Brevet FR2912078A1 — publié le 20080808

PRESSE A VIS SANS FIN POUR PRODUCTION D'HUILE VEGETALE L'invention concerne une presse à vis sans fin pour la production d'huile végétale. Il existe à ce jour des presses à vis industrielles pour la production d'huile végétale mais aussi des presses à vis de plus faible capacité dites par la suite presses agricoles ou domestiques. Leur principale différence vient bien sur de leur taille et par conséquent de leur capacité à produire un volume limité d'huile par heure, mais aussi du mode d'action, généralement les presses industrielles à vis sans fin exercent une pression radiale. Cependant on s'intéresse plutôt ici aux presses agricoles à vis sans fin exerçant une pression axiale, une pression radiale étant toujours existante. Classiquement de telles presses ont une vis d'un diamètre qui peut aller de 20mm à 150mm et peuvent presser quelques kg à 100Kg/heure. Lorsque l'on presse des graines et plus généralement des oléagineux avec les presses à vis actuelles, on obtient du tourteau et de l'huile dans un rapport variable généralement de 1/3, 2/3, c'est à dire que pour une quantité donnée de graines on obtient un tiers de cette quantité en huile et deux tiers en tourteau soit un taux moyen d'huile de 33%. On rappelle que l'on appelle tourteau, le résultat obtenu à l'issue de l'écrasement et de la compression des graines qui s'agglomèrent dans la tête. Le principal inconvénient de ces presses, est que pour augmenter leur rendement, il faut inévitablement augmenter leur taille et par voie de conséquence la puissance de leur motorisation. En outre quelque soit la presse, en augmentant la vitesse de rotation on augmente le débit mais le taux Ref : 0228-Manas d'extraction c'est à dire le % d'huile par rapport au poids de graines, chute. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Le rendement obtenu, qu'il s'agisse du taux d'extraction ou du débit, est amélioré par rapport à celui d'une presse à huile de même catégorie (même taille, même puissance). La présente invention a pour objet de proposer une presse à huile agricole (ou domestique) c'est-à-dire une presse de petite taille de 35 à 55kg, capable d'avoir un gain sur le taux d'extraction d'huile de 5 à 10% du poids de graines pressées par rapport aux presses à huiles de même catégorie. L'augmentation du gain sur le taux d'extraction varie selon les conditions d'extraction, à savoir, selon le taux d'humidité, les variétés d'oléagineux. On obtient avec la présente invention un taux d'extraction de 40 à 45 % et plus selon qu'il s'agit de colza ou de tournesol, et cela, avec un débit de 16 à 20 litres par heure. Selon l'invention, et cela de façon inattendue, on augmente le taux d'extraction et le débit en équipant la presse d'un dispositif de drainage amélioré. L'amélioration du dispositif de drainage est réalisée par une augmentation du volume interne de la chambre d'extrusion. La présente invention a plus particulièrement pour objet une presse à vis sans fin comprenant une tête de compression, une crépine d'évacuation de l'huile extraite, une chambre d'extrusion et un dispositif de drainage principalement caractérisée en ce que le dispositif de drainage est amélioré par une augmentation du volume interne de la chambre d'extrusion par rapport à un volume de référence, provoquant une amélioration du taux d'extraction et favorisant l'écoulement de l'huile vers la crépine d'évacuation. Selon une caractéristique, le volume interne de la chambre d'extrusion est augmenté dans le sens radial. Ref : 0228-Manas Selon une autre caractéristique, le volume interne de la chambre d'extrusion est augmenté dans le sens axial, de façon fixe ou variable. L'augmentation du volume interne de la chambre d'extrusion dans le sens radial est obtenue par des canaux de drainage réalisés dans la paroi intérieure de la tête de compression, dont le nombre et/ou leur surface augmente le ratio vide/plein de plus de 65% de la surface interne du cylindre de la chambre. On peut augmenter encore le volume interne de la chambre d'extrusion dans le sens radial par une augmentation du diamètre interne de la chambre et/ou par une diminution du diamètre de la vis sans fin. L'augmentation du volume interne de la chambre d'extrusion dans le sens radial est également obtenue par la forme de la vis sans fin dont le diamètre diminue dans le sens de l'avancement du tourteau, c'est-à-dire vers l'avant de la vis. Avantageusement, les parois des canaux ne présentent pas d'angle de manière à améliorer l'écoulement de l'huile et à faciliter le retrait du tourteau qui se forme dans la chambre d'extrusion après compression. Une augmentation variable du volume interne de la chambre d'extrusion dans le sens axial, est obtenu par des moyens de réglage du recul de la culasse à l'intérieur de la chambre, d'une distance d supérieure à 4mm par rapport à une position de référence. Les moyens de réglage du recul de la culasse sont selon l'exemple de réalisation donné, réalisés par un filetage de longueur 1 à l'intérieur de la tête de compression qui permet de visser et dévisser la culasse selon le réglage souhaité, le recul de la culasse augmentant ainsi le volume de la chambre d'extrusion jusqu'à une valeur 1.S, l>4mm, S étant la surface frontale de la culasse. Ref : 0228-Manas Une augmentation variable du volume interne de la chambre d'extrusion dans le sens axial est obtenue par des moyens de réglage du recul de la vis sans fin ou d'avance de la tête de compression par rapport à une position de référence, le réglage du recul de la vis permettant d'améliorer l'écoulement de l'huile et par conséquent le débit. Dans un mode de réalisation, les moyens de recul de la vis sans fin sont réalisés par une butée recevant la poussée de la vis sans fin, couplée à l'arbre d'entrainement de la vis sans fin, cet arbre traversant le motoréducteur. Pour améliorer le drainage, le dispositif de drainage comprend également des canaux de drainage dans le prolongement des canaux de la tête de compression, ces canaux étant ménagés dans une bride de couplage de la tête de compression à la crépine d'évacuation de l'huile extraite. Il est avantageux pour certain types de graines de modifier la longueur des canaux de drainage en remplaçant la bride par une bride plus épaisse munie de canaux plus longs ou en rajoutant une ou plusieurs entretoises possédant des canaux dans le prolongement des canaux de la bride. La presse peut ainsi avoir des canaux de longueur variable par le biais d'échange de la bride ou de rajout d'entretoises. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui est faite ci-après et qui est donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et en regard des figures sur lesquelles : - La figure 1 représente le schéma d'une presse selon l'invention, La figure 2 représente le détail B de la figure 1, à savoir la tête et la culasse, selon une coupe axiale, - la figure 3 représente le schéma d'une vis sans fin selon un exemple de réalisation, Ref : 0228-Manas La figure 4 représente la tête de compression vue en coupe radiale (transversale), La figure 5 représente le schéma détaillé de la tête de compression selon une coupe axiale AA, La figure 6 représente le schéma de l'extrémité de la culasse coté tête de compression, La figure 7 représente la coupe axiale AA de la culasse, La figure 8 représente le détail BB de la culasse La figure 9 représente la crépine vue selon une coupe radiale, La figure 10 représente la crépine vue selon une coupe axiale AA de la crépine, La figure 11 représente l'assemblage butée vue selon une coupe axiale, Les figures 12 et 13 représentent le contre écrou d'assemblage de la butée vu de face et vue de côté, Les figures 14 et 15 représentent la butée de réglage de la vis sans fin respectivement en coupe axiale et en coupe radiale. La presse représentée par le schéma général sur la figure 1 comprend un corps d'alimentation 1 permettant de recevoir les graines à presser. Le corps d'alimentation 1 est un cylindre creux muni d'une ouverture 10 pour l'introduction des graines. Le corps d'alimentation est couplé à une extrémité à un motoréducteur 2, ce motoréducteur actionne un arbre 4 sur lequel est fixée une vis sans fin 7. La vis sans fin 7 tourne autour d'un axe de rotation XX définissant l'axe de la presse (axe longitudinal). Une crépine 3 est fixée par une extrémité à l'autre extrémité du corps d'alimentation 1, cette crépine 3 est la Ref : 0228-Manas pièce qui permet d'évacuer l'huile extraite des graines par compression. La crépine 3 est un cylindre creux dont la paroi est perforée pour laisser passer l'huile extraite. Les orifices 30 sont répartis tout autour de la crépine et principalement à proximité de la tête de compression 5. La crépine est fixée par la bride à son autre extrémité à la tête de compression 5 par une bride 52, cette tête étant couplée à une culasse 6. La tête de compression 5 est une pièce cylindrique à l'intérieur de la quelle se forme le tourteau. A cette fin, la tête de compression 5 comporte une chambre d'extrusion 50. Cette chambre 50 est formée par l'espace compris entre les parois intérieures de la tête de compression 5, les faces en vis-à-vis de la culasse 6, de la vis sans fin 7 et le prolongement des canaux de drainage dans la crépine. La culasse 6 pénètre dans la tête par un coté et la vis sans fin 7 pénètre par l'autre côté. L'écart entre les deux faces est réglable par le recul de la culasse et celui de la vis sans fin, ce qui permet encore d'augmenter le volume de la chambre d'extrusion 50. Le repère de référence des deux pièces est indiqué par Ro sur la figure 2. Selon une caractéristique de la présente invention, le volume de la chambre 50 a été augmenté. De préférence, la presse est munie de moyens permettant d'avoir une augmentation réglable en fonction des conditions opératoires à savoir en fonction de la nature des graines (colza, tournesol etc) et/ou de leur taux d'humidité. Le volume interne de la chambre 50 peut être augmenté radialement ou, axialement ou, radialement et axialement. Selon un mode préféré de l'invention le volume interne de la chambre d'extrusion est augmenté par rapport à un volume de référence Vo qui est celui d'une presse de même taille de l'art antérieur, de sorte qu'il permet d'augmenter le taux d'extraction et qu'il favorise l'écoulement de l'huile vers la crépine d'évacuation. Ref : 0228-Manas A cette fin, le volume interne de la chambre d'extrusion est augmenté radialement par la présence d'un plus grand nombre de canaux de drainage 55 pratiqués dans l'épaisseur de la tête 5 et/ou en augmentant leur longueur (profondeur), leur largeur et/ou en augmentant leur hauteur. Ces modifications sont choisies pour augmenter le ratio vide/plein de la surface interne du cylindre de la chambre de plus de 65%. Ce volume peut aussi être augmenté en augmentant le diamètre interne de la tête. Dans l'exemple de réalisation illustré par le détail B illustré par la figure 2, le volume de la chambre peut encore être augmenté par la présence de canaux de drainage supplémentaires 56, ménagés dans la bride 52. Ces canaux 56 ont une forme identique à celle des canaux 55 et sont pratiqués dans l'épaisseur de la bride 52 de manière à être en vis-à-vis avec les canaux 55 de la tête de compression 5 lorsque la bride 52 est serrée. On peut encore augmenter la longueur des canaux en procédant à l'échange de la bride 52 par une bride plus épaisse possédant donc des canaux plus longs ou en rajoutant des entretoises munies de canaux dans le prolongement des canaux de la bride. Ce rallongement des canaux est avantageux pour presser certain type de graines. Des vis 51 permettent de fixer la tête de compression au corps d'alimentation 1. Les canaux 55 sont des logements pratiqués dans l'épaisseur de la tête de compression 5. Ces canaux ont une forme longitudinale comme illustré par la coupe AA de la figure 5 et les parois intérieures ne forment pas d'angle de manière à faciliter le drainage de l'huile et l'enlèvement du tourteau. A cette fin les canaux sont fraisés. L'augmentation du volume interne de la chambre d'extrusion par l'augmentation du nombre de canaux et/ou de leurs dimensions permet d'améliorer le drainage de l'huile Ref : 0228-Manas extraite qui s'évacue par les orifices 30 de la crépine. Le taux d'extraction se trouve ainsi augmenté. On peut encore augmenter ce volume interne de la chambre par une augmentation axiale fixe ou variable. Cette augmentation de volume permet d'augmenter le débit de la presse avec une chute négligeable du taux d'extraction. L'augmentation axiale permet d'améliorer l'écoulement de l'huile en arrière par rapport au sens d'avancement du tourteau c'est à dire vers la crépine, permettant ainsi d'augmenter la vitesse de la presse. Dans l'exemple de réalisation décrit, le volume interne de la chambre d'extrusion 5 est réglable par un réglage de l'enfoncement de la culasse 6 dans la tête de compression 5 et par un réglage du retrait de la vis sans fin 7 par rapport à l'extrémité des canaux. En position de repos la tête de la vis et l'extrémité de la culasse son positionnées selon la repère Ro. Pour cela, la culasse 6 est filetée à son extrémité de manière à être vissée sur le filetage intérieur de la tête de compression 5. La tête de compression 5 est plus longue qu'une tête classique de manière à avoir un filetage intérieur en correspondance avec le filetage de la culasse 6. Le réglage de la culasse permet d'adapter la pression à exercer en fonction des conditions opératoires. L'extraction d'huile est améliorée par le réglage du recul de la culasse 6. Dans l'exemple de réalisation pratique, le filetage 60 permet de reculer la culasse de 0 à 45mm. Par un réglage de la culasse on agit sur la compression frontale du tourteau en bout de vis. Le tourteau subit une pression radiale et frontale dans l'espace défini par les parois de la chambre 50. La vis sans fin 7 peut être multi cylindrique ou cylindro-conique. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, Ref : 0228-Manas la vis est multi-cylindrique, son diamètre varie graduellement plusieurs fois. De préférence la vis possède un diamètre diminuant dans le sens d'avancement. Cette caractéristique permet de contribuer à l'amélioration du drainage. La compression est une compression axiale, une pression radiale étant toujours existante, et le volume interne de la chambre se trouve augmenté laissant plus d'espace au tourteau et favorisant l'écoulement arrière de l'huile c'est-à-dire vers la crépine. L'extrémité de la culasse visible sur les figures 6 et 7 est fraisée de manière à présenter une face concave munie de pistes 61 creusées en étoile, partant tangentiellement à son orifice 0 vers la bordure périphérique. La crépine 3 est illustrée par les figures 9 et 10. Elle se présente sous la forme d'un cylindre creux. Des orifices 30 ont été réalisés dans l'épaisseur du cylindre. Coté intérieur du cylindre, les orifices ont un diamètre très faible d'environ 1 mm et sur la face extérieure ces orifices ont un diamètre d'environ 4 mm. La figure 11 permet d'illustrer un exemple de réalisation permettant d'effectuer un réglage du recul de la vis 7. Au lieu de régler le recul de la vis, il peut être prévu d'avancer la tête de compression 5. Pour obtenir ce réglage du recul de la vis sans fin 7, la presse comporte un dispositif d'assemblage 9 d'une butée 94 maintenant la vis sans fin 7 et permettant le réglage de l'avance et du recul de cette vis. La butée est couplée à l'arbre 4 entrainant la vis sans fin 7, l'arbre moteur 4 traversant le motoréducteur de sorte que la butée 94 reçoit la poussée de la vis 7. Les pièces 91 et 92 permettent le couplage de la butée 94 avec le motoréducteur d'entraînement 2. Les pièces 93 et 94 permettent de régler l'avance et le recul de la vis. La pièce 93 constitue un écrou que l'on peut dévisser ou visser Ref : 0228-Manas pour libérer la pièce 94. Avantageusement cet écrou 93 est muni d'une manette 95 facilitant l'opération. La pièce 94 peut également tourner autour de l'axe XX grâce à une poignée 96 que l'on introduit dans l'un des quatre trous radiaux 97 permettant d'opérer aisément des quarts de tours. Les résultats donnés sont issus d'une première extraction et d'un pressage de l'huile à froid. Au début d'une opération de pressage, la culasse et la tête de la vis sans fin sont par exemple dans la position du repère Ro, le taux d'extraction obtenu est supérieur à celui d'une presse classique. Au fur et à mesure de l'extraction, on devisse la culasse 6 pour la reculer, on recule éventuellement en même temps la vis sans fin 7, ce qui permet un gain supplémentaire de 2% par tour environ sur le taux d'extraction initial et une amélioration du débit car le recul de la vis dégage les canaux 55 et favorise ainsi l'écoulement de l'huile. Au total on obtient un gain sur le taux d'extraction de 5 à 10% par rapport à celui d'une presse classique pour des conditions identiques. Le débit d'huile est supérieur d'au moins 25 à 33%. De façon pratique on reculera la culasse de 4 à 5 tours, soit 8 à 10 mm pour des graines de colza d'humidité moyenne et on reculera cette culasse de 8 à 9 tours, soit de 16 à 18 mm pour des graines de colza de 9 à 11 d'humidité. Le réglage du recul de la culasse permet de gagner 5 à 10% quelque soit le taux d'humidité des graines. Le réglage du recul de la vis permet d'augmenter le débit avec une perte négligeable du taux d'extraction déjà amélioré par rapport à l'état de la technique. A titre d'exemple la presse selon l'invention permet de passer 45kg de graines à l'heure au lieu de 32 à 35kg classiquement. Ref : 0228-Manas De façon pratique, la presse peut peser entre 35 et 50kg. Cette presse permet d'avoir pour une première pression à froid, un gain pour le taux d'extraction d'huile supérieur de 5% par rapport au poids de graines, ce gain se situe entre 5 et 10% en moyenne selon les conditions (type de graines, humidité). A titre d'exemple, le diamètre extérieur de la tête de compression et du corps d'alimentation est de 100mm. Le diamètre intérieur de la tête d'extraction est de 56 mm. La vis sans fin a une longueur de 245mm et son diamètre le plus large est de 55mm. Le diamètre intérieur de la crépine est de 56mm. Le plus petit diamètre intérieur de la chambre d'extrusion est de 56mm. Les canaux font 35 mm de long. Avec une presse telle que décrite dans la présente invention, pour des graines de colza ayant un taux d'humidité de 9%, le taux d'extraction obtenu est de 39% et le débit peut atteindre 16 litres/heure. Pour des graines de tournesol et dans les mêmes conditions d'humidité, le taux d'extraction obtenu est de 40%, et le débit peut atteindre 20 litres/heure. Les débits sont de 11 et 13 litres pour des presses classiques. Le réglage du volume est particulièrement avantageux dans le cas de graines plus humides que la norme (6% à 7%). L'augmentation du volume de la chambre d'extrusion améliore le drainage par rapport à celui des presses existantes et permet un gain d'au moins 5% sur le taux d'extraction. Le réglage du volume de cette chambre permet un gain supplémentaire pouvant atteindre 5% pour le taux d'extraction et des débits supérieurs de 1/3 par rapport à l'existant. Ref : 0228-Manas 15 REVENDICATIONS 1. Presse à vis sans fin pour production d'huile végétale comportant une tête de compression (5), une crépine d'évacuation (3) de l'huile extraite, une chambre d'extrusion (50) et un dispositif de drainage (55), caractérisée en ce que le dispositif de drainage (55) est amélioré par une augmentation du volume interne de la chambre d'extrusion (50) par rapport à un volume de référence, provoquant une augmentation du taux d'extraction et favorisant l'écoulement de l'huile vers la crépine d'évacuation. 2. Presse à vis sans fin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume interne de la chambre d'extrusion (50) est augmenté dans le sens radial. 3. Presse à vis sans fin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le volume interne de la chambre d'extrusion (50) est augmenté dans le sens axial et de façon fixe ou variable. 20 4. Presse à vis sans fin selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'augmentation du volume interne de la chambre d'extrusion (50) dans le sens radial est obtenue par des canaux (55) réalisés dans la paroi intérieure de la tête 25 de compression, dont le nombre et/ou leur surface augmente le ratio vide/plein de plus de 65% de la surface interne du cylindre de la chambre. Ref : 0228-Manas 13 5. Presse à vis sans fin selon la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que l'augmentation du volume interne de la chambre d'extrusion (50) dans le sens radial est obtenue par une augmentation du diamètre interne de la chambre et/ou une diminution du diamètre de la vis sans fin. 6. Presse à vis sans fin selon les revendications 2, ou 4, ou 5, caractérisé en ce que l'augmentation du volume interne de la chambre d'extrusion (50) dans le sens radial est également obtenue par la forme de la vis (7) sans fin dont le diamètre diminue plusieurs fois dans le sens de l'avancement du tourteau, c'est-à-dire vers l'avant de la vis. 7. Presse à vis sans fin selon la revendication 4, caractérisé en ce que les parois des canaux (55) ne présentent pas d'angle de manière à améliorer l'écoulement de l'huile et à faciliter le retrait du tourteau qui se forme dans la chambre d'extrusion après compression. 8. Presse à vis sans fin selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'augmentation variable du volume interne de la chambre d'extrusion (50) dans le sens axial est obtenu par des moyens de réglage du recul de la culasse (6) à l'intérieur de la chambre, d'une distance 1 supérieure de 4mm par rapport à une position de référence. 9. Presse à vis sans fin selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de réglage du recul de la culasse sont réalisés par un filetage (60) de longueur 1 à l'intérieur de la tête de compression qui permet de visser et dévisser la culasse selon le réglage souhaité, le recul de la culasse augmentant ainsi le volume de la chambre Ref : 0228-Manas 14 d'extrusion jusqu'à une valeur 1.S, 1>4mm, S étant la surface frontale de la culasse. 10. Presse à vis sans fin selon la revendication 3 ou 8, caractérisée en ce que l'augmentation variable du volume interne de la chambre d'extrusion (50) dans le sens axial est obtenue par des moyens (93, 94) de réglage du recul de la vis sans fin (7) ou d'avance de la tête de compression par rapport à une position de référence, le réglage du recul de la vis permettant d'améliorer l'écoulement de l'huile et du tourteau et par conséquent le débit. 11. Presse à vis sans fin selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens de réglage du recul de la vis sans fin sont réalisés par une butée (94) recevant la poussée de la vis sans fin, couplée à l'arbre d'entrainement de cette vis, cet arbre traversant le motoréducteur. 12. Presse à vis sans fin selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de drainage comprend également des canaux de drainage dans le prolongement des canaux de la tête de compression, ces canaux étant ménagés dans une bride de couplage de la tête de compression à la crépine d'évacuation de l'huile extraite, la longueur des canaux étant modifiable par échange de la bride au moyen d'une bride plus épaisse munie de canaux plus longs ou en rajoutant une ou plusieurs entretoises possédant des canaux dans le prolongement des canaux de la bride. Ref : 0228-Manas