Brevet FR2781413A1 — publié le 20000128

La présente invention a pour objet un dispositif d'étanchéité d'une chambre de traitement d'une installation de pressurisation de produits solides ou liquides, comme par exemple des produits alimentaires. Le traitement par pressurisation de produits so- lides ou liquides a divers objectifs. Ces objectifs sont par exemple la conservation des produits, l'aromatisation à coeur de ces produits ou la modification de la texture desdits produits. Pour cela, il est connu de les soumettre à une pression comprise entre 1000 et 10000 bars. A cet effet, on utilise le plus souvent une en- ceinte étanche délimitant une chambre de traitement de vo- lume réduit dans laquelle on place les produits à pressuri- ser qui sont soumis à une haute pression. L'enceinte étanche peut être raccordée à une pompe destinée à mettre sous très haute pression un fluide de remplissage de la chambre de traitement. Dans le cas o le produit à traiter est un pro- duit solide contenu dans un emballage, l'emballage contenant le produit est placé dans la chambre de traitement et soumis à la pression d'un fluide de remplissage de ladite chambre de traitement. Dans le cas o le produit à pressuriser est un fluide, ce fluide contenu dans la chambre de traitement est soumis directement à la pression désirée et obtenue à l'aide de ladite pompe. Mais, ces dispositifs ne permettent pas de pres- suriser des quantités importantes de produit. On connaît également des dispositifs de pressu- risation de produits solides ou liquides qui permettent de traiter des quantités importantes de produit et qui compren- nent un tube formant une chambre de traitement, des moyens d'introduction et de retrait de la chambre de traitement du produit à pressuriser et du produit pressurisé et des moyens de compression dans ladite chambre de volumes successifs de produit pour traiter ledit produit. Les moyens de compression sont formés par un piston d'un vérin hautepression qui pénètre dans la chambre de traitement pour pressuriser les volumes successifs de produit. L'étanchéité de la chambre de traitement est réalisée par exemple au moyen de joints de type torique ou bien à lèvres, portés par le piston du vérin haute pression. Ces joints d'étanchéité sont réalisés dans des matériaux souples, comme par exemple un élastomère ou une matière plastique. Il est également connu pour réaliser l'étanchéi- té de la chambre de traitement d'utiliser une succession de barrières ayant chacune une fonction particulière. Mais, les dispositifs d'étanchéité utilisés jus- qu'à présent ne donnent pas entièrement satisfaction et ont une durée d'utilisation très limitée du fait de la pression régnant dans la chambre de traitement et du fait qu'il sont en appui permanent avec plus ou moins de force de serrage, sur la ou les surfaces de contact. L'invention a pour but d'éviter ces inconvé- nients en proposant un dispositif d'étanchéité d'une chambre de traitement d'une installation de pressurisation de pro- duits solides ou liquides qui assure l'étanchéité de cette chambre de traitement pendant les phases de pressurisation du produit et qui peut être facilement déplacé dans ladite chambre entre ces phases de pressurisation. L'invention a donc pour objet un dispositif d'étanchéité d'une chambre de traitement d'une installation de pressurisation de produits solides ou liquides, comme par exemple des produits alimentaires, du type comprenant un tube formant la chambre de traitement, des moyens d'intro- duction et de retrait de la chambre de traitement du produit à pressuriser et du produit pressurisé et des moyens de com- pression dans ladite chambre de volumes successifs de pro- duit pour traiter ledit produit, caractérisé en ce qu'il est formé par au moins un séparateur de section transversale correspondant sensiblement à la section transversale de la chambre de traitement et déformable circonférentiellement sous l'effet de la pression engendrée dans ladite chambre par les moyens de compression. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le séparateur est mobile dans la chambre de traitement indépendamment des moyens de compression ou est solidaire de ces moyens de compression, - le séparateur comprend, d'une part, une enve- loppe externe de forme générale cylindrique en métal non ferreux et munie d'un alésage et, d'autre part, un noyau central en matériau non métallique remplissant ledit alé- sage, - l'alésage de l'enveloppe présente une forme biconique dont les sommets convergent vers l'intérieur ou vers l'extérieur dudit séparateur, - l'alésage de l'enveloppe présente une forme cylindrique, - le séparateur comprend, d'une part, une enve- loppe externe de forme générale cylindrique en métal non ferreux et munie d'un trou borgne et, d'autre part, un noyau central en matériau non métallique remplissant ledit trou borgne, - le séparateur comprend, d'une part, une enve- loppe externe de forme générale cylindrique en métal non ferreux et munie d'un alésage et, d'autre part, un noyau central en matériau métallique remplissant ledit alésage, ledit noyau étant emmanché à force dans l'enveloppe et ména- geant, à chaque extrémité dudit adaptateur avec cette enve- loppe, une gorge circulaire concentrique à l'axe de ce sépa- rateur, - le métal non ferreux de l'enveloppe externe est un alliage à base de cuivre ou un alliage à base de bronze, - le matériau non métallique du noyau central est un matériau du type matière plastique ou du type élasto- mère, - le matériau métallique du noyau central est de l'acier inoxydable, - le séparateur est formé par une pièce monobloc de forme générale cylindrique en métal non ferreux et com- portant, à chaque extrémité, une gorge circulaire concentri- que à l'axe de ce séparateur. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, don- née à titre d'exemple et faite en référence aux dessins an- nexés, sur lesquels: - la Fig.1 est une vue schématique en élévation d'une installation de pressurisation comportant une chambre de traitement munie d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention, - les Figs. 2 à 6 sont des vues schématiques en coupe longitudinale de différents modes de réalisation du dispositif d'étanchéité conforme à l'invention. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une installation semi-continue de pressurisation d'un pro- duit liquide ou solide, comme par exemple un produit alimen- taire. Une installation identique a été décrite notam- ment dans la demande de brevet FR 97 07 194. Cette installation de pressurisation représentée à la Fig. 1 comprend notamment une structure porteuse 1 supportant: - un tube 2 formant une chambre interne 3 de traitement, de section circulaire et comportant deux extré- mités 2a et 2b ouvertes et opposées, - un premier organe rotatif 4 d'obturation de la chambre 3 et d'introduction dans cette chambre 3 de volumes successifs de produit à pressuriser, ledit premier organe rotatif 4 étant disposé autour de la première extrémité 2a de la chambre 3, - des moyens 5 de compression dans la chambre 3 de volumes successifs de produit pour pressuriser ledit pro- duit, lesdits moyens de compression étant disposés au niveau de la seconde extrémité 2b de ladite chambre 3, - et un second organe rotatif 6 de récupération des volumes successifs de produit pressurisé, ledit second organe rotatif 6 étant disposé au niveau de la seconde ex- trémité 2b de ladite chambre 3. Le premier organe rotatif 4 est formé par un ba- rillet 4a entraîné en rotation par un moto-réducteur 7 et qui comporte un orifice, non représenté, mettant en communi- cation selon la position de ce barillet 4a, la chambre de traitement 3 avec un réservoir 8 d'alimentation sous pres- sion du produit à pressuriser par l'intermédiaire d'un con- duit 9 et d'une pompe doseuse 10. Les moyens 5 de compression des volumes succes- sifs de produit sont formés par un piston 5a de section cir- culaire et fixé à l'extrémité libre d'une tige d'un vérin b. Le piston 5a est déplaçable dans l'axe de la chambre de traitement 3 pour pénétrer au niveau de la se- conde extrémité 2b de ladite chambre 3. Le second organe rotatif 6 est formé par un ba- rillet 6a entraîné en rotation par un moto-réducteur 11 et qui comporte un orifice, non représenté, mettant en communi- cation selon la position de ce barillet 6a, la chambre de traitement 3 avec un réservoir de récupération 12 du produit pressurisé par l'intermédiaire d'un conduit 13. Lors de la pressurisation de chaque volume de produit dans la chambre de traitement 3 par le piston 5a du vérin haute pression 5b, l'étanchéité de ladite chambre de traitement 3 est réalisée par des séparateurs 20 qui seront décrits ultérieurement. La pressurisation de volumes successifs de pro- duit dans la chambre de traitement 3 est réalisée de la fa- çon suivante. Tout d'abord, on introduit à l'aide du barillet 4a du premier organe rotatif 4, au niveau de la première ex- trémité 2a de la chambre 3, un premier séparateur 20, puis on obture la seconde extrémité 2b de la chambre 3 par le ba- rillet 6a du second organe rotatif 6 et on injecte dans la chambre 3 à l'aide du barillet 4a du premier organe rotatif 4 et du réservoir 8, un premier volume de produit à pressu- riser de façon à déplacer le premier séparateur 20 jusqu'à la seconde extrémité 2b de ladite chambre 3. On introduit dans la chambre 3, à l'aide du ba- rillet 4a du premier organe rotatif 4, un second séparateur , on obture par le barillet 4a la première extrémité 2a de la chambre 3 et on comprime par le déplacement du piston 5a le premier volume de produit jusqu'à une pression déterminée pour traiter ce premier volume de produit. Après cette première opération, on ouvre la se- conde extrémité 2b de la chambre 3, on évacue de la chambre 3 par le barillet 6a du second organe rotatif 6, le premier séparateur 20 et le premier volume de produit pressurisé par l'injection à l'aide du premier organe rotatif 4 d'un second volume de produit à pressuriser. Le premier volume de produit pressurisé est éva- cué dans le réservoir 12 de récupération par le conduit 13. Après la fermeture de la seconde extrémité 2b de la chambre 3 par le barillet 6a et l'injection dans ladite chambre 3 du second volume de produit à pressuriser, on in- troduit dans la chambre 3 à l'aide du premier organe rotatif 4 un séparateur 20 et on renouvelle le cycle pour la tota- lité du produit à traiter. L'installation comporte des moyens d'achemine- ment des séparateurs 20 entre chaque organe rotatif 4 et 6 et qui sont formés par un tube 15 parallèle à la chambre de traitement 3 et s'étendant entre lesdits barillets 4a et 6a. En se reportant maintenant aux Figs. 2 à 6, on va décrire plusieurs modes de réalisation de séparateur 20. D'une manière générale, le séparateur 20 pré- sente une section transversale correspondant sensiblement à la section transversale de la chambre de traitement 3 et est déformable circonférentiellement sous l'effet de la pression engendrée dans la chambre de traitement 3 par les moyens de compression 5. Selon deux modes de réalisation représentés aux Figs. 2 et 3, le séparateur 20 comprend, d'une part, une en- veloppe 21 externe de forme générale cylindrique en métal non ferreux et munie d'un alésage 22 et, d'autre part, un noyau central 23 en matériau non métallique remplissant le- dit alésage 22. Le diamètre externe de l'enveloppe 21 est légè- rement inférieur au diamètre interne de la chambre de trai- tement 3 pour ménager un faible jeu quand le séparateur 20 n'est pas soumis à la pression engendrée par les moyens 5 de compression. L'enveloppe 21 comporte à sa périphérie au moins un élément 24 en saillie et en matériau souple dont la fonc- tion première est d'assurer l'étanchéité lors de la phase de pressurisation et qui permet le maintien dudit séparateur 20 dans l'axe de la chambre de traitement 3. Dans l'exemple de réalisation représenté aux Figs. 2 et 3, l'enveloppe 21 comporte deux éléments 24. Selon le premier mode de réalisation représenté à la Fig.2, l'alésage 22 de l'enveloppe 21 présente une forme biconique dont les sommets convergent vers l'intérieur du séparateur 20. Selon le second mode de réalisation représenté à la Fig. 3, l'alésage 22 de l'enveloppe 21 présente une forme biconique dont les sommets convergent vers l'extérieur du séparateur 20. Selon une variation non représentée, l'alésage de l'enveloppe 21 présente une forme cylindrique. De plus, chaque extrémité de l'alésage 22 est obturée par une plaque métallique de fermeture 25 solidaire du noyau central 23 et ménageant avec la paroi dudit alésage 22 un espace annulaire 26. Les plaques de fermeture 25 sont fixées sur le noyau central 23, soit par collage (Fig.2) soit par vissage (Fig. 3), ou encore par emmanchement à force. Le métal non ferreux de l'enveloppe externe 21 est un alliage à base cuivre ou un alliage à base de bronze et le matériau non métallique du noyau central 23 est un ma- tériau du type matière plastique ou du type élastomère. Lors de la pressurisation du produit dans la chambre de traitement 3, le séparateur 20 se déforme circon- férentiellement du fait de la pression exercée sur ce sépa- rateur 20 par déplacement du piston 5a du vérin haute pres- sion 5b dans la chambre de traitement 3. En effet, la pression s'exerce sur chaque extré- mité du séparateur 20 si bien que le matériau du noyau cen- tral 23 se comprime axialement et se dilate circonféren- tiellement entraînant de ce fait la déformation circonfé- rientielle de l'enveloppe 21 en métal non ferreux. Ainsi, lors de la pressurisation du produit à traiter dans la chambre de traitement 3, l'enveloppe externe 21 du séparateur 20 s'applique contre la paroi interne de la chambre de traitement 3 et contribue ainsi à l'étanchéité de cette chambre de traitement 3. En fin d'opération de traitement du produit, le séparateur 20, n'étant plus soumis à la pression, retrouve ses dimensions initiales permettant ainsi au séparateur 20 de pouvoir circuler dans la chambre de traitement 3 et dans le tube de transfert 15. Selon un autre mode de réalisation représenté à la Fig.4, le séparateur 20 comprend, d'une part, une enve- loppe externe 31 de forme générale cylindrique en matériau non ferreux et munie d'un trou borgne 32 et, d'autre part, un noyau central 33 en matériau non métallique remplissant ledit trou borgne 32. Le diamètre externe de l'enveloppe 31 est légè- rement inférieur au diamètre interne de la chambre de trai- tement 3 pour ménager un faible jeu quand le séparateur 20 n'est pas soumis à la pression engendrée par les moyens 5 de compression. L'enveloppe 31 comporte à sa périphérie au moins un élément 34 en saillie et en matériau souple dont la fonc- tion première est d'assurer l'étanchéité lors de la phase de pressurisation et qui permet le maintien dudit séparateur 20 dans l'axe de la chambre de traitement 3. L'extrémité ouverte du trou borgne 32 est obtu- rée par un plaque métallique de fermeture 35 solidaire du noyau central 33 et ménageant avec la paroi du trou borgne 32 un espace annulaire 36. La plaque de fermeture 35 est fixée sur le noyau central 33, soit par collage, soit par vissage, soit pas em- manchement à force. Le métal non ferreux de l'enveloppe externe 31 est un alliage à base de cuivre ou un alliage à base de bronze et le matériau non métallique du noyau central 33 est un matériau du type matière plastique ou du type élastomère. Lors de la pressurisation du produit dans la chambre de traitement 3, la pression engendrée par le piston a du vérin 5b s'exerce sur le séparateur 20 si bien que le matériau du noyau central 33 se comprime axialement et se dilate circonférentiellement entraînant ainsi la déformation circonférentielle de l'enveloppe 31 en métal non ferreux. L'enveloppe externe 31 du séparateur 20 s'appli- que contre la paroi interne de la chambre de traitement 3. La déformation du séparateur 20 permet donc de contribuer à l'étanchéité de la chambre de traitement 3. En fin d'opération de traitement du produit, le séparateur 20 n'étant plus soumis à la pression, retrouve ses dimensions initiales, définies pour lui permettre de circuler dans la chambre de traitement 3 et le tube de re- tour 15. Selon un quatrième mode de réalisation représen- té à la Fig.5, le séparateur 20 comprend, d'une part, une enveloppe externe 41 de forme générale cylindrique en métal non ferreux et munie d'un alésage 42 et, d'autre part, un noyau central 43 en matériau métallique remplissant ledit alésage 42. Le noyau central 43 est emmanché à force dans l'enveloppe 41 de manière à former un ensemble indémontable. Le noyau central 43 ménage, à chaque extrémité du séparateur 20 avec l'enveloppe 41, une gorge circulaire 44 concentrique à l'axe de ce séparateur 20. Dans ce cas également le diamètre externe de l'enveloppe 41 est légèrement inférieur au diamètre interne de la chambre 3 pour ménager un faible jeu quand le sépara- teur 20 n'est pas soumis à la pression engendrée par les moyens 5 de compression. L'enveloppe 41 comporte à sa périphérie au moins un élément 45 en saillie et en matériau souple dont la fonc- tion première est d'assurer l'étanchéité lors de la phase de pressurisation et qui permet le maintien dudit séparateur 20 dans l'axe de la chambre de traitement 3. Le métal non ferreux de l'enveloppe externe 41 est un alliage à base de cuivre ou un alliage à base de bronze et le matériau métallique du noyau central 43 est par exemple de l'acier inoxydable. Lors du traitement du produit dans la chambre de traitement 3, la pression engendrée par le piston 5a du vé- rin 5b s'établit dans la gorge 44 du séparateur 20 si bien que les extrémités de l'enveloppe externe 41 se déforment circonférentiellement du fait de la présence des gorges cir- culaires 44. La déformation des extrémités de l'enveloppe ex- terne 41 permet de contribuer à l'étanchéité de la chambre de traitement 3. En fin d'opération de traitement du produit, le séparateur 20 n'étant plus soumis à la pression, retrouve ses dimensions initiales, définies pour lui permettre de circuler dans la chambre de traitement 3 et le tube de re- tour 15. Selon un dernier mode de réalisation représenté à la Fig. 6, le séparateur 20 est formé par une pièce mono- bloc 50 de forme générale cylindrique en métal non ferreux et comportant, à chaque extrémité, une gorge circulaire 51 concentrique à l'axe de ce séparateur 20. Le métal non ferreux de la pièce monobloc 50 est par exemple un alliage à base de bronze. Le diamètre externe de la pièce monobloc 50 est légèrement inférieur au diamètre de la chambre de traitement 3 pour ménager un faible jeu quand le séparateur 20 n'est pas soumis à la pression engendrée par les moyens 5 de com- pression. Cette pièce monobloc 50 comporte à sa périphérie au moins un élément 52 en saillie et en matériau souple dont la fonction première est d'assurer l'étanchéité lors de la phase de compression et qui permet le maintien dudit sépara- teur 20 dans l'axe de la chambre de traitement 3. Lors de la pressurisation du produit dans la chambre de traitement 3 par déplacement du piston 5a du vé- rin haute-pression 5b, la pression s'établit dans la gorge 51 du séparateur 20 si bien que le bord périphérique 53 des * extrémités de la pièce monobloc 50 se déforme circonféren- tiellement. Cette déformation des bords périphériques 53 permet de contribuer à l'étanchéité de la chambre de traite- ment 3 au cours de la pressurisation du produit. En fin d'opération de traitement du produit, le séparateur 20 n'étant plus soumis à la pression, retrouve ses dimensions initiales qui ont été définies pour lui per- mettre de circuler dans la chambre de traitement 3 et dans le tube de retour 15. La gorge 44 ou 51 des séparateurs 20 représentés sur les Figs. 5 et 6 peuvent avoir des bords parallèles à l'axe du séparateur 20 ou avoir un bord interne parallèle à cet axe et un bord externe incliné en direction de la péri- phérie du séparateur 20. Dans l'installation de pressurisation précédem- ment décrite, les séparateurs 20 sont mobiles dans la cham- bre de traitement 3 indépendamment des moyens 5 de compres- sion. Selon une variante, un séparateur 20 est soli- daire des moyens 5 de compression, c'est à dire du piston 5a du vérin haute pression 5b. Le dispositif selon l'invention permet de réali- ser, par des moyens simples, l'étanchéité d'une chambre de traitement d'une installation de pressurisation de produits solides ou liquides, comme par exemple de produits alimen- taires. Cette étanchéité est obtenue par la modification du profil de chaque séparateur de façon séquentielle ce qui permet la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif se- mi-continu de pressurisation de produits liquides ou soli- des. Grâce à ce dispositif d'étanchéité, il est pos- sible de traiter des quantités importantes de produits avec toutes les garanties nécessaires de sécurité, tout en con- servant au produit ses qualités originelles. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité d'une chambre de traitement (3) d'une installation de pressurisation de pro- duits solides ou liquides, comme par exemple des produits alimentaires, du type comprenant un tube (2) formant la chambre de traitement (3), des moyens (4, 6) d'introduction et de retrait de la chambre de traitement (3) du produit à pressuriser et du produit pressurisé et des moyens (5) de compression dans ladite chambre (3) de volumes successifs de produit pour traiter ledit produit, caractérisé en ce qu'il est formé par au moins un séparateur (20) de section trans- versale correspondant sensiblement à la section transversale de la chambre de traitement (3) et déformable circonféren- tiellement sous l'effet de la pression engendrée dans ladite chambre (3) par les moyens (5) de compression. 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit séparateur (20) est mo- bile dans la chambre de traitement (3) indépendamment des moyens (5) de compression. 3. Dispositif d'étanchéité selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit séparateur (20) est so- lidaire des moyens (5) de compression. 4. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit séparateur (20) comprend, d'une part, une enveloppe externe (21) de forme générale cylindrique en métal non ferreux et munie d'un alésage (22) et, d'autre part, un noyau central (23) en matériau non métallique remplissant ledit alésage (22). 5. Dispositif d'étanchéité selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que l'alésage de l'enveloppe (21) présente une forme cylindrique. 6. Dispositif d'étanchéité selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que l'alésage (22) de l'enveloppe (21) présente une forme biconique dont les sommets conver- gent vers l'intérieur dudit séparateur (20). 7. Dispositif d'étanchéité selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que l'alésage (22) de l'enveloppe (21) présente une forme biconique dont les sommets conver- gent vers l'extérieur dudit séparateur (20). 8. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelcon- que des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que chaque extrémité de l'alésage (22) est obturée par une plaque de fermeture (25) solidaire du noyau central (23) et ménageant avec la paroi dudit alésage (22) un espace annulaire (26). 9. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit séparateur (20) comprend, d'une part, une enveloppe externe (31) de forme générale cylindrique en métal non ferreux et munie d'un trou borgne (32) et, d'autre part, un noyau cen- tral (33) en matériau non métallique remplissant ledit trou borgne (32). 10. Dispositif d'étanchéité selon la revendica- tion 9, caractérisé en ce que l'extrémité ouverte du trou borgne (32) est obturée par une plaque de fermeture (35) so- lidaire du noyau central (33) et ménageant avec la paroi dudit trou borgne (32) un espace annulaire (36). 11. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit séparateur (20) comprend, d'une part, une enveloppe externe (41) de forme générale cylindrique en métal non ferreux et munie d'un alésage (42) et, d'autre part, un noyau central (43) en matériau métallique remplissant ledit alésage (42), ledit noyau (43) étant emmanché à force dans l'enveloppe (41) et ménageant, à chaque extrémité dudit séparateur (20) avec cette enveloppe (41), une gorge circulaire (44) concen- trique à l'axe de ce séparateur (20). 12. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelcon- que des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que le mé- tal non ferreux de l'enveloppe externe (21; 31; 41) est un alliage à base de cuivre ou un alliage à base de bronze. 13. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelcon- que des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le ma- tériau non métallique du noyau central (23; 33) est un ma- tériau du type matière plastique ou du type élastomère. 14. Dispositif d'étanchéité selon la revendica- tion 11, caractérisé en ce que le matériau métallique du noyau central (43) est de l'acier inoxydable. 15. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit séparateur (20) est formé par une pièce monobloc (50) de forme générale cylindrique en métal non ferreux et compor- tant, à chaque extrémité, une gorge circulaire (51) concen- trique à l'axe de ce séparateur (20). 16. Dispositif d'étanchéité selon la revendica- tion 15, caractérisé en ce que le métal non ferreux de la pièce monobloc (50) est un alliage à base de bronze.