Brevet FR2502985A1 — publié le 19821008

Essoreuse en continu. La présente invention concerne une essoreuse en continu, c'est-à-dire une essoreuse comportant une paroi de révolu- tion perforée entraînée en rotation autour de son axe, le flux de produit à essorer circulant selon la direction axiale de l'essoreuse. Les essoreuses connues fonctionnent en général par charges successives, c'està-dire qu'un certain volume de matière à essorer est déversé dans la cuve en général d'axe vertical de l'essoreuse et en est évacué après traitement. On connait déjà des séchoirs, des fours ou analogue constitués par une paroi de révolution entraînée en rotation autour de son axe et qui fonctionnent en continu, le flux de produit à sécher étant entraîné selon la direction axiale de l'appareil. Dans ces appareils le déplacement axial est obtenu par simple écoulement par gravité lorsque l'axe est incliné, par des vis hélicoldales ou des parois obliques fixes qui font glisser la matière sur la paroi cylindrique ou par des ailettes hélicol- dales solidaires de la paroi qui entraînent la matière en la soulevant le long de la paroi périphérique pour la faire glisser par gravité vers l'aval. Dans les essoreuses, la matière traitée est soumise à une force centrifuge très supérieure à la force de gravité, laquelle la plaque contre la paroi et on ne peut utiliser la progression naturelle par gravité pour faire circuler la matière. Pour la même raison on ne peut utiliser des déflec- teurs, des vis sans fin d'axe parallèle à l'axe du tambour ou des parois obliques fixés parce qu'en raison de la force centrifuge, la force de frottement sur la paroi perforée serait trop grande, il y aurait bourrage contre les déflec- teurs et la matière pourrait être endommagée. La présente invention a pour but de réaliser, malgré les impossibilités ci-dessus, une essoreuse en continu dans la- quelle la matière progresse de l'entrée vers la sortie sans être soumise à des contraintes mécaniques intenses. Conformément à l'invention, l'essoreuse combine, avec la paroi perforée de révolution entraînée en rotation autour de son axe, des organes d'avancement agissant sur la couche de matière, la trajectoire des organes d'avancement dans la partie o lesdits organes coopèrent avec la couche de matiè- re traitée appliquée contre la paroi perforée comportant une composante dans le plan diamétral et une composante axia- le dirigée vers l'aval. Avec ce mode de réalisation de l'essoreuse, la matière est, dans la zone d'action des organes d'avancement, entraînée sur une distance relativement faible %ers l'aval mais, du fait de la composante dans le plan diamétral qui peut être sensiblement égale à la vitesse périphérique de la paroi perforée donc de la couche de matière, il ne peut y avoir bourrage. Selon un mode de réalisation pratique les organes d'avance- ment sont constitués par des éléments radiaux solidaires d'un arbre monté obliquement à rotation dans le volume inter- ne délimité par la paroi de révolution, la longueur de chaque élément radial étant légèrement inférieure à la plus petite distance de l'arbre à la paroi perforée. L'arbre portant les organes d'avancement pourrait être monté à rotation libre, la rotation étant assurée par la poussée sur les organes d'avancement de la matière à essorer; il est toutefois préférable d'entraîner positivement l'arbre en rotation, le sens de rotation et la vitesse de l'arbre étant tels- que, dans la partie de leur trajectoire circulaire o elles viennent à proximité de la paroi, les extrémités des éléments radiaux se déplacent vers l'aval, leur vites- se périphérique étant sensiblement égale ou de préférence légèrement supérieure à la vitesse périphérique de la sur- face interne de la paroi perforée. Selon un autre mode de réalisation les organes d'avancement sont constitués par des éléments montés à rotation libre autour de bouts d'axes solidaires pour former un arbre en zigzag, la ligne générale de l'arbre étant parallèle à la génératrice du tambour. Ceci permet d'utiliser des éléments de longueur radiale identique et d'allonger le tambour de l'essoreuse. L'essoreuse peut avoir indifféremment un axe horizontal, vertical ou oblique. La paroi perforée peut être cylindrique, tronconique ou avoir toute autre forme de directrice, en ligne brisée ou curviligne lui donnant une forme générale cylindro-tronconique, en bobine, en tonneau ou autre. Dans le cas d'une forme tronconique ou cylindro- tronconique le tambour peut être convergent ou divergent de l'amont vers l'aval. Dans le cas d'un arbre oblique celui-ci a de préférence ses deux extrémités chacune à une distance de la paroi perforée proportionnelle au rayon de ladite paroi perforée dans le plan diamétral correspondant et l'extrémité aval est déportée vers l'amont par rapport au sens de rotation de la paroi per- forée. Toutefois lorsqu'on désire soumettre la matière à un étirage ou, à un cardage l'extrémité aval de l'arbre peut être à une distance de la paroi perforée supérieure propor- tionnellement à celle de l'extrémité amont. L'écartement longitudinal des éléments radiaux voisins doit être d'autant plus faible que leur axe de rotation est moins incliné, que l'arc dans lequel les éléments radiaux coopèrent avec la masse de matière est plus faible, c'est-à-dire que l'axe de rotation est plus près de la paroi, et que l'écar- tement angulaire des éléments radiaux voisins est plus grand. Les éléments radiaux peuvent être disposés sous forme de nappes radiales, éventuellement être constitués par des dis- ques, des rayons présentant une plus ou moins grande élas- ticité, de masses telles que des brosses ou des rouleaux en mousse, de vis sans fin ou de nappes longitudinales radia- les telles que des parois continues, des palettes ou des rateaux. L'angle que forme l'axe de rotation de l'organe d'avancement avec l'axe du tambour de l'essoreuse est fonction du produit à traiter et de ses caractéristiques mécaniques ainsi que du débit recherché. Plus cet angle est grand, plus la composan- te axiale de la vitesse périphérique de l'organe d'avance- ment est élevée par rapport à la composante diamétrale, mais plus la vitesse périphérique des éléments radiaux de l'organe d'avancement variera dans des limites importantes s'ils sont solidaires du même arbre. Du fait de l'accroisse- ment de la composante axiale, le débit de la matière se trouvera accru. Le débit de l'essoreuse peut, pour une vi- tessed'essorage donnée, être également accru en augmentant le nombre d'organes d'avancement agissant sur un tour du tambour. On peut également accroître la vitesse de rotation de la machine mais cela n'est pas toujours possible du point de vue mécanique ou en raison de la résistance mécanique de la matière traitée. L'essoreuse conforme a l'invention peut être utilisée pour l'essorage en continu de pratiquement toutes les matières minérales, animales ou végétales et notamment pour le traitement préalable des matières qui doivent être soumises à une dessiccation par lyophilisation, chauffage, etc. L'es- sorage mécanique est un moyen énergétiquement économique d' extraction des eaux non fixées comme les eaux de lavage, etc. De plus, avec l'essoreuse conforme à l'invention, la couche de matière est brassée au passage des organes d'avancement, ce qui facilite encore l'élimination de l'eau par rapport à l'essorage classique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion de divers modes de réalisation de l'essoreuse conforme à l'invention faite ci-après avec référence aux dessins schématiques ci-annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en bout du tambour avec l'organe d'avancement constitué par des disques radiaux; la figure 2 est une vue en coupe de l'essoreuse par II-II de figure 1; la figure 3 est une construction géométrique pour la détermination des rayons des disques constituant les organes d'avancement et du développement angulaire de leur zone d'action; la figure 4 est une vue en plan développée du tambour destinée à expliquer le mode d'action des organes d'avancement; la figure 5 est une vue correspondant à la figure 2 pour un autre mode de réalisation de l'essoreuse et la figure 6 est une vue en coupe par VI-VI de figure 5. L'essoreuse comporte,dans les différents modes de réalisation, une paroi de révolution perforée 1 qui est représentée com- me une paroi cylindrique, laquelle est entraînée en rotation de façon connue autour de son axe de manière que la force centrifuge s'exerçant sur la matière appliquée contre la paroi soit plusieurs fois supérieure à la force de gravité. La référence 2 désigne les perforations dont seul un petit nombre est représenté. Dans cette enceinte et dans le mode de réalisation des figu- res 1 à 4 est monté obliquement par des paliers non représen- tés,un arbre 3. Dans le mode de réalisation illustré,les points X o l'arbre 3 recoupe les surfaces d'extrémité du tambour,sont à égale distance de ladite surface. Sur cet arbre sont montés des disques 4 qui pourraient être rempla- cés par des tiges radiales, des palettes ou autres selon la nature du matériau à essorer. Les diamètres de ces disques 4 ou les longueurs des tiges ou analogues sont tels que leur extrémité périphérique vienne sensiblement tangenter la sur- face intérieure de la paroi 1. Comme illustré à la figure 3, la section de cette surface par les plans dans lesquels se déplacent les disques parallèles est, si les points X sont à égales distances de la surface, une ellipse dont le petit axe est égal au diamètre du tambour et le grand axe au même diamètre multiplié par sln t étant l'angle que fait l'ar- bre 3 avec l'axe du tambour. Sur cette ellipse E (Figure 3) on reporte la trace A de l'axe de l'arbre 3 qui est à une distance r1 du sommet du petit axe de l'ellipse, cette dis- tance r1 et l'angle a déterminant la position de l'arbre dans le tambour. Sur la droite A on porte, à partir du centre O correspondant au centre du disque 41 de rayon r1, des distances égales à e; e étant l'écartement entre deux disques. tgcx Ceci donne les points a', b', c', d' correspondant à la position des points a, b, c, d centres des disques sur l'ellipse d'intersection de la paroi 1 par le plan du disque. La plus courte distance de chacun de ces points à l'ellipse correspond au rayon du disque tangent à la surface intérieure de la paroi, respectivement r2, r3, r4 et r5. Si l'épais- seur de la couche de matière à essorer est égale à m, on détermine le développement angulaire selon lequel chaque disque va coopérer avec la matière. Dans la figure 4 on a représenté les disques avec en trait plus épais 5 la partie qui coopère avec la matière. La vitesse périphérique de la surface interne de la paroi 1 étant égale à F, les disques sont entraînés ou tendent à prendre, s'ils sont montés à rotation libre sur l'axe 3 ou si celui-ci est monté à rotation libre, sous l'effet de la poussée de la matière, une vitesse périphérique f qui, au point de tangence avec la paroi, se décompose en une vitesse fp sensiblement égale à F et une composante longitudinale fl dirigée vers l'aval. En fait et comme illustré dans la figure 4,la matière qui a été introduite selon la flèche R vient en contact succes- sivement avec l'extrémité amont de la partie 5 des disques successifs, se déplace en contact avec le disque et est poussée vers l'aval en étant déplacée, à chaque passage au droit des éléments d'avancement, d'une distance l. Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, les disques 6 qui pourraient être remplacés par des tiges radiales, des cylindres plats en mousse, des roues à aubes avec arêtes périphériques des aubes conformées en tonneau, des vis sans fin ayant la même enveloppe,etc. sont montés chacun sur un bout d'arbre 7, les bouts d'arbre successifs étant réunis par des pièces de décalage 8 et ayant tous la même orienta- tion donc se trouvant dans un même plan. Les disques 6 sont donc portés par les axes parallèles d'une pièce support en zigzag. La rigidité mécanique de la pièce support peut résul- ter soit de l'assemblage rigide entre les pièces 8 et les bouts d'arbre 7 sur lesquels les disques 6 sont montés à rotation libre, soit du fait que les pièces 8 sont supportées par des contreventements non représentés les reliant, en passant entre les disques 6,avec des traverses longitudinales 9 fixées à leurs extrémités sur les piliers supports 10. Les disques 6 peuvent être entraînés en rotation par exemple pour chaque disque depuis une poulie 11 montée sur un arbre axial 12, par une poulie 13 dont il est solidaire et une courroie 14. On est ainsi maître de la vitesse périphérique f de chaque disque en jouant sur le diamètre de la poulie 11 ce qui peut présenter un intérêt technique. Il serait égale- ment possible de monter les éléments d'avancement à rotation libre. Enfin il est possible de modifier la nature des élé- ments d'avancement selon le sens de progression de la matière pour les adapter à la modification de fluidité et de densité de la matière sèche et certains d'entre eux peuvent être des éléments soufflants et/ou chauffants. Dans le mode de réalisation de la figure 5, on a prévu un seul disque par bout d'arbre 7 mais il est bien certain que l'on peut combiner les deux modes de réalisation. Revendications 1. Une essoreuse en continu avec une paroi perforée de révo- lution 1 entraînée en rotation autour de son axe, caractérisée en ce qu'elle comporte des organes d'avancement 4-6 agissant sur la couche de matière, la trajectoire f des organes d'avancement dans la partie o lesdits organes coopè- rent avec la couche m de matière traitée appliquée contre la paroi perforée 1 comportant une composante fp dans le plan diamétral et une composante axiale fl dirigée vers l'aval. 2. Une essoreuse en continu selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes d'avancement sont cons- titués par des éléments radiaux 4 solidaires d'un arbre 3 monté obliquement à rotation dans le volume interne déli- mité par la paroi de révolution 1, la longueur de chaque élé- ment radial étant légèrement inférieure à la plus petite distance de l'arbre à la paroi perforée. 3. Une essoreuse en continu selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arbre 3 et/ou les organes d'avan- cement 4 sont montés à rotation libre. 4. Une essoreuse en continu selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arbre 3 est entraîné en rotation, le sens de rotation et la vitesse de l'arbre étant tels que, dans la partie de leur trajectoire circulaire o elles viennent à proximité de la paroi, les extrémités des élé- ment radiaux se déplacent vers l'aval, leur vitesse péri- phérique f étant sensiblement égale ou de préférence légè- rement supérieure à la vitesse périphérique F de la surface interne de la paroi perforée. 5. Une essoreuse en continu selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes d'avancement 6 sont cons- titués par des éléments montés à rotation libre autour de bouts d'axes 7 solidaires pour former un arbre en zigzag, la 1 0 ligne générale de l'arbre étant parallèle à la génératrice du tambour 1. 6. Une essoreuse en continu selon caractérisée en ce que les organes à rotation libre. 7. Une essoreuse en continu selon caractérisée en ce que les organes traînés en rotation (11-12-13-14). la revendication 5, d'avancement 6 sont montés la revendication 5, d'avancement 6 sont en- 8. Une essoreuse en continu selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arbre oblique 3 a ses deux extré- mités X-X à une distance de la paroi perforée 1 proportion- nelle au rayon de ladite paroi perforée dans le plan diamé- tral correspondant et l'extrémité aval est déportée vers l'amont par rapport au sens de rotation de la paroi per- forée. 9. Une essoreuse en continu selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'extrémité aval de l'arbre oblique 3 est à une distance de la paroi perforée 1 supérieure pro- portionnellement à celle de l'extrémité amont.