Broyeuse utilisable notamment dans l'industrie du chocolat. Cette invention a, irait à une broyeuse utilisable notamment dans l'industrie du cho colat et phis spécialement .à une machine à broyer ou à. triturer ,à. l'aide de laquelle des substances solides et semi-solides peuvent être broyées à un degré de finesse comparable ou égal à celui des particules, réduites à un état colloïdal ou moléculaire.
Dans la. fabrication du chocolat, il est né cessaire: 1 de torréfier les amandes de cacao; ? de concasser et écosser ces amandes; 3 de broyer les amandes torréfiées et concassées; -1 de mélanger les amandes de cacao broyées avec du beurre de cacao, .du sucre, du lait, etc.; 5 de faire passer le mélange à travers une machine finisseuse et 6 de triturer le mélange dans une couche pour obtenir le chocolat.
Un grand nombre de machines sont néces saires pour réaliser les diverses opérations, et comme la qualité et l'homogénéité des divers ingrédients employés. dépendent entièrement de la, finesse à laquelle le chocolat et le su- cre sont broyés, des soins et une habileté considérables sont nécessaires.
La présente invention a. pour objet une broyeuse perfectionnée du genre décrit et que représente, à titre d'exemple, le dessin ci annexé, ,dans lequel: La. fig. 1 est une coupe longitudinale ver ticale centrale de la machine; La fig. 2 est une coupe transversale sui vant II-II (fig. 1), cette vue représentant les dents ou surfaces de broyage taillées ou constituées sur un des fonds du cylindre;
La fig. '8 est une coupe transversale sui vant III-III (fig. 1), cette vue représentant les dents ou surfaces .de broyage constituées sur le plateau broyeur flottant; .
La fig. 4 est une coupe transversale sui- vaut IV-IV (fig. 1); La fig. 5 est une vue schématique repré sentant la forme des dents de *broyage dont on se sert, tant sur les pièces fixes que sur les pièces mobiles; La fig. 6 est une vue perspective du ro tor broyeur; .cette vue étant partiellement brisée pour représenter la surface interne d'une des coquilles broyeuses;
La fi,,,. 7 est un détail en coupe à. plus grande échelle représentant une autre cons truction de rotor broyeur; La<B>,-</B> grande 8 est une vue de côté à plut grande échelle du rotor briseur.
Dans ces dessins, et en particulier dans la. fig. 1, @l désigne un cylindre allongé dont les extrémités opposées sont: formées par des fonds ou couvercles 2 et 3.
Le fond 3 est muni d'un prolongement tubulaire ou cylindrique 4 qui se termine à son extrémité externe par un palier 5.
Le fond 2 est égalemen'.,- muni d'un pro longement ou boîtier cylindrique 6 qui et fermé à l'extrémité externe 7 pour recevoir et supporter une vis de réglage 8. L'extrémité interne du prolongement 6 est munie d-un pa lier 9. Les paliers 5 et 9 sont alignés ci supportent un arbre de commande principal généralement désigné par 10.
Sur l'arbre 10 est calé ou autrement fixé à l'intérieur du cylindre un rotor broyeur 11, et une douille composée de deux parties ou coquilles 12 et 13 est intercalée entre ce rotor et le- cylindre A. Les coquilles 12 et 13 sont représentées clairement dans les fig. 1 et 4.
Dans la fig. 4, on voit que ces coquilles constituent conjointement une douille, la ligne de division entre ces coquilles étant indi quée par 14. On remarquera. aussi que cha que coquille est creuse, comme indiqué en 15, pour permettre la circulation d'eau arrivant par un tuyau 16- et partant par un tuyau 17.
La coquille inférieure est également mu nie de tuyaux d'admission et d'échappement d'eau 16a, 17a, et une circulation continue d'eau y est maintenue lorsque la machin fonctionne, étant donné qu'elle produit une quantité de chaleur considérable.
La coquille inférieure est fixée à id:emeure et rigidement dans la moitié inférieure du cylindre par .des goupilles ou organes ana logues 18. Une communication permanente peut, par conséquent, être établie entre la cavité interne de la coquille inférieure et les tuyaux 16a-et 17a.
Par contre, la coquille supérieure est montée -de façon mobile ou flottante par rap port au rotor broyeur, et un certain jeu est par conséquent ménagé entre la surface su périeure de cette coquille et la surface in terne -du cylindre. Dans la pratique, ce jeu n'est que de l'ordre d'un dixième de milli mètre, par exemple, mais ce jeu suffit pour permettre à. la. coquille supérieure de s'élever lorsque la matière à, broyer passe entre la surface interne .de la coquille et la surface externe du rotor broyeur, comme on le verra plus loin.
Comme -la coquille supérieure est libre, un faible jeu est ménagé entre les tuyaux 16 et 17 et le cylindre, comme re présenté en 19 dans la fig. 4, et des presse étoupe 20 sont par conséquent nécessaire pour permettre aux tuyaux 16 et 17 de mon ter ou de descendre librement avec la coquille supérieure libre.
Sur l'arbre de commande 10 sont calés ou a i utrement fixés <B>à</B> Fi il térieur du prolongement cylindrique 4, une vis d'Archimède 21 et ixii rotor briseur ou rotor broyeur préalable 22. La matière à broyer est délivrée par un tuyau 23 à la vis d'Archimède qui l'oblige à pénétrer dans le rotor briseur 22, celui-ci transférant à son tour la matière au cylindre -de broyage proprement dit à, tra vers une série de trous ou ouvertures 24.
Dans la fig. 8, qui représente clairement le rotor briseur, on voit que la surface ex terne de ce rotor présente une série de rai nures hélicoïdales allant d'une extrémité à l'autre du rotor. Ces rainures vont en dimi nuant de profondeur à mesure qu'on se rap proche de l'extrémité d'échappement, et la matière qui reçoit un mouvement @d'avance- ment dudit rotor est par conséquent soumise à des pressions croissantes avant d'être trans féré finalement au cylindre à travers les ou vertures 24.
Le pouvoir d'entraînement de la vis 21 est plus grand que le pouvoir de broyage du ro tor 22. L'excédent et le fait que les rainures hélicoïdales vont en diminuant de profon deur vers l'extrémité d'échappement ont comme résultat que la, matière est soumise à une pression considérable ainsi qu'à. une ac tion de glissement. Les faces antérieures. des rainures sont car conséquent inclinées comme indiqué en 25, et les faces externes sont apla ties comme indiqué en 26, de sorte que, lors que la. matière glisse, il se forme une couche, mince entre les faces planes externes 26 et la. surface interne du cylindre 4.
Cette cou che mince permet le glissement de la matière et soumet en outre celle-ci à une action de trituration ou de broyage en même temps qu'à. une pression, étant donné que le jeu en tre les faces planes 26 et le diamètre interne chi cylindre 4- est tel que la couche mince constituée ne peut guère posséder plus de 5 à 8 centièmes de millimètre.<B>Il</B> y a lieu de re marquer ici que les divers ingrédients dont on envisage ici le broyage sont les amandes de cacao torréfiées et concassées, le sucre, le beurre de cacao, le lait, etc.
Les amandes de caco concassées peuvent être composées de morceaux de 5 à 7 millimètres environ, par exemple, et il faut que ces morceaux soient brisés, puis finement pulvérisés et mélangés avec le sucre, le lait et le beurre de cacao pour produire finalement l- chocolat. Le beurre de cacao produit un mélange sensible ment fluide qui contient les morceaux d'a mande de cacao, le sucre et le lait en suspen sion, le tout ayant une consistance sirupeuse ou étant en tous cas suffisamment fluide pour couler sous l'action de la pesanteur ou d'une faible pression et passer par le tuyau 23 dans la vis d'Archimède 21.
Ainsi qu'on l'a dit précédemment, cette vis délivre les in- -rédients mélangés au rotor briseur 22. Les saillies hélicoïdales constituées à la surface externe de ce rotor jouent le double rôle d'ai der la vis d'Archimède à transférer la ma tière au cylindre proprement dit et de ré duire le sucre et, les morceaux d'amande à un état relativement fin, quoique granulaire, avant leur transfert au cylindre. C'est pour cette raison que le rotor 22 est appelé rotor briseur, étant donné qu'il joue le rôle de ré- duire les ingrédients reçus sous forme de morceaux relativement gros en une masse plastique relativement fine.
L'extrémité interne du rotor 22 est mu nie d'une saillie en forme de came 22a. La matière s'échappant du rotor briseur pénè tre dans un espace annulaire 24a. La saillie 22a agit sur cette matière et la refoule à travers les ouvertures 24 dans un cylindre, ce qui termine la première phase de l'opération de broyage, savoir l'écrasement ou broyage préalable des morceaux relativement gros.
Le broyage s'effectue, dans le présent exemple, en trois phases, la première phase étant celle effectuée par le rotor 22 et qui a déjà été décrite. La seconde phase est effec tuée à l'aide d'un plateau de broyage flot tant indiqué généralement en 30. Ce plateau est monté sur l'arbre 10, de façon qu'il puisse se mouvoir librement dans la direc tion longitudinale de cet arbre. Il est toute fois contraint à participer au mouvement de rotation de l'arbre 10 et du rotor broyeur principal 11, étant donné qu'un ou plusieurs goujons 31 établissent une liaison motrice en tre ce plateau et le rotor.
La face externe du plateau 30 est repré sentée clairement dans les fig. 1 et 3. Elle pré sente une série de nervures ,annulaires 32 et une série -de rainures annulaires intermédiaires 33. Les nervures 32 sont munies sur leurs faces de dents 34 ayant la forme représentée dans la fig. 5 et disposées tangentiellement comme représenté dans la fig. 3. La face interne du fond de cylindre 3 présente également des nervures annulaires 35 et des rainures annu laires 36 coïncidant respectivement avec les nervures et rainures du plateau.
Les nervures 35 présentent sur leur face externe des dents 37 qui coopèrent avec les dents 34, les dents 34 et 37 ayant sensiblement la même forme et la même structure générale, comme indiqué schématiquement dans la fig. 5.
La matière qui a été soumise à une action d'écrasement et de broyage préalable entre le rotor briseur 22 et la face interne du cylin dré 4 et qui pénètre dans le cylindre par les ouvertures 24 est soumise à. la. seconde phase du broyage dans son passage entre le plateau broyeur 30 et la face interne du fond de cy lindre 3. La matière arrive d'abord dans la rainure interne 38 et s'y accumule jusqu'à ce que cette rainure soit devenue complète ment pleine. Elle s'échappe alors sous pres sion par des trous 39 qui l'amènent entre les dents du premier groupe de dents de broyage coopérantes constituées sur les surfaces op posées des nervures .10 et 41 situées le plus à l'intérieur.
Lorsque la matière a été sou mise à l'action @de broyage et @de trituration des dents constituées sur les deux nervures internes 40 et 41, elle pénètre dans la rai nure annulaire et concentrique 42, puis passe entre le groupe suivant de dents de broyage coopérantes, d'où elle est transférée à l'inté rieur de la creusure annulaire constituée par les rainures 33 et 36. Elle s'échappe alors de cette creusure pour pénétrer dans une zone située entre les dents de broyage constituées cintre la surface du cylindre et la nervure 32 située le plus à l'extérieur, puis passe finale ment de cette zone à l'espace annulaire indi qué en 43.
Ceci termine la seconde phase du bro,#-age, mais. avant de continuer la, ,descrip- tion, on décrira d'une façon plus détaillée la forme et le rôle particuliers des dents de broyage.
Dans les fig. 1 et 5, -on remarquera. que les dents constituées sur la surface interne <B>du</B> fond de cylindre 3 sont fixes et que les dents opposées constituées sur les .nervures du plateau broyeur 30 sont continuellement ani mées d'un mouvement -de rotation. Les dents fixes sont indiques en 37 dans la. fis. 5 et les .dents rotatives êu mobiles sont indiquées en 34, la direction du mouvement,de ces dents étant indiquée par la flèche a. Les dents fixes et les dents mobiles sont de même forme et -de même construction. Chaque ,dent possède une face verticale 44, une face inclinée 45 et une face plane 46.
Lorsque la matière à broyer est admise entre les :dents, elle pénètre dans les poches en forme de coin 47, et,comme les poches 47 d'une des surfaces sont fixes tan dis que les poches 47a de la surface opposée se meuvent continuellement,.
la matière ad mise aux poches en forme de coin peut être considérée eomme étant uraduellement étirée sous forme d'une couche mince, puis triturée entre les surfaces planes coopérantes 46 et 46a. Bien entendu, cette opération .consistant à étirer la matière sous forme d'une couche mince et à la soumettre ensuite à une action de trituration entre les surfaces planes 46 et 46a est répétée un grand nombre de fois entre les divers groupes de dents, et il est par con séquent possible que chacune des particules solides soit soumise à, une action .de tritura tion plusieurs milliers de fois avant qu'elle soit finalement transférée à,
l'espace annulaire indiqué en -13. On remarquera. qu'étant donné que chacune des particules solides est sou mise d'une façon répétée à. cette action de tri turation, son diamètre diminue graduelle ment.
On remarquera en outre que les faces ver ticales 44, 44a des dents @de broyage fixes et mobiles s'éloignent constamment l'une de L'autre et que les faces en forme de coin 45 et 45a se rapprochent constamment l'une,de l'au tre. Le fait que les faces verticales s'éloi gnent constamment l'une de l'autre est impor tant en ce sens que ceci évite toute action de cisaillement entre les dents et, en outre, em pêche ou au moins diminue toute action ten dant à émousser les pointes des dents, indi quées en 48 et 48a.
Le fait que les faces inclinées 45 et 45-'c se rapprochent continuellement l'une de l'a:u- tre est aussi important en ce sens que c'est de ce mouvement ou action que dépend l'éti rage de la matière sous forme d'une couche mince qui est triturée et soumise à une pres sion considérable dans son passage entre les surfaces coopérantes planes indiquées en 46 et 46a.
La troisième phase ou phase finale (le l'action -de broyage a lieu entre la surface ex terne du cylindre broyeur rotatif principal 11 et les surfaces internes :des coquilles 12 et 13. Des dents .de broyage de forme identique à celle -des dents représentées dans la fis. 5 sont constituées sur la surface externe du. ro tor 11 et sur la surface interne des coquilles 12 et 13, la seule différence .avec les .dents de la fig. 5 étant que les dents du rotor, de même que celles des coquilles sont .disposées suivant des hélices de très grand pas.
En d'autres termes, chacune des dents du rotor s'étend d'une extrémité à l'autre -du cylindre et sur un arc inférieur à 180 . Les dents constituées sur la surf ace interne des co quilles 12 et 13 sont elles-mêmes -disposées hélicoïdalement et le pas de chaque dent est sensiblement le même que .celui .des :dents .du rotor.
La - matière provenant de la seconde phase du broyage, laquelle matière pénètre dans la chambre annulaire 43 et est destinée à être soumise à la troisième phase ou phase finale de broyage, est reçue dans l'espace.cons- titué entre les coquilles et le rotor principal au point 50.
Elle avance le long de la sur face externe -du rotor broyeur principal, dans la direction de la flèche b (fig. 1), c'est-à-dire entre la surface externe dudit rotor et la sur face interne des coquilles 12 et 13, et elle est finalement reçue à l'intérieur d'un organe d'entraînement indiqué en 51.
Cet organe transfère à son tour la matière à un tuyau 52, qui peut la ramener au tuyau 23 si l'on désire recommencer le broyage. En cas con traire, elle peut être distribuée par le tuyau 52 sous forme d'un produit terminé.
En raison ,du pas élevé des rainures et dents hélicoïdales -constituées sur la surface externe .du rotor 11 et sur la surface externe des co quilles 12 et 1.3, l'avancement -de la matière est relativement lent.
Le glissement ou trans fert de la .matière d'une rainure à lia suivante ou d'une dent à la suivante est par contre très grand .et la matière est -par conséquent étirés sous forme d'une couche mince et sou mise à. des actions :le trituration répétées avant d'être finalement évacuée par l'organe 51.
Ceci est @dû au. fait que Ses dents ,du rotor et des coquilles sont identiques à celles de la fig. 5 et que la matière est par conséquent soumise à la même action, c'est-à-dire qu'elle est étirée sous forme d'une couche mince par les faces coopérantes -inclinées M- et 115a -et qu'elle est ensuite soumise à une action de trituration, pendant qu'elle est à l'état ,de cou che mince, entre les faces plaines ,
coopérantes 46 et 46a.
Dans la pratique, on .a trouvé qu'il est préférable de ménager un .léger jeu dans les paliers 5 et 9 afin que l'ensemble ide l'arbre 10 et du rotor broyeur principal r11 porté par cet arbre puisse s'élever légèrement lorsqu'une couche mince de matière se forme entre la co quille inférieure et la. surface externe .du ro tor broyeur principal. A cet égard, le rotor broyeur principal et la coquille supérieure 13 peuvent être considérés comme "flottants".
Il s'ensuit 'que, pendant la dernière phase ou phase finale,du broyage, la matière en cours de broyage est soumise non seulement au poids réel de l'arbre 10 et du rotor broyeur principal 11, mais aussi au poids de la co- quille supérieure 13 et @de l'eau de :
circulation passant à l'intérieur de cette coquille. Ce poids est considérable et l'efficacité ide l'ac- tion ,de trituration ou de broyage qui a lieu entre les faces planes coopérantes 46 et 46a des dents de broyage est par conséquent con sidérablement augmentée,
et c'est en raison de la pression exercée et des nombreuses actions de trituration et de broyage auxquelles la ma tière est soumise qu'on .obtient finalement une .matière à un état finement pulvérisé et pouvant être considérée pratiquement comme étant à l'état colloïdal ou moléculaire. Si l'on se reporte à la fig. 1, on remar quera qu'un roulement de butée 60 est porté par l'extrémité ;de l'arbre 10 et qu'un. ressort de compression hélicoïdal 61 .est intercalé en tre ce roulement et l'extrémité interne -de la vis de réglage 8.
Ceci constitue aussi une ca ractéristique importante de la forme d'exécu- tion de l'invention, étant donné que, en aug mentant ou ,diminuant la pression du ressort 61, on peut faire varier ,la pression qui s'exerce entre les faces -du plateau broyeur 3.0 et .le fond -du cylindre 3 et régler par consé quent dans une certaine mesure la finesse de la matière résultant ide la seconde phase-du broyage.
- Au sujet des fig. 1 et 6, on a dit que les dents constituées à la surface externe du ro tor broyeur principal et à la surface interne des coquilles 12 et 13 sont disposées hélic.6ï- dalement. La fig. 7 représente une variante dans laquelle 70 désigne le cylindre, 71 la coquille supérieure, 72 le rotor broyeur prin cipal, 73 ,le plateau broyeur, 74 le fond de cylindre et 7'5 l'arbre de commande principal.
La construction représentée est identique à celle de la fig. 1, excepté que les .dents de broyage sont constituées à la surface externe d'une série de nervures annulaires 76 qui sont espacées les unes des autres, ces nervures et les rainures 7 7 constituées entre elles étant identiques aux nervures et rainures du pla teau 73.
Il est bien entendu que ,d'autres modifica tions du même 5enre peuvent être apportées aux détails de construction :décrits et repré sentés sans sortir -du cadre -de cette invention. En outre, il va de soi que les matières dont sont faits les .divers organes de la machine et le fini @de ces organes pourront varier se lon que le fabricant le jugera approprié aux applications que la machine est appelée à re cevoir.
On a décrit la présente invention en se ré férant à son application à une broyeuse<B>de</B> chocolat, mais il est bien entendu que l'inven tion est applicable au broyage d'un mélange de pigments colorants et .d'huile, peur la fa brication des peintures, par exemple, et qu'elle peut .aussi être appliquée à la fabri cation ides encres et dans d'autres industries dans lesquelles il est essentiel @de broyer fine ment ou pulvériser ides substances solides -ou semi-solides.