Brevet FR2621829A1 — publié le 19890421

L'invention se rapporte aux unités de distillation en continu de végétaux, et concerne plus précisément un mécanisme de chargement-déchargement de la cuve fermée qui constitue l'alambic ou l'extracteur de ladite unité. On sait que le traitement des matières végétales en vue d'en extraire les huiles essentielles par distillation s'effectue principalement à l'aide de solvants ou par entraînement à la vapeur Dans les deux cas, l'introduction de solvant ou de vapeur s'effectue dans la cuve fermée, généralement à sa partie inférieure, le produit chargé d'huile étant récupéré à la partie supérieure. Cette cuve est, bien évidemment, alimentée convenablement en matière première avant le cycle de distillation, et ensuite déchargée de son broyat distillé. On connalt différents types d'alambics ou d'extracteurs pour la distillation de ces produits végétaux. Parmi les plus anciens et les plus répandus, on trouve la cuve simple, dont le fond est muni d'une grille destinée à recevoir la matière première, cuve qui est fermée par un couvercle pivotant. Ces appareils statiques sont chargés puis déchargés par le haut, le déchargement étant assuré à l'aide de palans qui soulèvent la grille pour enlever de la cuve le bloc qui constitue le broyat distillé. Ces opérations sont évidemment longues, elles nécessitent du personnel, et introduisent une discontinuité de la distillation préjudiciable au produit obtenu.Par ailleurs la matière première chargéepar le haut se tasse de façon irrégulière dans la cuve, et ce manque d'homogénéité favorise le passage des solvants ou de la vapeur par des chemins préférentiels dans le produit compressé, entraînant une mauvaise distillation qui doit entre compensée par un temps de distillation plus long au détriment des prix de revient. On connaît aussi des extracteurs mobiles, utilisés notamment dans l'industrie des parfums, qui mettent en oeuvre des roues ou tambours tournants, munis de paniers ou d'alvéoles remplis du produit à traiter, qui selon leur position sont chargés, déchargés ou traités, à des postes particuliers. Le maniement de ces appareils n'étant pas facile, on a imaginé encore une autre solution qui consiste à distiller en continu la matière première qui se déplacerait à l'intérieur d'un serpentin tubulaire grâce à des vis sans fin, de la vapeur sous pression étant injectée à contrecourant à une extrémité inférieure du serpentin, et récupérée à l'autre bout chargée d'huiles, tandis que le broyat distillé s'évacue à l'extrémité inférieure, le serpentin jouant lui-meme le rôle d'extracteur ou d'alambic. Pour éviter que la vapeur ne passe préférentiellement par les zones supérieures des tubes incomplètement remplis de matière, des joints spéciaux doivent être mis en oeuvre, qui sont difficiles à placer, pas toujours efficaces, et qui de plus sont sensibles à la corrosion et gardent les odeurs des huiles distillées. Les cuves de distillation ainsi connues ne donnant pas satisfaction, notamment par suite des difficultés rencontrées à les charger et à les décharger, la demanderesse a imaginé d'associer à la cuve en question un mécanisme de chargement et de déchargement automatisé, qui évite les inconvénients précités, et qui se prête particulièrement, bien que non exclusivement, à être utilisé dans une unité d'hydro-distillation en continu de végétaux pour la production d'huiles essentielles. C'est par conséquent un objet essentiel de la présente invention que de proposer un mécanisme de chargementdéchargement d'une cuve fermée constituant l'alambic ou l'extracteur d'une unité de distillation en continu, cuve dans laquelle les produits à traiter sont chargés par le haut et qui comporte des moyens d'injection de vapeur ou de solvant par le bas et des orifices d'évacuation de vapeur et de produit distillé en partie haute, mécanisme de chargement-déchargement selon lequel une vis sans fin à la partie supérieure et un tapis de vis sans fin à la partie inférieure assurent respectivement le chargement et le dé chargement de la cuve, un moyen complémentaire étant prévu à chacun de ces niveaux pour comprimer le produit à traiter en amont de la cuve et le broyat distillé en aval et former ainsi, un bouchon de matière étanche aux fluides sous pression admis dans ladite cuve.Selon l'invention ledit moyen complémentaire prévu à la partie supérieure, pour comprimer le produit à traiter en amont de la cuve est constitué d'une vis sans fin montée sur un arbre tournant à axe vertical, vis qui traverse l'orifice d'admission de produit dans la cute et qui est logs dans un boîtier dans lequel débouche le tube contenant la vis sans fin, l'arbre débordant à l'intérieur de la cuve et portant à son extrémité des pales horizontales et la vis s'étendant àl'extré- mité du tube jusqu'à une certaine distance de la pale de la vis verticale, pour que le bouchon de matière comprimée occupe ledit tube sur cette distance.Egalement selon une autre caractéristique de l'invention les vis sans fin formant un tapis à la partie inférieure de la cuve sont montées parallèlement les unes aux autres chacune sur un arbre horizontal, au dessus d'auges de récupération formant un fond, séparées les unes des autres par des bordures de section triangulaire dont la pointe est orientée vers le haut, le groupe de vis situé d'un côté du plan médian et le groupe de vis situé de l'autre côté étant à pas inversés et étant l'un et l'autre entraînés en sens inverse et à me- me vitesse, chacun par un moteur et des poulies et chaînes de renvoi. L'invention prévoit également qu'en contrebas des auges de récupération est prévu un tube horizontal d'éva cuationtransversal aux vis, formant une goulotte ouverte sur la largeur du socle de la cuve, qui se prolonge à l'extérieur jusqu'a une chambre de décompression ouverte vers le bas, ledit tube renfermant un moyen mécanique de# deplacement des broyats recueillis vers la chambre, avantageusement constitué d'une vis sans fin, montée sur un arbre tournant à axe horizontal, et qui se trouve dans le tube horizontal. Toujours selon l'invention le moyen complémentaire prévu à la partie inférieure, pour comprimer le broyat distillé en aval de la cuve est constitué d'un volet, rappelé contre le tube horizontal d'évacuation à son embouchure dans la chambre de décompression, la vis sans fin s'étendant dans le tube jusqu'à une certaine distance du volet pour que le bouchon de broyat occupe ledit tube sur cette distance. D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'invention seront perçus à la lecture de la description suivante faite en référence aux dessins annexés qui montrent un exemple non limitatif de réalisation, dessins dans lesquels la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'une cuve de distillation munie du mécanisme de chargement-déchargement, la figure 2 une vue en élévation du socle de la cuve et la figure 3 une vue de dessus du socle, la figure 4 une vue en coupe selon IV-IV de la figure 3 et la figure 5, une vue en élévation, à plus grande échelle d'une vis du tapis de déchargement. On voit à la figure 1 une cuve d'alambic 1 qui se présente comme un réservoir cylindrique reposant sur un so- cle 2 formant un boîtier carré lui-même soutenu par des pieds 3. A la partie supérieure la cuve fermée est munie d'un orifice central 4 et d'orifices de sortie 5 pour la vapeur chargée d'huiles, évacuée par les conduits 6. L'orifice 4 qui sert au chargement de la cuve en matière première est traversé par une vis sans fin 7 montée sur un arbre tournant 8 à axe vertical qui déborde à l'intérieur de la cuve, vis qui s'étend sur toute la hauteur d'un boîtier d'admission rectangulaire 9 un peu plus large que la largeur de la vis. Un moteur 10 monté en bout d'arbreà ltextérieur du boîtier 9 entraîne l'arbre 8 en rotation, ainsi que des pales horizontales 11 fixées à son extrémité inférieure. Sur le boîtier 9 débouche latéralement un tube horizontal 12 renfermant une vis d'alimentation 13 entraînée par un moteur 14 dans le sens indiqué. L'extrémité du tube horizontal 12 porte une ouverture d'admission 19 pour la matière première provenant d'une unité de broyage. La vis 13 s'étend de l'extrémité du tube 12, du côté de l'ouverture 19, jusqu'à une certaine distance d de la pale de la vis verticale 7. A la partie inférieure de la cuve 1, comme on le voit également aux figures 2 à 4, le boîtier constituant le socle 2 est muni d'un fond formé d'une série d'auges de récupération 15 séparées les unes des autres par des bordures 16 de section triangulaire dont la pointe est orientée vers le haut. Auges et bordures sont parallèles et s'étendent sur presque toute la largeur du socle. Au dessus de ce fond, est montée une série de vis sans fin 17, à axe horizontal, formant un tapis, vis dont les arbres 18 prennent appui sur deux bords opposés du socle 2. Les vis sont disposées pour occuper chacune des auges de récupération 15, les bordures 16 se trouvant entre chaque vis, limitant ainsi les points possibles d'accumulation de matière sur le fond. La réalisation selon la figure 1 montre huit vis; les quatre vis d'un côté d'un plan médian et les quatre vis de 11 autre sont à pas inversés et tournent en sens inverse. Chaque groupe de quatre est entraîné à même vitesse par un moteur et par l'intermédiaire de poulies et de chaînes de renvoi appropriés, non représentés. Un côté du socle 3 est pourvu, en contrebas des auges de récupération 15, d'un tube horizontal d'évacuation 35 formant une ç.--oulotte ouverte vers le haut sur toute la largeur du socle, mais qui déborde à l'extérieur du socle et débouche dans une chambre de décompression 20, de dimension un peu plus importante que le tube, chambre qui est ouverte vers le bas. Le tube 15 sert de logement à une autre vis sans fin 21 montée sur un arbre 25 qui s'étend donc transversalement aux vis 17 du tapis, et qui s'étend sur toute la largeur du socle 3 et au delà, jusqu'à une distance D de la chambre 20. La vis est entraînée par un moteur approprié non représenté, dans le sens voulu pour déplacer les produits recueillis vers l'extérieur de la cuve, en direction de la chambre 20. L'arbre 25 de la vis porte, à son extrémité, dans la chambre 20 des pales 26.Enfin un volet 22 monté pivotant autour d'un axe horizontal 23 ferme l'arrivée du tube 35 dans la chambre 20. Il est solidaire d'un contre poids 24 qui le maintient normalement appliqué contre le tube. D'autre part on notera en se référant plus précisément à la figure 2 qu'un contacteur 31 est disposé le long de la bordure supérieure de la goulotte, du côté opposé aux vis; il est raccordé au mécanisme moteur des vis et joue le rôle de contact antibourrage. On notera aussi que les auges transversales de récupération 15 ainsi que les vis 17 placées juste au dessus, s arrêtent au niveau du tube d'évacuation 35. La figure 5 montre plus en détail le profil d'une de ces vis 17. Sur l'arbre 18 de la vis 17 est prévue l'âme cylindrique 27 et l'aile de vis 28 dont le profil est légèrement conique, l'aile ayant une faible épaisseur d'un côté et une plus forte épaisseur de l'autre, du côté du tube d'évacuation 35. De ce côté l'arbre 18 franchit le tube 35, prend appui sur le bord du-socle, et se termine par une clavette 29 servant à son entraînement par une poulie non représentée. En limite du bord du socle l'arbre 18 porte deux pales d'émiettage 30. La vapeur injectée à la base du réservoir est admise par un tube collecteur 32 placé sur un-côté du socle 2, et distribuée à l'intérieur dudit réservoir par des rampes 33 localisées au sommet de chaque bordure 16 de section triangulaire et munies d'une pluralité d'orifices 34 orientés vers le haut. Les orifices 34 sont avantageusement répartis en quinconce, d'une rampe à l'autre, et présentent des espacements plus ou moins grands selon que la rampe est en bordure de cuve ou vers son centre. Le chargement-déchargement de l'alambic ainsi décrit fonctionne de la façon suivante. La matière végétale à traiter est reçue en continu par l'ouverture 19 à l'entrée du tube 12 où elle est déplacée par la vis 13 entraînée par le moteur 14. L'autre mo teur 10 étant arrêté, la vis verticale 7 est immobilisée et s'oppose alors au passage de la matière par l'orifice central 4. La vis d'alimentation 13 continuant son mouvement de rotation, à sa sortie, il y a un bourrage de matière contre la vis 7 qui finit par former un bouchon 36 dans l'espace d , bouchon comprimé et étanche à la vapeur. Dès que la vis verticale 7 se remet en fonctionnement elle casse le bouchon 36 au fur et à mesure de son avancement, émiette la matière comprimée qui alimente la cuve. Les pales 11 ont pour objet d'égaliser le sommet du tas qui viendrait à se former sous l'orifice central 4. La matière ainsi contenue dans la cuve 1 est traversée à contre-courant par la vapeur émise par les orifices 34 des rampes 33. Quand la cuve est en phase de déchargement, l'ensemble des vis 17 se mettent à tourner en sens inverse sur chaque moitié du tapis. Les pas étant inversés le broyat distillé est prélevé du tas de façon très régulière sur toute la surface de la cuve. La forme profilée de chaque vis assure un transfert continu et ho mogène de broyat, en débitant la matière, le tas descendant au fur et à mesure sur le tapis sans qu'en aucun endroit ne se produise de failles d'évacuation et sans créer par conséquent de chemins préférentiels pour la vapeur qui traverse donc de façon homogène et régulière toute la matière du tas.Grâce au profil particulier du fond de la cuve formé d'une alternance d'auges 15 et de bordure 16, la totalité du broyat est reprise par les vis bien intégrées dans ce profil, aucune accumulation perm#anente n'étant possible sur ce fond. Le broyat tombe alors dans la goulotte puis il est acheminé par la vis 21 dans le tube 35 en direction de la chambre de décompression 20. Au cas où le broyat ainsi déplacé en plaques ne tomberait pas de lui-même, il serait soumis alors aux pales d'émiettage 30 qui faciliteraient sa chute. Si toutefois un bourrage se produisait malgré cela à ce niveau, le contact 31 pourrait alors agir comme contact de sécurité et arrêter momentanément la marche du tapis de vis. Le broyat s'accumule alors dans le tube 35 sur la distance D où il e#st comprimé contre le volet 22 formant butée, et forme un bouchon 37 également étanche à la vapeur. Dès que la pression exercée sur le volet 22 est suffisante pour vaincre la force de fermeture due au contre-poids 24, le volet pivote autour de l'axe 23 et le broyat tassé peut pénétrer dans la chambre de décompression 20.Là il tombe de lui-même par blocs vers l'orifice inférieur, et si un bloc atteint la paroi opposée de la chambre, les pales 26 le désagrègent. Il y a donc en partie haute, comme en partie de basse de l'alambic formation d'un bouchon étanche de matière 36 et 37 qui s'oppose à l'échappement de la vapeur. Cette dernière émise par les orifices 34 est donc contrainte de traverser de bas en haut, de façon régulièrement répartie, la matière contenue de la cuve. Puis le mélange vapeur-huile récupéré au sommet de la cuve est recueilli par les conduits 6, sans pouvoir s'échapper par le tube 12 du fait du bouchon 36. On peut évidemment régler le bourrage de matière au niveau des bouchons en jouant par exemple sur les phases de fonctionnement de la vis verticale 7 ou de la tare du contre-poids 24, ou encore en modifiant les distances d et D en utilisant des jeux de vis de longueurs différentes. La formation de ces bouchons qui bloquent l'alimentation et l'évacuation de l'alambic permet donc de régler le temps de séjour de la matière dans la cuve et par conséquent la durée de la distillation. L'invention a été décrite en référence à un exemple de cuve d'alambic pour distillation de matière végétale en continu à l'aide de vapeur. Le mécanisme objet de l'invention peut également être utilisé pour un extracteur mettant en oeuvre une injection de solvants. REVENDICATIONS 1,- Mécanisme de chargement-déchargement d'une cuve fermée constituant l'extracteur d'une unité de distillation en continu, cuve dans laquelle les produits à traiter sont chargés par le haut et qui comporte des moyens d'injection de vapeur ou de solvant par le bas et des orifices d'évacuation de vapeur et de produit distillé en partie haute caractérisé en ce que une vis sansftn(13)à la partie supérieure et un tapis de vis sans fin(17)à la partie inférieure assurent respectivement le chargement et le déchargement de la cuve(1),un moyen complémentaire (7,22) étant prévu à chacun de ces niveaux pour comprimer le produit à traiter en amont de la cuve et le broyat distillé en aval et former ainsi, un bouchon (36,37) de matière étanche aux fluides sous pression admis dans ladite cuve. 2.- Mécanisme de chargement-déchargement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen complémentaire prévu à la partie supérieure, pour comprimer le produit à traiter en amont de la cuve(l)est constitué d'une vis sans fin(7)montée sur un arbre tournant (8) à axe vertical, vis qui traverse l'orifice (4) d'admission de produit dans la cuve et qui est logé dans un boîtier (9) dans lequel débouche le tube (12) contenant la vis sans fin (13). 3.- Mécanisme de chargement-déchargement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arbre (8) déborde à llin- térieur de la cuve (1) et porte à son extrémité des pales horizontales (11) 4.- Mécanisme de chargement-déchargement selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la vis(13)s'étend de l'extrémité du tube (12) jusqu'à une certaine distance d de la pale de la vis verticale (7), le bouchon (36) de matière comprimée occupant ledit tube sur cette distance. 5.- Mécanisme de chargement-déchargement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vis sans fin '(17) formant un tapis à la partie inférieure de la cuve (1) sont montées parallèlement les une aux autres chacune sur un arbre horizontal 18, au dessus d'auges de récupération (15) formant un fond, séparées les unes des autres par des bordures (16) de section triangulaire dont la pointe est orientée vers le haut. 6.- Mécanisme de chargement-déchargement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le groupe de vis (17) situé d'un coté du plan médian et le groupe de vis situé de l'autre coté sont à pas inversés et sont l'un et l'autre entraî- nésen sens inverse, et à même vitesse, chacun par un moteur et des poulies et chaînes de renvoi. 7.- Méca#nisme de chargement-déchargement selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que, en contrebas des auges de récupération (15) est prévu un tube horizontal d'évacuation (35), transversal aux vis (17), formant une goulotte ouverte sur la largeur du socle de la cuve (1), qui se prolonge à l'extérieur jusqu a une chambre de décompression (20), ouverte vers le bas, et ce que ledit tube renferme un moyen mécanique de déplacement des broyats recueillis vers la chambre. 8.- Mécanisme de chargement-déchargement selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen mécanique de déplacement est une vis sans fin (21) montée sur un arbre tournant (25) à axe horizontal, et qui se trouve dans le tube horizontal (25). 9.- Mécanisme de chargement-déchargement selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que le moyen complémentaire prévu à la partie inférieure, pour comprimer le broyat distillé en aval de la cuve (1) est constitué d'un volet (22), rappelé contre le tube horizontal d'évacuation (35) à son embouchure dans la chambre de décompression (20). 10.- Mécanisme de chargement-déchargement selon la revendication 9, caractérisé en ce que le volet (22) est rappelé par un contre-poids (24). 11.- Mécanisme de chargement-déchargement selon les revendications 1, 7 et 9, caractérisé en ce que le moyen mécanique (21) de déplacement des broyats s'étend dans le tube (35) jusqu'à une certaine distance D du volet (22), le bouchon (37) de broyat occupant ledit tube sur cette distance. 12.- Mécanisme de chargement-déchargement selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'arbre (25) de la vis (21) porte des pales (26) à son extrémité, dans la chambre de décompression (20). 13.- Mécanisme de chargement-déchargement selon les revendications 5 et 7, caractérisé en ce que les auges de récupération (15) ainsi que les vis (17) placées au dessus s' arrê- tent au niveau du tube horizontal d'évacuation (35). 14.- Mécanisme de chargement-déchargement selon les revendications 5 et 7, caractérisé en ce qu'un contacteur antibourrage (31) est prévu au dessus du-tube horizontal d'évacuation (35) du côté opposé aux vis (17). 15.- Mécanisme de chargement-déchargement selon les revendications 1, 5 et 7, caractérisé en ce que chaque vis (17) présente un profil légèrement conique, son aile (28) ayant une épaisseur plus importante du coté du tube horizontal d'évacuation (35). 16.- Mécanisme de chargement-déchargement selon les revendications 5 et 7, caractérisé en ce que chaque arbre (18) de vis (17) porte à son extrémité au dessus du tube horizontal d'évacuation (35), des pales d'émiettage (30). 17.- Mécanisme de chargement-déchargement selon les revendication 1 et 5, caractérisé en crique la vapeur injectée à la base de la cuve (-1) est distribuée par des rampes (33) localisées au sommet de chaque bordure (16) de section triangulaire et munies d'une pluralité d'orifices (34) orientés vers le haut. 18.- Mécanisme de chargement-déchargement selon la revendication 17, caractérisé en ce que les orifices (34)- sont répartis en quinconce, d'une rampe à l'autre, et irrégulie- rement espacés selon les rampes.