Brevet FR2523034A1 — publié le 19830916

PRESSE A VIS UNIVERSELLE REALISEE EN CONSTRUCTION MODULAIRE L'invention concerne une presse à vis universelle réalisée en construction modulaire comprenant un mécanisme d'entraînement, une vis, un cône de retenue et un corps muni d'ouvertures dans sa paroi et dans lequel la dimension des ouvertures peut être modifiée pendant le fonctionnement. Dans la littérature spécialisée et dans la pratique, on connaît de nombreuses presses a vis qui sont utilisées en premier lieu dans l'industrie alimentaire et dans l'industrie chimique. Une caractéristique commune de ces presses à vis consiste en ce que le mélange à dissocier est poussé par une vis dans un corps à paroi perforée. La section se retrécit dans le sens du transport de la matière, ce qui engendre l'effet de presse proprement dit. Un élément de retenue sert à accroitre l'effet de presse. Le constituant solide du mélange quitte la machine, après avoir parcouru le corps à paroi perforée, au droit de l'élément de retenue et, pendant ce temps, il perd une partie de sa teneur en liquide. Le liquide est exprime à travers les perforations de la paroi. On connait de nombreuses variantes des presses à vis. Chaque machine contient les éléments principaux énumerés plus haut mais, en ce qui concerne leurs détails et leurs divers constituants, il existe des solutions qui diffèrent fondamentalement. L'inconvénient commun aux machines connues consiste dans la séparation incomplète du mélange traité, inconvénient en raison duquel il n'est pas possible de garantir sur les phases séparées la pureté chimique désirée, ce qui peut être une gêne considérable par exemple pour le pressage des produits destinés à la consommation humaine, tels que les huiles. En général, ces machines ne sont appropriées que pour des ope- rations de séparation pour lesquelles il n'existe aucune possibilité de réglage.Les phases du travail (traitement athermique, addition d'additifs, etc...), sont en général effectuées dans plusieurs dispositifs ajoutés l'un à la suite de l'autre ou l'un sur l'autre. Le temps de traitement est allongé et le processus de travail est rendu plus coûteux. On connaît déjà des machines de ce genre qui sont composées d'éléments interchangeables (voir par exemple le brevet de la RFA 2 730 473) et il existe également des presses de ce genre qui comprennent une vis com poséé de plusieurs éléments (brevet de la RFA 1 994 642). On connaît également des solutions dans lesquelles les éléments du corps sont munis d'une double paroi afin de permettre de régler la température de la matière qui s'y trouve (brevet britannique 12 51 072). L'existence de ces solutions est significative de la tendance à résoudre de plus en plus de problèmes différents à l'aide des presses à vis et à permettre de modifier les parametres de la presse dans un intervalle relativement large. Une carence fondamentale de ces solutions consiste par ailleurs dans l'imperfection de la dissociation du mélange traité. La raison de cette carence réside en premier lieu dans le fait que les ouvertures des éléments présentent une section constante. I1 est connu que pendant son fonctionnement, l'élément perforé assure un double effet. I1 retient le constituant solide et, par un effet de colmatage, il empêche toute fuite de ce constituant liquide qui sert alors de filtre. Lorsque les dimensions des éléments du constituant solide (tels que les fibres) sont beaucoup plus petites que celles des perforations, une partie de ce constituant s'accroche à la paroi en s'engageant dans les perforations, tandis qu'une autre autre partie traverse les perforations, de sorte que l'efficacité de la séparation est réduite.Lorsque les fibres sont beaucoup plus grandes que la perforation, elles forment sur les ouvertures une voûte sous l'effet de laquelle la résistance à l'écoulement est augmentee. Naturellement,en pratique, il se produit, entre les deux solutions extremes décrites plus haut, de nombreuses variantes à des degrés divers. Le colmatage ad hoc des perforations est, par ailleurs, encore rendu plus difficile par le fait que la couche composée de constituants solides possède, à proximité directe des perforations, une structure qui est fondamentalement différente de celle qu'elle possède dans les autres zones. Ceci résulte de la constitution et de la destruction periodique des deux phases du produit à traiter. La composition de la couche limite est essentiellement déterminée par la dimension et la répartition des perforations. L'effet de filtration est en rapport inverse de la résistance de la couche composée de constituants solides et de la section de l'élément perforé. il ressort de ce qui précède que, non seulement, une section des perforations bien déterminée serait nécessaire pour l'exécution de chaque nouvelle application mais que, pour obtenir une exploitation optimale, il devrait être possible de faire varier la section des perforations pendant l'exécution d'une opération de pressage. On connaît déjà des éléments où la section des perforations est variable. Le brevet britannique 1 000 773 décrit une telle solution ou l'élément perforé est composé de barres disposées les unes à côté des autres et entre lesquelles la dimension de la fente désirée peut être ré- glée par des éléments séparateurs, par exemple par des billes. L 'inconvé- nient principal de cette solution réside dans le fait que la modification de la largeur des fentes ne peut être exécutée qu'après démontage du dispositif.D'une part, cette condition fait obstacle à l'utilisation universelle du dispositif parce que la modification de la largeur des fentes exige l'arrêt de la machine et un temps de réglage considérable et, d'autre part, il est impossible d'effectuer un réglage correctif en fonction des variations des conditions rencontrées au cours du processus de pressage. L'un des buts de la présente invention est d'apporter une solution dans laquelle la qualité de la séparation puisse être améliorée par réglage de la section des perforations au cours du fonctionnement, c'est-à- dire dans laquelle on puisse faire varier les dimensions des perforations pendant la séparation en fonction des propriétés variables de la matière à traiter afin de conserver une valeur constante à l'effet de filtration. Suivant l'invention, le problème posé est resolu par le fait que, dans une presse réalisée en construction modulaire et comprenant un mécanisme d'entraînement , une vis, un cône de retenue et un corps de presse muni d'ouvertures ou de passages d'échappement traversant sa paroi, le corps et la vis étant composés d'éléments, au moins l'un des éléments du corps est muni d'ouvertures d'échappement dont la section est réglable pendant le fonctionnement de la presse et qui sont formés entre au moins deux unités pouvant se déplacer l'une par rapport à l'autre et par le fait qu'au moins l'une des unités est reliée à un mécanisme d'entrainement pour le réglage de la section des perforations. La paroi de l'élément du corps munie des ouvertures à section réglable réalisées sous forme de fentes de largeur variable peut être composée de deux tambours munis d'ouvertures et qui peuvent tourner l'un à l'intérieur de l'autre et l'un par rapport à l'autre. Les tambours peuvent être composés de plaques perforées ou de segments de paroi périphériquesdisposés parallèlement aux génératrices des tarnbors. Le cas échéant, il est avantageux d'interposer un élément filtrant entre les deux tambours ou dans les fentes du tambour intérieur. La paroi périphérique de l'élément du corps qui est muni de fentes variables peut être composée de barres dentelées dont les dents sont imbriquées les unes dans les autres et disposées parallèlement aux sénéra- trices et qui peuvent tourner autour de leur axe longitudinal. La paroi peut également être composée de deux jeux de barres à section en forme de coin, qui sont également adaptées l'une à l'autre et disposées parallèlement aux génératrices et qui peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre dans la direction radiale, chaque barre d'un jeu coopérant avec une barre de l'autre jeu pour former une ouverture d'échappement en forme de fente dont la largeur est réglable par déplacement radial des barres d'au moins l'un des jeux de barres. Suivant une autre variante, la paroi latérale de l'élément de corps munie d'ouvertures de section variable est constituée de deux jeux d'anneaux munis d'encoches radiales et que l'on peut faire tourner de façon à déplacer en rotation les anneaux d'un jeu par rapport aux anneaux de l'autre jeu. L'avantage fondamental de la solution suivant l'invention réside dans le fait que la variation de la section des perforations de la paroi du corps de presse et donc de l'effet de filtration pendant le fonctionnement de la presse permet de modifier simultanément les paramètres qui influencent la qualité de la séparation des phases solides et liquides sans arrêt ni demontage de la machine. Les conséquences de cette optimalisation se traduisent par une séparation hydromécanique plus complète des constituants du mélange à dissocier et une amélioration des propriétés chimiques, physico-chimiques et le cas échéant gustatives des éléments séparés. La machine est constituée d'éléments standards qui peuvent être assemblés suivant le principe de la construction modulaire et, la vis est composée, selon les propriétés du mélange à dissocier, d'éléments qui correspondent chacun a un filet et/ou à un pas déterminé, de sorte qu'il est possible d'obtenir une répartition optimale de la pression de pressage sur toute la longueur de la vis. La vis est entrainée en rotation dans un palier muni de fentes radiales permettant le passage du produit à presser et influençant l'effet de séparation. Le mécanisme d'entraînement de la vis permet une variation continue de la vitesse de rotation de réaliser ce réglage même pendant le fonctionnement de la presse pour l'adopter continuellement à la structure du produit a presser. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention appa paîtront dans la description qui va suivre, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé où: - la Figure 1 est une vue de côté d'un mode de réalisation de la ma chine suivant l'invention, en coupe partielle; - la Figure 2 montre différentes dispositions des éléments de la ma chine suivant l'invention qui sont assemblés suivant le principe de la construction modulaire; - la Figure 3 montre deux variantes de la vis de la machine suivant l'invention; - la Figure 4 montre l'assemblage des éléments de la vis; - la Figure 5 est une vue en coupe avec arrachements de l'assemblage des éléments du corps de la machine; - la Figure 6 est une vue en élévation des barres dentelées formant le corps de la machine doté de fentes axiales réglables;; - la Figure 7 est une coupe prise suivant la ligne 7-7 de la fig. 6; - la Figure 8 montre une autre forme de réalisation des fentes axiales réglables du corps de la machine; - la Figure 9 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la Fig. 8; - la Figure 10 représente en vue de côté une autre solution pour la réa lisation des fentes réglables; - la Figurelîreprésente une coupe suivant la ligne 11-11 de la Fig.10; - la Figure 12 est une vue en coupe des modes de réalisation représentés sur les figures 8 à 11,munis d'un élément filtrant; - la Figure 13montre une variante de la mise en place de l'élément filtrant; - la Figure 14 représente en vue de côté une autre variante pour la réa lisation des fentes réglables; - la Figure 15 est une coupe suivant la ligne 15-15 de la Fig. 14;; - la Figure 16 montre en vue de côté un autre mode de réalisation des ouvertures réglables; et - la Figure 17 représente en vue de face et de côté, l'un des anneaux représentés sur la Fig. 16. La Figure 1 montre de façon schématique la construction d'une machine suivant l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif et sans son bâti ni son mécanisme d'entraînement. Le corps de la machine > constitué d'éléments assemblés en construction modulaire, se compose;d'une trémie 2 à double paroi dont la température peut être contrôlée,d'un élément de goulotte 6 à double paroi, d'un élément de traitement 8 à double pa roi, d'un élément de pressage 12 doté de perforations de section constan te, d'un élément 15 à perforations de section réglable, d'une chambre de changement de direction 17 et d'une goulotte de sortie 11. Les éléments du corps sont assemblés par l'intermédiaire de pièces intercalaires 13 et d'assemblages boulonnés 16. Les éléments du corps sont fixés au bâti à l'aide de montants 7. La vis de la presse est entrainée en rotation par un mécanisme à variation continue de vitesse par l'in termédiaire de paliers 5 et 19. La suspension élastique du clone de retenue disposé dans la goulotte de sortie 11 est assuré par des éléments hydrau liques 10. Un tube perforé 1 disposé à la partie supérieure de la trémie 2 permet d'ajouter des additifs liquides. La circulation du moyen de contro- le de la température dans les éléments du corps de la machine à tempéra ture contrôlée et à double paroi s'effectue par l'intermédiaire de tubulures telles que 3, 4, 9 et 18.L'évacuation de la phase liquide séparée parle pressage,horsdesèléments à perforation,peut être réalisée par des tubulu res 14. Par ailleurs, certains éléments du corps peuvent être munis de tubulures permettant d'introduire un milieu de traitement quelconque dans la matière pressée et de l'évacuer le cas échéant. La figure 2 représente quelques modes de réalisation qui peuvent être obtenus par assemblage des éléments du corps1 le bâti et le mécanisme d'entraînement étant omis. La figure 3 montre deux exemples de réalisation de la vis disposée dans les éléments du corps et qui peut être assemblée à partir d'éléments présentant différents pas d'hélice "h". Le transport de la matière est assuré à l'intérieur du premier élément du corps par une vis doseuse 20 et une partie lisse 21 . Les pièces intermédiaires 13 qui maintiennent les éléments du corps assemblés forment en mème temps des portées intéri eures pour la vis qui est composée, en fonction des propriétés de la ma tière à presser, d'éléments de vis 22 possédant des pas d'hélice diffé rents "h", complétés par des parties 21 dépourvues de filetage et de dif férentes longueurs "1". La vis peut comporter un élément agitateur 23 et, en plus de leurs fonctions d'assemblage des éléments du corps et de portée intermédiaire pour la vis, les éléments intermédiaires 13 en forme de rayons de roue, contribuent également à l'agitation de la matière. Les éléments de la vis sont reliés entre eux de façon démontable, par exemple, de la façon représentée sur la figure 4, et le guidage radial de ces éléments de la vis est assuré par les éléments du corps, comme représenté sur la figure 5. La vis est entrainée en rotation par un moteur électrique non représenté par l'intermédiaire d'un mécanisme à variation continue de vitesse et/ou par l'intermédiaire d'un réducteur à engrenages. Les figures 6-7 et 8-9, représentent deux formes possibles de réalisation du corps muni de passages radiaux appelés perforations et constitués de fentes axiales de section réglable. Une forme possible de réalisation du corps à passages radiaux de section réglable est composée de barres dentelées 24 et 25 qui peuvent chacune tourner autour de leur axe, ainsi qu'on peut le voir en vue de côté sur la figure 6 et en coupe sur la figure 7. Les passages radiaux qui se forment entre les dents constituent les perforations sous forme de fentes d'échappement du corps dont la section varie en fonction de la rotation des barres dentelées.Une autre forme possible de réalisation du corps à perforations réglables comprend des tambours concentriques 26 et 27 respectivement intérieur et exterieur, qui peuvent tourner légèrement l'un par rapporta l'autre. Les tambours sont munis de perforations de section relativement grande, ainsi qu'on l'a représenté sur la vue de côté de la figure 8 et la vue en coupe de la figure 9. Les dimensions réglables des fentes d'échappement radial hors du corps sont obtenues par le recouvrement mutuel des perforations dont la position peut être modifiée par la rotation relative des tambours, l'un par rapport à l'autre. Une autre forme de réalisation des tambours qu'on peut faire tourner l'un par rapport à l'autre est représentée sur les figures 10 et 11. Ici, le tambour intérieur 25 et le tambour extérieur 27 sont composés de segments de parois latérales 28 et 29 respectivement. Les segments 29 et 28 disposés parallèlement aux génératrices sont fixés dans des anneaux d'extrémité 30 et 31 respectivement. La modification de la largeur des fentes peut ici également être réalisée par la rotation relative du tambour intérieur 26 et du tambour extérieur 27 l'un par rapport à l'autre. Pour améliorer l'effet de filtration, un élément filtrant poreux 32 peut être monté dans les fentes du tambour intérieur 26 comme on peut le voir sur la figure 12. Lorsque l'élément filtrant 32 est colmaté, on met en coincidence les perforations du tambour intérieur 26 et du tambour extérieur 27 et on peut changer l'élément filtrant 32 en le retirant vers l'extérieur. Sur la figure 13, on a représenté une autre variante destinée à ac croitre l'effet de filtration et dans laquelle un élément filtrant 32 est placé entre le tambour intérieur 27 et le tambour extérieur 26. Cet élément filtrant peut être une couche de matière filtrante. Sur les figures 14 et 15, on a représenté un mode de réalisation dans lequel les éléments du corps sont composés de barres 33 et 34 que l'on peut faire déplacerlesunespar rapport aux autresdans la direction radiale, de manière à faire varier à volonté la largeur des fentes constituant les perforations du corps de presse. Dans la forme de réalisation représentee sur les figures 16 et 17, l'élément de corps de presse est composé d'anneaux 35 juxtaposés et munis d'encoches et de protubérances alternées sur leurs deux faces. Les encoches 36, 37 et 38 peuvent posséder des profondeurs et/ou des largeurs différentes sur chaque face et par rotation relative l'un par rapport à l'autre des anneaux 35 juxtaposes autour de l'axe de la vis, on peut former des perforations de largeurs variables. La modification de la largeur des perforations peut s'effectuer pendant le fonctionnement de la presse,à condition de procéder à un relâchement de la compression axiale normalement exercee sur les anneaux 35. On peut disposer les uns à la suite des autres un nombre quelconque d' éléments à perforation réglable et, dans chaque élément, on peut régler la section des perforations pour l'adapter de façon optimale aux propriétés de la matière traitée par la presse. Dans le volume intérieur des éléments du corps, la matière à traiter est transportée et presse par la vis dont les divers éléments sont choisis en fonction des propriétés rhéologiques de la matière à traiter. Les différentes formes de réalisation des perforations à section réglable (tambour , méplat, calotte de sphère, passage labyrinthe), peuvent également être utilises avantageusement pour se parer des mélanges à deux phases par pressage. D'après les mesures effectuées par la demanderesse, ce sont les passages en forme de fentes (notamment de fentes axiales dans le cas des tambours) qui assurent la séparation avec les meilleurs résultats et la répartition des fentes s'effectue en fonction des paramètres technologiques du corps de presse. Le mode de travail de la machine suivant l'invention est le suivant: - la machine est composée d'éléments de corps et d'élements de vis choisis selon les exigences de réalisation du traitement et complétés par des éléments de chauffage et des éléments dotés de perforations en nombre approprié. - la matiere à traiter par pressage (mélange solide-liquide) est acheminée à la trémie 2. Le bon remplissage de la presse à vis est assuré par la présence constante d'une masse de matiere dans la trémie 2 (dans le cas d'une matière propre à gonfler un mélangeur peut être agencé dans la trémie). La matière en deux phases à séparer par pressage parvient de la tremie à l'espace compris entre les filets de la vis où, par suite de la lente rotation de celle-ci et de la réduction progressive de la section dans le sens du transport de la matière, il commence à se produire une séparation des phases solides et liquides. La réduction du volume de l'espace peut être obtenue par une diminution du pas des filets ou par un accroissement de la section du noyau de la vis ou encore par une combinaison de ces deux moyens.La forme et le pas des filets de la vis sont choisis en fonction des propriétés rhéologiques du melange à dissocier. La partie de la phase liquide qui a déjà éte séparée pendant les traitements prealables sort à travers la paroi latérale du corps qui est munie d'une perforation à section constante tandis que l'autre partie quitte la presse à vis à travers la paroi du corps qui est munie de perforations à section réglable. Le constituant liquide du mélange qui sort de la presse doit, dans toute la mesure du possible, ne contenir aucun constituant solide. Cette exigence peut être satisfaite par un réglage de la largeur des fentes constituant les perforations pendant l-e fonctionnement afin d'exprimerle liquide de la matière à traiter par pressage.Le cône de retenue monté dans la goulotte de sortie 11 sert à augmenter la pression de compression et, en même temps, il obture de façon réglable le passage de la phase solide. La variation des dimensions des fentes et le réglage du cône de retenue peuvent être réalisés par un dispositif hydraulique de type connu ou,dans le cas d'une machine de petites dimensions, par un dispositif me- canique. Pendant la séparation des phases, la température de la presse est réglée à l'aide des éléments du corps à température contrôlée, ce qui apporte de nombreux avantages dans la technologie du traitement. il ressort de ce qui précède que la machine suivant l'invention permet d'effectuer toutes les phases de travail d'une séparation totale des phases liquides et solides et d'une manière telle que les paramètres de la séparation puissent être réglés dans de larges limites. La composition et la valeur utile ou nutritive des constituants séparés peut être maintenue à la va leur désirée et on peut obtenir les propriétés les plus avantageuses pour chacun des constituants. Grâce à l'emploi des perforations de dimensions réglables en fonction de paramètres variables, la presse à vis représentée sur le dessin et construite sur le principe de la construction modulaire peut garantir le maintien à un niveau constant de la purete des liquides obtenus par pressage car la résistance qui s'oppose à l'écoulement peut etre maintenue à une valeur constante. Cet avantage peut être étendu à d'autres domaines de la technique de la filtration. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Presse universelle à vis réalisée en construction modulaire du type comprenant un mécanisme d'entraînement, une vis, un cône de retenue et un corps de presse dote d'ouvertures ou de passages d'échappement appelés perforations et traversant sa paroi, le corps et la vis etant composés d'éléments assemblés et la vis étant reliée à un organe d'entrainement en rotation à vitesse réglable, caractérisée en ce qu'au moins l'un des éléments (15) du corps de presse est muni d'ouvertures d'échappement dont la section est réglable pendant le fonctionnement de la presse. 2.- Presse à vis suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi latérale du corps-de l'élément qui est munie d'ouvertures à section réglable est constituée de deux tambours coaxiaux (26, 27) munis d'ouvertures et susceptibles de tourner l'un par rapport à l'autre. 3.- Presse à vis suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les tambours (26, 27) sont réalisés en tôle perfore. 4.- Presse à vis suivant larevendication 2, caractérisée en ce que les tambours (26, 27) sont constitués par des segments de parois latérales (28, 29) disposés parallèlement aux génératrices du tambour. 5.- Presse à vis suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caracterisee en ce qu'un élément filtrant (32) est interposé entre les deux tambours (26, 27). 6.- Presse à vis suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'un élément filtrant (32) est placé dans les ouvertures du tambour intérieur (26). 7.- Presse à vis suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi latérale de l'élément (15) du corps qui est munie d'ouvertures d'échappement de section réglable est constituée de barres dentelées (24, 25) dont les dents sont imbriquees les unes dans les autos qui sont disposées parallèlement aux génératrices et susceptibles de tourner autour de leur axe longitudinal. 8.- Presse à vis suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi latérale de l'élément (15) du corps qui est munie d'ouvertures d'échappement de section réglable ,est composée de deux jeux de barres (33, 34) à section en forme de coin et disposées parallèlement aux génératrices, chaque barre d'un jeu cooperant avec une barre de l'autre jeu pour former une ouverture d'échappement en forme de fente dont la largeur est réglable par déplacement radial des barres d'au moins l'un des jeux de barres. 9.- Presse à vis suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi latérale de l'élément (15) du corps munie d'ouvertures de section réglable est constituée de deux jeux d'anneaux (35) munis chacun d'encoches radiales (36, 37, 38) sur leur deux faces en bout et qu'on peut faire tourner de façon à déplacer en rotation les anneaux d'un jeu par rapport aux anneaux de l'autre jeu.