Brevet FR2510474A1 — publié le 19830204

Dispositif d'extraction de liquide par pressage. La presente invention a pour objet un dispositif permettant l'extraction de liquide par pressage d'un matériau solide particulaire Q teneur e-levée en humidité. L'extraction de liquide est rendue nécessaire dans de nombreux cas afin de permettre l'obtention d'un matériau moins volumineux comportant une proportion de matière sèche plus importante que celle qu'il présentait par exemple a l'issue d'un processus industriel. Lextraction de liquide peut se faire par centrifugation auquel cas on met a profit l'effet de la rotation sur le matériau pour l'obtention d'une force de pressage entraînant l'extraction du liquide. On peut également selon la nature du matériau envisager un pressage direct continu ou discontinu. Dans la pratique industrielle, on préfère fréquemment utiliser des dispositifs pouvant fonctionner en continu de façon à pouvoir s'intégrer dans une channe de fabrication. A titre d'exemple, on peut citer l'extraction d'eau des résidus de betterave issus d'un processus de diffusion dans une sucrerie. Le but de ce traitement de pressage permettant l'extraction d'eau est l'obtention d'un taux important de matière sèche afin de permettre l'élimination ou la réutilisation du matériau ainsi partiellement séché. On utilise fréquemment dans ce but des presses à pulpe travaillant en continu comportant deux vis rotatives disposées d l'intérieur d'un bati renforcé présentant des portions perforée. Le matériau humide pénètre a l'une des extrémités de ces vis et se trouve progressivement comprimé entre les filets des deux vis de pressage qui comportent des portions de diamètre décroissant. Malgré l'avantage que constitue le caractère continu du fonctionnement d'un tel dispositif de presse a vis on constate cependant un certain nombre d'inconvénients dans la pratique. De tels dispositifs sont en effet relativement encombrants et coûteux en raison de l'usinage précis qui est nécessaire pour la structure et le support des deux vis de pressage. Par ailleurs, compte tenu des efforts importants de pressage de tels dispositifs consomment une quantité importante d'énergie. Une modification de la loi de compression pour s'adapter au matériau traité n'est pratiquement pas possible car elle nécessiterait le remplacement des vis. Enfin, le taux de matière sèche obtenu dans de tels dispositifs de presse à vis pour les résidus de betterave sortant du processus de diffusion atteint au maximum environ 30% alors qu'il serait intéressant de pouvoir obtenir un taux de matière sèche supérieur, par exemple de l'ordre de 35 à 40% ou plus. L'adoption de dispositifs de pressage fonctionnant en discontinu a généralement été refusée en raison des difficultés d'alimentation d'une chambre de pressage et de l'extraction de la matière sèche après pressage. Ces deux contraintes étaient en effet considérées comme devant ralentir notablement le processus discontinu ce qui, dans l'esprit des techniciens rendait cette approche pratiquement inutilisable. La présente invention va å l'encontre de cette idée préconçue et a pour objet un dispositif de pressage qui, malgré un fonctionnement en discontinu, présente un fonctionnement rapide et efficace, les problèmes d'alimentation et d'extraction ayant été convenablement résolus. Par ailleurs, le dispositif de pressage selon l'invention est d'une structure nettement plus simple que les dispositifs de pressage à vis utilisés auparavant de sorte que son coat de fabrication est sensiblement inférieur. Enfin, le dispositif de l'invention permet d'obtenir des taux de matière sèche supérieurs aux taux maximaux obtenus jusqu'à présent et pouvant aller jusqu'à 40% de matière seche. Le dispositif de l'invention permet également d'adapter très facilement au produit à traiter la loi de variation de pression utilisée pour l'extraction du liquide. Le dispositif d'extraction de liquide par pressage d'un matériau solide particulaire a teneur élevée en humidité selon l'invention comprend un cylindre de pressage dont les parois sont au moins partiellement perforées. Le cylindre de pressage présente une paroi de fond pouvant etre escamotée periodi- quement par déplacement perpendiculaire à l'axe du cylindre. Des moyens d'alimentation en continu du matériau humide comprennent une vis de gavage rotative monte dans un conduit d'alimentation couvert débouchant dans la paroi du cylindre dans une portion de celle-ci éloignée de la paroi de fond. Grâce à cette disposition, on évite tout risque de refoulement du matériau aliment e per.manence pendant le fonctionnement discontinu. Une palette de pressage à paroi perforée peut coulisser à l'intérieur du cylindre à la manière d'un piston entre une position de repos rageant le conduit d'alimentation et une position de pressage plus proche de la paroi de fond. Le mouvement de la palette de pressage est commandé par un vérin hydraulique. I1 est facile de prévoir différents éléments de circuit hydraulique pour la commande du vérin de la palette de pressage de façon à adapter la loi de variation de la pression en fonction du temps, au matériau à traiter. Grâce à la position du conduit ouvert recevant la vis de gavage d'alimentation du matériau humide et à la disposition d'une paroi de fond pouvant être escamotée à la manière d'une guillotine, les deux difficultés fondamentales du fonctionnement d'un dispositif de pressage discontinu se trouvent rEso- lues. La paroi de fond comprend à cet effet de préférence un élément à guillotine comportant une face perpendiculaire à l'axe du cylindre, dEfinissant le fond du cylindre et une face opposée inclinée faisant un angle avec la précédente et coopé- rant en position de fermeture à la manière d'un coin avec un élément d'appui solidaire du bati du dispositif. De cette manière, la fermeture du fond du cylindre se fait sans réglage particulier par serrage entre la paroi du cylindre et l'élé- ment d'appui à face inclinée. L'élément à guillotine peut etre déplacé au moyen d'un vérin hydraulique ou par tout autre moyen. L'élément à guillotine est avantageusement muni de perforations d'extraction du liquide et peut etre constitué par un assemblage de plaques nervurées maintenues avec un certain écartement les unes des autres. La palette de pressage jouant le rôle de piston comprend de préférence une face de pressage perforée en appui sur une structure nervurée également perforée. Selon le matériau utilisé, il est possible d'envisager une face de pressage plane ou présentant un ou plusieurs bossages ou arrondis. La face de pressage peut être de forme générale convexe ou concave selon le résultat recherché. Dans un mode de réalisation avantageux, le vérin hydraulique de commande du mouvement de la palette est alimenté en fluide sous pression par une pompe à grand débit pour une première partie de sa course et par une pompe-à débit plus faible dans la fin de sa course. On obtient ainsi une vitesse plus lente en fin de pressage permettant de parfaire l'extraction du liquide. Pour éliminer le gâteau de matière sèche après pressage, le vérin hydraulique est de préférence soumis à une course supplémentaire après l'ouverture de la paroi de fond. Le gâteau de matière sèche peut alors tomber par exemple dans une trémie disposée convenablement sous le cylindre de pressage. La paroi extérieure cylindrique du cylindre de pressage est avantageusement perforée au moins sur sa partie voisine du fond et renforcée dans cette zone soumise à des efforts importants par des moyens de serrage par exemple des frettes extérieures. L'ensemble du dispositif est de préférence monté dans un bâti renforcé constitué par un profilé à haute résistance qui entoure l'ensemble du dispositif et sur lequel viennent prendre appui d'une part le bâti du vérin hydraulique de commande de la palette de pressage et d'autre part l'élément d'appui coopérant avec la paroi de fond à guillotine. De cette manière, les efforts se trouvent convenablement répartis sur le bâti et il est possible d'exercer des pressions importantes de l'ordre de 50 bars dans la chambre de pressage. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier et illus trêve par le dessin annexé qui représente schématiquement en coupe un dispositif de pressage selon l'invention. Tel qu'il est représenté sur la figure, le dispositif comprend un cylindre de pressage 1 solidaire par des moyens non représentés sur la figure d'un bâti 2. Le diamètre du cylindre 1 est sensiblement égal-à sa longueur. Les deux faces frontales du cylindre I sont ouvertes. Un conduit d'alimentation ouvert 3 débouche dans le cylindre de pressage 1 dans une portion de la paroi du cylindre 1 qui est opposée au fond du cylindre situé à droite sur la figure.Le conduit 3 contient une vis de gav rotative 4 entraînée par un moteur non représenté sur la igue. Une palette de pressage 5 solidaire d'une tige 6 est coirmandée par un vérin hydraulique de pressage 7 comportant un piston 8 solidaire de la tige 6, l'ensemble étant disposé dans l'axe du cylindre de pressage 1. La palette de pressage 5 peut donc se déplacer sous lsetion du vérin hydraulique 7 à l'intérieur du cylindre de pressage 1 à la manière d'un piston. La paroi de fond du cylindre de pressage 1 peut etre obturée par un élément à guillotine 9 pouvant se deplacer selon la flèche 10 au moyen d'un vérin d'ouverture il qui dans l'exemple illustré est un vérin hydraulique dont la tige 12 est solidaire de l'élément à guillotine 9. Ce dernier comprend une face 13 perpendiculaire à l'ase du cylindre de pressage 1 et définissant le fond dudit cylindre en position de fermeture. La face opposée 14 de l'élément à guillotine 9 est inclinée c'est-à-dire fait un angle aigü avec la face 13, la forme de l'élément à guillotine 9 étant donc analogue à celle d'un coin comme on peut le voir sur la figure.La face inclinée 14 coopère en position de fermeture avec une face également inclinée d'un élément d'appui 15 représenté schématiquement sur la figure et solidaire d'un profilé en H constituant le bâti 2 du dispositif. L'élément à guillotine 9 est constitué par l'assemblage de plaques verticales 16 et de nervures horizontales 17. La face de fermeture 13 comporte une grille 18 à travers laquelle le liquide peut etre extrait lors de l'opération de pressage. La palette de pressage 5 comprend également une grille 19 perforée jouant le rôle de face de pressage et s'appuyant sur une structure nervurée perforée 20. Dans l'exemple illustré, la face de pressage perforée 19 est plane. On comprendra que selon les cas il serait possible de prévoir une face non plane, convexe ou concave ou présentant éventuellement des ondulations convenables. La surface cylindrique du cylindre de pressage 1 présente dans la portion voisine de la paroi de fond une série de perforations 21 permettant le passage du liquide lors du pressage. Dans cette zone, la paroi du cylindre de pressage 1 est renforcée par des frettes exterieures 22 entourant le cylindre de pressage. Le verin de pressage 7 peut être alimenté en fluide hydraulique au moyen d'une pompe haute pression à faible débit 23 par l'intermédiaire d'une valve distributrice à deux voies et deux positions 24 ou par l'intermédiaire d'une pompe basse pression 25 de débit plus important reliée à la valve 24 par un clapet anti-retour 26. La pompe haute-pression 23 est reliée en effet par le conduit 27 directement à la valve 24. Une première valve de décharge 28 reliée à la sortie de la pompe 23 par la canalisation 29 évite que la pression ne dépasse une valeur limite mesurée par le manomètre 30. La pompe basse pression est montée dans une canalisation secondaire 31 comprenant le clapet anti-retour 26 et reliée à la valve 24 par la canalisation 27. Une deuxième valve de décharge 32 est pilotée par la pression de sortie de la pompe haute-pression 23 qui lui parvient par la canalisation 33. Lorsque la valve 32 est ouverte, elle renvoie le débit de la pompe basse pression 25 au réservoir 34 par la canalisation 35. Comme on peut le constater sur la figure, le profilé constituant le bâti 2 du dispositif entoure complétement l'ensemble le vérin de pressage 7 prenant notamment appui contre ce profilé. Le dispositif se complète par une trémie d'évacuation 36 disposée sensiblement au-dessous de la paroi de fermeture 9. Le dispositif de pressage de l'invention fonctionne de la manière suivante. Le matériau particulaire chargé en liquide est alimenté en continu par la vis de gavage 4 entraînée en rotation. Le matériau se déplace donc sous l'action de la vis de gavage 4 à 1 interieur du conduit 3 et pénètre dans le cylindre de pressage 1 dans une position se trouvant à l'oppo sé de la paroi de fond comme on peut le voir sur la figure. Les éléments du dispositif sont représentés sur la figure avant une phase de pressage. Dans cette position, la palette de pressage se trouve donc bans sa position eitrme gauche sur la figure sous 'faction de la pression du fluide hydraulique s'exerçant ôté tige du vérin de pressage 7 la valve 24 se trouvant dans la position iflverse de celle représentée sur la figure.Cette positicn est maintenue un certain temps de fanon à autoriser un remplissage determislé du cylindre de pressage 1. L'élément à guillotine constituant la paroi d fond 9 obture le fond du cylindre 1 et est maintenu à la manière d'un coin entre le cylindre 1 et l'élément d'appui 15. La valve distributrice 24 est ensuite commandée électri quement de façon à prendre la position représente sur la figure ce qui soumet le côté borgne du vérin hydraulique de pressage 7 a la pression du fluide hydraulique provenant de la pompe basse pression 25 par le clapet anti-retour 26. Dans cette phase initiale, la valve de décharge 32 est fermée, la pression dans le cylindre 7 et donc dans la canalisation 27 étant inférieure à sa pression de pilotage. La palette de pressage 5 est donc entraînée à une vitesse relativement importante en direction du fond du cylindre 1 exerçant un pressage préalable à l'encontre de la paroi de fond 9. Lors de cette opération, le liquide est déjà en partie extrait par les perforations 21 du cylindre 1 ainsi que les plaques perfores 13 et 19 situées respectivement dans le fond du cylindre et sur la palette de pressage. Le pressage est terminé par une phase de déplacement lent de la palette de pressage 5 par action de la pompe haute-pression à faible débit 25 alimentant cette fois le côté borgne du vérin hydraulique de pressage 7 à la place de la pompe basse pression à grand débit 23. Lorsque la pression dans la canalisation 27 s'est élevée, en raison du pressage, jusqu a la pression de pilotage de la valve de décharge 32, celle-ci s'ouvre, renvoyant le débit de la pompe 25 au réservoir par la canalisation 35. Le clapet 26 isole le circuit de la pompe basse pression 25. Le matériau est alors soumis à une très forte pression entre la palette de pressage 5 et la paroi de fond 9. La valve distributrice 24 est ensuite commandée de façon à supprimer l'action de pressage de la palette 5 et l'élément à guillotine 9 est deplace dans le sens de l'ouverture sous l'action du vérin 11. L'élément à guillotine 9 se déplace vers le haut en dégageant complétement le fond du cylindre 1. Dans une variante, le vérin hydraulique de pressage 7 peut provoquer une course supplémentaire de la palette de pressage 5 facilitant l'extraction du gâteau de matiere seche subsistant dans le cylindre et sa chute dans la trémie 36. L'élément de fermeture à guillotine 9 est ensuite à nouveau déplacé vers le bas à la manière d'un coin entre l'élément d'appui 15 et le cylindre de pressage 1 pendant que la palette de pressage 5 revient dans sa position initiale à grande vitesse par l'action de la pompe à grand débit 25 la valve de commande 24 se trouvant dans la position inverse de celle représentée sur la figure. Un nouveau cycle de pressage peut alors commencer. On voit que grâce à la structure du dispositif de l'invention il devient possible d'obtenir un fonctionnement semiautomatisé pouvant être adapté aux caractéristiques de chaque produit à traiter malgré le caractère discontinu des moyens employés. La paroi de fond à ouverture à guillotine ainsi que la disposition particulière des moyens d'alimentation en continu permettent l'obtention de ce résultat avantageux. On comprendra que le circuit hydraulique de commande pourrait être modifié pour adapter aisément la loi de variation de pression au traitement de chaque matériau particulier. Bien que l'invention donne un résultat particulièrement avantageux pour le traitement des résidus de pulpe de bette raves après la diffusion dans une sucrerie et l'obtention de taux de matière seche élevés de l'ordre de 35 à 40%, on comprendra que le dispositif de l'invention puisse être utilisé pour un grand nombre d'autres produits contenant un certain taux d'humidité qu'il convient d'éliminer. On pourra ainsi traiter la paille, la canne à sucre et d'une maniere génerale tout produit contenant un liquide qui peut être de l'eau, un solvant ou tout autre liquide. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'extraction de liquide par pressage d'un matériau solide particulaire à teneur élevée en humidité, caractérisé par le fait qu'il comprend un cylindre de pressage (1) dont les parois sont au moins partiellement perforées et présentant une paroi de fond (9) pouvant être escamotée périodiquement par déplacement perpendiculaire à l'axe du cylindre, des moyens d'alimentation en continu du matériau humide comprenant une vis de gavage rotative (4) montée dans un conduit ouvert d'alimentation (3) débouchant dans la paroi du cylindre (1) dans une portion de celle-ci éloignée de la paroi de fond et une palette de pressage (5) à paroi perforée pouvant coulisser à l'intérieur du cylindre à la manière d'un piston entre une position de repos dégageant le conduit d'alimentation et une position de pressage plus proche de la paroi de fond, le mouvement de la palette étant commandé par un vérin hydrau ligue. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la paroi de fond comprend un élément à guillotine comportant une face (13) perpendiculaire à l'axe du cylindre définissant le fond du cylindre et une face opposée inclinée (14) faisant un angle avec la précédente et coopérant en position de fermeture à la manière d'un coin avec un élément d'appui (15) solidaire du bâti (2) du dispositif. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément à guillotine (9) est solidaire de la tige d'un vérin hydraulique (11) en vue de son déplacement en translation perpendiculairement à l'axe du cylindre (1). 4. Dispositif selon les revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'élément à guillotine (9) présente des perforations d'extraction de liquide. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que l'élément à guillotine (9) est constitué par un assemblage de plaques nervurées (16, 17) maintenues écartées les unes des autres. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la palette de pres sage comprend une face de pressage perforée (19) en appui sur une structure nervurée perforée (20). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la face de pressage est plane ou présente un ou plusieurs bossages convexes ou concaves par rapport à l'inti rieur du cylindre. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le verin hydraulique de commande (7) du mouvement de la palette de pressage est alimenté en fluide sous pression par une pompe à grand débit (25) pour une première partie de sa course et par une pompe (23) à débit plus faible dans la fin de sa course. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le ver n hydraulique de commande (7) soumis la palette de pressage a une cour upplémentaile apès ouver- ture de la paroi de fond (9) p':r faciliter ltextraction de la matière seche subsistant dans le cylindre (1) après pressage et sa chute dans une trémie (36) dispose sous le cylindre. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la paroi extérieure du cylindre (1) est perforée sur a partie voisine du fond et renforcée dans cette zone par des frettes extérieures (22).