Installation de broyage et de mélange de fournées successives de matières
et notamment d'aliments pour animaux
La présente invention se rapporte à une installation de broyage et de mélange de fournées successives de matières et notamment d'aliments pour animaux.
Selon la pratique moderne, de tels aliments sont normalement produits par broyage ou autre genre de désintégration de grains et en les mélangeant à des concentrés de protéine, des minéraux ou autres additifs qui ne nécessitent habituellement pas de broyage. Les divers grains sont emmagasinés dans des silos et, après le broyage, les farines sont habituellement emmagasinées dans des bacs individuels encombrants pour être retirées dans les proportions requises en vue du mélange ultérieur. Les additifs qui ne nécessitent pas de broyage sont habituellement amenés dans le mélangeur et le mélange résultant est ensuite utilisé soit sous forme de farine, soit converti en cubes ou en grains ou boulettes.
Selon la présente invention, l'installation de broyage et de mélange de fournées successives de matières notamment d'aliments pour animaux, comprend des moyens pour broyer une quantité mesurée d'au moins un ingrédient pour chaque fournée et un mélangeur pour le mélanger à une quantité mesurée d'au moins un autre ingrédient, en ce que les ingrédients à broyer sont mesurés automatiquement alors qu'ils sont amenés au broyeur par l'intermédiaire d'un bac alimentant le désintégrateur, et sont transportés, dès qu'ils ont été broyés, directement du broyeur au mélangeur et l'aliment du broyeur de la quantité mesurée d'ingrédients pour chaque fournée est automatiquement amorcé dès que le mélangeur dans lequel les ingrédients broyés doivent être transportés, est vide.
De préférence, l'amorçage de la fourniture au broyeur de la quantité mesurée d'ingrédients pour chaque fournée est empêché tant que le bac d'alimentation du broyeur est vide.
Le mélangeur peut comporter des moyens sensibles au niveau disposés de manière à amorcer ou à permettre une reprise de la fourniture lorsque le niveau dans le mélangeur tombe au-dessous d'une valeur donnée. Alternativement, la reprise de la fourniture peut être sous la commande d'une minuterie réglée en vue de donner un peu plus de temps qu'il ne suffit pour que le mélangeur soit vide.
De préférence, au moins un ingrédient est mesuré par un dispositif de mesure continue, par exemple un compteur volumétrique tel qu'un transporteur à vis. On a trouvé que le volume de matière débitée par un transporteur dans un temps donné peut être maintenu constant avec un degré de précision satisfaisant. Ainsi, en pesant simplement un volume donné, par exemple 28 dm3 environ de la matière en question pour déterminer sa densité, un transporteur peut être calibré de manière à débiter un poids donné pour un nombre donné de révolutions, et si sa vitesse est constante, il peut être commandé par un interrupteur à temps pour débiter un poids donné de matière avant que l'interrupteur ne le mette hors circuit.
Au lieu d'être entraîné à une vitesse constante pour un temps variable, le transporteur à vis peut être entraîné pour un temps constant, sa vitesse étant modifiée selon la quantité mesurée requise. Dans une variante, la vitesse peut varier et la quantité peut être déterminée par le nombre de révolutions du transporteur à vis de manière à compenser automatiquement toutes variations de vitesse.
Des moyens peuvent commander automatiquement la vitesse d'alimentation du broyeur à partir du bac qui l'alimente selon la charge du broyeur (ou ses moyens d'entraînement) de manière à réduire la vitesse d'alimentation si le broyeur (ou ses moyens d'entraînement) tend à être surchargé. Dans tous les cas, la vitesse d'alimentation au broyeur à partir de son bac d'alimentation sera en général très inférieure à la vitesse d'alimentation mesurée dans ce bac, par exemple le temps mis pour alimenter une fournée de grain dans le bac peut être une question de minutes, tandis que le temps nécessaire pour la broyer peut être une question d'heures.
Dans une forme de l'invention dans laquelle le broyeur débite un ingrédient à un seul mélangeur, le broyeur est automatiquement mis hors circuit lorsqu'une quantité mesurée de l'ingrédient a été amenée dans le mélangeur et reste hors circuit alors que la matière est mélangée dans le mélangeur et déchargée de celui-ci. Ce broyeur est automatiquement remis en circuit lorsque le mélangeur est vide. Le broyeur peut être muni d'un bac par l'intermédiaire duquel l'ingrédient mesuré lui est amené et des moyens pour arrêter automatiquement le broyeur lorsque ce bac est vide. Des moyens sont de préférence prévus pour empêcher automatiquement le dispositif de mesure de marcher tant que le broyeur n'a pas atteint sa vitesse de régime.
Dans une variante de l'invention dans laquelle un broyeur alimente deux mélangeurs alternativement, chaque mélangeur reçoit l'ingrédient broyé à partir du broyeur tandis que l'autre mélangeur, soit mélange, soit délivre, une charge précédente. De cette manière, la période pendant laquelle le broyeur est inopérant peut être réduite ou supprimée. Ainsi, suivant certains facteurs tels que le débit du broyeur, la capacité du mélangeur et le temps de mélange requis, le broyeur peut être maintenu continuellement en marche et l'ingrédient peut lui être amené avec des interruptions relativement courtes.
L'installation peut comprendre des moyens pour amener des quantités mesurées de deux ou davantage d'ingrédients différents au broyeur. Ainsi, chacun d'une série de silos peut être muni d'un transporteur à compteurs ou de mesure, dont chacun est muni d'un dispositif de distribution séparé de manière à décharger la quantité requise de chaque ingrédient. Dans ce cas, le transporteur à vis peut fonctionner simultanément ou de façon successive. Dans une variante, l'installation peut comprendre un prémélangeur et des moyens pour lui amener les quantités mesurées des différents ingrédients et amener le mélange de celui-ci au broyeur.
L'installation peut également comprendre un ou plusieurs transporteurs-collecteurs pour transporter un ou plusieurs ingrédients mesurés entre le dispositif de mesure et le broyeur, et des moyens pour s'assurer que le transporteur-collecteur marche lorsque le dispositif de mesure fonctionne.
Divers dispositifs sont de préférence prévus pour arrêter l'installation ou interrompre son fonctionnement si elle ne marche pas comme désiré.
Un compteur de fournée peut être prévu pour mettre l'installation hors circuit lorsque la quantité requise de matière a été broyée et mélangée. De plus, il est désirable de prévoir des moyens pour arrêter automatiquement le fonctionnement si un bac d'alimentation à partir duquel un ingrédient doit être fourni est vide. Alternativement, pour s'assurer que l'opération n'est pas interrompue parce qu'un bac est vide à partir duquel un ingrédient ne serait pas demandé, il peut être préférable de compter sur un interrupteur d'écoulement associé à un dispositif de mesure et des moyens pour interrompre le fonctionnement si l'interrupteur d'écoulement indique qu'un ingrédient n'est pas mesuré au moment voulu.
Ceci peut être dû au fait que le dispositif de mesure ne marche pas au moment voulu ou que la fourniture d'ingrédient est terminée ou interrompue par blocage. Dans ce cas, des moyens pourraient être prévus pour rendre inopérant l'interrupteur d'écoulement pendant une période limitée lors du démarrage pour permettre à l'écoulement de s'établir.
Un mélangeur peut être prévu avec un transporteur de décharge qui peut comporter des moyens pour l'arrêter automatiquement lorsque le mélangeur est vide.
De plus, lorsque le transporteur de décharge comporte un récipient pour recevoir le mélange, des moyens peuvent être prévus pour interrompre automatiquement le fonctionnement lorsque ce récipient est plein. Si le transporteur de décharge est agencé en vue de fournir le mélange soit à un récipient, soit à un appareil pour effectuer un autre processus, les moyens pour interrompre le fonctionnement peuvent être disposés de manière à provoquer la reprise de la fourniture en réponse à une demande de mélange pour ce processus.
De préférence, l'installation comprend des dispositifs de sécurité munis de circuits de maintien pour donner et maintenir une indication concernant la partie du circuit défectueuse, cette indication ne disparaissant pas lorsque le défaut est éliminé.
Dans ces formes d'exécution préférées, I'invention fait spécialement usage de la capacité et du débit des composants de l'équipement. Ainsi, un cycle d'opérations nécessitant peu ou pas de capacité d'emmagasinage intermédiaire peut être répété de façon continue et automatique de manière à produire un débit total sensible, par exemple en marchant pendant toute la nuit. L'équipement, bien qu'il soit à la portée des fermiers ou autres utilisateurs dont les ressources ne permettraient pas l'usage de certains équipements connus à une grande échelle, est néanmoins capable d'avoir un débit important sans nécessiter de supervision ou de travail.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est un schéma-bloc d'une installation automatique pour broyer et mélanger un aliment pour animaux, en particulier pour la volaille;
les fig. 2 à 5 sont des schémas plus détaillés en élévation ou en perspective de l'équipement dans certains blocs,
la fig. 2 montrant des silos à grain et un équipement de mesure,
la fig. 3 un équipement de broyage,
la fig. 4 des bacs d'additifs avec équipement de mesure, et
la fig. 5 l'équipement de mélange.
Le silo de grain et l'équipement de mesure représentés à la fig. 2 comprennent plusieurs silos 21 pouvant comporter plusieurs rangées, chaque silo ayant une capacité d'environ 75 tonnes. Le grain est déchargé dans les parties supérieures des silos au moyen de transporteurs longitudinaux 14 et, si cela est nécessaire, de transporteurs transversaux (non représentés). A partir du fond de chaque silo, le grain est amené au moyen d'un transporteur de mesure à vis 23 à un transporteur collecteur 24 qui est commun à tous les silos. Chaque transporteur consiste en un transporteur à vis et les transporteurs de mesure sont entraînés à une vitesse contrôlée de manière à décharger un volume donné de grain dans un temps donné.
La densité du grain peut être déterminée de temps à autre en mesurant le poids d'un volume donné, par exemple 28 dm3 et on a constaté que de cette manière il est possible de décharger un poids donné de grain dans un temps donné avec un degré de précision satisfaisant. Comme représenté à la fig. 3, le transporteur collecteur 24 décharge le grain dans une fosse collectrice 31 à partir de laquelle il est monté par un élévateur 32 et déchargé dans un bac de grains 33 à partir duquel il passe dans une série de broyeurs 34 qui le broient en farine. Un seul bac à grain est représenté mais si on le désire, on pourrait en prévoir une série, par exemple ayant chacun une capacité d'une tonne.
Dans la disposition représentée, le bac à grain est muni d'un transporteur 35 qui amène le grain aux deux broyeurs en parallèle. A partir de chaque broyeur, la farine est soufflée par un ventilateur 36 vers le haut dans une conduite 37 menant à un cyclone 38 à deux étages (comme représenté à la fig. 5) d'où elle descend par une valve 39 à moteur vers une paire de mélangeurs 60 dont chacun peut avoir une capacité d'une tonne et demie environ. Dans les mélangeurs, le grain est mélangé avec des additifs.
Les additifs préparés de différentes manières sont emmagasinés dans des bacs 56 représentés à la fig. 4.
Comme les silos à grain, chaque bac d'additif comporte au fond un transporteur de mesure 57 se déchargeant dans un transporteur-collecteur commun 58 alimentant un transporteur réversible 59. Celui-ci peut être entraîné dans chaque direction de manière à amener les additifs à l'une ou l'autre de deux trémies 61 au fond des deux mélangeurs principaux 60 représentés à la fig. 5. Ainsi. avec la valve 39 dans une position et le transporteur réversible 59 tournant dans un sens, la farine et les additifs sont amenés dans l'un des deux mélangeurs 60 tandis qu'avec la valve dans l'autre position et le transporteur à vis tournant dans le sens opposé, ces deux produits sont amenés dans l'autre mélangeur.
Dans quelques cas, des additifs peuvent être amenés manuellement dans les trémies 61, par exemple à partir de sacs.
On comprendra que la valve 39 à moteur peut être remplacée par un transporteur à vis réversible et/ou le transporteur réversible 39 peut être remplacé par une valve à moteur pour déterminer vers quel mélangeur la farine et les additifs doivent être respectivement déchargés.
Les matières mélangées provenant de chaque mélangeur principal 60 sont élevées par le transporteur à vis de décharge 65. Chaque fois qu'un transporteur à vis de décharge marche, le mélangeur marche également pour aider à décharger dans un entonnoir 66 muni d'un transporteur à vis réversible 67.
Celui-ci peut être entraîné dans un sens pour décharger la matière comme indiqué par la flèche 68 vers l'équipement production de farine mélangée et dans le sens opposé indiqué par la flèche 69, pour la décharger vers l'équipement de production de grains ou boulettes.
Dans l'installation décrite, les diverses conduites d'équipement peuvent être doublées et des conduites additionnelles peuvent être incorporées. Par exemple, entre les deux broyeurs 34 décrits, on pourrait prévoir un troisième broyeur pouvant être alimenté à partir soit d'une rangée de silos ou directement ou par l'intermédiaire d'un prébroyeur à partir d'une fosse à grain dans laquelle le grain est déchargé. Ce broyeur peut décharger la farine à chacun des cyclones 38 ou à un cyclone additionnel pour produire des farines non mélangées.
Chaque broyeur peut alimenter un cyclone séparé et chaque cyclone peut alimenter une paire de mélangeurs séparés, tout l'équipement pouvant être doublé.
En général, les composants de l'installation peuvent être de construction connue et l'invention réside dans la manière suivant laquelle ils sont combinés et actionnés automatiquement comme on va le décrire plus loin.
L'équipement peut être actionné de différentes manières et il peut être utile pour l'opérateur de choisir le mode d'opération suivant les circonstances. En particulier il peut être désirable d'avoir un réglage pour un fonctionnement entièrement automatique pendant la nuit de manière à préparer une quantité relativement grande d'un mélange obtenu de façon continue (en consommant de l'énergie à bon marché) mais pendant le jour, de décharger des additifs à ce mélange à la main selon des exigences plus variées.
En supposant qu'un fonctionnement entièrement automatique soit exigé, on notera que les transporteurs à vis de mesure 23 déchargent du grain à une vitesse mesurée de sorte que s'ils sont actionnés à un nombre de tours donné ou pour un temps donné à une vitesse contrôlée, ils déchargent une quantité prédéterminée de grain aux broyeurs et par conséquent une quantité prédéterminée de farine au mélangeur. De facon semblable les transporteurs à vis 57 déchargent une quantité mesurée d'additif.
L'équipement est muni d'un dispositif de commande de séquence (dont il existe plusieurs types connus) ou des minuteries au moyen desquelles tout l'équipement peut être contrôlé pour exécuter un des différents programmes selon les exigences. Des signaux sont prévus dans l'équipement de commande à partir de dispositifs sensibles au niveau dans les bacs d'emmagasinage et de retenue et dans les mélangeurs ainsi qu'à partir de dispositifs sensibles à l'écoulement dans les divers transporteurs à vis, et l'équipement est destiné à assurer un fonctionnement entièrement automatique.
Pour illustrer ces possibilités, certains programmes spécifiques vont être maintenant décrits à titre d'exemple.
Premièrement on va décrire un programme qui convient dans une installation semblable d'une façon générale à celle décrite en référence au dessin mais n'ayant qu'un mélangeur principal 60.
Programme Z 1. L'installation est mise en marche par un bouton
poussoir.
2. Le broyeur 34 est mis en marche.
3. Les transporteurs à vis de mesure 23 sont mis en
marche.
4. Lorsque les quantités mesurées ont été déchargées,
les transporteurs 23 s'arrêtent l'un après l'autre lors
que le broyage de la fournée est terminé et le bac 33
est rempli, sur quoi le broyeur s'arrête et le mélan
geur se met en marche.
5. Les transporteurs d'additif 57 se mettent en marche
et après décharge d'une quantité mesurée d'additif,
ils s'arrêtent.
6. Après le temps de mélange réglé d'avance, le trans
porteur de décharge se met en marche pour vider
le mélangeur.
7. Lorsque le mélangeur est vide, il s'arrête et son trans
porteur de décharge s'arrête. Les opérations 2 à 7
sont alors répétées automatiquement.
Prograiiiine 2
Ce programme est le même que le programme 1, excepté que le mélangeur une fois mis en marche selon l'opération No l fonctionne continuellement. Dans ces circonstances, l'opération No 5 est introduite et les transporteurs d'additif se mettent en marche avant que le broyeur ne s'arrête. Pour les autres opérations, ce programme est le même que le programme 1. Le programme No 2 convient pour les cas dans lesquels le débit du broyeur est important par rapport à la capacité du mélangeur de sorte que le temps pris pour remplir le mélangeur n'est pas important par rapport à l'opération de mélange et au temps de vidage. Le temps économisé pour l'opération de mélange doit être équilibré par rapport à l'énergie nécessaire pour maintenir continuellement en marche le mélangeur.
On comprendra qu'une seule unité de commande de programme multiple peut permettre d'obtenir à volonté soit le programme 1, soit le programme 2 en plus de nombreuses variations telles que modification des proportions des ingrédients et du temps de mélange. De plus, diverses variations sont possibles dans le fonctionnement des transporteurs de mesure qui peuvent être disposés pour marcher soit simultanément, soit successivement de manière à amener les proportions différentes de grains variés à partir de divers silos.
Si on le désire, le bac 33 du broyeur peut être remplacé par un petit prémélangeur.
Lorsque, comme représenté au dessin, I'installation comprend deux ou davantage de mélangeurs (que l'on désignera par A et B) à chacun desquels la farine provenant du ou des mêmes broyeurs peut être déchargée, le programme suivant peut convenir:
Prc > gnnznie 3 1. Après réglage des minuteries pour la formule d'ali
mentation requise et le compteur de fournées pour
la quantité requise de mélange, un bouton-poussoir
est actionné, sur quoi le broyeur et les deux mélan
geurs se mettent en marche et continuent à fonction
ner tout le temps.
2. Lorsque le moteur du broyeur est à sa vitesse de
régime, les transporteurs de mesure de grain se met
tent en marche, amenant le grain dans le broyeur
par l'intermédiaire de chaque bac d'alimentation.
Simultanément, les transporteurs de mesure d'addi
tif se mettent également en marche pour amener les
additifs dans le même mélangeur A dans lequel le
broyeur amène la farine moulue.
3. Les transporteurs de mesure s'arrêtent l'un après
l'autre et le broyage ainsi que le mélange dans le
mélangeur A s'effectuent jusqu'à ce que la première
fournée de grain soit expulsée du bac de broyeur,
sur quoi la valve 39 à moteur passe d'une position
à une autre (ou un transporteur réversible change
de direction) de sorte que la seconde fournée de
farine broyée est dirigée dans le mélangeur B.
4. Dès que le bac du broyeur et le mélangeur B sont
vides, la mesure de la seconde fournée de grain dans
le bac de broyeur et également la seconde fournée
d'additif dans le mélangeur B (au moyen du trans
porteur réversible 59) peuvent commencer immédia
tement; le broyage et le mélange dans le mélangeur
B s'effectuent alors.
5. Dans l'intervalle, le mélangeur A termine le temps
de mélange réglé préalablement, après quoi le trans
porteur de décharge est mis en marche et vide le
mélangeur A. Lorsque le mélangeur A est vide, le
transporteur s'arrête et le mélangeur A devient dis
ponible pour recevoir la troisième fournée des ingré
dients dans une opération suivante.
6. Lorsque la seconde fournée de grain est expulsée,
la valve à moteur et le transporteur réversible sont
ramenés en liaison avec le mélangeur A et la mesure
de la troisième fournée de grain et d'additif com
mence. Dans l'intervalle, le mélangeur B termine les
opérations de mélange et de décharge de la deuxième
fournée comme décrit ci-dessus. L'utilisation alter
née des deux mélangeurs susdits est répétée automa
tiquement jusqu'à ce que la quantité totale telle que
réglée sur le compteur de fournées ait été terminée
lorsque l'installation s'arrête. L'installation s'arrête
également si le ou les bacs de farine dans lesquels
le transporteur de décharge amène la farine sont
prématurément remplis ou si l'alimentation d'un des
ingrédients programmés est interrompue.
Les détails du programme ci-dessus peuvent être modifiés dans une large mesure selon les exigences. En général, le fonctionnement est terminé par un compteur de fournées qui est réglé préalablement pour arrêter l'installation lorsqu'un nombre donné de cycles a été exécuté. De plus, des dispositifs de sécurité peuvent être prévus pour s'assurer que le fonctionnement de l'installation soit arrêté ou interrompu si la foumiture d'un des ingrédients s'arrêtait, ou dans le cas d'un fonctionnement défectueux.
Le fonctionnement de l'équipement est commandé par un dispositif de commande de séquence comprenant une minuterie principale qui peut, si on le désire, commander le cycle complet d'opérations conjointement avec un compteur de fournées qui met hors circuit toute l'installation à la fin d'un nombre désiré de cycles d'opérations. Chaque transporteur de mesure peut cependant être commandé par une minuterie individuelle de sorte que la quantité de chaque ingrédient introduite peut facilement être réglée indépendamment des autres ingrédients. Les minuteries se remettent en place d'ellesmêmes dans leur position initiale mais seulement lorsqu'une impulsion électrique donnée pendant une opération suivante provoque ce retour.
Par conséquent, si l'opération devait être interrompue pour une raison quelconque et ensuite reprise, la minuterie provoquerait la décharge du reste de la quantité désirée d'ingrédient et n'amorcerait pas un nouveau cycle.
Le programme complet peut être entièrement commandé sur une base de temps en permettant pour chaque opération une période excédant le maximum reis.
Dans bien des cas cependant, une économie de temps peut être effectuée et le réglage du programme simplifié en utilisant des dispositifs sensibles au niveau et à l'écoulement pour commander les diverses opérations de démarrage et d'arrêt. Alternativement ou en plus, de tels dispositifs peuvent être utilisés pour fournir une commande de sécurité pour retarder le démarrage d'une opération si une opération précédente n'a pas été terminée de façon satisfaisante.
Par exemple, à la fin de l'opération 4, dans le programme 1, lorsque les quantités de grain mesurées ont été déchargées et moulues et la farine déchargée dans le mélangeur, la mise en marche du mélangeur peut être amorcée par un dispositif sensible au niveau dans le bac 33 indiquant que ce bac est vide. Alternativement, une pause minutée peut être prévue après chaque mise hors circuit du dernier transporteur à vis, le temps étant choisi de telle manière qu'il soit suffisamment long pour permettre au bac de se vider.
De plus, chaque transporteur de mesure est muni de préférence d'un dispositif sensible à l'écoulement agencé de manière à arrêter l'installation si le transporteur ne marche pas au moment voulu où il n'y a pas d'écoulement à travers celui-ci car la fourniture de la matière au transporteur est arrêtée ou interrompue par un blocage. De façon semblables chaque bac peut être muni d'un dispositif sensible au niveau pour empêcher toute opération nécessitant une alimentation à partir de celui-ci s'il est vide.
De plus, divers bacs sont munis de dispositifs sensibles au niveau pour indiquer qu'ils sont pleins. En particulier, si les bacs recevant la farine mélangée à partir des mélangeurs étaient pleins, le dispositif servirait à arrêter le transporteur de décharge 65 et ceci empêcherait automatiquement l'amenée de tout autre ingrédient à partir du mélangeur correspondant. Lorsque la matière est aspirée des bacs, l'opération est reprise.
Le mécanisme de commande pourrait être disposé de manière à répondre aux exigences suivantes. La fourniture de matière au bac d'alimentation d'un broyeur peut être arrêtée jusqu'à ce que le broyeur marche à sa vitesse de régime. Si le broyeur est muni d'un prémélangeur, ce dernier est empêché de fournir du grain prémélangé jusqu'à ce que le broyeur ait atteint sa vitesse de régime. Le transporteur de décharge d'un mélangeur est mis en marche à la fin du temps de mélange réglé préalablement et s'arrête immédiatement si le mélangeur est vide ou si le bac de retenue dans lequel il se décharge est rempli. Lorsque le transporteur de décharge marche, le mélangeur fonctionne également de préférence pour aider la décharge.
Si une commande d'un composant doit dépendre d'une ou de plusieurs conditions, on peut utiliser des grilles et)) ou ou > ) telles que des contacts en série pour la première ou des contacts en parallèle pour la seconde.
Des relais et des contacteurs usuels peuvent être utilisés pour commander les moteurs d'entraînement des divers composants. Bien que l'installation décrite ait été prévue pour le mélange d'aliments pour animaux, elle peut être également utilisée pour la protection d'autres mélanges composites dans lesquels une désintégration est suivie d'opérations de mélange ou d'autres traitements.