Brevet FR2666997A2 — publié le 19920327

FR 2666997 A2 19920327 FR 9011653 A 19900921 "Appareil de pressurage" La présente invention concerne un appareil de pressurage selon la revendication 1 de la demande de brevet FR 90 01133 déposée le 31 Janvier 1990. Il est déjà connu un appareil pour séparer un produit en des parties liquides et solides, comportant une vis sans fin munie d'une membrane Un tel appareil décrit dans la demande de brevet FR 90 01133, donne généralement satisfaction. Cependant certaines améliorations ont été réalisées afin d'en optimiser l'utilisation Notamment l'appareil décrit dans la demande de brevet principal présente une accessibilité difficile en ce qui concerne les organes essentiels, à savoir: la vis, la membrane et la cage En outre, le montage et le démontage de l'ensemble de ces éléments, et notamment de la membrane, est malaisé. Ces difficultés impliquent que l'entretien d'un tel appareil n'est pas facile, et est très souvent déficient. La cage perforée qui permet l'écoulement des parties liquides, présente en outre, en raison de sa difficulté d'entretien, des perforations de fortes largeurs pour permettre le passage aisé des liquides extraits On cherche à éviter ainsi le colmatage des perforations de la cage. Cependant, il est nécessaire de placer en aval de cette cage des dispositifs de filtration pour filtrer les liquides extraits En effet, cela ne peut être fait au niveau de la cage elle-même, sans risque de colmatage. Il en résulte un dispersement et une multiplication des pièces à entretenir. La présente invention a pour but de faciliter l'accès aux pièces essentielles de ce type d'appareil de pressurage. Notamment, la présente invention vise à permettre un entretien aisé de la membrane, de la vis et de la cage perforée En outre, la présente invention a pour but, tout en permettant une meilleure accessibilité à la cage, d'obtenir une filtration des liquides extraits. A cet effet, la présente invention concerne un appareil de pressurage comportant en combinaison, selon la revendication 1 du brevet principal, à l'intérieur d'une cage perforée rotative, un élément de transport à vis sans fin et un élément de pression à membrane, caractérisé par un moyen de dissociation destiné à permettre un dégagement dudit élément de transport par rapport à ladite cage. Grâce à ces dispositions, l'élément de transport à vis sans fin est facile à extraire de l'appareil Ainsi, toute intervention d'entretien ou de réparation sur cet élément peut être effectuée aisément. La présente invention concerne également des moyens de fixation de la membrane sur la vis, permettant un montage et un démontage aisés de cette membrane. En raison de la facilité de démontage et d'accès à la cage perforée, la présente invention permet de réaliser des perforations beaucoup plus fines et performantes que celles effectuées jusqu'à présent de sorte qu'une filtration des liquides extraits est possible. D'autres objets caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique montrant l'ouverture de l'appareil de pressurage selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale montrant l'appareil selon l'invention; la figure 3 est une vue en élévation latérale d'une cage perforée connue; la figure 4 est une vue en élévation latérale d'une cage perforée selon l'invention; la figure 5 est un agrandissement du détail référencé V à la figure 2; la figure 6 est une vue en coupe transversale de la vis montrant le moyen de fixation de la membrane sur la vis, au départ de la membrane; la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII- VII de la figure 6; la figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de pressurage selon une première variante de l'invention; la figure 9 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de pressurage selon une seconde variante de l'invention. Selon la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 7, l'appareil de pressurage 10, selon l'invention comporte notamment: une vis sans fin 11 munie d'une membrane 12 située sur la vis entre les arêtes d'un filet hélicoïdal 35 de cette vis, une cage perforée 13, un carter de réception des jus 14 et un carter externe de protection 15. La vis 11 présente un conduit interne 16 dont une première extrémité 17 débouche en tête de vis dans un conduit d'alimentation en produit à traiter et une seconde extrémité 18 débouche dans le creux de la dernière spire du filet de la vis. Cette vis 11 est adaptée à être entraînée en rotation par rapport à un axe A généralement horizontal (sur les figures 1 et 2), grâce à un moteur Ml auquel elle est reliée par l'intermédiaire d'un arbre à embout canelé 19 sur lequel elle est emboîtée. L'arbre de la vis 11 présente en outre à son intérieur un réseau de canalisations (non représentées) dont les orifices 20 sont situés dans le creux du filet de la vis. Ce réseau de canalisations est d'autre part relié à une pompe P, par l'intermédiaire de l'intérieur de l'arbre cannelé 19. La tête de la vis 11 est liée via un arbre creux à ailettes 63 et un palier tournant 21 à un couvercle 22 adapté à refermer le carter de protection externe 15. La membrane 12 est fixée sur le filet de la vis par des dispositifs de fixation 34 et 45 plus particulièrement représentés aux figures 5 à 7 et dont la description sera faite plus loin. La vis 11 est entourée par la cage perforée 13. Cette cage présente une forme cylindrique complètement ouverte à l'une de ses extrémités 30 et est reliée à un plateau tournant 23 à son autre extrémité Ce plateau tournant 23 est entraîné en rotation par le moteur M 2 grâce à un palier tournant 24 auquel il est relié Le plateau tournant 23 comporte une chambre 25 à son intérieur, dans laquelle plonge la première extrémité 26 d'une conduite d'évacuation 27, tandis que la seconde extrémité de cette conduite ressort du carter de protection externe 15. Le carter 14 de réception des jus, est solidarisé à la cage perforée 13 par l'intermédiaire du plateau tournant 23. Ce carter 14 a une forme tronconique, évasée en direction du plateau tournant 23 L'extrémité 30 de la cage perforée 13 est liée par un joint d'étanchéité tournant 28 au carter de réception des jus Un orifice annulaire 29 est ménagé autour du plateau tournant 23, à la jonction de celui-ci avec le carter de réception des jus 14. Le carter externe de protection 15 est muni à sa partie inférieure (figure 2) d'un guide de coulissement 31 Ce guide est un caisson parallélépipèdique dont les parois hautes 32 et basses 33 sont munies de galets supérieurs et inférieurs. Un rail 34 solidaire du couvercle 22 est adapté à être introduit entre les galets supérieurs et inférieurs pour coulissement à l'intérieur du guide 31 avec des moyens de manoeuvre et de blocage (non détaillés). En référence aux figures 3 et 4, la cage perforée 13 est maintenant décrite. De manière connue les cages perforées existantes sont telles que représentées à la figure 3 Ce type de cage présente des perforations longitudinales d'environ 0,3 à 1 mètre de long séparées par des zones non perforées de l'ordre de 0,05 à 0,1 mètre La largeur de telles perforations est typiquement de l'ordre de 2 mm et leur surface représente 0,5 à 3 % de la surface totale de la cage perforée. La cage 13 selon l'invention, est munie, quant à elle, de microperforations dont la longueur est de l'ordre de O,Olm et la largeur réduite à une fraction de millimètre (par exemple 20 gm à 500 gm selon le produit à traiter) Ces perforations très fines se répartissent sur l'ensemble de la surface de la cage perforée La surface de l'ensemble de ces perforations est de l'ordre de 3 à 10 %, de la surface totale de la cage, donc de plusieurs fois supérieure à celle des perforations de la technique antérieure: on peut obtenir ainsi un bon taux d'égouttage tout en assurant un filtrage efficace grâce à la finesse des perforations. En référence aux figures 5 à 7, il est décrit des dispositifs de fixation 34 et 45 de la membrane à la vis 11. La membrane se présente sous la forme d'un ruban en matière élastique souple du type caoutchouc, et a deux bourrelets latéraux 52 et deux bourrelets transversaux 53 à chacune de ses extrémités. Le filet hélicoïdal 35 de la vis 11 est muni d'un méplat 36 sur chacune de ses faces inclinées 37-38. Le dispositif de fixation 34 se présente sous la forme d'un rail longiligne ayant une aile de fixation 39 et une aile de maintien 40 L'aile de fixation 39 est en contact avec la partie verticale 41 du méplat 36 réalisé dans le filet, et l'aile 40 fait face, sans contact à la partie horizontale 42 de ce même méplat Les termes "vertical" et "horizontal" utilisés ici ne le sont qu'à titre de simplification de la description et en référence aux figures et 6 Il va de soi que si la vis 11 est verticale, la direction des deux parties 41 et 42 est inversée. L'aile de maintien 40 présente un évidement 43 sur toute sa longueur. L'aile de fixation 39 est solidarisée par tout moyen adéquat à la partie verticale 41 du méplat Dans la forme de réalisation considérée cette fixation est réalisée par des vis (non représentées). Dans la zone de départ de la membrane, celle-ci doit être fixée au filet de la vis non seulement par ses côtés, mais également par sa partie transversale finale Cette partie transversale présente un bourrelet 44 Un dispositif de fixation transversal 45 comportant un évidement 46 est fixé à l'âme centrale de la vis 11 Ce dispositif comporte une aile de maintien 47 et une aile de fixation 48. La partie extrêmale 49 de la membrane 12 est entoilée. La toile 50 (figure 6) recouvre la membrane 12 et lui confère une forme de renflement 51 destinée à être la position extrême de la membrane lorsque celle-ci est sous pression. Comme on le voit à la figure 7, la membrane qui est à son départ plaquée contre le fond du filet de la vis par le dispositif de fixation transversal 45, s'élève rapidement le long des filets pour être fixée à mi-hauteur de ceux-ci en dehors de la zone extrêmale (figure 5). Le montage et le fonctionnement de l'appareil selon l'invention sont décrits ci-après. Dans un premier temps, la membrane est fixée sur le filet de la vis 11. Le montage de cette membrane s'effectue par la mise en place de ses bourrelets latéraux et transversaux dans les évidements 43 et 46 des ailes de maintien 40 et 47 des dispositifs de fixation 34 et 45 Les dispositifs de fixation 34 et 45 sont alors solidarisés respectivement au filet de la vis et à l'âme de la vis par leur ailes de fixation 39 et 48. La vis il ainsi munie de sa membrane 12 sur au moins une partie de sa longueur est placée à l'intérieur de la cage perforée 13 Ce faisant le rail de guidage 34 coulisse à l'intérieur du guide de coulissement 31 entre les galets inférieurs et supérieurs Au terme de l'enfoncement de la vis 11 dans la cage perforée 13, l'arbre de la vis s'emboîte sur l'extrémité cannelée de l'arbre 19 Dès lors (figure 2), la mise en marche du moteur Ml entraîne la rotation de l'arbre 19 et de la vis 11. Le couvercle 22 est alors en place sur le carter externe de protection 15. La mise en marche du second moteur M 2 entraîne la rotation solidaire de la cage perforée 13 et du carter de réception des jus 14. Les deux moteurs entraînent respectivement la vis et la cage à des vitesses identiques, par exemple de 200 à 350 tours/minute Au moment souhaité on établit une légère différence entre les deux vitesses, de façon à créer entre vis et cage un déphasage ou glissement de l'ordre de 3 à 5 tours/minute. La pompe P est mise en marche de sorte à créer une dépression entre la membrane et la vis De ce fait, la membrane se colle au fond du filet et offre un large passage au produit à traiter. Ce produit pénètre par l'ouverture 17 à l'intérieur de la conduite 16 Il ressort à l'extrémité 18 de ce conduit dans la cage perforée 13 La rotation de la vis 11 permet l'avancée du produit à traiter dans la cage perforée 13 Ce faisant, ce produit est pressé de manière connue en soi, de sorte que le liquide qu'il contient est exprimé et passe à travers les perforations de la cage perforée Etant donné que les perforations de cette cage sont très fines seule la partie la plus fluide du produit peut passer à travers la cage On réalise ainsi une filtration du produit. La vitesse élevée v 2 de rotation de la cage perforée permet la centrifugation du produit à traiter et donc, outre un meilleur pressage, une meilleure répartition du produit à traiter sur toute la périphérie de la cage perforée. A des intervalles déterminés et pendant un laps de temps programmable, la membrane 12 est mise sous pression pour qu'elle vienne presser le produit à traiter contre la cage perforée (voir à ce sujet la demande de brevet principale dont la présente demande est une addition). On réalise ainsi un meilleur pressage du produit à traiter Les jus extraits du produit et filtrés grâce aux perforations de la cage ellemême sont recueillis par le carter de réception Comme ce carter de réception 14 tourne à la même vitesse que la cage perforée, les gouttes de jus extraites ont tendance à venir s'écouler le long de la paroi du carter de récipient 14 sans éclater au contact de cette paroi De ce fait on évite une oxydation des jus extraits. Ces jus pénètrent ensuite par l'orifice annulaire 29, dans la chambre 25 du plateau tournant Ils sont enfin évacués à l'extérieur du carter externe 15 par la conduite 27. Le résidu solide du produit à traiter continue, quant à lui, sa progression le long du filet de la vis il et est ensuite évacué du couvercle 22 par l'orifice de sortie 54. Il est à noter que la forme tronconique du carter de réception des jus 14 permet avantageusement de faciliter la collection des jus extraits. Un appareil selon l'invention, a l'avantage de pouvoir se démonter facilement par coulissement de la vis en dehors de la cage perforée Cette dernière devient également très accessible ce qui permet son entretien régulier. Il est à noter que les moyens de coulissement décrits sont constitués de galets coopérant avec un rail Il peuvent cependant être autres Par exemple un système de vérin hydraulique peut, sur commande, réaliser la sortie de la vis il: on peut aussi mettre en oeuvre un système à vis et écrou ou à crémaillère et pignon. De même les moyens de fixation 34 et 35 décrits peuvent être de toutes formes et dimensions de sorte à permettre le pincement de la membrane 12 contre le filet ou le creux de la vis 11. Les perforations de la cage perforée 13 décrites en référence à la figure 4 peuvent présenter d'autres formes et dimensions que celle représentée, l'important étant ici de réaliser des perforations de très faible largeur, de préférence à l'aide d'un dispositif laser Ces perforations doivent, en outre, couvrir le plus possible de surface de la cage perforée 13 Ainsi tout en diminuant la largeur des perforations on augmente la surface d'égouttage de la cage et ceci dans des proportions non négligeables. Il est à noter que de préférence, les dimensions des perforations réalisées sont inférieures à celles des particules du produit à traiter à retenir. Selon la taille des particules à retenir, l'appareil de pressurage selon l'invention, est muni d'une cage perforée adéquate La cage perforée est facilement démontable du plateau tournant auquel est elle reliée par un élément de serrage (non représenté) par exemple un joint de serrage. Une première variante de réalisation est représentée à la figure 8. Dans cette variante la vis 11 décrite au premier mode de réalisation est remplacée par un arbre lisse 64 ' associé à un filet hélicoïdal 35 ' Cet arbre 64 ' est évidé et comporte un conduit 16 ' dont une première extrémité 17 ' est associée de façon amovible à un arbre intermédiaire fixe 60 ' solidaire du couvercle 22 ' La seconde extrémité de cet arbre 64 ' est directement liée au plateau tournant 23 ' pour rotation avec lui Cette rotation est effectuée grâce au moteur M' La membrane 12 ' est emmanchée sur l'arbre 64 ' et fixée à celui- ci à ses deux extrémités Des orifices 20 ' d'un réseau de canalisations internes sont prévus tout au long de l'arbre 64 ' Ces canalisations internes (non représentées) sont reliées à une pompe P' comme dans l'exemple précédemment décrit. Un filet hélicoïdal 35 ', complètement indépendant de l'arbre 64 ' est solidaire d'un plateau tournant 61 ' situé sous le couvercle 22 ' Ce plateau tournant 61 ' est entraîné en rotation par le moteur M' et un dispositif de déphasage angulaire D'. La cage perforée 13 ' est entraînée en rotation de façon solidaire avec l'arbre de vis 64 ' Comme précédemment un carter de réception des jus 14 ' est solidaire du plateau tournant 23 ' et est entraîné en rotation avec l'arbre de vis 64 ' et la cage perforée 13 ' L'ensemble des autres dispositifs décrits dans le premier mode de réalisation est repris. Le fonctionnement d'un tel appareil est décrit ci-après. Le produit à traiter pénètre à l'intérieur de l'arbre intermédiaire 60 ' traversant l'arbre de vis 64 ' pour déboucher en 18 ' dans la cage perforée 13 '. L'arbre de vis 64 ', muni de sa membrane 12 ', la cage perforée 13 ' et le carter de réception 14 ' sont entraînés en rotation par le moteur M' et le filet hélicoïdal 35 ' est, quant à lui, entraîné à partir de ce même moteur par l'intermédiaire du déphaseur D' Le fonctionnement reste le même que dans le premier mode de réalisation et on retrouve les mêmes avantages L'intérêt de cette variante réside dans le fait que la fixation de la membrane sur l'arbre de vis 64 ' est aisée En outre la sortie du filet hélicoïdal 35 ' permet un nettoyage aisé de celui-ci, ainsi qu'un bon entretien de la membrane 12 '. Il est à noter que le filet hélicoïdal 35 ' constitue à lui seul l'élément ll' de transport du produit à traiter. On remarquera que dans un tel appareil on dissocie l'élément de transport du produit à traiter (à (savoir le filet hélicoïdal 35 ') de l'élément de pression (à savoir la membrane 12 ') On améliore ainsi à la fois la fonction de transport et la fonction de pression En outre, dans le présent mode de réalisation, la membrane est entraînée en rotation à la même vitesse que la cage perforée 13 ' Ainsi lorsque la membrane 12 ' est sous pression et passe dans les ouvertures du filet hélicoïdal 35 ' pour presser contre la cage perforée 13 ' le produit à traiter, il n'y a pas de désynchronisation des vitesses de rotation de la membrane 12 ' et de la cage 13 ' L'ensemble tourne à la même vitesse On évite ainsi des phénomènes de torsion de la membrane 12 ', qui risquent de provoquer sa détérioration ou sa déchirure Il est à noter que dans ce mode de réalisation l'entraînement du plateau tournant 23 ' et du filet hélicoïdal 35 ' se fait par deux côtés opposés Cet entraînement pourrait, sans il difficulté, être réalisé d'un même côté, ou par deux moteurs séparés Ceci éviterait l'emploi du dispositif de déphasage angulaire La figure 9 illustre une variante du mode de réalisation représenté à la figure 2 Dans cette variante les moteurs Ml et M 2 sont placés non pas côté à côte d'un même côté de l'arbre de vis, mais à chaque extrémité de cet arbre. Un moteur M 2 est prévu pour l'entraînement du plateau tournant 23, à proximité de ce plateau Un moteur Ml d'entraînement en rotation de la vis 11 est prévu dans le couvercle 22 de l'appareil de pressurage. Une telle disposition facilite l'accès à chacun de ces moteurs. La présente invention s'applique plus particulièrement (mais non exclusivement) aux domaines de l'agro alimentaire (pour les vendanges) et de la chimie. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées ci-dessus. Notamment l'appareil de pressurage selon l'invention peut être horizontal ou vertical Le carter 14 de récupération des jus peut être constitué par une succession de parties tronconiques ou cylindriques munies chacune d'un moyen de réception de jus en forme de chambre ou d'auget de récupération semblable à la chambre 25, ces chambres se succédant le long de l'appareil de façon à récupérer les jus séparés à différents stades du pressurage un conduit d'évacuation 26-27 étant associé à chacune d'elles. REVENDICATIONS 1) Appareil de pressurage comportant en combinaison, selon la revendication 1 du brevet principal, à l'intérieur d'une cage perforée rotative, un élément de transport ( 11, 11 ') à vis sans fin et un élément de pression ( 12, 12 ') à membrane, caractérisé par un moyen de dissociation ( 19, 60 ') destiné à permettre un dégagement dudit élément de transport par rapport à ladite cage. 2) Appareil de pressurage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de dissociation est un arbre cannelé ( 19). 3) Appareil de pressurage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite vis ( 11) est solidaire d'un moyen de coulissement ( 31, 34). 4) Appareil de pressurage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de coulissement est un rail ( 34) reçu à coulissement dans un guide ( 31) 5) Appareil de pressurage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de coulissement est un moyen hydraulique du type vérin. 6) Appareil de pressurage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de transport est un filet hélicoïdal ( 35 '). 7) Appareil de pressurage selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de dissociation est un arbre intermédiaire ( 60 '). 8) Appareil de pressurage selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que la cage perforée ( 13 ') est solidaire en rotation de la membrane ( 12 '). 9) Appareil de pressurage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni d'un carter de réception des jus ( 14, 14 ') solidaire de la cage perforée ( 13, 13 '). ) Appareil de pressurage selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit carter de réception ( 14,14 ') a une forme tronconique évasée en direction d'un moyen de réception des jus ( 25, 25 '). 11) Appareil de pressurage selon l'une quelconque des revendications 9 à 10 caractérisé en ce que le moyen de réception des jus est une chambre ( 25, 25 ') associée à un orifice annulaire ( 29, 29 ') ménagé dans un plateau ( 23, 23 ') supportant ledit carter de réception des jus ( 14, 14 '). 12) Appareil de pressurage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moyen de réception des jus est muni d'une conduite d'évacuation ( 27). 13) Appareil de pressurage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dite cage perforée est munie de perforations dont la largeur est inférieure à celle des particules de produit à traiter, à retenir. 14) Appareil de pressurage selon la revendication 13, caractérisé en ce que la largeur des perforations est de l'ordre de quelques dizaines de microns et la longueur de ces perforations est de l'ordre de 0,Olm. ) Appareil de pressurage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la membrane comporte des bourrelets latéraux ( 52) et transversaux ( 52 et 53) solidaires de ladite membrane. 16) Appareil de pressurage selon la revendication 15, caractérisé en ce que la vis est munie de moyens de fixation ( 39 et 48) des dits bourrelets sur les parois des filets de la vis et sur le plein du filet. 17) Appareil de pressurage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'élément de transport du produit est constitué d'un filet de vis ( 35 ') indépendant de la cage ( 13 ') et du support de la membrane -30 ( 16 '), solidaire d'un plateau d'entraînement ( 61 ').