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"Perfectionnements aux dispositifs pour le transfert de matériaux en particules antre les zônes à des pressions différences"
La présente invention concerne la manutention Mécanique de matériaux sous forme de particules et, leur in- troduction dans un courant continu de matériau fluide.
L'in- vention concerne en particulier les difficultés rencontrée* en introduisant des fruits, tels que des cerises, ou des raisons secs, dans une pâte à gâteau livrée en un courant continu- sous pression, mais les procèdes et appareils de l'in- vention peuvant être utilisés pour la manutention d'autres matériaux par exemple pour le mélange de caoutchouc en poudre dans un courant continu de mousse de latex,
Dans le mélange de fruits à une pâte pour gâteau
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doux difficultés principales doivent être surmontées.
La première est celle de la manipulation d'une nasse de ma. tériau en particules, tels des fruits, ayant tendance - coller et à se compacter sous son propre poids et qui est donc très difficile à transférer d'un emballage dans un courant continu. La seconde-difficulté est de transférer le matériau, de manière continue, à une vitesse contrôlée, entre des zones ou règnent des pressions différentes; dans le cas présent, il s'agit d'une enceinte où la pâte est maintenue sous pression, sans fuite importante qui aurait tendance à égaliser les pressions dans les deux zones et à provoquer une porto de matière de la zone à haute pression ainsi qu'une perte de puissance.
D'une.façon générale, la présente invention ré- sout le problème des fuites par l'emploi d'une pompe posté* dant, à l'intérieur d'une enveloppe étroitement ajustée, un engrenage rotatif engrenant de manière constante avec un second élément rotatif, de manière à empêcher essentiel- lement les fuites de la zone à haute pression vers la zone à basse pression ;
la Ratière-en particule est transmise par la pompe en fonctionnement, en une succession continue de quantités discontinues transportées dans les espaces situés entre les saillies de travail des éléments d'engrena- ge, On entend par saillies de travail les saillies servant à transmettre la puissance entre les éléments en prise d'un engrenage, par exemple les dents d'une roue dentée droite ou les spires successives de la nervure spirale d'une vis.
L'élément d'engrenage et le second élément peu- vent être tous les deux des roues dentées droites transpor- tant le matériau en particule dans les poches situées en . tre les dents et la paroi de t'enveloppe, la pompe étant alors similaire aux pompes à engrenage bien connues pour
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-liquide$. Dans une forme de réalisation préférée, le second élément est un disque muni d'encoches radiales à sa périphérie et l'élément d'engrenage a la forme d'une vis possédant une saillie hélicoïdale, disposée suivant un angle variable par rapport au corps de la vis pour lui permettre de passer dans les encoches du disque;
le corps de la vis -a un profil longitudinal concave, complémentaire de la périphérie du disque, de sorte que les parties de celui-ci situées entre les encoches s'ajustent à la sec- tion transversale de la rainure spirale de la vis, avec un jeu très faible en chaque point où elles pénètrent dans celle-ci.
L'emploi d'une telle pompe comme dispositif de mesure résout les difficultés occasionnées par les fuites et permet de transférer le matériau en particules à une vitesse contrôlée, dépendant de la vitesse à laquelle tourne l'élément d'engrenage, à condition que le matériau puisse être fourni à l'entrée du dispositif de Mesure à une vitesse telle que cette anete soit toujours "inondée" ou remplie de matière à une vitesse au poins aussi grande que la vitesse à laquelle celle-ci est transférée par la pompe, Avec des matières agglomérées collantes, telles que des fruits pour gâteaux, tendant à se compacter sous leur propre poidsdas un emballage d'entreposage,
l'amenée de la matière 4 la pompe présente des difficultés spéciales.
Suivant l'invention, ces difficultés sont vaincues par l'emploi d tun cylindre ou tambour rotatif incliné, dans le- quel les fruits ou une autre matière agglomérée collant) '' sont maintenus dans un état d'agitation continuelle et s'écoulent par une ouverture prévue dans l'extrémité infé- rieure du cylindre ou du tambour, en un courant.-plus ou moins continu, vers la pompe constituant une écluse de pression. On se rendra compte que cette disposition en vue
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d'obtenir un courant continu de matière en particules ayant tendance à coller, hors d'un*emballage d'entreposage, -est d'une application plus générale.
L'invention fournit donc un procédé de traite, ment d'une masse agglomérée de matière en particules, pré- paratoire au transport ou au mélange, dans lequel la ma- tière est placée dans une cuve cylindrique, montée avec son axe incliné par rapport à l'horizontale et possédant une extrémité inférieure ouverte, recouverte par une paroi fixe présentant une ouverture de sortie; lé cylindre est main- tenu en rotation, pour agiter la matière et l'empêcher de se compacter avant d'être livrée en un courant continu s'écoulant de l'ouverture de sortie.
Pour la mise en oeuvre de ce procédé, il est prévu un appareil constitué par une cuve cylindrique, montée. avec son axe incliné par rapport à l'horizontale et possé- dant une extrémité inférieure ouverte, recouverte d'une paroi fixe percée d'une ouverture de sortie voisine de la partie inférieure de l'extrémité du cylindre et un disposi- tif pour faire tourner celui-ci, afin d'agiter la matière livrée à son extrémité supérieure.
Le cylindre est, de préférence, monté excentri- quement par rapport à son axe de rotation. L'angle d'in- clinaison de l'axe du cylindre par rapport à l'horizontale devrait être d'au moins 30 et se situer de préférence entre 40 et 55 ,mais il peut toutefois atteindre 70
Le courant continu de matière venant de l'ou- verture de sortie peut être livré à un dispositif de mesure, tel que la pompe à engrenage décrite ci-dessus, pour con- trôler la vitesse d'amenée de la matière dans une enceinte fermée et en particulier dans une chambre de mélange, à
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travers laquelle pasee un courant de matière liquide ou semi-liquide,
Pour mélanger des fruits dans une pâte à gâteau,
l'invention prévoit un appareil constitué par une cuve cylindrique, dont l'axe est incliné par rapport à l'hori- zontale et possédant une extrémité inférieure ouverte, ra- couverte par, une paroi fixe percée d'une ouverture de sor- tie, un dispositif pour faire tourner la cuve cylindrique, afin d'agiter les fruits placés dans celle-ci, et empêcher leur compactage, un dispositif de mesure, arrangé pour race- voir un courant continu de fruits venant de l'ouverture de sortie et l'admettre à une vitesse contrôlée, dans une chambre de mélange, tout en empêchant l'échappement de la pâte sous pression se trouvant dans celle-ci;
la chambre de mélange possède une entrée pour la pâte, un arbre rotatif à chevilles pour mélanger celle-ci avec les fruits et une sortie pour le mélange.
Une forme de réalisation de l'invention, qui sera maintenant décrite à titre d'exemple, comprend un dis- positif de mesure sous la forme d'une pompe à engrenage dans laquelle deux rotors en prise, portant des lobes con- vexes incurvés espacés uniformément autour de leurs circon- férences et séparés par des cavités concaves, sont disposés côté à côte dans une enveloppe munie d'ouvertures d'entrée et de sortie, prévues respectivement au-dessus et en-dessous de la zone d'engrènement des rotors;
ces derniers ont une forme telle que, dans toutes les positions angulaires, ils s'ajustent l'un à l'autre en se compéétarant tandis que l'intérieur de l'enveloppe a une forme s'ajustant avec un jeu de travail étroit autour des extérieurs des rotors (c'est-à-dire les côtés éloignés de la sone d'engrènement).
Dans ce dispositif perfectionné, les rotors sont disposés
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pour tourner, pendant le fonctionnement. , dans des sens tels que la matière en particule entrant dans l'enveloppe par l'ouverture d'entrée soit déposée dans les cavités entre les lobes et entraînée autour de ces cavités, entre les rotors et les parois latérales respectives de l'enveloppe, avant d'être évacuée par l'ouverture de sortie.
Les rotors qui sont avantageusement recouverts du matériau connu sous le non de néoprène peuvent comporter chacun trois lobes, uniformément Rexpacés, possédant des couronnes convexes, de rayon inférieur à celui des cavités se trouvant entre ceux-ci. Les couronnes des lobes peu- vent être hémicylindriques et les cavités entre ceux-ci, en partie cylindriques.
Les rotors sont, de préférence, d'une longueur substantielle, qui peut, par exemple, être égale à deux ou trois fois le diamètre de leur cercle primitif; dans ce cas, les ouvertures d'entrée et de sortie devraient être des ouvertures rectangulaires, ayant la même longueur que les rotors et dont les longs cotés sont parallèles aux axes de rotation de ceux-ci,
Le dispositif peut être disposé pour recevoir dea 3 fruits, tels que des raisins secs, à son ouverture d'entrée et pour évacuer ces fruits par son ouverture de sortie, dans un bac fixé en.dessous de celle-ci et conte- nant un transporteur à vis hélicoïdal,
transportant la pâte à coteau venant d'un mélangeur continu à une certaine pression, le long du bac, parallèlement à l'axe des rotors, depuis une entrée à une extrémité du bac jusqu'à une sortie à l'autre extrémité de celui-ci.
Un raccord pour la four- niture d'air comprimé s'ouvre, de préférence, dans le bac, en un point rapproché le long de l'entrée, à la première
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extrémité de celui-ci, Ave'* cette disposition, les fruit* Onde par le dispositif sont progressivement introduits dans la pâte et mélangés a telle-et pendant son passage d'une exré<Bi,té à l'autre du bac, Dans un* construction typique du dispositif, à chague rotar paaaede taf.s .abea txai* dpresaiona bzz chaque rotor possède trois lobes et trois 44proisoîon4r# Les couronne* des lobes sont des demi- cylindre ayant un rayon de courbure de 37 mm et les dépressions,
qui sont . en parti* cylindriques et 'étendent sur un angle plutôt
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inférieur à gose ont également un, rayon de courbure de 37 m. ta distance radiale du centra de chaque retKtr aux basée des dépressions est de 35 en, tandis que la distance, aux sommets des couronnes des lobes est de 75 ma* Les rotors ont une longueur approximative de 420 ws. ' Les ouveru tures centrée et de sortie de l'enveloppe du dispositif
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ont une longueur de 415 on et une largeur de 126 OM Dans la plupart des gase les lobes s'étendent parallèlement aux axes des' rotors, nais on peut, si '#> le désire, leur donner une ;
,vs-oton hélicoïdale uniforwCt Tandis quo la porte totalede pression entre
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la sono de haute pression et la sont à basse pression se situe, avec les écluses A air du type à pales connu, aux environs de 30 %t dans le cas du dispositif décrit ci- dessus, cette porte est négligeable et ne dépasse pas beaucoup les fuites dves au jeu prévu entre les rotors et l'enveloppe,
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Pour amener les fruits à l'ouverture d'entrée du dispositif, de manière à tender cette entrée?un cylindre rotatif incliné est monté au-dessus de colle-ci;
l'axe central du cylindre est, de préférence, incliné 4 45 Par rapport a ta verticale et le cylindre tourne autour de son
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axe a une vitesse approximative de 3$ t/min, L'extrétaité
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inférieure du cylindre est couverte par une plaque fixe, percée dans sa partie inférieure d'une ouverture par le- quelle les fruits peuvent-., tomber du cylindre dans l'ouver- ture d'entrée de l'écluse à pression.
La dimension de cette ouverture dans la plaque peut être réglée au moyen d'un registre. L'interposition du cylindre rotatif incli.. né entre une trémie de stockage et l'écluse à pressoin per- met d'amener les fruits dans celle-ci en un courant conti- nu et à une vitesse que l'on peut faire varier par le ré- glage du registre, une seconde forme de construction de l'inven- tion est représentée aux dessins annexés où
La figure 1 est une vue de profil, partiel- lement en coupe, d'un appareil pour mélanger les fruits et - La figure 2 est une coupe à travers un détail de la figure 1.
L'appareil représenté dans les dessins comporte une cuve cylindrique rotative 10, dont les fruits s'écou- lent vers un dispositif mélangeur 12, en passant par un dispositif de mesure 11. La pâte à gâteau est intro- duite sous pression dans le dispositif mélangeur 12, par une entrée 13 et le Mélange de fruits et de pâte quitte l'extrémité inférieure du dispositif mélangeur par une sor- tie 14.
Le récipient 10 est un cylindre àextrémité ouverte, supporté par un bras diamétral 15, relié par ses extrémités aux parois du cylindre et monté près de son cen- tre, sur l'extrémité d'un arbre d'entraînement 16 auquel il est attaché par un écrou 17. Le cylindre est supporté avec son axe principal disposé excentriquement par rapport à l'axe de l'arbre 16, de sorte que, sur rotation de ce
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demie?,' il tourne avec un mouvement excentrique qui agit* les fruits plus efficacement qu'une simple action de cul- butas' rotative.
Une ligne en double traite interrompus 10' représente une position extrême priée par le cylindre 10 pendant sa rotation,
L'arbre 16 est supporta dans un palier fixe 18 et entraîne par un joint universel 19 et un réduc- tour 20 commandé par un moteur 21, L'arbre 16, et par conséquent l'axe du cylindre 10, sont inclinée à 45 environ. A l'extrémité supérieure du cylindre 10, se trouve J'une chute d'entrée fixe 22 qui facilite la li- vrai non des fruits dans la cuve 10.
L'extrémité inférieure de la cuve 10 est re- couverte par une plaque fixe 23. A la face extérieure de la jante inférieure du cylindre, est attaché un organe d'étanchéité souple 24, frottant contre la surface de la plaque23. Une bride annulaire 25, coaxiale à l'arbre 16, s'étant à partir de la plaque 23 et entoure la sur- face de..,celle-ci sur laquelle porte le cylindre 10 pen- dant son mouvement excentrique, La partie de la plaque 23 adjacente à la partie inférieure de l'extrémité du cylin - dre 10 est percée d'une ouverture 26. En volet 27 permet de faire varier la dimension de cette ouverture.
L'ouverture de sortie 26 est déplacée angulairement par rapport-au point inférieur du cylindre. Elle est ellpiti- que, desserte que sa projection sur la surface d'entrée du dispositif de mesure est un cercle; le grand axe de l'ellipse est parallèle à la ligne de plus grande pente de la plaque 23, Le mouvement excentrique du cylindre le per- te versai* bord de l'ouverture, au point extrême intérieure de son mouvement,
En raison de leur agitation par le mouvement
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excentrique du cylindre 10, les fruit? sont maintenus meubles et empêchés de se compacter sous leur propre poids;
ils sortent de l'ouverture 26 en un courant continu pour pénétrer dans le dispositif de mesure 11. Celui-ci dont la structure est représentée dans la coupede la fi- gur.e 2, est un type de pompe A engrenage connu, qui fait l'objet du brevet britannique n* 653.185. En bref, cette pompe à engrenage, plus complètement décrite dana la spé- cification de ce brevet, consiste en une vis sans fin ro- tative 30, munie d'une nervure hélicoïdale 31 dont l'inclinaison sur l'axe de l'élément d'engrenage est varia- ble, de façon qu'elle puisse engrener avec des encoches radiales 32 ménagées dans un risque 33.
le corps de la vis 30 présente un profil concave, complémentaire de la périphérie convexe du disque 33; l'enveloppe du dispis- tif a une forme lui permettant de s'ajuster étroitement autour de la vis 30 et du disque 33, de sorte que la fuite à travers le dispositif est faible ou nulle. le disque 33 peut tourner librement, pour permettre la rota- tion de la vis sans fin 30 avec un arbre 34 sur lequel elle est montée.
Cette rotation- fait passer les fruits à travers le dispositif à une vitesse contrôlée, fonction de la viteas de l'arbre 34, Les, fruits sont transportés à travers le dispositif en quantités discontinues, se trou- vant entre les spires de la nervure 31 et séparées par les parties du disque 33 se trouvant entre les encoches 32.
Les fruits passent à travers le dispositif de mesure 11, pour arriver à l'extrémité supérieure d'une chambre de mélange inclinée 35 ,du dispositif mélangeur 12. L'arbre 34 traverse la paroi inférieure de l'extrémi-
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té supérieure de la chambr de mélange 5# où il est entouré par un joint 36.
L'arbre 34 est supporte dans un palier 37) et entraîné par une transmission à
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courroie 39 et un réducteur 39, sous la commande d'un moteur. 40 (figure 1)
L'entrée 13 du dispositif Mélangeur 12
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livre une pâte à gâteau aérée, sous pression, à la chambre de mélange 35, ' immédiatement en-dessous du point où les fruits tombent de la vis sans fin 30 dans colle-ci.. La corps principal de la chambre de mélange 35 est gênera*.
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lement, cylindrique et renferme un arbre 41' portant dit$ chevilles 42. La rotation de l'arbre à chevilles, sous la, commande, d'un moteur 43 et à l'intervention d'un
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engrenage 44 (figure 1), assura un iélarge parfait des truite--avec la pite, avant que le Mélange quitte là chambre de mélange 35 par la sortie 14 du dispositif.
L'appareil décrit possède une cuve cylindrique
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de - # - p:3tia avec une excentricité de 9tf'im de sorte que le mouvement de chaque point de la Jante #4t de 19 Ma pour un rayon de 2M am. La vitesse de rtati, préférée, pour éviter le compactage de* fruits o*s les, endommager,, est de l$±/*±&9 a t. pewt adopter dis vit *- ses de JLQ , à t/mia, - Bien que l'inclinai* du oyliudr jp<x' rapport . lthorîmonult ait été fixe & elle peut aller du 36 A 70* et môme plus, l'inclinaison pr4firio étant cri.
9 entre 40 et 55*
L'appareil décrit, peut évidemment s'utiliser . pour Mélanger d'autres matières, par exemple.des fruits 4
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de la crtme glacée ou à des confiseries, ou du caoutchouc en poudre à un courant de mousse de latex,' Si nécessaire, it vitesse de rotation du cylindre peut Otre réglée et 1
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structure du mélangeur peut être modifiée pour adapter l'appareil à des matériaux différents.
Comme variante au'.montage excentrique du cylin- dre rotatif, on peut le faire tourner de son axe propre 4 une vitesse constamment variable ou il peut comporter une nervure intérieure, ou une autre saillie, pour interrompre l'écoulement régulier de la matière autour de sa surface t intérieure.
Tandis que l'appareil décrit permet de con- trôler le volume de fruits livré à la chambre de mélange au moyen d'un dispositif de mesure, il peut dune certains cas être nécessaire de déterminer la vitesse d'alimenta- tion du fruit en poids, Ceci peut se faire en montant l'appareil sur un certain nombre de jauges de contrainte et en mesurant la dimension de poids, à mesure que la quan- tité de fruits dans le cylindre rotatif diminue et que ceux- ci sortent dans l'appareil pour être introduits dans la pâte. Ce changement de poids peut Cure intégré sur une période de temps, pour donner la vitesse d'écoulement des fruits.
La vitesse du dispositif de mesure peut être con- trôlée manuellement ou automatiquement, pour obtenir la
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Vitesse 'd'écoulement désirée.
-REVENDICATIONS.- W erwwrwwlnwIrrrrwrrrwwyrrwrwr
1.- Procédé de traitement d'une masse agglomérée de matière en particules, préparatoire à son transport ou à son mélange, caractérisé en ce que cette matière est placée dans une cuve cylindrique, dont l'axe est incliné sur l'horizontale et qui possède une extrémité inférieure ouverte, couverte par une paroi fixe présentant une ouver- ture de sortie, et en ce qu'on fait tourner le cylindre pour agiter la matière, de façon à empêcher le compactage de celle-ci qui est livrée en un courant continu par l'ouvertuve
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re de sortie,
2.- Appareil pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1,
caractérisé par une cuve cylin- drique, montra avec son axe incliné sur l'horizontale et possédant une extrémité inférieure ouverte, couverte par une paroi fixe percée d'une ouverture de sortie, voisine de lapartie inférieure de l'extraite du cylindre, et des dispositifs pour faire tourner et dernier, afin d'agiter la matière livrée à son extrémité supérieure.
Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre est tonte excentrique- ment sur son axe de rotation.
4.- Xpparil suivant les revendications 2 'et 3, caractérisé en ce que l'axe de la euve est incliné sur l'horizontale d'un angle compris entre 40 et 55
5,- Appareil suivant les revendications 2. à 4, caractérisé par sa combinaison avec un dispositif de Mesure, contrôlant la vitesse d'amende de la matière dans une enceinte fermé et arrangé pour recevoir le courant de matière de l'ouverture de sortie de la paroi fixe.
6.- Appareil suivant la revendication 5. caractérisé en ce que le dispositif de Mesure est prévu pour eepcher une perte substantielle de pression dans l'en- ceinte fermée quand la pression dans celle-ci est supérieu- re à celle régnant à l'extérieur, 7,- Appareil suivant la revendication caractérisé en ce que le dispositif de Mesure possède, à l'intérieur d'une enveloppe s'ajustant étroitement., un d"errenace élément/rotatif,
constamment en prise avec un second été. ment rotatif, de manière à empêcher essentiellement toute fuite de l'enceinte, la matière étant passée à travers le' dispositif, sur rotation des éléments, est une successif
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continue de quantités discontinuas, transportées dans le* espaces compris antre les saillies de travail de l'élément d'engrenage.
8.- Appareil suivant la revendication 5, caractérise en ce que le dispositif pour contrôler la li- vraison de la matière est une pompe à engrenage.
9.- Appareil suivant les revendications 5 à
8, caractérise en ce que l'enceinte est une chambre de mélange, pour mélanger la matière en particules à un cou- rant do fluide traversant celle-ci, depuis une entrée voi- sine de l'extrémité intérieure du dispositif de mesure jusqu'à une sortie.
10.- Appareil suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la chambre de mélange renferme un arbre rotatif à chevilles, pour mélanger la matière en particules à un courant liquide ou semi-liquide.
11.- Appareil approprié au mélange de fruits dans une pâte à gâteau, caractérise par une cuve cylindrique, montée avec son axe incliné par rapport à l'horizontale et possédant une extrémité inférieure ouverte, couvertepâr une paroi fixe perche d'une ouverture de sortie, un dispo- sitif pour faire tourner la cuve cylindrique, afin d'agiter les fruits placés dans celle-ci et éviter leur compactage, un dispositif de mesure, .arrangé pour recevoir un courant continu de fruits de l'ouverture de sortie et admettre ceux- ci à une vitesse contrôlée dans une chambre de mélange, tout en empêchant l'échappement de pâte sous pression de cette chambre, qui possède une entrée pour la p'te, un arbre ru- tatif à chevilles, pour mélanger la pâte et les fruits, ainsi qu'une sortie pour le mélange.
12.- Appareil suivant la revendication 11, caractérise en ce que la cuve cylindrique est montée avec son axe excentrique par rapport à l'axe de rotation.
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13- Appareil suivant les revendications 11. et 12, caractérisé en ce que l'axe de la cuve cylindrique est incliné, sur l'horizontale, d'un angle supérieur * 4 30 .
14.- Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison est compris entre
40 et 55 .
15.- Appareil suivant les revendications 11 à
14, caractérisé en coque le dispositif commandant la rotation de la cuve est capable de faire tourner celle-ci à une vitesse comprise entre 10 et 50 t/min.
16.- Appareil suivant les revendications 11 à
15, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie est déplacée angulairement par rapport à la partie la plus basse de l'extré- mité inférieure de la cuve,
17.- Appareil suivant les revendications 11 à 16, caractérisé en ce que le dispositif de mesure comporte un élément d'engrenage rotatif.
18.- Appareil suivant la revendication 17, caractérisé en ce que 1'élément, d'engrenage rotatif est une vis sans fin, portant une nervure hélicoïdale, d'inclinaison variable par rapport à son axe et engrenant avec un disque Muni d'encoches radiales..
19.- Appareil suivant les revendications 11 à 16, caractérisé en ce que le dispositif de mesure est une pompe 4 engrenage.
20.- Appareil suivant lois revendication 11 à caractérisé en ce que la chambre de mélange possède Un partie cylindrique, coaxiale à l'arbre rotatif muni de chevil- les et inclihée vers le bas, en direction de la sortie.
21.- Appareil pour mélanger les fruits à une pate 4 gâteau, en substance comme décrit en se reportant aux dessins annexés.