Brevet FR2455978A1 — publié le 19801205

La présente invention a trait à des presses d'extrusion, en particulier pour confectionner des boulettes d'aliments pour animaux. Les aliments extrudés pour animaux sont couramment préparés sur des presses constituées par une filière cylindrique présentant des orifices d'extrusion sous la forme de trous pratiqués plus ou moins radialement au cylindre de la filière et d'un diamètre correspondant à la dimension recherchée du produit. Un cylindre de presse, ou plusieurs, monté de façon indépendante et pouvant être déplacé en contact étroit avecfla surface interne de la flière, est entraîné par friction par rotation de la filière. Les aliments à extruder, normalement chauffés à la vapeur pour prendre une consistance humide, légèrement plastique, sont introduits dans la filière et poussés à travers les orifices lorsqu'ils sont pincés entre le cylindre de presse et la filière.Le produit extrudé est coupé ou tronçonné à la longueur voulue lorsqu'il émerge de la surface extérieure de la filière. Des variantes existent dans lesquelles une filière tournant librement est entratnée par friction par des cylindres de presse entratnés directement ou dans lesquelles la filière est un disque plat et les cylindres de presse se déplacent selon un trajet annulaire. Un problème fondamental se posant lors du fonctionnement de telles presses est qu'elles sont sujettes à se bloquer, à s'engorger ou à déborder, ce qui peut entraSner un arrêt de l'installation pour extraire le matériau se trouvant dans l'étranglement des cylindres de presse ou même le retrait de la filière pour dégager chaque trou individuellement. Des blocages de presse sont généralement liés à des températures élevées d'aliments, à des niveaux importants de constituants collants, tels que des mélasses et/ou à des vitesses excessives d'avancement, mais les conditions critiques varient d'une composition à une autre. Les exigences industrielles sont telles que seuls des lots de fabrication limités sont habituellement mis en oeuvre pour une composition donnée quelconque, et par conséquent l'équilibre optimal des conditions doit être modifié en permanence. Les opérateurs se fient principalement à l'estimation subjective de conditions d'avancement et afin d'éviter un blocage ou un engorgement tendent à faire fonctionner la presse dans des conditions de fonctionnement de "sécurité" qui peuvent s'écarter énormément des conditions optimales en ce qui concerne la qualité du produit ou la cadence de production. Il a été constaté qu'un glissement entre la filière et le cylindre augmente, par exemple, pour des vitesses croissantes d'avancement de produit vers l'étranglement. Selon la nature particulière, la température, la composition, etc. du produit, le glissement réel apparaissant à certaines vitesses d'avancement sera différent, ainsi que la vitesse de variation de glissement avec des vitesses croissantes d'avancement. Néanmoins, il a été constaté que pour un ensemble particulier de conditions de fonctionnement, il existe une valeur du glissement, ou une vitesse de variation de celui-ci qui, si elle est dépassée, tend à provoquer des blocages. Généralement, le glissement à des vitesses d'avancement faibles, croit approximativement linéairement avec l'accroissement de vitesse d'avancement, mais lorsque cette vitesse d'avancement augmente, le glissement croit plus rapidement, c'est-à-dire que la vitesse de variation dudit glissement augmente. Bien qu'il n'y ait pas une modification brusque depuis un accroissement linéaire de glissement pour une vitesse d'avancement accrue, le début de la variation plus rapide de glissement peut être approximativement la vitesse optimale d'avancement. La présente invention propose un procédé d'extrusion de matière comportant l'avancement de cette matière dans l'étranglement entre un cylindre de presse et une filière possédant des orifices d'extrusion à travers lesquels est poussée la matière, l'entratnement positif soit dudit cylindre, soit de la filière, provoquant ainsi la rotation dudit autre élément, la détection du glissement entre le cylindre et la filière et la modification de l'avancement de la matière vers l'étranglement, lorsque le glissement correspond à une valeur prédéterminée ou lorsque la vitesse de variation du glissement correspond à une valeur prédéterminée. Ainsi, par détection du glissement, la commande du fonctionnement de la presse d'extrusion peut être améliorée. L'avancement de la matière vers l'étranglement peut être modifié en arrentant ou en réduisant la vitesse d'avancement ou en modifiant la température, la composition ou autres paramètres de la matière. Le glissement entre le cylindre et la filière peut être détecté en prélevant des signaux électriques proportionnels aux vitesses périphériques du cylindre et de la filière et en appliquant ces signaux à un comparateur. Le comparateur peut délivrer un signal de sortie qui déclenche une alarme acoustique et/ou visuelle lorsque le glissement ou la vitesse de variation de celui-ci correspond à la valeur prédéterminée. En variante, le comparateur peut délivrer un signal de sortie qui est utilisé comme commande de rétroaction pour contrôler l'avancement de la matière vers l'étranglement entre le cylindre et la filière. L'invention propose également une presse d'extrusion à cylindre et filière, comportant une filière rotative portant un ensemble d'orifices d'extrusion ; au moins un cylindre de presse qui est agencé pour tourner en contact de friction avec la filière rotative pour pousser la matière à travers les orifices d'extrusion ; des organes d'entratnement pour faire tourner la filière et le cylindre de presse, l'un directement et l'autre par contact de friction ; et des organes de mesure associés au cylindre de presse et à la filière pour détecter un glissement entre ces derniers et un comparateur agencé pour délivrer un signal de sortie représentatif du glissement en réponse à des signaux provenant des organes de mesure. Les organes de mesure peuvent entre agencés pour délivrer un signal de sortie lié à la vitesse de variation du glissement entre le cylindre et la filière. Les organes de mesure sont commodément constitués par des détecteurs de proximité pour détecter la rotation du cylindre et de la filière et par un comparateur agencé pour recevoir les signaux de sortie provenant des détecteurs et délivrer un signal de sortie de comparateur fonction du glissement. Comme mentionné précédemment, la filière rotative sera sensiblement cylindrique, bien que des filières sous forme de disque circulaire soient également utilisées, et l'invention s'applique également à celles-ci. Egalement, en ce qui concerne l'entraSnement, bien que la filière soit généralement directement entratnée et le cylindre entratné par contact de friction, l'inverse est également possible. Trois exemples de l'invention seront à présent décrits en regard des dessins annexés. Exemple 1 Un système installé sur une presse de fabrication de boulettes d'aliments.pour animaux est représenté sur la figure 1. Ce type de presse est un exemple d'un très grand nombre de réalisations utilisées commercialement. La filière 101, portant des rangées d'orifices d'extrusion disposés cylindriquement, est fixée sur une plaque d'appui à l'extrémité d'un arbre creux 102 qui est entratné par l'intermédiaire d'un engrenage d'entrainement principal 103. Des rouleaux de presse creux 104 sont supportés par des paliers appropriés sur des arbres de support 105 montés excentriquement. Des organes, non représentés, sont installés pour permettre une rotation limitée de l'arbre de support 105 des cylindres et ainsi permettre un réglage de l'intervalle entre la filière 101 et les cylindres de presse 104. Les arbres de support 105 sont portés par une plaque d'appui 106 et par un support antérieur 107 monté à l'extrémité d'un arbre stationnaire 108, installé à l'intérieur de l'arbre creux 102. Une information concernant la vitesse de rotation d'un des cylindres de presse 104 est fournie par un premier organe de mesure constitué par un détecteur de proximité 109 monté dans la plaque d'appui 106. Le détecteur de proximité 109 émet une impulsion chaque fois qu'une fente 110 pratiquée dans l'extrémité de l'enveloppe 104 du cylindre passe à proximité du détecteur. Un accès pour les connexions électriques au détecteur de proximité 109 est obtenu en modifiant de façon appropriée des canaux de lubrification existants dans l'arbre 108. L'information concernant la vitesse de filière est obtenue à partir d'un second organe de mesure comportant un détecteur de proximité 111 monté à proximité immédiate des dents de l'engrenage d'entrarnement principal 103.Le détecteur de proximité 111 émet des impulsions liées au nombre de dents et à la vitesse de rotation de l'engrenage 109. Les signaux des deux organes de mesure sont électroniquement combinés dans un comparateur 112, en tenant compte du nombre de dents de l'engrenage d'entratnement principal 103, de la circonférence interne de la filière 101 et de la circonférence extérieure de l'enveloppe 104 du cylindre, de sorte qu'un signal électrique de sortie est obtenu, lié au pourcentage de glissement du cylindre, où, si VD est la vitesse de la surface interne de la filière et VR la vitesse périphérique de la surface extérieure de ltenveloppe Su cylindre, le glissement du cylindre en 96 est égal à t1- V ) x 1 ou. Lorsque la valeur de ce signal de sortie correspond au glissement au-delà d'une valeur prédéterminée, le signal peut déclencher une alarme d'arrêt avec une signalisation acoustique et/ou visuelle ou constituer la base d'une commande de rétroaction. En variante, le comparateur peut délivrer un signal de sortie correspondant à la vitesse de variation du glissement, signal de sortie qui est ensuite utilisé comme cidessus lorsqu'il correspond à une vitesse de variation du glissement excédant une valeur prédéterminée. Lorsque l'alarme est actionnée, l'avancement de matière vers l'étranglement doit être modifié pour ramener le fonctionnement de la presse au niveau prédéterminé. En clair, pour une utilisation maximale de la presse, le niveau de fonctionnement prédéterminé de celle-ci doit s'approcher du niveau optimal avec pour résultat qu'un fonctionnement des signaux d'alarme annonce un blocage. Il peut y avoir des raisons pour qu'une presse fonctionne différemment, mais l'alarme signale néanmoins un écart par rapport au niveau prédéterminé, Une modification de l'avancement est commodément effectuée en modifiant la vitesse d'avancement de la matière lorsque l'alarme est actionnée.En variante, le signal de sortie du comparateur peut actionner une commande de rétraction de la vitesse d'avancement de la matière et d'autres conditions de procédé telles que le degré de chauffage par vapeur ou les constituants de la matière. Exemple 2 Un système installé sur une presse de laboratoire est représenté sur la figure 2. Dans cette presse, la filière 201 porte une unique rangée d'orifices d'extrusion et est fixée à une plaque d'appui à l'extrémité de l'arbre d'entraSnement principal 202 qui est entratné par un pignon 203. Un cylindre de presse plein 204 est fixé directement à un arbre support 205 monté dans des paliers appropriés dans un manchon 206 perce excentriquement, situé dans le couvercle antérieur de la presse. On prévoit une légère rotation du manchon excentrique 206 dans son logement de façon à régler l'intervalle entre le cylindre de presse 204 et la filière 201. Une information concernant la vitesse du cylindre 204 est fournie par un premier organe de mesure constitué par un générateur tachymetrique 207 qui est entraRné par l'arbre 205 du cylindre et délivre un signal électrique lié à sa vitesse de rotation. Une information concernant la vitesse de la filière est obtenue à partir d'un second organe de mesureconstitué par un détecteur de proximité 208 monté au voisinage du pignon 203 et émettant des impulsions à une vitesse déterminée par le nombre de dents du pignon 203 et par sa vitesse de rotation. Les signaux électriques provenant du générateur tachymétrique 207 et du détecteur de proximité 208 sont combinés dans un comparateur 212 pour délivrer un signal de sortie comme dans l'Exemple 1. Exemple 3 Un système installé sur une presse de fabrication de grandes dimensions est représenté sur la figure 3. La filière 301, portant des rangées d'orifices, est boulonnée sur une plaque d'appui portée à l'extrémité de l'arbre d'entrarnement principal 302 qui est entratné par le pignon d'entrainement principal 303. Un certain nombre de cylindres de presse creux 304 sont supportés par des paliers appropriés sur une partie excentrique de l'arbre de support 305 des cylindres, qui sont montés sur le chassies extérieur de la presse. Des organes, non représentés, sont installés pour permettre un déplacement des arbres selon un arc faible afin de permettre un réglage des intervalles entre la filière 301 et les cylindres de presse 304. Une information concernant la vitesse de rotation d'un des cylindres est transmise par un premier organe de mesure constitué par un manchon fixé au centre du bouchon terminal du cylindre de presse 304 et entrainant, par l'intermédiaire d'une transmission à cable flexible 306, un générateur tachymétrique 307 monté sur l'extrémité de l'arbre 305 de support du cylindre. Un accès pour la transmission 306 est obtenu en modifiant des canaux de lubrification existant à l'intérieur de l'arbre de support 305. Une information concernant la vitesse de la filière est obtenue à partir du signal de sortie du second organe de mesure constitué par un détecteur de proximité 308 monté dans le voisinage immédiat d'une plaque 309 fixée à l'extrémité de l'arbre d'entraSnement principal 302 (premier organe de mesure). Des goujons de métal, montés dans la plaque 309 à des intervalles identiques se traduisent par l'émis- sion, par le détecteur de proximité 308, d'un signal pulsé, lié à la vitesse de l'arbre d'entrarnement principal 302 et de la filière 301 et au nombre de goujons dans la plaque 309. Les signaux électriques provenant du générateur tachymétrique 307 et du détecteur de proximité 308 sont combinés de façon appropriée dans le comparateur 312 pour délivrer un signal de sortie comme dans les Exemples 1 et 2. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'extrusion de matière, comportant l'avancement de la matière dans l'étranglement entre un cylindre de presse et une filière possédant des orifices d'extrusion à travers lesquels est poussée la matière, l'entraine- ment positif soit dudit cylindre, soit de la filière, amenant ainsi l'autre desdits éléments à tourner, caractérisé en ce qu'un glissement entre le cylindre et la filière est détecté et l'avancement de matière vers l'étranglement modifié lorsque le glissement correspond à une valeur prédéterminée ou lorsque la vitesse de variation du glissement correspond à une valeur prédéterminée. 2 - Procédé d'extrusion de matière selon la revendication 1, caractérisé en ce que le glissement entre le cylindre et la filière est détecté en obtenant des signaux électriques proportionnels aux vitesses périphériques du cylindre et de la filière et en les appliquant à un comparateur. 3 - Procédé d'extrusion de matière selon la revendication 2, caractérisé en ce que le comparateur délivre un signal de sortie qui déclenche une alarme acoustique et/ou visuelle lorsque le glissement ou la vitesse de variation de celui-ci correspond à la valeur prédéterminée. 4 - Procédé d'extrusion de matière selon la revendication 2, caractérisé en ce que le comparateur délivre un signal de sortie qui est utilisé en tant que commande de contreréaction pour contrôler l'avancement de matière vers l'étranglement entre le cylindre et la filière. 5 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'avancement de matière est modifié en arrentant la délivrance de matière. 6 i Presse d'extrusion à filière et cylindre, comportant une filière rotative portant un ensemble d'orifices d'extrusion ; au moins un cylindre de presse qui est agencé pour tourner en contact de friction avec la filière rotative pour pousser la matière à travers les orifices d'extrusion ; des organes d'entraInement pour faire tourner la filière et le cylindre de presse, l'un directement et l'autre par contact de friction, caractérisée en ce qu'il est prévu des organes de mesure associés au cylindre de presse et à la filière pour détecter un glissement entre ces éléments et un comparateur agencé pour délivrer un signal de sortie lié au glissement en réponse à des signaux provenant des organes de mesure. 7 - Presse selon la revendication 6, caractérisée en ce que les organes de mesure sont agencés pour délivrer un signal de sortie lié à la vitesse de variation du glissement entre le cylindre et la filière. 8 - Presse selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisée en ce que les organes de mesure sont constitués par des détecteurs de proximité pour détecter la rotation du cylindre et de la filière et par un comparateur agencé pour recevoir les signaux de sortie provenant des détecteurs et délivrer un signal de sortie de comparateur en fonction du glissement.