Brevet FR2289218A1 — publié le 19760528

La présente invention concerne un appareil pour l'extraction, à l'aide d'un liquide, de substances faisant partie de matières solides, par contact à contre-courant du liquide et des matières solides, comprenant un tambour rotatif à axe généralement horizontal qui présente des compartiments généralement axiaux s'étendant d'une extrémité à l'autre du tambour, dans lesquels les matières soumises à l'extraction et le liquide sort amenés. Un appareil de ce type est décrit dans le brevet français n0 957.393. Dans cet appareil, les compartiments sont constitués par des conduits de diamètre réduit, aux parois non perméables au liquide, constamment remplis de liquide, lequel est forcé à progresser sous pression à contre-courant;le tambour est donc sensiblement entièrement rempli de liquide et chaque conduit forme un petit extracteur individuel, dans lequel les matières solides sont constamment en contact avec le liquide. Cet appareil connu présente l'inconvénient de risques sérieux de bourrage des conduits et c'est pourquoi des moyens additionnels de déplacement des matières solides tels que des vis transporteuses, sont montés dans les conduits. En outre, il ne permet pas de réaliser un brassage entre les particules de matières solides et le liquide, fonction indispensable pour assurer une bonne extraction de certaines substances, telles que l'extraction du sucre des cossettes de bettrave ou de canne. Pour l'extraction du sucre des cossettes de betteraves,l'on connait, notamment par Iès brevets belges 475.626 et 711.219, des appareils appelés généralement "diffuseurs", comprenant des compartiments communiquant formés entre les spires de plusieurs vis transporteuses et des cloisons perméables au liquide; ces cloisons servent au relevage des matières solides qui sont successivement plongées dans le liquide, séparées de lui et déplacées en direction axiale d'un compartiment à l'autre. Ces diffuseurs connus assurent une extraction poussée gracie notamment au fait que le liquide est divisé en portions ayant des degrés de concentration allant en augmentant qui ne se rencontrent pas entre elles. Toutefois leur incon vénient consiste en une grande complexité de construction. La présente invention a pour but de remédier -aux inconvénients des appareils connus tout en présentant un appareil diffuseur de construction simplifiée et qui soit moins encombrant pour une charge utile plus élevée. A cet effet, conformément à l'invention, les compartiments présentent, suivant une coupe perpendiculaire à l'axe du tambour, la forme générale d'un secteur de cercle dont le sommet se confond avec l'axe du tambour, au moins les parois s'étendant généralement radialement, de ces compartiments sont perméables au liquide et le niveau du liquide dans le tambour est inférieur au niveau de l'axe du tambour. L'appareil d'extraction suivant l'invention offre l'avantage de traiter les matières en couches relativement minces dans les compartiments dont toutes les parois qui en délimitent l'espace peuvent être des surfaces filtrantese' d'assurer un bon brassage entre les matières solides et le liquide; de plus, l'appareil permet de remplir pratiquement tout le volume disponible dans les compartiments, dans lesquels les matières solides progressent par éboulements successifs à talus naturel bloqué, c'est-à-dire comme un talus remué qui cherche à reprendre sa pente naturelle. D'autresdétails et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après donnée à titre exemplatif, de deux exemples d'exécution de l'appareil d'extraction suivant l'invention, avec référence aux dessins dans lesquels La figure 1 représente une vue schématique en coupe; avec brisures partielles, d'une première forme de réalisation de l'appareil d'extraction selon l'invention. Les figures 2 et 3 représentent des vues en coupe respectivement suivant la ligne Il-Il et la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 représente une vue schématique en coupe, avec brisures partielles, d'une seconde forme de réalisation de l'appareil selon l'invention, réalisée suivant la ligne IV-IV de la figure 5. La figure 5 représente une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4. La figure 6 représente une vue schématique en coupe d'une variante des moyens d'alimentation en matières solides de l'appareil selon la figure 4. Dans les différentes figures, les mêmes repères désignent des éléments identiques ou analogues. L'appareil d'extraction qui est utlisé, par exemple, pour l'extraction de sucre de betterave, compre#nd un tambour 1 ayant généralement la forme d'un cylindre ou d'un cane tronqué. Le tambour 1 a son axe qui s'étend généralement horizontalement ce qui signifie qu'il peut être légèrement incliné. L'enveloppe extérieure 10 du tambour 1 se compose, dans la forme de réalisation des figures 1 à 3, des viroles la, lb, lc, ld, le, If et lg, à diamètre croissant, reliées entre elles par leurs extrémités. A l'intérieur du tambour se trouvent deux parois perforées cylindriques coaxiales 2 et 3 et un canal central cylindrique 4. De même que l'enveloppe 10 dutambour,les parois 2, 3 et 4 pourraient présenter la forme d'un cane tronqué et non d'un cylindre. L'espace annulaire entre les parois perforées cylindriques 2 et 3 est divisé en compartiments séparés 5 par des parois perforées 7 s'étendant radialement suivant l'axe du tambour 1. Ces parois perforées radiales relient les parois perforées cylindriques 2 et 3 et forment un ensemble extrêmement rigide. Cet ensemble est relié à lrenveloppe. extérieure du tambour 1 et à la paroi du canal central 4 au moyen des rallonges 7a et 7b des parois 7. La fixation des parois 7 sur lesaparois cylindriques 2 et 3 et la fixation des rallonges 7a et 7b sur les enveloppes extérieures la à lg et sur la paroi intérieure 4 se font par soudure, mais n'importe quel autre moyen convenable peut être utilisé ici. Les parois radiales 7 peuvent être doubles. Chaque compartiment 5 a chacune de ses extrémités qui est ouverte; l'extrémité Sa sert à l'amenée des matières solides et l'extrémité 5b sert à leur sortie. Suivant une coupe perpendiculaire à l'axe du tambour, et comme cela résulte de la figure 2, chaque comparti ment 5 a donc la forme d'un secteur tronqué de cercle, dont le sommet se confond avec l'axe du tambour et chaque compartiment s'étend d'une extrémité à l'autre du tambour 1 suivant son axe. L'enveloppe 10 du tambour présente à son extrémité située du coté des entrées Sa des compartiments 7, un couvercle 8, en forme de cane tronqué raccordé à l'extrémité du tambour 1. La petite base de ce couvercle 8 forme une ouverture 9 débouchant dans une gaine 40 qui est raccordée d'une part à une conduite d'aération 12 permettant aux gaz de s'échapper et d'autre part à un collecteur 13 pour le liquide. Un conduit d'alimentation 14,dirigé vers le bas, traverse la gain#e 40 et l'ouverture 9 du couvercle 8. Ce conduit d'alimentation reçoit les cossettes de betteraves et les dirige vers les entrées Sa des- compartiments 5, lorsque ceux-ci passent par la partie inférieure de leur trajectoire. Un écran circulaire 21 est monté de façon non rotative sur l'axe 22 du tambour 1; cet écran 21 recouvre les entrées Sa des compartiments, mais présente à sa partie inférieure une ouverture 23 devant laquelle passent successivement les entrées Sa des compartiments 5 de sorte que les cossettes,alimentées en continuparlecoeduit 14,sont forcées àentrer dans les ornpartiments 5 avec une composante de poussée dans le sens axial des compartiments. Dans la forme de réalisation de la figure 1, et en considérant que l'appareil est prévu pour l'extraction de sucre da betteraves, le conduit 14 est d'une part raccordé par l'intermédiaire d'un soufflet de dilatation 15, à la sortie d'un manchon 20 à fond en partie perforé supporté dans une trémie de décharge 18, manchon dans lequel est montée une vis transporteuse 19; la trémie de décharge 18 reçoit des cossettes et du liquide de réchauffage,à la température d'extraction, d'un échaudoir 16 auquel il est relié par une conduite 17. D'autre part, le conduit d'alimentation 14 débouche dans l'orifice 23 de l'écran 21. Au droit des orifices de sortie 5b des compartiments 5, les parois radiales perforées 7 se terminent par des aubes 24. Au centre de cette zone est monté, pour l'évacuation des cossettes, un couloir de sortie 25 ouvert vers le haut, dans lequel est disposée une vis sans fin 26 amenant les cossettes entièrement traitées sur un transporteur 27 en passant par un tube d'évacuation 28. Dans sa zone axiale, le tambour 1 comporte, à l'intérieur du cylindre du canal central 4, une poutre 29 montée de façon non rotative,parallèlement à l'axe du tambour, sur des bras supports 32 possédant à leur extrémité inférieure des petites roues 33 par l'intermédiaire desquelles ils reposent sur la périphérie interne du canal 4. Cette poutre 29 sert à soutenir-des conduites d'amenée 30 des matières de traitement débouchant dans les environs d'orifices 31 prévus dans la paroi du canal central 4. Ces orifices 31 permettent donc à ces matières de traitement de passer dans les compartiments 5. Les conduites 30 situées du cOté des sorties 5b des compartiments 5 servent à l'alimentation du tambour en liquide d'extraction, dont le niveau, représenté par la ligne 36 fig, 2, établi par l'orifice 9, est inférieur à l'axe du tambour. De façon simplifiée, l'amenée du liquide d'extraction peut se faire, en l'absence de la poutre 29, par des conduits non tournants amenés dans le tambour par la zoneoù est situé le couloir 25de sortie des cossettes. Le tambour 1 est supporté dans son ensemble par deux couronnes 34 tournant avec l'enveloppe 10. Les couronnes portantes 34 reposent sur des galets d'entraînement 35 qui sont mis en mouvement par un mécanisme de commande non figuré. La transmission au tambour 1 du mouvement de rotation des galets de transmission 35 se fait par contact par friction Tout autre mode d'entralnement du tambour 1 pourrait être prévu, Les espaces prévus dans les parois perforées doubles 71 d'une part, et entre l'enveloppe 10 et la paroi perforée 2,d'autre part, constituent des conduites d'écoulement du liquide d'extraction. L'appareil d'extraction fonctionne comme suit Les betteraves sucrières lavées et découpées en cossettes sont amenées dans l'échaudoir 16 où elles sont mélangées avec du liquide d'extraction amené par une conduite 16' du bac 13, liquide dont la teneur en sucre pendant le procédé d'extraction a progressivement augmenté et qui est donc devenu le jus: Les betteraves découpées en cossettes et une partie du jus sont amenées par la conduite 17 dans la trémie de décharge 18; les cossettes sont ensuite amenées dans le conduit d'alimentation 14 par la vis transporteuse 19, tandis que le jus qui s'écoule est récupéré dans le bac 13. Le tambour 1 est maintenu constamment en rotation, de sorte que les différents compartiments 5 sont alimentés successivement, à leur passage devant l'orifice 23 de l'écran 9 en cossettes, celles-ci se déplaçant par éboulements successifs à talus naturel bloqué dans tous les- compartiments en direction des orifices de sortie 5b. En même temps, on amène dans les compartiments 5, à proximité de leur sortie Sb, par une des conduites d'amenée 30, le liquide d'extraction qui s'écoule par débordement dans le bac 13 à travers l'orifice 9 pratiqué dans le couvercle 8 du tambour. Le liquide se déplace donc dans le tambour à contrecourant par rapport au sens de déplacement des cossettes. Lorsque leXs cossettes arrivent aux extrémités de sortie 5b, elles sont complètement traitées et tombent dans le couloir de sortie 25 d'où elles sont évacuées par la vis transporteuse 26 et le transporteur 27. D'autres fluides, tels que des substances de traitement des cossettes et de jus et de la vapeur de réchauffage,peuvent être injectés par les conduits 30 débouchant le long du tambour dans le canal axial 4. Dans la forme de réalisation montrée aux figures 4 et 5, l'on a désigné les mêmes éléments que ceux de la forme de réalisation des figures 1 à 3 par les mêmes chiffres de référence additionnés à 100. Dans cette forme de réalisation, le tambour 101 présente une enveloppe externe 110 qui est cylindrique et à l'intérieur de cette enveloppe seul un canal central 104 est prévu, les parois radiales perforées 107 s'étendant entre le canal central 104 et la périphérie interne de l'enveloppe de tambour 110. Ces parois radiales 107 sont supportées par des poutres radiales 137 fixées d'une part au canal central 104 et d'autre part à l'enveloppe externe de tambour 110. Chaque compartiment 105 est donc formé par deux parois radiales perforées 107 successives et par les portions des cylindres 110 et 104 comprises entre ces deux parois radiales et il présente donc, en section perpendiculaire à l'axe du tambour, la forme générale d'un secteur de cercle; chaque compartiment s'étend axialement d'une extrémité à l'autre du tambour 101 où il présente des extrémités ouverteslo5a et lo5b, les extrémités de sortie 105b étant fermées par un flasque 138 fixé en bout de l'enveloppe 110 de tambour. Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, dans le but d'augmenter les surfaces d'égouttage du liquide des compartiments pendant la rotation du tambour, les parois radiales 107 présentent sur au moins une partie de la longueur du tambour, à l'endroit de leur raccordement à la périphérie interne de l'enveloppe 110 de tambour, une portion axiale 139, dite portion en virgule, également perméable au liquide, longeant à distance la périphérie interne de l'enveloppe de tambour et s'étendant dans le sens de rotation du tambour représenté par la flèche 142. Avantageusement et comme cela résulte des figures, lesdites portions 139 ne débutent qu'à une distance de l'entrée 105a des compartiments et présentent une longueur allant croissant vers la sortie 105b des compartiments. En pratique, cela peut être exécuté par le fait que les parois radiales 107 sont constituées d'éléments jointifs 107A, 107B... 107F, dont le premier est dépourvu de portion axiale 139 de prolongement tandis que les suivants présentent des portions en virgule 139 de longueur croissante. Les espaces formés entre l'enveloppe du tambour 110 et ces portions en virgule 139 sont fermés latéralement et segmentés intérieurement par des tales transversales 150 empêchant la circulation axiale préférentielle du liquide dans ces espaces. Dans cette forme de réalisation, l'on a représenté une variante des moyens d'alimentation en cossettes, des compartiments 105. L'écran 121 monté de façon non rotative sur l'axe 122 du tambour 101, présente une forme tronconique dont la grande base est dirigée vers le conduit 114 d'entrée des cossettes et les parois radiales 107, à leur extrémité délimitant les entrées 105a, épousant la paroi tronconique de l'écran 121; l'écran présente une ouverture 123 à sa partie inférieure de sorte que les entrées 105a des compartiments 105 sont successivement alignées avec l'ouverture 123 de l'écran 121, et les cossettes sont introduites progressivement par gravité dans tous les compartiments 105. Le conduit 114 d'entrée des cossettes forme la base d'une trémie d'alimentation 141 de cossettes non échaudées, utilisée lorsqu'il est prévu d'alimenter le tambour en cossettes froides; alternativement, l'on peut alimenter le tambour 101 en cossettes échaudées amenées par un couloir 120 à vis transporteuse 119 débouchant dans le conduit 114. L'avantage de cette forme de réalisation par rapport à celles des figures 1 à 3 consiste en ce que la suppression des enveloppes internes perforées évite la présence de cossettes folles dans les espaces intermédiaires tout en préservant la surface d'égouttage nécessaire par la prévision des portions en virgule 139 des parois radiales 107. Dans la variante de réalisation représentée à la figure 6, l'enveloppe 110 de tambour 101 est prolongée vers l'avant, au-delà d'un flasque annulaire 143, par une virole perforée 144 et terminée par un couvercle annulaire également perforé 145, située au-dessus du bac 113. L'i#ntérieur de ce petit tambour perforé 146 est garni de pales releveuses perforées 147 dont la fonction est de remonter les cossettes égouttées amenées de l'échaudoir 116 par le conduit 117, de manière à les déverser dans le conduit d'alimentation 114. Il est bien entendu que l'invention n'est nullement limitée aux types d'exécution décrits ci-dessus et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de la présente demande de brevet. REVENDICATIONS 1.- Appareil pour l'extraction,à l'aide d'un liquide, de substances faisant partie de matières solides, par contact à contre-courant du liquide et des matières solides, comprenant un tambour rotatif à axe généralement horizontal qui présente des compartiments généralement axiaux s'étendant d'une extrémité à l'autre du tambour, dans lesquels les matières soumises à l'extraction et le liquide sont amenés, caractérisé en ce que les compartiments présentent, suivant une coupe perpendiculaire à l'axe du tambour, la forme générale d'un secteur de cercle dont le sommet se confond avec l'axe du tambour, en ce qu'au moins les parois s'étendant généralement radialement, de ces compartiments, sont perméables# au liquide et en ce que le niveau du liquide dans le tambour est inférieur au niveau de l'axe du tambour. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tambour présente un canal central axial pour la réception d'un support non rotatif de conduits d'amenée dans les compartiments, du liquide d'extraction et/ou de substances de traitement des matières solides, le support présentant des organes d'appui à roulement sur la périphérie interne du canal et le canal présentant des ouvertures d'écoulement du liquide et des substances de traitement dans les compartiments. 3.- Appareil selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tambour rotatif comprend une enveloppe extérieure non perméable au liquide, une première enveloppe interne perméable au liquide, de section circulaire, située près de l'enveloppe extérieure et une seconde enveloppe intérieure perméable au liquide, située à proximité du canal central, les deux enveloppes intérieures perméables au liquide reliées entre elles par les parois généralement radiales perméables au liquide, chacun des compartiments étant délimité par deux parois radiales voisines et les portions des deux enveloppes perméables au liquide comprises entre lesdites parois généralement radiales voisines. 4.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parois généralement radiales, perméables au liquide, s'étendent entre la périphérie externe du canal central et la périphérie interne du tambour et en ce que sur au moins une partie de la longueur du tambour, lesdites parois radiales présentent, à l'endroit de leur raccordement à la périphérie interne du tambour, une portion axiale longeant à distance la périphérie interne du tambour 5.- Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites portions axiales des parois généralement radiales s'étendent dans la direction de rotation du tambour. 6.- Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la longueur des portions axiales des parois généralement radiales perméables au liquide augmente en direction de l'extrémité de sortie des matières solides hors du tambour. 7.- Appareil selon l'une quelconque des reven-dications 1 à 6, caractérisé en ce que le tambour, à l'extrémité d'entrée des matières solides, présente un couvercle ayant la forme générale d'un cane tronqué dont la petite base est ouverte et constitue l'orifice d'évacuation par débordement du liquide d'extraction et en ce que, pour l'alimentation en matières solides des compartiments, l'appareil comprend, d'une part, à l'endroit de la grande base du couvercle, un écran non rotatif d'obturation des extrémités, ouvertes, des compartiments, cet écran présentant une ouverture dans sa partie. située successivement devant l'extrémité de chaque compartiment à son passage par la partie inférieure de sa trajectoire, et, d'autre part, un conduit d'introduction des matières solides, dirigé vers l-'ou- aperture de l'écran. 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit conduit dirigé vers l'orifice de l'écran forme la partie inférieure d'une trémie d'alimentation en matières solides. 9.- Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tambour est prolongé au-delà de la petite base de son couvercle en forme de tronc de cône par une virole perméable au liquide, pourvue de cloisons d'élévation des matières solides alimentées à la partie inférieure de ladite virole vers l'entrée de ladite trémie d'alimentation. lo. - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'appareil comprend une trémie d'amenée des matières solides mélangées avec un liquide de réchauffement, ladite trémie présentant à sa partie inférieure une vis transporteuse disposée dans un canal perméable au liquide, vis transporteuse en communication, à son extrémité de sortie, avec le conduit dirigé vers ledit écran d'obturation des entrées des compartiments. 11.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'à l'extrémité de sortie des matières solides hors du tambour, celui-ci présente un conduit central non rotatif ouvert vers la partie supérieure du tambour, conduit dans lequel est disposée une vis transporteuse d'évacuation des matières solides. 12.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le tambour présente axialement la forme d'un tronc de cane -dont la grande base est située au coté de l'entrée des matières solides,