Broyeuse utilisable notamment dans l'industrie du chocolat. Cette invention a, irait à une broyeuse utilisable notamment dans l'industrie du cho colat et phis spécialement .à une machine à broyer ou à. triturer ,à. l'aide de laquelle des substances solides et semi-solides peuvent être broyées à un degré de finesse comparable ou égal à celui des particules, réduites à un état colloïdal ou moléculaire.
Dans la. fabrication du chocolat, il est né cessaire: 1 de torréfier les amandes de cacao; ? de concasser et écosser ces amandes; 3 de broyer les amandes torréfiées et concassées; -1 de mélanger les amandes de cacao broyées avec du beurre de cacao, .du sucre, du lait, etc.; 5 de faire passer le mélange à travers une machine finisseuse et 6 de triturer le mélange dans une couche pour obtenir le chocolat.
Un grand nombre de machines sont néces saires pour réaliser les diverses opérations, et comme la qualité et l'homogénéité des divers ingrédients employés. dépendent entièrement de la, finesse à laquelle le chocolat et le su- cre sont broyés, des soins et une habileté considérables sont nécessaires.
La présente invention a. pour objet une broyeuse perfectionnée du genre décrit et que représente, à titre d'exemple, le dessin ci annexé, ,dans lequel: La. fig. 1 est une coupe longitudinale ver ticale centrale de la machine; La fig. 2 est une coupe transversale sui vant II-II (fig. 1), cette vue représentant les dents ou surfaces de broyage taillées ou constituées sur un des fonds du cylindre;
La fig. '8 est une coupe transversale sui vant III-III (fig. 1), cette vue représentant les dents ou surfaces .de broyage constituées sur le plateau broyeur flottant; .
La fig. 4 est une coupe transversale sui- vaut IV-IV (fig. 1); La fig. 5 est une vue schématique repré sentant la forme des dents de *broyage dont on se sert, tant sur les pièces fixes que sur les pièces mobiles; La fig. 6 est une vue perspective du ro tor broyeur; .cette vue étant partiellement brisée pour représenter la surface interne d'une des coquilles broyeuses;
La fi,,,. 7 est un détail en coupe à. plus grande échelle représentant une autre cons truction de rotor broyeur; La<B>,-</B> grande 8 est une vue de côté à plut grande échelle du rotor briseur.
Dans ces dessins, et en particulier dans la. fig. 1, @l désigne un cylindre allongé dont les extrémités opposées sont: formées par des fonds ou couvercles 2 et 3.
Le fond 3 est muni d'un prolongement tubulaire ou cylindrique 4 qui se termine à son extrémité externe par un palier 5.
Le fond 2 est égalemen'.,- muni d'un pro longement ou boîtier cylindrique 6 qui et fermé à l'extrémité externe 7 pour recevoir et supporter une vis de réglage 8. L'extrémité interne du prolongement 6 est munie d-un pa lier 9. Les paliers 5 et 9 sont alignés ci supportent un arbre de commande principal généralement désigné par 10.
Sur l'arbre 10 est calé ou autrement fixé à l'intérieur du cylindre un rotor broyeur 11, et une douille composée de deux parties ou coquilles 12 et 13 est intercalée entre ce rotor et le- cylindre A. Les coquilles 12 et 13 sont représentées clairement dans les fig. 1 et 4.
Dans la fig. 4, on voit que ces coquilles constituent conjointement une douille, la ligne de division entre ces coquilles étant indi quée par 14. On remarquera. aussi que cha que coquille est creuse, comme indiqué en 15, pour permettre la circulation d'eau arrivant par un tuyau 16- et partant par un tuyau 17.
La coquille inférieure est également mu nie de tuyaux d'admission et d'échappement d'eau 16a, 17a, et une circulation continue d'eau y est maintenue lorsque la machin fonctionne, étant donné qu'elle produit une quantité de chaleur considérable.
La coquille inférieure est fixée à id:emeure et rigidement dans la moitié inférieure du cylindre par .des goupilles ou organes ana logues 18. Une communication permanente peut, par conséquent, être établie entre la cavité interne de la coquille inférieure et les tuyaux 16a-et 17a.
Par contre, la coquille supérieure est montée -de façon mobile ou flottante par rap port au rotor broyeur, et un certain jeu est par conséquent ménagé entre la surface su périeure de cette coquille et la surface in terne -du cylindre. Dans la pratique, ce jeu n'est que de l'ordre d'un dixième de milli mètre, par exemple, mais ce jeu suffit pour permettre à. la. coquille supérieure de s'élever lorsque la matière à, broyer passe entre la surface interne .de la coquille et la surface externe du rotor broyeur, comme on le verra plus loin.
Comme -la coquille supérieure est libre, un faible jeu est ménagé entre les tuyaux 16 et 17 et le cylindre, comme re présenté en 19 dans la fig. 4, et des presse étoupe 20 sont par conséquent nécessaire pour permettre aux tuyaux 16 et 17 de mon ter ou de descendre librement avec la coquille supérieure libre.
Sur l'arbre de commande 10 sont calés ou a i utrement fixés <B>à</B> Fi il térieur du prolongement cylindrique 4, une vis d'Archimède 21 et ixii rotor briseur ou rotor broyeur préalable 22. La matière à broyer est délivrée par un tuyau 23 à la vis d'Archimède qui l'oblige à pénétrer dans le rotor briseur 22, celui-ci transférant à son tour la matière au cylindre -de broyage proprement dit à, tra vers une série de trous ou ouvertures 24.
Dans la fig. 8, qui représente clairement le rotor briseur, on voit que la surface ex terne de ce rotor présente une série de rai nures hélicoïdales allant d'une extrémité à l'autre du rotor. Ces rainures vont en dimi nuant de profondeur à mesure qu'on se rap proche de l'extrémité d'échappement, et la matière qui reçoit un mouvement @d'avance- ment dudit rotor est par conséquent soumise à des pressions croissantes avant d'être trans féré finalement au cylindre à travers les ou vertures 24.
Le pouvoir d'entraînement de la vis 21 est plus grand que le pouvoir de broyage du ro tor 22. L'excédent et le fait que les rainures hélicoïdales vont en diminuant de profon deur vers l'extrémité d'échappement ont comme résultat que la, matière est soumise à une pression considérable ainsi qu'à. une ac tion de glissement. Les faces antérieures. des rainures sont car conséquent inclinées comme indiqué en 25, et les faces externes sont apla ties comme indiqué en 26, de sorte que, lors que la. matière glisse, il se forme une couche, mince entre les faces planes externes 26 et la. surface interne du cylindre 4.
Cette cou che mince permet le glissement de la matière et soumet en outre celle-ci à une action de trituration ou de broyage en même temps qu'à. une pression, étant donné que le jeu en tre les faces planes 26 et le diamètre interne chi cylindre 4- est tel que la couche mince constituée ne peut guère posséder plus de 5 à 8 centièmes de millimètre.<B>Il</B> y a lieu de re marquer ici que les divers ingrédients dont on envisage ici le broyage sont les amandes de cacao torréfiées et concassées, le sucre, le beurre de cacao, le lait, etc.
Les amandes de caco concassées peuvent être composées de morceaux de 5 à 7 millimètres environ, par exemple, et il faut que ces morceaux soient brisés, puis finement pulvérisés et mélangés avec le sucre, le lait et le beurre de cacao pour produire finalement l- chocolat. Le beurre de cacao produit un mélange sensible ment fluide qui contient les morceaux d'a mande de cacao, le sucre et le lait en suspen sion, le tout ayant une consistance sirupeuse ou étant en tous cas suffisamment fluide pour couler sous l'action de la pesanteur ou d'une faible pression et passer par le tuyau 23 dans la vis d'Archimède 21.
Ainsi qu'on l'a dit précédemment, cette vis délivre les in- -rédients mélangés au rotor briseur 22. Les saillies hélicoïdales constituées à la surface externe de ce rotor jouent le double rôle d'ai der la vis d'Archimède à transférer la ma tière au cylindre proprement dit et de ré duire le sucre et, les morceaux d'amande à un état relativement fin, quoique granulaire, avant leur transfert au cylindre. C'est pour cette raison que le rotor 22 est appelé rotor briseur, étant donné qu'il joue le rôle de ré- duire les ingrédients reçus sous forme de morceaux relativement gros en une masse plastique relativement fine.
L'extrémité interne du rotor 22 est mu nie d'une saillie en forme de came 22a. La matière s'échappant du rotor briseur pénè tre dans un espace annulaire 24a. La saillie 22a agit sur cette matière et la refoule à travers les ouvertures 24 dans un cylindre, ce qui termine la première phase de l'opération de broyage, savoir l'écrasement ou broyage préalable des morceaux relativement gros.
Le broyage s'effectue, dans le présent exemple, en trois phases, la première phase étant celle effectuée par le rotor 22 et qui a déjà été décrite. La seconde phase est effec tuée à l'aide d'un plateau de broyage flot tant indiqué généralement en 30. Ce plateau est monté sur l'arbre 10, de façon qu'il puisse se mouvoir librement dans la direc tion longitudinale de cet arbre. Il est toute fois contraint à participer au mouvement de rotation de l'arbre 10 et du rotor broyeur principal 11, étant donné qu'un ou plusieurs goujons 31 établissent une liaison motrice en tre ce plateau et le rotor.
La face externe du plateau 30 est repré sentée clairement dans les fig. 1 et 3. Elle pré sente une série de nervures ,annulaires 32 et une série -de rainures annulaires intermédiaires 33. Les nervures 32 sont munies sur leurs faces de dents 34 ayant la forme représentée dans la fig. 5 et disposées tangentiellement comme représenté dans la fig. 3. La face interne du fond de cylindre 3 présente également des nervures annulaires 35 et des rainures annu laires 36 coïncidant respectivement avec les nervures et rainures du plateau.
Les nervures 35 présentent sur leur face externe des dents 37 qui coopèrent avec les dents 34, les dents 34 et 37 ayant sensiblement la même forme et la même structure générale, comme indiqué schématiquement dans la fig. 5.
La matière qui a été soumise à une action d'écrasement et de broyage préalable entre le rotor briseur 22 et la face interne du cylin dré 4 et qui pénètre dans le cylindre par les ouvertures 24 est soumise à. la. seconde phase du broyage dans son passage entre le plateau broyeur 30 et la face interne du fond de cy lindre 3. La matière arrive d'abord dans la rainure interne 38 et s'y accumule jusqu'à ce que cette rainure soit devenue complète ment pleine. Elle s'échappe alors sous pres sion par des trous 39 qui l'amènent entre les dents du premier groupe de dents de broyage coopérantes constituées sur les surfaces op posées des nervures .10 et 41 situées le plus à l'intérieur.
Lorsque la matière a été sou mise à l'action @de broyage et @de trituration des dents constituées sur les deux nervures internes 40 et 41, elle pénètre dans la rai nure annulaire et concentrique 42, puis passe entre le groupe suivant de dents de broyage coopérantes, d'où elle est transférée à l'inté rieur de la creusure annulaire constituée par les rainures 33 et 36. Elle s'échappe alors de cette creusure pour pénétrer dans une zone située entre les dents de broyage constituées cintre la surface du cylindre et la nervure 32 située le plus à l'extérieur, puis passe finale ment de cette zone à l'espace annulaire indi qué en 43.
Ceci termine la seconde phase du bro,#-age, mais. avant de continuer la, ,descrip- tion, on décrira d'une façon plus détaillée la forme et le rôle particuliers des dents de broyage.
Dans les fig. 1 et 5, -on remarquera. que les dents constituées sur la surface interne <B>du</B> fond de cylindre 3 sont fixes et que les dents opposées constituées sur les .nervures du plateau broyeur 30 sont continuellement ani mées d'un mouvement -de rotation. Les dents fixes sont indiques en 37 dans la. fis. 5 et les .dents rotatives êu mobiles sont indiquées en 34, la direction du mouvement,de ces dents étant indiquée par la flèche a. Les dents fixes et les dents mobiles sont de même forme et -de même construction. Chaque ,dent possède une face verticale 44, une face inclinée 45 et une face plane 46.
Lorsque la matière à broyer est admise entre les :dents, elle pénètre dans les poches en forme de coin 47, et,comme les poches 47 d'une des surfaces sont fixes tan dis que les poches 47a de la surface opposée se meuvent continuellement,.
la matière ad mise aux poches en forme de coin peut être considérée eomme étant uraduellement étirée sous forme d'une couche mince, puis triturée entre les surfaces planes coopérantes 46 et 46a. Bien entendu, cette opération .consistant à étirer la matière sous forme d'une couche mince et à la soumettre ensuite à une action de trituration entre les surfaces planes 46 et 46a est répétée un grand nombre de fois entre les divers groupes de dents, et il est par con séquent possible que chacune des particules solides soit soumise à, une action .de tritura tion plusieurs milliers de fois avant qu'elle soit finalement transférée à,
l'espace annulaire indiqué en -13. On remarquera. qu'étant donné que chacune des particules solides est sou mise d'une façon répétée à. cette action de tri turation, son diamètre diminue graduelle ment.
On remarquera en outre que les faces ver ticales 44, 44a des dents @de broyage fixes et mobiles s'éloignent constamment l'une de L'autre et que les faces en forme de coin 45 et 45a se rapprochent constamment l'une,de l'au tre. Le fait que les faces verticales s'éloi gnent constamment l'une de l'autre est impor tant en ce sens que ceci évite toute action de cisaillement entre les dents et, en outre, em pêche ou au moins diminue toute action ten dant à émousser les pointes des dents, indi quées en 48 et 48a.
Le fait que les faces inclinées 45 et 45-'c se rapprochent continuellement l'une de l'a:u- tre est aussi important en ce sens que c'est de ce mouvement ou action que dépend l'éti rage de la matière sous forme d'une couche mince qui est triturée et soumise à une pres sion considérable dans son passage entre les surfaces coopérantes planes indiquées en 46 et 46a.
La troisième phase ou phase finale (le l'action -de broyage a lieu entre la surface ex terne du cylindre broyeur rotatif principal 11 et les surfaces internes :des coquilles 12 et 13. Des dents .de broyage de forme identique à celle -des dents représentées dans la fis. 5 sont constituées sur la surface externe du. ro tor 11 et sur la surface interne des coquilles 12 et 13, la seule différence .avec les .dents de la fig. 5 étant que les dents du rotor, de même que celles des coquilles sont .disposées suivant des hélices de très grand pas.
En d'autres termes, chacune des dents du rotor s'étend d'une extrémité à l'autre -du cylindre et sur un arc inférieur à 180 . Les dents constituées sur la surf ace interne des co quilles 12 et 13 sont elles-mêmes -disposées hélicoïdalement et le pas de chaque dent est sensiblement le même que .celui .des :dents .du rotor.
La - matière provenant de la seconde phase du broyage, laquelle matière pénètre dans la chambre annulaire 43 et est destinée à être soumise à la troisième phase ou phase finale de broyage, est reçue dans l'espace.cons- titué entre les coquilles et le rotor principal au point 50.
Elle avance le long de la sur face externe -du rotor broyeur principal, dans la direction de la flèche b (fig. 1), c'est-à-dire entre la surface externe dudit rotor et la sur face interne des coquilles 12 et 13, et elle est finalement reçue à l'intérieur d'un organe d'entraînement indiqué en 51.
Cet organe transfère à son tour la matière à un tuyau 52, qui peut la ramener au tuyau 23 si l'on désire recommencer le broyage. En cas con traire, elle peut être distribuée par le tuyau 52 sous forme d'un produit terminé.
En raison ,du pas élevé des rainures et dents hélicoïdales -constituées sur la surface externe .du rotor 11 et sur la surface externe des co quilles 12 et 1.3, l'avancement -de la matière est relativement lent.
Le glissement ou trans fert de la .matière d'une rainure à lia suivante ou d'une dent à la suivante est par contre très grand .et la matière est -par conséquent étirés sous forme d'une couche mince et sou mise à. des actions :le trituration répétées avant d'être finalement évacuée par l'organe 51.
Ceci est @dû au. fait que Ses dents ,du rotor et des coquilles sont identiques à celles de la fig. 5 et que la matière est par conséquent soumise à la même action, c'est-à-dire qu'elle est étirée sous forme d'une couche mince par les faces coopérantes -inclinées M- et 115a -et qu'elle est ensuite soumise à une action de trituration, pendant qu'elle est à l'état ,de cou che mince, entre les faces plaines ,
coopérantes 46 et 46a.
Dans la pratique, on .a trouvé qu'il est préférable de ménager un .léger jeu dans les paliers 5 et 9 afin que l'ensemble ide l'arbre 10 et du rotor broyeur principal r11 porté par cet arbre puisse s'élever légèrement lorsqu'une couche mince de matière se forme entre la co quille inférieure et la. surface externe .du ro tor broyeur principal. A cet égard, le rotor broyeur principal et la coquille supérieure 13 peuvent être considérés comme "flottants".
Il s'ensuit 'que, pendant la dernière phase ou phase finale,du broyage, la matière en cours de broyage est soumise non seulement au poids réel de l'arbre 10 et du rotor broyeur principal 11, mais aussi au poids de la co- quille supérieure 13 et @de l'eau de :
circulation passant à l'intérieur de cette coquille. Ce poids est considérable et l'efficacité ide l'ac- tion ,de trituration ou de broyage qui a lieu entre les faces planes coopérantes 46 et 46a des dents de broyage est par conséquent con sidérablement augmentée,
et c'est en raison de la pression exercée et des nombreuses actions de trituration et de broyage auxquelles la ma tière est soumise qu'on .obtient finalement une .matière à un état finement pulvérisé et pouvant être considérée pratiquement comme étant à l'état colloïdal ou moléculaire. Si l'on se reporte à la fig. 1, on remar quera qu'un roulement de butée 60 est porté par l'extrémité ;de l'arbre 10 et qu'un. ressort de compression hélicoïdal 61 .est intercalé en tre ce roulement et l'extrémité interne -de la vis de réglage 8.
Ceci constitue aussi une ca ractéristique importante de la forme d'exécu- tion de l'invention, étant donné que, en aug mentant ou ,diminuant la pression du ressort 61, on peut faire varier ,la pression qui s'exerce entre les faces -du plateau broyeur 3.0 et .le fond -du cylindre 3 et régler par consé quent dans une certaine mesure la finesse de la matière résultant ide la seconde phase-du broyage.
- Au sujet des fig. 1 et 6, on a dit que les dents constituées à la surface externe du ro tor broyeur principal et à la surface interne des coquilles 12 et 13 sont disposées hélic.6ï- dalement. La fig. 7 représente une variante dans laquelle 70 désigne le cylindre, 71 la coquille supérieure, 72 le rotor broyeur prin cipal, 73 ,le plateau broyeur, 74 le fond de cylindre et 7'5 l'arbre de commande principal.
La construction représentée est identique à celle de la fig. 1, excepté que les .dents de broyage sont constituées à la surface externe d'une série de nervures annulaires 76 qui sont espacées les unes des autres, ces nervures et les rainures 7 7 constituées entre elles étant identiques aux nervures et rainures du pla teau 73.
Il est bien entendu que ,d'autres modifica tions du même 5enre peuvent être apportées aux détails de construction :décrits et repré sentés sans sortir -du cadre -de cette invention. En outre, il va de soi que les matières dont sont faits les .divers organes de la machine et le fini @de ces organes pourront varier se lon que le fabricant le jugera approprié aux applications que la machine est appelée à re cevoir.
On a décrit la présente invention en se ré férant à son application à une broyeuse<B>de</B> chocolat, mais il est bien entendu que l'inven tion est applicable au broyage d'un mélange de pigments colorants et .d'huile, peur la fa brication des peintures, par exemple, et qu'elle peut .aussi être appliquée à la fabri cation ides encres et dans d'autres industries dans lesquelles il est essentiel @de broyer fine ment ou pulvériser ides substances solides -ou semi-solides.
Grinder usable in particular in the chocolate industry. This invention would go to a grinder usable in particular in the cho colat industry and phis especially .à a grinding machine or. triturate, to. by means of which solid and semi-solid substances can be ground to a degree of fineness comparable or equal to that of the particles, reduced to a colloidal or molecular state.
In the. making chocolate, it is necessary: 1 to roast the cocoa kernels; ? crush and shell these almonds; 3 to grind the roasted and crushed almonds; -1 mix the ground cocoa kernels with cocoa butter, sugar, milk, etc .; 5 to pass the mixture through a finishing machine and 6 to triturate the mixture in a layer to obtain the chocolate.
A large number of machines are necessary to carry out the various operations, as well as the quality and the homogeneity of the various ingredients used. depend entirely on the fineness to which the chocolate and sugar are crushed, considerable care and skill is required.
The present invention a. for object an improved grinder of the type described and which represents, by way of example, the accompanying drawing, in which: FIG. 1 is a central vertical longitudinal section of the machine; Fig. 2 is a cross section along II-II (FIG. 1), this view showing the teeth or grinding surfaces cut or formed on one of the bottoms of the cylinder;
Fig. 8 is a cross section along III-III (Fig. 1), this view showing the teeth or grinding surfaces formed on the floating grinding plate; .
Fig. 4 is a cross section along IV-IV (Fig. 1); Fig. 5 is a schematic view showing the shape of the grinding teeth which are used, both on the fixed parts and on the moving parts; Fig. 6 is a perspective view of the ro tor crusher; this view being partially broken up to represent the internal surface of one of the crushing shells;
The fi ,,,. 7 is a sectional detail at. larger scale representing another construction of a mill rotor; The <B>, - </B> large 8 is a rather large-scale side view of the breaker rotor.
In these drawings, and in particular in the. fig. 1, @l designates an elongated cylinder whose opposite ends are: formed by bottoms or lids 2 and 3.
The bottom 3 is provided with a tubular or cylindrical extension 4 which ends at its outer end in a bearing 5.
The bottom 2 is also., - provided with a pro longement or cylindrical housing 6 which and closed at the outer end 7 to receive and support an adjustment screw 8. The inner end of the extension 6 is provided with a pa lier 9. The bearings 5 and 9 are aligned and support a main drive shaft generally designated by 10.
On the shaft 10 is wedged or otherwise fixed inside the cylinder a mill rotor 11, and a sleeve composed of two parts or shells 12 and 13 is interposed between this rotor and the cylinder A. The shells 12 and 13 are shown clearly in fig. 1 and 4.
In fig. 4, it can be seen that these shells jointly constitute a socket, the dividing line between these shells being indicated by 14. It will be noted. also that each shell is hollow, as indicated at 15, to allow the circulation of water arriving by a pipe 16- and leaving by a pipe 17.
The lower shell is also provided with water intake and exhaust pipes 16a, 17a, and a continuous circulation of water is maintained therein when the machine is in operation, since it produces a considerable amount of heat.
The lower shell is fixed at id: emeure and rigidly in the lower half of the cylinder by pins or similar members 18. A permanent communication can, therefore, be established between the internal cavity of the lower shell and the pipes 16a. and 17a.
On the other hand, the upper shell is mounted in a movable or floating manner with respect to the mill rotor, and a certain clearance is consequently provided between the upper surface of this shell and the internal surface of the cylinder. In practice, this clearance is only of the order of a tenth of a millimeter, for example, but this clearance is sufficient to allow. the. upper shell to rise as the material to be ground passes between the inner surface of the shell and the outer surface of the mill rotor, as will be seen later.
As the upper shell is free, a small clearance is provided between the pipes 16 and 17 and the cylinder, as shown at 19 in FIG. 4, and cable glands 20 are therefore necessary to allow the pipes 16 and 17 to go up or down freely with the upper shell free.
On the drive shaft 10 are wedged or securely fixed <B> to </B> Fi il ter of the cylindrical extension 4, an Archimedean screw 21 and ixii breaker rotor or pre-mill rotor 22. The material to be ground is delivered by a pipe 23 to the Archimedean screw which forces it to enter the breaker rotor 22, the latter in turn transferring the material to the actual grinding cylinder through to a series of holes or openings 24 .
In fig. 8, which clearly represents the breaker rotor, it can be seen that the external surface of this rotor has a series of helical grooves going from one end of the rotor to the other. These grooves decrease in depth as one moves closer to the exhaust end, and the material which receives an advancing movement of said rotor is therefore subjected to increasing pressures before advancing. finally be transferred to the cylinder through the 24 or vertures.
The driving power of the screw 21 is greater than the crushing power of the rotor 22. The excess and the fact that the helical grooves go decreasing in depth towards the exhaust end result in the , material is subjected to considerable pressure as well as. a sliding action. The anterior faces. grooves are therefore inclined as indicated at 25, and the outer faces are flattened as indicated at 26, so that, when the. material slides, a thin layer is formed between the outer flat faces 26 and 1a. inner surface of cylinder 4.
This thin layer allows the sliding of the material and further submits the latter to a trituration or grinding action at the same time as. a pressure, given that the clearance between the plane faces 26 and the internal diameter chi cylinder 4- is such that the thin layer formed can hardly have more than 5 to 8 hundredths of a millimeter. <B> It </B> It should be noted here that the various ingredients the grinding of which is considered here are roasted and crushed cocoa kernels, sugar, cocoa butter, milk, etc.
Crushed cocoa kernels can be made up of chunks of about 5-7 millimeters, for example, and these chunks need to be broken up, then finely pulverized and mixed with the sugar, milk and cocoa butter to eventually produce l- chocolate. Cocoa butter produces a substantially fluid mixture which contains the pieces of cocoa bean, sugar and milk in suspension, the whole having a syrupy consistency or in any case being sufficiently fluid to flow under the action of gravity or low pressure and pass through pipe 23 into Archimedean screw 21.
As has been said previously, this screw delivers the ingredients mixed to the breaker rotor 22. The helical projections formed at the outer surface of this rotor play the dual role of helping the Archimedes screw to be transferred. the material to the cylinder itself and to reduce the sugar and the almond pieces to a relatively fine, albeit granular, state before being transferred to the cylinder. It is for this reason that the rotor 22 is referred to as a breaker rotor, since it plays the role of reducing the ingredients received as relatively large pieces into a relatively fine plastic mass.
The inner end of the rotor 22 is provided with a cam-shaped projection 22a. The material escaping from the breaker rotor enters an annular space 24a. The projection 22a acts on this material and forces it back through the openings 24 in a cylinder, which completes the first phase of the grinding operation, namely the crushing or preliminary grinding of relatively large pieces.
The grinding is carried out, in the present example, in three phases, the first phase being that carried out by the rotor 22 and which has already been described. The second phase is carried out using a floating grinding plate as indicated generally at 30. This plate is mounted on the shaft 10, so that it can move freely in the longitudinal direction of this shaft. . However, it is forced to participate in the rotational movement of the shaft 10 and of the main crusher rotor 11, given that one or more studs 31 establish a driving connection between this plate and the rotor.
The external face of the plate 30 is shown clearly in figs. 1 and 3. It has a series of annular ribs 32 and a series of intermediate annular grooves 33. The ribs 32 are provided on their faces with teeth 34 having the shape shown in FIG. 5 and arranged tangentially as shown in FIG. 3. The internal face of the cylinder base 3 also has annular ribs 35 and annular grooves 36 respectively coinciding with the ribs and grooves of the plate.
The ribs 35 have, on their external face, teeth 37 which cooperate with the teeth 34, the teeth 34 and 37 having substantially the same shape and the same general structure, as shown schematically in FIG. 5.
The material which has been subjected to a pre-crushing and grinding action between the breaker rotor 22 and the internal face of the cylinder dré 4 and which enters the cylinder through the openings 24 is subjected to. the. second phase of grinding in its passage between the grinding plate 30 and the internal face of the cylinder bottom 3. The material first arrives in the internal groove 38 and accumulates there until this groove has completely become full. It then escapes under pressure through holes 39 which bring it between the teeth of the first group of cooperating grinding teeth formed on the op posed surfaces of the ribs .10 and 41 located furthest inside.
When the material has been subjected to the action of grinding and trituration of the teeth formed on the two internal ribs 40 and 41, it enters the annular and concentric groove 42, then passes between the next group of teeth of co-operating grinding, from which it is transferred to the interior of the annular recess formed by the grooves 33 and 36. It then escapes from this recess to penetrate into a zone located between the grinding teeth formed bends the surface of the cylinder and the rib 32 located outermost, then finally passes from this zone to the annular space indicated at 43.
This ends the second phase of bro, # - age, but. Before continuing with the description, the particular shape and role of the grinding teeth will be described in more detail.
In fig. 1 and 5, you will notice. that the teeth formed on the inner surface <B> of the </B> cylinder base 3 are fixed and that the opposing teeth formed on the ribs of the crusher plate 30 are continuously animated in a rotational movement. The fixed teeth are indicated at 37 in the. done. 5 and the rotating or movable teeth are indicated at 34, the direction of movement of these teeth being indicated by the arrow a. The fixed teeth and the movable teeth are of the same shape and construction. Each tooth has a vertical face 44, an inclined face 45 and a planar face 46.
When the material to be ground is admitted between the teeth, it enters the wedge-shaped pockets 47, and, since the pockets 47 of one of the surfaces are fixed so that the pockets 47a of the opposite surface move continuously, .
the material for the wedge-shaped pockets can be considered to be uradually stretched as a thin layer and then triturated between the cooperating planar surfaces 46 and 46a. Of course, this operation consisting of stretching the material in the form of a thin layer and then subjecting it to a triturating action between the planar surfaces 46 and 46a is repeated a large number of times between the various groups of teeth, and it is therefore possible that each of the solid particles is subjected to a triturating action several thousand times before it is finally transferred to,
the annular space indicated in -13. We will notice. that since each of the solid particles is repeatedly subjected to. this sorting action, its diameter gradually decreases.
It will further be noted that the vertical faces 44, 44a of the stationary and movable grinding teeth are constantly moving away from each other and that the wedge-shaped faces 45 and 45a are constantly approaching one another. the other. The fact that the vertical faces are constantly moving away from each other is important in that this avoids any shearing action between the teeth and, moreover, prevents or at least diminishes any action tending to blunt the tips of the teeth, indicated in 48 and 48a.
The fact that the inclined faces 45 and 45-'c continually approach one another is also important in the sense that it is on this movement or action that the stretching of the material depends. in the form of a thin layer which is triturated and subjected to considerable pressure in its passage between the planar cooperating surfaces indicated at 46 and 46a.
The third or final phase (the grinding action takes place between the outer surface of the main rotary grinding cylinder 11 and the inner surfaces: of the shells 12 and 13. Grinding teeth of identical shape to that of the shells. The teeth shown in Fig. 5 are formed on the outer surface of the rotor 11 and on the inner surface of the shells 12 and 13, the only difference with the teeth of Fig. 5 being that the teeth of the rotor, of same as those of the shells are .disposées following very large pitch propellers.
In other words, each of the teeth of the rotor extends from one end of the cylinder to the other and over an arc of less than 180. The teeth formed on the internal surface of the shells 12 and 13 are themselves -disposed helically and the pitch of each tooth is substantially the same as .celui .des: teeth .du rotor.
The material from the second phase of the grinding, which material enters the annular chamber 43 and is intended to be subjected to the third or final stage of grinding, is received in the space formed between the shells and the main rotor at point 50.
It advances along the outer surface of the main mill rotor, in the direction of arrow b (fig. 1), that is to say between the external surface of said rotor and the internal surface of the shells 12 and 13, and it is finally received inside a drive member indicated at 51.
This member in turn transfers the material to a pipe 52, which can return it to the pipe 23 if it is desired to restart the grinding. Otherwise, it can be distributed through pipe 52 in the form of a finished product.
Due to the high pitch of the grooves and helical teeth -constituted on the outer surface of the rotor 11 and on the outer surface of the shells 12 and 1.3, the advancement of the material is relatively slow.
The sliding or transfer of the material from one groove to the next or from one tooth to the next is, on the other hand, very great. And the material is therefore stretched into a thin layer and subjected to. actions: repeated trituration before being finally evacuated by organ 51.
This is @ due to. fact that Its teeth, rotor and shells are identical to those in fig. 5 and that the material is therefore subjected to the same action, i.e. it is stretched in the form of a thin layer by the cooperating faces - inclined M- and 115a - and that it is then subjected to a trituration action, while it is in the state, of a thin layer, between the plain faces,
cooperatives 46 and 46a.
In practice, it has been found that it is preferable to provide a slight clearance in the bearings 5 and 9 so that the assembly of the shaft 10 and of the main crusher rotor r11 carried by this shaft can rise slightly. when a thin layer of material forms between the lower shell and the. outer surface of the main crusher ro tor. In this regard, the main crusher rotor and the upper shell 13 can be considered "floating".
It follows that, during the last or final phase of grinding, the material being crushed is subjected not only to the actual weight of the shaft 10 and of the main grinding rotor 11, but also to the weight of the co. - upper keel 13 and @ water from:
circulation passing inside this shell. This weight is considerable and the efficiency of the action, of trituration or of grinding which takes place between the cooperating planar faces 46 and 46a of the grinding teeth is consequently considerably increased.
and it is because of the pressure exerted and the many triturating and grinding actions to which the material is subjected that a material is finally obtained in a finely pulverized state and which can be considered practically as being in the state. colloidal or molecular. If we refer to fig. 1, it will be noted that a thrust bearing 60 is carried by the end of the shaft 10 and that a. helical compression spring 61 is interposed between this bearing and the inner end of the adjustment screw 8.
This is also an important feature of the embodiment of the invention, since, by increasing or decreasing the pressure of the spring 61, the pressure exerted between the faces can be varied. -of the crusher plate 3.0 and .the bottom -of the cylinder 3 and consequently adjust to a certain extent the fineness of the material resulting from the second phase of the grinding.
- Regarding fig. 1 and 6, it has been said that the teeth formed on the outer surface of the main crusher rotor and on the inner surface of the shells 12 and 13 are arranged helically. Fig. 7 shows a variant in which 70 designates the cylinder, 71 the upper shell, 72 the main crusher rotor, 73, the crusher plate, 74 the cylinder bottom and 7'5 the main control shaft.
The construction shown is identical to that of FIG. 1, except that the grinding teeth are formed on the outer surface of a series of annular ribs 76 which are spaced apart from each other, these ribs and the grooves 7 7 formed between them being identical to the ribs and grooves of the plate 73.
It is understood that, other modifications of the same 5enre can be made to the construction details: described and shown without departing -from the scope -of this invention. In addition, it goes without saying that the materials from which the various parts of the machine are made and the finish of these parts may vary as the manufacturer deems it appropriate for the applications which the machine is called upon to receive.
The present invention has been described with reference to its application to a <B> chocolate </B> grinder, but it is understood that the invention is applicable to the grinding of a mixture of coloring pigments and .d oil, for the manufacture of paints, for example, and that it can also be applied in the manufacture of inks and in other industries where it is essential to grind or pulverize solid substances - or semi-solids.