Brevet FR2706808A1 — publié le 19941230

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 égal à la différence entre les volumes, vides exclus, à l'alimentation et à la sortie des cylindres. 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. 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 rainures des cylindres pour remonter ensuite le long de ces dernières, en sens inverse du déplacement de la couche. Or la perméabilité de la matière diminue au fur et à mesure que l'on progresse vers le plan des axes des cylindres ce qui 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 reste emprisonné dans la matière fibreuse de la couche La vitesse moyenne de la couche formée du mélange de matière et de jus emprisonné devient alors supérieure à la vitesse périphérique des cylindres et il se produit en quelque sorte une extrusion et/ou un glissement par rapport aux cylindres de la couche soumise à une pression constante, à travers la sortie du passage 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 à forcer le drainage du jus et son écoulement dans les rainures du ou des cylindres non plus en sens contraire mais dans le même sens que celui du défilement de la matière. Le dispositif objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il est constitué par une goulotte placée à la sortie des cylindres et munie de moyens créant un étranglement s'opposant au déplacement du courant de matière poussé dans la goulotte par les cylindres et provoquant la mise en pression de la masse de matière 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 seront prévus pour exercer sur le barrage un effort prédéterminé tendant à le déplacer pour diminuer la section dudit passage. Ces moyens pourront être constitués par un ou plusieurs ressorts, contrepoids ou vérins reliés à un accumulateur hydropneumatique. Dans le cas où la matière pressée doit être soumise à une extraction par pression complémentaire nécessitant une imbibition préalable, le barrage pourra être creux et raccordé à une alimentation en liquide et comporter sur sa face tournée vers l'aval des perforations permettant l'apport du liquide d'imbibition dans la masse de matière. L'invention a également pour objet une presse à cylindres caractérisée en ce que l'un au moins des cylindres comporte sur sa périphérie des rainures circulaires évasées, de préférence à section triangulaire, donnant en coupe axiale un profil en dents de scie, et au fond de ces premières rainures, des rainures étroites et profondes, de préférence à section rectangulaire, et en ce qu'elle comporte des moyens pour créer une contre-pression dans la couche de matière sortant du passage formé entre les cylindres. Ces moyens seront avantageusement constitués par un dispositif tel que décrit ciaessus. 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 équipée d'un dispositif conforme à l'invention, et La figure 2 est une we en coupe partielle, suivant 2-2, de l'ensemble 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 à sucre. Le cylindre inférieur 12 ou les deux cylindres comportent sur leur périphérie des rainures circulaires, à section triangulaire, 38 donnant, en coupe axiale, un profil en dents de scie aux cylindres ; des rainures circulaires, étroites et profondes 36, sont usinées au fond de chacune des rainures 38. Cette presse est équipée d'un dispositif conforme à l'invention et constitué par une goulotte 14, placée à la sortie du passage formé entre les cylindres, sur laquelle est monté un barrage 16 créant un étranglement à l'intérieur de la goulotte. La goulotte a une section rectangulaire et comporte deux grands cotés 18, parallèles aux axes des cylindres, et deux petits côtés 20 perpendiculaires à ces axes. A l'extrémité de la goulotte attenante aux cylindres, les grands côtés 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 à section triangulaire 38, comme représenté sur la figure 2, le bord des grands côtés est dentelé pour s'adapter à la surface des cylindres. Les petits côtés 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 caisson, en forme de barre ou de poutre creuse, dont la longueur est égale à la largeur de la goulotte et qui est monté de manière étanche dans une ouverture découpée dans l'un des grands côtés de la goulotte. Cette ouverture est munie de rebords 22 entre lesquels le barrage peut coulisser et qui servent à guider ses déplacements transversalement à l'axe de la goulotte. Un ou plusieurs ressorts 24 poussent le barrage vers l'intérieur de la goulotte, et des butées, non représentées, limitent ses déplacements. La partie du barrage qui pénètre dans la goulotte a la forme d'un coin, sa face 26 tournée vers la sortie des cylindres étant inclinée 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 aux rebords 22 qui tend à soulever le barrage à l'encontre de l'action du ou des ressorts 24 le tarage des ressorts détermine la pression dans la masse de matière située entre les cylindres et le barrage. L'autre face inclinée 28 du barrage est percée de trous et un tuyau 30 est raccordé au barrage pour permettre d'imbiber la matière, en aval du barrage, avec un liquide approprié lorsque la matière doit être soumise à une nouvelle extraction par pression. La distribution du liquide d'imbibition à l'aval du barrage, dans une zone où la matière est en expansion, à la manière d'une éponge, permet de réaliser cette opération avec une efficacité maximale. 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 les cylindres et est recueilli dans un collecteur 34 placé sous ces derniers. Le liquide peut être évacué, notamment dans les zones où la pression est élevée, par les rainures 36, 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 ; de telles rainures sont couramment utilisés sur les cylindres des moulins à canne, et connues sous le nom de rainures Messchaert. 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. La contre-pression ainsi créée dans le plan P-P réduit très nettement la réabsorption et, par conséquent, améliore l'extraction. 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 caisson prismatique, le barrage pourrait être constitué par un secteur de cylindre apte à pivoter autour de son axe disposé parallèlement aux axes des cylindres ; 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 ou par un système de contrepoids. 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. Pour certaines applications on pourra se dispenser d'équiper le barrage de moyens pour imbiber la matière, le barrage pouvant alors être constitué par une pièce pleine. 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 de préférence installé à la sortie du passage formé entre 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, en particulier, grâce à l'écoulement du jus entre la surface des cylindres et l'extrémité attenant de la goulotte, l'usure de cette dernière sera nettement plus faible que celle des raclettes de nettoyage et autres pièces en contact avec les cylindres sur les moulins à canne classiques. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour améliorer l'efficacité des presses à cylindres pour l'extraction d'un liquide d'une matière, notamment d'une matière végétale, comprenant deux cylindres à axes parallèles comportant des rainures circulaires pour l'évacuation du liquide extrait, caractérisé en ce qu'il est constitué par une goulotte (14) placée à la sortie du passage formé entre les cylindres (10-12) et munie de moyens (16) créant un étranglement dans la goulotte et provoquant la mise en pression de la masse de matière se trouvant dans la goulotte entre les cylindres et ledit étranglement. 2. Dispositif 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. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit barrage (16) est monté sur l'un des côtés (18) de la goulotte de façon à pouvoir être déplacé à travers une paroi de la goulotte, et des moyens (24) sont prévus pour régler la section de passage entre le barrage et la paroi opposée de la goulotte. 4. Dispositif 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 paroi opposée de la goulotte, et des moyens (24) sont prévus pour exercer sur le barrage un effort prédéterminé tendant à le déplacer pour diminuer la section dudit passage. 5. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit barrage (16) est creux et raccordé à une alimentation en liquide (30) et comporte sur sa face (28) tournée vers l'aval des perforations permettant l'apport d'un liquide dans la masse de matière ayant franchi le barrage. 6. Presse à cylindres pour l'extraction d'un liquide d'une matière, notamment d'une matière végétale, comprenant deux cylindres à axes parallèles, l'un au moins de ces cylindres comportant des rainures circulaires pour l'évacuation du liquide sur sa surface périphérique, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens (14-16) pour créer une contre-pression dans la couche de matière sortant du passage formé entre les cylindres (10-12) et en ce que des rainures étroites et profondes (36) sont usinées au fond de chacune des rainures (38) du ou des cylindres. 7. Presse à cylindres selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.