Brevet FR2610246A1 — publié le 19880805

La présente invention concerne une presse à séparation de phases destinée au traitement des matériaux hétérogènes comprenant au moins une phase solide et une phase liquide. On connaît de nombreux matériaux hétérogènes de ce type, comme par exemple des fruits avec des noyaux ou pépins, des bois verts et des écorces humides, des carcasses d'animaux comportant encore de la viande, des ordures ménagères renfermant de nombreux déchets organiques liquides ou solides, un mélange de sable, de terre et de schistes huileux ou bitumeux, etc.. Pour le traitement de ces matériaux hétérogènes on connait de nombreux appareils dans lesquels on extrait des fluides spécifiques tels que des jus de fruits, des eaux plus ou moins boueuses et chargées, des sèves, des pâtés, des purées, des huiles ou des pulpes etc. Par ailleurs, certains de ces produits fluides peuvent être extraits des matériaux bruts d'origine à relativement basse pression avec des matériels techniques simples et éprouvés depuis fort longtemps. D'autres produits fluides ou pâteux sont beaucoup plus difficiles à séparer des matériaux solides auxquels ils sont melés et cela conduit parfois à considérer encore de nos jours que ces matériaux bruts hétérogènes sont des déchets inutiles et même nuisibles. On a déjà décrit de nombreux types de presses le plus souvent hydrauliques, pour séparer les deux types de constituant précités, surtout dans le domaine des déchets urbains solides. Toutes ces presses ont en commun une grande complexité mécanique relativement à leur but et à leur niveau finalement très simple de travail et de trop grandes dimensions. En effet, une mécanique trop précise est très mal adaptée à la nature hétérogène, abrasive et éventuellement corrosive des déchets, ce qui induit un manque de fiabilité certain et un coût élevé de maintenance. On connaît par ailleurs des installations comportant deux pistons opposés pour comprimer les matériaux et mobiles alternativement entre une première position d'évacuation de la phase liquide et une deuxième position d'évacuation de la phase solide. Mais le fait d'avoir deux pistons opposés et alignés présente l'inconvénient d'une part d'augmenter l'encombrement compte tenu de la course des pistons et d'autre part de compliquer le système de commande de l'installation. Le but de la présente invention est de fournir une presse pour le traitement de matériaux hétérogène qui soit simple à réaliser, dont le coût soit moindre et qui présente des dimensions réduites par rapport aux installations utilisées précédemment. L'invention a donc pour objet une presse à séparation de phases destinée au traitement de matériaux hétérogènes comprenant au moins une phase solide et une phase liquide, ladite presse comportant - un bâti support, - un réceptacle recevant les matériaux hétérogènes à traiter, ouvert vers le haut et présentant deux ouvertures latérales opposées de -sections adaptées à celle d'un piston de compression actionné par au moins un vérin de commande et mobile entre l'une des ouvertures du réceptacle et une position située au-delà de l'autre ouverture dudit réceptacle, - une chambre de compression munie de deux ouvertures latérales opposées et disposée coaxialement par rapport au réceptacle, ladite chambre ayant une section égale à celle du piston de compression, ca ractérisée en ce que la chambre de compression est montée sur un organe fixe ou butoir formant un moyen d'obturation de l'ouverture de la chambre opposée à l'ouverture du réceptacle, et coulisse sur l'organe fixe sous l'action de moyens de commande entre une première position d'évacuation de la phase liquide où elle est appliquée contre l'ouverture du réceptacle, et une deuxième position d'évacuation de la phase solide où elle est écartée de l'ouverture du réceptacle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la Fig.1 est une vue d'ensemble en perspective d'une presse conforme à l'invention - la Fig.2 est une vue de dessus de la presse conforme à l'invention - les Fig.3 à 5 sont des vues en coupe longitudinale suivant 3-3; illustrant diverses étapes de fonctionnement de la presse selon l'invention - la Fig.6 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un deuxième mode de réalisation selon l'invention ; - les Fig.7 et 8 sont des vues schématiques d'un troisième mode de réalisation de la presse, il-lustrant deux étapes de son fonctionnement; et - les Fig.9 et 10 sont des vues en coupe schématique d'un quatriéme mode de réalisation de la presse selon l'invention, illustrant deux étapes de son fonctionnement. Dans le mode de réalisation représenté aux Fig. 1 à 5, la presse conforme à l'invention comporte un bati 1 comprenant plusieurs éléments (la, lb, lc) espacés et reliés par des tirants longitudinaux 2 formant entretoises. Les éléments la et lb supportent un réceptacle 3 ouvert vers le haut et surmonté par une trémie 5 et un dispositif d'alimentation 6. Le dispositif d'alimentation 6 (Fig.l) permettant de presser les matériaux à traiter dans le réceptacle 3 comprend un piston 61 monté coulissant dans une cheminée verticale 63 débouchant dans le réceptacle 3. Le réceptacle 3 présente deux ouvertures latérales opposées 7, 9 de section adaptée à celle d'un piston de compression 11 supporté par l'élément la du bâti 1 et mobile entre l'ouverture 7 et une position située au-delà de l'autre ouverture 9 du réceptacle 3. L'ouverture 9 du réceptacle 3 débouche dans une chambre de compression 13 coaxiale à ce réceptacle et de section égale à celle du piston 11. Cette chambre de compression 13 a une forme annulaire et comporte deux ouvertures latérales opposées 15-16. La chambre de compression 13 est montée sur un organe fixe ou butoir 17 qui s'engage dans l'ouverture 15 et dont l'extrémité 19 forme un moyen d'obturation de ladite chambre au niveau de son ouverture 15. D'autre part, la chambre de compression 13 est montée coulissante sur le butoir 17 par l'intermédiaire de moyens de commande 21 qui assurent son coulissement sur le butoir 17 entre une première po sition où elle est appliquée contre l'ouverture 9 du réceptacle 3 et une seconde position où elle est écartée de cette ouverture 3 de manière à ménager un espace libre entre le réceptacle 3 et l'extrémité du butoir 17. Cet espace forme une ouverture d'évacuation de la phase solide des matériaux hétérogènes après compression. Le butoir 17 est formé par une pièce massive dont l'extrémité opposée à la chambre 13 de compression est venue de matière avec une poutre transversale 23 qui est solidaire avec l'élément îc du bâti 1. Les moyens de commande du déplacement de la chambre de compression 13 sont constitués par exemple par deux vérins 21 hydrauliques ou pneumatiques situés de part et d'autre du butoir 17. Les vérins 21 sont fixés par tout moyen approprié sur la poutre 23 du butoir 17 et comportant chacun un piston 21a dont l'extrémité libre est fixée sur la chambre de compression 13. Le piston de compression 11 est monté coulissant dans un corps 27 qui est disposé dans le prolongement de l'axe longitudinal du réceptacle 3 et de la chambre de compression 13 et est fixé à l'élément la du bâti 1 par tout moyen approprié. La chambre de compression 13 comporte intérieurement une chemise perforée 31 montée de façon amovible dans le corps de ladite chambre qui comporte une ou plusieurs ouvertures 35 mettant en communication l'intérieur de la chambre de compression 13 avec l'extérieur quand elle est en appui sur le réceptacle 3. En variante, la chemise 31 peut être constituée par un média poreux résistant, par exemple une céramique. L'extrémité 19 du butoir peut elle aussi comporter un revêtement similaire pour permettre le drainage de la phase liquide, et former si nécessaire pièce d'usure. Le fonctionnement de l'installation décrite ci-dessus est le suivant Les matériaux hétérogènes à traiter, par exemple des morceaux de bois ou des ordures ménagères, sont introduits dans la trémie 5 qui débouche dans le réceptacle 3 et comprimés par le piston 61 du dispositif de pressage 6 dans le réceptacle. Au début du cycle de traitement, de manière à permettre l'introduction de matériaux dans le réceptacle , le piston 11 est en position dégagée (Fig.3) et la chambre de compression 13 se trouve en bout du butoir 17 et appliquée contre le réceptacle 3 afin que l'intérieur de ladite chambre communique avec l'intérieur dudit réceptacle. Le piston se déplace vers la chambre 13 (Fig.4) en balayant et en poussant les matériaux contenus dans le réceptacle 3 vers la chambre 13. Etant donné que le fond du réceptacle présente une section en arc de cercle adaptée à la section du piston 11, les matériaux situés au fond du réceptacle 3 sont râclés en totalité vers la chambre 13. Le piston, en poursuivant son avance, pousse les matériaux dans la chambre 13 et les comprime dans celle-ci contre l'extrémité 19 du butoir 17. Lors de la compression des matériaux dans la chambre 13, les matières liquides ou pâteuses sont exprimées des matériaux bruts et sont évacuées par les ouvertures 35 à travers les perforations ménagées dans la chemise 31. Ensuite, les vérins de commande 21 de la chambre 13 actionnés par un signal de commande manuelle ou automatique font coulisser la chambre 13 le long du butoir 17 (Fig.5) de manière à dégager en totalité l'espace compris entre l'extrémité 19 du butoir et l'ouverture 9 du réceptacle 3 pour permettre l'évacuation de la matière solide. Pendant cette étape, le piston avance jusqu'à une position un peu au-delà de l'ouverture 9 du réceptacle 3 pour aider à évacuer la matière solide. Cette matière solide tombe sous forme de blocs de faibles dimensions dans un dispositif d'évacuation approprié (non représenté) tel qu'une goulotte ou un tapis transporteur ou tout autre. Si on le souhaite, de manière à obtenir une matière solide sous forme de particules plus ou moins grossières, on peut munir l'extrémité du piston 11 d'une pointe faisant saillie coaxialement qui, lors de la compression dans la chambre 13, concasse et sectionne les matériaux. Lorsque les matériaux solides ont été évacués, le piston Il et la chambre 13 reviennent à leur position initiale pour un nouveau cycle de fonctionnement semblable au précédent. On récupère ainsi un produit solide-pratiquement exempt de matière liquide ou pâteux et qui, dans le cas du bois ou des ordures ménagères est parfaitement combustible de sorte qu'il peut être brûlé directement dans des fours d'incinération ou des chaufferies produisant de l'énergie sous forme d'eau chaude, vapeur ou autre. Dans un deuxième mode de réalisation représenté à la Fig.6, les vérins de commande 21 du déplacement de la chambre de compression 13 sont disposés de part et d'autre du réceptacle 3. Pour cela, les corps de vérins 21 sont fixés par tout moyen approprié entre les éléments la et lb du bâti 1. L'extrémité libre du piston 21a de chacun de ces vérins est également fixée sur la chambre de compression 13. Dans ce mode de réalisation, les vérins de commande 21 agissent en poussée pour déplacer la chambre de compression 13 permettant ainsi de diminuer le risque de flambage des tiges de vérin lors de la remise en place de la chambre. Le fonctionnement est identique au mode de réalisation précédent. Figures 7 et 8, on a représenté schématiquement encore un autre mode de réalisation de la presse ayant pour but de diminuer le plus possible son encombrement. Dans ce mode de réalisation, on a conservé la disposition de la Fig.6 pour le placement des vérins 21 de commande de la chambre 13. Dans cet exemple de réalisation, le bâti 1 est également formé de plusieurs éléments (la, lb, lc) espacés et reliés par les tirants longitudinaux 2. Le déplacement du piston de compression 11 est commandé par deux vérins principaux 41 situés, respectivement, de part et d'autre du réceptacle 3. Chacun de ces vérins 41 comporte un piston 41a qui se déplace dans une chambre 45 ménagée directement à l'intérieur des tirants 2 qui constituent donc eux mêmes le corps des vérins 41. Chaque piston 41a est fixé à l'extrémité d'une tige 41b qui débouche à l'extérieur du corps des vérins 41. Les extrémités libres des tiges 41b sont reliées entre elles par une poutre transversale 43 sur laquelle est aussi fixée le piston de compression 11. La poutre transversale 43 joue donc le rôle d'une part d'agent de liaison entre les vérins 41 et le piston 11 et d'autre part d'organe de transmission de la poussée sur ledit piston. On notera que l'encombrement de la presse est maximum quand le piston 11 se trouve en position dégagée permettant ainsi d'alimenter le réceptacle 3 en matériaux à traiter. En position de travail ou de repos, l'encombrement est réduit au minimum étant donné que les vérins de commande du piston de compression et les vérins de commande de la chambre de compression sont identiques sur le bâti de la presse. Aux figures 9 et 10, on a représenté un autre mode de réalisation privilégié de la presse selon l'invention. Dans cet agencement, le piston de compression 11 est toujours commandé par deux vérins principaux 41, mais les vérins de commande du déplacement de la chambre 13 ont été remplacés par un unique organe de commande. Cet organe de commande comprend un vérin unique 51 dont le corps 53 est formé par le butoir 17 lui même. Dans ce cas, le butoir 17 comporte alors une chambre interne 57 et une extrémité 55 venue de matière avec le corps 53 et constituant la face de butée 19 contre laquelle viennent s' écraser les matériaux à traiter. Dans cette chambre 57 se déplace un petit piston 51a fixé à l'extrémité d'une tige 51b qui débouche à l'extérieur du corps 53. L'autre extrémité de la tige 51b est solidaire d'une petite poutre transversale 59 qui est elle-meme reliée à la chambre de compression 13 par des entretoises de liaison 61. De plus, le butoir 17 est fixé à une bride transversale 63 fixée elle-même sur l'élément îc du bâti de support 1 ou venue de matière avec ledit élément. Le butoir peut être fixé par exemple par boulonnage ou par soudage à la bride 63. En fonctionnement, le vérin 51 déplace, par l'intermédiaire de la petite poutre transversale 59 et des entretoises de liaison 61, la chambre de compres sion 13 entre la position d'évacuation de la phase liquide ou elle est en butée contre l'ouverture 9 du réceptacle 3, et la position d'évacuation de la phase solide où elle est écartée de l'ouverture 9 du réceptacle. Dans ce dernier mode de réalisation on remarquera que la presse selon l'invention présente un encombrement et un nombre d'éléments réduits, donc un poids diminué, ce qui entraîne un coût de fabrication moins élevé. On voit donc, que compte tenu de la simplicité de la presse, due au faible nombre de pièces en mouvement qui la composent, le fonctionnement de cette presse est particulièrement fiable. REVENDICATIONS 1. Presse à séparation de phases destinée au traitement de matériaux hétérogènes comprenant au moins une phase solide et une phase liquide, ladite presse comportant - un bâti support (1), - un réceptacle (3) recevant les matériaux hétérogènes à traiter, ouvert vers le haut et présentant deux ouvertures latérales (7, 9) opposées de section adaptée à celle d'un piston de compression (11) actionné par au moins un vérin de commande (27, 41) mobile entre l'une (7) des ouvertures du réceptacle et une position située au-delà de l'autre ouverture (9) dudit réceptacle, - une chambre de compression (13) munie de deux ouvertures latérales opposées (15, 16) et disposées coaxialement par rapport au réceptacle (3), ladite chambre ayant une section égale à celle du piston de compression (11), caractérisée en ce que la chambre de compression (13) est montée sur un organe fixe ou butoir (17) formant un moyen d'obturation de l'ouverture (15) de ladite chambre, opposée à l'ouverture (9) du réceptacle (3) et coulisse sur l'organe fixe (17) sous l'action de moyens de commande (21, 51) entre une première position d'évacuation de la phase liquide où elle est appliquée contre l'ouverture (9) du réceptacle, et une seconde position d'évacuation de la phase solide où elle est écartée de l'ouverture (9) dudit réceptacle. 2. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le butoir (17) comporte à son extrémité opposée à l'extrémité (19) formant moyen d'obturation de l'ouverture (15) de la chambre de compression (13) une poutre transversale (23, 63) fixée au bâti (1) constitué de manière connue en soi par plusieurs éléments (la, lb, lu...) espacés et reliés par des tirants longitudinaux (2). 3. Presse selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens de commande du déplacement de la chambre de compression (13) sont constitués par au moins un vérin (21) solidaire de la poutre transversale (23) du butoir (17) et comportant un piston 21a relié à ladite chambre de compression. 4. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de commande du déplacement de la chambre de compression (13) sont constitués par au moins un vérin (21) solidaire des éléments 1â, 1b du bâti qui supportent le réceptacle (3) et comportant un piston (21a) relié à ladite chambre de compression. 5. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de commande du déplacement de la chambre de compression (13) sont constitués par un vérin (51) dont le corps (53) est formé par le butoir (17). 6. Presse selon la revendication 5, caractérisée en ce que le butoir (17) comporte une chambre interne (57) dans laquelle se déplace un petit piston (51a) fixé à l'extrémité d'une tige (51k) dont l'autre extrémité est solidaire d'une poutre transversale (59) reliée elle-meme à la chambre de compression (13) par au moins une entretoise de liaison (61). 7. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de compression (11) est actionné par au moins deux vérins de commande (41) intégrés dans les tirants (2) reliant les éléments (1ê, 1b, 1c, .) du bâti (1). 8. Presse selon la revendication 7, cara térisée en ce que chaque vérin de commande (41) comporte un piston (41a) qui se déplace dans une chambre (45) ménagée dans les tirants (2) constituant chacun le corps de l'un desdits vérins. 9. Presse selon les revendications 7 et 8, caractérisée en ce que chaque piston (41a) est fixé à l'extrémité d'une tige (41k), dont l'autre extrémité est solidaire d'une poutre transversale (43) sur laquelle est fixé le piston de compression (li).