Brevet FR2676657A1 — publié le 19921127

La présente invention concerne les installations de diffusion pour le traitement de produits d'origine végétale, notamment pour l'extraction du sucre des betteraves à sucre, et a trait plus particulièrement aux tours de diffusion. Les appareils connus de ce genre sont constitués par une enveloppe tubulaire verticale et un arbre ou fût vertical disposé dans l'axe de l'enveloppe de façon à former un canal à section annulaire où les cossettes de betteraves se déplacent de bas en haut tandis que le liquide se déplace de haut en bas, par gravité. Les cossettes sont introduites avec du jus de diffusion recyclé dans le bas de la tour au moyen d'une pompe et sont déplacées vers le haut au moyen de pales fixées à intervalles réguliers sur l'arbre central, qui est entraîné en rotation; ces pales sont inclinées par rapport à un plan horizontal, et des organes d'arrêt fixés sur l'enveloppe, entre les volumes balayés par les pales, de façon à ne pas gêner leur rotation, empêchent la masse des cossettes de tourner, de sorte que les pales exercent sur les cossettes une force ascendante assurant leur déplacement vers le haut. Sur ces appareils, le montage de l'arbre portant les pales et son entraînement en rotation nécessitent des moyens relativement compliqués et coûteux et sujets à des pannes. De plus, dans certains appareils, les cossettes ont tendance à s'amasser devant les organes d'arrêt ce qui crée des passages préférentiels pour le liquide d'extraction et diminue l'efficacité de la diffusion. On a proposé d'utiliser des tours de diffusion ne comportant aucun organe de transport ou d'arrêt dans l'espace entre l'enveloppe extérieure et le fût central, le mouvement ascendant des cossettes étant créé dans ce cas uniquement par l'introduction sous pression des cossettes au bas de la tour, au moyen d'une pompe, d'une vis sans fin ou d'un bras rotatif en forme de coin. Dans ces appareils, les cossettes ne sont soumises à aucune agitation pendant leur mouvement ascendant et les échanges massiques entre les cossettes et le liquide sont peu intenses. Le but de la présente invention est de fournir une tour de diffusion qui ne présente pas les inconvénients des tours connues et, en particulier, ne comporte pas d'équipement mécanique de transport complexe et coûteux, et dans laquelle les cossettes sont cependant soumises à une agitation intense favorisant les échanges massiques et réduisant le risque d'infection. La tour de diffusion objet de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un fût central fixe et en ce qu'elle est équipée de dispositifs de pompage créant un mouvement de rotation, autour de l'axe de la tour, des cossettes et du liquide d'extraction. Des dispositifs de pompage seront, de préférence, placés à différents niveaux de la tour. Les courants engendrés par les dispositifs de pompage dans la masse des cossettes pourront être orientés vers le haut pour créer un mouvement ascendant des cossettes. En variante, ce mouvement ascendant pourra être créé ou aidé par des pales convenablement inclinées fixées sur l'enveloppe et/ou sur le fût central de la tour. Les dispositifs de pompage pourront comporter des injecteurs, éjecteurs, hélices, roues de turbines, etc ... placés à l'intérieur de la tour. En variante, ils pourront être constitués par des pompes placées à l'extérieur de la tour et dont l'aspiration et le refoulement seront reliées à l'intérieur de la tour par des tuyaux raccordés, par exemple tangentiellement, à l'enveloppe de la tour de façon à engendrer un mouvement de rotation des cossettes et du liquide. Dans ce dernier cas, le fluide véhiculé par les pompes pourra être le mélange de cossettes et de liquide, ou le liquide seul, débarrassé des cossettes par des dispositifs de tamisage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la partie supérieure de la tour sera équipée de moyens pour entraîner en rotation, autour de l'axe de la tour, la masse de cossettes émergeant du liquide au sommet de la tour. Ces moyens pourront être constitués soit par une virole montée rotative à l'intérieur de la tour, concentriquement à l'enveloppe, soit par des injections tangentielles le long de la surface intérieure de l'enveloppe, de tout ou partie du liquide utilisé pour l'extraction, soit par des rateaux rotatifs. L'utilisation de ces moyens peut permettre de se dispenser de l'emploi de dispositifs de pompage dans la partie supérieure de la tour. Une solution particulièrement intéressante consisterait à placer un dispositif de pompage créant une rotation des cossettes et du liquide au bas de la tour et des moyens entraînant en rotation la masse des cossettes émergeant du liquide au sommet de la tour. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non-limitatif, quelques formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins La figure 1 représente schématiquement, partiellement en coupe et partiellement en élévation, une tour de diffusion conforme à l'invention La figure 2 est une vue en coupe transversale de la tour de diffusion de la figure 1 La figure 3 est une coupe transversale d'une tour de diffusion illustrant une autre forme de réalisation de l'invention ; La figure 4 est une vue en coupe verticale de la partie supérieure d'une tour de diffusion montrant une autre forme de réalisation du dispositif de mise en rotation des cossettes épuisées au sommet de la tour; et La figure 5 est une vue en coupe transversale de la partie supérieure d'une tour de diffusion montrant encore une autre forme de réalisation du dispositif de mise en rotation des cossettes épuisées. La tour représentée sur la figure 1 est constituée par une enveloppe cylindrique à axe vertical 10 et un fût cylindrique central 12 placé à l'intérieur de l'enveloppe et délimitant avec celle-ci un espace à section annulaire ; l'enveloppe et le fût sont fixes. Des pales horizontales 14 fixées par leurs extrémités sur le fût et l'enveloppe sont disposées transversalement dans cet espace annulaire. Ces pales sont disposées suivant des cercles, à différents niveaux de la tour, ou suivant une ou plusieurs hélices; toute autre disposition de ces pales peut aussi convenir. Les plans des pales forment un angle avec le plan horizontal. Des pales peuvent être prévues sur toute la hauteur de la tour ou seulement dans sa partie inférieure. Des pompes 16 dont l'aspiration et le refoulement sont reliés à l'intérieur de la tour par des tuyaux raccordés tangentiellement à l'enveloppe 10 sont disposées à différents niveaux. A la base de la tour, une grille 18 formant tamis permet de séparer des cossettes de betteraves le jus de diffusion qui est aspiré par une pompe 20. Ce jus est envoyé dans un mélangeur 22 qui reçoit les cossettes de betteraves en 24. Le mélange des cossettes et d'une partie du jus est envoyé au bas de la tour par une pompe 26 et introduit tangentiellement dans l'espace annulaire de façon à créer dans cet espace un mouvement de rotation des cossettes et du jus dans le sens de la flèche F. Du fait de leur inclinaison, les pales 14 adjacentes à l'entrée du mélange transforment ce mouvement circulaire plan en un mouvement ayant une composante verticale ascendante assurant le déplacement vers le haut des cossettes. Le mouvement de rotation est entretenu à différents niveaux par les pompes 16 qui aspirent le mélange de jus et de cossettes et le réintroduisent tangentiellement dans la tour. A son sommet, la tour est équipée d'un dispositif permettant d'entraîner en rotation la masse des cossettes épuisées qui émerge du liquide. Pour permettre l'égouttage des cossettes avant leur évacuation, on maintient en effet le niveau supérieur du liquide 28 en-dessous du plan horizontal 30 où s'effectue le déchargement des cossettes. Si cette masse n'était pas entraînée en rotation elle freinerait la rotation du mélange de cossettes et de liquide dans la partie supérieure de la tour. Ce dispositif est constitué par une virole 32 dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de l'enveloppe 10 et qui est montée concentriquement à l'intérieur de celle-ci. Cette virole est supportée par l'enveloppe de façon à pouvoir tourner autour de son axe, qui coïncide avec l'axe vertical de la tour ; elle est entraînée en rotation par un groupe motoréducteur 34. Les cossettes épuisées sont déchargées au moyen d'une vis sans fin 36 et évacuées par un transporteur 38. De l'eau froide est déversée sur les cossettes épuisées par des rampes d'arrosage 40 et de l'eau chaude est introduite en 42 dans la tour. Les débits d'eau froide et chaude et le débit de la pompe 20 sont réglés pour maintenir constant le niveau supérieur du liquide 28. Une partie de l'eau peut être introduite dans l'espace entre l'enveloppe 10 et la virole 32 pour y créer une circulation réduisant les risques d'infection dans cette zone. Le mélange aspiré par les pompes 16 pourrait être introduit dans la tour au moyen d'injecteurs ou d'éjecteurs convenablement disposés dans l'espace annulaire entre fût et enveloppe pour engendrer le mouvement circulaire requis. Les injecteurs ou éjecteurs pourraient être alimentés exclusivement par du liquide en plaçant des tamis arrêtant les cossettes sur les orifices de l'enveloppe reliés à l'aspiration des pompes. Des pompes de circulation, remplissant la même fonction que les pompes 16, pourraient aussi être placées à l'intérieur du fût 12, l'aspiration et le refoulement de ces pompes étant reliés à des orifices percés dans la paroi du fût. Au lieu des pompes extérieures à la tour, on pourrait utiliser des organes de pompage 44, tels que des hélices ou des roues de turbine, placés à l'intérieur de la tour, comme représenté sur la figure 3. Les courants créés par les pompes 16 et 20 ou les organes de pompage 44 pourraient avoir une composante verticale ascendante. Dans ce cas, le nombre de pales pourrait être réduit et on pourrait même envisager de supprimer toutes les pales, le mouvement ascendant des cossettes étant dû uniquement aux courants créés par les pompes ou organes de pompage. Le nombre et la disposition des pompes ou organes de pompage seront choisis en fonction de la nature des matières traitées et des conditions de traitement. On peut envisager de supprimer toutes les pompes intermédiaires, le mouvement de rotation des cossettes et du liquide étant engendré uniquement par la pompe d'alimentation 26 et par le dispositif de mise en rotation des cossettes épuisées émergeant du liquide au sommet de la tour. Pour entraîner en rotation la masse des cossettes épuisées émergeant du liquide au sommet de la tour, on pourra utiliser, à la place de la virole 32, un rateau rotatif 46, comme représenté sur la figure 4, ou installer des injecteurs 48 disposés tangentiellement à la surface intérieure de l'enveloppe 10, comme représenté sur la figure 5, les jets émis par ces injecteurs provoquant la rotation de la masse des cossettes qui est par ailleurs favorisée par la lame liquide maintenue entre l'enveloppe et les cossettes et jouant le rôle d'un lubrifiant. Il est bien entendu que toutes les modifications qui pourront être apportées aux formes de réalisation décrites par l'emploi de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Tour de diffusion constituée par une enveloppe cylindrique à axe vertical et un fût central placé dans l'axe de l'enveloppe de façon à former un canal à section annulaire où les matières solides divisées soumises à la diffusion se déplacent de bas en haut tandis que le liquide se déplace de haut en bas par gravité, caractérisée en ce que le fût central (12) est fixe et en ce que la tour est équipée de dispositifs de pompage (16,26, 44) créant un mouvement de rotation, autour de l'axe de la tour, des matières solides et du liquide participant à la diffusion. 2. Tour de diffusion selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits dispositifs de pompage sont placés à différents niveaux. 3. Tour de diffusion selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits dispositifs de pompage sont agencés de façon à créer dans le mélange de matières solides et du liquide des courants ayant une composante verticale ascendante provoquant le déplacement de bas en haut des matières solides. 4. Tour de diffusion selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des pales (14) fixées sur l'enveloppe (10) et/ou sur le fût (12) et convenablement inclinées pour imprimer un mouvement ascendant aux matières solides mises en rotation par lesdits dispositifs de pompage. 5. Tour de diffusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les dispositifs de pompage comportent des organes (injecteurs, éjecteurs, hélices, roues de turbine, etc...) placés à l'intérieur de la tour. 6. Tour de diffusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les dispositifs de pompage sont constitués par des pompes (16) placées à l'extérieur de la tour, et dont l'aspiration et le refoulement sont raccordés à des orifices percés dans l'enveloppe (10) de la tour. 7. Tour de diffusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les dispositifs de pompage sont constitués par des pompes placées à l'intérieur du fût central (12) et dont l'aspiration et le refoulement sont raccordés à des orifices percés dans la paroi dudit fût. 8. Tour de diffusion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits dispositifs de pompage comportent la pompe (26) d'alimentation en matières solides de la tour. 9. Tour de diffusion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fluide véhiculé par les dispositifs de pompage est le mélange de matières solides et de liquide participant à la diffusion. 10. Tour de diffusion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fluide véhiculé par les pompes est le liquide prélevé à l'intérieur de la tour à travers un dispositif de tamisage. 11. Tour de diffusion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est équipée, dans sa partie supérieure, de moyens (42, 46, 48) pour entraîner en rotation, autour de son axe, la masse de matières solides épuisées émergeant du liquide au sommet de la tour. 12. Tour de diffusion selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fût central (12) est fixe, en ce que la tour est équipée dans sa partie inférieure d'un dispositif de pompage (26) créant un mouvement de rotation, autour de l'axe de la tour, du mélange de matières solides et de liquide participant à la diffusion, et en ce qu'elle comporte, à sa partie supérieure, des moyens (42, 46, 48) pour entraîner en rotation, autour de son axe, la masse des matières solides épuisées émergeant du liquide au sommet de la tour. 13. Tour de diffusion selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que lesdits moyens pour entraîner en rotation la masse des matières solides épuisées sont constitués par une virole (32) montée rotative à l'intérieur de la tour, concentriquement à l'enveloppe (10). 14. Tour de diffusion selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que lesdits moyens pour entraîner en rotation la masse des matières solides épuisées sont constitués par un rateau rotatif (44). 15. Tour de diffusion selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que lesdits moyens pour entraîner en rotation la masse des matières solides épuisées sont constitués par des injecteurs (46) placés à l'intérieur de la tour, tangentiellement à la surface intérieure de l'enveloppe (10).