Brevet FR2709700A1 — publié le 19950317

La présente invention concerne les presses pour l'extraction d'un liquide d'une matière, notamment d'une matière végétale, comportant deux cylindres à axes parallèles entre lesquels la matière à traiter est comprimée pour en exprimer le liquide qu'elle contient, la surface périphérique d'au moins un des cylindres comportant des rainures circulaires pour l'évacuation du liquide. Théoriquement, dans ces presses, la pression exercée sur la matière est maximale dans le plan contenant les axes des cylindres et le volume de jus extrait est le résultat direct de la différence entre les volumes, vides exclus, à l'alimentation et à la sortie. On a en fait constaté que dans certaines applications, en particulier sur les moulins à canne, le volume de matière sortant des cylindres était supérieur à celui engendré par les cylindres et donc que le volume de jus extrait était inférieur à la valeur théorique calculée. Ce phénomène appelé réabsorption a été expliqué de la façon suivante le liquide exprimé doit traverser la couche de matière pour pouvoir s'en extraire en migrant vers les zones de plus faible pression que constituent les fonds des rainurages des cylindres pour remonter ensuite le long des rainures, en sens inverse du déplacement de la couche. Or la perméabilité de la matière qui diminue au fur et à mesure que l'on progresse vers le plan des cylindres fait que la pression maximale exercée par les cylindres sur la matière est atteinte en amont de ce plan, dans un plan appelé plan neutre à partir duquel le jus est emprisonné dans la matière fibreuse de la couche. La vitesse moyenne de la couche formée du mélange de matière et de jus emprisonné devient supérieure à la vitesse périphérique des cylindres et il se produit en quelque sorte une extrusion et/ou un glissement de la couche à pression constante à travers la sortie formé par les cylindres. L'inconvénient lié au phénomène de réabsorption est qu'une partie du liquide, qui aurait théoriquement dû être exprimée, traverse la zone de pression maximale pour être réabsorbée par la matière, lorsque celle-ci se dilate, à la manière d'une éponge, en sortant des cylindres et qu'une partie de l'énergie utilisée pour exprimer le jus est dépensée en pure perte. Le but de la présente invention est de limiter voire d'éliminer ce phénomène, pour augmenter l'efficacité des presses à cylindres, en exerçant une contre-pression sur la matière à la sortie des cylindres, de façon à limiter le glissement et/ou l'extrusion de la couche et en forçant le drainage du jus non plus en sens contraire mais dans le même sens que celui du défilement de la matière. La presse objet de la présente invention est caractérisée en ce que le plan des axes des cylindres est incliné vers l'aval, en considérant le sens de déplacement de la matière, en ce que des rainures circulaires, étroites et profondes sont usinées dans le cylindre inférieur, et en ce qu'une goulotte inclinée vers le bas est placée à la sortie du passage formé entre les cylindres et munie de moyens créant un étranglement et provoquant la mise en pression de la masse se trouvant dans la goulotte entre les cylindres et ledit étranglement. Cet étranglement pourra être créé par un barrage disposé transversalement à l'intérieur de la goulotte et dont la hauteur pourra être ajustée, soit manuellement, soit automatiquement, pour régler la pression dans la masse de matière se trouvant entre les cylindres et le barrage. Ce barrage pourra être monté sur l'une des parois de la goulotte de façon à pouvoir être déplacé à travers cette paroi, et des moyens pourront être prévus pour régler la section de passage entre le barrage et la paroi opposée de la goulotte. Le barrage pourra comporter, du côté tourné vers les cylindres, une face inclinée dans le sens de déplacement de la matière dans la goulotte de telle sorte que la pression exercée par la matière sur le barrage tende à le déplacer pour augmenter la section du passage entre le barrage et la paroi opposée de la goulotte, et des moyens élastiques seront prévus pour exercer sur le barrage un effort prédéterminé tendant à le déplacer pour diminuer la section dudit passage. Les moyens élastiques pourront être constitués par un ou plusieurs ressorts, contrepoids ou vérins reliés à un accumulateur hydropneumatique. La description qui suit se réfère au dessin l'accompagnant qui montre, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une représentation schématique d'une presse à cylindres réalisée conformément à l'invention, et La figure 2 est une vue en coupe partielle, suivant 2-2, de la presse de la figure 1. Sur la figure 1 on a représenté schématiquement une presse à deux cylindres 10, 12, destinée, par exemple, à l'extraction du jus d'une matière végétale, notamment du jus sucré des cannes a sucre. Les cylindres 10 et 12 sont disposés de telle sorte que le plan P-P contenant leurs axes est incliné vers l'aval, en considérant le sens de déplacement de la matière. L'angle d'inclinaison ot du plan P-P par rapport à la verticale pourra être compris entre 15 et 900. Cette presse est équipée d'une goulotte 14, placée à la sortie du passage formé entre les cylindres et sur laquelle est monté un barrage 16 créant un étranglement à l'intérieur de la goulotte. Celle-ci est inclinée vers le bas, son axe longitudinal étant approximativement perpendiculaire au plan des axes des cylindres. La goulotte a une section rectangulaire et comporte deux grands façades 18, parallèles aux axes des cylindres, et deux petits flancs 20 perpendiculaires à ces axes. A l'extrémité de la goulotte attenante aux cylindres, les grands façades 18 épousent le profil des cylindres pour éviter que la matière comprimée puisse s'échapper entre les cylindres et la goulotte. En particulier, lorsque les cylindres comportent des rainures circulaires, le bord des façades 18 est dentelé pour s'adapter à la surface des cylindres (figure 2). Les flancs 20 de la goulotte se prolongent au-delà du plan P-P des axes des cylindres, ces prolongements étant disposés de part et d'autre des cylindres et pratiquement au contact des faces d'extrémité des cylindres. Le barrage 16 est constitué par un volet 26 qui est monté de manière étanche dans l'ouverture créée entre les flans 20 dans une façade 18, en ayant la possibilité de pivoter autour d'un axe 17 parallèle aux axes des cylindres. Un ou plusieurs ressorts 24 poussent le volet 26 vers l'intérieur de la goulotte et des butées, non représentées, limitent ses déplacements. La face inférieure 26 du volet qui est tournée vers la sortie des cylindres, est inclinée par rapport à l'axe longitudinal de la goulotte de telle sorte que la résultante des forces de pression exercées sur cette face par la matière poussée dans la goulotte par les cylindres ait une composante parallèle à l'axe des ressorts 24 qui tend à soulever le barrage à l'encontre de l'action du ou des ressorts ; le tarage des ressorts détermine la pression dans la masse de matière située entre les cylindres et le barrage. Lorsque la matière à traiter, par exemple de la bagasse, est amenée à l'entrée des cylindres, au moyen de la goulotte d'alimentation 32, elle est comprimée entre les cylindres, de telle sorte que le jus extrait par pression s'écoule à travers la couche de matière, puis sur le cylindre inférieur 12 et est recueilli dans un collecteur 34 placé sous ce dernier. Une partie du jus s'écoule vers l'amont en sens inverse du sens de rotation du cylindre 12 ; l'autre partie s'écoule vers l'aval dans le sens de rotation du cylindre. Pour que le liquide puisse être évacué, surtout dans les zones où la pression est élevée, des rainures circulaires 36 sont usinées dans les cylindres, ces rainures étant suffisamment étroites et profondes pour qu'elles ne puissent pas être colmatées par la bagasse et que, par conséquent, le jus puisse s'y écouler librement ; des cylindres comportant de telles rainures sont couramment utilisés sur les moulins à canne. A la sortie du passage formé entre les cylindres, la bagasse est poussée par les cylindres dans la goulotte 14. Le barrage 16 fait obstacle à son avancement et crée une contre-pression dans la masse de matière située en amont, entre les cylindres et le barrage. Cette contre-pression est réglée par tarage des ressorts 24 ; les moyens pour régler la force des ressorts 24 et, par conséquent, la contre-pression sont classiques et n'ont pas été représentés. A cause des frottements de la bagasse sur les parois de la goulotte, la pression dans le plan P-P des axes des cylindres est nettement supérieure à la pression s'exerçant sur le barrage ; des essais permettent de déterminer le tarage des ressorts pour obtenir une efficacité maximale de la presse. Cette contre-pression évite que le jus extrait par pression soit réabsorbé par la matière en aval du plan P-P et l'inclinaison de ce plan ainsi que la présence des rainures 36 permettent son évacuation. Il est bien entendu que toutes les modifications qui peuvent être apportées au dispositif décrit par l'emploi de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. Par exemple, au lieu d'être constitué par un volet pivotant, le barrage pourrait être constitué par un volet monté sur la goulotte de façon à pouvoir coulisser transversalement à son axe longitudinal ; les ressorts poussant le barrage vers l'intérieur de la goulotte pourraient être remplacés par un ou plusieurs vérins reliés à un accumulateur hydropneumatique à pression contrôlée. La position du barrage pourrait être asservie à la pression dans la goulotte déterminée à partir des indications d'un ou plusieurs capteurs de contraintes placés sur les parois de la goulotte. Il faut enfin rappeler que le dispositif de l'invention peut s'adapter à toutes les presses existantes comportant au moins deux cylindres. Notamment, pour son adaptation à un moulin à canne classique, le dispositif sera installé derrière le cylindre supérieur et le cylindre inférieur d'entrée, à la place du cylindre inférieur de sortie et de la bagassière ; le moulin ainsi transformé permettra d'extraire au minimum le même débit de jus qu'un moulin classique avec des frais d'investissement et des coûts de fonctionnement plus faibles. REVENDICATIONS 1. Presse à cylindres pour l'extraction d'un liquide d'une matière végétale comprenant deux cylindres à axes parallèles, caractérisé en ce que le plan (P-P) des axes des cylindres (10, 12) est incliné vers l'aval, en considérant le sens de déplacement de la matière, en ce que des rainures circulaires, étroites et profondes (36) sont usinées au moins dans le cylindre inférieur (12), et en ce qu'une goulotte (14) inclinée vers le bas est placée à la sortie du passage formé entre les cylindres et munie de moyens (16) créant un étranglement et provoquant la mise en pression de la masse de matière se trouvant dans la goulotte entre les cylindres et ledit étranglement. 2. Presse à cylindres selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit étranglement est créé par un barrage (16) disposé transversalement à l'intérieur de la goulotte (14) et dont la hauteur peut être ajustée, soit manuellement, soit automatiquement, pour régler la pression dans la masse de matière se trouvant dans la goulotte en amont du barrage. 3. Presse à cylindres selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit barrage (16) est monté sur l'une des façades (18) de la goulotte et des moyens (24) sont prévus pour régler la section de passage entre le barrage et la façade opposée de la goulotte. 4. Presse à cylindres selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit barrage (16) comporte une face (26) inclinée dans le sens de déplacement de la matière dans la goulotte (14) de telle sorte que la pression exercée par la matière sur le barrage tende à le déplacer pour augmenter la section du passage entre le barrage et la façade opposée de la goulotte, et des moyens élastiques (24) sont prévus pour exercer sur le barrage un effort prédéterminé tendant à le déplacer pour diminuer la section dudit passage. 5. Presse à cylindres selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit barrage (26) est constitué par un volet pivotant autour d'un axe (17) parallèle aux axes des cylindres. 6. Presse à cylindres selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison du plan (P-P) des axes des cylindres par rapport à la verticale est compris entre 150 et 900.