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'PROCEDES ET APPAREILS-PERFECTIONNES POUR -LE SECHAGE-ET LE BROYAGE DES
HERBES OU AUTRES SUBSTANCES.
La présente invention concerne le traitement auquel on soumet des substances telles que des herbes ou d'autres plantes similaires pour les amener à un état pulvérulent et réduire leur teneur en humidité. Elle concerne particulièrement, mais non exclusivement, le séchage et le broya- ge des herbes ou plantes par un procédé qui permet d'abaisser le coût du - séchage et du broyage et de réduire la teneur en humidité du produit pulvé- risé à une valeur suffisamment basse pour qu'il puisse être stocké en toute sécurité.
Cette invention peut aussi être appliquée au séchage de substances qui sont déjà à l'état pulvérisé; mais elle a été plus spécialement conçue en vue d'écarter les difficultés que présentent le séchage et le broyage des herbes et plantes similaires, et c'est pourquoi c'est d'abord cette applica- tion de l'invention qui sera décrite ci-après.
Lorsqu'on effectue le séchage et le broyage d'herbes par des mé- thodes courantes,il est ordinairement nécessaire de réduire à une faible valeur la teneur en humidité, de l'herbe déjà partiellement séchée, avant de l'introduire dans le broyeur, et il convient en général que cette teneur en humidité ait été réduite à 6%, ou à une valeur encore plus. faible, si l'on veut que le broyeur travaille efficacement. Toutefois, ce degré de séchage diminue considérablement la production des sécheurs ordinaires, et il peut aussi avoir comme résultat que des portions de l'herbe aient été amenées à un tel état de siccité que la valeur de cette substance en tant que matière nutritive, en particulier sa teneur en carotène, soit de ce fait diminuée, outre que le risque d'incendie augmente.
D'autre part, si le séchage est moins poussée on court le risque que le broyeur soit obstrué comme résultat de l'introduction de masses ou grosses touffes d'herbes mouillées.
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En conformité de cette invention, l'herbe (ou autre substance dont on envisage le traitement) partiellement séchée est soumise à un séchage fi- nal dans le broyeur lui-même, ce qui s'effectue en introduisant dans ce broyeur un gaz à une température élevée par un ou plusieurs orifices d'admission au- tres que celui par lequel la substance est introduite, les dits orifices étant situés de tqle sorte que le gaz chaud et la substance à traiter n'entrent mutuellement en contact que lorsque tous deux sont déjà sous l'influence de la turbulence créée par des organes batteurs rotatifs ou similaires et que la température des gaz de traitement a été abaissée, par dilution, à une valeur assez faible pour que ladite substance ne risque plus d'être endommagée;
et le séchage final de ladite substance, ou une partie importante de ce séchage, s'effectue après que la substance est arrivée au-dessous des organes batteurs et qu'elle a ainsi été amenée en tout ou en partie à un état suffisamment subdivisé pour que sa surface ait été considérablement accrue.
De préférence, la pénétration du gaz chaud à l'intérieur du broyeur résulte des conditions de vide régnant dans cet appareil, ce gaz provenant de la chambre de combustion d'un foyer ou four, de préférence chauffé à l'hui- le, et étant introduit dans le broyeur en un point aussi rapproché de l'axe des organes batteurs rotatifs que cela est pratiquement possible. A titre d'alternative, le gaz pourrait être introduit dans le broyeur par injection, mais la méthode décrite ci-dessus semble préférable.
Lorsqu'il est question de "gaz chauffé" ou de "gaz chaud", ces termes doivent s'entendre comme comprenant de l'air chaud ou un mélange d'air et d'autres gaz chauds; et l'on entend par "gaz à haute température" un gaz dont la température est nettement supérieure à celle à laquelle la substance à traiter pourrait être exposée sans risque d'être endommagée. Dans la pra- tique, le demandeur a trouvé qu'un tel gaz peut être introduit à des tempéra- tures variant de 760 à 926 C.
On citera comme particularités ou avantages de l'invention les points suivants : - a) la violence avec laquelle le gaz chaud et l'herbe sont mutuellement amenés en contact, b) l'accroissement de l'étendue de la surface exposée aux gaz chauds (avant que l'herbe quitte le broyeur, il convient que cette herbe ait été suffisamment subdivisée pour passer à travers un tamis à ouverture de maille de 1,6 mm), c) l'effet de centrifugation occasionné par la rotation rapide des éléments broyeurs et la tendance qui en résulte de l'herbe à se séparer de son humidité, d) la simplicité du procédé et le fait que ce procédé assure le maintien automatique d'une température de broya- ge constante, ainsi que le maintien de la teneur en humidité finale au-dessous d'un pourcentage maximum désiré, e)
le fait que le dit procédé permet un ac- croissement considérable de la production des sécheurs. En effet, ce procé- dé permet à, la substance de quitter un sécheur du type courant alors que sa teneur en humidité est encore supérieure à 10%, ce qui a comme conséquence d'accroître.'la production du..sécheur, à la fois en quantité et en qualité; et le demandeur a constaté que d'excellents résultats peuvent encore être obtenus lorsque l'herbe fournie au broyeur possède une teneur en humidité aussi élevée que 23 à 26%. De plus, étant donné que, dans de nombreux cas, une température de broyage plus élevée facilite le processus de la désinté- gration, une production plus grande est obtenue et le coût du broyage est diminué.
Comme on l'a dit, il est préférable que l'air et les gaz chauffés soient introduits dans le broyeur par l'effet des conditions de vide qui rè- gnent dans cet appareil et qui sont occasionnées par,le mouvement d'éléments broyeurs animés d'une rotation rapide, ainsi que par l'action du ventilateur aspirant ordinaire à l'aide duquel la substance broyée est retirée du broyeur et refoulée vers un séparateur "cyclone". Le broyeur peut être d'un type courant ou de tout autre type approprié,
par exemple celui normalement utili- sé pour produire une farine d'herbes séchées destinée à l'élimentation des bestiaux' et on peut le faire travailler d'une part conjointement avec un broyeur préalable (bien que ceci ne soit peut-être pas nécessaire lorsque l'herbe à préalablement été coupée et traitée dans des sécheurs du type
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à flottage par l'air), lequel broyeur préalable coupe l'herbe et l'amène à l'état voulu pour qu'elle puisse être traitée par le broyeur proprement dit, outre qu'il intercepte les pierres et pièces métalliques .susceptibles d'être mélangées avec l'herbe; et d'autre part conjointement avec un ventilateur aspirant qui, lorsque la farine a été suffisamment broyée, aspire cette fa- rine à travers des tamis dont l'ouverture de maille possède la dimension re- quise.
Tout dispositif propre à fournir le gaz chaud peut être substitué à un four à huile.
Le séchage est régi par la chaleur que fournit le four ou foyer et par la dimension des mailles des tamis du broyeur. Un thermomètre peut être inséré dans le tuyau de décharge allant au séparateur pour indiquer si le broyeur travaille au maximum de son efficacité et, dans la pratique, le Demandeur a trouvé que, dans le cas d'une farine d'herbe, des résultats sa- tisfaisants sont obtenus si la température régnant dans le tuyau de décharge allant du broyeur au séparateur est maintenue à 46 C lorsqu'un tamis à mail- les de 1,6 mm. est utilisé dans le broyeur. D'autres matières pourraient nécessiter des températures et tamis différents.
La régulation du séchage est en grande partie automatique pour les raisons suivantes :-
La substance en cours de broyage tend d'autant plus à obstruer les tamis du broyeur que sa teneur en humidité est plus élevée; et ceci di- minue l'aspiration exercée par le ventilateur du broyeur et, par suite, la quantité de substance qui pénètre par aspiration dans le broyeur pour y être traitée. En même temps, cette diminution de l'effet d'aspiration diminue le volume des gaz chauds quittant le four et agit de manière à restreindre l'appel ou tirage de l'air descendant dans la cheminée, de sorte que la tem- pérature de l'air ou des gaz chauds aspirés à l'intérieur du broyeur s'élève.
Cependant, la quantité de chaleur totale introduite avec le courant d'air dans le broyeur reste sensiblement constante, étant donné que la rotation des éléments pulvérisateurs du broyeur crée une succion suffisante pour as- surer cet état, même'dans le cas où les tamis du broyeur seraient devenus presque complètement obstrués par une substance humide.
Dans le cas où les quantités de substance et d'air traversant les tamis du broyeur tomberaient au-dessous d'un certain minimum, le broyeur ne travaillerait pas efficacement. On peut corriger cet état de choses en réintroduisant une substance déjà séchée dans le broyeur de façon que la te- neur en humidité moyenne de la substance en cours de broyage soit celle qui convient pour assurer le maximum d'efficacité du broyeur en ce qui concerne le séchage et la pulvérisation.
Les dessins annexés représentent, uniquement à titre d'exemple, l'application de l'invention a un appareil servant à convertir une herbe en farine par broyage.
Des figures 1, 2 et 3 sont des vues d'un broyeur conforme à l'invention.
Les figures 4, 5-et 6 sont des vues semblables de ce broyeur combiné avec un four à huile et avec un ventilateur aspirant.
La, figure 7 est une coupe d'un broyeur semblable à celui des figures précédentes .
La figure 8 est une vue schématique d'une installation servant au traitement d'herbes pendant et après le broyage et le séchage de cette substance.
Sur ces dessins, et plus particulièrement aux figures 1, 2,3 et 7, on a désigné par 1 et 2 les moitiés respectivement supérieure et in- férieure de la boîte d'un broyeur tel que celui qu'on utilise pour broyer une herbe séchée de manière à la convertir en une farine destinée à l'alimen- tation des bestiaux,les dites moitiés 1 et 2 étant mutuellement assemblées de façon détachable. Cette boîte renferme des organes batteurs ou marteaux 3 (figure 7) qui sont montés de façon pivotante sur des axes ou goujons 4 supportés par des disques de rotor 5 clavetés sur l'arbre 6 du broyeur, le-
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quel arbre tourillonne dans des paliers, (non représentés) prévus à l'inté- rieur de boîtiers 7 faisant partie de la moitié de boîte inférieure 2.
L'her- be à broyer est introduite dans la moitié supérieure 1 de la boîte par un orifice d'admission la, ladite herbe provenant habituellement d'un broyeur préalable (non représenté) ayant aussi pour rôle d'intercepter les pierres ou pièces métalliques mélangées avec l'herbe. Les organes batteurs rotatifs 3 pulvérisent l'herbe, et la farine ainsi produite est aspirée à travers les mailles d'une série de tamis 8 constituant le pourtour de la chambre de broyage X.
La moitié de boîte supérieure 1 du broyeur présente, de chaque côté, une ouverture 1b qui est placée aussi près que possible de l'arbre 6. Au-dessus des ouvertures 1b sont disposés des tuyaux 9, 10, qui sont boulonnés sur la moitié de boîte 1 et reliés par un coude 11 et un branchement 12 à un tuyau principal 13, par l'entremise duquel s'effectue l'amenée des gaz à haute température; un joint de dilatation 14 étant interposé entre l'ex- trémité 13a du tuyau 13 et l'extrémité 11a du coude 11.
Comme représenté aux figures 4, 5 et 6, le tuyau 13 est relié à un conduit 15, qui peut par exemple être un conduit en tôle d'acier à revê- tement réfractaire, ce conduit étant lui-même relié à un four 16 qui est chauf- fé à l'huile et dont le brûleur 16a est actionné électriquement. Le broyeur est monté à l'alignement d'un ventilateur aspirant 18, dont la tubulure d'as- mission 18a est reliée (voir les lignes discontinues de la figure 6) par l'in- termédiair d'une embase ou plaque d'assise 19 à la chambre de pulvérisation X. L'arbre 6 du broyeur porte le rotor (non représenté) du ventilateur 18 et une poulie 20.
Une des extrémités de l'arbre 6 est supportée par un palier 21, et la poulie 20 est actionnée à partir de l'abre commandé 22a, d'un mo- teur électrique 22, par une courroie 24 reliant la poulie 20 de l'arbre 6 à une poulie 23 clavetée sur l'arbre 22a du moteur 22. La tubulure d'échap- pement 18b du ventilateur 18 est reliée par un tuyau 25 à un séparateur cyclone représenté en 27 à la figure 8; et l'orifice d'admission la de la boîte du broyeur est relié à une tuyauterie 26 par l'entremise de laquelle l'herbe arrivant du broyeur préalable est admise au broyeur proprement dit par l'o- rifice la.
Au cours de la pulvérisation de l'herbe à l'intérieur du broyeur, au lieu que les gaz s'échappent du four 16 par la cheminée ou carneau 16b, ces gaz sont aspirés par le conduit 15 et le tuyau 13 et pénètrent ainsidans la chambre de pulvérisation X en des points voisins de l'axe de rotation du rotor du broyeur, par l'intermédiaire de tuyaux 9 et 10. Ainsi, l'herbe qui pénètre dans le broyeur par le tuyau 26 n'entre en contact avec le gaz chaud que lorsqu'elle se trouve déjà sous l'influence des organes batteurs du broyeur.
Grâce à la turbulence créée par les dits organes et à la subdivision progressive de l'herbe, on est sur que cette substance ne sera pas endommagée par une action thermique et que l'humidité qu'elle contient sera exposée à l'action de séchage des gaz.
L'expérience a montré qu'un broyeur tel que celui décrit permet de traiter efficacement de l'herbe ayant traversé un sécheur d'un type cou- rant et qui, à sa sortie du dit sécheur, possède encore une teneur en humi- dité de 23 à 26 %; le dit broyeur réduisant la teneur en humidité de la sub- stance à environ 6%. Ceci permet de faire travailler l'équipement de sécha- ge classique au maximum de sa capacité, étant donné que l'excès d'humidité s'évapore dans le broyeur au cours de la pulvérisation.
Lorsque la teneur en humidité de.'l'herbe est supérieure à la capa- cité d'évaporation d'humidité du broyeur, et que les tamis 8 risquent de s'ob- struer,des moyens sont prévus pour remettre en circulationà travers le broyeur une partie de la farine d'herbe séchée ayant déjà été retirée du dit broyeur.
Par exemple, à la figure 8 un tuyau 28 est relié au séparateur 27 et à l'o- rifice d'admission la de la boîte 1 du broyeur. Une vanne, registre ou autre obturateur réglable 28a monté dans le tuyau 28 permet à une certaine propor- tion de farine d'herbe retirée du séparateur 27 d'être introduite dans le
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broyeur sous Inaction du vide partiel qui y règne.
La farine séchée se mélan- ge avec l'air chargé d'humidité qui pénètre dans le broyeur par le tuyau 26 et réduit la teneur en humidité de l'herbe que contient le broyeur à une va- leur qui est au-dessous de la limite de capacité d'évaporation du broyeur, laquelle limite dépend bien entendu du volume et de la température de l'air et du gaz chaud fournis au broyeur à partir du four
Lorsque cela est commode, on peut effectuer l'ensachage de la farine d'herbe directement à partir de l'extrémité inférieure 27a du séparateur 27 et laisser refroidir cette farine dans des sacs ouverts, l'air épuisé et l'hu- midité étant expulsés par l'extrémité supérieure du séparateur et s'échappant par un tuyau 27b.
Toutefois, si l'on désire ensacher la farine directement à sa sortie du broyeur et sceller immédiatement les sacs, il est avantageux que la farine ait été refroidie avant l'ensachage, A cet effet, on relie au séparateur 27, au-dessous de la vanne en organe équivalent 27c, un tuyau 29 qui comporte un raccord à T dont une des extrémités peut communiquer avec l'atmosphère par un registre 30 et dont l'autre extrémité est reliée à un ventilateur aspirant 31 actionné par un moteur 32, la tubulure d'échappement 31a de ce ventilateur étant reliée par un tuyau 33 à un second séparateur, 34, qui est équipé soit d'un dispositif d'ensachage 35 alimenté par une vis sans fin et auquel des sacs 36 peuvent être assujettis pour qu'ils reçoivent la farine d'herbe, soit d'autres dispositifs propres à décharger la farine.
Dans ce système de refroidissement, la matière déchargée par le sé- parateur 27 est aspirée par le ventilateur aspirant 31 et pénètre dans ce ventilateur par le tuyau 29, conjointement avec un volume important d'air admis à travers le registre 30, le mélange d'air et de matière étant refoulé par le ventilateur aspirant dans un séparateur 34 qui le sépare en ses cons- tituants, l'air épuisé s'échappant par la tubulure d'échappement 34b et la matière broyée étant ensachée à l'aide du chargeur à vis sans fin 35. Il peut être avantageux que le registre ou vanne 27c soit d'un type rotatif ou d'un autre type propre à empêcher l'air du séparateur cyclone 27 d'être aspi- réà l'intérieur du ventilateur 31 avec la matière traitée.
Dans le tuyau de décharge 25 est monté un thermomètre 37 à l'aide duquel on peut estimer le degré de séchage de la matière sortant du broyeur.
Par exemple, si la température indiquée tombe au-dessous d'une valeur prédé- terminée,cela indique que l'humidité de la matière broyée est trop élevée, et l'on ouvre la vanne 28a du tuyau 28 pour remettre en circulation une cer- taine proportion de la matière, comme il a été décrit. Si la température devient trop élevée, on ralentit le fonctionnement du four 16 pour réduire la température des gaz chauds fournis au broyeur. '
Au lieu ou en plus du thermomètre 37, il peut être prévu un thermos- tat propre à régir le fpnctionnement du four 16 et de la vanne 28a qui permet la remise en circulation de la matière à travers le broyeur.
Dans un but de sécurité, il est fait en sorte que les interrupteurs de commande du brûleur 16a que comporte le four 16 et du moteur 22 entraînant le broyeur soient interdépendants, afin que le fonctionnement du four s'ar- rête si le broyeur cesse de fonctionner, et réciproquement. Un autre facteur de sécurité réside dans le fait que si le broyeur cesse de tourner, les gaz chauds sortant du four 16 sont automatiquement déviés à travers le carneau 16b du four, étant donné que le vide partiel qui provoquait l'aspiration des gaz chauds à l'intérieur à cessé.
Il est aussi avantageux que le moteur 32 du ventilateur 31 soit monté en parallèle avec le moteur 22 du broyeur, afin que ces organes travail- lent conjointement.
L'expérience acquise dans la conversion d'une herbe en farine par broyage montre qu'un gaz à une température de 760-926 C peut être admis au broyeur par l'intermédiaire du tuyau 13 sans que la farine produite risque d'être endommagée thermiquement, et que le taux d'évaporation d'humidité par unité de poids d'huile brûlée est satisfaisant, l'huile utilisée étant celle habituellement appelée "gas cil". On peut déterminer la température des gaz
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d'échappement à l'aide d'un pyromètre, tel que celui indiqué en 40, monté dans le conduit 15.
La présence d'humidité dans l'air admis au séparateur 27 semble avoir un effet avantageux sur le fonctionnement de cet appareil, en ce sens que-normalement inévitable - l'entraînement de farine très fine par l'air épuisé s'échappant par la tubulure d'échappement 27b peut être complète- ment supprimé ou au moins réduit dans une mesure importante par le réglage du degré d'ouverture des vannes 30 et 27c, ce qui évite la nécessité d'avoir recours à des poches ou sacs filtrants pour nettoyer l'air épuisé et recueil- lir cette farine fine.
Pour faciliter la pénétration des gaz chauds admis au broyeur par les tuyaux 9 et 10, il convient que les disques de rotor 5 auxquels sont reliés les organes batteurs 3 soient d'ouvertures qui facilitent le passage des dits gaz chauds vers les organes batteurs centraux, afin que la chaleur soit distribuée uniformément entre les surfaces de broyage. Dans les broyeurs couramment en usage, les disques de rotor 5 sont pourvus d'ouvertures 5a pro- pres à permettre de modifier la position des axes-pivots 4 pour ajuster les marteaux 3 par rapport aux tamis 8. Les dites ouvertures 5a agissent de ma- nière à distribuer les gaz chauds à l'intérieur de la chambre X, mais si les ouvertures 5a n'étaient pas présentes, ou si elles étaient inadéquates, des ouvertures supplémentaires pourraient être pratiquées dans les disques 5.
On peut munir le rotor du broyeur d'organes batteurs supplémen- taires qu'on dispose de façon qu'ils tournent aussi près que possible des orifices d'échappement de gaz chaud lb, afin de favoriser l'aspiration de gaz chaud à l'intérieur du broyeur. Ces organes batteurs supplémentaires peuvent quelquefois se comporter à la façon d'ailettes, ou bien on peut les remplacer par des ailettes ou d'autres organes qui projettent positivement les gaz chauds vers le centre du broyeur.
L'invention a été particulièrement décrite en se référant à son application à ce qu'on peut appeler un second stade de séchage destiné à un équipement d'un type courant servant à sécher des plantes, lequel équipement est ainsi mis à même de fonctionner au maximum de sa capacité, ce qui présen- te les avantages sus-mentonnés; mais il est évident que la dite invention peut être appliquée à d'autres types d'appareils de pulvérisation comprenant des organes batteurs, ou éléments similaires rotatifs, avec cet avantage que l'humidité non désirée que contient la substance en cours de traitement peut être éliminée ou réduite à une faible valeur désirable.
De plus, le présent appareil de pulvérisation peut être utilisé pour le séchage d'une substance déjà broyée, sans qu'aucune action de broyage supplémentaire,intervienne , par l'application de tamis à large maille ou par la suppression des tamis 8.
Il peut aussi être fait usage de cet appareil pour chauffer toutes substan- ces de façon sûre et rapide.
Dans le cas de substances autres que des herbes, il peut être préférable de faire usage des chargeurs ou autres mécanismes d'alimentation courants - tels que, par exemple, un chargeur à vis sans fin 41 représenté par des lignes discontinues à la figure 8.
Le séchage et le broyage d'herbes ou d'autres substances par le procédé précédemment décrit peuvent aussi être réalisés par une injection d'air ou de gaz chaud dans le broyeur, en un ou plusieurs points appropriés, du dit broyeur, au lieu que soit appropriés du dit broyeur, au lieu que soit appliquée la méthode onsistant à aspirer le dit air ou gaz à l'intérieur du broyeur sous l'action du vide régnant dans ce broyeur. Toutefois, cette va- riante nécessiterait des appareils supplémentaires, et la régulation automa- tique du procédé ne serait pas aussi satisfaisante que dans le cas d'une ad- mission d'air ou de gaz par aspiration à l'intérieur du broyeur, et c'est pourquoi le demandeur préfère cette dernière méthode.