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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.