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La présente invention a trait à un appareil à fonction- nement continu, destiné à malaxer des masses plastiques de di- verses'espèces. Un appareil selon l'invention convient particu- lièrernent au malaxage de mélanges de pâtes azymes, destinées à la production de pâtes à biscuits, bien qu'il convienne aussi au malaxage d'autres masses plastiques, par exeriple de certains mélanges de confiserie, du caoutchouc et de résines synthétiques.
Les malaxeurs à fonctionnement continu sont connus
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dans lesquels la masse plastique à malaxer (consistant en ma- tières solides et liquides pré-mélangées) est refoulée, dans ;,une enveloppe cylindrique de forme allongée, par une ou plu- sieurs vis transporteuses qui s'étendent de bout en bout dans l'enveloppe. Ces vis exercent un effet de cisaillement sur la matière plastique, indésirable dans certains cas. Par exem- ple, dans le malaxage de pâtes à biscuits, ce cisaillement peut affecter la formation du gluten dans la pâte. En outre, les vis transporteuses sont de fabrication coûteuse.
Le but de la présente invention consiste à proposer un appareil malaxeur à fonctionnement continu, qui ne présèn- te pas les désavantages précités.
Selon l'invention, un appareil à fonctionnement conti- nu, destiné au malaxage de masses plastiques, comprend une chambre de forme allongée à section sensiblement annulaire dans le plan normal à l'axe longitudinal, un moyen destiné à pro- duire un mouvement rotatif relatif autour dudit axe longitudi- nal, entre les parois interne et externe de ladite chambre an- nulaire, et un moyen destiné à iritroduire la masse plastique, dans la chambre, à une de ses extrémités ou dans le voisinage de cette dernière.
Lorsqu'une masse plastique est,introduite dans la cham- bre d'un appareil selon l'invention, elle prend la forme de bandes de section approximativement elliptique, siétendant,gé- néralement dans la direction de l'axe longitudinal de la cham- bre. Ces bandes sont roulées entre les parois interne et exter- ne, en mouvement relatif, de la chambre annulaire, et tournent d'une manière qui rappelle celle des rouleaux d'un roulement à rouleaux. De préférence, au moins une des parois de la chambre a une surface rugueuse, afin de favoriser ce mouvement rotatif des bandes de matière plastique et d'intensifier'l'effet de
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malaxage exercé sur la matière. Par exemple, la surface des parois interne et externe de la chambre annulaire peut compor- ter des rainures peu profondes s'étendant d'un bout à l'autre de la chambre.
De préférence, les rainures dtau moins une des parois de la chambre annulaire sont disposées en hélice pour promouvoir la progression des bandes de matière plastique dans la chambre. Un angle d'hélice convenable des rainures va de 30 à 45
De préférence, la chambre annulaire est constituée par une enveloppe cylindrique fixe de section circulaire, dans laquelle est monté pour tourner un rotor de section circulai- re, l'enveloppe cylindrique et le rotor étant coaxiaux.
Le moyen destiné à introduire la masse plastique dans la chambre annulaire peut comprendre un dispositif ordinaire d'alimentation à vis,dans lequel la matière plastique pré-mé- langée est introduite d'une manière convenable quelconque.
Si on le désire, une paroi ou les deux parois de la chambre annulaire peuvent être artificiellement chauffées ou refroidies si la matière plastique malaxée doit être ainsi trai- tée.
Une forme d'appareil selon l'invention, destiné parti- culièrement au malaxage de pâtes à biscuits, va maintenant être décrite à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés.
La figure 1 est une élévation latérale en section par- tielle de l'appareil.
La figure 2 est une section à grande échelle suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue, semblable 'à,la figure 2, de la section de sortie de l'enveloppe de l'appareil.
Il est maintenant, fait référence aux dessins; l'appa- reil représenté comprend une enveloppe cylindrique creuse, portant la référence générale 1, qui comprend plusieurs coquil- les semi-circulaires 2 et un nombre égal de coquilles semi-
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circulaires 3, les coquilles 2 et 3 ayant les mêmes diamètres externes et internes et la même longueur. Les coquilles 2 sont disposées bout à bout dans un berceau formé par trois barres rectilignes 4, 5 et 6, qui sont supportées horizontalement et de manière espacée par plusieurs goussets transversaux 7. Les goussets 7 sont fixés à des U 8 et 9, faisant partie du bâti de l'appareil.
Chacune des coquilles 2 a une rainure longitu- dinale 10 dans sa surface externe,rainure qui reçoit la barre 5, et les barres 4, 5 et 6 sont disposées de manière que toutes les coquilles 2 soient fermement maintenues de façon que leurs bords longitudinaux soienc vers le haut et soient situés tous dans le même plan horizontal.
Les coquilles 3 sont disposées bout à bout sur les co- quilles 2, les bords longitudinaux des coquilles 3 étant dis- posés 'vers le bas et reposant sur les bords longitudinaux, dirigés vers le haut, des coquilles 2. Les coquilles 3 sont maintenues en position par des étriers serai-circulaires 11 qui s'articulent sur la barre 4 par des charnières 12 et qui sont fixés à la barre 6 par des vis 13 (voir figure 2). Des rainures peu profondes en V, 14, sont formées dans la surface: interne des coquilles 2 et 3, ces rainures étant rectilignes et leurs axes longitudinaux sont parallèles aux axes des co- quilles.
A la gauche des coquilles 2, 3, l'enveloppe 1 comprend deux coquilles semi-circulaires 15, 16, semblables respective- ment aux coquilles 2, 3, sauf qu'elles ne sont pas rainées sur leurs surfaces internes. La coquille 15 est supportée par des barres 4, 5 et 6 et la coquille 16 est blo'quée en position par des étriers 11:'Un certain nombre de barres rectilignes:-17, de section circulaire, saillissent radialement vers l'inté- rieur depuis les surfaces internes des coquilles 15, 16 et son
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vissées dans les coquilles.
A la gauche des coquilles 15, 16 l'enveloppe l compren deux coquilles semi-circulaires 18 (dont une est représentée figure 1). Les coquilles 18 ont des bords longitudinaux dis- posés dans un plan sensiblement vertical exiles sont :fixées entre elles, à la partie inférieure de l'enveloppe, par des boulons (non représentés) traversant des trous 19 de brides 20, soudées aux coquilles. Du côté supérieur de l'enveloppe 1, les coquilles 18 comprennent des brides semi-circulaires 21 maintenues assemblées par un colet 22, pour former une ouverture circulaire 23 dans le dessus de l'enveloppe. Une tré- mie 24 est montée dans l'ouverture 23, cette trémie servant à introduire dans l'appareil des ingrédients secs de ¯la masse plastique à malaxer.
Un tuyau 25, pénétrant dans la trémie 21, sert à introduire les ingrédients liquides de la masse plasti- que.
A son extrémité gauche, l'enveloppe 1 est fermée par une plaque 26 à trou central et son extrémité droite, par un manchon 27. Un rotor, portant la référence générale 28, est disposé coaxialement dans l'enveloppe 1. Ce rotor comprend un arbre ayant une partie centrale 29, disposée dans la partie de l'enveloppe 1, formée par les coquilles 2, 3 et. une 'partie 30; de plus petit diamètre, disposée dans la partie de l'envelos- pe, formée par les coquilles 15, 16 et 18. A son extrémité geu- che, l'arbre de rotor comprend une partie 31, montée dans une butée à alignement automatique 32, logée dans un manchon 33.
Ce dernier est fixé par des boulons 34 à un ,gousset transver- sal 35, semblable aux goussets 7, et fixé cornue ces derniers aux U 8, 9. A son bout droit, l'arbre de rotor comprend une partie 36, montée dans un roulement à alignement automatique, 37, logé dans le manchon 27.
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Plusieurs manchons 38, de section circulaires, sont montés bout à bout sur la partie d'arbre 29 et y clavetés par quatre clavettes 39. Des rainures en hélice 40, à section en V peut profond , sont formées dans la surface cylindrique délimitée par les surfaces externes des manchons 38, ces rai- nures s'étendant depuis l'extrémité gauche du manchon gauche 38 jusqu'à l'extrémité droite du manchon droit 38. Une ron- delle d'étanchéité 41 est disposée entre les extrémités abou- tées de manchons voisins 38.
Une vis transporteuse à un filet 42, un manchon 1,.3/, de section circulaire,,et une vis transporteuse à deux filets 44 sont montés sur la partie d'arbre 30 et ylavetés par une cla- vette 45. Ces trois organes sont bloqués contre l'embase 46 de l'arbre de rotor par un écrou 47, monté sur une partie fi- letée 48 de l'arbre. Une rondelle d'étanchéité 49 est disposée entre la vis transporteuse 44 et la surface terminale du man- chon voisin 38.
Un certain nomore de barres rectilignes 50, de section circulaire, semblables aux barres 17, saillisse.nt radialement vers l'extérieur depuis le manchon 43 et sont vissées dans le manchon 43. De petits intervalles existent entre les bouts des barres 17 et le manchon 43 et entre les bouts des barres 50 et les surfaces internes des coquilles 15, 16.
Un moyeu 51, comprenant une bride circulaire 52, est monté sur l'extrémité droite de la partie d'arbre 36, le moyeu 51 étant claveté à l'arbre par une clavette 53. Une roue Galle 54, comprenant un manchon 55 et un disque circulaire 56, est montée .sur le moyeu 51, le disque 56 étant relié à la bride 52 par une broche travaillant au cisaillement 57.
Le rotor 28 peut être chauffé ou refroidi par la cir- culation d'un liquide entre la partie d'arbre 29 et les man- chons 38. le surface interne de chaque manchon 38 comporte deux rainures longitudinale 58, diamétralement opposées, et une
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paire de rainures longitudinales 59, diamétralement opposées (voir figure 2). Prés de l'extrémité droite de la partie d'ar- bre 29 , les deux rainures 58 sont reliées entrailles par un trou transversal 60 et les deux rainures 59 sont reliées entre elles par un trou transversal 61.
Des canaux 62, formés dans la surface périphérique de la partie d'arbre 29 à son extrémi- té gauche, relient les rainures 68 aux rainures 59; Un trou axial 63, de section circulaire, s'étend depuis le trou 61, vers l'extrémité droite de la partie d'arbre 36, et un tube 64, ayant un diamètre externe plus petit'que l'alésage du trou 63 s'étend du trou 60 jusqu'à l'extrémité droite de la partie d'arbre 36. Le trou 63 et le,tube 64 sont respectivement reliés à des coudes fixes 65, 66 par des raccords convenables (non représentés ) disposés à l'extrémité de la partie d'arbre 36.
L'agent liquide de chauffage ou de refroidissement est am,ené au coude 60, passe par le tube 64 et le trou 60 vers les rainures 58, s'écoule dans ces dernières de la droite vers la gauche (figure 1), passe par les canaux-62 dans les rainures 59, s'écoule dans ces dernières de la gauche vers la droite, et finalement passe par les trous 61 et 63 au coude 65 d'où il est évaeu.
Avant d'employer l'appareil décrit ci-avant, une des coquilles 3 est ôtée et remplacée par la coquille 3a, représen- tée en section, figure 3. La coquille 3a diffère des coquilles 3 en ce qu'elle comporte, à part une partie semi-circulaire étroite à chacune de ses extrémités, une section en quart de cercle, de manière à former une ouverture 67 dans la coquille.
En outre, la surface interne de la coquille 3a n'est pas ruinée La coquille 3a est fixée sur le dessus d'une coquille 2 de l'appareil par deux des étriers 11, qui viennent en prise avec les extrémités semi-circulaires de la coquille. L'ouverture
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67 est limitée par une paroi verticale longitudinale 68 et deux parois verticales transversales 69, dont une est située à chaque extrémité de l'ouverture. Une plaque inclinée 70, montée entre les parois tranversales 69, a un bord interne disposé près de la surface d'un manchon 38 du rotor 28 et pa- rallèlement à l'axe dudit manchon. Le bord externe de la pla- que 70 se termine au-dessus de la paroi latérale inclinée 71 de l'appareil, la paroi 71 étant fixée à la barre 6 et à l'U 9.
Lorsque l'appareil décrit ci-avant fonctionne, le rotor 28 est mis en rotation par la rotation de la'roue Galle 54 et, ensuite, les ingrédients secs, mélanges d'avance, d'une pâte à biscuits, sont introduits continûment dans l'enveloppe 1 par la trémie 24. En même temps, les ingrédients liquides de la pâte sont introduits continûment,' dans la proportion correcte vis-à-vis des ingrédients secs, par le tuyau 25.
La vis transporteuse 42 déplace les ingrédients secs et liquides vers la vis 44, et les barres tournantes 50,asso- ciées aux barres fixes 17)mélangent soigneusement les ingré- dients entre eux. La pâte résultante est introduite par la vis 44 dans la chambre annulaire formée entre les surfaces inter- nes des coquilles 2,3 et les surfaces externes des manchons 38. Du fait que la vis 42 est à un filet et la vis 44, à deux filets, la pression exercée sur le mélange est relâchée dans la partie de l'enveloppe située entre les deux vis.
Dans la chambre annulaire précité, la pâte se façonne en bandes s'étendant dns la direction générale de l'axe de l'enveloppe 1. Du fait de la rotation du rotor 28, ces bandes de pâte tournent autour de leur axe longitudinal et elles sont soumises à un malaxage très poussé par les rainures 14 et 40.
Lorsque les bandes de pâte atteignent la coquille
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3a,,la plaque 70 les fait dévier et passer par l'ouverture 67 et les pièces de pâte se détachent des extrémités des bandes et tombent le 'long de la paroi 71, vers un transporteur 72 situé sur le côté de l'appareil.
La pâte n'est soumise à aucun cisaillement dès qu'elle entre dans la chambre annulaire formée entre les manchons 38 et les coquilles 2, 3 et, par conséquent, la formation du glu- ten peut se produire dans la pâte sans être contrecarrée.
La quantité de travail exécuté sur une masse plastique particulière quelconque, introduite dans l'appareil décrit ci-avant, est en partie déterminée par la position de la co- quille 3a le long de l'enveloppe 1. Au plus la coquille 3a est proche de la vis transporteuse 44, au plus petite est la quan- tité de travail exécutée sur la masse plastique.
La quantité et l'intensité du travail exécuté sur la masse plastique peuvent aussi être réglées par le débit d'in- troduttion des ingrédients pré-mélangés dans l'appareil, par rapport à sa vitesse. Si deux rouleaux d'un roulement à rou- leaux se touchent, ils se calent et une situation semblable se' produit dans l'appareil décrit ci-avant si une des bandes de matière en rotation entre-en contact avec une bande voisine.
Dans ces conditions, l'effet de mélange devient plus intense.
L'effet de mélange est aussi renforcé lorsque l'épaisseur des car, bandes augmente,/dans ces conditions, l'aplatissement de l'e:l- lipse des bandes augmente et, donc, le malaxage, pareillement.
Par conséquence, en fonctionnement, les variables critiques, qui affectent la quantité de travail exécuté et qui peuvent être réglées à volonté, sont la longueur efficace de la chambre annulaire (c'est-à-dire depuis la vis 44 jusqu'à l'ouverture 67) et le débit relatif d'alimentation par rapport à la vitesse de l'appareil.
Le débit sortant potentiel maximum de l'appareil est réglé par la vitesse du rotor 28, la surface de la section de
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la chambre annulaire, la.capacité alimentaire de.la vis 44 et l'angle de l'hélice des rainures 40 qui contribuent à ltavan- ce de la masse plastique dans l'appareil. La vitesse de rota- tion du rotor 28 n'a pas d'effet sur le travail exécuté sur la masse plastique, mais si l'alimentation est gardée constante et la vitesse est réduite (ou si l'alimentation est augmentée et la vitesse de rotation est gardée constante), la quantité de travail exécuté augmente. De même, si l'angle d'hélice des rainures 40 augmente, la progression de la masse plastique dans la chambre augmente, mais la quantité de travail exécuté sur la masse plastique diminue.
Lorsque,l'appareil de l'espèce représentée par les dessins est employé à malaxer les pâtes à biscuit, les meil- leurs résultats sont obtenus lorsque la différence entre le diamètre interne moyen de la partie de l'enveloppe formée par les coquilles 2, 3 et le diamètre externe moyen des man- chons 38 est comprise entre 1 pouce et 3 pouces. Hors de cet intervalle, l'appareil n'effectue pas aussi efficacement le malaxage des pâtes à biscuit. Cette relation vaut pour une large gara-ne de diamètres du rotor 28.
Dans un appareil particulier de l'espèce représentée par les dessins, les manchons 38 avaient un diamètre moyen de 6 pouces et la partie de l'enveloppe 1, formée par les coquil- les 2,3, avait un diamètre interne moyen de 7 1/2 pouces. Les coquilles 2,3 avaient vingt-deux rainures 14 et les manchons 38 avaient seize rainures 40, disposées en une hélice à angle de 38 . Le rotor 28 tournait à une vitesse de 100 tours/minute.
Les bandes de pâte, dans cette machine, se comportaient plutôt comme des engrenages satellites d'un système d'engrenages plané- taire et satellites, les bandes de pâtes tournant une fois autour de l'intérieur de l'enveloppe pour environ deux tours
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du rotor (en supposant qu'il n'y ait pas de glissement, alors qutil y a évidemment du glissement, en pratique). En plus d'un malaxage très poussé des bandes de pâte, par suite de leur sec tion elliptique constamment changeante, les parties saillantes ou dents entre les rainures 14 et 40 de l'enveloppe et du ro- tor, respectivement, soumettent les bandes de pâte à environ 1/2 (22 x 16) = 176 actions de malaxage séparées pour chaque bour complet du rotor.
Cela fait qu'il s'exerce 17.600 ac- tions de malaxage séparées si la pâte séjourne dans l'envelop- pe pendant une minute.
L'invention ne se limite évidemment pas à l'appareil particulier décrit ci-avant, en se référant aux dessins: Ainsi, la surface de la section de la chambre annulaire peut décroître dans le sens de l'avance' de. la masse plastique dans l'enveloppe On peut obtenir cela en utilisant une enveloppe 1 qui se rétré- cit de la gauche vers la droite, figure 1, et/ou un rotor 28 dont la partie centrale s'amenuise de la droite vers la gauche, figure 1.
Dans une autre forme modifiée de l'appareil représen- té par les dessins, le rotor 28 est supporté par des paliers à la seule extrémité de l'enveloppe où se trouve la trémie, et l'enveloppe est ouverte son extrémité 'éloignée de la trémie.
Dans lés appareils de cette forme, la masse plastique malaxée sort par l'extrémité ouverte de l'enveloppe.
Dans une autre variante de l'appareil décrit ci-avant, une seconde trémie ou un autre dispositif d'alimentation peut être prévu pour introduire des ingrédients directement dans la chambre annulaire formée entre les manchons 38 et l'envelop- pe 1. Ce second dispositif d'alimentation comprendrait un moyen, tel qu'une vis transporteuse rotative, destiné à intro- duire les ingrédients positivement dans la chambre annulaire.
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Un appareil de cette espèce peut être employé dans le cas où la masse plastique doit: être malaxée en deux phases. Par exem- ple, pour le malaxage de certains types de pâtes, on peut for- mer une pâte liée à l'eau dans la première partie de la chambre annulaire et, ensuite, la graisse ou d'autres ingrédients peu- vent Être introduits par le second dispositif d'alimentation.
Dans une autre forme encore de l'appareil représenté par.les dessins, les vis 42 et 44 et le manchon 43 sont suppri més et les manchons 38 s'étendent le long de l'arbre de rotor jusqu'à la trémie 24. Dans ce cas, le premier manchon 38, immé- diatement sous-jacent à la trémie, aurait des rainures 40 y formées avec un grand angle d'hélice, par exemple 70 . Ce pre- mier manchon agirait alors en dispositif d'introduction de la masse plastique dans la chambre annulaire. Des manchons de ro- tor 38 subséquents auraient un angle d'hélice inférieur, afin de ralentir l'avance-de la masse plastique, de manière que cette dernière soit snumise à une'plus grande quantité de --travail.
Dans une autre variante de forme de l'appareil selon l'invention, l'enveloppe de l'appareil représenté par les dessins peut être montée pour tourner et est positivement actionnée'dans le sens opposé à la rotation du rotor. Dans ce cas, la trémie serait montée sur une courte partie fixe de l' enveloppe. Dans une variante de forme de cet appareil, l'organe constituant la paroi interne de la chambre annulaire peut être fixe.
Bien que l'appareil décrit ci-avant comprenne une chambré annulaire rainée sur ses parois interne et externe, ces rainures ne sont pas essentielles. Il est toutefois à con- seiller qu'au moins une paroi de la chambre annulaire ait une
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surface rugueuse, pour favoriser le mouvement rotatif des ban- des de matière plastique malaxée. De même, la présence de rai- nures ou de nervures sur la paroi fixe de la chambre annulaire, au moins dans la région où la masse plastique pénètre dans la chambre, contribue à diviser la masse plastique en pièces sépa rées non--contiguës, au commencement du processus du malaxage.
REVENDICATIONS
1. Appareil à fonétionnement continu, destiné au ma- laxage de masses plastiques, comprenant une chambre de forme allongée à section sensiblement annulaire dans le plan normal à l'axe longitudinal, un moyen destiné à produire un mouvement rotatif relatif, autour dudit axe longitudinal, entre les pa- rois interne et externe de ladite chambre annulaire, et un moyen destiné à introduire la masse plastique, dans la chambre, à une de ses extrémités ou dans le voisinage de cette dernière.
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The present invention relates to a continuously operable apparatus for kneading plastic masses of various species. An apparatus according to the invention is particularly suitable for the kneading of mixtures of unleavened doughs intended for the production of cookie doughs, although it is also suitable for kneading other plastic masses, for example certain confectionery mixes, sugar. rubber and synthetic resins.
Mixers with continuous operation are known
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in which the plastic mass to be mixed (consisting of premixed solids and liquids) is forced, in;, a cylindrical casing of elongated shape, by one or more conveyor screws which extend from end to end in the envelope. These screws exert a shearing effect on the plastic material, which is undesirable in some cases. For example, in the kneading of cookie doughs, this shear can affect the formation of gluten in the dough. In addition, conveyor screws are expensive to manufacture.
The object of the present invention is to provide a continuously operating mixing apparatus which does not have the aforementioned disadvantages.
According to the invention, an apparatus in continuous operation, intended for the mixing of plastic masses, comprises an elongated chamber with a substantially annular section in the plane normal to the longitudinal axis, means intended to produce a rotary movement. relative around said longitudinal axis, between the internal and external walls of said annular chamber, and a means intended to iritroduce the plastic mass, in the chamber, at one of its ends or in the vicinity of the latter.
When a plastic mass is introduced into the chamber of an apparatus according to the invention, it takes the form of bands of approximately elliptical section, extending, generally in the direction of the longitudinal axis of the chamber. bre. These bands are rolled between the inner and outer walls, in relative motion, of the annular chamber, and rotate in a manner reminiscent of the rollers of a roller bearing. Preferably, at least one of the walls of the chamber has a rough surface, in order to promote this rotary movement of the strips of plastic material and to intensify the effect of
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mixing exerted on the material. For example, the surface of the inner and outer walls of the annular chamber may have shallow grooves extending throughout the chamber.
Preferably, the grooves of at least one of the walls of the annular chamber are arranged in a helix to promote the progression of the strips of plastic material in the chamber. A suitable helix angle of the grooves is from 30 to 45
Preferably, the annular chamber is constituted by a fixed cylindrical casing of circular section, in which is mounted for rotating a rotor of circular section, the cylindrical casing and the rotor being coaxial.
The means for introducing the plastic mass into the annular chamber may comprise an ordinary screw feeder, into which the pre-mixed plastic material is introduced in any suitable manner.
If desired, one or both walls of the annular chamber can be artificially heated or cooled if the kneaded plastic is to be so treated.
One form of apparatus according to the invention, particularly intended for the kneading of cookie doughs, will now be described by way of example, with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 is a side elevation in partial section of the apparatus.
Figure 2 is a section on a large scale taken along line II-II of Figure 1.
Figure 3 is a view, similar to Figure 2, of the outlet section of the enclosure of the apparatus.
It is now, referred to the drawings; the apparatus shown comprises a hollow cylindrical casing, bearing the general reference 1, which comprises several semi-circular shells 2 and an equal number of semi-circular shells.
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circular 3, the shells 2 and 3 having the same external and internal diameters and the same length. The shells 2 are arranged end to end in a cradle formed by three rectilinear bars 4, 5 and 6, which are supported horizontally and spaced apart by several transverse gussets 7. The gussets 7 are fixed to U 8 and 9, forming part of the appliance frame.
Each of the shells 2 has a longitudinal groove 10 in its outer surface, which groove receives the bar 5, and the bars 4, 5 and 6 are arranged so that all of the shells 2 are firmly held so that their longitudinal edges are held in place. upwards and are all located in the same horizontal plane.
The shells 3 are arranged end to end on the shells 2, the longitudinal edges of the shells 3 being arranged downwards and resting on the longitudinal edges, directed upwards, of the shells 2. The shells 3 are held in place. in position by semi-circular brackets 11 which are articulated on the bar 4 by hinges 12 and which are fixed to the bar 6 by screws 13 (see FIG. 2). Shallow V-shaped grooves, 14, are formed in the internal surface of the shells 2 and 3, these grooves being rectilinear and their longitudinal axes parallel to the axes of the shells.
To the left of the shells 2, 3, the casing 1 comprises two semi-circular shells 15, 16, respectively similar to the shells 2, 3, except that they are not grooved on their internal surfaces. The shell 15 is supported by bars 4, 5 and 6 and the shell 16 is locked in position by stirrups 11: 'A number of rectilinear bars: -17, of circular section, project radially inwardly. laughing from the internal surfaces of the shells 15, 16 and its
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screwed into the shells.
To the left of the shells 15, 16, the envelope l comprises two semi-circular shells 18 (one of which is shown in FIG. 1). The shells 18 have longitudinal edges arranged in a substantially vertical plane. Exiles are: fixed together, to the lower part of the casing, by bolts (not shown) passing through holes 19 of flanges 20, welded to the shells. On the upper side of the casing 1, the shells 18 comprise semi-circular flanges 21 held together by a collar 22, to form a circular opening 23 in the top of the casing. A hopper 24 is mounted in the opening 23, this hopper serving to introduce dry ingredients of the plastic mass to be mixed into the apparatus.
A pipe 25, entering the hopper 21, serves to introduce the liquid ingredients of the plastic mass.
At its left end, the casing 1 is closed by a plate 26 with a central hole and its right end by a sleeve 27. A rotor, bearing the general reference 28, is arranged coaxially in the casing 1. This rotor comprises a shaft having a central part 29, disposed in the part of the casing 1, formed by the shells 2, 3 and. a 'part 30; of smaller diameter, disposed in the part of the casing, formed by the shells 15, 16 and 18. At its left end, the rotor shaft comprises a part 31, mounted in a self-aligning stop 32, housed in a sleeve 33.
The latter is fixed by bolts 34 to a transverse gusset 35, similar to gussets 7, and retorted the latter to the U 8, 9. At its straight end, the rotor shaft comprises a part 36, mounted in a self-aligning bearing, 37, housed in the sleeve 27.
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Several sleeves 38, of circular section, are mounted end to end on the shaft portion 29 and keyed therein by four keys 39. Helical grooves 40, with a shallow V-section, are formed in the cylindrical surface delimited by the keys. outer surfaces of the sleeves 38, these grooves extending from the left end of the left sleeve 38 to the right end of the right sleeve 38. A sealing washer 41 is disposed between the butt ends of neighboring sleeves 38.
A single-thread conveyor screw 42, a sleeve 1, .3 /, of circular cross-section ,, and a two-thread conveyor screw 44 are mounted on the shaft portion 30 and locked by a key 45. These three members are locked against the base 46 of the rotor shaft by a nut 47, mounted on a threaded part 48 of the shaft. A sealing washer 49 is disposed between the conveyor screw 44 and the end surface of the adjacent sleeve 38.
A number of rectilinear bars 50, of circular cross-section, similar to bars 17, protrude radially outward from sleeve 43 and are screwed into sleeve 43. Small gaps exist between the ends of bars 17 and the sleeve. 43 and between the ends of the bars 50 and the internal surfaces of the shells 15, 16.
A hub 51, comprising a circular flange 52, is mounted on the right end of the shaft portion 36, the hub 51 being keyed to the shaft by a key 53. A Galle wheel 54, comprising a sleeve 55 and a circular disc 56, is mounted on the hub 51, the disc 56 being connected to the flange 52 by a shear pin 57.
The rotor 28 can be heated or cooled by the circulation of a liquid between the shaft portion 29 and the sleeves 38. the inner surface of each sleeve 38 has two longitudinal grooves 58, diametrically opposed, and one.
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pair of longitudinal grooves 59, diametrically opposed (see Figure 2). Near the right end of the shaft part 29, the two grooves 58 are connected internally by a transverse hole 60 and the two grooves 59 are connected together by a transverse hole 61.
Channels 62, formed in the peripheral surface of the shaft portion 29 at its left end, connect the grooves 68 to the grooves 59; An axial hole 63, of circular section, extends from the hole 61, towards the right end of the shaft portion 36, and a tube 64, having an outer diameter smaller than the bore of the hole 63 s. 'extends from hole 60 to the right end of shaft portion 36. Hole 63 and tube 64 are respectively connected to fixed elbows 65, 66 by suitable fittings (not shown) arranged at the same. end of shaft part 36.
The liquid heating or cooling agent is introduced at the elbow 60, passes through the tube 64 and the hole 60 towards the grooves 58, flows in the latter from the right to the left (figure 1), passes through the channels-62 in the grooves 59, flows in the latter from the left to the right, and finally passes through the holes 61 and 63 at the elbow 65 from where it is widened.
Before using the device described above, one of the shells 3 is removed and replaced by the shell 3a, shown in section, FIG. 3. The shell 3a differs from the shells 3 in that it comprises, apart from a narrow semi-circular part at each of its ends, a quarter-circle section, so as to form an opening 67 in the shell.
In addition, the internal surface of the shell 3a is not ruined. The shell 3a is fixed to the top of a shell 2 of the apparatus by two of the brackets 11, which engage the semi-circular ends of the shell. The opening
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67 is limited by a longitudinal vertical wall 68 and two transverse vertical walls 69, one of which is located at each end of the opening. An inclined plate 70, mounted between the transverse walls 69, has an inner edge disposed near the surface of a sleeve 38 of the rotor 28 and parallel to the axis of said sleeve. The outer edge of the plate 70 terminates above the inclined side wall 71 of the apparatus, the wall 71 being attached to the bar 6 and to the U 9.
When the apparatus described above is in operation, the rotor 28 is rotated by the rotation of the Galle wheel 54 and, then, the dry ingredients, pre-mixes, of a cookie dough, are continuously introduced into the. the casing 1 through the hopper 24. At the same time, the liquid ingredients of the dough are introduced continuously, 'in the correct proportion to the dry ingredients, through the pipe 25.
The conveyor screw 42 moves the dry and liquid ingredients towards the screw 44, and the rotating bars 50, associated with the fixed bars 17) carefully mix the ingredients together. The resulting paste is introduced through screw 44 into the annular chamber formed between the internal surfaces of the shells 2, 3 and the external surfaces of the sleeves 38. Since the screw 42 is single-threaded and the screw 44 is double-threaded. threads, the pressure exerted on the mixture is released in the part of the casing located between the two screws.
In the aforementioned annular chamber, the dough is shaped into strips extending in the general direction of the axis of the casing 1. Due to the rotation of the rotor 28, these strips of dough rotate around their longitudinal axis and they are subjected to a very thorough mixing by the grooves 14 and 40.
When the dough strips reach the shell
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3a, the plate 70 deflects them and passes through the opening 67 and the pieces of dough break off from the ends of the strips and fall along the wall 71, to a conveyor 72 located on the side of the apparatus.
The dough is not subjected to any shearing as soon as it enters the annular chamber formed between the sleeves 38 and the shells 2, 3 and, therefore, the formation of glutinous can occur in the dough without being thwarted.
The amount of work performed on any particular plastic mass, introduced into the apparatus described above, is in part determined by the position of the shell 3a along the casing 1. The closer the shell 3a is. of the conveyor screw 44, the smaller is the amount of work performed on the plastic mass.
The quantity and intensity of the work carried out on the plastic mass can also be regulated by the rate of introduction of the pre-mixed ingredients into the apparatus, in relation to its speed. If two rollers of a roller bearing touch each other, they stall and a similar situation occurs in the apparatus described above if one of the rotating bands of material contacts an adjacent band.
Under these conditions, the mixing effect becomes more intense.
The mixing effect is also enhanced as the thickness of the bands increases, / under these conditions the flattening of the e: l-lipse of the bands increases and, therefore, the kneading, likewise.
Therefore, in operation, the critical variables, which affect the amount of work performed and which can be adjusted at will, are the effective length of the annular chamber (i.e. from screw 44 to opening 67) and the relative feed rate compared to the speed of the device.
The maximum potential outflow of the device is regulated by the speed of the rotor 28, the area of the section of
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the annular chamber, the feed capacity of the screw 44 and the angle of the helix of the grooves 40 which contribute to the advance of the plastic mass in the apparatus. The speed of rotation of rotor 28 has no effect on the work performed on the plastic mass, but if the feed is kept constant and the speed is reduced (or if the feed is increased and the speed of rotation is kept constant), the amount of work performed increases. Likewise, if the helix angle of the grooves 40 increases, the progression of the plastic mass in the chamber increases, but the amount of work performed on the plastic mass decreases.
When the apparatus of the kind shown in the drawings is employed for kneading the cookie dough, the best results are obtained when the difference between the average internal diameter of the part of the shell formed by the shells 2, 3 and the average outside diameter of sleeves 38 is between 1 inch and 3 inches. Outside this range, the apparatus does not perform the kneading of cookie dough as efficiently. This relation is valid for a large number of diameters of the rotor 28.
In a particular apparatus of the kind shown in the drawings, the sleeves 38 had an average diameter of 6 inches and the part of the casing 1, formed by the shells 2,3, had an average internal diameter of 7 1. / 2 inches. The shells 2,3 had twenty-two grooves 14 and the sleeves 38 had sixteen grooves 40, arranged in a helix at an angle of 38. The rotor 28 rotated at a speed of 100 revolutions / minute.
The dough strips, in this machine, behaved more like planet gears of a planetary and planet gear system, the dough strips rotating once around the inside of the casing for about two turns.
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of the rotor (assuming there is no slippage, while there is obviously slippage in practice). In addition to very thorough mixing of the dough strips, owing to their constantly changing elliptical cross section, the protrusions or teeth between the grooves 14 and 40 of the casing and the rotor, respectively, subject the strips to about 1/2 dough (22 x 16) = 176 separate kneading actions for each full blast of the rotor.
This results in 17,600 separate kneading actions if the dough remains in the casing for one minute.
The invention is obviously not limited to the particular apparatus described above, with reference to the drawings: Thus, the area of the section of the annular chamber can decrease in the direction of advance. the plastic mass in the envelope This can be achieved by using an envelope 1 which shrinks from left to right, figure 1, and / or a rotor 28 whose central part tapers from right to left , figure 1.
In another modified form of the apparatus shown in the drawings, the rotor 28 is supported by bearings at the one end of the casing where the hopper is located, and the casing is open at its end remote from the hopper. hopper.
In devices of this form, the mixed plastic mass exits through the open end of the casing.
In another variant of the apparatus described above, a second hopper or another feed device may be provided for introducing ingredients directly into the annular chamber formed between the sleeves 38 and the casing 1. This second feeder would include means, such as a rotating conveyor screw, for positively feeding ingredients into the annular chamber.
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An apparatus of this kind can be used in the case where the plastic mass must: be mixed in two phases. For example, for the kneading of certain types of dough, a water-bound dough can be formed in the first part of the annular chamber, and then fat or other ingredients can be introduced. by the second feed device.
In yet another form of the apparatus shown by the drawings, screws 42 and 44 and sleeve 43 are omitted and sleeves 38 extend along the rotor shaft to hopper 24. In in this case, the first sleeve 38, immediately underlying the hopper, would have grooves 40 formed therein with a large helix angle, eg 70. This first sleeve would then act as a device for introducing the plastic mass into the annular chamber. Subsequent rotor sleeves 38 would have a lower helix angle, in order to slow down the advance of the plastic mass, so that the latter is reduced to a greater amount of work.
In another alternative form of apparatus according to the invention, the casing of the apparatus shown by the drawings can be mounted to rotate and is positively actuated in the direction opposite to the rotation of the rotor. In this case, the hopper would be mounted on a short fixed part of the envelope. In an alternative form of this device, the member constituting the internal wall of the annular chamber may be fixed.
Although the apparatus described above comprises an annular chamber grooved on its inner and outer walls, these grooves are not essential. However, it is advisable that at least one wall of the annular chamber has a
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rough surface, to promote the rotary movement of the strips of mixed plastic material. Likewise, the presence of grooves or ribs on the fixed wall of the annular chamber, at least in the region where the plastic mass enters the chamber, helps to divide the plastic mass into separate, non-contiguous pieces, at the start of the mixing process.
CLAIMS
1. Continuously functioning apparatus, intended for the mixing of plastic masses, comprising an elongated chamber with a substantially annular section in the plane normal to the longitudinal axis, means intended to produce a relative rotary movement, around said longitudinal axis , between the internal and external walls of said annular chamber, and a means intended to introduce the plastic mass, into the chamber, at one of its ends or in the vicinity of the latter.