric current passing through the screw
  • the screw 13 therefore constitutes a heating means.
  • the screw 13 is formed in its mass of an electrically conductive material. Because the screw 13 extends directly inside the internal envelope of the enclosure, the screw 13 forms in addition to its functions of direct heating of the product coming into contact with it, a heating of the internal envelope 6 which thus itself constitutes a means of indirect heating of the product. Because the screw 13 is formed in its mass of an electrically conductive material, and is connected to at least one electrical energy supply source, it is preferable that the internal casing 6 be made of a material which is both refractory and electrically insulating. It may for example be a refractory concrete or a refractory ceramic material such as those commonly used to make furnace walls. Such materials have a very high melting point and in particular above 2000 degrees Celsius.
  • the inner envelope 6 is for example based on alumina (Al2O3) ⁇
  • the inlet chamber 7, the outlet chamber 9 and the chimneys 8, 10, 11 are preferably also made of refractory material of the same nature as that of the internal casing 6.
  • the screw 13 and the enclosure 2 are mounted in the device to rotate together around at least one axis, which here is the axis X.
  • the screw 13 and the internal casing 6 are shaped so that the internal casing 6 follows the external contour of the screw 13.
  • the internal diameter of the internal casing 6 is substantially the same as that of the screw 13 so that in service the screw 13 is in contact with the walls of the inner casing 6. Consequently, the screw 13 is integral in rotation around the axis X of the inner casing 6 (and hence the entire enclosure 2) due to the fact that the turns of the screw 13 are in contact with the internal envelope 6.
  • account is taken of the thermal expansion of the screw 13 during its operation to correspondingly size the inner casing 6.
  • the device thus comprises means for driving in rotation an assembly formed by the enclosure 2 and the screw 13 along the axis X.
  • Said means comprise for example two members coupled to each other, one of the members being linked to the enclosure 2 and the other of the members being linked to the frame 3, the assembly further comprising an element for driving moving one of the organs.
  • one of the organs comprises one or more pinions and the other of the organs one or more racks each coupled to one or more pinions.
  • one of the organs comprises a rack 14 and the other of the organs a pinion 15 cooperating with said rack 14.
  • the element for driving the pinion 15 in rotation is a motor assembly 16.
  • the rack 14 is fixed to the enclosure 2.
  • the rack 14 is here arranged so as to surround the enclosure 2 on the outside.
  • the rack 14 extends 360 degrees around the enclosure 2.
  • the rack 14 extends coaxially with enclosure 2 and therefore with the general direction of enclosure 2.
  • enclosure 2 is provided with a plurality of spacers 17 (only one of which is referenced here) which allow to maintain the rack 14 at a distance from the outer casing 4, thus facilitating the rotation of the enclosure 2 with respect to the frame 3.
  • the pinion 15 and the motor assembly 16 are fixed to the frame 3.
  • the rotation drive means are arranged in the device on the inlet chamber 7 side, downstream of the inlet chamber 7.
  • the rotation drive means here comprise rotation speed control means of the motor output shaft which include, for example, a variable speed drive.
  • the control means thus make it possible to adapt the speed of rotation of the enclosure 2 (and therefore of the screw 13 because the enclosure 2 and the screw 13 are related in rotation) to the conveyed product, that is to say to adapt the residence time of the product in the enclosure 1. From then on the product moves in the enclosure 1 by the joint rotation of the screw 13 and the enclosure 2.
  • the inlet 7 and outlet 9 chambers as well as the boxes 12 remain fixed vis-à-vis the frame 3.
  • bearings allow for example the rotation of the two shaft sections 14 through them (to allow the rotation of the screw 13 vis-à-vis them) and the bearings (or any other element such as for example rotary joints) allow the enclosure 2 to rotate with respect to the inlet 7 and outlet 9 chambers.
  • the screw 13 has a dual role of moving the product and heating the product by Joule effect.
  • the screw 13 therefore constitutes a heating transfer means.
  • the device comprises a frame 3 through which the structure 1 but also the boxes 12 rest on the ground.
  • Legs 18 extend between the frame 3 and at least one of the fixed parts of the device (box(es) 12 and/or inlet chamber 7 and/or outlet chamber 9). In the present case, legs 18 extend between each box 12 and frame 3 and legs 18 extend between inlet chamber 7 and frame 3 and legs 18 extend between outlet chamber 9 and frame 3.
  • the device comprises at least one guide in rotation of the enclosure 2 (and therefore of the screw 13) vis-à-vis the frame 3.
  • the rotating guide comprises for example two members cooperating together, one of the members being linked to the enclosure 2 and the other of the members being linked to the frame 3.
  • one of the organs comprises one or more it rollers and the other of the organs comprises one or more crowns of the tread type.
  • one of the organs comprises two rollers and the other of the organs a crown.
  • crown 19 is fixed to enclosure 2.
  • Crown 19 is here arranged so as to surround enclosure 2 on the outside.
  • crown 19 extends 360 degrees around enclosure 2.
  • crown 19 extends coaxially to enclosure 2 and therefore to the general direction of enclosure 2.
  • the enclosure 2 is provided with a plurality of spacers 20 (only one of which is referenced here) which make it possible to maintain the crown 19 at a distance from the outer casing 4, thus facilitating the rotation of the enclosure 2 opposite frame 3.
  • the rollers 21 are fixed to the frame 3.
  • the device comprises two rotating guides.
  • the device here comprises a first roller/ring assembly and a second roller/ring assembly which are preferably identical to each other and to what has been described above.
  • the first set is arranged on the inlet chamber 7 side, downstream of the inlet chamber 7, and the second set on the outlet chamber 9 side, upstream of the outlet chamber 9.
  • the rack and pinion assembly is here framed by the two rotating guides.
  • the frame 3 is in two parts that can be moved relative to each other.
  • the first part 22 is intended to rest on the ground to be immobile vis-à-vis the ground when using the device.
  • the second part 23 is movably mounted on the first part 22 according to a rotational movement.
  • the structure 1, the boxes 12, the rotating guides and the rotation drive means are carried by this second part 23.
  • the legs 18 are thus fixed at a first end to the second part 23 and at a second end to one of the boxes 12 or the inlet chamber 7 or the outlet chamber 9.
  • the second part 23 is movably mounted vis-à-vis the first part 22 according to a rotation of transverse axis Y which is here substantially orthogonal to the axis X when the second part 22 extends parallel to the first part 23 .
  • the first part 22 here extends horizontally so that the Y axis belongs to the horizontal plane when the second part 23 extends parallel to the first part 22.
  • the two parts of the frame 21, 22 are arranged so as to allow movement of the second part 22 vis-à-vis the first part 21 of between [0; 10] degrees and for example between [0; 5] degrees. This makes it possible to control the residence time of the product in the enclosure 2 by favoring more or less the flow by gravity in the enclosure 2.
  • the second part 22 is pivotally mounted on the first part 21 at one of the longitudinal ends of the structure 1 and preferably at the downstream longitudinal end of the structure 1 (i.e. outlet chamber side 9) .
  • the device comprises motorized displacement means of the second part 23 vis-à-vis the first part 21.
  • Said displacement means comprise for example one or more jacks 24 for raise the upstream end of the second part 23 vis-à-vis the upstream end of the first part 22 and thus tilt the structure 1 downstream of the device.
  • the screw 13 is energized allowing the heating of the product.
  • the screw 13 is heated so that the temperature in the internal casing is between 150 and 1600 degrees and preferably between 200 and 1500 degrees and for example between 500 and 1500 degrees Celsius.
  • the target temperature will depend on the desired treatment (for example, if the desired treatment is debacterization and/or toasting, the temperature will be between 150 and 500 degrees Celsius and preferably between 200 and 300 degrees Celsius; if the device is used as an oven (for cooking or pyrolysis of the product, for example) the temperature will be between
  • the Joule effect released by the screw 13 is adjustable (by modifying the intensity of the electric current passing through the screw) which makes it possible to very finely control the heating temperature of the screw 13 and therefore of the internal envelope 6.
  • the screw 13 and the enclosure 2 are driven in rotation. It is noted that the speed of rotation of the screw 13 like that of the enclosure 2 is adjustable (by modifying the speed of rotation of the motor assembly 16) which makes it possible to be able to control with precision the time of passage of the product in the enclosure 2.
  • enclosure 2 can be tilted with respect to the ground, which again makes it possible to be able to precisely control the time the product passes through enclosure 2.
  • the screw may be different from what has been indicated.
  • the screw may have a resistance which varies along the geometric axis of the screw as proposed in the patent FR 2 995986 of the present applicant.
  • the screw may be provided with a central shaft.
  • the inner casing is in one piece, the inner casing may be formed of at least two sections and/or of a succession of sections which can optionally be fitted into each other.
  • the internal casing may have a shape other than that described and for example have a section such that the internal part of the casing is rectangular or square.
  • the device may also comprise one or more heating elements of the internal casing as proposed in application PCT/EP2020/067397 of the present applicant and/or may comprise one or more heating elements external to the internal casing and/or one or more heating elements incorporated in the screw and/or one or more heating elements extending parallel to the screw. At least one of the elements may for example be a radiant tube.
  • the cover may not be in one piece but may be composed of several elements fixed together and/or fixed to the casing and/or fixed to the enclosure. We can get rid of a blanket.
  • the device may not be arranged horizontally but may be arranged for example vertically and/or obliquely.
  • the product is introduced in the form of divided solids into the enclosure, the product may be introduced in another form, for example liquid or still gassy.
  • Several products can be introduced simultaneously through the same inlet and, for example, a gas/product mixture.
  • the second product may thus be a gas (such as water vapor or other) coming to interact with the first product to treat it (for example to debacterize it or activate it).
  • the inlet or inlets associated with the gas can be shaped to inject the gas axially into the enclosure (i.e. parallel to the axis of the screw).
  • the number of inlets and outlets of the structure will vary accordingly. It will thus be possible to have several inputs (independent or not in pairs) and/or several outputs (independent or not in pairs; furthermore, an input and an output may or may not be independent of each other).
  • the frame may be of a single fixed part. The enclosure may thus not be tiltable and/or not mobile with respect to the ground.
  • the screw and the enclosure may be fixed to each other (for example by fasteners of the expansion joint type or elastic fixing in order to take into account any expansion of the screw in operation) or not be fixed to each other but only secured to each other in rotation as described (by tightening the screw in the inner casing).
  • the device may not include drive means in rotation directly driving the screw and/or directly driving the enclosure (and not only the enclosure as described).
  • the drive means in rotation could drive in rotation the shaft sections linked to the screw (the drive means being arranged in the boxes).
  • the rotation drive means may be different from what has been described.
  • the enclosure may be driven in rotation by a pulley-belt (toothed or not) or even by an endless screw/rack assembly or even directly by the motor shaft or via an additional shaft section.
  • the rotating guide may be different from what has been indicated and include, for example, a guide rail in which a corresponding guide runs.
  • the crown and/or the guide will be rigid and not flexible.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de traitement d'un produit comportant : - une enceinte (2), - des moyens de convoyage du produit qui comprennent une vis (13), - des moyens de chauffage par effet Joule de la vis, le dispositif étant caractérisé en ce que la vis et l'enceinte sont montées dans le dispositif pour tourner conjointement autour d'un axe géométrique de rotation (X), le dispositif comprenant ainsi des moyens d'entraînement en rotation d'un ensemble formé par l'enceinte et la vis selon ledit axe.

Description

DISPOSITIF DE TRAITEMENT D'UN PRODUIT DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif de traitement (séchage, débactérisation, cuisson, torréfaction, pyrolyse, toastage, décarbonation, activation ...) d'un produit.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Il est connu un dispositif de traitement thermique comportant une enceinte et des moyens de convoyage du produit entre l'entrée de l'enceinte et la sortie de l'enceinte qui comprennent une vis et des moyens d'entraînement en rotation de la vis dans l'enceinte. Le dispositif comporte en outre des moyens de chauffage de la vis par effet Joule. Le produit à traiter est usuellement introduit à l'entrée de l'enceinte sous forme de solides divisés. La vis pousse de façon continue les particules de produit vers la sortie de l'enceinte. Du fait de la température de la vis, le produit est chauffé au fur et à mesure de sa progression ce qui permet son traitement thermique.
Du fait des normes électriques, la tension qui peut être fournie à la vis demeure limitée. En conséquence si l'on souhaite augmenter la capacité de traitement du dispositif et donc la puissance électrique dissipée par la vis, il convient, à tension maintenue à un niveau relativement faible, d'augmenter l'intensité ce qui passe par la recherche d'une résistance électrique de la spire minimale. Constructivement cela se traduit par des spires devant avoir des diamètres et des sections de passage de courant importants.
OBJET DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer un dispositif de traitement qui permette d'obvier au problème précité.
RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif de traitement d'un produit comportant :
- une enceinte,
- des moyens de convoyage du produit qui comprennent une vis, - des moyens de chauffage par effet Joule de la vis.
Selon l'invention la vis et l'enceinte sont montées dans le dispositif pour tourner conjointement autour d'un axe de rotation, le dispositif comprenant ainsi des moyens d'entraînement en rotation d'un ensemble formé par l'enceinte et la vis selon ledit axe.
Ainsi, alors que dans l'art antérieur la vis tournait à l'intérieur de l'enceinte, dans l'invention, la vis et l'enceinte sont solidaires en rotation.
Les inventeurs ont pu constater que ceci permettait d'augmenter grandement la surface d'échange entre le produit et le dispositif permettant ainsi d'atteindre un très bon traitement du produit tout en conservant des dimensions compatibles avec les moyens de mise en œuvre de ce type de dispositif. Optionnellement, l'enceinte comporte plusieurs couches dont au moins l'une des couches est thermiquement isolante. Optionnellement, l'enceinte comporte une couche en matériau réfractaire.
Optionnellement, le dispositif comporte en outre une chambre d'entrée et une chambre de sortie encadrant l'enceinte, la chambre d'entrée, l'enceinte étant montée tournante vis-à-vis de ces deux chambres.
Optionnellement, les moyens d'entraînement sont reliés uniquement à l'enceinte. Optionnellement les moyens d'entrainement comportent deux organes couplés l'un à l'autre, l'un des organes étant lié à l'enceinte et l'autre des organes étant lié au bâti.
Optionnellement la vis s'étend dans l'enceinte de sorte à être en contact avec des parois de l'enceinte au moins lorsque la vis est chauffée. Optionnellement le dispositif comporte au moins un guide en rotation de l'enceinte.
Optionnellement le guide en rotation comporte deux organes coopérant ensemble, l'un des organes étant lié à l'enceinte et l'autre des organes étant lié à un bâti du dispositif. Optionnellement le dispositif comporte un bâti en au moins deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre, l'enceinte étant fixée à l'une des parties.
Optionnellement l'une des parties est inclinable vis-à-vis de l'autre des parties.
Optionnellement l'une des parties est inclinable vis-à-vis de l'autre des parties dans un intervalle angulaire compris entre 0 et 10 degrés.
Bien entendu pour la présente demande les termes de « basse », « haut », « vertical », « horizontal » doivent s'entendre selon la position en service du dispositif c'est-à-dire lorsque le dispositif repose sur un sol ou un support et est prêt à traiter thermiquement un produit. Les termes de « amont » et « aval » doivent s'entendre selon le sens d'avancement du produit dans le dispositif.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures annexées parmi lesquelles : La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un dispositif selon un mode de réalisation particulier de 1'invention,
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale schématique du dispositif illustré à la figure 1.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Aux figures 1 à 2 est représenté le dispositif selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
Le dispositif est applicable à tout type de traitement d'un produit (séchage, débactérisation, cuisson, torréfaction, pyrolyse, toastage, activation, décarbonation ...).
Le dispositif comporte une structure 1 qui est maintenue à distance du sol par l'intermédiaire d'un bâti 3 qui sera détaillé plus bas.
La structure comprend une enceinte 2 qui s'étend longitudinalement selon une direction générale.
L'enceinte 2 présente ici une enveloppe externe 4. L'enveloppe externe 4 est par exemple en matière métallique. Typiquement l'enveloppe externe 4 est en acier, comme en acier inoxydable, et par exemple amagnétique. Par ailleurs, l'enceinte 2 comporte une enveloppe interne 6 en matériau réfractaire qui est agencée dans l'enveloppe externe 4.
Selon un mode de réalisation préféré, l'enveloppe externe 4 et l'enveloppe interne 6 ne sont pas en contact l'une de l'autre.
Ainsi, l'enceinte 2 comporte au moins une couverture 5 intermédiaire en matière thermiquement isolante s'étendant entre l'enveloppe interne 6 et l'enveloppe externe 4. La couverture 5 est par exemple en laine de roche ou en un matériau plus technique et plus résistant à de très hautes températures.
Les différentes couches formant l'enceinte 1 (à savoir ici l'enveloppe interne 6, la couverture 5 et l'enveloppe externe 4) ont chacune une direction générale confondue ou parallèle à la direction générale de l'enceinte 2.
Les différentes couches présentent une section circulaire. Les différentes couches sont de préférence coaxiales entre elles.
Plus précisément les différentes couches ont toutes ici la même longueur (longueur considérée selon la direction générale de l'enceinte).
Par ailleurs, la structure comporte au moins une chambre d'entrée 7 agencée dans le prolongement de l'enceinte 2 au niveau d'une première extrémité longitudinale de l'enceinte 2, chambre d'entrée 7 par laquelle on introduit au moins un produit. La chambre d'entrée 7 et l'enceinte 2 communiquent par ailleurs entre elles pour autoriser le passage du au moins un produit entre la chambre d'entrée 7 et l'enceinte 2. Dans le cas présent on introduit un seul produit. Ledit produit est introduit dans le dispositif de préférence sous forme de solides divisés. Les solides divisés peuvent être sous forme de poudres, granulés, morceaux, fibres, feuillets ...et être de nature végétale, minérale, chimique ...Le produit peut ainsi être de tout type (bois, plastique, boue, déchet, biomasse, charbon, oxyde de calcium, carbonate de calcium, hydroxyde de calcium ...).
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif 1 comporte une cheminée d'entrée 8 (non visible à la figure 2) qui est connectée de façon étanche à la chambre d'entrée
7. La cheminée d'entrée 8 est par exemple connectée à un dispositif de broyage, de compactage, d'extrusion, de fusion, de dosage ou de granulation du produit considéré en solides divisés. La structure comporte en outre au moins une chambre de sortie 9 aménagée ici dans le prolongement de l'enceinte 2 sensiblement au niveau de la deuxième des deux extrémités longitudinales de l'enceinte 2, chambre de sortie 9 par laquelle on récupère au moins un sous-produit issu du traitement du produit. La chambre de sortie 9 et l'enceinte 2 communiquent par ailleurs entre elles pour autoriser le passage du au moins un produit entre l'enceinte 2 et la chambre de sortie 9.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte une première cheminée de sortie 10 qui est connectée de façon étanche à la chambre de sortie 9. On extrait par cette première cheminée de sortie 10 au moins un sous-produit solide issu du traitement du produit introduit par la chambre d'entrée 7. La première cheminée de sortie 10 est par exemple connectée à un dispositif de refroidissement d'un sous-produit ou à un dispositif de post-traitement du sous-produit.
Par ailleurs, le dispositif 1 comporte une deuxième cheminée de sortie il qui est connectée de façon étanche à la chambre de sortie 9. On extrait par cette deuxième cheminée de sortie il au moins un sous-produit gazeux issu du traitement du produit introduit par la chambre d'entrée 7. La nature du sous-produit gazeux concerné dépendra du type de réaction visée : il pourra ainsi s'agir de gaz, de fumée, de vapeur d'eau, de métal lourd, de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone, de dihydrogène ou de tout autre produit gazeux. La deuxième cheminée de sortie il est par exemple connectée à un dispositif de refroidissement d'un sous-produit ou à un dispositif de post-traitement du sous-produit.
La chambre d'entrée 7, l'enceinte 2 et la chambre de sortie 9 s'étendent de préférence coaxialement entre elles et à la direction générale de l'enceinte 2. L'enceinte 2 est par ailleurs encadrée par la chambre d'entrée 7 en amont et par la chambre de sortie 9 en aval.
Des caissons 12 sont fixés à chacune des extrémités longitudinales de la structure 1. Dans le cas présent l'un des caissons 12 est agencé dans le prolongement de la chambre d'entrée 7, en amont de la chambre d'entrée 7, et l'autre des caissons 12 dans le prolongement de la chambre de sortie 9, en aval de la chambre de sortie 9. Chaque caisson 12 s'étend longitudinalement selon la direction générale de l'enceinte 2.
Le dispositif 1 comprend une vis 13 ayant un axe longitudinal X, l'axe longitudinal X étant ici parallèle à la direction générale de l'enceinte 2 et donc de la structure 1.
En l'espèce, la vis 13 a une forme de serpentin hélicoïdal qui est fixé à ses deux extrémités en bout d'un tronçon d'arbre 14, mais ceci ne constitue naturellement qu'un exemple, et l'on pourra utiliser toute autre géométrie de type hélicoïdal.
La vis 13 est ainsi ici dépourvue elle-même d'arbre à proprement parler. Chaque tronçon d'arbre 14 est relié à son autre extrémité, à un arbre coaxial qui passe dans le caisson 12 associé. Dans le cas présent, la vis 13 est entièrement agencée dans l'enceinte 2. En revanche l'un des tronçons d'arbre 14 s'étend depuis l'un des caissons 12 jusque dans l'enceinte 2 en traversant la chambre d'entrée 7 et l'autre des tronçons d'arbre 14 s'étend depuis l'un des caissons 12 jusque dans l'enceinte 2 en traversant la chambre de sortie 9.
Au moins l'un des deux caissons 12 est équipé de moyens assurant l'alimentation en énergie électrique de la vis 13 afin que celle-ci forme un moyen de chauffage par effet Joule. De préférence, lesdits moyens comportent des moyens de régulation de l'intensité du courant électrique traversant la vis 13. Les moyens de régulation permettent ainsi d'adapter l'intensité électrique traversant la vis
13 au produit convoyé et donc la température de la vis 13. La vis 13 constitue donc un moyen chauffant.
A cet effet la vis 13 est formée dans sa masse d'un matériau électriquement conducteur. Du fait que la vis 13 s'étende directement à l'intérieur de l'enveloppe interne de l'enceinte, la vis 13 forme en plus de ses fonctions de chauffage direct du produit venant à son contact, un chauffage de l'enveloppe interne 6 qui constitue ainsi elle-même un moyen de chauffage indirect du produit. Du fait que la vis 13 est formée dans sa masse d'un matériau électriquement conducteur, et est reliée à au moins une source d'alimentation en énergie électrique, il est préférable que l'enveloppe interne 6 soit réalisée en un matériau qui est à la fois réfractaire et isolant électriquement. Il pourra par exemple s'agir d'un béton réfractaire ou d'un matériau céramique réfractaire tel que ceux couramment utilisés pour réaliser des parois de fours. De tels matériaux ont un point de fusion très élevé et notamment supérieur à 2000 degrés Celsius. L'enveloppe interne 6 est par exemple à base d'alumine (AI2O3)·
Dans le cas présent, la chambre d'entrée 7, la chambre de sortie 9 et les cheminées 8, 10, 11 sont de préférence également réalisées en matériau réfractaire de même nature que celui de l'enveloppe interne 6.
Par ailleurs la vis 13 et l'enceinte 2 sont montées dans le dispositif pour tourner conjointement autour d'au moins un axe, qui est ici l'axe X.
Dans le cas présent, la vis 13 et l'enveloppe interne 6 sont conformées de sorte que l'enveloppe interne 6 suive le contour externe de la vis 13. Ainsi le diamètre interne de l'enveloppe interne 6 est sensiblement le même que celui de la vis 13 de sorte qu'en service la vis 13 soit en contact avec les parois de l'enveloppe interne 6. En conséquence, la vis 13 se trouve solidaire en rotation autour de l'axe X de l'enveloppe interne 6 (et donc par-là de toute l'enceinte 2) du fait que les spires de la vis 13 soient en contact avec l'enveloppe interne 6. Bien entendu lors du dimensionnement du dispositif on tient compte de la dilation thermique de la vis 13 lors de son fonctionnement pour dimensionner de manière correspondante l'enveloppe interne 6.
Le dispositif comprend ainsi des moyens d'entraînement en rotation d'un ensemble formé par l'enceinte 2 et la vis 13 selon 1'axe X. Lesdits moyens comprennent par exemple deux organes couplés l'un à l'autre, l'un des organes étant lié à l'enceinte 2 et l'autre des organes étant lié au bâti 3, l'ensemble comprenant par ailleurs un élément pour entraîner en mouvement l'un des organes.
Par exemple l'un des organes comporte un ou plusieurs pignons et l'autre des organes une ou plusieurs crémaillères couplées chacune à l'un ou plusieurs pignons. Dans le cas présent l'un des organes comprend une crémaillère 14 et l'autre des organes un pignon 15 coopérant avec ladite crémaillère 14. L'élément pour entraîner en rotation le pignon 15 est un ensemble moteur 16.
Dans le cas présent, la crémaillère 14 est fixée à l'enceinte 2. La crémaillère 14 est ici agencée de sorte à entourer extérieurement l'enceinte 2. Par exemple la crémaillère 14 s'étend à 360 degrés autour l'enceinte 2. La crémaillère 14 s'étend coaxialement à l'enceinte 2 et donc à la direction générale de l'enceinte 2. De préférence, l'enceinte 2 est munie d'une pluralité d'entretoises 17 (dont une seule est référencée ici) qui permettent de maintenir la crémaillère 14 à distance de l'enveloppe externe 4, facilitant ainsi la rotation de l'enceinte 2 vis-à-vis du bâti 3. Le pignon 15 et l'ensemble moteur 16 sont quant à eux fixés au bâti 3.
De préférence, les moyens d'entraînement en rotation sont agencés dans le dispositif côté chambre d'entrée 7, en aval de la chambre d'entrée 7. Les moyens d'entraînement en rotation comportent ici des moyens de contrôle de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur qui comprennent par exemple un variateur de vitesses. Les moyens de contrôle permettent ainsi d'adapter la vitesse de rotation de l'enceinte 2 (et donc de la vis 13 du fait que l'enceinte 2 et la vis 13 soient liées en rotation) au produit convoyé c'est-à-dire d'adapter le temps de séjour du produit dans l'enceinte 1. Dès lors le produit se déplace dans l'enceinte 1 par la rotation conjointe de la vis 13 et de l'enceinte 2. En revanche les chambres d'entrée 7 et de sortie 9 ainsi que les caissons 12 demeurent fixes vis-à-vis du bâti 3. A cet effet des paliers (ou tout autre élément tel que par exemple des joints tournants) autorisent par exemple la rotation des deux tronçons d'arbre 14 à travers eux (pour autoriser la rotation de la vis 13 vis-à-vis d'eux) et des paliers (ou tout autre élément tel que par exemple des joints tournants) autorisent la rotation de l'enceinte 2 vis-à-vis des chambres d'entrée 7 et de sortie 9.
On retient donc que la vis 13 possède un double rôle de déplacement du produit et de chauffage du produit par effet Joule. La vis 13 constitue donc un moyen de transfert chauffant.
Comme indiqué précédemment, le dispositif comporte un bâti 3 par l'intermédiaire duquel la structure 1 mais également les caissons 12 reposent sur le sol.
Des piétements 18 (dont une partie seulement est référencée ici) s'étendent entre le bâti 3 et au moins l'une des parties fixes du dispositif (caisson(s) 12 et/ou chambre d'entrée 7 et/ou chambre de sortie 9). Dans le cas présent, des piétements 18 s'étendent entre chaque caisson 12 et le bâti 3 et des piétements 18 s'étendent entre la chambre d'entrée 7 et le bâti 3 et des piétements 18 s'étendent entre la chambre de sortie 9 et le bâti 3.
De préférence, le dispositif comporte au moins un guide en rotation de l'enceinte 2 (et donc de la vis 13) vis-à-vis du bâti 3.
Le guide en rotation comporte par exemple deux organes coopérant ensemble, l'un des organes étant lié à l'enceinte 2 et l'autre des organes étant lié au bâti 3.
Par exemple l'un des organes comporte une ou plusieurs il galets et l'autre des organes comporte une ou plusieurs couronnes de type bandes de roulement.
Dans le cas présent l'un des organes comprend deux galets et l'autre des organes une couronne. Dans le cas présent, la couronne 19 est fixée à l'enceinte 2. La couronne 19 est ici agencée de sorte à entourer extérieurement l'enceinte 2. Par exemple la couronne 19 s'étend à 360 degrés autour l'enceinte 2. La couronne 19 s'étend coaxialement à l'enceinte 2 et donc à la direction générale de l'enceinte 2.
De préférence, l'enceinte 2 est munie d'une pluralité d'entretoises 20 (dont une seule est référencée ici) qui permettent de maintenir la couronne 19 à distance de l'enveloppe externe 4, facilitant ainsi la rotation de l'enceinte 2 vis-à-vis du bâti 3.
Les galets 21 sont quant à eux fixés au bâti 3.
De préférence, le dispositif comporte deux guides en rotation.
Le dispositif comporte ici un premier ensemble galets/couronne et un deuxième ensemble galets/couronne qui sont de préférence identiques entre eux et à ce qui a été décrit précédemment.
Le premier ensemble est agencé côté chambre d'entrée 7, en aval de la chambre d'entrée 7, et le deuxième ensemble côté chambre de sortie 9, en amont de la chambre de sortie 9.
L'ensemble pignon-crémaillère est ici encadré par les deux guides en rotation.
Selon un mode de réalisation préféré, le bâti 3 est en deux parties déplaçables l'une par rapport à l'autre. La première partie 22 est destinée à reposer sur le sol pour être immobile vis-à-vis du sol lors de l'utilisation du dispositif.
En revanche la deuxième partie 23 est montée mobile sur la première partie 22 selon un mouvement de rotation.
La structure 1, les caissons 12, les guides en rotation et les moyens d'entrainement en rotation sont portés par cette deuxième partie 23.
Les piétements 18 sont ainsi fixés à une première extrémité à la deuxième partie 23 et à une deuxième extrémité à l'un des caissons 12 ou la chambre d'entrée 7 ou la chambre de sortie 9.
Typiquement la deuxième partie 23 est montée mobile vis-à- vis de la première partie 22 selon une rotation d'axe transversal Y qui est ici sensiblement orthogonal à l'axe X lorsque la deuxième partie 22 s'étend parallèlement à la première partie 23.
La première partie 22 s'étend ici à l'horizontal de sorte que l'axe Y appartient au plan horizontal lorsque la deuxième partie 23 s'étend parallèlement à la première partie 22.
Grâce à ce mouvement entre les deux parties du bâti 3, il est ainsi possible d'incliner la deuxième partie 22 vis-à- vis de la première partie 21 et donc d'incliner l'enceinte 2 vis-à-vis de la première partie 21 (et donc du sol). Typiquement les deux parties du bâti 21, 22 sont agencées de sorte à autoriser un débattement de la deuxième partie 22 vis-à-vis de la première partie 21 compris entre [0 ; 10] degrés et par exemple compris entre [0 ; 5] degrés. Ceci permet de contrôler le temps de séjour du produit dans l'enceinte 2 en favorisant plus ou moins l'écoulement par gravité dans l'enceinte 2.
Ainsi, la deuxième partie 22 est montée pivotante sur la première partie 21 au niveau de l'une des extrémités longitudinales de la structure 1 et de préférence au niveau de l'extrémité longitudinale avale de la structure 1 (i.e. côté chambre de sortie 9).
De préférence, le dispositif comprend des moyens de déplacements motorisés de la deuxième partie 23 vis-à-vis de la première partie 21. Lesdits moyens de déplacement comprennent par exemple un ou plusieurs vérins 24 pour soulever l'extrémité amont de la deuxième partie 23 vis-à- vis de l'extrémité amont de la première partie 22 et ainsi incliner la structure 1 vers l'aval du dispositif.
En service, la vis 13 est alimentée permettant le chauffage du produit. Typiquement la vis 13 est chauffée de sorte que la température dans l'enveloppe interne soit comprise entre 150 et 1600 degrés et de préférence entre 200 et 1500 degrés et par exemple entre 500 et 1500 degrés Celsius. Bien entendu la température visée dépendra du traitement voulu (par exemple si le traitement voulu est une débactérisation et/ou un toastage la température sera comprise entre 150 et 500 degrés Celsius et de préférence entre 200 et 300 degrés Celsius ; si le dispositif est utilisé comme un four (pour une cuisson ou une pyrolyse du produit par exemple) la température sera comprise entre
500 et 1600 degrés Celsius et de préférence entre 500 et 1500 degrés Celsius).
En effet l'effet Joule dégagé par la vis 13 est ajustable (en modifiant l'intensité du courant électrique traversant la vis) de qui permet de contrôler très finement la température de chauffe de la vis 13 et donc de l'enveloppe interne 6.
Par ailleurs la vis 13 et l'enceinte 2 sont entraînées en rotation. On note que la vitesse de rotation de la vis 13 comme celle de l'enceinte 2 est ajustable (en modifiant la vitesse de rotation de l'ensemble moteur 16) ce qui permet de pouvoir contrôler avec précision le temps de passage du produit dans l'enceinte 2.
Par ailleurs l'enceinte 2 est inclinable vis-à-vis du sol ce qui permet là encore de pouvoir contrôler avec précision le temps de passage du produit dans l'enceinte 2.
On assure ainsi de manière simple, relativement peu coûteuse en énergie, et efficace un bon traitement dans le dispositif 1 ainsi décrit, réaction qui est par ailleurs continue. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. Ainsi la vis pourra être différente de ce qui a été indiqué. En particulier la vis pourra présenter une résistance qui varie le long de l'axe géométrique de la vis comme proposé dans le brevet FR 2 995986 de la présente demanderesse. La vis pourra être pourvue d'un arbre central. En outre, bien qu'ici l'enveloppe interne soit d'une pièce, l'enveloppe interne pourra être formée d'au moins deux tronçons et/ou d'une succession de tronçons optionnellement emboîtables les dans les autres. L'enveloppe interne pourra avoir une autre forme que celle décrite et par exemple présenter une section telle que la partie interne de l'enveloppe soit rectangulaire ou carré. Le dispositif pourra également comprendre un ou des éléments chauffants de l'enveloppe interne comme proposé dans la demande PCT/EP2020/067397 de la présente demanderesse et/ou pourra comprendre un ou des éléments chauffants externes à l'enveloppe interne et/ou un ou des éléments chauffants incorporés à la vis et/ou un ou des éléments chauffants s'étendant parallèlement à la vis. Au moins l'un des éléments peut-être par exemple un tube radiant.
La couverture pourra ne pas être d'une seule pièce mais être composée de plusieurs éléments fixés entre eux et/ou fixés à l'enveloppe et/ou fixés à l'enceinte. On pourra s'affranchir d'une couverture. Le dispositif pourra ne pas être agencé à l'horizontale mais être agencée par exemple à la verticale et/ou à 1'oblique.
Par ailleurs, bien qu'ici le produit soit introduit sous forme de solides divisés dans l'enceinte, le produit pourra être introduit sous une autre forme par exemple liquide ou encore gazeuse. On pourra introduire simultanément plusieurs produits par une même entrée et par exemple un mélange gaz/produit.
De la même façon, on pourra également injecter dans au moins une entrée un premier produit et dans au moins une autre entrée un deuxième produit indépendamment du premier. Le deuxième produit pourra ainsi être un gaz (tel que de la vapeur d'eau ou autre) venant interagir avec le premier produit pour le traiter (par exemple pour le débactériser ou l'activer). Par exemple la ou les entrées associées au gaz peuvent être conformées pour injecter le gaz axialement dans l'enceinte (i.e. parallèlement à l'axe de la vis).
De la même façon on pourra récupérer en sortie un ou plusieurs sous-produits sous forme de gaz, de liquide, d'huile, de solide ... Le nombre d'entrées et de sorties de la structure variera en conséquence. On pourra ainsi avoir plusieurs entrées (indépendantes ou non deux à deux) et/ou plusieurs sorties (indépendantes ou non deux à deux ; par ailleurs une entrée et une sortie pourront être indépendantes ou non entre elles). Le bâti pourra être d'une seule partie fixe. L'enceinte pourra ainsi ne pas être inclinable et/ou non mobile vis-à-vis du sol.
La vis et l'enceinte pourront être fixées l'une à l'autre (par exemple par des attaches de type joint de dilation ou fixation élastique afin de tenir compte d'une éventuelle dilation de la vis en fonctionnement) ou ne pas être fixées l'une à l'autre mais seulement solidaires l'une de l'autre en rotation comme ce qui a été décrit (par le serrage de la vis dans l'enveloppe interne). Le dispositif pourra ne comporter des moyens d'entrainement en rotation entraînant directement la vis et/ou entraînant directement l'enceinte (et non uniquement l'enceinte comme ce qui a été décrit). Par exemple les moyens d'entrainement en rotation pourront entraîner en rotation les tronçons d'arbre liés à la vis (les moyens d'entrainement étant agencés dans les caissons).
Les moyens d'entrainement en rotation pourront être différents de ce qui a été décrit. Par exemple l'enceinte pourra être entraînée en rotation par poulie-courroie (crantée ou non) ou bien encore par un ensemble vis sans fin - crémaillère ou bien encore directement par l'arbre du moteur ou via un tronçon d'arbre additionnel.
Le guide en rotation pourra être différent de ce qui a été indiqué et comprendre par exemple un rail de guidage dans lequel circule un guide correspondant. De préférence, la couronne et/ou le guide seront rigides et non souples.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de traitement d'un produit comportant :
- une enceinte (2),
- des moyens de convoyage du produit qui comprennent une vis (13),
- des moyens de chauffage par effet Joule de la vis, le dispositif étant caractérisé en ce que la vis et l'enceinte sont montées dans le dispositif pour tourner conjointement autour d'un axe géométrique de rotation (X), le dispositif comprenant ainsi des moyens d'entraînement en rotation d'un ensemble formé par l'enceinte et la vis selon ledit axe.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'enceinte (2) comporte plusieurs couches dont au moins l'une des couches est thermiquement isolante.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l'enceinte (2) comporte une couche en matériau réfractaire.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre une chambre d'entrée (7) et une chambre de sortie (9) encadrant l'enceinte, la chambre d'entrée, l'enceinte étant montée tournante vis-à-vis de ces deux chambres.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'entraînement sont reliés uniquement à l'enceinte (2).
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les moyens d'entrainement comportent deux organes couplés l'un à l'autre, l'un des organes étant lié à l'enceinte (2) et l'autre des organes étant lié au bâti (3).
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la vis (13) s'étend dans l'enceinte de sorte à être en contact avec des parois de l'enceinte au moins lorsque la vis est chauffée.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comporte au moins un guide en rotation de l'enceinte (2).
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le guide en rotation comporte deux organes coopérant ensemble, l'un des organes étant lié à l'enceinte (2) et l'autre des organes étant lié à un bâti (3) du dispositif.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant un bâti (3) en au moins deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre, l'enceinte étant fixée à l'une des parties.
11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel l'une des parties est inclinable vis-à-vis de l'autre des parties.
12. Dispositif selon la revendication il, dans lequel l'une des parties est inclinable vis-à-vis de l'autre des parties dans un intervalle angulaire compris entre 0 et 10 degrés.
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