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Procédé et appareil pour l'élimination de matières lourdes indé- sirables de céréales, légumes et autres produits alimentaires.
L'invention a. pour objet des perfectionnementsaux procédés et appareils de séparation de matières lourdes indé- sirables de céréales, légumes et autres produits alimentpires.
Le procède et l'appareil suivant la présente invention peuvent être utilisés pour la, séparation et l'épuration de ma- tières ou produits nombreux et divers. Pour permettre une com- préhension-claire du procédé et de l'appareil,, ceux-ci seront décrits ci-après dans leur application à l'enlevèrent de metiè- res étrangères d'arachides ou de produits analogues, usage auquel l'invention est particulièrement appropriée.
Pour faire ressortir les avantages et perfectionnements apportés par la présente invention, on décrira ci-aurès les pro- cédés et appareils utilisés jusqu-'ici pour la récolte et l'épura-
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tion d'arachides et d'autres légumes en en séparant les potières étrangères.
Les arachides et autres légumes sont récoltés en arra- chant les plantes entières avec leurs racines et les faisant passer à travers -une batteuse convenablement construite oui déta- che les fruits ou autres produits des plantes et des tiges. En raison de ce mode de manutention;, les pierres, boules d'2rgile, parcelles métalliques, verre ou autres matières Etrangères lourdes oui tiennent aux racines sont entraînées à travers la batteuse, et bien que les tiges, peilles et gousses vides soient détachées et enlevées par soufflage, les pierres, parcelles mé- tallinues le verre et l'argile restent avec les fruits.
Les nro- duits battus sont emmenés au moulin ou à, l'usine de traitement pour les soumettre à une épuration finale sur des ternis à secous- ses où dans des séparateurs combinant des tamis et souffleries.
Les tiges larges,mottes de terre,boutsde métaux et pierres sont séparés sur un tamis ayant des ouvertures suffisaient petites pour éviter que des grosses particules étrangères ne le trever- sent, mais suffisamment grandes pour permettre le passage de la matière utile. La. matière passe ensuite sur un tamis muni de mailles plus petites qui, à leur tour, laissent passer le fin gravier, le sable et la boue, mais retiennent la matière utile.
Le tamis à sable est habituellement disposé immédiatement en- dessous du. tamis de tête ou dégrossissevr. Une aspiration d'air est parfois. appliquée sur les tamis pour Eliminer la poussiè- re et les pailles.
Le produit obtenu dit produit fini est alors exempt de grosses particules nuisibles et de fines souillures, mais il contient encore toutes les pierres, fragments de verre, parcelles métalliques, etc, de même dimension que le produit utile.
Dans d'autres opérations de mouture telles que dans la fabrication de farine de blé, farine de froment, farine de mais et céréales, ces matières indésirables sont toujours présentes en
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proportions variées. Des aimants sont utilisés dans certains cas pour enlever les métaux magnétiques, mais l'aimant n'enlève pas les pierres, boules d'argile, fragments de verre et parcelles de métaux qui ne sont pas magnétiques.
Si ces matières ne sont pas'éliminées de manière effi- cace avant le traitement, il peut en résulter des dégâts à' l'ap- pareillage du moulin.et si elles ne,sont pas finalement enlevées avantquele produit comestible ne soit emballé, le consommateur peut subir de sérieux préjudices.
La présente invention a pour objet l'élimination effi- cace et économique de ces impuretés de produits alimentaires secs de tout genre en une seule opération.
Actuellement il existe deux méthodes pneumatiques usuel- les utilisées dans ce domaine. La. première et la plus employée consiste en une colonne d'air ou aspirateur qui a pour but d'entraîner la matière utile à travers-un tube en laissant en arrière les pierres lourdes et métaux. L'inconvénient de ce type d'appareil est bien connu, et consiste en ce qu'il est nécessai- re d'utiliser de l'air à grande vitesse pour entraîner la tota- lité de la matière à l'exception des pierres. Il. est pour cette raison incapable d'éliminer de façon efficace les légères parcelles de verre, petites pierres, etc. La petite particule maintenue dans une masse de particules plus grosses a tendance dans la plupart des cas à être entraînée vers le haut et se mélange à la matière utile.
Une particule quelconque doit ou bien monter ou bien descendre. Si elle possède un poids inter- médiaire et demeure suspendue dans l'air, d'autres particules de mêmes caractéristiques l'entourent progressivement jusqu'à ce que la vitesse dans le tube augmente de telle sorte que la totalité des matières y compris les pierres et la matière utile, sont enlevées toutes ensemble. Il ne peut s'adapter aux varia- tions particulières de forme des particules. Un fragment de verre plat, léger, qui se présente au courant d'air avec.sa face
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plate dirigée vers le bas, sera entraîné immédiatement avec la matière utile.
Sion applique/des vitesses plus faibles, une trop grande quantité de matière utile demeure avec les pierres, verres et métaux et par conséauent une séparation pratique n'est pas réalisée.
L'autre méthode, qui est moins répandue a cause de son prix de revient mais qui est beaucoup plus efficace que l'appa- reil à aspiration ou succion, utilise une table pneumatique ou à gravité, basée sur le principe de la flottation par l'air. Cet appareil effectue la flottation de matières dans l'air comme s'il s'agissait d'eau. L'air est employé sous pression et il n'existe aucun courant d'air à grande vitesse qui puisse nuire à la séparation. La matière lourde descend au fond de la masse et s'accumule progressivement vers le haut et sur les côtés jusqu'à ce qu'elle soit finalement déchargée à une extrémité en même temps qu'un mélange de matière utile lourde.
Le principal avantage du séparateur par gravité sur l'aspirateur réside dans le fait qu'il offre une plus grande capacité de séparation de minimes particules de verre, pierres et autres impuretés lour- des parce qu'il n'emploie pas de courants d'air à grande vitesse.
Si la matière à enlever a une densité très voisine de celle de la matière utile, il n'est pas nécessaire de la séparer immé- diaternent. Elle repose simplement à la surface de la couche du séparateur et se meut progressivement en avant jusqu'à ce qu'elle arrive au point de déchargement. L'appareillage utili- sé dans ce but est semblable à celui décrit dans le brevet américain SUTTON n .1.710.521 du 23 Avril 1929.
L'inconvénient de l'emploi de cette méthode et de ce type de séparateur 'est double. D'abord, bien que la séparation de matière étrangère lourde de la masse de la matière utile soit parfaite, la masse de pierres, métaux et verre renferme une quantité de matière utile voisine du poids des matières lourdes'nuisibles. Des râteaux sont disposés dans -le but de @
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séparer le produit pierreux en perdant aussi peu de produit utile que possible, mais si la quantité de pierres, métaux, etc. contenue dans la matière traitée entrant dans la machine varie, une partie de ces matières étrangères vont se décharger du mau- vais côté des râteaux et abîmer le produit normalement propre.
Pour cette raison, il est nécessaire qu'un surveillant vérifie soigneusement la marche de la table et effectue des réglages si c'est nécessaire.
Même si ces réglages sont maintenus parfaits, il se forme toujours un mélange de matière utile sensiblement aussi dense que les matières étrangères, qui passe en petites quanti- tés avec les matières étrangères. Ce courant de matière lourde déchargée doit ou bien être constamment.retraité ou, si la chose est économique, doit être trié à la main. Dans la plupart des cas la matière formant de courant de décharge est rejetée et il en résulte une perte sensible de matière utile au cours d'une année de travail.
L'autre inconvénient de la séparation par gravité à la table de flottation à air est la limite de sa capacité. La matière se répartit des deux côtés et ne peut être déchargée que dans une direction seulement. L'alimentation ne peut par conséquent pas être énorme.
La présente invention supprime les inconvénients de l'aspirateur et du séparateur par gravité'usuels. L'appareil et' le procédé qui' en font l'objet ont été utilisés pendant des années en employant des excentriques pour produire le mouve- ment alternatif de la table et des matières traitées sur celle- ci, en substance comme décrit dans le brevet américain SUTTON, STEELE & STEELE n .1.710.521 du 23 Avril 1929, concernant une table en forme d'Y. Le dispositif à excentriques cité plus haut a nécessairement une vitesse limitée, c'est-à-dire .comprise pratiquement entre 280 à 420 courses par minute, la longueur de la course étant de 3/8 pouce ( 1 cm). Ces valeurs correspon- dent à un mouvement d'oscillation relativement lent.
En mettant
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au point les présents perfectionnements, il a été découvert qu'à mesure que les vibrations des tables sont accrues.9 la pres- sion de l'air traversant la couverture perforée pour soulever la matière qui s'y trouve peut être fortement diminuée. Cette agi- tation à plus grande vitesse a une grande importance pour favo- riser le passage rapide des éléments les plus lourds travers les matières plus légères de la masse, L'augmentation de fréquen- ce des vibrations a le même effet qu'une augmentation de la quan- tité d'air. Par conséquent, une quantité moindre d'air peut être employ4e et la séparation se rapproche davantage de la flotta- tion telle qu'elle se produit dans l'eau, en augmentant le do- maine de matières de densités très voisines pouvent être séparées.
Il a été également été découvert qu'un coëfficient de frottement additionnel est imparti aux éléments lourds de la masse contre la surface de la. table rendue rugueuse, par le poids de la couche supérieure d'éléments plus légers oui par leur pression obligent les éléments plus lourds à se juxtaposer les uns contre les autres et au contact de la surface rugueuse, ce qui a pour résultat de faire avancer la couche lourde sous- jacente vers le dispositif de déchargement.
Il a été découvert au cours d'expériences que si on dépose uniquement des pierres de différents poids sur la surface de la table, il y moyen d'accroître la hauteur de soulèvement des pierres jusqu'à une valeur telle qu'aucune pierre ne soit plus déchargée, parce oue ce soulèvement annihile l'action de dpplacement du mécanisme à secousses à grande vitesse. Si on introduit alors du froment sur la table, la pression de ce grain prévenue immédiatement le mou- vement devancement des pierres. Sitôt ou'on réduit l'alimenta- tion en grains, les pierres s'arrêtent de nouveau.
Une @limenta- tion exagérée porte la totalité des pierres vers l'avant une vitesse telle qu'elles sont toutes déchargées, excepté quelques unes plus légères. Ces pierres légères stationnent le long du rebord formant digue disposé en diagonale et ne continuent à être
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déchargées que si des pierres additionnelles sont ajoutées à l'alimentation. L1 existe par moments une tendance de certains des grains de froment les plus lourds à s'avancer jusque, l'in- térieur de la décharge.
Pour remédier à cette tendance, on uti- lise un plateau de construction spéciale disposé transversale- ment par rapport a.u déchargement des particules lourdes, qui fait dévier l'air traversant vers le haut la surface de la table en sens inverse du mouvement des matières, mais permet aux pierres de s'échapper libfement en-dessous de lui. Lorsque des pierres légères sont soufflées vers l'arrière par cette action, elles se déposent rapidement et reprennent leur mouvement en avant au contact des autres éléments lourds.La matière légère ayant tendance à se mouvoir vers l'avant à la surface de la masse s'accumule éventuellement jusqu'à ce qu'elle arrive à glisser du haut vers le bas, sous l'action de la pesanteur, dans la direction du déchargement des matières légères.
Ce déflecteur désigné sous le terme d'écumoire est considéré comme un des prin- cipaux éléments de perfectionnement de cette invention.
A l'extrémité de la table où s'effectue le déchargement des matières légères est prévue une cloison de retenue,ajustable s'étendant transversalement par rapport au déplacement des ma- tières légères. Cette cloison terminale peut être utilisée au réglage de la pression comme il est dit plus haut à propos de la séparation de matières lourdes plus légères que la normale.Elle empêche également que des pierres ou verres plats ne descendent en cascade à partir de l'alimentation et n'arrivent jusqu'au déchargement des matières légères. Si ces matières descendent trop près de l'extrémité du séparateur,elles sont de suite arrêtées par cette cloison dé retenue et se mettent en mouve- ment vers l'avant sous la pression des couches supérieures plus légères.
Cette nervure ou cloison de retenue peut aussi être utilisée au réglage de la capacité de l'appareil, en rendant 1-'opération entièrement automatique. Ce genre de séparateur ne
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permet pas le déchargement d'un produit intermédiaire ou de seconde qualité. Si la matière n'est pas assez lourde pour pou- voir s'avancer par frottement le long de la surface rugueuse, elle conserve sa position sur la table et se meut vers l'avant par contact avec les autres éléments plus lourds contigus, comme il est décrit plus haut.
Une autre caractéristique importante de l'invention est l'augmentation de capacité pouvant être atteinte à, l'aide du séparateur. Sauf au point de déchargement des matières lourdes, il n'existe aucune paroi de retenue pour s'opposer au mouvement des matières légères vers l'arrière, et en choississant le degré de soulèvement approprié, la matière légère peut s'écouler li- brement et sans obstacles. Des productions 5 à 10 fois plus grandes que ce qui peut être obtenu au moyen du séparateur par gravité standard renseigné plus haut, ont été réalisées pour une même surface de travail de la table.
L'action vibratoire ou de secousses longitudinales à grande vitesse constitue un point important de l'invention. Il en est de même de l'emploi d'vné surface rugueuse oui constitue un appui pour la matière formant la couche inférieure de la masse, qui, combiné au frottement normal des matières lourdes, facili- te leur migration vers le haut.
La distribution de l'air en-dessous du plateau de souf- flage est un autre objet important de l'invention.
De plus, la construction spéciale de la surface de la table est une autre caractéristique importante de l'invention, qui sera décrite en particulier plus loin.
Une autre construction modifiée est représentée et dé- crite, dans laquelle la plaoue de soufflage ou écumoire oneumati- que déflectrice à une action automatique, comme il est décrit plus loin.
D'autres caractéristiques de l'invention seront décri- tes dans ce qui suit.
Sur les dessins,
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Figure 1 est une coupe verticale longitudinale en tra- vers de la machine.
Figure 2 est une vue en plan dans laquelle la. table ou sa couverture sont en partie enlevée.
Figure 3 est une vue détaillée ag/randie d'une section verticale représentant la forme préférée donnée à l'a.ppareil dé- flecteur.
Figures 4 et'5 sont une coupe verticale et une vue en plan de la table détaillées et fortement agrandies.
Figure 6 est une coupe verticale partie]-le agrandie d'une forme modifiée du déflecteur.
Figure 7 est une vue en plan d'une forme modifiée d'un appareil spécialement conçu pour la. séparation des amandes des écorces de graines de coton.
Figure 8 est une coupe longitudinale centrale de la figure 7.
Figures 9 et 10 sont des vues schématioues représen- tànt le fonctionnement'de l'appareil perfectionné actuel tel que décrit plus loin.
Sur ces dessins, la table est constituée d'un châssis consistant en une caisse à air 1, portant une table 2 constituée par une couverture appropriée qui sera décrite plus particuliè- rement ci-après. La dite table porte des rebords verticaux 3 qui convergent vers le centre de la table comme c'est représenté en
4. On forme ainsi une sortie 5 à travers laquelle les particules lourdes de la masse quittent la table 2. L'extrémité opposée 7 de cette table est pourvue d'une cloison verticale 8' exerçant une tension sur l'extrémité 7. Cette extrémité 7 est désignée pour la facilité comme étant la sortie des particules plus légères de la masse 9', tandisque que l'extrémité opposée convergente est pour la. facilité désignée comme étant la sortie des parti- cules lourdes.
La dite extrémité 4 est constituée par.de cour- tes parois parallèles 9 et un plateau de retenue ou écumoire
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pneumatique déflectr-ice 10 peut se mouvoir verticalement entre les dites parois 9. Le plateau 10 est appela plateau d'écumage faute de désignation meilleure. Il peut être appela plateau de soufflage parce qu'il dirige le courant d'air en-dessous de lui à travers la sortie 5 et règle dans une certaine mesure le passage de l'air ou le soufflage à travers le passage de sortie.
Ce plateau a une forme carrée, comme le montre la fig.2. Son fond 11 est recourbé comme il est indique et son extrémité inté- rieure est fixée et supportée par une pièce mobile oscillante 13' portant à son extrémité supérieure un oeillet 14 qui s'engage sur une barre 15 ayant ses extrémités 16 fixées ou accrochées aux parois latérales 9. Comme on le voit d'après les flèches, l'air est ainsi divisé et obligé de se mouvoir dans des directions opposées environ à partir du centre du plateau 10. L'air est ainsi réglé par le plateau qui règle également la vitesse et la quantitéde particules lourdes 6 qui s'échappentde la masse entre les cloisons 9. Le plateau 10 oscille dé haut en bas en se ba- lançant sur l'oeillet 14.
A l'extrémité supérieure du plateau. 10 est fixe une tige 10a portant à ses extrémités des poids 10b ajustalbes sur la dite tige 10a qui permettent ainsi le réglage des oscilla- tions du plateau 10 suivant les conditions correspondant à la matière à traiter.
Cette matière: est alimentée par l'interm'diaire d'une trémie 18 inclinée dans le sens du mouvement des articules lé- gères et s'étendant sensiblement sur toute le largeur de la table; elle est placée de préférence en un endroit plus rap- proché de l'extrémité 5 ove de l'extrémité 7.
La. cloison 8 à la sortie des particules légères est munie d'un tablier 19, d'une crémaillère 20 et d'une roue d'en- grenage 21 et d'une roue à main non représentée pour rgler la position de la cloison 8 dans le sens vertical et régler ainsi l'épaisseur de la masse maintenue sur la table 2.
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Il est du reste évident que l'épaisseur de la masse sur @la table dépend des caractéristiques de la matière à séparer et à épurer.
A la caisse à air et par conséquent à la table 2 est fixée une caisse de ventilateur 23 portant' un ventilateur appro- prié 24 contenu dans une enveloppe convenable 25 portant une entrée d'air ordinaire 26 reliée par la conduite 27 à un filtre à air 28. La conduite 27 porte le régistre de contrôle habituel
29. La sortie 30 de l'enveloppe du ventilateur débouche extérleu- rement à travers la caisse 23 comme représenté en 31 et est pourvue d'un joint flexible 32 qui la-rattache au pavillon 33 relié à la caisse à air 1. A la partie inférieure de la caisse à air, là où elle se raccorde au pavillon 33, sont fixées une série de lucarnes réglables'34 pour diriger l'air vers les vo- lets 55 disposés en-dessous et de préférence séparés de la ta- ble 2. L'air s'écoule dans la direction indiquée par les flè- ches du ventilateur vers la table 2.
L'attention est particulièrement attirée sur'lé fait que les volets 35 ne s'étendent pas jusqu'en dessous de,la plaque de soufflage 10 et que par conséquent l'air, s'écoule librement à travers la surface 2' de la table dans l'espace situé en-dessous de la plaque 10. Le but de ce dispositif est de décharger par soufflage les particules lourdes et ainsi d'éviter tout engorge- ment de l'appareil.
La. caisse à air et la table 2 qu'elle supporte sont fixées à un châssis 36. Une extrémité 37 de ce châssis est sus- pendue en 38 à la. dite caisse à air, et l'extrémité opposée du châssis 36 est reliée à la caisse à air de façon réglable par l'intermédiaire d'une vis verticale 39 portant une manivelle appropriée 40. Le but de ce dispositif est d'augmenter,ou de di- minuer l'inclinaison de la table 2.
Des barres métalliques verticales à ressort 40' ont leurs extrémités supérieures reliées au châssis 36 et leurs ex-
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trémités inférieures reliées à la caisse 23, de sorte que les pièces 1, 2 et 36 peuvent se mouvoir dans le sens longitudinal.
Ces dispositifs seront encore mentionnes plus loin.
Un mécanisme appelé mécanisme de vibrations ou d'oscil- lations longitudinales à grande vitesse 37 est relié au châssis 36. Ce mouvement oscillatoire s'effectue dans le sens longitudi- nal de la table 1 et a pour but de provoquer des vibrations ou secousses dans le sens longitudinal. Les barres à ressort 40 sont inclinées par rapport à la cloison 8 de sorte que le mouvement considéré soulève légèrement la masse 9'. Ceci a pour résultat Que des particules lourdes descendent à travers les particules plus légères, atteignent finalement la table et sont alors por- tées en avant et déchargées par le passage de sortie 5.
Pour faciliter le mouvement des particules lourdes sur la table 1, sa surface supérieure 41 est rendue légèrement rugi:- euse pour augmenter le frottement des particules lourdes de la masse sur cette surface. La couverture est constituée de fils métalliques tissés dont les brins 41' sont gaufrés au-dessus des brins 42 de manière à former une surface supérieure très rugueu- se comparativement à celle des tamis métallioues ordinaires dont les bords supérieurs d.es deux séries de fils sont dans un même plan, ce qui donne une surface comparativement lisse. Comme il est dit plus haut, le tamis de l'appareil décrit est de préfé- rence rendu plus rugueux encore, sensiblement comme c'est re- présenté en 43.
Comme le montre la figure 1, la force motrice faisant marcher les appareils est fournie par un moteur de préférence électriaue portant une courroie 44 qui passe autour de l'arbre 45 et une courroie 46 de cet arbre 45 à 1,'arbre 47,puis une courroie 48 vers l'arbre 49. Celui-ci porte des poids 50 et 51 disposés 1-'-un par rapport à l'autre de telle manière que lorsqu' on les fait tourner rapidement par un mécanisme approprié, les dits poids sont hors d'équilibre l'un avec l'autre suivant la
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ligne ho.rizontale du mouvement, mais sont en équilibre parfait suivant une direction perpendiculaire à la première.
Il existe sur le marche de nombreux mécanismes de ce genre .qui ont pour but de produire-un mouvement rapide de secousses pu de vibrations,' par exemple le secoueur bien connu du décortiqueurs AJAX construitpar la firme : AJAXFLEXIBLE COUPLING Co., à Westfield, New-York.
Dans cette invention, il est nécessaire que ce mécanisme soit disposé de telle manière que le déséquilibre ait lieu suivant la direction de 'l'axe longitudinal de la table.
Comme on le'voit clairement sur la figure 1, en-dessous de la table 2 sous le plateau cumoir 10 en 2", les volets 35 sont supprimés pour permettre à l'air, en ce point, de repousser librement par soufflage les particules légères vers l'arrière et sur toute la partie s'étendant au delà de la'paroi pour permettre à l'air de projeter librement par soufflage les particules lour- des vers leur déchargements pour éviter toute obstruction par ces particules, qui s'écoulent ensuite librement par dessus le tablier 52'.
On remarquera que.les volets 35 distribuent l'air obli- quement contre la paroi inférieure de la table 2 dans la direc- tion du mouvement des particules légères, tandis'que les parti- cules lourdes s'accrochent à la surface rugueuse de la table et sont poussées en avant par le mouvement à grande vitesse de la table dans l'ouverture étroite de sortie dans laquelle est disposé le plateau écumoire 10.
On remarquera également que les parois convergentes 4 forment des digues entre lesquelles les particules lourdes s'accumulent et contre lesquelles elles but/ent. Le mode d'ac- tion du plateau écumoireou souffleur diffère notablement des appareils antérieurs connus. Dans le cas présent, on utilise un tirage d'air détendu à l'ar/ête extéfieure du plateau écumoire ou souffleur et l'intensité du tirage augmente à mesure que la distance entre le côté inférieur du plateau et la table diminue.
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Le principe du plateau écumoire'et des parois convergentes 4 est important. Le réglage convenable de la distance entre le plateau souffleur 10 et la surface supérieure de la table est telle qu'aucune autre matière que les particules lourdes ne puisse passer en-dessous de lui;elles.sont déchargées à travers le canal, tandis que les particules légères s'accumulent vers 1'arrière et sont finalement déchargées par dessus la cloison 8 à. l'extré- mité opposée de la table.
Il faut comprend-re que la séparation de la matière'de la Tanière décrite est réalisée seulement grâce au mouvement longitudinal à grande vitesse oui permet à la: petite quantité d'air utilisée de rendre la matière extrêmement fluide dans toute 'sa masse sans qu'il ne'soit nécessaire de faire varier la di- mensions relative des ouvertures d'accès de l'air dans la table.
Ceci représente une construction, un mode opératoire et un procé- dé nouveaux en ce qui concerne les,appareils séparateurs. Il rend le réglage de l'air automatique.
Le rayon de courbure de la. face inférieure du plateau écumoiredoit 'ê.tre celui d'un segment de cercle réel car l'appa- reil représenté dans les figures 1 et.5 donne de meilleurs ré- sultats lorsqu'il a cette forme. A l'extraite du platepu écu- moire 10 est prévu un tablier approprié 52' de préférence incliné.
La figure 6 représente une forme modifiée du plateau . @ écumoire qui consiste en un plateau 10c dont 12 partie infé- rieure 10e est recourbée de son extrémité extérieure a vers son extrémité intérieure b. Cette courbe 2 de préférence la forme d'un arc de cercle, et l'extrémité extérieure a est fixée à une membrure ou paroi C qui glisse dans les échancrures ver- ticalesd disposées du côté intérieur de la pièce e. A la pièce c est fixée une crémaillère verticale f qui engrène une roue d'engrenage g. L'extrémité de l'arbre h portant cette roué g est munie d'un volant actionné.à la main-représenté en traits interrompus-placé à l'extérieur de, c.
A l'aide 'de ce mécanis,- me, l'écumoire 10c est ajustée verticalement de façon appropriée
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à la matière traitée. Ce plateau écumoire ne possède pas de mou- vement vertical automatique, comme c'est le cas pour 1'écumoire représentée sur les autres figures des dessins.
Les figures 9 et 10 des dessins représententschématique- ment le procédé de la présente invention. Aucune tentative n'a été faite pour représenter de façon correcte la disposition des particules dans.les figures 1 et 2 des dessins. Evidemment,,le lit de particules légères a. sa surface supérieure horizontale, d'où. il résulte que l'épaisseur du lit 'de matière légère va en . croissant" et atteint sa valeur la plus grande contre la cloi- son de retenue à l'extrémité la plus basse de la table.
Les figures 7 et 8 représentent une autre modification de la machine réprésentée aux figures 1 à 5 inclus..Cette modi- fication consiste à diminuer la hauteur des parois représentées dans les autres.figures des dessins, et à augmenter de. préférence quelque peu la hauteur.des parois 4, et, au lieu de placer la trémie d'alimentation 18' en une position intermédiaire entre les extrémités de la machine, comme il est représenté sur la- figure l, à la disposer de.préférence à l'extrémité de la table comme représenté en 18' sur les figures 7 et 8.
Cette modification.a pour but d'adapter la machine à la séparation des amendes des écorces des graines de coton. On remarauera que dans cette modification la machine utilise le plateau écumoire10 et son travail à la séparation des amandes des graines-particules lourdes-de leurs écorces en abaissant les parois A, pendant que les amandes - particules lourdes - s'écoulent en dessous de l'écumoire.Lors de leur traitement, les graines de côton sont préalablement traitées suivant la méthode bien connue qui produit une masse composée d'un mélange d'écail- les et d'amandes. Ce mélange est alimenté sur la machine, et les particules lourdes sont séparées 'des particules légères et ces deux catégories de particules s'écoulent vers des endroits dif- férents.
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Dans cette modification, le plateau écuroire peut être ou ne pas être muni de poids, suivant le caractère des semences à traiter. Comme on le voit .sur les figures, ces poids ont été supprimés dans ce cas-ci. La couverture 2a a son extrémité arrière munie d'une cloison 5 pour retenir le masse qui y est séparée.
On remarquera que la table 2 sa. surface absolument unie d'une extrémité à l'autre, et ce point est essentiel car un bourrelet de forme quelconque traversant la surface de la table aura pour effet d'empêcher le déplacement normal des particules lourdes de sorte que la nappe forcée par leur contact contigu transformée l'une avec l'autre sera/en portions plus petites par l'intermé- diaire des bourrelets qui empêchent leur mouvement de concentra- tion en une masse.
Cette nouvelle méthode a pour effet de les concentrer le long des parois obliques et comme on v ajoute continuellement des matières fraîches de même espèce introduites avec la, matière à traiter elles produisent graduellement un frot- tement suffisant sur la. table du fait que la poussée d'une pierre est continuellement ajoutée, à. celle de la voisine, de sorte que finalement la ligne d'avant des pierres et autres élénents lourds arrive à. surmonter l'action de soufflage vers l'arrière du pla= teau écumoire, et passe en dessous de lui.
Tel est en résumé le procédé de séparation faisant l'objet de l'invention. ,Si aucune matière n'est introduite sur la table, il ne se produit aucun déchargement de matière lourde en-dessous du plateau.écumoire nonobstant le fait qu'il puisse en exister une quantité notable le long des parois inclinées. Par- conséquent, sous un certain rapport, la séparation dépend de la pression volumétrique exer- cée par le poids de la matière'introduite sur la table, qui s'ajoute continuellement au frottement des matières plus lourdes se trouvant en-dessous.
Cet appareil et ce procédé représentent plutôt un sépa- rateur épurateur destiné à faire suite ou à retraiter le produit venant d'une table ordinaire;, ou devant être employé comme sépa.-
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rateur récepteur en tête d'un moulin; ou comme séparateur de refus de moulin dans lesquels des produits utilisables peuvent être récupérés de déchets. C'est là son domaine réel d'applica- , tion.
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R fl V fl N D I C A T 1 0 E S
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A method and apparatus for removing unwanted heavy materials from grains, vegetables and other food products.
The invention a. for the purpose of improving the processes and apparatus for separating unwanted heavy materials from cereals, vegetables and other food products.
The process and apparatus of the present invention can be used for the separation, separation and purification of many and diverse materials or products. In order to enable a clear understanding of the process and apparatus, these will be described hereinafter in their application to the removal of foreign matter from peanuts or the like for which the invention is used. is particularly suitable.
To demonstrate the advantages and improvements provided by the present invention, the methods and apparatus used hitherto for harvesting and purifying will be described below.
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tion of peanuts and other vegetables by separating foreign potters.
Groundnuts and other vegetables are harvested by pulling up whole plants with their roots and passing them through a suitably constructed thresher that loosens the fruit or other produce from the plants and stems. As a result of this method of handling ;, stones, clay balls, metal pieces, glass or other heavy foreign matter, which are attached to the roots, are carried through the threshing machine, and although the stems, peels and empty pods are detached and removed by blowing, the stones, metallic particles, the glass and the clay remain with the fruits.
The threshed nodules are taken to the mill or to the processing plant to submit them to a final purification on shaker tarnishes or in separators combining sieves and blowers.
The large rods, clods of earth, bits of metal and stones are separated on a sieve having openings small enough to prevent large foreign particles from falling through it, but large enough to allow the passage of useful material. The material then passes through a sieve with smaller mesh which, in turn, passes fine gravel, sand and mud, but retains useful material.
The sand screen is usually placed immediately below the. head or sieve sieve. A suction of air is sometimes. applied to the screens to remove dust and straw.
The product obtained, known as the finished product, is then free from large harmful particles and fine soiling, but it still contains all the stones, glass fragments, metal particles, etc., of the same size as the useful product.
In other milling operations such as in the manufacture of wheat flour, wheat flour, corn flour and cereals, these unwanted materials are always present in
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varied proportions. Magnets are used in some cases to remove magnetic metals, but the magnet does not remove stones, clay balls, glass shards, and bits of metal that are not magnetic.
If these materials are not effectively removed prior to processing, damage to the mill equipment may result. And if they are not finally removed before the edible is packaged, the consumer can suffer serious harm.
The present invention relates to the efficient and economical removal of these impurities from dry food products of all kinds in a single operation.
Currently there are two conventional pneumatic methods used in this field. The first and most widely used consists of an air column or aspirator which aims to entrain the working material through a tube leaving behind heavy stones and metals. The disadvantage of this type of apparatus is well known, and consists in that it is necessary to use air at high speed to entrain all of the material except the stones. He. is therefore unable to effectively remove small pieces of glass, small stones, etc. The small particle held in a mass of larger particles tends in most cases to be carried upward and mix with the working material.
Any particle must either rise or fall. If it has an intermediate weight and remains suspended in the air, other particles of the same characteristics gradually surround it until the velocity in the tube increases so that all matter including stones and useful matter, are removed all together. It cannot adapt to particular variations in the shape of the particles. A fragment of flat, light glass which presents itself to the draft with its face
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flat facing downwards, will be immediately entrained with the useful material.
At lower speeds, too much useful material remains with the stones, glasses and metals and therefore a practical separation is not achieved.
The other method, which is less widespread because of its cost price but which is much more efficient than the suction or suction device, uses a pneumatic or gravity table, based on the principle of flotation by the gas. 'air. This device flotation of material in the air as if it were water. The air is used under pressure and there is no high velocity air flow which can interfere with the separation. The heavy material descends to the bottom of the mass and gradually accumulates upwards and to the sides until it is finally discharged at one end along with a mixture of heavy useful material.
The main advantage of the gravity separator over the vacuum cleaner is that it offers a greater capacity for separating tiny particles of glass, stones and other heavy impurities because it does not employ currents of. high speed air.
If the material to be removed has a density very close to that of the useful material, it is not necessary to separate it immediately. It simply rests on the surface of the separator layer and gradually moves forward until it arrives at the unloading point. The apparatus used for this purpose is similar to that described in US patent SUTTON n. 1,710,521 of April 23, 1929.
The disadvantage of using this method and this type of separator is twofold. First, although the separation of heavy foreign matter from the mass of useful material is perfect, the mass of stones, metals and glass contains an amount of useful material close to the weight of heavy harmful materials. Rakes are arranged for the purpose of @
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separate the stony product by losing as little useful product as possible, but if the quantity of stones, metals, etc. contained in the treated material entering the machine varies, some of this foreign material will discharge from the wrong side of the rakes and damage the normally clean product.
For this reason, it is necessary for a supervisor to carefully check the operation of the table and make adjustments if necessary.
Even if these settings are kept perfect, a mixture of useful material still forms substantially as dense as the foreign material, which passes in small amounts with the foreign material. This stream of discharged heavy material must either be constantly reprocessed or, if it is economical, must be sorted by hand. In most cases the discharge current forming material is discarded and a substantial loss of useful material results in a year of work.
The other disadvantage of gravity separation at the air flotation table is the limit of its capacity. The material is distributed on both sides and can only be discharged in one direction. Food therefore cannot be huge.
The present invention overcomes the drawbacks of the usual vacuum cleaner and gravity separator. The apparatus and 'method thereof' has been used for years in employing eccentrics to produce the reciprocating motion of the table and the contents processed thereon, in substance as described in the patent. American SUTTON, STEELE & STEELE n. 1,710,521 of April 23, 1929, concerning a Y-shaped table. The eccentric device mentioned above necessarily has a limited speed, i.e., ranging from substantially between 280 to 420 strokes per minute, the length of the stroke being 3/8 inch (1 cm). These values correspond to a relatively slow oscillation movement.
Putting
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In the present improvements it has been found that as the vibrations of the tables are increased the pressure of the air passing through the perforated cover to lift the material therein can be greatly reduced. This agitation at higher speed is of great importance in favoring the rapid passage of the heavier elements through the lighter materials of the mass. The increase in frequency of vibrations has the same effect as an increase of the air quantity. Therefore, less air can be employed and the separation more closely approximates the flotation as it occurs in water, increasing the area of materials of very similar densities can be separated.
It was also discovered that an additional coefficient of friction is imparted to the heavy elements of the mass against the surface of the. table roughened, by the weight of the top layer of lighter elements yes by their pressure force the heavier elements to be juxtaposed against each other and in contact with the rough surface, which has the result of advancing the heavy layer underlying towards the unloading device.
It has been discovered during experiments that if only stones of different weights are placed on the surface of the table, there is a way to increase the lifting height of the stones to a value such that no stone is more unloaded, because this lifting cancels out the moving action of the high speed jerk mechanism. If wheat is then placed on the table, the pressure of this grain immediately prevents the advancing movement of the stones. As soon as the grain supply is reduced, the stones stop again.
Excessive feeding carries all of the stones forward at such a speed that they are all unloaded except a few lighter. These light stones are stationed along the edge forming a dike arranged diagonally and do not continue to be
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discharged only if additional stones are added to the feed. There is at times a tendency for some of the heavier wheat kernels to advance into the interior of the landfill.
To remedy this tendency, a specially constructed tray is used, arranged transversely to the heavy particle discharge, which deflects the air passing upwards through the table surface in the opposite direction to the movement of the material, but allows the stones to escape freely below it. When light stones are blown backwards by this action, they settle quickly and resume their forward movement in contact with other heavy elements. The light material tends to move forward on the surface of the mass s 'eventually accumulates until it can slide from top to bottom, under the action of gravity, in the direction of the discharge of light materials.
This deflector, referred to as the skimmer, is considered to be one of the main elements of improvement of this invention.
At the end of the table where the light materials are unloaded, there is an adjustable retaining wall extending transversely to the movement of the light materials. This end bulkhead can be used for pressure adjustment as mentioned above about separating heavier materials that are lighter than normal, and also prevents stones or flat glass from cascading down from the feed and do not arrive until the unloading of light materials. If these materials descend too close to the end of the separator, they are immediately stopped by this loose partition and move forward under the pressure of the lighter top layers.
This retaining rib or partition can also be used to adjust the capacity of the apparatus, making the operation fully automatic. This kind of separator does not
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not allow the unloading of an intermediate or second quality product. If the material is not heavy enough to be able to rub along the rough surface, it retains its position on the table and moves forward by contact with other adjoining heavier elements, such as it is described above.
Another important feature of the invention is the increase in capacity attainable with the aid of the separator. Except at the heavy material discharge point, there is no retaining wall to oppose the backward movement of light material, and by choosing the appropriate degree of lift, light material can flow freely. and without obstacles. Productions 5 to 10 times greater than what can be obtained by means of the standard gravity separator indicated above, have been carried out for the same work surface of the table.
The vibratory action or longitudinal jolts at high speed constitutes an important point of the invention. The same is true of the use of a rough surface which constitutes a support for the material forming the lower layer of the mass, which, combined with the normal friction of heavy materials, facilitates their upward migration.
Another important object of the invention is the distribution of the air below the blow plate.
In addition, the special construction of the table surface is another important feature of the invention, which will be described in particular later.
Another modified construction is shown and described, in which the air deflecting air blower or skimmer automatically acts as described below.
Other characteristics of the invention will be described in what follows.
In the drawings,
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Figure 1 is a longitudinal vertical section through the machine.
Figure 2 is a plan view in which the. table or its cover are partly removed.
Figure 3 is a detailed view of a vertical section showing the preferred shape given to the deflector apparatus.
Figures 4 and 5 are a detailed and greatly enlarged vertical section and plan view of the table.
Figure 6 is an enlarged vertical section of a modified form of the deflector.
Figure 7 is a plan view of a modified form of an apparatus specially designed for the. separation of the kernels from the cottonseed bark.
Figure 8 is a central longitudinal section of Figure 7.
Figures 9 and 10 are schematic views showing the operation of the current improved apparatus as described below.
In these drawings, the table consists of a frame consisting of an air box 1, carrying a table 2 formed by a suitable cover which will be described more particularly below. Said table has vertical edges 3 which converge towards the center of the table as shown in
4. An outlet 5 is thus formed through which the heavy particles of the mass leave the table 2. The opposite end 7 of this table is provided with a vertical partition 8 'exerting a tension on the end 7. This end 7 is designated for convenience as the exit of the lighter particles from mass 9 ', while the opposite converging end is for the. facility referred to as the exit of heavy particles.
Said end 4 consists of short parallel walls 9 and a retaining plate or skimmer
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deflectr-ice tire 10 can move vertically between said walls 9. The plate 10 is called skimming plate for lack of a better designation. It may be called a blast tray because it directs the flow of air below it through the outlet 5 and to some extent regulates the passage of air or the blowing through the outlet passage.
This tray has a square shape, as shown in fig. 2. Its bottom 11 is curved as indicated and its inner end is fixed and supported by an oscillating movable part 13 'carrying at its upper end an eyelet 14 which engages on a bar 15 having its ends 16 fixed or hooked to the ends. side walls 9. As can be seen from the arrows, the air is thus divided and forced to move in opposite directions approximately from the center of the tray 10. The air is thus regulated by the tray which also regulates the speed and quantity of heavy particles 6 which escape from the mass between the partitions 9. The plate 10 swings up and down while swinging on the eyelet 14.
At the upper end of the plateau. 10 is fixed a rod 10a carrying at its ends weights 10b adjustable on said rod 10a which thus allow adjustment of the oscillations of the plate 10 according to the conditions corresponding to the material to be treated.
This material: is fed by means of a hopper 18 inclined in the direction of movement of the light joints and extending substantially over the entire width of the table; it is preferably placed in a place closer to the end 5 ove the end 7.
The partition 8 at the exit of the light particles is provided with an apron 19, a rack 20 and a gear wheel 21 and a hand wheel not shown for adjusting the position of the partition. 8 in the vertical direction and thus adjust the thickness of the mass held on the table 2.
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It is moreover evident that the thickness of the mass on the table depends on the characteristics of the material to be separated and to be purified.
Attached to the air box and hence to the table 2 is a fan box 23 carrying a suitable fan 24 contained in a suitable casing 25 carrying an ordinary air inlet 26 connected by line 27 to a filter. air 28. Line 27 carries the usual control register
29. The outlet 30 of the fan casing opens outwardly through the body 23 as shown at 31 and is provided with a flexible joint 32 which attaches it to the roof 33 connected to the air box 1. At the lower part of the airbox, where it connects to the canopy 33, are attached a series of adjustable skylights'34 to direct the air to the flaps 55 located below and preferably separated from the table. 2. The air flows in the direction indicated by the arrows on the fan towards table 2.
Attention is particularly drawn to the fact that the flaps 35 do not extend all the way below the blow plate 10 and therefore air flows freely through the surface 2 'of the blower plate. table in the space located below the plate 10. The purpose of this device is to discharge heavy particles by blowing and thus to avoid any clogging of the apparatus.
The airbox and the table 2 which it supports are fixed to a frame 36. One end 37 of this frame is suspended at 38 from the. said air box, and the opposite end of the frame 36 is connected to the air box in an adjustable manner by means of a vertical screw 39 carrying a suitable crank 40. The purpose of this device is to increase, or reduce the inclination of the table 2.
Vertical metal spring bars 40 'have their upper ends connected to the frame 36 and their ex-
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lower hoppers connected to the body 23, so that the parts 1, 2 and 36 can move in the longitudinal direction.
These devices will be mentioned further below.
A mechanism called the high speed longitudinal vibration or oscillation mechanism 37 is connected to the frame 36. This oscillatory movement takes place in the longitudinal direction of the table 1 and is intended to cause vibrations or jerks in the table 1. the longitudinal direction. The spring bars 40 are inclined relative to the partition 8 so that the movement considered slightly lifts the mass 9 '. This results in heavy particles descending through the lighter particles, eventually reaching the table and are then carried forward and discharged through outlet passage 5.
To facilitate the movement of the heavy particles on the table 1, its upper surface 41 is made slightly rougher: - euse to increase the friction of the heavy particles of the mass on this surface. The cover consists of woven metal threads, the strands 41 'of which are embossed above the strands 42 so as to form a very rough upper surface compared to that of ordinary metal screens whose upper edges of the two series of threads. are in the same plane, resulting in a comparatively smooth surface. As stated above, the screen of the apparatus described is preferably made still rougher, substantially as shown at 43.
As shown in Figure 1, the motive force operating the devices is provided by a preferably electric motor carrying a belt 44 which passes around the shaft 45 and a belt 46 of this shaft 45 to 1, the shaft 47, then a belt 48 towards the shaft 49. The latter carries weights 50 and 51 arranged relative to one another in such a way that when they are rotated rapidly by an appropriate mechanism, said weights are out of balance with each other according to the
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horizontal line of movement, but are in perfect equilibrium in a direction perpendicular to the first.
There are many such mechanisms on the market which are intended to produce rapid shaking or vibration movement, for example the well-known AJAX huller shaker built by the firm: AJAXFLEXIBLE COUPLING Co., in Westfield, New York.
In this invention, it is necessary that this mechanism is arranged in such a way that the imbalance takes place in the direction of the longitudinal axis of the table.
As can be seen clearly in Figure 1, below the table 2 under the storage tray 10 in 2 ", the flaps 35 are removed to allow the air, at this point, to push the particles freely by blowing. light towards the rear and over all the part extending beyond the wall to allow the air to freely blow the heavy particles towards their discharge to avoid obstruction by these particles, which flow then freely over the apron 52 '.
Note that the flaps 35 distribute the air obliquely against the bottom wall of the table 2 in the direction of the movement of the light particles, while the heavy particles cling to the rough surface of the table. table and are pushed forward by the high speed movement of the table into the narrow outlet opening in which the skimmer tray 10 is located.
It will also be noted that the converging walls 4 form dikes between which the heavy particles accumulate and against which they butt / ent. The mode of action of the skimmer or blower plate differs notably from known prior devices. In this case, a relaxed draft is used at the outer edge of the skimmer or blower tray and the intensity of the draft increases as the distance between the underside of the tray and the table decreases.
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The principle of the skimmer plate and the converging walls 4 is important. The proper adjustment of the distance between the blower plate 10 and the upper surface of the table is such that no material other than heavy particles can pass under it; they are discharged through the channel, while the light particles accumulate rearward and are finally discharged over the partition 8 to. the opposite end of the table.
It should be understood that the separation of the material from the Lair described is achieved only thanks to the longitudinal movement at high speed yes allows the: small quantity of air used to make the material extremely fluid in all its mass without qu It is not necessary to vary the relative dimensions of the air access openings in the table.
This represents a new construction, procedure and process with regard to separating apparatus. It makes the air adjustment automatic.
The radius of curvature of the. the underside of the skimmer plate must be that of an actual segment of a circle since the apparatus shown in Figures 1 and 5 gives better results when in this shape. At the end of the skimmer plate 10 there is a suitable apron 52 ', preferably inclined.
Figure 6 shows a modified form of the tray. @ skimmer which consists of a plate 10c of which 12 the lower part 10e is curved from its outer end a towards its inner end b. This curve 2 preferably has the shape of an arc of a circle, and the outer end a is fixed to a frame or wall C which slides in the vertical notchesd arranged on the inner side of the part e. To the part c is fixed a vertical rack f which engages a gear wheel g. The end of the shaft h carrying this g wheel is provided with a hand-operated flywheel-shown in dashed lines-placed outside, c.
Using this mechanism, the skimmer 10c is properly adjusted vertically.
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to the material being processed. This skimmer tray does not have an automatic vertical movement, as is the case with the skimmer shown in the other figures of the drawings.
Figures 9 and 10 of the drawings schematically represent the process of the present invention. No attempt has been made to correctly represent the arrangement of the particles in Figures 1 and 2 of the drawings. Obviously, the bed of light particles has. its horizontal upper surface, hence. as a result, the thickness of the bed of light material goes. increasing "and reaches its greatest value against the retaining wall at the lower end of the table.
Figures 7 and 8 show another modification of the machine shown in Figures 1 to 5 inclusive. This modification consists of reducing the height of the walls shown in the other figures of the drawings, and increasing by. preferably somewhat the height of the walls 4, and, instead of placing the feed hopper 18 'in an intermediate position between the ends of the machine, as shown in figure 1, to dispose it preferably at the end of the table as shown at 18 'in Figures 7 and 8.
The purpose of this modification is to adapt the machine to the separation of fines from the bark of cotton seeds. It will be noted that in this modification the machine uses the skimmer plate10 and its work to separate the kernels from the seeds - heavy particles - from their rinds by lowering the walls A, while the kernels - heavy particles - flow below the shell. When processing the corn seeds, they are pre-treated using the well-known method which produces a mass made up of a mixture of scales and almonds. This mixture is fed to the machine, and the heavy particles are separated from the light particles and these two classes of particles flow to different places.
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In this modification, the squirrel tray may or may not be provided with weights, depending on the nature of the seeds to be treated. As can be seen in the figures, these weights have been omitted in this case. The cover 2a has its rear end provided with a partition 5 to retain the mass which is separated therein.
It will be noted that table 2 sa. surface absolutely smooth from one end to the other, and this point is essential because a bead of any shape crossing the surface of the table will have the effect of preventing the normal displacement of the heavy particles so that the web forced by their contact contiguous transformed with each other will be / in smaller portions through the beads which prevent their movement of concentration into a mass.
This new method has the effect of concentrating them along the oblique walls and as fresh material of the same kind introduced with the material to be treated is continuously added to it, they gradually produce a sufficient friction on the. table of the fact that the thrust of a stone is continuously added, to. that of the neighbor, so that finally the front line of stones and other heavy elements arrives at. overcome the blowing action towards the rear of the skimmer plate, and passes below it.
In summary, this is the separation process which is the subject of the invention. If no material is introduced on the table, no heavy material discharge occurs below the skimmer, notwithstanding the fact that there may be a significant amount along the inclined walls. Therefore, in some respect, the separation is dependent on the volumetric pressure exerted by the weight of the material loaded onto the table, which continually adds to the friction of the heavier materials below.
Rather, this apparatus and method represent a purifying separator intended to follow up or reprocess the product coming from an ordinary table ;, or to be used as a separator.
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receiving rator at the head of a mill; or as a mill tailings separator in which usable products can be recovered from waste. This is its real field of application.
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