Brevet FR2527138A1 — publié le 19831125

Presse continue, en particulier pour le pressage des pulpes de betteraves et autres produits contenant des jus. L'invention concerne une presse continue, destinée en particu- lier au pressage des pulpes de be Vteraves et d'autres produits contenant des jus, tels que des fourrages coupés en vert, pour récupérer le jus de ces produits ou bien pour augmenter la te- neur en matière sèche du produit final. On conna t déjà, notamment par le Brevet français N 02 469 273, une telle presse constituée par une roue centrale solidaire d'un arbre de rotation entraîné à vitesse lente et tournant à l'intérieur d'une couronne excentrée mobile en rotation, ayant un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de la roue de façon à constituer avec celle-ci un ensemble mobile en rotation de deux cylindres sensiblement tangents intérieurement. La couronne extérieure est appliquée radialement contre la sur- face extérieure de la roue au moyen d'un dispositif de serrage qui comprend par exemple des bobines portées par un bogie et appliquées à pression sur la surface extérieure de la couronne au moyen d'un vérin ou analogue reliant le bogie à l'arbre de rotation de la roue L'une des deux surfaces de pression, par exemple la surface intérieure de la couronne, est perforée pour l'extraction des jus. Lorsque l'on désire utiliser une presse de ce type pour le pressage d'un produit tel que la pulpe de betterave qui est à la fois glissante et très déformable et ne possède pas de ré- sistance à l'arrachement ou au cisaillement, on se heurte à un certain nombre de difficultés importantes En particulier, dès que la pression subie par le produit entre la roue et la couronne atteint une valeur relativement-faible, la pulpe est extrudée à travers les perforations de la surface interne de la couronne et ces perforations se trouvent rapidement obstruées. On constate également un fluage important du produit qui s'é- chappe latéralement de la zone de pressage entre la roue et la couronne et qui n'est donc pas pressé correctement En outre, la structure glissante et parfois même poisseuse de la pulpe limite la transmission de l'effort de rotation de la roue vers la couronne qui n'est pas entraînée correctement. Les pulpes de betteraves sont constituées par le sous-produit du traitement en sucrerie -des cossettes de betteraves, permet- tant d'en extraire le sucre La pulpe résiduelle est essentiel- lement constituée d'eau et ne contient environ que 6 Z en poids de matière sèche. Ces pulpes subissent habituellement un premier pressage fai- sant passer la teneur en matière sèche à 10-% environ lorsqu' elles sont destinées à être consommées immédiatement par des animaux Si elles doivent être ensilées pour leur conservation durant l'hiver, il est nécessaire d'effectuer un second pres- sage donnant une teneur en matières sèches d'environ 20 % Lors- que les pulpes doivent être transportées ou incorporées à des aliments concentrés pour le bétail, leur teneur en matières sè- ches doit être portée à 85 %, ce qui s'effectue habituellement en deux étapes, la première consistant à forcer le second pres- sage pour faire monter la teneur en matières sèches jusque vers Z en moyenne, la seconde consistant en une déshydratation thermique par passage dans un séchoir chauffé par combustion de fuel L'énergie dépensée pour cette seconde étape est particu- lièrement onéreuse. L'invention a pour but de permettre une réduction sensible de cette dépense, en augmentant la teneur en matières sèches du produit à déshydrater, grâce à un pressage particulièrement efficace du produit. Elle propose pour cela une presse continue, destinée au pres- sage des produits contenant des jus et, en particulier, des pulpes de betteraves, cette presse comprenant une roue à jante mobile en rotation à l'intérieur d'une couronne excentrée égale- ment mobile en rotation et ayant un diamètre supérieur à celui de la roue, des moyens de serrage de la jante de la roue sur la surface intérieure de la couronne, et des moyens pour intro- duire le produit à presser entre la jante de la roue et la cou- ronne en amont de, la zone de pressage et pour extraire le pro- duit pressé en aval de cette zone, caractérisé en ce que la zo- ne de pressage est limitée latéralement par deux plaques à con- tour circulaire qui sont appliquées sensiblement à étanchéité sur les flancs de la couronne et de la jante de la roue et qui ont un diamètre inférieur à celui de la roue de façon à lais- ser libres, entre la roue et la couronne, une zone d'introduc- tion du produit à presser et une zone d'extraction du produit pressé, ces plaques étant montées à rotation autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue et fixe en position par rapport à ce dernier. La disposition de ces plaques fermant latéralement la zone de pressage entre la jante de la roue et la couronne, permet d' augmenter de façon très importante la pression appliquée au produit dans cette zone de pressage même lorsque le produit est à consistance très glissante et déformablè comme la pulpe de betterave. Une presse selon l'invention permet d'obtenir des produits pres- sés ayant une teneur en matière sèche de l'ordre de 32 à 35 % en poids, alors que les meilleures presses connues actuellement sur le marché ne permettent pas de dépasser une valeur de 26 Z. Il en résulte, au cours de l'étape suivante de déshydratation, une économie de combustible de l'ordre de 40 %. Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface in- terne de la couronne est formée d'une première t'le perforée à trous relativement fins recouverte, du côté de, la jante de la roue, d'une toile filtrante et d'une seconde t 8 le perforée à trous plus grands appliquant la toile sur la première tôle, les extrémités axiales de ces deux tôles présentant des re- bords annulaires orientés vers l'extérieur pour leur fixation dans des logements formés en creux dans les flancs de la cou- ronne. Cette disposition d'une toile filtrante entre une tôleperfo- ree à gros trous et une tole perforée à trous beaucoup plus fins empêche l'obstruction des trous fins de la première tôle perforée par le produit pressé, tout en évitant une usure et une destruction rapide de la toile filtrante qui est protégée par la seconde tôle perforée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'ar- bre de rotation de la roue est supporté par des leviers rigides dont une extrémité est articulée sur le bâti fixe de la presse autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue et dont l'autre extrémité est articulée par un dispositif de ser- rage tel qu'un vérin, en un autre point fixe du bâti, et en ce que lacouronne est supportée extérieurement par des bobines rotatives portées par au moins un bogie articulé en un point fixe du bâti de la presse autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue. -25 Grâce à cet agencement, c'est le bâti de la presse qui suppor- te l'ensemble roue-couronne, ainsi que le ou les bogie (s) portant les bobines appliquées à pression sur la surface péri- phérique de la couronne. Dans la description qui-suit,-faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels La figure I est une vue schématique partielle d'une presse se- lon l'invention, représentée en coupe axiale. La figure 2 est une vue de c 6 té de la partie de la presse repré- sentée à la figure 1. La figure 3 représente schématiquement la disposition de la roue, de la couronne, et des bogies portant les bobines par rapport à un bâti fixe porteur. La figure 4 est une vue semblable à la figure 3, mais repré- sente deux positions différentes de la presse par rapport au bâti porteur. La figure 5 est une vue schématique partielle d'une roue à frette extérieure. La figure 6 est une vue partielle en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5. On se réfère d'abord aux figures I et 2 qui représentent une partie de la presse selon l'invention. Comme indiqué plus haut, cette presse comprend une roue 10 à jante périphérique 12 présentant une surface extérieure 14 cy- lindrique à profil ondulé comme représenté aux dessins. La roue 10 tourne, autour de son axe de rotation non représen- té aux dessins, à l'intérieur d'une couronne excentrée qui est constituée essentiellement par des anneaux coaxiaux 18 sensi- blement identiques, qui sont à distance égale les uns des au- tres le long de leur axe commun et qui sont réunis rigidement entre eux par des entretoises 20 ou analogues ou qui peuvent encore être formés d'une pièce les uns avec les autres Les anneaux 18 sont sensiblement plats et ont des bords périphéri- ques radialement internes et externes de forme triangulaire en section transversale, comme représenté en 22 et 24. -La surface interne de la couronne est constituée de la façon suivante: une première t 8 le perforée 26, à trous relativement fins, ayant une forme ondulée correspondant à celle de la sur- face périphérique 14 de la jante de la roue, recouvre les bords périphériques internes 22 des anneaux 18 et présente à ses ex- trémités des rebord annulaires 28 par lesquels elle est fixée, par exemple par soudure, dans des logements formés en creux des flancs latéraux des anneaux 18 d'extrémités Sur cette première 6 2527138 t 8 le perforée 26 est appliquée directement une toile filtran- te 32 qui est rabattue latéralement sur l'extérieur de façon à recouvrir les rebords annulaires 28 de la première tôle 26. Une seconde tôle perforée 34 présentant des trous de diamètre beaucoup plus importants que les trous de la première tôle 26, et ayant une conformation analogue à celle de cette première tôle, est appliquée sur la toile filtrante 32 et est fixée a- moviblement sur les flancs latéraux extérieurs des anneaux d' extrémités 18 Pour cela, les rebords d'extrémités de la se- conde tôle 34 présentent des pattes 36 orientées radialement vers l'extérieur qui sont engagées dans des logements formés en creux dans les flancs extérieurs des anneaux 18 et qui sont fixées dans ces logements au moyen de vis 38 au voisinage de la périphérie externe des anneaux 18. Avantageusement, la seconde tôle 34 n'est pas formée d'une pièce, mais est constituée par une pluralité de tronçons de couronne disposés bout à bout La toile filtrante 32 peut éga- lement être formée de morceaux fixés directement sur les dif- férents tronçons de couronne constituant la seconde tale per- forée 34, ce qui permet de remplacer rapidement une partie dé- fectueuse de la toile, sans changer complètement cette toile. Le dispositif de serrage de la roue sur la couronne ainsi cons- tituée est du type décrit dans le Brevet français précit 4 NI 2 469 273 et comprend des bobines 40 portées par un bogie 41- relié par un longeron et un dispositif de serrage tel qu'un vérin (non représentés) à un longeron 42 supportant l'arbre de rotation de la roue 10 Les bobines 40 sont montées clavetêes sur un moyeu 44, de façon à être solidaires en rotation de ce moyeu et libres en translation axiale par rapport à celui-ci. Le moyeu 44 est lui-même monté claveté sur un arbre 46 qui peut être un arbre libre ou bien un arbre moteur Les surfaces périphériques des bobines 40 présentent des gorges annulaires à section triangulaire correspondant à celle des bords-périphé- riques externes des anneaux 18 Le montage des bobines 40 li- bres en translation sur le moyeu 44 permet de positionner très précisément chaque bobine sur l'anneau 18 correspondant et de transmettre des forces de pression et d'entraînement très im- 7 2527138 portantes sans déformation des pièces. La zone de pressage du produit, qui est formée entre la ligne de quasitangence entre la roue et la couronne et en amont de cette ligne, est fermée latéralement par des plaques annulai- res 48 appliquées et maintenues contre les flancs extérieurs des anneaux d'extrémités 18 de la couronne 16 A cet effet, les deux plaques annulaires 48 comprennent un moyeu cyl 7 indri- que 50, orienté vers l'intérieur de la presse et se terminant par un rebord annulaire 52 orienté radialement vers l'exté- rieur Ce rebord annulaire 52 détermine avec le reste de la plaque annulaire 48 une gorge annulaire de section rectangu- laire - La surface périphérique interné de la jante 12 de la roue 10 présente également deux gorges annulaires 54 délimitant, avec les-flancs latéraux de la jante 12, des rebords annulaires 56 orientés radialement vers l'intérieur et qui sont destinés à s'engager dans lesdites gorges annulaires des plaques 48 jus- qu'à venir en butée au fond de celles-ci. Sur les longerons 42 supportant l'arbre de rotation de la roue , sont montés des galets 58,mobiles en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue 10, et qui portent sur la surface cylindrique interne 60 des moyeux 50 des plaques 48 de façon à maintenir les rebords annulaires 52 engagés dans les gorges annulaires 54 aux environs de la zone de moindre sec- tion entre la roue et la couronne, c'est-à-dire aux environs de la zone de pressage du produit De cette façon, le recouvrement des flancs -latéraux de la couronne 16 par les plaques annulai- res 48 est maximal dans la zone de pressage, mais, comme ces - plaques 48 ont un diamètre extérieur inférieur à celui de la roue, elles laissent dégagé, entre la roue et la couronne et à l'opposé de la zone de pressage, un espace libre important que l'on pourra utiliser comme zones d'introduction du produit à presser et d'extraction du produit pressé. Les plaques annulaires 48 s'appliquent sans difficulté sur les flancs extérieurs des anneaux 18 de la couronne 16, en raison : 8 2527138 du fait que les bords rabattus des t 8 les perforées 26 et 34 sont disposés dans des logements formés en creux dans les flancs extérieurs de ces anneaux, de telle sorte que les surfa- ces de ces flancs extérieurs pourvus desdites t 8 les perforées restent planes et ne s'opposent pas à une application étanche des plaques annulaires 48 - Lorsque la roue 10 est entraînée en rotation à l'intérieur de- la couronne 16, les plaques annulaires 48 sont entraînées, par la roue, en rotation autour d'un axe qui est fixe par rapport aux longerons 42 et donc par rapport à l'axe de rotation de la roue 10 Pour éviter des glissements non souhaités entre ces plaques annulaires 48 et les flancs de la jante et de la cou- ronne, on peut prévoir, comme représenté dans les figures 1 et 2,-de former des encoches radiales 62 de place en place dans le bord périphérique extérieur de ces plaques annulaires, et/ou des encoches radiales 64 à la périphérie des rebords annulaires 52 de ces plaques Ces encoches radiales 62 et 64 forment des dentures destinées à engrener respectivement avec des plots 66 fixes par vissage sur les flancs extérieurs-des anneaux d'ex- trémités 18 de la couronne et avec des plots ou des goujons 68 traversant les gorges annulaires 54 de la jante 12 ' On assure ainsi, par engrenement positif, un mouvement continu de rota- -tion des plaques annulaires 48. Eventuellement, ces plaques pourraient être entratnées de fa- çon indépendante, par un motovariateur. On se réfère maintenant à la figure 3 qui illustre une autre caractéristique intéressante de l'invention. Dans cette figure, la roue a été représentée schématiqrement par un cercle 70 de centre O, tandis que la couronne est re- présentée par deux cercles concentriques 72 et 74 de centre O L'arbre de rotation de la roue 70 est porté par au moins un le-. vier rigide 76, qui est par exemple coudé au niveau de l'axe de rotation O de la roue 70 et dont une extrémité est articu- lée autour d'un axe parallèle à cet axe de rotation en un point A d'un bâti fixe de la machine, tandis que son autre ex- trémité est reliée à un point P de ce bâti fixe par l'inter- médiaire d'un vérin ou autre dispositif analogue 78 articulé en B sur le levier 76 et en P sur le bâti autour d'axes paral- lèles à l'axe de rotation de la roue. Un bogie 80 est articulé en un autre point E de ce bâti fixe, autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue, et porte à rotation, à ses extrémités 82, deux autres bogies 84 portant à rotation des bobines 86, par exemple de la même fa- çon que les bobines 40 sont portées par le bogie 41 dans la forme de réalisation des figures 1 et 2. La face périphérique extérieure 72 de la couronne est appli- quée et repose sur les bobines 86. On comprend que, par réglage du vérin ou analogue 78, on rap- proche plus ou moins la roue 70 de la surface intérieure 74 de la couronne, la zone de moindre section su zone de pressage du produit se trouvant sensiblement sur la droite horizontale 88 passant par l'axe O de rotation de la roue 70 et l'axe de rota- tion de la bobine 86 supérieure, dans le cas de la figure 3. Dans certains cas, il peut être avantageux de modifier l'orien- tation de cette droite 88 pour l'incliner plus ou moins par rapport à l'horizontale, par exemple en fonction de la nature du produit à presser Il suffit pour cela de modifier la lon- gueur du bras de levier 76 entre l'axe O et le point A, ce qui entraîne un basculement et un déplacement des divers éléments de la presse, les points A, E et P qui sont des points du bâti restant fixes. A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 4 deux posi- tions possibles de la presse selon l'invention, la première position, représentée en grisé, correspondant à celle de la figure 3, la seconde position étant représentée en trait plus fort Les éléments de la presse dans cette seconde position ont été désignés par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice " ' " On constate que la droite 88 ' définissant la zone de pression maximum fait un angle d'environ 150 avec la droite 88. De façon générale, le vérin 78 déterminant la force de serra- ge de la roue sur la couronne peut être un vérin hydraulique ou pneumatique, mais il peut être avantageusement un disposi- tif résilient précontraint ou un dispositif oléopneulatique (vérin hydraulique associé à un accumulateur de gaz) permet- tant d'appliquer une force de serrage élastique de la roue sur la couronne Le pressage du produit est alors caractérisé, non par une géométrie constante de -la zone de pressage, mais par un effort de pressage-constant du produit. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'inven- tion, la surface périphérique extérieure de la-jante de la roue peut être formée d'une frette fendue qui est fixée sur la jante de la roue à une seule de ses extrémités, l'autre extré- mité étant laissée libre de façon à éviter les contraintes dif- férentielles Comme représenté en figure 5 et 6, la frette peut également être formée d'une série de tronçons successifs 90, 91, 92 qui seront fixés chacun par une seule de leurs extrémités sur la jante cylindrique 93 de la roue L'utilisa- tion de cette frette permet de modifier d'une part le profil extérieur de la surface de pression de la roue et, d'autre part, le diamètre extérieur de cet-te surface de pression, sans qu'il soit nécessaire de changer complètement la roue et de procéder à des démontages très compliqués. L'entraînement en rotation des divers éléments de la presse peut se faire par exemple au moyen d'un premier moteur hydrau- lique entraînant l'arbre de rotation de la roue et d'un second moteur hydraulique monté par exemple sur l'arbre de l'une des bobines 40 ou 86 et entraînant la couronne par l'intermédiaire de pignons. Revendications. 1 Presse continue, en particulier pour le pressage des pul- pes de betteraves et autres produits contenant des jus, com- prenant une roue à jante mobile en rotation à l'intérieur d' une couronne excentrée également mobile en rotation et ayant un diamètre-supérieur à celui de la roue, des moyens de ser- rage de la jante de la roue sur la surface interne de la cou- ronne, et des moyens pour introduire le produit à presser en- tre la jante de la roue et la couronne en amont de la zone de pressage et pour extraire le produit pressé en aval de cette zone, caractérisée en ce que la zone de pressage est limitée latéralement par deux plaques ( 48) à contour circulaire qui sont appliquées sensiblement à étanchéité sur les flancs de la couronne ( 16) et qui ont un diamètre extérieur inférieur à celui de la roue ( 10, 12) de façon à laisser libres, entre la roue ( 10, 12) et la couronne ( 16), une zone d'introduction du produit à presser et une zone d'extraction du produit pres- sé, lesdites plaques ( 48) étant montées à rotation autour d' un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue ( 10) et fixe en position par rapport à ce dernier. 2 Presse selon la revendication 1, caractériséeen ce que lesdites plaques ( 48) comprennent chacune un moyeu cylindrique ( 50) orienté vers l'intérieur de la presse et dont la surface périphérique cylindrique est appliquée radialement contre la surface interne de la jante ( 12) de la roue. 3 Presseselon la revendication 2, caractérisée en ce que la surface interne de la jante ( 12) de la roue présente deux re- bords annulaires ( 56) à contour circulaire, orientés vers 1 ' axe de la roue et dont chacun s'engage dans une gorge annulaire de la surface cylindrique du moyeu ( 50) de la plaque-( 48) cor- respondante. 4 Presse selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits rebords annulaires ( 56) de la jante sont formés par des gorges annulaires ( 54) de la surface cylindrique interne de la jante, dans lesquelles s'engagent les rebords annulaires * 1 2527138 12 ' ( 52) des moyeux ( 50) des plaques ( 48). Presse selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé, en ce que le moyeu ( 50) de chaque plaque ( 48) est à surface interne cylindrique ( 60) roulant sur un galet ( 58) monté rota- tif en un point fixe par rapport à l'axe de rotation de la roue ( 10) et appliquant la surface extérieure du moyeu ( 50)- sur la surface intérieure de la jante de la roue. 6 Presse selon l'une des revendications précédentes, caracté- risée en ce que les bords périphériques circulaires desdites plaques ( 48) forment un e denture ( 62) engrenant avec des plots ( 66) portés par les flancs de la couronne ( 16). 7 Presse selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les moyeux ( 50) des plaques ( 48) présentent des re- bords annulaires ( 52) à denture annulaire externe ( 64) engre- nant avec des plots ou des goujons portés par les flancs de la jante de la roue, ces-plots ou goujons ( 68) traversant par exem- ple les gorges annulaires ( 54) formées dans la surface cylin- drique interne de la jante. 8 Presse selon l'une des revendications précédentes, caracté- risée en ce que la surface-interne sensiblement cylindrique de la couronne est formée d'une première tôle perforée ( 26) à trous relativement fins recouverte, du côté de la jante ( 12) de la roue, d'une toile filtrante ( 32) et d'une seconde t 8 le perforée ( 34) à trous plus grands appliquant la toile ( 32) sur la première tôle perforée ( 26), les extrémités axiales de ces deux t 6 les présentant des rebords annulaires ( 28, 38) orientés- radialement vers l'extérieur pour leur fixation dans des loge- ments formés en creux dans les flancs de la couronne ( 16). 9 Presse selon la revendication 8, caractérisée en ce que les rebords annulaires ( 28) de la première t 61 le ( 26) sont soudés sur les flancs de la couronne, tandis que les rebords annulai- res de la seconde tôle ( 34) y sont fixés amoviblement, par exemple par vissage, cette seconde t 6 le (-34) étant par exemple formée d'une pluralité de tronçons fixés bout à bout sur les 27138 flancs de la couronne. Presse selon l'une des revendications précédentes, carac- térisée en ce que l'arbre de rotation de la roue ( 70) est sup- porté par un ou plusieurs leviers rigides ( 76) dont une extré- mité est articulée sur le bâti fixe de la presse autour d'un' axe parallèle à l'axe de rotation -de la roue et dont l'autre extrémité est articulée, au moyen d'un dispositif de serrage tel par exemple qu'un vérin ( 78), en un autre point fixe (P) du bâti de la presse, la couronne ( 72, 74) étant supportée ex- térieurement par des bobines rotatives ( 86) portées par au moins un bogie ( 80, 84) articulé en un point fixe (E) du bâti de la presse autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue. Il Presse selon la revendication 10, caractérisée en ce que la direction de serrage de la roue ( 70) sur la couronne ( 72, 74) est réglable par rapport à l'horizontale, par exemple au moyen d'une variation de la longueur du bras de levier ( 76) s'éten- dant entre l'arbre de rotation de la roue ( 70) et le point (A) d'articulation de ce bras sur le bâti. 12 Presse selon l'une des revendications précédentes, carac- térisée en ce que les moyens de serrage de la roue sur la cou- ronne sont du type résilient précontraint ou oléopneumatique, pour appliquer une force de pressage sensiblement constante au produit serré entre roue et couronne. 13 Presse selon l'une des revendications précédentes, carac- térisée en ce que la surface de pression de la roue est formée d'une frette fendue fixée à l'une de ses extrémités seulement sur la surface périphérique de la jante de la roue, ou d'une pluralité de tronçons de frette ( 90, 91, 92) fixés chacun à une seule de leurs extrémités sur la surface périphérique de la jante ( 93) de la roue.