EP0062576B1 - Essoreuse en continu - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a continuous wringer, that is to say a wringer having a perforated wall of revolution driven in rotation about its axis, the product flow to be wrung circulating in the axial direction of the wringer.
- spin dryers generally operate by successive loads, that is to say that a certain volume of material to be wrung is poured into the tank, generally with a vertical axis of the wringer and is removed therefrom after treatment.
- Dryers, ovens or the like which consist of a wall of revolution driven in rotation about its axis and which operate continuously, the flow of product to be dried being driven in the axial direction of the device.
- the axial displacement is obtained by simple gravity flow when the axis is inclined, by helical screws or fixed oblique walls which slide the material on the cylindrical wall or by helical fins integral with the wall which cause the material by lifting it along the peripheral wall to slide it by gravity downstream.
- the treated material is subjected to a centrifugal force much greater than the force of gravity, which the plate against the wall and one cannot use natural progression by gravity to circulate the material.
- you cannot use deflectors, worms with an axis parallel to the axis of the drum or fixed oblique walls because due to the centrifugal force, the friction force on the perforated wall would be too large, there would be a jam against the deflectors and the material could be damaged.
- Patent FR-A-1057 268 proposes a so-called continuous operation wringer comprising an extractor member constituted by an endless screw with an axis parallel to the axis of the basket; however, this extractor only advances an internal layer of wrung material and leaves a continuous layer of material against the wall. This patent offers no solution to the above problems.
- the present invention aims to achieve, despite the above impossibilities, a continuous wringer in which the material progresses from the inlet to the outlet without being subjected to intense mechanical stresses.
- the continuous wringer with a perforated wall of revolution driven in rotation about its axis, comprising advancing members acting on the layer of material, to make it advance parallel to the axis of the wringer is characterized in that the path of the advancement members in the part where said members cooperate with the layer of treated material applied against the perforated wall constantly has a component in the diametral plane and an axial component directed downstream.
- the material is, in the area of action of the advancing members, driven over a relatively small distance downstream but, due to the component in the diametral plane which can be substantially equal to the peripheral speed of the perforated wall therefore of the layer of material, there can be no jamming.
- the advancement members are constituted by radial elements mounted on a shaft mounted obliquely to the axis of the wall of revolution in the internal volume delimited by said wall of revolution, the useful radius of each radial element being slightly less than the smallest distance from the shaft to the perforated wall in a plane perpendicular to said shaft comprising the radial element considered.
- the shaft carrying the advancement members could be mounted for free rotation, the rotation being ensured by the thrust on the advancement organs of the material to be wrung; it is however preferable to drive the shaft in rotation positively, the direction of rotation and the speed of the shaft being such that, in the part of their circular trajectory where they come close to the wall, the ends of the radial elements move downstream, their peripheral speed being substantially equal to or preferably slightly higher than the peripheral speed of the internal surface of the perforated wall.
- the advancement members are constituted by elements mounted with free rotation around ends of integral axes to form a zigzag shaft, the general line of the shaft being parallel to the generator of the drum and eccentric relative to the axis of said drum. This makes it possible to use elements of identical radial length and to lengthen the drum of the wringer.
- the wringer can have either a horizontal, vertical or oblique axis.
- the perforated wall may be cylindrical, frustoconical or have any other form of director, in a broken or curvilinear line giving it a general cylindro-frustoconical shape, in coil, in barrel or other.
- the drum In the case of a frustoconical or cylindro-frustoconical shape the drum can be convergent or divergent from upstream to downstream.
- this preferably has its two ends at the same distance from the perforated wall or, in the case of a non-cylindrical perforated wall, at distances proportional to the radii of said perforated wall in the corresponding diametrical planes.
- the downstream end of the shaft may be at a distance from the perforated wall greater or proportionally greater than that of the upstream end.
- the longitudinal spacing of the neighboring radial elements must be smaller the less their axis of rotation, the lower the arc in which the radial elements cooperate with the mass of material, that is to say that the axis of rotation is closer to the wall, and that the angular spacing of the neighboring radial elements is greater.
- the radial elements can be arranged in the form of radial plies, possibly consisting of discs, spokes having a greater or lesser elasticity, masses such as brushes or foam rollers, worms or radial longitudinal plies such as continuous walls, pallets or rakes.
- the angle formed by the axis of rotation of the advancing member with the axis of the wringer drum is a function of the product to be treated and its mechanical characteristics as well as the desired flow rate.
- the larger this angle the higher the axial component of the peripheral speed of the advancing member relative to the diametrical component, but the more the peripheral speed of the radial elements of the advancing member will vary within wide limits. if they are attached to the same tree. Due to the increase in the axial component, the material flow will be increased.
- the speed of the wringer can, for a given spin speed, also be increased by increasing the number of advancing members acting on one revolution of the drum. It is also possible to increase the speed of rotation of the machine, but this is not always possible from the mechanical point of view or because of the mechanical resistance of the treated material.
- the wringer according to the invention can be used for the continuous dewatering of practically all mineral, animal or vegetable materials and in particular for the preliminary treatment of materials which must be subjected to drying by lyophilization, heating, etc.
- Mechanical spinning is an energy-efficient means of extracting loose water such as washing water, etc.
- the layer of material is stirred in the passage of the advancing members, which further facilitates the elimination of water compared to conventional wringing.
- the wringer comprises, in the various embodiments, a perforated wall of revolution 1 which is represented as a cylindrical wall, which is rotated in a known manner around its axis so that the centrifugal force exerted on the material applied against the wall is several times greater than the force of gravity.
- Reference 2 designates the perforations of which only a small number is shown.
- a shaft 3 In this enclosure and in the embodiment of Figures 1 to 4 is mounted obliquely by bearings not shown, a shaft 3.
- the points X where the shaft 3 intersects the end surfaces of the drum are equidistant from said surface.
- discs 4 On this shaft are mounted discs 4 which could be replaced by radial rods, pallets or the like depending on the nature of the material to be wrung. The diameters of these discs 4 or the lengths of the rods or the like are such that their peripheral end comes to substantially tangent to the interior surface of the wall 1. As illustrated in FIG.
- the angular development is determined according to which each disc will cooperate with the material.
- Figure 4 there is shown the discs with thicker milking 5 the part which cooperates with the material.
- the peripheral speed of the internal surface of the wall 1 being equal to F, the discs are driven or tend to set, if they are mounted with free rotation on the axis 3 or if the latter is mounted with free rotation, under the effect of the push of the material, a peripheral speed f which, at the point of tangency with the wall, decomposes into a speed fp substantially equal to F and a longitudinal component f1 directed downstream.
- the disks 6 which could be replaced by radial rods, flat foam cylinders, impellers with peripheral edges of the blades shaped in a barrel shape, worms having the same casing , etc. are each mounted on a shaft end 7, the successive shaft ends being joined by offset pieces 8 and all having the same orientation therefore being in the same plane.
- the discs 6 are therefore carried by the parallel axes of a zigzag support piece.
- the mechanical rigidity of the support part can result either from the rigid assembly between the parts 8 and the shaft ends 7 on which the discs 6 are mounted for free rotation, or from the fact that the parts 8 are supported by non-bracing shown connecting them, passing between the discs 6, with longitudinal crosspieces 9 fixed at their ends on the support pillars 10.
- the discs 6 can be rotated for example for each disc from a pulley 11 mounted on an axial shaft 12, by a pulley 13 of which it is integral and a belt 14. It is thus master of the peripheral speed f of each disc by playing on the diameter of the pulley 11 which may be of technical interest. It would also be possible to mount the advancement elements with free rotation. Finally it is possible to modify the nature of the advancement elements according to the direction of progression of the material in order to adapt them to the modification of fluidity and density of the dry matter and some of them may be blowing elements and / or heated.
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Description
- La présente invention concerne une essoreuse en continu, c'est-à-dire une essoreuse comportant une paroi de révolution perforée entraînée en rotation autour de son axe, le flux de produit à essorer circulant selon la direction axiale de l'essoreuse.
- Les essoreuses connues fonctionnent en général par charges successives, c'est-à-dire qu'un certain volume de matière à essorer est déversé dans la cuve en général d'axe vertical de l'essoreuse et en est évacué après traitement. On connaît déjà des séchoirs, des fours ou analogue constitués par une paroi de révolution entraînée en rotation autour de son axe et qui fonctionnent en continu, le flux de produit à sécher étant entraîné selon la direction axiale de l'appareil. Dans ces appareils le déplacement axial est obtenu par simple écoulement par gravité lorsque l'axe est incliné, par des vis hélicoïdales ou des parois obliques fixes qui font glisser la matière sur la paroi cylindrique ou par des ailettes hélicoïdales solidaires de la paroi qui entraînent la matière en la soulevant le long de la paroi périphérique pour la faire glisser par gravité vers l'aval.
- Dans les essoreuses, la matière traitée est soumise à une force centrifuge très supérieure à la force de gravité, laquelle la plaque contre la paroi et on ne peut utiliser la progression naturelle par gravité pour faire circuler la matière. Pour la même raison on ne peut utiliser des déflecteurs, des vis sans fin d'axe parallèle à l'axe du tambour ou des parois obliques fixes parce qu'en raison de la force centrifuge, la force de frottement sur la paroi perforée serait trop grande, il y aurait bourrage contre les déflecteurs et la matière pourrait être endommagée. Le brevet FR-A-1057 268 propose une essoreuse dite à fonctionnement continu comportant un organe extracteur constitué par une vis sans fin d'axe parallèle à l'axe du panier; cet extracteur ne fait toutefois progresser qu'une couche interne de matière essorée et laisse stagner contre la paroi une couche continue de matière. Ce brevet ne propose aucune solution aux problèmes ci-dessus.
- La présente invention a pour but de réaliser, malgré les impossibilités ci-dessus, une essoreuse en continu dans laquelle la matière progresse de l'entrée vers la sortie sans être soumise à des contraintes mécaniques intenses.
- Conformément à l'invention, l'essoreuse en continu avec une paroi perforée de révolution entraînée en rotation autour de son axe, comportant des organes d'avancement agissant sur la couche de matière, pour la faire avancer parallèlement à l'axe de l'essoreuse est caractérisée en ce que la trajectoire des organes d'avancement dans la partie où lesdits organes coopèrent avec la couche de matière traitée appliquée contre la paroi perforée comporte constamment une composante dans le plan diamétral et une composante axiale dirigée vers l'aval.
- Avec ce mode de réalisation de l'essoreuse, la matière est, dans la zone d'action des organes d'avancement, entraînée sur une distance relativement faible vers l'aval mais, du fait de la composante dans le plan diamétral qui peut être sensiblement égale à la vitesse périphérique de la paroi perforée donc de la couche de matière, il ne peut y avoir bourrage.
- Selon un mode de réalisation pratique les organes d'avancement sont constitués par des éléments radiaux montés sur un arbre monté obliquement par rapport à l'axe de la paroi de révolution dans le volume interne délimité par ladite paroi de révolution, le rayon utile de chaque élément radial étant légèrement inférieur à la plus petite distance de l'arbre à la paroi perforée dans un plan perpendiculaire audit arbre comprenant l'élément radial considéré.
- L'arbre portant les organes d'avancement pourrait être monté à rotation libre, la rotation étant assurée par la poussée sur les organes d'avancement de la matière à essorer; il est toutefois préférable d'entraîner positivement l'arbre en rotation, le sens de rotation et la vitesse de l'arbre étant tels que, dans la partie de leur trajectoire circulaire où elles viennent à proximité de la paroi, les extrémités des éléments radiaux se déplacent vers l'aval, leur vitesse périphérique étant sensiblement égale ou de préférence légèrement supérieure à la vitesse périphérique de la surface interne de la paroi perforée.
- Selon un autre mode de réalisation les organes d'avancement sont constitués par des éléments montés à rotation libre autour de bouts d'axes solidaires pour former un arbre en zigzag, la ligne générale de l'arbre étant parallèle à la génératrice du tambour et excentrée par rapport à l'axe dudit tambour. Ceci permet d'utiliser des éléments de longueur radiale identique et d'allonger le tambour de l'essoreuse.
- L'essoreuse peut avoir indifféremment un axe horizontal, vertical ou oblique. La paroi perforée peut être cylindrique, tronconique ou avoir toute autre forme de directrice, en ligne brisée ou curviligne lui donnant une forme générale cylindro-tronconique, en bobine, en tonneau ou autre. Dans le cas d'une forme tronconique ou cylindro-tronconique le tambour peut être convergent ou divergent de l'amont vers l'aval.
- Dans le cas d'un arbre oblique celui-ci a de préférence ses deux extrémités à une même distance de la paroi perforée ou, dans le cas d'une paroi perforée non cylindrique, à des distances proportionnelles aux rayons de ladite paroi perforée dans les plans diamétraux correspondants. Toutefois lorsqu'on désire soumettre la matière à un étirage ou à un cardage, l'extrémité aval de l'arbre peut être à une distance de la paroi perforée supérieure ou proportionnellement supérieure à celle de l'extrémité amont.
- L'écartement longitudinal des éléments radiaux voisins doit être d'autant plus faible que leur axe de rotation est moins incliné, que l'arc dans lequel les éléments radiaux coopèrent avec la masse de matière est plus faible, c'est-à-dire que l'axe de rotation est plus près de la paroi, et que l'écartement angulaire des éléments radiaux voisins est plus grand. Les éléments radiaux peuvent être disposés sous forme de nappes radiales, éventuellement être constitués par des disques, des rayons présentant une plus ou moins grande élasticité, de masses telles que des brosses ou des rouleaux en mousse, de vis sans fin ou de nappes longitudinales radiales telles que des parois continues, des palettes ou des rateaux.
- L'angle que forme l'axe de rotation de l'organe d'avancement avec l'axe du tambour de l'essoreuse est fonction du produit à traiter et de ses caractéristiques mécaniques ainsi que du débit recherché. Plus cet angle est grand, plus la composante axiale de la vitesse périphérique de l'organe d'avancement est élevée par rapport à la composante diamétrale, mais plus la vitesse périphérique des éléments radiaux de l'organe d'avancement variera dans des limites importantes s'ils sont solidaires du même arbre. Du fait de l'accroissement de la composante axiale, le débit de la matière se trouvera accru. Le débit de l'essoreuse peut, pour une vitesse d'essorage donnée, être également accru en augmentant le nombre d'organes d'avancement agissant sur un tour du tambour. On peut également accroître la vitesse de rotation de la machine mais cela n'est pas toujours possible du point de vue mécanique ou en raison de la résistance mécanique de la matière traitée.
- L'essoreuse conforme à l'invention peut être utilisée pour l'essorage en continu de pratiquement toutes les matières minérales, animales ou végétales et notamment pour le traitement préalable des matières qui doivent être soumises à une dessiccation par lyophilisation, chauffage, etc. L'essorage mécanique est un moyen énergétiquement économique d'extraction des eaux non fixées comme les eaux de lavage, etc. De plus, avec l'essoreuse conforme à l'invention, la couche de matière est brassée au passage des organes d'avancement, ce qui facilite encore l'élimination de l'eau par rapport à l'essorage classique.
- L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de divers modes de réalisation de l'essoreuse conforme à l'invention faite ci-après avec référence aux dessins schématiques ci- annexés dans lesquels:
- La figure 1 est une vue en bout du tambour avec l'organe d'avancement constitué par des disques radiaux; la figure 2 est une vue en coupe de l'essoreuse par II-II de figure 1; la figure 3 est une construction géométrique pour la détermination des rayons des disques constituant les organes d'avancement et du développement angulaire de leur zone d'action; la figure 4 est une vue en plan développée du tambour destinée à expliquer le mode d'action des organes d'avancement; la figure 5 est une vue correspondant à la figure 2 pour un autre mode de réalisation de l'essoreuse et la figure 6 est une vue en coupe par VI-VI de figure 5.
- L'essoreuse comporte, dans les différents modes de réalisation, une paroi de révolution perforée 1 qui est représentée comme une paroi cylindrique, laquelle est entraînée en rotation de façon connue autour de son axe de manière que la force centrifuge s'exerçant sur la matière appliquée contre la paroi soit plusieurs fois supérieure à la force de gravité. La référence 2 désigne les perforations dont seul un petit nombre est représenté.
- Dans cette enceinte et dans le mode de réalisation des figures 1 à 4 est monté obliquement par des paliers non représentés, un arbre 3. Dans le mode de réalisation illustré, les points X où l'arbre 3 recoupe les surfaces d'extrémité du tambour, sont à égale distance de ladite surface. Sur cet arbre sont montés des disques 4 qui pourraient être remplacés par des tiges radiales, des palettes ou autres selon la nature du matériau à essorer. Les diamètres de ces disques 4 ou les longueurs des tiges ou analogues sont tels que leur extrémité périphérique vienne sensiblement tangenter la surface intérieure de la paroi 1. Comme illustré à la figure 3, la section de cette surface par les plans dans lesquels se déplacent les disques parallèles est, si les points X sont à égales distances de la surface, une ellipse dont le petit axe est égal au diamètre du tambour et le grand axe au même diamètre multiplié par
- Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, les disques 6 qui pourraient être remplacés par des tiges radiales, des cylindres plats en mousse, des roues à aubes avec arêtes périphériques des aubes conformées en tonneau, des vis sans fin ayant la même enveloppe, etc. sont montés chacun sur un bout d'arbre 7, les bouts d'arbre successifs étant réunis par des pièces de décalage 8 et ayant tous la même orientation donc se trouvant dans un même plan. Les disques 6 sont donc portés par les axes parallèles d'une pièce support en zigzag. La rigidité mécanique de la pièce support peut résulter soit de l'assemblage rigide entre les pièces 8 et les bouts d'arbre 7 sur lesquels les disques 6 sont montés à rotation libre, soit du fait que les pièces 8 sont supportées par des contreventements non représentés les reliant, en passant entre les disques 6, avec des traverses longitudinales 9 fixées à leurs extrémités sur les piliers supports 10. Les disques 6 peuvent être entraînés en rotation par exemple pour chaque disque depuis une poulie 11 montée sur un arbre axial 12, par une poulie 13 dont il est solidaire et une courroie 14. On est ainsi maître de la vitesse périphérique f de chaque disque en jouant sur le diamètre de la poulie 11 ce qui peut présenter un intérêt technique. Il serait également possible de monter les éléments d'avancement à rotation libre. Enfin il est possible de modifier la nature des éléments d'avancement selon le sens de progression de la matière pour les adapter à la modification de fluidité et de densité de la matière sèche et certains d'entre eux peuvent être des éléments soufflants et/ou chauffants.
- Dans le mode de réalisation de la figure 5, on a prévu un seul disque par bout d'arbre 7 mais il est bien certain que l'on peut combiner les deux modes de réalisation.
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