EP0096606B1

EP0096606B1 - Presse continue, en particulier pour le pressage des pulpes de betteraves et autres produits contenant des jus

Info

Publication number: EP0096606B1
Application number: EP83400995A
Authority: EP
Inventors: Jean Luc Berry
Original assignee: S I C A PULPOSEC DE CHEVRIERES
Current assignee: S I C A PULPOSEC DE CHEVRIERES
Priority date: 1982-05-24
Filing date: 1983-05-18
Publication date: 1986-07-23
Also published as: FR2527138A1; US4499823A; DE3364695D1; FR2527138B1; EP0096606A1; ATE20852T1

Description

L'invention concerne une presse continue, destinée en particulier au pressage des pulpes de betteraves et d'autres produits contenant des jus, tels que des fourrages coupés en vert, pour récupérer le jus de ces produits ou bien pour augmenter la teneur en matière sèche du produit final.
On connaît déjà, notamment par le Brevet français N° 2 469 273, une telle presse consituée par une roue centrale solidarire d'un arbre de rotation entraîné à vitesse lente et tournant à l'intérieur d'une couronne excentrée mobile en rotation, ayant un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de la roue de façon à constituer avec celle-ci un ensemble mobile en rotation de deux cylindres sensiblement tangents intérieurement La couronne extérieure est appliquée radialement contre la surface extérieure de la roue au moyen d'n dispositif de serrage qui comprend par exemple des bobines portés par un bogie et appliquées à pression sur la surface extérieure de la couronne au moyen d'un vérin ou analogue reliant le bogie à l'arbre de rotation de la roue. L'une des deux surfaces de pression, par exemple la surface intérieure de la couronne, est perforée pour l'extraction des jus.
Lorsque l'on désire utiliser une presse de ce type pour le pressage d'un produit tel que la pulpe de betterave qui est à la fois glissante et très déformable et ne possède pas de résistance à l'arrachement ou au cisaillement on se heurte à un certain nombre de difficultés importantes. En particulier, dès que la pression subie par le produit entre la roue et la couronne atteint une valeur relativement faible, la pulpe est extrudée à travers les perforations de la surface interne de la couronne et ces perforations se trouvent rapidement obstruées. On constate également un fluage important du produit qui s'échappe latéralement de la zone de pressage entre la roue et la couronne et qui n'est donc pas pressé correctement. En outre, la structure glissante et parfois même poisseuse de la pulpe limite la transmission de l'effort de rotation de la roue vers la couronne qui n'est pas entraînée correctement.
Les pulpes de betteraves sont constituées par le sous-produit du traitement en sucrerie des cossettes de betteraves, permettant d'en extraire le sucre. La pulpe résiduelle est essentiellement constituée d'eau et ne contient environ que 6% en poids de matière sèche.
Ces pulpes subissent habituellement un premier pressage faisant passer la teneur en matière sèche à 10% environ lorsqu'elles sount destinées à être ensilées pour leur conservation durant l'hiver, il est nécessaire d'effectuer un second pressage donnant une teneur en matières sèches d'environ 20%. Lorsque les pulpes doivent être transportées ou incorporées à des aliments concentrés pour le bétail, leur teneur en matières sèches doit être portée à 85%, ce qui s'effecture habituellement en deux étapes, la première consistant à forcer le second pressage pour faire monter la teneur en matières sèches jusque vers 25% en moyenne, la seconde consistant en une déshydration thermique par passage dans un séchoir chauffé par combustion de fuel. L'énergie dépensée pour cette seconde étape est paticulièrement onéreuse.
L'invention a pour but de permettre une réduction sensible de cette dépense, en augmentant la teneur en matières sèches du produit à déshydrater, grâce à un pressage particulièrement effeicace du produit.
Elle propose pour cela une presse continue, destinée au pressage des produits contenant des jus et, en particulier, des pulpes de betteraves, cette presse comprenant une roue à jante mobile en rotation à l'intérieur d'une couronne excentrée également mobile en rotation et ayant un diamètre supérieur à celui de la roue, des moyens de serrage de la jante de la roue sur la surface intérieure de la couronne, et des moyens pour introduire le produit à presser entre la jante de la roue et la couronne en amont de la zone de pressage et pour extraire le produit pressé en aval de cette zone, caractérisé en ce que la zone de pressage est limitée latéralement par deux plaques à contour circulaire qui sont appliquées sensiblement à étanchéité sur les flancs de la couronne et de la jante de la roue et qui ont un diamètre extràrieur inférieur à celui de la roue de façon à laisser libres, entre la roue et la couronne, une zone d'introduction du produit à presser et une zone d'extraction du produit pressé, ces plaques étant montées à rotation autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue et fixe en position par rapport à ce dernier.
La disposition de ces plaques fermant latéralement la zone de pressage entre la jante de la roue et la couronne, permet d'augmenter de façon très importante la pression appliquée au prodit dans cette zone de pressage même lorsque le produit est à consistance très glissante et déformable comme la pulpe de betterave.
Une presse selon l'invention permet d'obtenir des produits pressés ayant une teneur en matière sèche de l'ordre de 32 à 35% en poids, alors que les meilleures presses connues actuellement sur le marché ne permettent pas de dépasser une valeur de 26%.
Il en résulte, au cours de l'étape suivante de déshydratation, une économie de combustible de l'ordre de 40%.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface interne de la couronne est formée d'une première tôle perforée à trous relativement fins recouverte, du côté de la jante de la roue, d'une toile filtrante et d'une seconde tôle perforée à trous plus grands appliquant la toile sur la première tôle, les extrémités axiales de ces deux tôles présentant des rebords annulaires orientés vers l'extérieur pour leur fixation dans des logements formés en creux dans les flancs de la couronne.
Cette dispostion d'une toile filtrante entre une tôle perforée à gros trous et une tôle perforée à trous beaucoup plus fins empêche l'obstruction des trous fins de la première tôle perforée par le produit pressé, tout en évitant une usure et une destruction rapide de la toile filtrante qui est protégée par la seconde tôle perforée.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'arbre de rotation de la roue est supporté par des leviers rigides dont une extrémité est articulée sur le bâti fixe de la presse autour d'une axe parallèle à l'axe de rotation de la roue et dont l'autre extrémité est articulée par un dispositif de serrage tel qu'un vérin, en un atre point fixe du bâti, et en ce que la couronne est supportée extérieurement par des bobines rotatives portées par au moins un bogie articulé en un point fixe du bâti de la presse autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue.
Grâce à cet agencement, c'est le bâti de la presse qui supporte l'ensemble roue-couronne, ainsi que le ou les bogie(s) portant les bobines appliquées à pression sur la surface périphérique de la couronne.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels:

La figure 1 est une vue schématique partielle d'une presse selon l'invention, représentée en coupe axiale.
La figure 2 est une vue de côté de la partie de la presse représentée à la figure 1.
La figure 3 représente schématiquement la disposition de la roue, de la couronne, et des bogies portant les bobines par rapport à un bâti fixe porteur.
La figure 4 est une ve semblable à la figure 3, mais représente deux positions différentes de la presse par rapport au bâti porteur.
La figure 5 est une vue schématique partielle d'une roue à frette extérieure.
La figure 6 est une vue partielle en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5.

On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent une partie de la presse selon l'invention.
Comme indiqué plus haut, cette presse comprend une roue 10 à jante périphérique 12 présentant une surface extérieure 14 cylindrique à profil ondulé comme représenté aux dessins.
La roue 10 tourne, autour de son axe de rotation non représenté aux dessins, à l'intérieur d'une couronne excentrée qui est constituée essentiellement par des anneaux coaxiaux 18 sensiblement identiques, qui sont à distance égale les uns des autres le long de leur axe commun et qui sont réunis rigidement entre eux par des entretoises 20 ou analogues ou qui peuvent encore être formés d'une pièce les uns avec les autres. Les anneaux 18 sont sensiblement plats et ont des bords périphériques radialement internes et externes de forme triangulaire en section transversale, comme représenté en 22 et 24.
La surface interne de la couronne est constituée de la façon suivante: une première tôle perforée 26, à trous relativement fins, ayant une forme ondulée correspondant à celle de la surface périphérique 14 de la jante de la roue, recouvre les bords périphériques internes 22 des anneaux 18 et présente à ses extrémités des rebords annulaires 28 par lesquels elle est fixée, par exemple par soudure, dans des logements formées en creux des flancs latéraux des anneaux 18 d'extrémités. Sur cette première tôle perforée 26 est appliquée directemet une toile filtrante 32 qui est rabattue latéralement sur l'extérieur de façon à recouvrir les rebords annulaires 28 de la première tôle 26. Une seconde tôle perforée 34 présentant des trous de diamètre beaucoup plus importants que les trous de la première tôle 26, et ayant une conformation analogue à celle de cette première tôle, est appliquée sur la toile filtrante 32 et est fixée amoviblement sur les flancs latéraux extérieus des anneaux d'extrémités 18. Pour cela, les rebords d'extrémités de la seconde tôle 34 présentent des pattes 36 orientées radialement vers l'extérieur qui sont engagées dans les logements formés en creux dans les flancs extérieurs des anneaux 18 et qui sont fixées dans ces logements au moyen de vis 38 au voisinage de la périphérie externe des anneaux 18.
Avantageusement, la seconde tôle 34 n'est pas formée d'une pièce, mais est constituée par une pluralité de tronçons de couronne disposés bout à bout: La toile filtrante 32 peut également être formée de morceaux fixés directement sur les différents tronçons de couronne constituant la seconde tôle perforée 34, ce qui permet de remplacer rapidement une partie défectueuse de la toile, sans changer complètement cette toile.
Le dispositif de serrage de la roue sur la couronne ainsi constituée est du type décrit dans le Brevet français précité N° 2469273 et comprend des bobines 40 portées par un bogie 41 relié par un longeron et un dispositif de serrage tel qu'un vérin (non représentés) à un longeron 42 supportant l'arbre de rotation de la roue 10. Les bobines 40 sont montées clavetées sur un moyeu 44, de façon à être solidarires en rotation de ce moyeu et libres en translation axiale par rapport à celui-ci. Le moyeu 44 est lui-même monté claveté sur un arbre 46 qui peut être un arbre libre ou bien un arbre moteur. Les surfaces périphériques des bobines 40 présentent des gorges annulaires à section triangulaire correspondant à celles des bords périphériques externes des anneaux 18. Le montage des bobines 40 libres en translation sur le moyeu 44 permet de positionner très précisément chaque bobine sur l'anneau 18 correspondant et de transmettre des forces de pression et d'entraînement très importantes sans déformation des pièces.
La zone de pressage du produit, qui est formée entre la ligne de quasi-tangence entre la roue et la couronne et en amont de cette ligne, est fermée latéralement par des plaques annulaires 48 appliquées et maintenues contre les flancs extérieurs des anneaux d'extrémités 18 de la couronne 16. A cet effet, les deux plaques annulaires 48 comprennent un moyeu cylindrique 50, orienté vers l'intérieur de la presse et se terminant par un rebord annulaire 52 orienté radialement vers l'extérieur. Ce rebord annulaire 52 détermine avec le reste de la plaque annulaire 48 une gorge annulaire de section rectangulaire.
La surface périphérique interne de la jante 12 de la roue 10 présente également deux gorges annulaires 54 délimitant, avec les flancs latéraux de la jante 12, des rebords annulaires 56 orientés radialement vers l'intérieur et qui sont destinées à s'engager dans lesdites gorges annulaires des plaques 48 jusqu'àvenir en butée au fond de celles-ci.
Sur les longerons 42 supportant l'arbre de rotation de la roue 10, sont montés galets 58 mobiles en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue 10, et qui portent sur la surface cylindrique interne 60 des moyeux 50 des plaques 48 de façon à maintenir les rebords annnulaires 52 engagés dans les gorges annulaires 54 aux environs de la zone de moindre section entre la roue et la couronne, c'est-à-dire aux environs de la zone de pressage du produit De cette façon, le recouvrement des flancs latéraux de la couronne 16 par les plaques annulatires 48 est maximal dans la zone de pressage, mais, comme ces plaques 48 ont un diamètre extérieur inférieur à celui de la roue, elles laissent dégagé, entre la roue et la couronne et à l'opposé de la zone de pressage, un espace libre important que l'on pourra utiliser comme zones d'introduction du produit presser et d'extraction du produit pressé.
Les plaques annulaires 48 s'appliquent sans difficulté sur les flancs extérieurs des anneaux 18 de la couronne 16, en raison du fait que les bords rabattus des tôles perforées 26 et 34 sont disposés dans des Igements formés en creux dans les flancs extérieurs de ces anneaux, de telle sorte que les surfaces de ces flancs extérieurs pourvus desdites tôles perforées restent planes et ne s'opposent pas à une application étanche des plaques annulaires 48.
Lorsque la roue 10 est entraînée en rotation à l'intérieur de la couronne 16, les plaques annulaires 48 sont entraînées, par la roue, en rotation autour d'un axe qui est fixe par rapport aux longerons 42 et donc par rapport à l'axe de rotation de la roue 10. Pour éviter des glissements non souhaités entre ces plaques annulaires 48 et donc par rapport à l'axe de rotation de la roue 10. Pour éviter des glissements non souhaités entre ces plaques annulaires 48 et les flancs de la jante et de la couronne, on peut prévoir, comme représenté dans les figures 1 et 2, de former des encoches radiales 62 de place en place dans le bord périphérique extérieur de ces plaques annulaires, et/ou des encoches radiales 64 à la périphérie des rebords annulaires 52 de ces plaques. Ces encoches radiales 62 et 64 forment des dentures destinées à engrener respectivement avec des plots 66 fixés par vissage sur les flancs extérieurs des anneaux d'extrémités 18 de la couronne et avec des plots ou des goujons 68 traversant les gorges annulaires 54 de la jante 12. On assure ainsi, par engrenement positif, on mouvement continu de rotation des plaques annulaires 40.
Eventuellement, ces plaques pourraient être entraînées de façon indépendante, par un motovariateur.
On se réfère maintentant à la figure 3 qui illustre une autre caractéristique intéressante de l'invention.
Dans cette figure, la roue a être représentée schématiquement par un cercle 70 de centre 0, tandis que la couronne est représentée par deux cercles concentriques 72 et 74 de centre 0. L'arbre de rotation de la roue 70 est porté par au moins un levier rigide 76, qui est par exemple coudé au niveau d l'axe de rotation 0 de la roue 70 et dont une extrémité est articulée autour d'un axe parallèle à cet axe de rotation en un point A d'un bâti fixe de la machine, tandis que son autre extrémité est reliée à un point P de ce bâti fixe par l'intermédiaire d'un vérin ou autre dispositif analogue 78 articulé en B sur le levier 76 et en P sur le bâti autour d'axes parallèles à l'axe de rotation de la roue.
Un bogie 80 est articulé en un autre point E de ce bâti fixe, autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue, et porte à rotation, à ses ectrémités 82, deux autres bogies 84 portant à rotation des bobines 86, par exemple de la même façon que les bobines 40 sont portées par le bogie 41 dans la forme de réalisation des figures 1 et 2.
La face périphérique extérieure 72 de la couronne est appliquée et repose sur les bobines 86.
On comprend que, par réglage du vérin ou analogue 78, on rapproche plus ou moins la roue 70 de la surface intérieure 74 de la couronne, la zone de moindre section ou zone de pressage du produit se trouvant sensiblement sur la droite horizontale 88 passant par l'axe 0 de rotation de la roue 70 et l'axe de rotation de la bobine 86 supérieure, dans le cas de la figure 3.
Dans certains cas, il peut être avantageux de modifier l'orientation de cette droite 88 pour l'incliner plus ou moins par rapport à l'horizontale, par exemple en fonction de la nature du produit à presser. Il suffit pour cela de mofifier la longuer du bras de levier 76 entre l'axe 0 et le point A, ce qui entraîne un basculement et un déplacement des divers eléments de la presse, les points A, E et P qui sont des points du bâti restant fixes.
A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 4 deux positions possibles de la presse selon l'invention, la première position, représentée en grisé, correspondant à celle de la figure 3, la seconde position étant représentée en trait plus fort. Les éléments de la presse dans cette seconde position ont été désignées par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice "'". On constate que la droite 88' définissant la zone de pression maximum fait un angle d'environ 15^* avec la droite 88.
De façon générale, le vérin 78 déterminant la force de serrage de la roue sur la couronne peut être un vérin hydraulique ou pneumatique, mais il peut être avantageusement un dispositif résilient précontraint ou un dispositif oléopneumatique (vérin hydraulique associé à un accumulater de gaz) permettant d'appliquer une force de serrage élastique de la roue sur la couronne. Le pressage du produit est alors caractérisé, non par une géométrie constante de la zone de pressage, mais par un effort de pressage constant du produit.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la surface périphérique extérieure de la roue peut être formée d'une frette fendue qui est fixée sur la jante de la roue à une seule de ses extrémités, l'autre extrémité étant laissée libre de façon à éviter les contraintes différentielles. Comme représenté en figure 5 et 6, la frette peut également être formée d'une série de tronçons successifs 90, 91, 92... qui seront fixés chacun par une seule de leurs extrémités sur la jante cylindrique 93 de la roue. L'utilisation de cette frette permet de modifier d'une part le profil extérieur de la surface de pression de la roue et, d'autre part, le diamètre extérieur de cette surface de pression, sans qu'il soit nécessaire de changer complètement la roue et de procéer à des démontages très compliqués.
L'entraînement en rotation des divers éléments de la presse peut se faire par exemple au moyen d'un premier moteur hydraulique entraînant l'arbre de rotation de la roue et d'un second moteur hydraulique monté par exemple sur l'arbre de l'une des bobines 40 ou 86 et entraînant la couronne par l'intermédiaire de . pignons.

Claims

1. Presse continue, en particulier pour le pressage des pulpes de betteraves et autres produits contenant des jus, comprenant une roue (10) à jante (12) mobile en rotation à l'intérieur d'une couronne (16) excentrée également mobile en rotation et ayant un diamètre supérieur à celui de la roue, des moyens de serrage de la jante de la roue sur la surface interne de la couronne, et des moyens pour introduire le produit à presser entre la jante de la roue et la couronne en amont de la zone de pressage et pour extraire le produit pressé en aval de cette zone, caractérisée en ce que la zone de pressage est limitée latéralement par deux plaques (48) à contour circulaire qui sont appliquées sensiblement à étanchéité sur les flancs de la couronne (16) at de la jante (12) de la roue (10) et qui ont un diamètre extérieur inférieur à celui de la roue (10, 12) de façon à laisser libres, entre la roue (10, 12) et la couronne (16), une zone d'introduction du produit à presser et une zone d'extraction du produit pressé, lesdites plaques (48) étant montées à rotation autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue (10) et fixe en position par rapport à ce dernier.

2. Presse selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites plaques (48) comprennent chacune un moyeu cylindrique (50) orienté vers l'intérieur de la presse et dont la suriace périphérique cylindrique est appliquée radialement contre la surface interne de la jante (12) de la roue.

3. Presse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la surface interne de la jante (12) de la roue présente deux rebords annulaires (56) à contour circulaire, orientés vers l'axe de la roue et dont chacun s'engage dans une gorge annulaire de la surface cylindrique du moyeu (50) de la plaque (48) correspondante.

4. Presse selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits rebords annulaires (56) de la jante sont formés par des gorges annulaires (54) de la surface cylindrique interne de la jante, dans lesquelles s'engagent des rebords annulaires (52) des moyeux (50) des plaques (48).

5. Presse selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le moyeu (50) de chaque plaque (48) est à surface interne cylindrique (60) roulant sur un galet (58) monté rotatif en un point fixe par rapport à l'axe de rotation de la roue (10) et appliquant la surface extérieure du moyeu (50) sur la urface intérieure de la jante de la roue.

6. Presse selon l'une des revendications précedentes, caractérisée en ce que les bords périphhériques circulaires desdites plaques (48) forment une denture (62) engrenant avec des plots (66) portées par les flancs de la couronne (16).

7. Presse selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les moyeux (50) des plaques (48) présentent des rebords annulaires (52) à denture annulaire externe (64) engrenant avec des plots ou des goujons portés par les flancs de la jante de la roue, ces plots ou goujons (68) traversant par exemple les gorges annulaires (54) formées dans la surface cylindrique interne de la jante.

8. Presse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface interne sensiblement cylindrique de la couronne est formée d'une première tôle perforée (26) à trous relativement fins recouverte, du côté de la jante (12) de la roue, d'une toile filtrante (32) et d'une seconde tôle perforée (34) à trous plus grands appliquant la toile (32) sur la première tôle perforée (26), les extrémités axiales de ces deux tôles présentant des rebords annulaires (28) orientés radialement vers l'extérieur pour leur fixation dans des logements formés en creux dans les flancs de la couronne (16).

9. Presse selon la revendication 8, caractérisée en ce que les rebords annulaires (28) de la première tôle (26) sont soudés sur les flancs de la couronne, tandis que les rebords annulaires de la seconde tôle (34) y sont fixés amoviblement, par exemple par vissage, cette seconde tôle (34) étant par exemple formée d'une pluralité de tronçons fixés bout à bout sur les flancs de la couronne.

10. Presse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre de rotation de la roue (70) est supporté par un ou plusieurs leviers rigides (76) dont une extrémité est articulée sur le bâti fixe de la presse autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue et dont l'autre extrémité est articulée, au moyen d'un dispositif de serrage tel par exemple qu'un vérin (78), en un autre point fixe (P) du bâti de la presse, la couronne (72, 74) étant supportée extérieurement par des bobines rotatives (86) portées par au moins un bogie (80, 84) articulé en un point fixe (E) du bâti de la presse autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la roue.

11. Presse selon la revendication 10, caractérisée en ce que la direction de serrage de la roue (70) sur la couronne (72, 74) est réglable par rapport à l'horizontale, par exemple au moyen d'une variation de la longueur du bras de levier (76) s'étendant entre l'arbre de rotation de la roue (70) et le point (A) d'articulation de ce bras sur le bâti.

12. Presse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de serrage de la roue sur la couronne sont du type résilient précontraint ou oléopneumatique, pour appliquer une force de pressage sensiblement constante au produit serré entre roue et couronne.

13. Presse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface de pression de 1 roue est formée d'une frette fendue fixée à l'une de ses extrémités seulement sur la surface périphérique de la jante de la roue, ou d'une pluralité de tronçons de frette (90, 91, 92...) fixés chacun à une seule de leutres extrémités sur la surface périphérique de la jante (93) de la roue.