Appareil pour le broyage de matières solides contenues dans les ordures ménagères La présente invention concerne un appareil pour le broyage de matières solides contenues dans les ordures ménagères ou déchets simi laires, et destiné à réduire ces matières solides en particules permettant leur évacuation par les tuyauteries usuelles du tout-à-l'égout.
Un but de l'invention est de créer un appareil de broyage de ce genre exerçant une action de broyage plus rapide et plus efficace que celle obtenue jusqu'ici.
Selon l'invention, l'appareil de broyage de matières solides contenues dans les ordures ménagères, permettant leur évacuation par les tuyauteries usuelles du tout-à-l'égout, est carac térisé en ce qu'il comprend un corps raccordé à l'orifice d'écoulement d'un bassin et susceptible d'être traversé par lesdites ordures, une chambre de broyage présentant des couteaux fixes, montée dans la partie inférieure de ce corps et présentant au bord inférieur une lèvre rentrante à encoches, un disque rotatif tournant à l'intérieur de ladite lèvre à encoches, plusieurs couteaux montés sur le pourtour de la chambre de broyage au-dessus de la lèvre à encoches et dont les arêtes de coupe font saillie vers l'intérieur,
plusieurs marteaux articulés à la face supérieure dudit disque rotatif de façon à pouvoir être projetés vers l'extérieur par la force centrifuge et en direction des cou teaux desquels ils ne sont alors séparés que par un faible jeu nécessaire au fonctionnement, le tout étant agencé de manière qu'il n'existe qu'un faible jeu entre le disque rotatif et la lèvre à encoches de la chambre de broyage et que pendant la rotation de ce disque, les matières solides tombant sur celui-ci soient broyées par la coopération des marteaux et des couteaux et réduites en particules d'une grosseur telle que celles-ci puissent tomber à travers les encoches de la lèvre de la chambre de broyage en vue de leur évacuation,
les encoches ménagées dans cette lèvre étant telles que seules les particules ayant une grosseur déterminée puissent les traverser.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention: La fig. 1 en est une vue en coupe verticale. La fig. 2 est une vue en coupe axiale de l'obturateur et montre un clapet dans la position d'ouverture.
La fig. 3 est une vue, à plus grande échelle, par-dessous d'un détail de la chambre de broyage.
La fig. 4 est une vue en élévation, à plus grande échelle, de la chambre de broyage, avec partie arrachée permettant de voir une partie des couteaux.
La fig. 5 est une vue en coupe horizontale partielle suivant la ligne 5-5 de la fig. 4, à la même échelle que les fig. 3 et 4, montrant quelques-uns des couteaux. La fig. 6 est une vue en plan d'un disque rotatif, à la même échelle que les fig. 3 à 5, montrant deux marteaux montés sur le disque.
Dans le fond 1 d'un évier ou d'un bassin similaire est encastré un dispositif d'écoulement comportant un raccord à bride 2, dont la bride est pressée sur la face supérieure du fond 1 du bassin. Pour assurer l'étanchéité du joint, une rondelle d'étanchéité 3 est serrée par une rondelle métallique 4 contre la face inférieure du bassin autour du raccord à bride 2. Une bague de serrage 5 est vissée sur une partie filetée du raccord à bride 2 jusqu'à ce que la face inférieure de la bague affleure le bord inférieur du raccord. Plusieurs, par exemple six, boulons 6 sont vissés dans la bague de serrage 5, et leurs têtes portent contre la rondelle 4. Le raccord à bride 2 est maintenu de cette manière dans l'orifice du bassin.
Le diamètre de la partie inférieure du raccord est réduit de façon à former un épaule ment intérieur 7 sur lequel peut reposer normale ment un obturateur 8. Cet obturateur comporte un clapet 9 dont la tige 10 coulisse dans une douille 11 présentant une rainure. Un ergot 12 (fig. 2) solidaire de la tige 10 peut se déplacer dans la rainure lorsqu'il est amené en regard de celle-ci. Lorsqu'on le désire, on peut faire tourner le clapet 9 pour décaler angulairement l'ergot 12 par rapport à la rainure et maintenir le clapet 9 ouvert de la manière représentée à la fig. 2.
Un corps 13, destiné à guider les ordures ménagères contenant des matières solides à broyer est fixé au raccord 2 du bassin avec inter position d'une rondelle d'étanchéité 14. Le pourtour du corps 13 et celui de la bague de serrage 5 sont profilés de la manière indiquée à la fig. 1 pour permettre de fixer le corps 13 à la bague de serrage au moyen d'un collier 15 en deux pièces présentant intérieurement une rainure périphérique 16 de section en V, par simple serrage de vis 17.
La partie inférieure du corps 13 est déportée latéralement par rapport à la partie supérièure. Dans cette partie inférieure du corps est encas trée une chambre de broyage 18 qui sera décrite en détail en regard des fig. 3, 4 et 5. On voit dans ces figures que plusieurs couteaux 19 sont disposés sur le pourtour de la paroi intérieure 20 de la chambre de broyage 18, de façon que leurs arêtes coupantes fassent saillie vers l'intérieur.
La forme et la disposition particulières des cou teaux, représentées dans le dessin, se sont révé lées particulièrement efficaces en ce sens que les corps solides sont guidés le long d'un trajet hélicoïdal descendant, et broyés par la rotation de marteaux articulés aux disques rotatifs qui seront décrits plus loin. On voit notamment à la fig. 5 que les faces postérieures de certains cou teaux sont évidées de la manière indiquée en 21, de sorte que les parties ainsi évidées des cou teaux font moins saillie sur la paroi que les parties non évidées. La disposition des couteaux représentée pour le secteur x-x des fig. 4 et 5 est répétée cinq fois sur le pourtour intérieur de la chambre de broyage.
Le surface périphérique extérieure de la chambre de broyage présente une forme et des dimensions permettant de l'encastrer dans la partie inférieure du corps 13, sa face supérieure 23 venant buter contre un épaulement 24 ménagé dans ce corps 13. Les arêtes des cou teaux 19 sont meulées ou usinées autrement de façon à être situées sur le pourtour d'un cylindre de la manière représentée à la fig. 5.
La partie supérieure de la chambre de broyage présente, sur sa paroi intérieure, des dents en saillie 19a dont les arêtes sont situées sur un cylindre ayant un diamètre inférieur à celui du cylindre sur lequel sont situées les arêtes des couteaux 19. Les arêtes de ces dents ne sont pas meulées comme les arêtes des couteaux 19, et elles ne sont pas aussi rappro chées les unes des autres. Une lèvre rentrante 19b présentant des encoches 43 fait corps avec le bord inférieur de la chambre de broyage, et la face intérieure de cette lèvre 19b est meulée de façon à être située sur le cylindre inscrit entre les arêtes des couteaux 19. La chambre de broyage se présente sous la forme d'une pièce de fonderie, les couteaux venant de moulage à la forme appropriée.
La matière dont est formée cette chambre est un acier spécial ayant des propriétés appropriées de dureté et de ténacité pour résister aux con traintes auxquelles elle est soumise. Les faces annulaires supérieure et inférieure, ainsi qu'une partie de la surface cylindrique extérieure, sont rectifiées pour former des surfaces permettant le centrage de la chambre de broyage à l'in térieur du corps 13.
Au bord inférieur du corps principal est fixé par des moyens appropriés un anneau 26 présentant une tubulure latérale 27 dans la quelle peut être montée une tuyauterie abou tissant à l'égout. Un fond 28 formant support est encastré dans l'anneau 26, dans lequel il est maintenu par des boulons ou des éléments si milaires 25. Le fond 28 présente sur sa face supérieure une gorge annulaire 29 formant une gouttière située directement au-dessous des couteaux 19 de la chambre de broyage. Cette gouttière communique avec la tubulure 27. Le fond 28 maintient également la chambre de broyage 18 en place dans le corps 13 par l'intermédiaire de moyens appropriés. La cham bre de broyage est donc maintenue immobile.
Le fond 28 porte un moteur électrique 30 dont l'arbre 31 passe dans une douille d'espa cement 32. Cette douille 32 est entourée d'une garniture encastrée dans une rainure annulaire 33 du fond 28. Un disque déflecteur 34 est inter posé entre le moteur et le fond 28, tandis qu'un disque de protection 35 est serré entre la douille d'espacement 32 et une autre douille d'espace ment 36. Le -disque de protection et les deux douilles tournent avec l'arbre 31 du moteur. La garniture que contient la rainure 33 empêche le liquide de s'écouler entre la douille d'espa cement 32 et le fond 28.
Le liquide qui, éven tuellement, s'échapperait au-delà de la garni ture serait projeté vers l'extérieur par le disque de protection rotatif sous l'action de la force centrifuge et, de plus, le disque déflecteur 34 protège les enroulements du moteur contre toute détérioration par l'eau qui pourrait passer au-delà de la garniture 33.
Sur l'arbre 31 est fixé un disque rotatif 37 représenté à la fig. 6.
Ce disque est circulaire et son diamètre est tel qu'il peut tourner à l'intérieur de la lèvre à encoches 19b de la chambre de broyage, dans la position que montre la fig. 1, un faible jeu nécessaire à la rotation étant ménagé entre la lèvre 19b et le pourtour extérieur du disque rotatif.
Lors de la fabrication du disque rotatif 37, on découpe à l'emporte-pièce deux disques élémentaires dans une tôle d'acier. Le disque supérieur présente des butées d'arrêt 45 formées par emboutissage ou découpage, tandis que le disque inférieur présente une ou plusieurs, par exemple trois, ailettes 46 formées par découpage d'une partie triangulaire du disque et pliées vers le bas le long d'un de leurs bords, de façon à être sensiblement perpendiculaires au disque. Les deux disques élémentaires sont assemblés par des points de soudure et forment ainsi ensemble le disque rotatif 37. Les ailettes 46 constituent un moyen solidaire du disque rotatif et coopérant avec la gouttière 29 pour refouler les ordures broyées vers la tubulure 27.
Deux marteaux 38 sont articulés sur le disque rotatif 37 au moyen de pivots 39. L'agencement des marteaux articulés est tel que ceux-ci soient projetés vers l'extérieur par la force centrifuge pendant la rotation du disque, en direction des couteaux 19, desquels ils sont cependant séparés par un faible jeu. Les deux pivots sont engagés dans une potence 40 qui est, de préférence, une pièce de fonderie en cuivre rouge, usinée de manière appropriée et serrée sur le disque rotatif au moyen d'un écrou 41 qui maintient ainsi la potence 40, le disque rotatif 37, les deux douilles d'espacement 32 et 36 et le disque de protection 35 dans leurs positions relatives correctes sur l'arbre 31, de sorte que tous ces éléments tournent avec cet arbre.
La potence 40 présente à sa partie supérieure deux bras percés chacun d'un trou 42 dans lequel est engagée l'extrémité supérieure du pivot 39 correspondant. L'autre extrémité de ce pivot est engagée dans un trou pratiqué dans le disque rotatif. Le pivot est épaulé, ce qui permet de le maintenir solidement entre le disque et la potence, tandis que le marteau peut pivoter librement. Les marteaux ont la forme repré sentée dans le dessin qui montre que l'arête supérieure et extérieure est taillée en biseau de la manière indiquée en 44; ils sont de pré férence en cuivre rouge.
Pour limiter l'angle de pivotement des marteaux, le disque rotatif présente les butées 45 précitées. Les marteaux sont conformés et disposés de façon qu'ils passent tout juste en regard des couteaux 19 lorsqu'ils occupent la position que montre la fig. 6.
Les trois ailettes 46 partent de la face infé rieure du disque rotatif et leur forme est déter minée de façon qu'elles puissent se déplacer dans la gouttière annulaire 29 en vue de chasser les corps solides broyés ayant passé au-delà des couteaux 19, et de les évacuer par la tubulure 27.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: après avoir fait démarrer le moteur qui tourne alors dans le sens senestrorsum lorsqu'on regarde la face supérieure du disque rotatif (fig. 6), on retire l'obturateur 9 et on laisse tomber les ordures ménagères ou déchets similaires dans le corps 13 et sur le disque 37. Pendant la descente des corps solides, les mar teaux ont tendance à glisser sur les éléments les plus durs et les plus tenaces en pivotant en arrière par rapport au sens de leur déplacement angulaire, et à revenir ensuite à la position initiale après le passage de l'obstacle. Les corps solides ont tendance à se déplacer dans le sens de la rotation et vers le bas grâce à la forme et à la disposition des couteaux 19 et des dents 19a.
Pendant ce mouvement hélicoïdal descendant, une action de broyage s'exerce par la coopéra tion des marteaux et des couteaux, de sorte que les corps solides présents dans les ordures sont broyés. Les couteaux sont conformés de façon qu'il en résulte une action efficace de déchiquetage ou de broyage. Il faut également noter que les arêtes antérieures des couteaux 19 et des dents 19a contribuent à l'obtention d'une action efficace de déchiquetage.
Au fur et à mesure que les corps solides sont broyés ou déchiquetés, chaque particule tombe entre les couteaux et le pourtour du disque rotatif à travers l'une des encoches 43 jusque dans la gouttière, où elle est chassée par les ailettes en direction de la tuyauterie d'évacua tion qui la conduit à l'égout de la manière usuelle. Cette action est généralement facilitée par un courant d'eau traversant l'appareil.
Lorsqu'un gros morceau ou un morceau tenace vient se coincer entre les couteaux, et si les marteaux sont incapables de le réduire au premier passage, chaque marteau pivote autour de son pivot, ce qui crée un espace entre les couteaux sur lesquels le morceau est coincé et le bord extérieur de chaque marteau.
Si le morceau est plus petit que l'espace existant entre les couteaux et l'extrémité des bras de la potence, le marteau glisse sur le corps solide et lorsqu'il est de nouveau libéré il est projeté vers l'extérieur par la force centrifuge jusqu'à ce qu'il rencontre un autre corps solide arrêté ou la butée 45. Etant donné que les corps solides ont tendance à se déplacer dans le sens de la rotation du disque rotatif, ceux qui vien nent en contact avec les dents 19a ont tendance à s'user, ce qui aide à leur broyage.
En ce qui concerne la vitesse de rotation du disque rotatif; on a constaté que la vitesse de 1450 tours-minute convient bien.
Apparatus for crushing solid materials contained in household refuse The present invention relates to an apparatus for crushing solid materials contained in household refuse or similar waste, and intended to reduce these solid materials into particles allowing their evacuation through the usual piping from all to the sewer.
An object of the invention is to create a grinding apparatus of this kind exerting a grinding action that is faster and more efficient than that obtained hitherto.
According to the invention, the apparatus for grinding solid materials contained in household waste, allowing their evacuation through the usual mains drainage, is characterized in that it comprises a body connected to the outlet of a basin and capable of being crossed by said garbage, a grinding chamber having fixed knives, mounted in the lower part of this body and having at the lower edge a re-entrant lip with notches, a rotating rotating disc inside said notched lip, several knives mounted on the perimeter of the grinding chamber above the notched lip and whose cutting edges project inward,
several hammers articulated to the upper face of said rotating disc so as to be able to be projected outwards by centrifugal force and in the direction of the knives from which they are then separated only by a small clearance necessary for operation, the whole being arranged in so that there is only a small clearance between the rotating disc and the notched lip of the grinding chamber and that during the rotation of this disc, the solids falling on it are crushed by the cooperation of the hammers and knives and reduced to particles of a size such that they can fall through the notches in the lip of the grinding chamber for discharge,
the notches formed in this lip being such that only particles having a determined size can pass through them.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus which is the subject of the invention: FIG. 1 is a vertical sectional view thereof. Fig. 2 is an axial sectional view of the shutter and shows a valve in the open position.
Fig. 3 is a view, on a larger scale, from below of a detail of the grinding chamber.
Fig. 4 is an elevational view, on a larger scale, of the grinding chamber, with part broken away allowing part of the knives to be seen.
Fig. 5 is a partial horizontal sectional view taken along line 5-5 of FIG. 4, on the same scale as in FIGS. 3 and 4, showing some of the knives. Fig. 6 is a plan view of a rotating disc, on the same scale as FIGS. 3 to 5, showing two hammers mounted on the disc.
In the bottom 1 of a sink or a similar basin is embedded a flow device comprising a flange connection 2, the flange of which is pressed on the upper face of the bottom 1 of the basin. To ensure the tightness of the joint, a sealing washer 3 is clamped by a metal washer 4 against the underside of the basin around the flange connection 2. A clamping ring 5 is screwed onto a threaded part of the flange connection 2 until the underside of the ring is flush with the lower edge of the fitting. Several, for example six, bolts 6 are screwed into the clamping ring 5, and their heads bear against the washer 4. The flange connection 2 is held in this way in the orifice of the basin.
The diameter of the lower part of the connector is reduced so as to form an internal shoulder 7 on which a shutter 8 can normally rest. This shutter comprises a valve 9, the rod 10 of which slides in a sleeve 11 having a groove. A lug 12 (FIG. 2) integral with the rod 10 can move in the groove when it is brought opposite the latter. When desired, the valve 9 can be rotated to angularly offset the lug 12 with respect to the groove and keep the valve 9 open as shown in FIG. 2.
A body 13, intended to guide household waste containing solid materials to be ground is fixed to the connection 2 of the basin with the interposition of a sealing washer 14. The periphery of the body 13 and that of the clamping ring 5 are profiled as shown in fig. 1 to allow the body 13 to be fixed to the clamping ring by means of a two-piece collar 15 having a peripheral groove 16 of V-section internally, by simply tightening the screws 17.
The lower part of the body 13 is offset laterally with respect to the upper part. In this lower part of the body is embedded a grinding chamber 18 which will be described in detail with reference to FIGS. 3, 4 and 5. It can be seen in these figures that several knives 19 are arranged around the perimeter of the inner wall 20 of the grinding chamber 18, so that their cutting edges project inwardly.
The particular shape and arrangement of the knives, shown in the drawing, have been found to be particularly effective in that the solid bodies are guided along a descending helical path, and crushed by the rotation of hammers articulated to the rotating discs. which will be described later. It can be seen in particular in FIG. 5 that the rear faces of certain knives are recessed in the manner indicated at 21, so that the thus recessed portions of the knives project less from the wall than the non-recessed portions. The arrangement of the knives shown for the sector x-x of FIGS. 4 and 5 is repeated five times around the inner periphery of the grinding chamber.
The outer peripheral surface of the grinding chamber has a shape and dimensions allowing it to be fitted into the lower part of the body 13, its upper face 23 abutting against a shoulder 24 formed in this body 13. The edges of the knives 19 are ground or otherwise machined so as to be located around the periphery of a cylinder in the manner shown in FIG. 5.
The upper part of the grinding chamber has, on its inner wall, projecting teeth 19a whose edges are located on a cylinder having a diameter smaller than that of the cylinder on which the edges of the knives 19 are located. teeth are not ground like the edges of the knives 19, and they are not so close to each other. A re-entrant lip 19b having notches 43 is integral with the lower edge of the grinding chamber, and the inner face of this lip 19b is ground so as to be situated on the cylinder inscribed between the edges of the knives 19. The grinding chamber is in the form of a foundry part, the knives coming from molding to the appropriate shape.
The material of which this chamber is formed is a special steel having suitable properties of hardness and toughness to withstand the stresses to which it is subjected. The upper and lower annular faces, as well as a part of the outer cylindrical surface, are ground to form surfaces allowing the centering of the grinding chamber inside the body 13.
At the lower edge of the main body is fixed by suitable means a ring 26 having a lateral pipe 27 in which can be mounted a pipe ending in the sewer. A bottom 28 forming a support is embedded in the ring 26, in which it is held by bolts or such elements 25. The bottom 28 has on its upper face an annular groove 29 forming a gutter located directly below the knives. 19 of the grinding chamber. This gutter communicates with the pipe 27. The bottom 28 also maintains the grinding chamber 18 in place in the body 13 by means of suitable means. The grinding chamber is therefore kept stationary.
The base 28 carries an electric motor 30, the shaft 31 of which passes through a spacer sleeve 32. This sleeve 32 is surrounded by a gasket embedded in an annular groove 33 of the base 28. A deflector disc 34 is interposed between the motor and the bottom 28, while a protective disc 35 is clamped between the spacer sleeve 32 and another space sleeve 36. The protective disc and the two bushes rotate with the shaft 31 of the engine. The gasket contained in the groove 33 prevents liquid from flowing between the spacer sleeve 32 and the bottom 28.
The liquid which, if any, would escape beyond the packing would be projected outwards by the rotating protective disc under the action of centrifugal force and, moreover, the deflector disc 34 protects the windings of the engine against any damage caused by water that could pass beyond the seal 33.
On the shaft 31 is fixed a rotating disc 37 shown in FIG. 6.
This disc is circular and its diameter is such that it can rotate inside the notched lip 19b of the grinding chamber, in the position shown in FIG. 1, a small clearance necessary for rotation being provided between the lip 19b and the outer periphery of the rotating disc.
During the manufacture of the rotating disc 37, two elementary discs are punched out from a sheet of steel. The upper disc has stops 45 formed by stamping or cutting, while the lower disc has one or more, for example three, fins 46 formed by cutting a triangular portion of the disc and bent down along it. 'one of their edges, so as to be substantially perpendicular to the disc. The two elementary discs are assembled by welding points and thus together form the rotating disc 37. The fins 46 constitute a means integral with the rotating disc and cooperating with the gutter 29 for discharging the crushed garbage towards the pipe 27.
Two hammers 38 are articulated on the rotating disc 37 by means of pivots 39. The arrangement of the articulated hammers is such that they are thrown outwards by centrifugal force during the rotation of the disc, in the direction of the knives 19, from which they are, however, separated by a small clearance. The two pivots are engaged in a bracket 40 which is preferably a red copper casting, suitably machined and clamped to the rotating disc by means of a nut 41 which thus maintains the bracket 40, the rotating disc 37, the two spacer sleeves 32 and 36 and the protective disc 35 in their correct relative positions on the shaft 31, so that all these elements rotate with this shaft.
The bracket 40 has at its upper part two arms each pierced with a hole 42 in which the upper end of the corresponding pivot 39 is engaged. The other end of this pivot is engaged in a hole made in the rotating disc. The pivot is stepped, which allows it to be held securely between the disc and the stem, while the hammer can pivot freely. The hammers have the shape shown in the drawing which shows that the top and outer edge is bevelled as shown at 44; they are preferably made of red copper.
To limit the pivot angle of the hammers, the rotating disc has the abovementioned stops 45. The hammers are shaped and arranged so that they pass just opposite the knives 19 when they occupy the position shown in FIG. 6.
The three fins 46 start from the lower face of the rotating disc and their shape is determined so that they can move in the annular gutter 29 in order to drive out the ground solid bodies which have passed beyond the knives 19, and to evacuate them through tubing 27.
The operation of the device is as follows: after starting the motor which then turns in the senestorsum direction when looking at the upper face of the rotating disc (fig. 6), the shutter 9 is removed and the household refuse or similar wastes in the body 13 and on the disc 37. During the descent of the solid bodies, the hammers tend to slide on the hardest and most stubborn elements while pivoting backwards in relation to the direction of their movement angular, and then return to the initial position after passing the obstacle. Solid bodies tend to move in the direction of rotation and downward due to the shape and arrangement of knives 19 and teeth 19a.
During this downward helical movement, a crushing action is exerted by the cooperation of hammers and knives, so that the solid bodies present in the refuse are crushed. The knives are shaped so that an efficient shredding or crushing action results. It should also be noted that the front edges of the knives 19 and the teeth 19a contribute to obtaining an effective shredding action.
As the solids are crushed or shredded, each particle falls between the knives and the periphery of the rotating disc through one of the notches 43 into the gutter, where it is driven by the fins in the direction of the evacuation piping which leads it to the sewer in the usual way. This action is generally facilitated by a current of water passing through the apparatus.
When a large piece or stubborn piece gets stuck between the knives, and if the hammers are unable to reduce it on the first pass, each hammer rotates around its pivot, creating a gap between the knives on which the piece is. jammed and the outer edge of each hammer.
If the piece is smaller than the space between the knives and the end of the gallows arms, the hammer slides over the solid body and when released again it is thrown outwards by centrifugal force until it meets another stopped solid body or the stop 45. Since the solid bodies tend to move in the direction of the rotation of the rotating disc, those which come into contact with the teeth 19a have tendency to wear out, which helps in their grinding.
With regard to the rotational speed of the rotating disc; it has been found that the speed of 1450 revolutions per minute is suitable.