Presse à briquettes de combustible : options de fabrication d'installations pour presser la sciure de bois soi-même

Se chauffer avec de la sciure ou des copeaux – une pratique courante pour les habitants de notre pays, empruntée aux pays européens. Leur popularité est due au faible coût de la matière première et à son bon pouvoir calorifique spécifique lors de la combustion. En fabriquant une presse à briquettes artisanale, vous pouvez obtenir un combustible de qualité presque gratuitement.

Nous vous expliquerons comment fabriquer une machine simple et peu coûteuse pour fabriquer du combustible briqueté. Dans notre article, nous présentons la conception, donnons des conseils pour l'assemblage. La technologie de production et les exigences relatives à la matière première ligneuse sont présentées.

Technologie de fabrication des briquettes

La fabrication par pressage de pellets et de briquettes à partir de déchets de transformation du bois est un processus éprouvé depuis longtemps. Par conséquent, lors de la création d'une machine artisanale pour obtenir des “bûches de bois européennes” de qualité, il n'est pas nécessaire d'inventer quoi que ce soit, mais on peut appliquer des développements existants.

Description de la physique du processus

L'utilisation de matière ligneuse en vrac pour le chauffage trouve son application dans les petites chaufferies et les poêles. La sciure fournit la même énergie que le bois de même masse et humidité, mais son stockage à l'état naturel entraîne l'apparition de saleté et de poussière. C'est pourquoi ces déchets sont pressés en briquettes de formes diverses.

Avec quelques approximations, on peut dire que le bois est constitué de cellulose et de sa substance liante – la lignine. Chaque particule de sciure et de copeaux conserve son intégrité grâce à ce polymère. Pour établir des liaisons solides entre les morceaux individuels, il est également nécessaire de les coller.

La composition chimique du bois et de l'article pressé à partir de sciure est identique. Mais la structure physique de la briquette est différente de celle du bois massif, ce qui entraîne une combustion plus longue.

Lors du pressage, la sciure est soumise à une forte pression, ce qui provoque la libération de lignine qui lie le matériau en forme. Cette liaison, bien sûr, n'est pas aussi solide que dans le bois massif, mais elle est suffisante pour que la briquette obtenue ne se désagrège pas.

La quantité de lignine dans le bois par rapport à la masse sèche dépend de l'essence des arbres :

• sapin : 30 % ;
• pin : 27 % ;
• épicéa : 27 % ;
• tremble : 22 % ;
• bouleau : 19 %.

Plus le pourcentage de lignine est élevé, moins la pression nécessaire pour l'extraire est importante. Par conséquent, il est plus facile de produire soi-même des briquettes à base de sciure de sapin que de bouleau.

En plus de la presse classique pour la production de combustible à partir de matériaux en vrac, il existe également une machine d'extrusion. Le principe de son fonctionnement est que, sous l'action de la vis sans fin, la matière passe par un canal qui se rétrécit progressivement.

Cela crée une très haute pression. Cependant, la mise en œuvre de cette option à la maison est complexe et nécessite des connaissances spécifiques, il est donc préférable de se tourner vers des modèles avec moule de presse.

Utilisation d'un adhésif

Dans la production industrielle de combustible compressé, on utilise des machines créant une pression comprise entre 500 et 3000 atm. Chez certains fabricants (par exemple, l'entreprise allemande “RUF”), la formation de la briquette résulte d'une combinaison de compression à 2000 atm et de chauffage de la matière première à 150°C. La densité de ces produits peut atteindre 1,2 kg/dm³.

Une machine industrielle pour le pressage de la sciure est coûteuse et a une grande productivité. Elle n'est pas rentable pour la production de briquettes en petites quantités.

Si l'on fabrique soi-même une presse à briquettes à partir de matériaux de récupération, on ne pourra pas atteinre de telles caractèresistiques. Par conséquent, les produits auront nécessairement une densité plus faible et seront plus sujets à l'émiettement.

Pour compenser la libération insuffisante de lignine et obtenir une plus grande résistance des briquettes de sciure, on peut ajouter un liant externe, tel que :

• Argile liquide. La fraction massique nécessaire de ce liant dissous dans l'eau est de 5 à 10 % du poids total.
• Carton ondulé humide.
• La colle à papier peint la moins chère diluée dans l'eau.

Le pourcentage de carton ondulé ou de colle est déterimé expérimentalement, car il dépend de la granulométrie de la sciure, de son humidité et de la pressure appliquée dans le moule.

Exigences relatives à la matière première utilisée

Même avec un équipement industriel, il est difficile d'obtenir des briquettes ou des granulés de qualité à partir de déchets de bois si leur épaisseur déapasse 4 mm. La granulométrie du matériau pour les dispositifs artisannaux doit être plus petite. Cel est dû à une presson plus faible et à l'absence de chauffage de la matière première.

Idéalement, le diamètre de la sciure et l'épaisseur des copeaux ne doivent pas dépasser 2 mm. La grande majorité des déchets de bois répondent à ces crières.

Mais il arrive que la matière première soit contaminée par de pettes branches, des éclats ou des écorces (morceaux d'écorce). Dans ce cas, avant le pressage, pour obtenir une masse homogène, il est nécessaire de préparer le matériau en le broyant avec un concasseur.

Un broyeur pour obtenir des déchets de bois d'une épaisseur maximale de 2 mm peut être fabriqué soi-même. Un broyeur de jardin ordinaire ne convient pas car il produit une granulométrie trop grossière.

Pour obtenir une bonne densité de la briquette, il faut éviter les matières premières contaminées par de l'herbe, du sable ou de la terre. Contrairement à l'argile, la couche de sol végétal n'a pas de propriétés liantes, ce qui rendra le produit pressé facile à émietter.

Il faut également respecter la condition relative au pourcentage d'écorce : elle ne doit pas dépasser 5 %. Il est impossible de mesurer cela, mais visuellement, la sciure contenant une quantité importante d'écorce semble plus foncée. La sciure doit être sèche. Une humidité élevée entraîne une plus grande friabilité de la briquette et une diminution de son pouvoir calorifique spécifique.

Le séchage des matières premières en été peut se faire soit au soleil, soit dans une pièce ventilée. En hiver, le séchage doit être effectué dans une véranda ou dans une autre pièce de service avec une légère température positive. Pour une évaporation plus intense, on peut utiliser une ventilation forcée.

L'humidité de la sciure ou des copeaux doit être mesurée selon le tableau ci-dessus. L'utilisation d'un humidimètre ne donnera pas de résultat correct car il ne permet de connaître que la valeur à la surface du tas.

Si la pression dans la presse artisanale pour la fabrication de briquettes de sciure est insuffisante pour libérer la lignine, la matière première n'est pas séchée, mais au contraire, on la trempe dans l'eau avec un liant supplémentaire. Dans ce cas, on obtient une meilleure homogénéité en mélangeant, et l'excès d'humidité sera éliminé lors du compactage.

Éléments principaux de la presse

Les éléments principaux d'une presse ordinaire sont le moule (le récipient dans lequel on place la matière pulvérulente), le piston et le mécanisme créant la pression. Il n'est pas difficile de les fabriquer soi-même car ils sont typiques des machines de briquetage.

Conception du moule de pressage

Le récipient dans lequel on verse la sciure ou les copeaux s'appelle le moule ou la chambre. Sa géométrie déterminera les paramètres de la briquette.

La forme de la section du récipient déterminera la forme de la briquette. Sa longueur peut être très variable, mais ne dépassera certainement pas la hauteur du moule.

En général, la chambre est fabriquée à partir d'un morceau de tube en acier rond ou profilé. La base du piston, qui s'insère dans le récipient, est découpée dans une plaque à paroi épaisse (d'au moins 3 mm d'épaisseur).

Lors de la fabrication du moule, il faut tenir compte du rapport des grandeurs suivantes :

• la section du moule (s, cm²) ;
• la pression appliquée sur le piston (u, kgf) ;
• la pression spécifique sur la matière première (p, kgf/cm²).

Ces grandeurs sont liées par la relation :

p = u / s

Les briquettes utilisant un liant supplémentaire conservent bien leur forme si elles sont formées à une pression spécifique supérieure à 150 atm. (1 atm. ≈ 1 kgf/cm²). En fonction de la force que peut exercer le piston, vous calculez la section transversale de la chambre.

Par exemple, si vous disposez d'un vérin hydraulique de 10 tonnes, alors :

s < u / p = 10000 / 150 = 67 cm².

Pour ces conditions, un tube carré profilé avec une longueur de côté de 80 mm ou un tube rond avec un diamètre nominal de passage jusqu'à 90 mm conviendra.

La longueur de la briquette obtenue (l) dépend de la hauteur du moule (h), de la densité de la matière première à l'état sec initial (q₁) et à l'état briqueté (q₂) :

l = h * (q₁ / q₂)

De plus, après la première compression, vous pouvez à nouveau ajouter des copeaux dans le cylindre et répéter l'opération. De cette manière, vous pouvez amener la longueur du produit obtenu pratiquement jusqu'à la hauteur de la chambre de pressage.

Lors de la compression de la sciure, de l'humidité est libérée de la briquette. Pour qu'elle puisse s'échapper librement, vous perferez la chambre de petits trous rapprochés.

L'évacuation de l'eau de la chambre peut être assurée par des trous que vous réalisez avec un foret à métaux de 2-3 mm.

Après avoir formé la briquette, vous devez la sortir du moule. L'utilisation d'un ressort et d'un faux fond, comme on le recommande souvent sur Internet, n'est pas pratique. La haute pression comprime complètement le ressort, ce qui provoque avec le temps une déformation de sa forme, entraînant une perte de ses propriétés.

Il faut donc soit réaliser un fond amovible du moule et pousser la briquette, soit construire un cylindre démontable. Dans le second cas, vous devrez fabriquer une chemise supplémentaire en barre.

Moyens disponibles pour générer de la pression

Il existe trois méthodes courantes pour atteindre la pression, qui conviennent bien à une presse fabriquée soi-même pour obtenir des briquettes combustibles : l'utilisation d'un levier, d'un vérin hydraulique ou d'une vis. Chacune a ses avantages, et leur mise en pratique n'est pas très compliquée.

Utilisation de la force musculaire et d'un levier

On utilise généralement un tube métallique comme levier. Il ne doit pas se plier sous l'effet de la force musculaire humaine. Par exemple, un tube d'eau renforcé d'un diamètre de 40 ou 50 mm avec une épaisseur de paroi de 4 à 4,5 mm conviendra bien.

Formule pour calculer la force de pression du piston (m) en fonction de l'effort appliqué par l'homme (M), de la distance entre le piston et le point d'attache du levier (l) et de sa longueur totale (L)

La longueur du levier et la distance entre le point d'appui et la connexion au piston sont choisies non seulement en visant à atteindre la pression souhaitée. Un autre paramètre important est la profondeur d'enfoncement du piston dans le cylindre (h, cm).

Vous la calculez selon la formule :

h = R * (l / L)

Ici, R (cm) — la hauteur à laquelle l'extrémité du levier descendra.

Il est souhaitable de concevoir la structure de telle sorte que la profondeur d'enfoncement du piston soit sufisante pour former une briquette sans avoir à la compresser à nouveau avec un réapprivisionnement préalable en matériau. Cela augmantera considérablement le rythme de production.

La profondeur d'enfoncement nécessaire du piston (h, cm) peut être calculée en connaissant la densité initiale sèche (q₁) et la densité après briquetage (q₂) de la matière première, ainsi que la hauteur du verre (H) :

h = H * (1 – q₁ / q₂)

Si pour une raison quelconque une erreur s'est produtie (généralement due à une détermiination incorrecte de la valeur de la densité initiiale de la matière première) et que la profondeur d'enfoncement du piston est insufisante pour donner la dureté requise à la pèce, il n'est pas nécessire de refaire toute la structure.

On peut soit réduir la hauteur du verre, soit, en ajoutant de la sciure, presser une briquette en deux ou trois passauges.

Utilisation d'un cric hydraulique

Pour créer une forte pression, on utiise des dispositifs hydrauliques, tels que les crics hydrauliques bouteille habiuel. En général, dans un foyer oû il y a une voixure ou d'autres équpements, ces unités hydrauliques sont disponibles, mais leur capaité de levage peut être insufisante.

La construcition d'un presse hydraulique type se ompose d'un châsis et d'une poutre mobile sur laqule on place le cric. Le retur du système à sa position initiale se fait par l'actiion des resortes.

Les crics ne sont pas chers. Aunsi, les modèles capables de 30 à 40 tonnes peuvent être achetés pour moins de 50 €. Et avec de tles capaités, on peut déjà obtenir des briqutes de grande seciton ou plu sieurs (3-5) exemples de talle normale.

Pour obtenir pluisieurs briquettes simultanément, le nombre nécessaire de mules de presse est placé en rangée. Le cadre mobile intermédiaire doit être solide afin qu'il ne se déforme pas avec le temps. Il est préférable de le réaliser à partir d'une poutre en I ou d'un tube profilé à paroi épaisse.

Le processus de pressage lui-même dure plus longtempps qu'avec une construcition à levier. Cependnt, l'utilisation d'un vérin hydraulique puissant permet d'obtenier une pression spécifique bien plus élevée sur la pèce. Les briquettes sont plus régulères et plus densses et ont déjà un aspect commerical attrayant.

Mécanisme de pressage à vis

Le principe de fonctiionnement d'une presse manuelle à vis est similaire à celui d'une presse à levier, mais la force appliqée est transmise sous un angle de 90°. Plus le diamètre de la pognée est grand et plus le pas du filetage est petit, plus le coefficent d'augmentation de presson est grand.

Une presse à vis pour sciure res semble à un appareil pour presser le jus. Cependnt, la presson qui y est créée est bien plu élevée. Par conséquant, la résitance du mécanisme à vis doit être supériure.

Cette conception permet également de créer une pression plus élevée qu'une machine à levier. Son inconvénient majeur est la vitesse de travail la plus lente parmi les options présentées.

Cependant, parmi les avantages, on peut citer :

• la simplicité de la conception ;
• la possibilité d'acheter une telle presse à moindre coût avec une légère modification pour les besoins du briquetage ;
• la petite taille.

Lors de l'utilisation d'une presse à vis, il ne faut pas l'utiliser “à fond”, lorsque les forces physiques ne suffisent plus à faire tourner le mécanisme. Dans ce cas, d'un côté, la force exercée par l'homme agit sur le filetage, et de l'autre (à 90°) – la force de résistance de la briquette obtenue. Cela entraînera une usure rapide du filetage ou son arrachement.

Pour ne pas exagérer et ne pas casser le mécanisme, il faut obtenir un résultat suffisant sur des échantillons d'essai et soit installer un dispositif de blocage, soit faire une marque au marqueur sur le filetage, indiquant sa position maximale admissible.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Réalisation d'une presse à levier artisanale. Fabrication des pièces principales et description du principe de fonctionnement :

Modification de la structure de la machine et le processus même de pressage des briquettes :

Machine pour l'obtention simultanée de plusieurs briquettes à base d'un vérin hydraulique :

Il n'est pas difficile de fabriquer soi-même une machine pour le briquetage de sciure. Au choix, on peut utiliser un principe de pression à levier, hydraulique ou à vis. Mais il faut se rappeler que la qualité des produits fabriqués dépendra non seulement du mécanisme assemblé, mais aussi de la préparation de la matière première.

Un processus bien mis en place permettra de fournir à votre foyer un combustible de qualité et bon marché, et même d'en organiser la vente.

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