Brevet FR2494630A1 — publié le 19820528

La présente invention concerne une presse à membrane pour raisins, fruits, et analogues, avec un récipient de presse supporté et entraîné en rotation autour de son axe longitudinal horizontal. De telle presses à membrane sont connues et utilisées depuis longtemps généralement pour le pressage de matières contenant un liquide. Grâce à leur construction simple et au mode de travail ménageant la matière pressée, ces presses ont été utilisées, de préférence, pour l'essorage du linge, le récipient de presse étant alors constitué comme conteneur rotatif pour le linge, mais également pour d'autres opéra- tions de pressage de matières organiques, telles que moût de bière, raisins et fruitsde tous genres. Dans le brevet US - 2 538 403 est décrite une presse à membrane, destinée, mais non exclusivement, à des moûts de brasseries. Le récipient de pressage présente une forme cylindrique allongée et une membrane en forme de sac, qui est fixée, sensiblement au milieu de la longueur du réci- pient (vertical), dans un plan perpendiculaire à son axe, à l'enveloppe du réci:pient. La membrane présente alors l'avantage que, lors du pressage, elle a simplement à être retournée de telle sorte que, même dans le cas de récipients extrêmement grands, elle n'est exposée à aucune sollicitation mécanique défavorable, telle que des forces d'extension. A l'utilisation directe de cette presse connue dans des pressoirs d'extraction de jus, ou analogues, s'oppose le mode de support simplement pivotant du récipient de presse, l'expression "pressoirs" ayant un sens très général et non limité à une matière déterminée, notamment lorsqu'ils sont constitués-avec un récipient rotatif à piston, pour disloquer le moût entre plusieurs passes de pressage succes- sives et pour brasser les couches en vue d'accroître le rende- ment d'extraction de jus. L'utilisation de presses à membrane à très grande échelle dans les pressoirs a commencé environ il y a trente ans. Pour leur constitution étaient cependant considérés au départ comme importants certains points de vue, qui ne pouvaient pas être satisfaits par les presses à membrane courantes sans autres mesures. On peut citer la tendance, conformément au brevet DE - C - 1 001 589, à accroître la surface de membrane par rapport à la quantité de matière pressée. En conséquence, la membrane prit la forme d'un tuyau souple fixé aux parois frontales du récipient de pressage allongé, en rotation autour de son axe longitudinal horizontal, ce tuyau souple ayant un diamètre relativement grand en comparaison de celui du récipient et formant ainsi, avec l'enveloppe de récipient un espace annulaire par conséquent très étroit. On obtenait ainsi l'avantage, non seulement d'une surface de membrane agrandie, mais encore une bonne répartition de la matière pressée autour de la membrane sous la forme d'une couche tout d'abord mince, créant des voies d'évacuation courtes pour le jus et ainsi une production de jus accrue pour chaque passe de pressage. Un argument important était que, lors de l'élargissement du tuyau souple, se créait non seulement une pression radiale sur le moût, mais également un déplacement de celui-ci dans la direction du pourtour, de sorte que se trouvaient toujours créées de nouvelles voies d'écoulement pour le jus à travers la masse du moût. Ces presses se sont montrées efficaces. Cependant, on a constaté que la membrane, lors de la rotation du réci- pient entre les phases de pressage, pour la dislocation de la matière pressée, est soumise par celle-ci à des sollici- tations mécaniques qui ont pour conséquence la nécessité d'un échange fréquent de la membrane. Il a été constaté, en outre, que l'accroissement de rendement en jus récupéré obtenu dans tous les cas par la répartition en forme d'anneau de la matière pressée autour de la membrane en forme de tuyau souple, est ramené à nouveau à zéro par le fait que l'espace de pressage propremant dit, lorsque la membrane est déchar- gée, n'occupe plus qu'une fraction annulaire de l'espace intérieur total du récipient, et l'espace de pression en- fermé par la membrane et encore présent influence très défa- vorablement la capacité de réception du récipient. Même si le jus s'évacuait plus rapidement, il était par conséquent nécessaire, pour le traitement d'une même quantité de matière, d'ouvrir le récipient plus fréquemment et de le remplir à nouveau. Pour chaque grandeur de récipient, on perdait ainsi 3 2494630 plus de temps qu'on n'en récupérait par les voies d'évacuation plus courtes du jus. En vue d'obvier à ces inconvénients, on a proposé pour l'extraction de jus la presse à membrane conforme au DE - A - 23 52 300. Au lieu de la membrane en forme de tuyau souple, il est prévu ici une membrane à surface plane qui est fixée, dans le récipient de pressage rotatif autour de son axe horizontal, dans un plan orienté transversalement à l'axe et plus particulièrement, pour des récipients courts, dans le domaine d'une paroi frontale, et, pour des récipients plus longs, au milieu de la longueur du récipient. En vue d'éviter un étirage exagéré de la membrane, il est cependant nécessaire de donner à celle-ci une forme bombée en direction de l'axe longitudinal du récipient, et non pas en direction transversale comme dans le cas de la membrane en forme de tuyau souple. Si l'on veut, dans le cas d'un récipient avec mem- brane fixée au milieu de sa longueur, utiliser la totalité du volume intérieur du récipient, il est nécessaire en tous cas de bomber en arrière au cours du remplissage en sens opposé à la direction de pressage, la membrane qui est à l'état de surface plane à l'état déchargé. Cependant pour cela il était nécessaire de faire le vide dans le récipient de pression, ce qui, en particulier dans le cas de récipients de grande capacité représente une opération exigeant du temps et coûteuse. Comme solution de secours on a prévu tout d'abord, dans un récipient de forme allongée, de fixer une membrane non seulement à l'une des parois frontales, mais également à l'autre paroi frontale, ainsi que cela était représenté déjà dans le brevet CH - 226 437, à propos d'une presse à membrane du type antérieur, utilisée comme presse d'essorage pour le linge. D'après ce brevet, il apparaît également que le risque d'un allongement de la membrane dans un récipient tournant autour de son axe horizontal n'apparaît pas seule- ment lorsque la membrane n'est pas fixée à une paroi frontale, mais est disposée appliquée contre l'enveloppe du récipient. Cependant la déviation maximale de la membrane en fonction du diamètre est dans chaque cas plus faible que lorsque la mem- brane doit être déviée en direction de l'axe du récipient, notamment si la longueur du récipient s'élève à un multi- ple du diamètre. Ces constatations ont certainement influencé la constitution des presses de pressoirs. Effectivement le brevet CH - 579 979 montre en particulier une presse à fruits pourvue d'une membrane qui est fixée sensiblement dans le plan de l'axe de rotation du récipient, cette membrane qui, à l'état non chargé a une forme plane ou de sac ne pouvant et ne devant être bombée qu'en direction transversale. Il en résulte le risque d'une déformation d'étirage de la membrane, même si celle-ci est de forme plane. Dans le cas d'une membrane en forme de sac, comme représenté dans le brevet US - 2 538 403, ce risque n'existe pas. Cependant, avec cette constitution de la membrane, on rencontre chacun des problèmes qui devaient être évités à l'aide d'une membrane en forme de sac. En particulier, dans le cas de récipients de grande capacité, les voies d'écoule- ment de sortie pour le moût formé par les canaux à jus, disposés contre la paroi du récipient faisant face à la membrane sont beaucoup trop longues, de telle sorte que la possibilité de traversée de la masse pressée devient évidem- ment de plus en plus réduite avec l'accroissement de compacité de la masse. Il est donc possible de mieux utiliser l'espace intérieur total du récipient de presse -connu dans le brevet US mentionné- grâce à une membrane en forme de sac, mais le rendement de récupération de jus est influencé défavorablement. La présente invention a pour but d'éviter ces incon- vénients, en réalisant une presse du genre mentionné plus haut, avec laquelle l'influence défavorable importante sur le mouvement d'extraction de jus, en particulier dans le cas de récipients de grande capacité, est supprimée. Pour cela l'invention se propose d'accroître la phase préalable de récupération de jus, qui se situe pendant le remplissage avec le moût à presser. Dans ce but l'invention a pour objet une presse du type décrit caractérisée en ce qu'elle comprend deux membra- nes qui, à l'état non chargé, s'appliquent chacune au moins sur une partie de l'une des parois frontales du récipient 2494630 et sur le domaine de l'enveloppe du récipient voisin de cette paroi frontale, la fixation de chaque membrane sur le récipient s'étendant essentiellement sur une surface oblique par rapport à l'axe du récipient, et les surfaces de fixation des membranes s'étendant avec une inclinaison opposée en direction de la ou des ouvertures de remplissage du récipient. La description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation non limitatif, aveu référence aux dessins annexés, dans lesquels: les figures 1 et 2 sont des vues respectives en coupe longi- tudinale et en plan de la presse conforme à l'invention; la figure 3 est une vue en coupe transversale au milieu de sa longueur du récipient de presse suivant les figures 1 et 2; la figure 3a est une vue en coupe transversale d'un récipient de presse connu d'après le brevet CH - 579 979 en position de remplissage la figures 3b est une vue du récipient de presse de la figure 3a en position de pressage, et la figure 4 est une vue de la portion d'extrémité de la presse de la figure 1, avec une modification de détail. La presse conforme à l'invention est une presse du type conforme à celle du brevet CH - 579 979 mais avec la différence essentielle ci-après. Dans la presse de la figure 3a, il est prévu, dans le récipient de presse cylindrique 1, qui est entraîné en rotation autour de son axe longitudinal horizontal, une membrane 2 qui, à l'état non chargé, s'ap- plique contre la paroi du récipient, et qui présente en 3 une fixation placée dans le plan de l'axe de rotation. La membrane présente alors la forme de la moitié du récipient. D'une manière différente de celle indiquée dans le brevet CH mentionné, l'ouverture d'entrée et de sortie, dans la figure 3a, n'est pas située en un point diamétrale- ment opposé à la fixation de la membrane, mais directement au voisinage de la fixation. Cette disposition est importan- te du fait que, dans la réalisation décrite dans le brevet en question, le moût est d'abord introduit dans la membrane en forme de sac de telle sorte qu'aucune extraction préalable 6 2494.630 de jus ne peut se produire. Au contraire, dans la disposi- tion représentée dans la figure 3a la membrane en forme de sac, située en dessous de l'ouverture de remplissage, recouvre bien également la plus grande partie de la moitié inférieure de l'enveloppe du récipient, mais au moins une partie reste non recouverte par la membrane. Il en résulte que les canaux d'évacuation du jus 5 qui sont disposés dans cette partie viennent en contact avec le moût, dès le début et ensuite progressivement au fur et à mesure du remplissage, de telle sorte qu'il se produit une extraction préalable, du jus, même si elle est limitée, au cours même du remplissage. C'est pourquoi les presses conformes au brevet CH - 579 979 sont, dans la pratique, construites de la manière représentée à la figure 3a. Mais cependant, même avec un tel mode de construction, il n'est pas tenu compte de l'influence défavorable du rapport entre le degré de remplissage du récipient et le nombre des canaux d'évacuation participant activement à une-extraction préalable de jus. C'est là que réside précisément la caractéristique de la présente invention mentionnée ci-dessus. Avec cette disposition de deux membranes l'une par rapport à l'autre, et par rapport à l'ouverture de remplissa- ge, la partie de la paroi du récipient faisant face à cette ouverture et les domaines voisins de celle-ci, ne sont pas recouverts par la membrane, de telle sorte que le moût introduit ne tombe pas, au début sur la membrane, ni sur les domaines de bord, mais sur les canaux d'évacuation de jus, constitués par des éléments en forme de rigoles perforées, ou analogues, et que l'extraction de jus est mise en oeuvre dès le départ, au cours même du remplissage. En outre, contrairement à la représentation de la figure 3a, la totalité des canaux d'évacuation de jus se trouve déjà, lors d'un très faible degré de remplissage du récipient, au-dessous du moût, tandis que, dans la disposition de la figure 3a, cela ne se produit qu'avec le remplissage complet du récipient. Si l'on tient compte du fait que le récipient tourne de telle sorte que, dans tous les cas, la totalité des canaux d'évacuation de jus est recouverte par la masse de moût, le récipient conforme à la présente invention donne l'assurance que, pratiquement, dans l'état rempli, la totalité des canaux de sortie de jus est recou- verte par le moût. Dans la figure 1, le récipient de pressage 1 est monté sur un bâti 6 de manière à pouvoir tourner autour de son axe horizontal, étant entraîné, au moyen d'une disposi- tif non représenté, suivant des phases de marche déterminées. Dans le récipient sont prévues deux membranes 2 inclinées par rapport à l'axe du récipient, en sens opposés, en direc- tion de l'ouverture de remplissage et de vidange. Ces mem- branes recouvrent en pratique chacune une paroi frontale du récipient et s'appliquent sur le domaine d'enveloppe voisin de cette paroi. Les membranes pourraient également être disposées, conformément au brevet US - 2 538 403 mentionné plus haut, de telle manière qu'une membrane en forme de sac est appli- quée contre la paroi frontale correspondante, une partie de la membrane étant alors supprimée par une coupe oblique, de telle sorte que les membranes soient fixées non pas dans un plan perpendiculaire à l'axe du récipient, mais dans un plan incliné par rapport à l'axe. De telles membranes pourraient, au sens strict du mot, être désignées par membra- nes en forme dômes, comparable dans leur forme aux coiffes portées autrefois par les femmes ou aux capuches protectrices contre la pluie. Avec des membranes de cette forme, le fait que la paroi frontale correspondante n'est pas entièrement recouver- te n'a pas d'importance. Dans l'exemple représenté, il reste, comme le montre la fixation en 31, un segment libre de paroi frontale, dans lequel des canaux d'évacuation de jus-5 sont prévus à travers la paroi. Peu importe également que la fixa- tion des membranes ait lieu suivant une surface plane. En réalité, cette fixation peut déterminer une surface courbe. Il est également sans importance que les fixations des mem- branes, comme représenté en 32, forment des sommets de cône juxtaposés, l'ouverture de remplissage et de vidange étant disposée dans l'angle compris entre les fixations 3. L'ouver- ture 4 pourrait également être disposée entre les sommets 32 8 2494630 des fixations de membranes et présenter alors une forme allongée s'étendant dans le sens du pourtour. Dans la disposition représentée, l'ouverture 4 ne doit pas, en effet, présenter obligatoirement une forme circulaire. Peu importe également que les fixations 3 des membranes s'éten- dent symétriquement l'une de l'autre par rapport à l'ouver- ture 4. On peut de même envisager une disposition dans laquelle l'ouverture ne se trouve pas au milieu de la longueur du récipient. L'espace de pression 7 qui se trouve derrière les membranes, qui est simplement indiqué en 7 dans la figure 1 o les membranes sont supposées appliquées contre la paroi du récipient, est raccordé par une conduite 8, traversant un palier de rotation 9, au choix à une source d'air comprimé ou à une source de vide. En 82, cette conduite 8 est supposée branchée sur les espaces de pression 7 situés derrière les membranes. Le fluide de pression parvient ainsi, bien entendu, également dans les parties de l'espace de pression situées entre la paroi frontale et la portion de membrane leur faisant face, de telle sorte que les membranes se déforment à l'état bombé également en direction axiale. Les canaux 5 d'évacuation de jus traversent, comme le montre la figure 1, la partie restant libre de la paroi frontale, et également les fixations des membranes, et se terminent, à l'extérieur, dans un tuyau collecteur 10 de forme annulaire. De là, le jus parvient, d'une manière connue, à un robinet de soutirage 11. Il est également possible, comme le montre la figure 4, de réunir les canaux à jus 5, au moyen de raccords tubulaires 12, au tuyau collecteur 10. Les raccords tubulaires s'étendent extérieurement à I'enve- lopDe du récipient et sont reliés aux canaux à jus 5 à travers des ouvertures de l'enveloppe. Lors du remplissage du récipient, ce dernier se trouve dans la position représentée dans les figures 1 et 3, la ma- tière de remplissage parvenant, par un tuyau flexible 13, raccordé à l'ouverture 4, dans le récipient. Cette matière de remplissage tombe, comme le montrent les figures 1 et 3, au début de l'opération, directement sur les canaux dlévacua- tion de jus 5. Ceux-ci se trouvent, sans exception, dans la 9 2494630 moitié inférieure de l'enveloppe du récipient, de telle sorte que, même dans un degré de remplissage relativement faible du récipient, ils sont déjà recouverts par le moût à presser. La récupération de jus est ainsi considérablement augmentée par cette extraction préalable au pressage. La position de remplissage représentée dans la figure 3 est évidemment idéale pour l'exécution du pressage, car la totalité des éléments d'évacuation de jus se trouvent alors dans leur position optimale. Il en est ainsi également pour la position des membranes qui s'appliquent par le haut sur la matière à presser. Pour obtenir le même résultat, il faudrait, dans les presses connues, passer du remplissage conforme à la figure 3a à un remplissage conforme à la figure 3b. Cependant, l'ouverture de remplissage 4 et le couvercle qui la ferme 14, parviennent alors naturellement dans une position située au-dessous de la masse de matière pressée, avec la conséquence que le dispositif de blocage du couvercle, généralement en forme de guidages, et également la garniture d'étanchéité, sont exposés directement à la pression de pressa- ge. Par contre, grâce au mode de fixation des membranes décrit, conforme à l'invention, l'ouverture de remplissage se trouve lors du pressage, comme le montre la figure 3, au- dessus de la masse de matière, de sorte que le dispositif de blocage du couvercle, c'est-à-dire les guidages du couver- cle maintenu par coulissement, n'ont à supporter qu'une sollicitation mécanique considérablement plus faible, et ne risquent pas de provoquer un défaut d'étanchéité de la ferme- ture. Cette disposition est en apparence liée à un inconvé- nient consistant en ce que le récipient ne peut plus être rempli que jusqu'au bord inférieur de l'ouverture de remplissa- ge. Par conséquent, si le récipient doit être rempli complète- ment, il suffit, à la fin de l'opération de remplissage, de la faire tourner simplement d'un petit angle, de sorte que l'ouverture vienne se placer vers le haut. De cette manière, des canaux d'évacuation de jus 5 sont libérés, de sorte que la récupération préalable de jus de la quantité de matière introduite en dernier lieu peut se produire. Après obturation de l'ouverture de remplissage, le récipient peut être à 2494X630 nouveau ramené par rotation dans la position conforme à la figure 1. Cette rotation en va-et-vient du récipient (de grand volume), avec une vitesse nécessairement réduite, ne demande relativement que peu de temps, relativement aux temps qui étaient nécessaires avec les réalisations antérieures suivant les figures 3a et 3b. Pendant l'opération de pressage, les membranes prennent, comme il a été dit plus haut, une forme bombée, non seulement en direction transversale, mais également en direction longitudinale du récipient ainsi qu'en direction diagonale. Il se produit par conséquent, en plus de la composante de pression radiale, une composante de pression axiale importante. Il en résulte des déplacements et des retournements de la masse de matière pressée ce qui ouvre toujours de nouvelles voies d'écoulement pour le jus. Le gâteau pressé prend également une forme différente de celle obtenue lorsque le moût n'a été comprimé qu'en direction radiale. Lors d'une désagrégation du gâteau de pressage, qui se produit, d'une manière connue, par la rotation du récipient, les membranes, précédemment appliquées contre l'enveloppe et contre les parois frontales du récipient, peuvent être non seulement détachées, mais encore déplacées en va-et-vient en direction longitudinale. Les fixations des membranes, qui se trouvent en avant en direction de la rotation, jouent alors un rôle important, et effectuent cependant un effet de transport tel que celui connu produit par les vis sans fin de transport. Cet effet se manifeste en particulier lorsque, la dernière passe de pressage étant terminée, on doit extraire le gâteau. Les fixations des membranes agissent alors comme organes de soulèvement. Dans ce but, elles peuvent présenter une constitution appropriée, par exemple en prévoyant leur hauteur supérieure à ce qui serait nécessaire du point de vue seul de la fixation de la membrane. En résumé, la presse conforme à l'invention apporte des avantages importants résultant d'un accroissement de la récupération préalable de jus au cours du remplissage, du mode particulier de pressage, de la désagrégation intensifiée du gâteau de pressage, et finalement de la facilité d'extrac- il 2494630 tion du gâteau restant hors du récipient de presse. Toutes ces conditions aboutissent à un raccourcissement du cycle de pressage, et à une extraction plus précautionneuse du jus. Un avantage important réside dans la possibilité d'une observation visuelle du processus de remplissage de l'intérieur du récipient pendant l'opération de remplissage, grâce à la position inclinée vers le côté de l'ouverture de remplissage. Les espaces de pression 7 peuvent, en varian- te de l'exemple de réalisation représenté, être raccordés individuellement à la source d'air comprimé et à la source de vide. Cela permet de réduire le volume des espaces de pression pour le traitement de charges plus réduites, sans nécessiter de charger ou décharger la totalité des volumes des deux espaces de pression. 12 2494630 -R E V E N D I C A T I O N S - 1. Presse à membrane pour raisins, fruits, et analogues, avec un récipient de pressage monté à rotation et entraîné pour tourner autour de son axe longitudinal horizontal, caractérisée par deux membranes (2), qui, à l'état non chargé, s'appliquent chacune sur une partie de l'une des faces frontales du récipient (1) ainsi que sur une partie de l'enveloppe du récipient voisine de cette paroi frontale, la fixation (3) de chaque membrane (2) io au récipient s'étendant essentiellement sur une surface orientée obliquement par rapport à l'axe du récipient, et les surfaces de fixation des membranes (2) s'étendant, inclinées dans des sens opposés, en direction de l'ouverture de remplissage et de vidange (4) du récipient. 2. Presse, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les fixations des membranes (3) présentent des domaines de sommet rapprochés l'un de l'autre (32) et l'ouverture de remplissage (4) est disposée dans l'angle compris entre ces domaines de sommets (32). 3. Presse, suivant La revendication 2, caractérisée en ce que l'ouverture de remplissage et de vidange (4) s'étend en longueur entre les domaines de sommets (32). 4. Presse, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les fixations des membranes sont constituées de manière à servir d'éléments de soulève- ment du gâteau de pressage pour l'extraction de celui-ci hors du récipient de presse. 5. Presse, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les espaces de pression (7) situés derrière les membranes (2) peuvent être raccordés individuellement à une source d'air comprimé ou à une source de vide. 6. Presse suivant les revendications 4 et 5.