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La présente invention a pour objet un broyeur à martéaux, conçu en particulier pour travailler des maté- riaux qui présentent différentes portions ayant des carac- téristiques physiques très variables. Ce broyeur est par- ticulièrement utile comme briseur à impulsions pour les matières contenant des graisses, dans le but de rompre les parois des cellules graisseuses et de séparer la graisse de la majeure partie de la matière non grasse.
Dans le brevet américain n 2.635.104 du 14 avril 1953, la demanderesse décrit un procédé pour briser les matières contenant des graisses suivant lequel ces matières sont amenées dans un broyeur à marteaux en même temps qu'une quantité d'eau relativement grande, et y sont soumises à des chocs intenses et répétés, en présence de cette eau. Ces chocs peuvent se produire totalement ou partiellement par l'intermédiaire de lteau, et peuvent être appelés chocs hydrodynamiques. Mêmes dans les types de broyeurs à marteaux antérieurement connus, en présence de cette eau, les parois des cellules graisseuses se rom- pent et la graisse qu'elles contiennent est éjectée dans l'eau environnante.
Il est préférable de ne pas réduire la matière non grasse résiduelle en particules de gran- deur cellulaire, car cette réduction n'est pas nécessaire pour séparer à peu près complètement la graisse de la ma- tière non grasse. On décharge du broyeur un mélange de matière résiduelle non grasse, et d'eau qui contient des particules de graisse en suspension. On peut facilement décanter ce mélange pour obtenir une couche supérieure de graisse facilement séparable contenant des quantités con- sidérables d'eau mais très peu d'autres matières non gras- ses, une couche intermédiaire aqueuse et une couche infé- rieure contenant la majeure partie de la matière non grasse
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mélangée d'eau.
Le procédé que l'on vient de décrire est parti- culièrement applicable à la récupération de la graisse à partir de cesfrais d'animaux. La graisse est expulsée des cellules graisseuses des os et nettoyée entièrement par l'action du broyeur décrit ci-dessus, et les os sont dé- chargés en petits morceaux, avec de l'eau et de la graisse en vue d'une opération ultérieure de décantation. Les mor- ceaux d'os peuvent être enlevés de l'eau par tous moyens désirés, et de préférence on les lave à l'eau chaude pour récupérer une petite quantité de graisse résiduelle. On peut alors sécher les os pour obtenir une matière osseuse de haute qualité, ayant une faible teneur en graisse.
Les os primitifs contiennent une quantité appré- ciable de collagène qui est prévieux pour la fabrication de la colle et la majeure partie de ce collagène est con- tenue dans les particules d'os. Cependant, une partie considérable de ce collagène est sous forme de tondons re- lativement exempts de matière minérale, et des morceaux relativement gros de ces tendons sont présents dans les os. Ces derniers sont faciles à briser, mais dans les ty- pes connus de broyeurs à marteaux il faut fournir beaucoup d'énergie pour réduire les gros morceaux de tondons en morceaux plus petits pouvant passer à travers les tamis, et qui ne sont pas faciles à récupérer pour la fabrication de la colle.
Les os peuvent aussi contenir des morceaux de peau relativement grands, nécessitant également une énergie relativement grande pour être réduits en morceaux plus petits, susceptibles de traverser les ternis. Autre- .ment dit, les broyeurs à marteaux étaient antérieurement 'munis de tamis ou grilles d'évacuation présentant des trous pu des fentes de grandeur pratiquement uniforme sur toute la surface du tamis.
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Dans le traitement des os, on a trouvé que des trous ou des fentes présentant un diamètre ou une lar- geur d'environ 3,2 à 12,7 mm, de préférence 6,4 mm, peuvent convenir pour la réduction de la grosseur des os jusqu'à un point où la quasi-totalité de la graisse est libérée. Mais il n'est pas nécessaire de réduire les morceaux de tendon et de peau à des dimensions si faibles. On a trouvé que, dans des broyeurs à marteaux de construction appropriée, il est possible de prévoir des ouvertures relativement grandes dans certaines portions de la structure du tamis, pour laisser sortir des morceaux de tendon ou de peau re- lativement grands alors' que la quasi-totalité des os sor- tent par des ouvertures plus petites, de grosseur de l'or- dre indiqué ci-dessus.
On peut y arriver en introduisant les os dans le broyeur par une ouverture d'alimentation qui s'étend seulement sur une petite portion de la longueur axiale d'un rotor. La matière entrant dans le broyeur subit d'abord le choc hydrodynamique dtun certain nombre de marteaux seulement, et doit se déplacer axialement par rapport au rotor avant d'être frappée par les autres mar- teaux. Si l'on utilise une structure de tamis présentant des ouvertures ou fentes relativement petites au voisinage de l'ouverture d'alimentation, la majeure partie des os sont brisés dans cette région du broyeur et évacués à travers le tamis. La matière qui se déplace axialement par rapport au rotor subit des chocs hydrodynemiques répétés d'autres marteaux, et un supplément d'os est brisé en pe- tits morceaux et évacué à travers les tamis.
Les matières qui sont plus difficiles à réduire, telles que les morceaux de tendon ou de peau continuent à se déplacer axialement par rapport au rotor, et on peut prévoir dans le tamis une ou plusieurs ouvertures relativement grandes, en position axialement éloignée par rapport à l'ouverture d'alimenter
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tion, pour la sortie de ces morceaux. Un broyeur du type que l'on vient de décrire permet d'extraire efficacement la graisse des os d'animaux avec des économies d'énergie très substantielles et un débit accru par rapport aux broyeurs ordinaires, et c'est aussi un broyeur efficace pour enlever la graisse des peaux d'animaux telles que les peaux de porc lorsque ces peaux sont amenées seules au broyeur.
Lorsqu'on extrait la graisse des os, les mor- ceaux relativement grands de tendons et de peau contenus dans les os sont évacués avec ceux-ci, qui sont soumis à une opération de séchage. Mais les morceaux relativement grands de tendons et de peau sont difficiles à sécher. On a trouvé qu'il est possible de prévoir, sur le rotor du broyeur à marteaux, plusieurs couteaux au voisinage des grandes ouvertures des tamis, afin de couper les morceaux de tendon ou de peau en morceaux plus petits avant leur évacuation. Ces couteaux s'émousseraient ou se briseraient rapidement si on les utilisait dans la portion du broyeur où les os sont présents en grandes quantités.
Mais quand on les monte dans une position éloignée-axialement de l'ouverture d'alimentation, ils peuvent servir à réduire la grosseur des morceaux de tendon ou de peau, tout en maintenant une faible consommation d'énergie.et un débit élevé.
On a trouvé qu'il est possible de réaliser des économies encore plus grandes sur la consommation dténer- gie, et accroître plus fortement le débit, en augmentant @ progressivement la grosseur des trous des tamis, dans la direction axiale du broyeur, en partant de la portion du broyeur voisina de l'ouverture d'alimentation, et en aug- mentant en même temps l'intensité du traitement par impul- sions auquel la matière est soumise, à mesure qu'elle se dé-
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place axialement par rapport au broyeur.
Ainsi, les mar- teaux les plus proches de l'ouverture d'alimentation peu- vent avoir des faces de percussion recourbées vers l'ar- rière sur leurs bords antérieurs, adjacents à leurs extré- mités extérieures, et ils peuvent être plus courts que les marteaux les plus éloignés axialement de l'ouverture d'ali-, mentation. Ces derniers marteaux peuvent, par exemple, avoir des faces de percussion présentant des angles vifs à leurs extrémités extérieures, et être plus longs que les marteaux les plus rapprochés des ouvertures d'alimenta- tion, afin d'assurer le concassage de tous les os.
Autre- ment dit, les marteaux peuvent avoir'une longueur crois- sante axialement, le long du rotor, depuis les positions voisines de l'ouverture d'alimentation jusqu'à des posi- tions éloignées de l'ouverture d'alimentation, et leurs faces de percussion peuvent avoir des angles progressive- ment plus vifs. A l'endroit le plus éloigné de l'ouvertu- re d'alimentation, les marteaux des rotors peuvent être remplacés par des couteaux coopérant avec des couteaux fixes.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, le broyeur de la présente invention est particulièrement applicable à l'extraction par impulsions de la graisse des os, mais elle peut aussi présenter une grande utilité lorsqu'il s'agit d'enlever la graisse des peaux entières d'animaux, et de façon générale de désagréger des matières qui contiennent d'une part des matières relativement faciles à briser, d'autre part des matières difficiles à réduire à une dimen- sion plus petite.
Un des buts de la présente invention est donc de fournir un broyeur à marteaux perfectionné particulière- ment applicable à l'extraction de la graisse à partir d'une matière qui en contient.
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Un autre but de l'invention est de fournir un broyeur à marteaux perfectionné dans lequel la matière en traitement se déplace axialement par rapport au rotor du broyeur, depuis l'entrée d'alimentation, et sort par des ouvertures dont la dimension augmente à mesure que l'on s'éloigne axialement de ltouverture d'alimentation.
Un autre but de la présente invention est de fournir un broyeur à marteaux dans lequel la matière en traitement se déplace axialement par rapport au rotor du broyeur, depuis une entrée d'alimentation, et est soumise à un traitement de plus en plus rigoureux à mesure qu'elle s'éloigne de l'entrée d'alimentation, et dans lequel on prévoit des ouvertures de sortie plus grandes à mesure que la matière s'éloigne axialement de l'ouverture d'alimenta- tion.
D'autres buts et avantages de l'invention appa- tront dans la description suivante des modes de réalisa- tion préférentiels de l'invention, représentés sur le des- sin ci-joint sur lequel : - la figure 1 est une élévation frontale d'un broyeur à marteaux suivant la présente invention, - la figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la figure 1, - la figure 3 est une coupe verticale du rotor du broyeur à marteaux suivant la ligne 3-3 de la figure 2, - la figure 4 est une vue schématique développée montrant l'emplacement des divers marteaux sur le rotor de la figure 3, et des élévations latérales des différents marteaux, - la figure 5 est un plan de l'un des tamis ou grilles qui peuvent servir dans le dispositif des figures 1 à 4,
- la figure 6 est un plan d'un autre type de ta-
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mis qui peut aussi servir dans le dispositif des figures 1 à 4, - la figure 7 est une coupe verticale partielle similaire à la figure 2, montrant une portion de rotor d'un type modifié, - la figure 8 est une vue schématique développée similaire à la figure 4, montrant une disposition modi- fiée de marteaux et de couteaux sur un rotor, - la figure 9 est une vue similaire à la figu- re 5, montrant un tamis modifié qui peut servir avec la disposition de marteaux et de couteaux de la figure 8, - la figure 10 est une vue similaire à la figu- re 8, montrant une disposition modifiée de marteaux et de couteaux sur un rotor, - la figure 11 montre des élévations latérales des marteaux et des couteaux utilisés dans la disposition de la figure 10,
- la figure 12 est une vue similaire à la figu- re 1 montrant un type modifié de broyeur à marteaux, - la figure 13 est un plan d'un tamis qui peut servir dans le broyeur à marteaux de la figure 12, - la figure 14 est une vue schématique dévelop- pée montrant une disposition de marteaux et de couteaux qui peut servir avec le tamis de la figure 13, - la figure 15 est une vue plane d'une forme modifiée de tamis qui peut aussi servir avec la disposition de couteaux représentés sur la figure 14, la figure 16 est une coupe verticale partielle d'une machine telle que celle représentée sur la figure 12, et montrant une variante conçue pour décharger séparé- ment diverses portions de la matière quittant le broyeur,
- la figure 17 est une vue similaire à la figu- re 7 montrant un autre broyeur à marteaux modifié utili-
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sant une chicane pour régler l'évacuation de la matière hors du broyeur, - la figure 18 est une coupe verticale partielle prise suivant la ligne 18-18 de la figure 17, - la figure 19 est une vue partielle en plan d'u- ne forme de tamis modifiée qui peut servir avec le broyeur des figures 17 et 18, - la figure 20 est une élévation latérale à échelle réduite d'une chicane modifiée pouvant aussi ser- vir dans le broyeur des figures 17, 18 et 19, - la figure 21 est une vue similaire à la figu- re 20 montrant une autre forme modifiée de chicane, - la figure 22 est une autre vue similaire à la figure 20 montrant une autre forme modifiée de chicane,
- la figure 23 est une autre vue similaire à la figure 20 montrant une autre forme modifiée de chicane, - la figure 24 est une vue schématique montrant une disposition de chicanes relativement au rotor du broyeur, avec utilisation des chicanes des figures 20 et 21, - la figure 25 est une vue similaire à la figu- re 24 montrant une disposition permettant d'utiliser les chicanes des figures 20,22 et 23, et - la figure 26 est une vue similaire à la figure 20 montrant encore une autre forme modifiée de chicane.
Sur les figures 1 et 2 en particulier du dessin, le broyeur à marteaux de la présente invention peut avoir une enveloppe 20 munie de couvercles d'extrémité 21 por- tant des paliers 22 pour supporter un arbre de rotor 23 qui porte un rotor 24. L'arbre 23 peut être actionné de toute manière appropriée, par exemple par l'intermédiaire d'une poulie 26, de manière à faire tourner le rotor 24 à grande
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vitesse dans le sens de la flèche 25 sur la figure 2.
@ Une structure appropriée du rotor 24 représen- tée sur les figures 2 et 3, comprend une paire d'éléments d'extrémité 27 fixés sur l'arbre 23 et plusieurs disques d'espacement 28, disposés entre les éléments d'extrémi- tés 27. Des boulons 29 peuvent traverser les éléments d'extrémité et les disques d'espacement 28, en des points espacés sur la périphérie du rotor, et plusieurs marteaux, 31, 32 et 33, désignés également respec.tivement par A, B et C, peuvent être montés sur les boulons 29. Des élé- ments d'espacement 34 peuvent être utilisés entre les disques d'espacement 28 dans les positions non occupées par les marteaux. L'assemblage de rotor est donc mainte- nu par les boulons 29, et les marteaux peuvent prendre un mouvement pivotant limité autour des boulons 29.
Un dispositif à tamis, comprenant plusieurs tamis 36 et 37, peut être supporté dans l'enveloppe 20.
Les structures de ces tamis sont représentées sur les figures 2,5 et 6. Chaque tamis peut être constitué par plusieurs éléments support arqués 38 qui épousent la cir- conférence du broyeur, et plusieurs barres espacées 39 qui s'étendent axialement par rapport au broyeur. Les di- vers tamis sont supportés dans l'enveloppe 20 de façon telle que leurs surfaces supérieures soient concentriques au rotor 24 et espacées des extrémités des marteaux 31, 32 et 33. Comme on le voit sur la figure 1, l'entrée d'alimentation 41 du dispositif peut être située auprès d'une extrémité de celui-ci, et le tamis 37 (figure 6), peut présenter une ouverture agrandie 42 à l'une de ses extrémités.
Ainsi, l'ouverture 42 se trouve dans le tamis situé à l'extrême gauche lorsqu'on regarde la figure 2, ét ce tamis est disposé de telle sorte que son ouverture 42 soit le plus proche possible du sommet du broyeur et
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décalée axialement par rapport à l'ouverture d'alimenta- tion 41.
La figure 4 montre les marteaux A, B et 1 en élévation latérale, et également la position des divers marteaux sur le rotor 24. On observera, d'après la figure
2, qu'il y a douze positions circonférentielles possibles pour les marteaux, mais dans la variante des figures 1 à
6, les marteaux sont disposés-en six rangées dirigées axie- lement par rapport au rotor. Comme il est indiqué sur la figure 4, il y a deux rangées de marteaux A munis de faces de percussion recourbées vers l'arrière àu voisinage de leurs angles extérieurs. Ces deux rangées de marteaux sont en alignement avec l'entrée d'alimentation 41. Il y a aussi cinq rangées de marteaux B dont les faces de percussion sont aussi recourbées vers l'arrière, mais avec un rayon de courbure moins grand.
Les marteaux B occupent une position intermédiaire axialement par rap- port au rotor. Il y a aussi deux rangées de marteaux C dont les faces de percussion ont des angles vifs à leurs extrémités 'extérieures. Ces derniers marteaux sont alignés par rapport à l'ouverture de sortie agrandie 42 représentée sur la figure 6. L'enveloppe 20 du broyeur peut aussi être munie de barres concasseuses 43, 44 et
45, la barre 44 étant plus courte que les barres 43 et
45, pour ménager l'ouverture d'entrée 41.
Le fonctionnement du dispositif représenté sur les figures-1 à 6 incluses sera décrit à propos du traitement' des os frais d'animaux en vue d'en enlever la graisse, mais il est évident que le broyeur peut s'adap- ter au traitement d'autres'matières. Les os frais dtani- maux qui ont été au préalable grossièrement concassés en morceaux de 2,5 à 5 cm en moyenne dans leur plus gran- de dimension, sont amenés dans le broyeur par l'ouverture
41, en quantités réglées, en même temps qutune quantité
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d'eau représentant plusieurs fois le poids des os. Ces os sont frappés par les marteaux A qui peuvent avoir une vitesse périphérique de l'ordre de 4500 mètres.par minu- te à leurs extrémités et ils sont projetés violemment contre la barre concasseuse 45.
Les chocs résultants peuvent se faire partiellement ou totalement par l'inter- médiaire de l'eau qui est introduite avec les os, et en tous cas il y a un mouvement rapide des particules d'os brisées relativement à cette eau. Les chocs, agis- sant totalement ou partiellement par l'intermédiaire de l'eau, brise les parois des cellules graisseuses et en expulsant la graisse, et le mouvement rapide des parti- cules brisées à travers l'eau entraine la graisse des cellules par lavage. Bien que l'on parle spécialement de l'eau comme liquide dans lequel on conduira le procédé, il est entendu que n'importe quel autre liquide peut être utilisé s'il n'attaque pas chimiquement ni physique- ment la matière introduite dans le broyeur et s'il n'exer- ce aucune action nuisible sur aucun des produits résul- tants.
L'eau, .entraînant des particules de graisse en suspension, sort à travers les tamis 36 et 37, en même temps que les particules d'os suffisamment petites pour traverser les fentes entre les barres 39. Tous les mor- ceaux de matière qui sont trop gros pour traverser les fentes entre les barres 39 sont entraînées en rotation par le rotor, dans une masse d'eau, et soumises à d'au- tres chocs, totalement ou partiellement par l'intermé- diaire de l'eau, grâce aux barres concasseuses 43 et 44 et aux marteaux B et C. La quasi-totalité de l'os est brisée et évacuée à travers les tamis avant d'atteindre les marteaux C. Cependant, les grands morceaux de ten- don et tous morceaux de peau d'animal qui peuvent être
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présents, conservent en grande partie leur grosseur pri- mitive, car ils ne sont pas brisés par les marteaux.
Si ces morceaux restent dans le broyeur, ils seront finale- ment usés en morceaux capables de traverser les fentes entre les barres 39, mais une telle réduction de dimen- sion nécessite une dépense inutile d'énergie et réduit le débit du broyeur. D'autre part, une partie considéra- ble de la matière utile à la fabrication de la colle se perd, étant entraînée en même temps que la graisse. Si l'on prévoit une ouverture agrandie 42, ces grands mor- ceaux de tendon et de peau sortent du broyeur sans que leur grosseur soit réduite davantage.
A titre d'exemple précis, dans un broyeur com- portant un rotor de 60 cm de long tournant concentrique- ment par rapport à des tamis de 30 cm de rayon, le débit augmente de 1726 kg par heure pour un broyeur ordinaire présentant des fentes de 6,4 mm entre les barres de tamis et 54 marteaux identiques disposés en 6 rangées de 9 mar- teaux chacune, jusqu'à 2130 kg/h quand on prévoit une seu- le ouverture de décharge comme celle représentée en 42 sur la figure 6; et quand on modifie les marteaux de fa- çon indiquée sur la figure 4. Les marteaux du broyeur ordinaire ont des faces de percussion à angles vifs à leurs extrémités extérieures,.ils ont 2,5 cm d'épaisseur,
5 cm de largeur et 15 cm de long, de manière à donner un jeu de 2,5 cm entre les extrémités des marteaux et les tamis. Autrement dit, les marteaux sont tous semblables au marteau'C de la figure 4.
Bans le broyeur perfection- né, les'marteaux ont la même longueur et le même jeu par rapport aux tamis que les marteaux C, mais les marteaux A ont des faces de percussion présentant un rayon de cour- bure de 5 cm à leurs angles extérieurs et les marteaux B
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ont des faces de percussion présentant un rayon de cour- bure de 2,5 cm au même emplacement. On prévoit dans le broyeur un nombre limité de marteaux C à angles vifs, pour être certain que tous les os seront séparés des mor- ceaux de tendon. Dans les deux essais, on utilise un mo- teur électrique de même puissance pour faire marcher le broyeur et la puissance moyenne absorbée par le moteur est à peu près la même.
Les morceaux de tendon et les morceaux de peau évacués par l'ouverture 42 sont véhiculés, en même temps que les os, dans les étapes suivantes du processus et. sont éventuellement séchés avec les os. Les petits mor- ceaux d'os sont séchés relativement vite, par exemple en 40 minutes dans un séchoir ordinaire, mais il faut un laps de temps considérablement plus long pour sécher les morceaux plus grands de tendon ou de peau, par exem- ple quatre ou cinq heures, de sorte que la grosseur des morceaux de ces matières est le facteur limitatif de la . durée du temps de séchage. Une manière de réduire la grosseur de ces gros morceaux de matière sans augmenter notablement la consommation d'énergie ni diminuer nota- blement le débit, consiste à utiliser les couteaux repré- sentés sur la figure 7.
Suivant cette figure, plusieurs couteaux 47 désignés également par la lettre K, peuvent être portés par un rotor 48, à l'extrémité du rotor qui est éloignée axialement de l'entrée d'alimentation 41.
Ces couteaux peuvent être fixés rigidement au rotor grâce aux boulons 29 et 49. Ces couteaux 47 portés par le rotor peuvent coopérer avec des couteayx fixes 51 désignés par la lettre K1, fixés à l'enveloppe 20. Une disposi- tion appropriée de marteaux et de couteaux est indiquée sur la figure 8, les marteaux étant du même type que ceux représentés sur la figure 4. Les couteaux K et K1 peuvent
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être du type indiqué sur la figure 7. On notera que les couteaux K et K1 sont en position de coupe les uns par rap- port aux autres, et sont alignés sur l'ouverture agran- die 42 du tamis 37 de la figure 6.
Quand on place six couteayx K sur le rotor et deux couteaux fixes K1 sur l'enveloppe et qu'on réarrange les marteaux de façon indiquée sur les figures 7 et 8, la grosseur des morceaux de tendon 'se trouve réduite à une dimension maximum d'en- viron 13 mm, de sorte que ces morceaux peuvent sécher avec les os en 40 minutes environ. Le débit reste approxima- tivement le même.
Une autre variante du broyeur de la présente invention est indiquée sur les figures 9,10 et 11. Sur la figure 9 on a représenté un tamis 52 dans lequel une barre 39 sur deux, est racconrcie pour former plusieurs ouvertures agrandies 53 espacées axialement par rapport à l'ouverture d'entrée 41 du broyeur, les ouvertures 53 du tamis 52 étant plus petites que l'ouverture 42 du tamis de la figure 6. On peut remplacer chacun des tamis 36 et 37 de la figure 2 par un tamis 52, de sorte que les ouvertures 53 seront présentes dans la totalité des tamis utilisés dans le broyeur.
Des tamis du type représenté sur la figure 9 peuvent avantageusement servir avec une disposition de marteaux et de couteaux comme celle illus- trée par la figure 10, les élévations latérales des divers marteaux et couteaux étant représentées sur la figure 11.
On notera que quatre rangées de marteaux D sont alignées sur ltouverture d'alimentation 41 (figure 1) du broyeur, et que ces marteaux sont de longueur plus pe- tite que celles des deux autres marteaux. Ensuite, il y a quatre rangées de marteaux B qui ont une longueur inter- médiaire entre.celles des marteaux D et celles des mar- teaux E qui occupent les trois rangées suivantes. Tous
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les marteaux D, B et E ont des faces de percussion recour- bées vers l'arrière. Le rotor possède aussi trois ran- gées de marteaux F avec des angles vifs à leurs extrémi- tés, les marteaux F étant adjacents aux ouvertures 53 du tamis 52. Il y a aussi deux rangées de couteaux K sur le rotor et deux couteaux fixes K1 coopérant avec eux.
On voit de suite que la matière amenée dans le broyeur à marteaux est soumise à un traitement de plus en plus rude par les marteaux D, B, E et F, dans l'ordre cité. La quasi-totalité des os sont brisés en petits morceaux et évacués par les fentes étroites entre les barres 39' du tamis 52. La matière qui ne se brise pas facilement, comme les morceaux de tendon, et qui est trop grande pour passer à travers les ouvertures 53, est coupée par les couteaux K et K1 en morceaux plus petits, et évacués ainsi hors du broyeur en morceaux plus petits qui sont plus faciles à sécher.
A titre d'exemple précis, les fentes entre les barres 39' des tamis 52 ont 6,4 mm et les ouvertures 53 des tamis sont de 2,5 x 15 cm. Les faces percutantes de chacun des marteaux D, B et E présentent un rayon de courbure de 2,5 cm à leurs angles extérieurs. Les mar- teaux D ont 12,5 cm de long pour donner un jeu de 5 cm par rapport aux tamis, les marteaux B ont 15 cm de long pour donner uh jeu de 2,5 cm, et les marteaux E et F ont 16,3 cm de long pour donner un jeu de 1,3 cm. Avec cette modification, le débit, pour une même puissance moyenne, est porté à 2333 kg/h.
La figure 12 montre une autre variante du broyeur. La structure de l'enveloppe du broyeur peut être idebtique à celle des figures 1 et 2, sauf que l'ou- verture d'alimentation 54 sera placée au centre du broyeur
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Avec ce type de broyeur, on peut utiliser des tamis de sor- tie 56 (figure 13) constituée par plusieurs barres 57 avec des barres alternativement raccourcies à leurs extrémi- tés pour former des ouvertures de sortie agrandies 58 aux deux extrémités du/broyeur. Avec des tamis de ce gen- re, une disposition de couteaux et de marteaux comme celle représentée sur la figure 16 peut convenir, les couteaux et les marteaux étant du type représenté sur la figure
11.
On notera qu'il y a quatre rangées de marteaux D . près du centre du broyeur, de sorte que les couteaux les plus courts frappent la matière entrante. Il y a aussi quatre rangées de marteaux E de chaque côté des marteaux
D, puis une rangée de marteaux F. Il y a aussi une ran- gée de couteaux K à chaque extrémité du rotor, coopérant avec des couteaux fixes K1.
On a trouvé que la disposition à alimentation centrale des figures 12 à 14 diminuait l'usure qui se produit à l'extrémité d'alimentation des broyeurs repré- sentés sur les figures 1 à 11 inclus, et réduisait aussi la poussée imposée aux paliers. La quasi-totalité de l'os est brisée en morceaux assez petits pour traverser les fentes étroites entre les barres 57 tandis que les morceaux plus grands, qui sont plus résistants à la ré- duction de grandeur, comme les morceaux de tendon, sortent par les ouvertures 58 et, s'ils sont trop grands pour ces ouvertures, ils seront coupés en morceaux suffisamment petits par les couteaux K et K1 pour être évacués.
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Avec la variante des figures 12,13 et 14, les ouvertures 58 du tamis étant de 7,5 x 2,5 cm et avec la disposition de marteaux et de couteaux représentés sur la figure 14, le débit pour une même puissance moyenne est porté à 2340 kg/h. Dans tous les essais mentionnés ci-dessus, la vitesse du rotor était de 2500 t/m, de sorte
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que la vitesse périphérique de l'extrémité extérieure des marteaux était de l'ordre de 4500 m/mn.
On voit sur la figure 15 un autre tamis mo- difié 60, qui peut comprendre une plaque perforée incur- vée 61 présentant plusieurs petites ouvertures 62 dans sa portion centrale, des ouvertures plus grandes 63 de chaqu côté des ouvertures 62, et des ouvertures encore plus grandes 64, auprès des extrémités du tamis. Le tamis 60 de la figure 15 peut être utilisé avec la disposition de marteaux et de couteaux représentée sur la figure 14, dans le broyeur à alimentation centrale de la figure 12.
La matière amenée dans le broyeur est d'abord frappée par les marteaux courts E, puis par les marteaux plus longs B, et finalement par les marteaux C qui présentent les angles vifs à leurs extrémités extérieures. On verra que les grilles faites de barres métalliques représentées sur les figures 5, 6, 9 et 13 peuvent être remplacées par des tamis faits de plaques perforées du type général représenté sur la figure 15, présentant de petits trous à une extrémité et des trous plus grands à l'autre extré- mité.
Dans tous les broyeurs représentés, la matière est introduite dans le broyeur en une portion de celui- ci qui est resserrée axialement, où elle est soumise à un traitement par choc, cui devient plus rude à mesure que la matière se déplace axialement par rapport au broyeur.
En même temps les ouvertures des tamis utilisés dans le broyeur sont plus grandes en des points éloignés axiale- ment de l'entrée d'admission qu'en des points a proximi- té de l'entrée d'admission. La matière qui est plus dif- ficile à réduire en grosseur subit donc le traitement le plus rude. La graisse est nettement enlevée des cellules graisseuses des os, bien que des morceaux d'os de plus en
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plus gros soient évacués à mesure que la matière parcourt axialement le broyeur.
L'usage de couteaux pour couper une matière telle que les tendons ou la peau, qui est fa- cilement sectionnée par ces couteaux mais qui résiste à la réduction en grosseur par le traitement de percussion au moyen des marteaux, permet de réduire cette matière en morceaux relativement petits sans obstruer le broyeur et sans nécessiter une énergie excessive.
Il est parfois désirable de récupérer séparé- ment des matières de différentes grosseurs sortant du broyeur, et on a représenté sur la figure 16 une variante du broyeur qui permet d'y parvenir. Cette figure est une coupe verticale partielle prise axialement par rapport au broyeur, et montre des cloisons 66 et 67 disposées en des- sous d'un tamis tel que le tamis 60 de la figure 15, de sorte que la matière qui sort par les ouvertures de dif- férentes grandeurs peut être¯évacuée séparément hors du broyeur et recueillie séparément. Quand on traite des os frais d'animaux, la matière qui sort entre les cloisons 67 sera formée en grande partie de petites particules d'os et de petites particules de graisse en suspension dans lteau.
Des particules d'os un peu plus grosses sortiront entre les cloisons 66 et 67 en même temps qu'un supplément de graisse en suspension dans l'eau, tandis que la matière sortant entre les,cloisons 66 et les extrémités de l'en- veloppe du broyeur sera formée en grande partie de mor- ceaux de tendon et de morceaux de peau éventuellement pré- sents. Toutes les autres matières fibreuses qui sont trop grandes pour passer à travers les petites ouvertures 62 et 63 sortiront aussi par les extrémités du broyeur. Le broyeur représenté sur la figure 16 produit donc une clas- sification des matières sortantes.
Bien que l'on ait jusqu'ici décrit particuliè-
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rement la présente invention en se référant à l'extrac- tion de la graisse des os frais d'animaux, il est évident que le broyeur est applicable à d'autres matières. Ainsi, le broyeur des figures 1 à 6 convient particulièrement au dégraissage des peaux de porc;. Les peaux entières peuvent être introduites dans le broyeur et les peaux dé- graissées pratiquement entières peuvent sortir par l'ou- verture 42 de la grille de la figure 6. Une plaque per- forée du type général représenté sur les figures 15 et 16, mais présentant des ouvertures plus grandes éloignées axialement de l'entrée d'alimentation du broyeur, convient particulièrement au dégraissage des peaux d'animaux.
Une plaque de ce genre donne une usure moindre des peaux que les tamis ou grilles constitués par des barres espa- cées, tout en permettant une séparation pratiquement com- plète de la graisse et de la peau. Les broyeurs à mar- teaux suivant la présente invention peuvent aussi être uti- lisés pour extraire la graisse des produits graisseux mous d'animaux et pour séparer les noyaux ou pépins des fruits, et les coques et gousses des pulpes de fruits, par exemple dans le traitement des olives et des fruits de palmier, et des noix de coco et noix de palmier. Ils peuvent aussi servir à enlever la peau du poisson et à décortiquer les graines de coton et à en éliminer les linters.
Lorsqu'on traite certaines matières, il peut être désirable de prévoir des moyens pour régler le débit de passage des matières à travers le broyeur et pour em- pêcher qu'une partie des matière n'échappe à l'action' -' successive des divers marteaux ou couteaux utilisés. Ces moyens peuvent comprendre une ou plusieurs chicanes fixées à l'enveloppe et qui s'étendent près du rotor. On peut introduire ces chicanes à la,place d'une ou plusieurs ran-
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gées de marteaux eu de couteaux, et on peut les disposer de façon qu'elles s'étendent suivant la circonférence du rotor en laissant des ouvertures et des passages de dif- férentes grandeurs dans les chicanes, ce qui permet aux matières traitées de passer plus ou moins rapidement à travers le broyeur.
Les chicanes divisent ainsi le broyeur axialement en deux ou plusieurs compartiments.
On peut faire varier la grandeur des ouvertures ou pas- sages dans la ou les chicanes, et aussi la position de ces ouvertures ou passages, relativement à la circonférence du rotor. Autrement dit, une ouverture ou un passage peut se trouver dans le haut ou dans le bas d'une chicane don- née, et peut avoir une grandeur variable.
On voit, sur les figures 17 et 18, un exemple concret d'une chicane 71, disposée dans un broyeur'à marteaux du type général représenté 'sur les figures 1 et 2, muni dd marteaux 72 sur un rotor 73. Cette chicane peut présenter une brèche 74 qui s'étend sur environ 1/8 de l'extension circonférentielle de la chicane 71, pour former l'ouverture ou le passage mentionné plus haut.
Comme on le voit plus clairement sur la figure 18, la chicane 71 peut s'adapter étroitement à l'intérieur de l'enveloppe du broyeur à marteaux, et arriver à une cour- te distance du rotor 73. Elle peut, par exemple, être disposée entre deux rangées de marteaux 72 comme le montre la figure 18. On peut utiliser des tamis 76 (figure 19) du même type général qui est représenté sur la figure 6, mais dans lesquels toutes les barres sont raccourcies pour former une seule grande ouverture 78. L'ouverture 78 peut se trouver de l'autre côté de la chicane 71 par rapport à l'entrée d'alimentation de la machine, de sorte que les grands morceaux de matière, tels que les peaux d'animaux entières, devront passer à travers l'ouverture
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74 de la chicane avant de sortir par l'ouverture 78.
On peut remplacer la chicane 71 au centre des figures 17, 18 et 19 par n'importe quelle chicane 79,
80, 81 et 82 des figures 20 à 23 respectivement, suivant l'ampleur du retard désiré dans l'évacuation des grands morceaux, et ces chicanes, y compris la chicane 71, peu- vent aussi servir en combinaison. Par exemple, les chi- canes 79 et 80 des figures 20 et 21 peuvent être utili- sées ensemble, comme indiqué sur la vue schématique de la figure 24, la chicane 79 étant la plus proche de l'extré-' mité d'entrée du broyeur et la chicane 80 étant la plus proche de l'extrémité de sortie du broyeur, les deux chi- canes étant disposées entre des rangées de marteaux 72.
De même, on peut utiliser trois chicanes comme indiqué sur la figure 25, la chicane 81 de la figure 22 étant la plus proche de l'extrémité d'entrée du broyeur, la chi- cane 79 venant ensuite et la chicane 82 étant la plus proche de l'extrémité de sortie du broyeur. Dans chacune de ces modifications, on peut utiliser des tamis 76 de la figure 19, et les diverses chicanes peuvent être dispo- sées de façon telle que la matière contenue dans le broyeur doive passer par toutes les chicanes avant de sor- tir par une ouverture 78. On comprendra que des couteaux tels que ceux représentés sur la figure 7 peuvent être utilisés entre les chicanes ou au-dessus des ouvertures
78 des tamis, si l'on désire couper en morceaux plus pe- tits la matière qui passe par les chicanes.
Le broyeur et les variantes de celui-ci qui sont représentées sur les figures 17 à 25 incluses sont particulièrement appropriés au dégraissage des peaux d'animaux mais les chicanes ont leur utilité dans le trai- tement d'autres matières. Pour a plupart des traitements envisagés dans les divers broyeurs décrits dans la présente
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invention, on conduira le traitement en présence de quan- tités d'eau relativement grandes, par exemple de 3 à 30 fois le poids de la matière traitée, et comme il est indi- qué plus haut, on' peut remplacer l'eau par d'autres li- quides, du moment qu'ils n'ont pas d'action nuisible sur les matières traitées.
Sur le figure 26, on a représenté une autre forme de chicane $3,,munie d'ouvertures périphériques 84, 85. Une chicane de ce type convient par exemple pour séparer les pépins ou noyaux des olives ou des fruits, et les ouvertures 84 et 85 servent alors à retenir les fruits entiers, tout en laissant passer les noyaux ou pé- pins. Les ouvertures peuvent être courtes comme indiqué en 84, ou allongées comme indiqué en 85, ou bien on peut utiliser une combinaison d'ouvertures de différentes lon- gueurs.
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The present invention relates to a hammer mill, designed in particular to work materials which have different portions having very variable physical characteristics. This crusher is particularly useful as an impulse crusher for fat-containing materials, for the purpose of breaking down the walls of fat cells and separating fat from most of the non-fat.
In U.S. Patent No. 2,635,104 dated April 14, 1953, the Applicant describes a process for breaking up grease-containing materials whereby these materials are fed into a hammer mill along with a relatively large amount of water, and are subjected to intense and repeated shocks in the presence of this water. These shocks can occur totally or partially through the water, and can be called hydrodynamic shocks. Even in the previously known types of hammer mills, in the presence of this water, the walls of the fat cells break down and the fat they contain is ejected into the surrounding water.
It is preferable not to reduce the residual fat-free material to cell-sized particles, as this reduction is not necessary to almost completely separate the fat from the non-fat material. A mixture of non-fat residual material and water which contains suspended fat particles is discharged from the mill. This mixture can easily be decanted to obtain an upper layer of easily separable fat containing considerable amounts of water but very little other non-fat, an aqueous intermediate layer and a lower layer containing the major part. non-fat
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mixed with water.
The process just described is particularly applicable to the recovery of fat from these animal feeds. The fat is expelled from the fat cells of the bones and cleaned entirely by the action of the grinder described above, and the bones are broken up into small pieces, with water and fat for later operation. settling. The bone pieces can be removed from the water by any desired means, and preferably washed with hot water to collect a small amount of residual fat. The bones can then be dried to obtain high quality bone material having a low fat content.
Primitive bones contain a significant amount of collagen which is important for the production of glue, and most of this collagen is contained in the bone particles. However, a considerable part of this collagen is in the form of relatively mineral-free tondons, and relatively large pieces of these tendons are present in the bones. The latter are easy to break, but in the known types of hammer mills a great deal of energy is required to reduce the large pieces of shear to smaller pieces which can pass through the sieves, and which are not easy to sift through. recover for the manufacture of glue.
Bones can also contain relatively large pieces of skin, also requiring relatively large amounts of energy to break down into smaller pieces that can pass through tarnish. In other words, hammer mills have previously been provided with discharge screens or grids having holes or slits of substantially uniform size over the entire surface of the screen.
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In the treatment of bones, it has been found that holes or slits having a diameter or a width of about 3.2 to 12.7 mm, preferably 6.4 mm, may be suitable for reduction in size. bones to a point where almost all of the fat is released. But it is not necessary to reduce the pieces of tendon and skin to such small dimensions. It has been found that, in hammer mills of suitable construction, it is possible to provide relatively large openings in certain portions of the sieve structure, to let out relatively large pieces of tendon or skin while the sieve. almost all of the bones come out through smaller openings, the size of the order shown above.
This can be accomplished by feeding the bones into the crusher through a feed opening that extends only a small portion of the axial length of a rotor. The material entering the mill first experiences the hydrodynamic shock of a number of hammers only, and must move axially relative to the rotor before being struck by the other hammers. If a sieve structure is used with relatively small openings or slits in the vicinity of the feed opening, most of the bones are broken in this region of the crusher and drained through the sieve. Material moving axially with respect to the rotor is subjected to repeated hydrodynamic impacts from other hammers, and additional bone is broken into small pieces and drained through the screens.
Materials which are more difficult to reduce, such as pieces of tendon or skin continue to move axially relative to the rotor, and one or more relatively large openings may be provided in the screen, in a position axially remote from the rotor. 'opening to feed
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tion, for the output of these songs. A grinder of the type just described can efficiently extract fat from animal bones with very substantial energy savings and increased throughput compared to ordinary grinders, and it is also an efficient grinder for removing fat from animal skins such as pig skins when these skins are fed to the shredder alone.
When extracting fat from the bones, the relatively large pieces of tendons and skin contained in the bones are flushed out with them, which are subjected to a drying operation. But the relatively large pieces of tendons and skin are difficult to dry. It has been found that it is possible to provide, on the rotor of the hammer mill, several knives in the vicinity of the large openings of the screens, in order to cut the pieces of tendon or skin into smaller pieces before their evacuation. These knives would dull or break quickly if used in the portion of the crusher where the bones are present in large quantities.
But when mounted in a position axially remote from the feed opening, they can serve to reduce the size of pieces of tendon or skin, while maintaining low power consumption and high throughput.
It has been found that it is possible to achieve even greater savings in energy consumption, and to increase the throughput more sharply, by gradually increasing the size of the screen holes, in the axial direction of the mill, starting from the portion of the mill adjoining the feed opening, and at the same time increasing the intensity of the pulse treatment to which the material is subjected, as it dissolves.
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placed axially relative to the crusher.
Thus, the hammers closest to the feed opening may have rearwardly curved percussion faces on their anterior edges, adjacent to their outer ends, and they may be shorter. than the hammers which are the furthest axially from the feed opening. These latter hammers can, for example, have percussion faces having sharp angles at their outer ends, and be longer than the hammers closest to the feed openings, in order to ensure the crushing of all the bones. .
In other words, the hammers may have an axially increasing length along the rotor from positions adjacent to the feed opening to positions remote from the feed opening, and their percussion faces may have progressively sharper angles. At the place furthest from the feed opening, the hammers of the rotors can be replaced by knives cooperating with fixed knives.
As indicated above, the grinder of the present invention is particularly applicable to the pulse extraction of fat from bones, but it can also be of great utility when it comes to removing fat. whole animal skins, and generally to break up materials which contain on the one hand materials relatively easy to break, on the other hand materials difficult to reduce to a smaller dimension.
One of the objects of the present invention is therefore to provide an improved hammer mill particularly applicable to the extraction of fat from a material which contains it.
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Another object of the invention is to provide an improved hammer mill in which the material being processed moves axially relative to the rotor of the mill, from the feed inlet, and leaves through openings the size of which increases in size. that one moves away axially from the feed opening.
Another object of the present invention is to provide a hammer mill in which the material being processed moves axially with respect to the rotor of the mill, from a feed inlet, and is subjected to more and more rigorous treatment as it goes. as the material moves away from the feed inlet, and in which larger outlet openings are provided as the material moves axially away from the feed opening.
Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments of the invention, shown in the accompanying drawing in which: - Figure 1 is a front elevation of the invention. 'a hammer mill according to the present invention, - figure 2 is a vertical section taken along line 2-2 of figure 1, - figure 3 is a vertical section of the rotor of the hammer mill along line 3-3 of Figure 2, - Figure 4 is a developed schematic view showing the location of the various hammers on the rotor of Figure 3, and side elevations of the different hammers, - Figure 5 is a plan of one of the screens or grids which can be used in the device of Figures 1 to 4,
- Figure 6 is a plan of another type of ta-
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mis which can also be used in the device of Figures 1 to 4, - Figure 7 is a partial vertical section similar to Figure 2, showing a portion of the rotor of a modified type, - Figure 8 is a similar developed schematic view in figure 4, showing a modified arrangement of hammers and knives on a rotor, - figure 9 is a view similar to figure 5, showing a modified sieve which can be used with the arrangement of hammers and cutters of figure 8, - figure 10 is a view similar to figure 8, showing a modified arrangement of hammers and knives on a rotor, - figure 11 shows side elevations of the hammers and knives used in the arrangement of figure 10,
- figure 12 is a view similar to figure 1 showing a modified type of hammer mill, - figure 13 is a plan of a screen which can be used in the hammer mill of figure 12, - figure 14 is an expanded schematic view showing an arrangement of hammers and knives which may be used with the sieve of Figure 13; Figure 15 is a plan view of a modified form of sieve which may also be used with the arrangement of knives shown in Figure 14, Figure 16 is a partial vertical section of a machine such as that shown in Figure 12, and showing a variation designed to separately discharge various portions of the material leaving the mill,
FIG. 17 is a view similar to FIG. 7 showing another modified hammer mill in use.
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sant a baffle to regulate the discharge of the material out of the crusher, - figure 18 is a partial vertical section taken along the line 18-18 of figure 17, - figure 19 is a partial plan view of a a modified screen form which can be used with the mill of Figures 17 and 18, - Figure 20 is a reduced-scale side elevation of a modified baffle which can also be used in the mill of Figures 17, 18 and 19, - Figure 21 is a view similar to Figure 20 showing another modified form of baffle, - Figure 22 is another view similar to Figure 20 showing another modified form of baffle,
- figure 23 is another view similar to figure 20 showing another modified form of baffle, - figure 24 is a schematic view showing an arrangement of baffles relative to the rotor of the mill, with use of the baffles of figures 20 and 21, - figure 25 is a view similar to figure 24 showing an arrangement allowing the use of the baffles of figures 20, 22 and 23, and - figure 26 is a view similar to figure 20 showing yet another modified form of chicane.
In Figures 1 and 2 particularly of the drawing, the hammer mill of the present invention may have a casing 20 provided with end covers 21 carrying bearings 22 for supporting a rotor shaft 23 which carries a rotor 24. The shaft 23 can be actuated in any suitable manner, for example by means of a pulley 26, so as to rotate the rotor 24 at high speed.
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speed in the direction of arrow 25 in figure 2.
@ A suitable structure of the rotor 24, shown in Figures 2 and 3, comprises a pair of end members 27 fixed to the shaft 23 and several spacer discs 28, disposed between the end members. 27. Bolts 29 may pass through the end members and the spacers 28, at spaced points on the periphery of the rotor, and several hammers, 31, 32 and 33, also designated respectively by A, B and C, can be mounted on bolts 29. Spacers 34 can be used between spacer discs 28 in positions not occupied by hammers. The rotor assembly is therefore held by the bolts 29, and the hammers can take limited pivoting movement around the bolts 29.
A sieve device, comprising several sieves 36 and 37, may be supported in the casing 20.
The structures of these screens are shown in Figures 2, 5 and 6. Each screen may consist of several arched support members 38 which conform to the circumference of the mill, and several spaced bars 39 which extend axially relative to the mill. . The various screens are supported in the casing 20 such that their upper surfaces are concentric with the rotor 24 and spaced from the ends of the hammers 31, 32 and 33. As can be seen in FIG. feed 41 of the device may be located near one end thereof, and the screen 37 (Figure 6), may have an enlarged opening 42 at one of its ends.
Thus, the opening 42 is in the sieve located at the far left when looking at Figure 2, and this sieve is arranged so that its opening 42 is as close as possible to the top of the mill and
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axially offset from the feed opening 41.
Figure 4 shows the hammers A, B and 1 in side elevation, and also the position of the various hammers on the rotor 24. It will be seen from the figure
2, that there are twelve possible circumferential positions for the hammers, but in the variant of Figures 1 to
6, the hammers are arranged in six rows directed axially with respect to the rotor. As shown in Figure 4, there are two rows of hammers A provided with rearwardly curved percussion faces in the vicinity of their outer corners. These two rows of hammers are in alignment with the feed inlet 41. There are also five rows of hammers B whose impact faces are also curved backwards, but with a smaller radius of curvature.
The hammers B occupy an intermediate position axially with respect to the rotor. There are also two rows of hammers C the percussion faces of which have sharp angles at their outer ends. These latter hammers are aligned with respect to the enlarged outlet opening 42 shown in FIG. 6. The casing 20 of the crusher may also be provided with crushing bars 43, 44 and
45, bar 44 being shorter than bars 43 and
45, to provide the inlet opening 41.
The operation of the device shown in Figures 1-6 inclusive will be described in connection with the treatment of fresh animal bones for the removal of fat, but it is evident that the crusher can be adapted to the treatment. other materials. The fresh old bones which have previously been roughly crushed into pieces of 2.5 to 5 cm on average in their largest dimension, are brought into the crusher through the opening.
41, in regulated quantities, at the same time as a quantity
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of water several times the weight of bones. These bones are struck by the hammers A which can have a peripheral speed of the order of 4500 meters per minute at their ends and they are thrown violently against the crusher bar 45.
The resulting shocks may be partially or totally through the water which is introduced with the bones, and in any case there is rapid movement of the broken bone particles relative to this water. The shocks, acting wholly or partially through the water, break down the walls of the fat cells and expel the fat, and the rapid movement of the broken particles through the water carries the fat out of the cells by washing. Although water is specifically referred to as the liquid in which the process will be carried out, it is understood that any other liquid can be used if it does not chemically or physically attack the material introduced into the process. crusher and if it does not exert any detrimental action on any of the resulting products.
The water, entraining particles of fat in suspension, exits through the screens 36 and 37, together with the bone particles small enough to pass through the slits between the bars 39. Any pieces of material which are too large to pass through the slots between the bars 39 are rotated by the rotor, in a body of water, and subjected to other shocks, totally or partially through the medium of water, thanks to the crushing bars 43 and 44 and the hammers B and C. Almost all of the bone is broken and evacuated through the sieves before reaching the hammers C. However, the large pieces of tendon and any pieces animal skin that may be
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present, for the most part retain their original size, as they are not broken by hammers.
If these pieces remain in the mill, they will eventually be worn into pieces capable of passing through the slots between the bars 39, but such size reduction requires unnecessary expenditure of energy and reduces the throughput of the mill. On the other hand, a considerable part of the material useful for the manufacture of the glue is lost, being carried away at the same time as the fat. If an enlarged opening 42 is provided, these large pieces of tendon and skin come out of the crusher without their size being reduced further.
As a specific example, in a mill comprising a rotor 60 cm long rotating concentrically with sieves with a radius of 30 cm, the throughput increases by 1726 kg per hour for an ordinary mill with slits. 6.4 mm between the sieve bars and 54 identical hammers arranged in 6 rows of 9 hammers each, up to 2130 kg / h when a single discharge opening is provided like that shown at 42 in the figure 6; and when the hammers are modified in the manner shown in Fig. 4. The hammers of the ordinary crusher have sharp-angled impact faces at their outer ends, they are 2.5 cm thick,
5 cm wide and 15 cm long, so as to give a gap of 2.5 cm between the ends of the hammers and the sieves. In other words, the hammers are all similar to the hammer 'C in Figure 4.
In the advanced crusher, the hammers have the same length and clearance with respect to the screens as the C hammers, but the A hammers have impact faces with a radius of curvature of 5 cm at their outer angles. and hammers B
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have percussion faces with a radius of curvature of 2.5 cm at the same location. A limited number of sharp angled C hammers are provided in the crusher to ensure that all bones are separated from the tendon pieces. In both tests, an electric motor of the same power is used to run the mill and the average power absorbed by the motor is about the same.
The pieces of tendon and the pieces of skin evacuated by the opening 42 are conveyed, along with the bones, in the following stages of the process and. are optionally dried with the bones. Small pieces of bone are dried relatively quickly, for example in 40 minutes in an ordinary dryer, but it takes a considerably longer time to dry larger pieces of tendon or skin, for example four or five hours, so the chunk size of these materials is the limiting factor. duration of drying time. One way to reduce the size of these large pieces of material without significantly increasing energy consumption or drastically decreasing throughput is to use the knives shown in Figure 7.
According to this figure, several knives 47 also designated by the letter K, can be carried by a rotor 48, at the end of the rotor which is axially remote from the supply inlet 41.
These knives can be rigidly fixed to the rotor by means of bolts 29 and 49. These knives 47 carried by the rotor can cooperate with fixed knives 51 designated by the letter K1, fixed to the casing 20. A suitable arrangement of hammers and of knives is shown in figure 8, the hammers being of the same type as those shown in figure 4. Knives K and K1 can
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be of the type shown in Figure 7. Note that the knives K and K1 are in the cutting position relative to each other, and are aligned with the enlarged opening 42 of the screen 37 of Figure 6.
When six knives K are placed on the rotor and two fixed knives K1 on the casing and the hammers are rearranged as shown in figures 7 and 8, the size of the pieces of tendon is reduced to a maximum dimension of 'about 13 mm, so that these pieces can dry with the bones in about 40 minutes. The flow remains approximately the same.
Another variant of the mill of the present invention is shown in Figures 9, 10 and 11. In Figure 9 there is shown a screen 52 in which every other bar 39 is connected to form several enlarged openings 53 spaced axially relative to each other. at the inlet opening 41 of the mill, the openings 53 of the screen 52 being smaller than the opening 42 of the screen of FIG. 6. Each of the screens 36 and 37 of FIG. 2 can be replaced by a screen 52, so that the openings 53 will be present in all of the screens used in the mill.
Screens of the type shown in Figure 9 may advantageously be used with a hammer and knife arrangement such as that shown in Figure 10, the side elevations of the various hammers and knives being shown in Figure 11.
Note that four rows of hammers D are aligned with the feed opening 41 (Figure 1) of the crusher, and that these hammers are of shorter length than those of the other two hammers. Then there are four rows of hammers B which have an intermediate length between those of hammers D and those of hammers E which occupy the next three rows. All
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hammers D, B and E have percussion faces curved backwards. The rotor also has three rows of F hammers with sharp angles at their ends, the F hammers being adjacent to the openings 53 of the screen 52. There are also two rows of K knives on the rotor and two K1 fixed knives. cooperating with them.
It can be seen immediately that the material fed into the hammer mill is subjected to increasingly harsh treatment by hammers D, B, E and F, in the order cited. Almost all of the bones are broken into small pieces and drained out through the narrow slits between the bars 39 'of the sieve 52. Material which does not break easily, such as pieces of tendon, and which is too large to pass through the openings 53, is cut by the knives K and K1 into smaller pieces, and thus discharged out of the mill into smaller pieces which are easier to dry.
As a specific example, the slots between the bars 39 'of the screens 52 are 6.4 mm and the openings 53 of the screens are 2.5 x 15 cm. The impacting faces of each of the hammers D, B and E have a radius of curvature of 2.5 cm at their exterior angles. Hammers D are 12.5 cm long to give a 5 cm clearance from the sieves, hammers B are 15 cm long to give a 2.5 cm clearance, and hammers E and F have 16 , 3 cm long to give a play of 1.3 cm. With this modification, the flow rate, for the same average power, is increased to 2333 kg / h.
Figure 12 shows another variant of the crusher. The structure of the shell of the mill may be identical to that of Figures 1 and 2, except that the feed opening 54 will be placed in the center of the mill.
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With this type of mill, one can use outlet screens 56 (Figure 13) consisting of several bars 57 with alternately shortened bars at their ends to form enlarged outlet openings 58 at both ends of the crusher. With sieves of this kind, an arrangement of knives and hammers like that shown in Figure 16 may be suitable, the knives and hammers being of the type shown in Figure.
11.
Note that there are four rows of hammers D. near the center of the grinder, so that the shorter knives hit the incoming material. There are also four rows of E hammers on either side of the hammers
D, then a row of hammers F. There is also a row of knives K at each end of the rotor, cooperating with fixed knives K1.
The centrally fed arrangement of Figures 12-14 has been found to decrease the wear which occurs at the feed end of the mills shown in Figures 1-11 inclusive, and also to reduce the thrust imposed on the bearings. Almost all of the bone is broken into pieces small enough to pass through the narrow slits between the bars 57 while the larger pieces, which are more resistant to reduction in size, like pieces of tendon, come out through the openings 58 and, if they are too large for these openings, they will be cut into sufficiently small pieces by the knives K and K1 to be evacuated.
@
With the variant of Figures 12, 13 and 14, the openings 58 of the screen being 7.5 x 2.5 cm and with the arrangement of hammers and knives shown in Figure 14, the flow for the same average power is increased at 2340 kg / h. In all of the tests mentioned above, the rotor speed was 2500 rpm, so
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that the peripheral speed of the outer end of the hammers was of the order of 4500 m / min.
Another modified screen 60 is seen in Figure 15, which may include a curved perforated plate 61 having several small openings 62 in its central portion, larger openings 63 either side of the openings 62, and further openings. larger 64, near the ends of the screen. The screen 60 of Figure 15 may be used with the hammer and knife arrangement shown in Figure 14, in the center-feed mill of Figure 12.
The material fed into the crusher is struck first by the short hammers E, then by the longer hammers B, and finally by the hammers C which have sharp angles at their outer ends. It will be seen that the screens made of metal bars shown in Figures 5, 6, 9 and 13 can be replaced by screens made of perforated plates of the general type shown in Figure 15, having small holes at one end and larger holes. large at the other end.
In all of the grinders shown, the material is introduced into the grinder at a portion thereof which is constricted axially, where it is subjected to an impact treatment, which becomes rougher as the material moves axially with respect to the material. crusher.
At the same time the openings of the screens used in the mill are larger at points axially distant from the inlet inlet than at points near the inlet inlet. The material which is more difficult to reduce in size therefore undergoes the harshest treatment. Fat is markedly removed from the fat cells of the bones, although pieces of bone growing
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larger are removed as the material moves axially through the mill.
The use of knives to cut a material such as tendons or skin, which is easily severed by these knives but which resists reduction in size by the percussion treatment with the hammers, makes it possible to reduce this material in relatively small pieces without clogging the grinder and without requiring excessive energy.
It is sometimes desirable to separately recover materials of different sizes from the mill, and there is shown in Figure 16 a variant of the mill which allows this to be accomplished. This figure is a partial vertical section taken axially with respect to the mill, and shows partitions 66 and 67 disposed below a screen such as the screen 60 of Fig. 15, so that the material which exits through the openings of different sizes can be discharged separately from the crusher and collected separately. When processing fresh animal bones, the material that exits between septa 67 will largely be small particles of bone and small particles of fat suspended in the water.
Slightly larger bone particles will exit between septa 66 and 67 along with more fat suspended in the water, while material exiting between septa 66 and the ends of the wall. The crusher shell will largely be formed from pieces of tendon and pieces of skin that may be present. Any other fibrous material which is too large to pass through the small openings 62 and 63 will also exit through the ends of the mill. The mill shown in Fig. 16 therefore produces a classification of the output materials.
Although we have so far described particularly
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With the present invention referring to the extraction of fat from fresh animal bones, it is evident that the grinder is applicable to other materials. Thus, the grinder of Figures 1 to 6 is particularly suitable for degreasing pig skins ;. Whole skins can be fed into the crusher and substantially whole degreased skins can exit through the opening 42 of the grate of Figure 6. A perforated plate of the general type shown in Figures 15 and 16, but having larger openings axially distant from the feed inlet of the crusher, is particularly suitable for degreasing animal skins.
Such a plate gives less skin wear than sieves or screens formed by spaced bars, while still allowing substantially complete separation of fat and skin. Hammer mills according to the present invention can also be used to extract fat from soft animal fat products and to separate kernels or seeds from fruits, and husks and pods from fruit pulps, for example in fruit pulp. the processing of olives and palm fruits, and of coconuts and palm nuts. They can also be used to remove the skin from fish and to hull cottonseed and remove linters.
When treating certain materials, it may be desirable to provide means to control the rate of passage of the materials through the mill and to prevent a portion of the material from escaping the successive action of the materials. various hammers or knives used. These means may include one or more baffles attached to the casing and which extend near the rotor. These baffles can be introduced in place of one or more
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of hammers or knives, and they can be arranged so that they extend along the circumference of the rotor leaving openings and passages of different sizes in the baffles, which allows the treated material to pass more or slower through the grinder.
The baffles thus divide the mill axially into two or more compartments.
The size of the openings or passages in the baffle (s), and also the position of these openings or passages, can be varied relative to the circumference of the rotor. In other words, an opening or a passage can be at the top or at the bottom of a given baffle, and can have a variable size.
We see, in Figures 17 and 18, a concrete example of a baffle 71, arranged in a hammer mill of the general type shown in Figures 1 and 2, provided with hammers 72 on a rotor 73. This baffle can present a gap 74 which extends approximately 1/8 of the circumferential extension of the baffle 71, to form the opening or passage mentioned above.
As can be seen more clearly in Fig. 18, the baffle 71 can fit tightly inside the shell of the hammer mill, and come a short distance from the rotor 73. It can, for example, be arranged between two rows of hammers 72 as shown in figure 18. One can use screens 76 (figure 19) of the same general type which is shown in figure 6, but in which all the bars are shortened to form a single large one. opening 78. Opening 78 may be on the other side of baffle 71 from the machine feed inlet, so that large pieces of material, such as whole animal skins, will have to go through the opening
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74 of the chicane before exiting through opening 78.
We can replace the baffle 71 in the center of figures 17, 18 and 19 by any baffle 79,
80, 81 and 82 of Figures 20-23 respectively, depending on the magnitude of the delay desired in clearing the large pieces, and these baffles, including baffle 71, may also be used in combination. For example, baffles 79 and 80 of Figures 20 and 21 can be used together, as shown in the schematic view of Figure 24, with baffle 79 being closest to the inlet end. of the crusher and the baffle 80 being closest to the outlet end of the crusher, the two chisels being disposed between rows of hammers 72.
Likewise, three baffles can be used as shown in Figure 25, the baffle 81 of Figure 22 being the closest to the inlet end of the mill, the baffle 79 coming next and the baffle 82 being the closest. near the outlet end of the crusher. In each of these modifications, screens 76 of Figure 19 may be used, and the various baffles may be arranged such that the material in the mill must pass through all of the baffles before exiting through an opening. 78. It will be understood that knives such as those shown in Figure 7 may be used between the baffles or above the openings.
78 sieves, if it is desired to cut into smaller pieces the material passing through the baffles.
The crusher and variations thereof which are shown in Figures 17 to 25 inclusive are particularly suitable for degreasing animal hides, but the baffles have their utility in the processing of other materials. For most of the treatments contemplated in the various mills described herein
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In the present invention, the treatment will be carried out in the presence of relatively large amounts of water, for example from 3 to 30 times the weight of the material being treated, and as indicated above, water can be replaced by other liquids, as long as they have no detrimental effect on the materials treated.
In Figure 26, there is shown another form of baffle $ 3, provided with peripheral openings 84, 85. A baffle of this type is suitable for example for separating the seeds or stones from olives or fruits, and the openings 84 and 85 are then used to retain the whole fruit, while allowing the stones or pepins to pass. The openings can be short as indicated at 84, or elongated as indicated at 85, or a combination of openings of different lengths can be used.
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