Brevet FR2852266A1 — publié le 20040917

I La présente invention concerne un dispositif de pressage pour presse de déshydratation, cette presse comprenant au moins une bande filtrante sans fin mobile. Usuellement, les filtres à bandes utilisées pour déshydrater des 5 boues mettent en oeuvre des toiles filtrantes synthétiques ou métalliques tendues entre des rouleaux. La tension de ces toiles est limitée par la résistance mécanique, à la qualité de leur jonction et à l'allongement de ces dernières. D'autres techniques de pressage ont été utilisées en emprisonnant 10 des toiles filtrantes entre des plaques métalliques ou des bandes de caoutchouc dont l'écartement et la vitesse de défilement sont réglés en fonction de la nature des boues. La qualité de la géométrie de ces machines est un élément important à l'obtention des résultats escomptés. Le degré de siccité obtenue est relativement faible. 15 L'intensité du pressage est en effet restreint, en raison de la limitation de tension possible des toiles pour les machines dites de ", basse pression " et pour les difficultés d'évacuation des eaux pour les presses dites de " haute pression >, des poches d'eau pouvant se produire parmi le gâteau; l'évacuation ne peut se faire que par les côtés des toiles, la contention des boues 20 pour former Le gâteau étant rendue difficile à des pressions importantes. La migration de l'eau se trouve grandement diminuée en raison de l'emprisonnement relativement étanche des toiles. La centrifugation est une autre technique utilisée, donnant de bons résultats. Cependant, son exploitation est onéreuse. Le pressage au moyen de filtres à plateaux est une autre solution, mais présente l'inconvénient de travailler par séquences: remplissage, pressage, et évacuation, si bien que le temps de cycle s'en trouve allongé. La présente invention vise à supprimer les inconvénients liés, d'une part, aux problèmes de limitation de tension des toiles et, d'autre part, à 30 l'enfermement des toiles entre des plaques rigides -dites ( L'idée à la base de L'invention est d'utiliser un moyen souple, mais très résistant à la traction, qui est tendu fortement entre des rouleaux afin d'enfermer une ou plusieurs toiles filtrantes tout en laissant passer l'eau ou filtrat. Entre les rouleaux, la rigidité obtenue par la tension peut servir à conditionner les boues pour une meilleure alimentation du ou des cylindres de pressage. Conformément à l'invention, ce moyen souple consiste en une série de bandes -ou rubans- disposés parallèlement les uns à côté des autres, et se déplaçant conjointement. Toutefois, ces rubans contigus ne sont pas tout à fait jointifs, si bien qu'il existe entre deux rubans adjacents un certain jeu 10 constituant un interstice qui autorise le passage de l'eau contenu dans le gâteau dont le pressage est assuré, avec une force importante, par ces rubans. Cet effort élevé est développé par les rubans uniquement, sans qu'il soit nécessaire de solliciter fortement les toiles filtrantes en traction. Des glissières peuvent être avantageusement utilisées, soit pour 15 donner un appui supplémentaire ou bien une forme. Des rubans plus ou moins larges, d'épaisseur, de résistance ou de nature différente peuvent être utilisées. Pour une largeur de ruban donnée, on peut jouer sur le nombre de rubans pour constituer la largeur de travail souhaitée. Exemples de ruban: feuillard métallique traité revêtu ou non, bande synthétique, courroie caoutchouc, ces dernières pouvant être armées de fibres, et percées de trous (ou ajours) afin d'en améliorer les performances, ceci en fonction des produits à filtrer. La série de rubans de pressage peut s'enrouler plus ou moins 25 complètement sur le/les rouleau(x). Ainsi, il est possible de faire varier la pression exercée sur les toiles filtrantes. De plus, au sein d'une même série, l'angle d'enroulement de chaque ruban n'est pas nécessairement le même. Il peut être avantageux de prévoir un angle d'enroulement important pour les rubans latéraux externes, cet 30 angle diminuant progressivement vers la zone centrale de manière à mieux enserrer la matière en amont du rouleau déshydrateur. Une ou plusieurs toiles peuvent être emprisonnées entre le ou les rubans presseurs et ce(s) rouleau(x). Les éléments constituants d'une telle presse sont en majeure 35 partie des pièces de révolution circulaires, faciles à exécuter. La vitesse de défilement des bandes, qui se fait en continu, n'est limitée que par des conditions liées aux qualités des boues ou autres matières à déshydrater, et non par l'inertie comme c'est le cas lorsqu'on utilise des tuiles. L'eau -ou autre filtrat- ne souille pas d'organe mécanique de la presse, ce qui réduit les risques de corrosion et d'usure. Les rubans sous tension assurent le pressage, alors que les bandes de filtration ont essentiellement un rôle de convoyage et de calibrage des boues ou fibres. Les rubans de pressage peuvent êtres quasi-jointifs ou plus ou 10 moins écartés l'un de l'autre; il suffit que la migration de l'eau (ou autres Liquides) à travers la ou les toiles filtrantes soit rendue possible à travers les interstices (jeux) inter rubans. Dans le cas de rubans de tension métalliques, à faces lisses, on voit tout de suite l'avantage de l'utilisation, simple ou combinée, d'un racleur et/ou 15 d'une rampe de soufflage ou d'aspiration directement sur Le dos desdits rubans. En effet, l'eau ou substrat extrait du gâteau pendant sa compression ne doit pas remouiller ce dernier avant que la pression ne diminue lors de son arrivée dans la zone aval hors compression du cylindre. On peut aussi adjoindre à ce procédé, en complément, d'autres 20 moyens de filtration additionnels, pouvant éventuellement relever de techniques différentes. Ce type de conception est adaptable pour des boues urbaines, industrielles, mais aussi pour des pulpes de fruits et légumes, etc. On peut imaginer n'utiliser qu'une toile seulement, amenant la 25 boue ou les fibres entre le rouleau et les rubans de pressage, mais aussi un empilage de toiles, pouvant être de qualités ou de structures similaires ou différentes: toiles tissées, feutres, caoutchouc, etc. Il est possible de superposer plusieurs couches de rubans de pressage pour augmenter la pression ou la rigidité de l'ensemble, ces rubans 30 agissant alors comme les brins multiples d'une éLingue constituée de fibres. Les rubans presseurs peuvent êtres utilisés seulement sur une portion de filtration; elles peuvent presser une ou plusieurs toiles filtrantes en sandwich entre deux bandes de tension, et même de façon alternée. L'avantage de ce procédé est beaucoup plus performant que le 35 pressage par tension des toiles même si celles ci sont pincées par un ou plusieurs rouleaux de pressage; la rigidité de ces rouleaux n'est d'ailleurs pas assurée, car ils sont exposés au risque du flambage ce qui, dans ce cas, les rend inefficaces. Le fait de maintenir une pression continue, et de surcroît importante, évite la réabsorption de l'eau ou substrat par le gâteau d'autant plus 5 des systèmes de récupération de l'eau sont placés en périphérie des rubans de pressage, au niveau des rouleaux; ceci réduit te risque d'usure prématurée des toiles filtrantes. Le fait d'avoir un pressage souple, permet d'éviter les poches d'eau, car tes rubans de pressage viennent combler les éventuels manque de 10 substrat. Il en va de même dans le cas d'une irrégularité du gâteau, les rubans presseurs pouvant, grâce à leur indépendance, compenser les possibles variations d'épaisseur. Il est possible aussi de faire varier la tension de certains rubans en 15 fonction de leur position sur les rouleaux; les rubans extérieurs, par exempte, peuvent être tendus plus fermement afin de mieux contenir la boue dans certains cas. Un contrôle de tension peut être mis en place pour chaque ruban, notamment par des moyens mécaniques ou hydrauliques idoines. La qualité de surface des rubans de pressage a son importance; moins il y a d'irrégularités ou de rugosité de surface, plus aisément se fait l'évacuation de l'eau par les racleurs, rigides ou souples. Des anneaux souples peuvent être disposés aux extrémités du (ou des) rouleau(x) déshydrateur(s) pour assurer l'étanchéité de la (ou des) toile(s). 25 L'écoulement de l'eau ne saurait altérer les rubans presseurs. Pendant le déplacement de ces rubans dans les zones de non enroulement, chacun d'eux peut subir une déformation afin de permettre le bon maintien des toiles filtrantes et l'écoulement de l'eau, ou autre filtrat, entre chaque interstice. On peut aussi déformer temporairement les rubans presseurs latéraux dans ta zone avant le pressage au moyen de patins ou de galets, de façon à créer une cuvette (section en forme d'auge) apte à mieux contenir une boue liquide dans sa phase d'égouttage. Le ou les rouleaux moteurs sont disposés de manière à entraîner 35 les brins en fonction de la position du ou des rouleaux de pressage. Une motorisation du rouleau de pressage peut permettre le cisaillement de la boue, la force exercée par la rotation créant un glissement apte à favoriser l'imbrication mutuelle des constituants de ta boue. L'alignement des axes des rouleaux ainsi que leur position dans 5 l'espace peut varier en fonction des applications demandées et/ou ou contraintes requises. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de La description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent - à simple titre d'exemples- des modes de 10 réalisation possibles. Sur ces dessins: La figure 1 représente de manière schématique une presse filtrante utilisant un dispositif de pressage à rubans conforme à l'invention. La figure 2 montre, en perspective, ce dispositif au niveau du 15 rouleau déshydrateur. La figure 3 est un détail (1/2 vue) montrant un système de contention latéral susceptible d'être utilisé pour empêcher l'échappement intempestif de la boue sur un côté des bandes filtrantes. La figure 4 est un schéma montrant le montage d'un rouleau de 20 renvoi des rubans. La figure 5 est une vue partielle d'une variante de la presse. La figure 6 est une section selon le plan vertical transversal VI-VI de la figure 5. Les figures 7B et 7C sont des vues de détail en coupe transversale 25 d'un ruban, illustrant la possibilité de vrillage de ce ruban. La figure 8 montre, en perspective, un tronçon de ruban ainsi vrillé à 90 . La figure 9 illustre une configuration "en auge" (cuvette) de la série de rubans. Sur la figure 1, on a désigné par les références 1 et 2 deux bandes (ou toiles) filtrantes, par exemple en matière synthétique poreuse, et par la référence 3 un tambour principal cylindrique qui sera désigné ci- après rouleau déshydrateur, d'axe horizontal X-X' s'étendant transversalement par rapport auxdites bandes. Ce tambour, plein ou creux, est par exemple en acier inoxydable; sa surface est lisse. Il peut être éventuellement revêtu d'une garniture plus ou moins souple, telle qu'une couche de caoutchouc par exemple. La référence 4 désigne un ensemble de rubans parallèles adjacents. La référence 5 désigne un racleur en forme de lame. Les références 6 et 7 concernent respectivement une trémie distributrice de la matière M à déshydrater et un réceptacle pour recueillir le produit sec S. La référence 8 se rapporte à un bac de récupération d'eau au cours d'une phase d'égouttage précédant le pressage de la matière. Les bandes filtrantes 1 et 2 sont des bandes sans fin convenablement guidées sur des rouleaux de renvoi et de maintien 10-11, respectivement 20, dont certains sont moteurs, de manière à les entraîner 15 conjointement selon un mouvement continu et à vitesse uniforme. Elles sont guidées sur leurs rives par des moyens connus non représentés, tels que des glissières par exemple. Le sens de déplacement des bandes 1, 2 est symbolisé par les flèches f1, respectivement f2. La bande 1 présente un brin supérieur horizontal sur lequel la matière M à traiter, relativement liquide, est déposée de manière continue à partir de la trémie 6, sous forme d'une couche. Sur ce brin s'opère un égouttage gravitaire, symbolisé par les flèches e, qui réduit la fluidité de la matière. L'eau - ou autre filtrat- est recueillie dans le bac 8. 25 La matière transportée par la bande 1 se trouve progressivement emprisonnée entre cette dernière et l'autre bande 2, car elles ont une trajectoire convergente, qui arrive en amont de la partie supérieure du rouleau déshydrateur 3. Le sens de rotation de ce dernier est figuré par la flèche R. La matière, prise en sandwich entre les deux bandes filtrantes 1 et 2, parcourt te 30 rouleau 3 sur une portion d'angle correspondant à un peu moins d'un demi-tour, par exemple de l'ordre de 1500, Le rouleau déshydrateur peut être motorisé, c'est-à-dire entraîné positivement en rotation (par exemple au moyen d'un moteur électrique) ou monté fou autour de son axe; dans ce cas son entraînement est induit par le 35 mouvement des bandes qui s'appliquent contre lui. Le dispositif selon l'invention assure un pressage élevé des deux bandes filtrantes et de la matière qu'elles transportent contre le rouleau déshydrateur au cours de leur renvoi sur ce dernier. Comme on le voit sur la figure 2, ce dispositif comprend une série 5 de rubans parallèles disposés côte à côte. Ce sont des rubans sans fin souples et flexibles, qui s'appliquent contre la bande extérieure 2. Chaque ruban est convenablement guidé par des moyens connus non représentés (patins, galets, etc.) de manière à être immobilisé en direction transversale, de sorte que tous les rubans de la série demeurent en permanence 10 côte à côte et quasi-jointifs. Ces rubans passent sur des rouleaux de renvoi 40, 41, dont l'un au moins est moteur. Ils sont mobiles conjointement. Leur sens de déplacement est symbolisé par la flèche g. Les rubans, par exemple en acier, sont très résistants à la traction. Ils ont des faces bien lisses, sans aspérités. Ils sont appliqués sous une forte tension contre la bande 2 au niveau de Leur enroulement partiel autour du rouleau déshydrateur 3. A cet effet, l'un au moins (41) des rouleaux de renvoi est avantageusement déplaçable, 20 par exemple sous l'action d'un vérin hydraulique 42 apte à développer cette tension. Une pression très importante est ainsi exercée par la série de rubans 4 sur le gâteau au cours de son parcours autour du rouleau déshydrateur. Comme on le voit sur la figure 2, un très léger espacement "x" est 25 ménagé entre les rubans presseurs 4. Ces espaces constituent des interstices qui autorisent le passage du filtrat (eau, jus ou autre liquide). Le fittrat se trouve extrait efficacement par suite de la forte pression. Cette extraction, qui se fait radialement, entre les rubans 4, est symbolisée par les flèches i aux figures 1 et 2. Un racleur 5 disposé à la base du rouleau déshydrateur élimine ce filtrat de telle façon qu'it ne puisse pas "remouiller" le rétentat, lequel demeure encore emprisonné entre les bandes 1 et 2. Le filtrat est recueilli dans un réceptacle approprié 50. A la sortie du rouleau déshydrateur tes deux bandes filtrantes 1, 2 s'écartent l'une de t'autre, et les rubans presseurs s'en écartent également, leurs trajectoires étant divergentes. Le produit déshydraté S est enlevé de la bande inférieure 2, par exemple au moyen d'un racleur 70 et est récupéré dans le réceptacle 7. Le racLeur 5 peut consister en une lame à bord biseauté, rigide ou souple. Elle s'applique contre ta face dorsale des rubans 4, à surface lisse. L'usure est ainsi limitée. Les bandes filtrantes ne sont aucunement agressées. 10 En lieu et place, ou en complément, du racLeur 5, on pourrait utiliser d'autres organes favorisant l'élimination du filtrat: brosse, rampe aspirante ou soufflante, par exemple. Sur la figure 2, la référence L désigne la largeur des rubans. Tous les rubans peuvent avoir la même largeur. Ce n'est cependant 15 pas obligatoire. Leur longueur, ni leur trajectoire, au sein de la série de rubans, n'est pas forcément identique. Sur la figure 3, les deux rubans 4b, 4a situés sur les bords sont moins larges que les autres. Ces largeurs plus faibles s'accommodent mieux à un 20 écrasement des bords, qui implique une légère déflection transversale des rubans dans cette zone. Un jonc 100 formant joint d'étanchéité, qui est pincé entre le ruban 4a et les bandes filtrantes est prévu à ce niveau pour empêcher l'échappement latéral de la matière. Ce jonc pourrait être situé entre les deux bandes filtrantes 1, 2 ou 25 entre la bande interne 1 et le rouleau déshydrateur 3. Ce jonc est par exemple un cordon en caoutchouc synthétique; il est mobile longitudinalement; il est guidé par des poulie à gorge appropriées et ce déplace en synchronisme avec l'ensemble constitué par la paroi du rouleau déshydrateur, les deux bandes filtrantes, et le ruban presseur 4a. Tous les rubans presseurs ne sont pas forcément soumis à ta même force de tension. Avantageusement les rubans latéraux sont soumis à une tension plus grande que les autres pour contrarier ce risque d'échappement latéral de la matière (même en l'absence d'un jonc). Chaque ruban 4 a un contour fermé. 35 Il est fabriqué à partir d'une lame plate cintrée, dont les extrémités sont fixées l'une à l'autre. Pour éviter toute solution de continuité, qui risquerait d'altérer les bandes filtrantes et/ou les rouleaux de renvoi, et poserait des difficultés de glissement au niveau du racleur, il est souhaitable que les deux extrémités de la lame soient raccordées bout à bout, par leur tranche, sans donner naissance à une quelconque surépaisseur. Une jonction par soudage ou collage répond bien à cet impératif. Une autre solution est d'obtenir des bandes annulaires à partir de tubes découpés transversalement, ainsi dépourvues de toute jonction. Cette liaison doit aussi être très résistante mécaniquement afin de 10 pouvoir accepter les efforts de traction extrêmement élevés auxquels le ruban sera soumis en cours d'utilisation. S'agissant d'une lame métallique, le procédé de soudage au Laser convient particulièrement. Il est souhaitable que cette opération se fasse en atelier dans des conditions de travail optimales, et non pas in situ, au moment du 15 montage de la presse. Les rouleaux de renvoi 40, 41, doivent donc être conçus pour qu'on puisse y installer les rubans préalablement soudés "en anneau". A cet effet, comme le montre la figure 4, ces rouleaux sont portés par un arbre 400 qui ressort d'un côté seulement du rouleau, et est Lui-même 20 supporté par un élément 410. L'élément 410 supportant les rouleaux 40 est fixe; il est solidaire du bâti de la presse. L'élément 410 supportant le rouleau mobile 41 est porté par la tige du vérin 42. Ce vérin ayant été préalablement rétracté, on peut enfiler un à 25 un les rubans par le côté libre des rouleaux (côté opposé à l'élément 410). De manière similaire, on peut les retirer si nécessaire par ce côté Libre. Sur le mode d'exécution de l'invention illustré sur la figure 5, la presse à déshydrater, qui y est seulement partiellement représentée(au voisinage 30 du rouleau déshydrateur), a une configuration différente de ceLle précédemment décrite. Elle comporte une seule bande filtrante, référencée 1'. La matière à traiter arrive cette fois en partie basse du rouleau 3, Lequel tourne dans un sens R' contraire du précédent. Le dispositif de pressage à rubans est similaire au précédent. Toutefois, en amont du rouleau, ces rubans sont progressivement vrillés à 900 de telle sorte que leur grande face se positionne verticalement, puis progressivement "dévrillés" en sens inverse avant d'atteindre le rouleau. Lorsqu'ils sont positionnés avec leurs grandes faces verticales, côte 5 à côte, ces rubans forment une sorte de grille horizontale (mobile). Leurs chants supérieurs, qui se trouvent dans un même plan horizontal (voir figure 6) servent alors de surface d'appui à la bande 1'. Cette surface sert de table d'égouttage, autorisant l'échappement gravitaire du filtrat (flèches e). Les moyens pour forcer les rubans à se vriller dans une zone (non représentée) située en amont de la zone d'égouttage, puis à se "dévriller" sont par exemple des jeux de galets de guidage à inclinaison progressive tels que représentés sur les figures 7A et 7B. Dans un autre mode d'exécution, chaque ruban peut "pré vrillé" à 15 180" dès la fabrication. Durant la phase d'extraction proprement dite, en l'absence de la seconde bande filtrante, le gâteau est enserré entre la bande filtrante 1' et la surface du rouleau déshydrateur 3 et est pressée contre cette dernière par la série de rubans presseurs 4, lesquels ont recouvré leur position normale de 20 travail (position non vrillée) qui leur permet de s'enrouler correctement sur le rouleau déshydrateur, ce qui ne serait évidemment pas possible si les grandes faces des rubans étaient perpendiculaires à l'axe X-X' du rouleau. Sur la figure 9 on a représenté une configuration selon laquelle, dans la phase d'égouttage, les rubans latéraux 4' sont inclinés de sorte que les 25 bords de la bande filtrante '' sont relevés par rapport à sa zone centrale ce qui permet de mieux contenir la matière semi liquide. Il est possible de pourvoir une même presse de plusieurs dispositifs presseurs conformes à l'invention, par exemple de deux dispositifs similaires travaillant à la suite l'un de l'autre, le premier effectuant une déshydratation 30 partielle, et le second une déshydratation plus poussée. Des moyens additionnels, tels que des vibreurs, peuvent être avantageusement prévus pour assurer une mise en résonance des rubans afin d'induire au sein du gâteau des vibrations favorisant l'imbrication des éléments constituant la boue et, corrélativement, améliorant l'efficacité de l'extraction. Dans le cas o il est prévu deux, ou plus de deux rouleaux déshydrateurs, qui travaillent à la suite l'un de l'autre, on peut prévoir il avantageusement, sur le rouleau amont, un frein de rouleau apte à augmenter la tension sur les rubans et sur la (ou) le(s) toile(s) filtrante(s) lorsqu'ils passent sur le (ou les) rouleau (x) suivant(s); un système de freinage "en cascade" peut être prévu de manière à faire varier la tension d'un rouleau suivant. La zone de trajectoire dans laquelle les rubans sont vrillés à 90 peut servir à d'autres usages que l'égouttage; cette zone peut notamment être utilisée pour laisser accès à des organes de nettoyage des bandes filtrantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de pressage pour presse de déshydratation, cette presse comprenant au moins une bande filtrante sans fin mobile (2, 1') qui entoure partiellement un rouleau de déshydratation rotatif (3), ladite bande et la surface dudit dit rouleau se déplaçant conjointement et en continu sur une 5 certaine portion angulaire autour de l'axe (X-X') du rouleau, la matière à déshydrater -ou gâteau- étant emprisonnée entre ladite bande (2, 1') et la surface du rouleau (3) et étant pressée contre cette dernière, soit directement, soit avec intercalation d'une seconde bande filtrante (1) en contact contre le rouleau, caractérisé par le fait qu'il comporte une série de rubans sans fin 10 souples parallèles et quasi-jointifs (4), très résistants à la traction, ces rubans étant mobiles conjointement avec ladite bande filtrante (2, 1') et la surface dudit rouleau (3), des moyens (40-41) étant prévus aptes à assurer la mise sous tension de l'ensemble des rubans (4)de la série et à les appliquer fortement contre ladite bande filtrante (2, 1') et le rouleau (3) afin d'exercer sur le gâteau 15 une pression élevée provoquant l'extraction (i) du filtrat hors de la matière, à travers les interstices séparant les rubans (4). 2. Dispositif de pressage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens tels qu'une lame racleuse (5) frottant contre la face dorsale de la série de rubans, aptes à empêcher le filtrat qui s'est échappé de 20 remouiller le gâteau avant qu'il ne quitte le dispositif. 3. Dispositif de pressage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdits rubans (4) sont vrillés à 90 sur au moins une zone de leur trajectoire.