Brevet FR2495543A1 — publié le 19820611

La présente invention concerne un dispositif de pressage pour la séparation des composants liquides et solides d'un mélange liquide- solide, comportant une vis entraînée, tournant dans un corps de pressage et munie d'un filet hélicoïdal, ainsi que des broches orientées sur l'axe de la vis, traversant radialement le corps de pressage, atteignant la base du pas et auxquels correspondent des interruptions des filets entourant hélicoîdalement le noyau de la vis. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 981 658 décrit un dis- positif pour le pressage de mélanges liquide-solide, qui comprend des broches traversant le corps de pressage. Les broches orientées radialement sur la vis interdisent à cette dernière d'entraîner le produit à presser en rotation. Les broches assurent l'établissement d'une pression de transport suffisante. L'invention a pour objet un dispositif de pressage dans lequel le liquide exprimé peut être évacué directement à son point de libé- ration, sans que l'évacuation de ce liquide produise une perte de charge sensible comme dans le cas des filtres-presses connus. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les bro- ches comportent des alésages d'évacuation axiaux, ouverts vers l'axe de la vis et reliés à un réseau d'écoulement. La présence d'alésages d'évacuation axiaux, ouverts vers l'axe de la vis et reliés à un réseau d'écoulement permet l'évacuation directe du liquide exprimé à son point de libération, sans perte de charge sensible dans les orifices d'évacuation. Les broches interdisent l'entraînement en rotation du produit par la vis, de sorte qu'un débit élevé et par suite une pression élevée dans la zone du corps à broches sont obtenus. Par suite de la pression élevée, l'eau cellulaire du produit à presser, tel que feuilles de betteraves, cossettes ou boues de décantation, est également libérée et peut s'écouler facilement dans les alésages d'évacuation des broches, par suite de la grande perte de charge (300 bars dans le corps de pressage et 1 bar (pression atmosphérique) dans les alésages d'évacuation. La distance entre la pointe de broche et la base du pas de la. vis étant relativement faible, de 0,3 mm par exemple, seules son entraînées de très petites particules solides, qui n'engorgent pas les alésages d'évacuation. La pointe des broches est adaptée à l'arrondi du noyau de la vis. Les broches comportant des alésages d'évacuation peuvent avan- tageusement être montées entre des tronçons de filet présentant des alésages radiaux, reliés à un alésage axial de la vis. Grâce à cette disposition, le liquide exprimé à la base du pas s'écoule dans les alésages d'évacuation des broches et le liquide exprimé le long de l'enveloppe intérieure du corps est évacué depuis les crêtes de filet, par les alésages radiaux de filet et l'alésage axial de la vis. Une telle réalisation recueille directement presque tout le liquide exprimé, l'évacue et assure ainsi en outre l'absence de toute perte de charge sensible par l'évacuation du liquide. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, les broches comportant les alésages d'évacuation sont montées dans une zone du corps de pressage présentant des rainures intérieures. Il s'agit par exemple de rainures axiales ou de rainures hélicoîdales de même sens que le pas du filet ou de sens opposé, et de section triangulaire, rectangulaire ou semi-circulaire par exemple. Le transport du produit est ainsi favorisé également entre les divers plans de broches, car les rainures du corps entraînent l'en- trainement du produit en rotation par la vis de pressage. Le trans- port renforcé produit ainsi une pression plus élevée, indispensable pour un bon pressage et permettant une libération de l'eau cellu- laire, c'est-à-dire l'obtention de fortes teneurs en matière sèche en une seule opération et de plus de façon continue. Cette forme dCe È-alisatior permet aussi l'évacuation directe du liquide exprimé à son point de dégagement, sans- perte de charge notable. La réunion de plusieurs broches comportant des alésages d'éva- cuation dans des plans de broche permet l'évacuation du liquide exprimé en plusieurs points de la circonférence. Le réglage de la profondeur de pénétration des broches fait varier le débit et par suite l'établissement d'une pression, mais permet surtout d'adapter le dispositif de pressage à des composants solides de dimensions dif- férentes. Les pointes des diverses broches venant le cas échéant en con- tact avec la base du pas de la vis sont réalisées avec une portée dans un matériau composite à propriétés de marche à sec, tel que le bronze, ce qui garantit une durée de vie longue et relativement sans usure des pointes de broche. L'insertion de petits tubes s'évasant coniquement vers l'exté- rieur dans les pointes des alésages d'évacuation des broches réduit le diamètre des orifices d'entrée des alésages. Une telle disposition s'oppose à l'engorgement des alésages de broche et du système d'écoulement qui leur est raccordé. La réalisation extérieure des parties de broche pénétrant dans le corps de pressage sous forme de petits tubes rectangulaires ou polygonaux favorise le découpage des composants solides pendant leur transport entre les interruptions de filet et les broches. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation préférentielle et des dessins annexés sur les- quels: - la figure i est la coupe longitudinale d'un dispositif de pressage préférentiel; la figure 2 est la coupe suivant l'axe II-II de la figure 1; et la figure 3 est la coupe longitudinale d'un dispositif comportant des alésages de filet et des alésages d'évacuation dans les broches. La vis de pressage 1 est logée dans le corps de pressage 2. La vis est mise en rotation, suivant le sens de la flèche 19, par un dis- positif d'entraînement non représenté et transporte ainsi le produit à presser vers l'avant, en direction de l'orifice de sortie 20. L'enveloppe intérieure du corps de pressage 2 présente des rai- nures 3 suivant la direction de l'axe de la vis et de section trian- gulaire par exemple. Les rainures peuvent toutefois être aussi rectangulaires ou semi-circulaires. Les rainures sont continues, c'est-à-dire disposées aussi bien dans la zone d'alimentation 4 que dans la zone 5 du corps à broches. La zone 5 à broches du corps de pressage 2 est traversée par des broches 6 radiales, orientées sur l'axe de la vis 1 et attei- gnant la base du pas de cette dernière. Des interruptions 7 des filets hélicoidaux 8 de la vis correspondent aux broches 6 et pré- sentent une largeur égale au diamètre de ces dernières; Les broches 6 sont vissées dans le corps de pressage 2, puis bloquées par des écrous 9. Les diverses broches 6 sont vissables dans le corps de pressage 2 de façon à faire varier la distance entre la pointe des broches et le noyau de la vis. Les broches 6 sont groupées dans divers plans de broches 10, 11 et 12. Le plan de broches 11, représenté en coupe à la figure 2, comprend dans ce cas quatre broches 6. Il est également possible de disposer beaucoup plus de broches 6 sur le pourtour de la vis. Le nombre de broches dépend de la teneur en eau du produit à déshydra- ter- Les broches 6 présentent des alésages d'évacuation 13 axiaux, reliés à un réseau d'écoulement 14. Les pointes de broche ne sont pas en contact avec la vis 1 quand le dispositif de pressage ne contient aucune matière. Un contact des portées 15 avec la vis ne peut toutefois pas être exclu quand une pression s'établit dans le volume 18. Les portées 15 des broches 6 en regard du noyau de la vis sont par suite réalisables dans un matériau composite à propriétés de marche à sec, tel que du bronze, afin de réduire les phénomènes d'usure. Des petits 16, s'évasant coniquement suivant la direction opposée au noyau de la vis, peuvent être introduits dans les extrémités des alésages d'évacuation 13 en regard du noyau. La conicité des petits tubes interdit un engorgement, car seules des particules solides de dimension inférieure à celle de la fente entre la portée 15 et le noyau peuvent pénétrer dans les alésages. Le mélange liquide-solide est introduit par la trémie 17 dans le volume 18 compris entre les divers filets 8 de la vis 1, puis transporté vers l'orifice de sortie 20 par la rotation dans le sens de la flèche 19. Le produit subit un premier pressage dans la zone d'alimentation 4 et le liquide facilement exprimable s'écoule par les ouvertures de filtration 21 dans le réservoir 22. Le produit est ensuite transporté dans la zone 5 du corps à broches, o les broches 6 pénétrant dans le corps interdisent son entraînement en rotation par la vis. Le pro- duit s'accumule ainsi brièvement en amont des broches, de sorte que la pression croit dans le pas de la vis, jusqu'à ce que le produit soit déplacé par le mélange incident, quand le contenu en rotation du pas de vis atteint une partie libre de la circonférence, sans broches 6. Des rainures 3- pouvant également être disposées suivant l'axe de la vis, entre les divers plans de broches 10, 11 et 12, l'entrai- nement en rotation du produit à presser par la vis est également interdit entre les plans de broche. Un mouvement de roulement du produit résulte du refoulement de ce dernier dans les rainures 3, c'est-à-dire de l'interdiction de son entraînement en rotation. Le mouvement de roulement de la matière et l'action de freinage des bro- ches 6 créent une pression qui conduit à un débit supérieur de la vis. L'augmentation du débit produit nécessairement une forte élévation de pression, au-delà de 500 bars par exemple, dans le volume 18 et notam- ment entre les plans de broches 10, Il et 12. La pression maximale s'exerce ainsi sur le produit à presser dans la zone du corps à broches, de sorte que l'eau cellulaire est libérée et qu'une teneur en matière sèche supérieure à 90 % selon la matière est obtenue en une seule opération et continûment. L'orifice de sortie 20 est obturé par un cône 23 commandé par pression et ne s'ouvre que sous une pression prédéterminée. Cette disposition entraîne une nouvelle élévation de pression dans la zone du corps à broches. La condition essentielle d'un degré élevé de déshydratation du mélange liquide-solide est toutefois la réalisation des alésages d'évacuation 13 axiaux dans les broches 6, car une possibilité d'écou- lement du liquide exprimé est ainsi créée aussi dans la zone du dispo- sitif de pressage o l'eau cellulaire est exprimée par la pression très élevée. Il est d'une importance capitale d'évacuer dans la mesure du possible le liquide exprimé au point de pressage, en interdisant un nouveau mélangeage notable avec le composant solide. La réalisation des alésages d'évacuation 13 dans les broches 6 assure en particulier la possibilité d'évacuer l'eau cellulaire expri- mée sans perte de charge sensible dans la zone 5 du corps à broches. La forte pression établie sert d'autre part à exprimer l'eau cellu- laire, afin de pouvoir obtenir des.teneurs en matière sèche aussi élevées. Les feuilles de betteraves sont introduites dans la trémie, puis transportées continûment dans le dispositif de pressage. Une teneur en matière sèche de 40 % a été obtenue en un seul passage, ce qui doit être considéré comme un résultat extrêmement bon. La figure 3 représente un dispositif dans lequel les broches comportant des alésages d'évacuation sont montées entre des tronçons hélicoïdaux 24 de filet avec des alésages radiaux 25 qui sont reliés à un alésage axial 26 de la vis. Les tronçons 24 des filets de vis selon figure 3 peuvent égale- ment être réalisés avec une rainure 27 de crête de filet, qui recueille le liquide passant sur le filet 24, puis le dirige vers les alésages radiaux 25 dé filet. La rainure 27 de crête de filet assure ainsi la collecte et l'évacuation de tout le liquide passant sur le filet 24. Le dispositif selon figure 3 est avantageux, car le liquide exprimé, qui s'accumule à la base du pas de la vis, peut s'écouler par les alésages d'évacuation 13 des broches 6 atteignant la base du pas. L'eau cellulaire exprimée, qui devrait se trouver du côté opposé, sur l'enveloppe intérieure du corps de pressage 2, peut s'écouler sur le filet 24, puis dans la rainure 27 de crête, l'alésage 26 de filet et l'alésage axial 26 de la vis. Une telle disposition des broches 6 crée ainsi à l'intérieur du pas de la vis de très nombreux canaux différents pour l'écoulement du liquide exprimé, qui trouve automatiquement son chemin par suite de la très forte perte de charge entre le pas de la vis et les canaux d'écoulement. La perte de charge assure également le balayage des petites particules solides ayant atteint les divers canaux. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif de pressage pour la séparation des composants liquides et solides d'un mélange liquide-solide, comportant une vis entraînée, tournant dans un corps de pressage et munie- d'un filet hélicoidal, ainsi que des broches orientées sur l'axe de la vis, traversant radia- lement le corps de pressage, atteignant la base du pas et auxquels correspondent des interruptions des filets entourant hélicoidalement le noyau de la vis, ledit dispositif étant caractérisé en ce que les broches (6) comportent des-alésages d'évacuation (13) axiaux, ouverts vers l'axe de la vis et reliés à un réseau d'écoulement (14). 2. Dispositif de pressage selon revendication 1, caractérisé en ce que les broches (6) comportant les alésages d'évacuation (13) sont montées entre des tronçons hélicoîdaux (24) de filet présentant des alésages radiaux (25), reliés à un alésage axial (26) de la vis. 3. Dispositif de pressage selon revendication 1, caractérisé en ce que les broches (6) comportant les alésages d'évacuation (13) sont montées dans une zone du corps de pressage présentant des rainures intérieures (3). 4. Dispositif de pressage selon revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs broches (6) comportant des alésages d'évacuation (13) sont groupées en un plan de broches (10, 11, 12), les diverses bro- ches (6) étant équidistantes radialement sur le corps de pressage (2), vissables dans ce dernier et présentant une profondeur de pénétra- tion réglable. 5. Dispositif de pressage selon revendications 1 et 4, caractérisé en ce que les portées (.15), par lesquelles les diverses broches (6) comportant des alésages -d'évacuation se déplacent sur la base du pas de la vis (1), sont réalisées dans un matériau composite à pro- priété de marche à sec, tel que du bronze. 6. Dispositif de pressage selon revendication 1, caractérisé par l'insertion de petits tubes (16) s'évasant coniquement vers l'exté- rieur dans les pointes des alésages d'évacuation (13) des broches (6). 7. Dispositif de pressage selon revendication 1, caractérisé en ce que les parties des broches (6) pénétrant dans le corps de pres- sage (2) sont rectangulaires ou polygonales.