Brevet FR2889818A1 — publié le 20070223

EXTRUDEUSE A ENTREFER REGLABLE ET VIS D'EXTRUSION DECOUVRABLE Domaine technique La présente invention concerne une nouvelle extrudeuse 5 perfectionnée, qui est utilisable notamment dans le domaine agroalimentaire. Art Antérieur Dans l'industrie agroalimentaire, il est usuel de fabriquer par extrusion des produits expansés destinés notamment à l'alimentation humaine (par exemple biscuits, chips, barres de céréales,...) ou animale (par exemple aliments pour animaux de compagnies tels que chiens, chats,.. ., produits alimentaires aquacoles, aliments pour le bétail, notamment bovins, ovidés, porcins, équidés). Généralement, les produits expansés sont obtenus par malaxage, cuisson et extrusion dans une extrudeuse, de matière(s) particulaire(s) à base notamment de farines ou semoules issues du broyage de céréales (soja, blé, maïs, riz,...) ou d'animaux (par exemple farine de poissons, de crevettes,...). A titre d'exemple, la demande de brevet internationale WO01/72150 décrit une installation comportant en série un préconditionneur, une extrudeuse, et une vis de gavage interposée entre le préconditionneur et l'extrudeuse. L'extrudeuse comporte de manière usuelle au moins une vis d'extrusion montée rotative à l'intérieur d'un fourreau chauffant (par exemple fourreau équipé de colliers chauffants). La matière particulaire sèche (par exemple farine issue du broyage de céréales ou d'animaux) ou un mélange à sec de matières particulaires (par exemple mélange d'une ou plusieurs farines et d'additif(s) sous forme particulaire, par exemple de vitamines, compléments minéraux vitaminés) est introduite dans le préconditionneur. Le cas échéant on introduit également dans le préconditionneur un ou plusieurs produits liquides ou semi liquides (par exemple complément nutritionnel liquide, matière grasse, huile, colorant, matières d'origine végétale ou animale). On introduit également dans le conditionneur de l'eau et le cas échéant de la vapeur d'eau. Le mélange dans le préconditionneur est malaxé de manière intense et est partiellement cuit. En sortie du conditionneur on obtient un mélange homogène qui est ensuite introduit dans l'extrudeuse soit directement soit au moyen d'un dispositif de gavage. De préférence, mais non nécessairement, on met en oeuvre une extrudeuse bi-vis comportant deux vis rotatives parallèles co-rotatives et co-pénétrantes. Sous l'action de la chaleur, de la pression et du cisaillement, la matière, au fur et à mesure de sa progression dans l'extrudeuse, s'expanse et cuit. Lorsque le fonctionnement de l'extrudeuse est stabilisé (après la phase initiale de démarrage), on obtient en sortie de l'extrudeuse un produit final expansé sous la forme d'un boudin continu et mis en forme dont la section transversale est donnée par la section de sortie de la filière de l'extrudeuse. Ce boudin expansé est ensuite découpé en produits de longueur prédéfinie par tout moyen de découpe en ligne approprié. Lors de l'utilisation d'une extrudeuse, il est primordial de pouvoir régler et contrôler la qualité des produits extrudés, et notamment leur densité. Pour permettre ce réglage, il convient de régler finement la dimension de l'espace qui sépare la tête de la vis d'extrusion et la filière d'extrusion. Dans la demande de brevet japonais JP03262471, on propose par exemple une solution technique permettant de régler la distance (communément désignée entrefer ) qui sépare la tête de la vis d'extrusion et la filière d'extrusion. Cette solution repose sur la mise en ceuvre de vérins courts (référencés (9) sur les figures let 2 de la publication JP03262471) et montés en partie arrière du fourreau de l'extrudeuse. Pour procéder à des opérations de maintenance (notamment nettoyage ou vérification), de modification, de réparation ou de remplacement de la ou des vis d'extrusion, il est nécessaire également de pouvoir accéder à la ou aux vis d'extrusion logée(s) à l'intérieur du fourreau. A cet effet, avec une extrudeuse telle que celle décrite par exemple dans la publication précitée JP03262471, on est contraint de démonter et retirer manuellement le fourreau en sorte de dégager complètement la ou les vis d'extrusion. D'une part, ceci nécessite une intervention manuelle lourde. D'autre part, on est obligé de manière préjudiciable d'attendre le refroidissement de la vis et du fourreau avant toute intervention. Objectif de l'invention La présente invention a pour principal objectif de proposer une nouvelle extrudeuse, en particulier utilisable dans l'industrie agroalimentaire, qui permet à la fois un réglage de qualité des produits extrudés et un accès facilité et rapide à la ou aux vis d'extrusion, notamment lors des opérations de maintenance ou de modification ou de remplacement de ladite ou desdites vis d'extrusion. Résumé de l'invention L'invention a ainsi pour objet une extrudeuse qui de manière connue comporte au moins une vis d'extrusion, un fourreau, et une filière d'extrusion. De manière caractéristique selon l'invention, le fourreau et la filière d'extrusion forment un ensemble qui est mobile par rapport à la vis d'extrusion et qui est guidé en translation selon un axe (D) sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (A) de la vis d'extrusion; l'extrudeuse comporte des moyens d'actionnement qui permettent de déplacer en translation l'ensemble fourreau/filière entre une première configuration, dite de travail, dans laquelle la vis d'extrusion est logée à l'intérieur du fourreau, et une deuxième configuration, dite ouverte, dans laquelle la vis d'extrusion est dégagée du fourreau, et les moyens d'actionnement permettent en outre dans la première configuration de travail un réglage millimétrique de la position de la filière par rapport à la vis d'extrusion sur une faible distance (d) prédéfinie. Plus particulièrement, l'installation de l'invention comporte les caractéristiques additionnelles et facultatives ci-après, prises isolément ou le cas échéant en combinaison: - les moyens d'actionnement comportent un premier actionneur linéaire bidirectionnel pour déplacer en translation l'ensemble fourreau /filière entre la première configuration de travail et la deuxième configuration ouverte, et un deuxième actionneur linéaire bidirectionnel pour le réglage millimétrique de la position de la filière; le premier actionneur est un vérin à deux positions; le premier actionneur est un vérin hydraulique, pneumatique ou électrique; - le deuxième actionneur est un vérin millimétrique. - le deuxième actionneur est un vérin hydraulique ou électrique; -les premier et deuxième actionneurs sont constitués par deux vérins linéaires montés en opposition; dans une variante de réalisation, les moyens d'actionnement comportent un plateau qui est mobile par rapport à la vis d'extrusion et guidé en translation, et sur lequel est monté l'ensemble fourreau/filière; - de préférence, l'extrudeuse comporte un dispositif de découpe qui est monté en sortie de filière, et qui est mobile en translation avec l'ensemble fourreau/filière. Description des figures D'autres caractéristiques et/ou avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après d'une variante préférée de réalisation d'une extrudeuse de l'invention. Cette description détaillée est donnée à titre d'exemple non limitatif et non exhaustif de l'invention, et en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue de coté d'une extrudeuse de l'invention, l'ensemble fourreau/filière étant dans la configuration dite de travail, - la figure 2 est une vue de coté de l'extrudeuse de l'invention, l'ensemble fourreau/filière étant dans la configuration dite ouverte, - la figure 3 est une vue de dessus de l'extrudeuse de la figure 1, - la figure 4 est une vue de dessus de l'extrudeuse de la figure 2, La figure 5 est une vue de détail de l'espace séparant la tête des vis et la filière d'extrusion, dans la configuration de travail de l'extrudeuse, ledit espace étant réglé avec un entrefer minimum, - La figure 6 est une vue de détail de l'espace séparant la tête des vis et la filière d'extrusion, dans la configuration de travail de l'extrudeuse, ledit espace étant réglé avec un entrefer maximum, - La figure 7 est un schéma des moyens d'actionnement permettant le déplacement de l'ensemble fourreau/filière d'extrusion. Description détaillée On représenté sur les figures une extrudeuse 1 qui peut être utilisée dans l'industrie agroalimentaire pour la fabrication en continu de produits alimentaires à base notamment et par exemple de farines issues du broyage de céréales ou d'animaux. Ladite extrudeuse 1 peut par exemple (mais pas exclusivement) être utilisée dans une installation du type de celle décrite dans la publication WO 01/72150, et comportant en amont de l'extrudeuse des moyens d'alimentation et de préparation de la matière à extruder (notamment préconditionneur et éventuellement vis de gavage). En référence aux figures 1 et 3, l'extrudeuse 1 comporte de manière usuelle en soi: - deux vis d'extrusion 2 co-rotatives et co-pénétrantes, dont les axes longitudinaux (A) sont sensiblement parallèles, - un fourreau chauffant 3 comportant principalement un élément tubulaire 30 sensiblement cylindrique destiné à recevoir les vis d'extrusion 2, et équipé sur sa périphérie externe de colliers chauffants 31 ou de tout autre moyen de chauffage équivalent, - une filière d'extrusion 4 qui est fixée à l'extrémité avant de l'élément tubulaire 30 du fourreau 3, et qui dans l'exemple particulier illustré comporte un convergent 41 permettant lors de l'extrusion un guidage de la matière en sorte des deux vis 2, des moyens motorisés 5 (moto-réducteur et chaîne cinématique de transmission de mouvement associée) pour la mise en rotation, à une vitesse contrôlée, des deux vis d'extrusion 2 selon leur axe longitudinal (A). La nouveauté de l'extrudeuse 1 des figures annexées réside dans la mise en oeuvre des moyens d'actionnement 6 de l'ensemble fourreau 3/ filière 4, dont un exemple particulier de structure et de fonctionnement va à 10 présent être détaillé. Les vis d'extrusion 2 et le fourreau 3 sont fixés sur un plateau 60, par l'intermédiaire de supports 61. Ce plateau 60, et par la-même l'ensemble fourreau 3/ filière 4 embarqué, est mobile en translation par rapport aux vis d'extrusion 2, selon un axe D parallèle aux axes longitudinaux (A) des vis d'extrusion 2, et entre deux positions extrêmes: - une première position extrême correspondant à la configuration de travail des figures let 3, - une deuxième position extrême correspondant à la configuration ouverte des figures 2 et 4. Le plateau mobile 60 est guidé en translation selon l'axe D par rapport au bâti fixe B de l'extrudeuse 1, au moyen notamment de galets de roulement 62 montés libres en rotation. Pour permettre le déplacement en translation du plateau mobile 60 et de l'ensemble fourreau 3/filière 4 embarqué, les moyens d'actionnement 6 comportent deux vérins 64 et 65 en opposition. Le vérin 64 est un vérin hydraulique linéaire bidirectionnel à deux positions (vérin de type de tout ou rien) et à course longue. Le vérin 65 est un vérin hydraulique linéaire bidirectionnel de type millimétrique et à faible course. Le corps 64a du vérin 64 est fixé au bâti porteur B, au dessous du niveau du plateau mobile 60. Le vérin 65 est embarqué sur le plateau mobile 60, le corps 65a de ce vérin 65 étant fixé sur la face inférieure du plateau mobile 60. Les deux tiges 64b et 65b des deux vérins 64 et 65 sont fixées bout à bout au moyen d'un manchon de couplage 66. Le vérin 65 permet de commander un déplacement bidirectionnel et millimétrique de l'ensemble fourreau 3 /filière 4, lorsque ledit ensemble fourreau 3 /filière 4 est dans la configuration de travail [voir ci-après réglage de l'entrefer (d)]. Le vérin 64 permet de commander un déplacement bidirectionnel sur une course longue de l'ensemble fourreau 3 /filière 4 entre la configuration de travail des figures 1 et 3 et la configuration ouverte des figures 2 et 4. Plus particulièrement, en référence à la figure 7, les moyens de commande 67 des deux vérins 64 et 65 comportent principalement un circuit hydraulique comprenant: - un réservoir d'huile 670 pour l'alimentation en huile des deux vérins 64 et 65, - une pompe à engrenage 671 commandée par un moteur électrique 672 et permettant d'alimenter en huile parallèlement un électrodistributeur 673 pour la commande du vérin 64 et un servodistributeur 674 pour la commande du vérin 65, - entre la pompe 671 et les deux vérins 64 et 65, un manomètre 675a isolé par une vanne 675b, un clapet anti-retour 675c, un filtre pression 675d, un manocontact 675e à affichage digital, - un accumulateur oléopneumatique 676 qui est associé à un bloc de sécurité à commande manuelle 677, et qui permet de pallier aux éventuels fuites dans le circuit hydraulique du vérin 65 en maintenant une pression d'huile constante dans la chambre du vérin 65 lorsque celui-ci est réglé en position. Egalement pour contrôler en position la tige 65b du vérin 65, les moyens de commande 67 comportent un circuit électrique de commande qui est associé au vérin 65, et qui comporte principalement: - des moyens de détection 678 de la position instantanée de la tige 65b, lesquels moyens de détection délivrent un signal de détection 678a qui code la position instantanée de la tige 65b du vérin 65, - un comparateur 679 qui reçoit en entrée le signal de détection 678a précitée et un signal de consigne Sc délivré par un automatisme de commande (non représenté) et codant la position de réglage souhaité pour la tige 65a du vérin 65, ledit comparateur 679 délivrant en sortie un signal d'erreur 679a fonction de l'écart entre le signal de détection 678a et le signal de consigne Sc; ce signal d'erreur 679a permet le réglage par le distributeur 674 du positionnement souhaité pour la tige 65b du vérin 65. Réglage de l'entrefer (d) En référence à la figure 6, la distance (d) mesure l'écartement entre la face arrière 41a de la filière 4 et l'extrémité libre avant 2a des vis d'extrusion 2, lorsque l'ensemble fourreau 3/filière 4 est dans la configuration de travail. Cet écartement (d) est communément appelé entrefer. Sur la figure 6, l'entrefer (d) est réglé à une valeur maximale (dmax) ; sur la figure 5, l'entrefer (d) est réglé à une valeur minimale (dmin). Les valeurs maximale et minimale (dmax) et (dm;n) de l'entrefer (d) de l'extrudeuse 1 sont des paramètres prédéfinis. Par exemple, et de manière non limitative de l'invention, dmax vaut 13 mm et drain vaut 1 mm, ce qui correspond à une plage de réglage Ad de 12mm pour l'entrefer (d). Le réglage de la valeur de l'entrefer (d) entre les deux valeurs maximale (dmax) et minimale (dm;n) prédéfinies est fonction du produit extrudé, et conditionne la qualité de ce produit, en particulier sa densité. Elle sera donc avantageusement réglée au cas par cas en fonction du produit extrudé. Lorsque l'ensemble fourreau 3/filière 4 est dans la configuration de travail (figure 1), le réglage de la valeur de l'entrefer (d) entre les deux limites prédéfinies (dmax) et minimale (dmin) est réalisé avec une précision millimétrique au moyen du vérin 65, la position finale de la tige 65b du vérin étant paramétrée au moyen du signal de consigne Sc précité. Lorsque la tige 65b du vérin 65 est déplacée en direction de la tige 64b de l'autre vérin 64 (figure 1/ flèche El), elle prend appui sur la tige fixe 64b du vérin 64 et le vérin 65 repousse de manière millimétrique l'ensemble plateau 60/fourreau 31/filière 4 dans la direction opposée (figure 1/ flèche E2), ce qui aboutit à augmenter la valeur de l'entrefer (d). A l'inverse, lorsque la tige 65b du vérin 65 est déplacée dans la direction opposée (figure 1/ flèche E2), le vérin 65 exerce une traction sur l'ensemble plateau 60/fourreau 3/filière 4 et déplace de manière millimétrique cet ensemble dans la direction opposée (figure 1/ flèche El) , ce qui aboutit à diminuer la valeur de l'entrefer (d). Une fois l'entrefer (d) réglé avec une précision millimétrique au moyen du vérin 65, l'extrudeuse 1 peut être utilisée pour extruder le produit. En cours d'extrusion, on peut contrôler la qualité du produit extrudé, et adapter au besoin, avec une précision millimétrique, le réglage de l'entrefer (d) au moyen du vérin 65. Ouverture / Fermeture de l'extrudeuse Lorsque l'opérateur souhaite accéder aux vis d'extrusion 2, par exemple pour réaliser sur ces vis des opérations de nettoyage, de vérification, de modification ou de remplacement, il actionne le plateau mobile 60 au moyen du vérin 64 (déplacement de la tige 64b du vérin dans la direction de la flèche O de la figure 1), en sorte d'amener l'ensemble embarqué fourreau 3/ filière 4 dans la configuration ouverte des figures 2 et 4. Dans la configuration ouverte des figures 2 et 4, les vis d'extrusion 2 sont découvertes et accessibles facilement par un opérateur. L'utilisation du vérin 64 permet avantageusement de faciliter les opérations de retrait de l'ensemble fourreau 3/filière 4 (configuration ouverte) et de mise en place de cet ensemble sur les vis d'extrusion 2 (configuration de travail). Egalement, l'utilisation du vérin 64 permet avantageusement de découvrir les vis d'extrusion 2 sans avoir de contact avec le fourreau 3. II est de ce fait possible de découvrir les vis d'extrusion 2 en retirant l'ensemble fourreau 3/filière 4 sans attendre que le fourreau 3 ait refroidi, ce qui diminue avantageusement les délais d'intervention. Lorsque l'opérateur souhaite remettre en fonctionnement l'extrudeuse 1, il repositionne au moyen du vérin 64 l'ensemble fourreau 3/filière 4 par rapport aux vis d'extrusion, en déplaçant la tige 65b du vérin dans la direction de la flèche F de la figure 2 jusqu'à amener l'ensemble fourreau 3/filière 4 dans la configuration de travail de la figure 1. De préférence, dans l'exemple illustré sur les figures annexées, l'extrudeuse 1 comporte, en sortie de filière 4, un dispositif 7 de découpe, qui permet en fonctionnement de découper le boudin continu de produit expansé issu de la filière d'extrusion 4, sous forme de produits expansés de plus petites dimensions. Le système de découpe 7 est connu en soi et peut être de tout type connu. Notamment il peut être constitué d'un système de découpe utilisant un fil coupant rotatif ou au moyen d'une ou plusieurs lames coupantes, ou encore d'un système de découpe par jets d'eau. La nouveauté de la mise en oeuvre de ce dispositif de découpe 7 réside dans le fait qu'il est embarqué et fixé sur le plateau mobile 60, de telle sorte que lors de l'opération d'ouverture de l'extrudeuse, le dispositif de découpe 7 est écarté des vis d'extrusion 2, en même temps que l'ensemble fourreau 3/filière 4. L'invention n'est pas limitée à la mise en oeuvre des deux vérins hydrauliques 64 et 65 précités, lesquels peuvent être remplacés par tout actionneur ou ensemble d'actionneurs équivalent remplissant la même fonction. A titre d'exemples non exhaustifs, le vérin 64 peut également être un vérin pneumatique ou électrique. Le vérin millimétrique 65 peut également être un vérin électrique. Egalement chaque vérin 64 65 peut être remplacé par un actionneur linéaire équivalent et par exemple par un ensemble crémaillère/pignon commandé par un moteur ou motoréducteur. Lorsque le vérin 65 est remplacé par un autre type d'actionneur linéaire, il est important que cet actionneur permette un déplacement de l'ensemble 2889818 11 fourreau 3/filière 4 avec une précision millimétrique lorsque cet ensemble est dans la configuration de travail. Egalement, l'invention n'est pas limitée à une extrudeuse bi-vis, mais peut être mise en oeuvre sur toute extrudeuse comportant au moins une vis 5 d'extrusion 2. REVENDICATIONS 1. Extrudeuse (1) comportant au moins une vis d'extrusion (2), un fourreau (3), et une filière d'extrusion (4), caractérisée en ce que le fourreau (3) et la filière d'extrusion (4) forment un ensemble qui est mobile par rapport à la vis d'extrusion (2) et qui est guidé en translation selon un axe (D) sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (A) de la vis d'extrusion, en ce qu'elle comporte des moyens d'actionnement (6) qui permettent de déplacer en translation l'ensemble fourreau (3)/filière (4) entre une première configuration, dite de travail, dans laquelle la vis d'extrusion (2) est logée à l'intérieur du fourreau (3), et une deuxième configuration, dite ouverte, dans laquelle la vis d'extrusion (2) est dégagée du fourreau (3), et en ce que les moyens d'actionnement (6) permettent en outre dans la première configuration de travail un réglage millimétrique de la position de la filière (4) par rapport à la vis d'extrusion (2) sur une faible distance (d) prédéfinie. 2. Extrudeuse selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens d'actionnement (6) comportent un premier actionneur linéaire bidirectionnel (64) pour déplacer en translation l'ensemble fourreau (3) /filière (4) entre la première configuration de travail et la deuxième configuration ouverte, et un deuxième actionneur linéaire bidirectionnel (65) pour le réglage millimétrique de la position de la filière (4). 3. Extrudeuse selon la revendication 2 caractérisée en ce que le premier actionneur (64) est un vérin à deux positions. 4. Extrudeuse selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que le premier actionneur (64) est un vérin hydraulique, pneumatique ou électrique. 5. Extrudeuse selon la revendication 2 caractérisée en ce que le deuxième actionneur (65) est un vérin millimétrique. 6. Extrudeuse selon la revendication 5 caractérisée en ce que le deuxième actionneur (65) est un vérin hydraulique ou électrique. 7. Extrudeuse selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisée en ce que les premier et deuxième actionneurs sont constitués par deux vérins linéaires (64; 65) montés en opposition. 8. Extrudeuse selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que les moyens d'actionnement (6) comportent un plateau (60) qui est mobile par rapport à la vis d'extrusion (2) et guidé en translation, et sur lequel est monté l'ensemble fourreau (3)/filière (4). 9. Extrudeuse selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de découpe (7) qui est monté en sortie de filière (4), et qui est mobile en translation avec l'ensemble fourreau (3) /filière (4). 10. Extrudeuse selon les revendications 8 et 9 caractérisée en ce que le dispositif de découpe (7) est fixé sur le plateau mobile (60).