Guide de fabrication d'une presse à huile de palme type ... · Guide de fabrication d'une presse à huile de palme type " Colin "© Ingénieurs Assistance Internationale - Ingénieurs

Guide de fabrication d'une presse àhuile de palme type “Colin”

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Réalisé en collaborationavec Codéart

Version prototype

Guide de fabrication d'une presse à huilede palme type " Colin "

© Ingénieurs Assistance Internationale - Ingénieurs sans Frontières 2003http://www.isf-iai.be

[email protected] du Marly, 48, 1120 Bruxelles - Belgique

Ir. de projet ISF

Philippe Carlier

Collection “Manuels Techniques”

Manuel réalisé par ISF avec le soutien de la Direction générale de la Coopération internationale (DGCI)

Version prototype

Ingénieurs Assistance Internationale - Ingénieurs sans Frontières - www.isf-iai.be - [email protected] 3

Table des matières

1 GÉNÉRALITÉS ...............................................................................................................................................................2 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT......................................................................................................................3 HISTORIQUE ...................................................................................................................................................................4 FABRICATION..................................................................................................................................................................

4.1. IDENTIFICATION DES DIFFÉRENTS ÉLÉMENTS.................................................................................................4.2 LA VIS ...............................................................................................................................................................................4.3 LE PANIER ..................................................................................................................................................................4.4 L’AXE ............................................................................................................................................................................4.5 LE CÔNE DE PRESSION.............................................................................................................................................4.6 LE RESSORT DE PRESSION ...................................................................................................................................4.7 LES COUTEAUX .......................................................................................................................................................4.8 LE TUBE ET LA MANIVELLE ....................................................................................................................................4.9 LES BRIDES ET FLASQUES ......................................................................................................................................4.10 LA TREMIE D’APPROVISIONNEMENT .............................................................................................................4.11 LA BOÎTE DE RECEPTION ....................................................................................................................................4.12 LE MOTEUR ET LA TRANSMISSION .................................................................................................................

5 ANNEXES.............................................................................................................................................................................

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Guide de fabrication d'une presse à huile de palme type " Colin "4


1. Généralités

Ce guide de fabrication est destiné à tous les ateliers quivoudraient mettre en place la production d'une presse àhuile de palme, adaptée aux besoins des pays non-industrialisés.

La presse faisant l’objet de ce manuel est inspirée de lapresse " Colin ", une presse utilisant le principe de la visd'archimède. La presse Colin était très efficace et afonctionné de nombreuses années dans différents pays.

La machine présentée ici est le fruit d'une collaborationentre ISF et Codéart. Elle doit encore être considéréecomme un prototype pour diverses raisons :- elle n'a jamais été produite "en série";- le prototype a été réalisé en Belgique et pas dans un paysnon-industrialisé;- les essais n'ont été réalisés que sur de faibles quantités denoix de palme.

Ce manuel comprend non seulement les plans détaillés dechacune des pièces de la presse mais aussi de certains desoutillages spécifiques utiles à leur fabrication. Cesoutillages peuvent évidemment être adaptés suivant le parcmachine ou les matériaux dont dispose l'atelier.

Il ne faut pas perdre de vue que le pressage n'est qu'unedes phases qui composent le processus d’extraction de

l'huile de palme : ce manuel ne traite que la phase depressage, mais des renseignements concernant les autresphases (stérilisation, cuisson, égrappage, clarification del'huile brute) peuvent être obtenus sur demande encontactant Codéart1 .

1 Contact : [email protected]

Guide de fabrication d'une presse à huile de palme type " Colin "

Figure 1 : essais de pressage che Codéart


2. Principe de fonctionnement

La presse présentée dans ce manuel est une presse à vishorizontale.Comment la pression est-elle créée ? Les noix de palmesont acheminées de la trémie d'approvisionnement vers lecône de sortie par le principe de la vis d'Archimède.Comme le cône obstrue partiellement la sortie, la pressionmonte dans la chambre constituée par le panier et lesfourreaux. La montée de pression est aussi créée

partiellement par le tourteau comprimé qui se trouve à lasortie du fourreau qui complète l'action du cône.Comme la pression dans le panier est importante, les noixde palme sont écrasées, et l'huile ainsi extraite s'échappepar le chemin le plus facile, c’est à dire l'interstice entre lesbarres du panier. Cet interstice est par contre trop étroitpour laisser passer le tourteau qui est évacué via le cônede sortie.

Alimentation en noix de palme

Evacuation de l'huile entre les bar res du panier

Evacuation du tourteau

Figure 4 : parcours des matières

Figure 2 : perspective de la presse Figure 3 : écorché de la presse


3. Historique

La presse originale fabriquée par la société française"Colin" était très répandue en Afrique jusque dans lesannées 60. Elle offrait des performances remarquables touten étant de taille modeste. Elle fut construite en versionmanuelle et en version motorisée.

Malheureusement, cette machine est difficile à construirelocalement parce qu'elle fut conçue pour une fabricationen fonte coulée et donc ce type de construction requiertla présence d'une fonderie. D'autre part les réparationsd'une telle presse posent problème car la fonte est difficileà souder. Une équipe du GRET (Groupe de Recherche etd'Etude Technique) à Paris a étudié une fabricationsimplifiée de cette machine. Il s'agit d'une construction enacier mécano-soudé.S’inspirant de cette étude, ISF et Codéart ont conçu réaliséun prototype afin d'effectuer les premiers essais : deuxséries d'essais sur des noix de palme ont été réalisés en2001 et 2002 et ceux-ci se sont avérés concluants.Cependant, ces essais se sont déroulés en Belgique, et surdes quantités relativement faibles. Dans le cours de l'année2003, une nouvelle presse va être construite et exploitéeau Bénin par une organisation locale afin de valider sapertinence dans un pays du Sud.

Les modifications part rapport à la presse originale n'ontpas seulement consisté à transformer les pièces defonderies en pièces mécano-soudées : le principe defonctionnement a également été simplifié.La version originale comporte deux vis coaxiales qui ontété remplacées par une seule vis à pas fixe. Cettemodification a entraîné l'installation de couteaux, nonprésents sur le modèle initial.

Sur la presse originale, les deux vis coaxiales tournaient àdes vitesses différentes, dans des sens contraires. Pouracheminer la matière dans la même direction, les sens derotation différents étaient compensés par le fait qu'une desdeux vis était à pas droit et l'autre à pas gauche. Cemécanisme apparemment inutilement compliqué,permettait en fait de créer des forces de cisaillement dansla matière pressée au moment du passage d'une vis àl'autre. Ces cisaillements avaient deux buts :- arracher la pulpe du noyau;- créer une adhérence avec le fourreau, pour empêcher lamatière de tourner avec les vis sans avancer.Ces deux fonctions sont, sur la nouvelle machine, prises encharge par les couteaux.

Figure 5 : schéma de principe de la presse " Colin " originale


4. Fabrication4.1. Identification des différents éléments.

4.2. La visLa vis est la partie principalede la presse. C'est elle qui faitavancer les noix de palme etles pousse contre le cône, etde se fait entraînel'augmentation de pression. Ilest important que cetélément soit de faible

diamètre, pour que la distance à parcourir par l'huile pourarriver jusqu'aux ouvertures entre les barres du paniersoit la plus faible possible

Les matières utilisées sont les aciers ST37 et ST52.La vis est réalisée en mécano-soudé : elle est constituéed'un tube, de deux embouts et d'une série de spirescouvrant chacune un pas d'hélice.Les spires peuvent, soit être sous-traitées, soit fabriquéessur place au moyen d'une presse munie d'un outillagespécial. On part pour ce faire d'un disque de métal percé

au centre et coupé sur un de ses rayons.Chacune des spires est soudée au tube support, mais aussiaux spires qui la touchent. L'ensemble des spires doitformer une vis régulière.Les cordons de soudure doivent être meulés avec soin, afinque la surface de l'hélice soit suffisamment régulière pourpermettre le glissement des noix écrasées sur la surface dela vis.Après soudage, la vis doit être usinée.Tout d'abord il fautla tourner sur toute sa longueur afin que le profil extérieurdevienne bien cylindrique, et s'ajuste correctement audiamètre intérieur du fourreau. Ensuite, il faut tourner lecorps de l'hélice lui-même pour ménager le passage descouteaux.

Figure 7 : la vis

Flasque

Trémie d'approvis ionement

Roulements

Fourreau

Fourreau porte-couteaux

Brides

Couteau

Boîte de réception

Pignon de réception

Entretoises

Axe

Vis

Cône de press ion

Ressort de pression

Manivelle de réglage de pression

Pan ier

Tube support man ivelle

Figure 6 : identification des différents éléments


4.3. Le panierLe panier est une sorte de"passoire", c'est par les intersticesentre les barres qui le constituentque l'huile s'échappe de la presse.Sa fonction est donc de séparerl'huile du tourteau. L'orientationlongitudinale des barreaux permetégalement de créer un frottement

entre les noix de palme en cours de pression et lefourreau. Sans ce frottement, la matière risquerait detourner avec la vis, sans que celle-ci assure la progressiondes noix vers le cône de pression.

Le panier est réalisé en mécano-soudé : il est constituéd'une série de barres soudées à leurs extrémités par deuxanneaux. Deux autres anneaux (de diamètre supérieur)renforcent l'ensemble en empêchant les barres de s'écartersous l'effet de la pression.Le montage du panier est particulièrement délicat etnécessite la confection d'un outillage pour le montage (lesplans de cet outillage seront disponibles dans la prochaineversion de ce manuel). Pendant le soudage, l'écartemententre les barres est maintenu constant en disposant desclinquants (bandes de tôle de faible épaisseur) entre celles-ci.Les barres sont fabriquées à partir de profils carrésstandards dont deux arêtes sont légèrement meulées (oufraisées).

4.4. Le cône de pressionLe cône sert à obstruer partiellement lepassage de sortie du tourteau, afind'augmenter la pression dans le panier.

Le cône est tourné : ce tournage nenécessite aucune précautionparticulière. Les ateliers possédant unefonderie ont cependant intérêt à lefondre à partir d'une pièce brute plus

proche de la forme finale de la pièce. Le temps d'usinageest ainsi considérablement réduit, ainsi que le gaspillage dematière.

4.5. Le ressort de pressionLe ressort a pour fonction d'ajusterl'ouverture du cône de pression, afinde maintenir une pression constantedans le panier et les fourreaux.Lorsque la pression augmente dans lepanier, le tourteau pousse plus fortsur le cône, ce qui a pour effet

d'augmenter l'ouverture de sortie. De cette façon,l'augmentation du débit fait descendre la pression et onretrouve finalement la pression de régime.La fabrication de cette pièce requiert un tel savoir-faire quenous conseillons de la sous-traiter à un spécialiste.

4.6. Les couteauxLes couteaux servent à couper légèrementles noix de palme et détachent le noyau dela pulpe, afin de faciliter le pressage etl'extraction de l'huile. Cependant l'utilitéprincipale des couteaux est d'éviter que lamatière n’adhère plus à la vis (partietournante) qu'aux parties fixes. Dans le cascontraire, la matière tourne solidairement àla vis sans avancer.

Le couteau est usiné à partir d'une barre d'acier de duretéélevée pour éviter son usure prématurée.Cette pièce est réalisée par usinage (filet tourné etsurfaces fraisées) à partir d'un fer rond.

4.7. Le tube et la manivelleCes deux éléments servent à régler lapression dans le panier. Ils règlentl'écrasement initial du ressort. Plus leressort est comprimé au départ, plusla pression sera importante dans lepanier. Cette explication estpurement théorique, car il est

recommandé de démarrer la machine avec le cône déjàlégèrement ouvert (environ 10mm) d'interstice. C'estseulement une fois que le tourteau commence à sortirqu'on " écrase " progressivement le ressort pouraugmenter la pression. D'après les essais réalisés enBelgique, si on démarre la presseavec le ressort déjà comprimé, lapression monte trop vite, et unbouchon de tourteau très compactse crée à la sortie du panier etbloque le fonctionnement de lamachine.Le réglage de la pression est trèsimportant : si la pression est tropfaible, une partie de l'huile ne serapas extraite, si elle est trop importante la machine sebloque.

4.8. Les brides et flasquesLes brides et les flasques ont la mêmefonction : ils servent à fixer et àpositionner les autres éléments.Ils peuvent être réalisés dans n'importequel acier standardfacilement usinable.(et soudable pourle cas des brides)

La partie centrale de la bride esttournée, et ensuite les "pattes" y sontsoudées.

Figure 15 : la brideFigure 11 : le ressort

Figure 12 :le couteau

Figure 13 : le tube

Figure 14 : la manivelle

Figure 8 : le panier

Figure 10 : le cône

Figure 16 : le flasque


4.10. La trémie d'approvisionnementC'est dans la trémie qu'oncharge les noix de palme àpresser. Sa forme évaséepermet de stocker une grandequantité de noix avant pressageet de les guider vers la chambrede la vis de pression. Cetélément évite le phénomène derefoulement des noix par la vis.

Cet élément est réalisé au moyen de tôles standard, pliéespuis soudées.

4.11. La boîte de réceptionCette pièce est dans leprolongement de la trémied'approvisionnement. Sa partiesupérieure guide les noix depalme vers la vis. Sa partieinférieure fait office de débutde fourreau. C'est à cet endroitque les noix commencent àêtre entraînées par la vis

Cette pièce est réalisée à partir d'une tôle d'acier standard.Le pliage de la partie cylindrique centrale peut poser desproblèmes d'encombrement sur la majorité des plieuses.On peut soit monter un outillage cylindrique spécial sur laplieuse, soit réaliser une série de petits plis rapprochés, encommençant par les plis extérieurs et en se rapprochantprogressivement du centre de la partie cylindrique.

4.12. Le moteur et la transmissionLe moteur utilisé lors des essais est un moteur électriquede 4kW (5,4 cv). Cependant dans beaucoup d'endroits, oùle réseau électrique est défaillant, l'usage d'un moteurthermique sera préféré. Dans un cas comme dans l’autre,un réducteur est à prévoir.La transmission entre la sortie du réducteur et l’axe de lavie se fait par courroie trapézoïdale.

Figure 17 : la trémie

Figure 18 : Boîte de réception


5. Annexes

Pour obtenir gratuitement la version complète (avec annexes) sousformat électronique il vous suffit de nous envoyer un courriel à l’adresse:

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