Brevet FR2260299A1 — publié le 19750905

L'invention a pour objet une machine servant à transformer en granulés solides des végétaux fraîchement coupés et destinés principalement, mais non exclusivement, à l'ali- mentation des animaux, notamment du bétail. Cette machine peut traiter toutes les espèces de végétaux ainsi que tous produits dérivés des végétaux ou analogues à ces derniers. On connatt~déaà des machines ou des installations capables de réaliser le séchage ou la déshydratation de l'herbe dans une première phase exécutée à température élevée pouvant atteindre 10000C, puis dans une seconde phase distincte, accomplie séparément et nécessitant une réhumidification partielle du fourrage seché, l'agglomération de ce dernier en granulés solides et secs. Ces machines et installations connues doivent entre alimentées en végétaux préalablement hachés ou coupés en longueurs prédéterminées. l'invention a pour but principal d'apporter une machine capable de transformer des végétaux en granulés solides et secs en une seule opération effectuée sur des végétaux n'ayant subi aucune opération préalable de hachage. Un autre but de l'invention est de parvenir à une machine telle que mentionné ci-dessus qui transforme les végétaux en ne demandant qu'un chauffage modéré économisant les calories, sans nécessiter une déshydratation poussée accomplie uniquement par chauffage, ni de réhumidification ulté rieure. On atteint ces buts, selon l'invention, ainsi que d'autres oui apparattront plus loin au moyen d'une machine comprenant un bati qui supporte un rotor à axe vertical, un premier arbre vertical placé à l'intérieur du rotor et portant des pignons qui engrènent avec le rotor, un second arbre placé à l'extérieur du rotor et portant des pignons qui engrènent avec le rotor, une source de chaleur réglable disposée à l'intérieur du rotor, un carter oui enveloppe le rotor et le second arbre vertical, ce carter ayant dans sa paroi supérieure une ouverture d'alimentation en végétaux, dans sa paroi latérale une ouverture d'entrée d'air soufflé et une ouverture de sortie d'air opposée à l'entrée d'air. le rotor est composé d'une roue dentée supérieure, d'un jeu de couronnes annulaires superposées dont les bords sont alternativement déportés vers l'intérieur et vers l'ex térieur du rotor; des dents disposées circulairement se trouvent entre les couronnes successives en limitant entre elles des passages radiaux et une roue dentée inférieure dite d'extrusion est montée à la partie inférieure du rotor. De préférence, sur la roue dentée supérieure, les intervalles entre les dents sont prolongés en sens radial par un évidement qui se termine par une ouverture tournée vers le bas au voisinage du bord intérieur de la couronne annulaire aui suit cette roue dentée supérieure. Pour mieux faire comprendre I 'invention, on donnera maintenant une description dtun mode préféré de réalisation au cours de laquelle apparattront d'autres caractéristiques de l'invention ainsi que ses avantages. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue générale en élévation eten coupe d'une machine conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation et en coupe, à plus grande échelle, du rotor et des deux arbres qui lui sont associés de la machine de la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle en élévation et en coupe d'une couronne individuelle faisant partie du rotor de la mEme machine, - la figure 4 est une vue de dessus montrant le mode de coopération d'une couronne individuelle et des pignons portés par les deux arbres associés au rotor, - la figure 5 est une représentation simplifiée de dessus d'une machine à quatre rotors conforme à-l1invention. la machine des figures 1 à 4 comprend un b'ati général 1 qui sert à en supporter les divers organes. Ceux-ci se composent principalement d'un rotor creux, désigné par la référence générale 2 et monté libre en rotation gracie à un arbre vertical 3, d'un premier arbre vertical 4 placé à l'intérieur du rotor 2, d'un second arbre vertical 5 placé à l'extérieur du rotor 2o Ce second arbre 5 est l'arbre moteur de l'ensemble; à cet effet, il est accouplé à son extrémité inférieure à un moteur 6. Le rotor 2 comprend une roue dentée supérieure 7 montée sur l'arbre 3, un jeu 8 de couronnes annulaires super posées séparées par des dents oui engrènent avec des pignons de l'arbre 4 ou de l'arbre 5, une couronne dentée inférieure 9 dite d'extrusion. On décrira plus loin en détail la constitu tion de ce rotor. Pour des raisons de construction, qui ne sont pas imposées par l'invention, il est préférable de munir le rotor 8, sous la couronne dentée inférieure d'extrusion 9, d'une cou ronne classique dentée extérieurement 10 qui engrène avec un pignon d'entrntnement Il calé sur l'arbre So la couronne dentée 10 a une face latérale interne oui est guidée et supportée par des galets 12, par exemple au nombre de trois à 1200, qui sont montés tournant autour d'un axe vertical et supportés par le b ti 1. Ainsi le rotor 2 est bien soutenu et guidé en rota tion; a' l'intérieur du jeu 8 des couronnes annulaires il est creux et une potence 13 fixée au bati par sa base porte à son extrémité supérieure un palier dans lequel est guidée i' extré- mité supérieure de l'arbre 40 L'ensemble du rotor 2 est enfermé ainsi que les pi gnons de l'arbre 5 dans un carter 14 oui les enveloppe étroite ment. En pratique, il est possible que la paroi supérieure du carter soit constituée en partie par le voile plein de la roue dentée supérieure 7, le pignon supérieur de arbre 5 qui engrène avec cette roue dentée 7 étant enveloppé, en 14a, mais de toute façon, la paroi supérieure du carter présente-une ouverture 15. Celle-ci est une ouverture d'alimentation oui se trouve au-dessus de la zone d'engrènement des pignons de l'arbre 5 et des couronnes du rotor 2. La paroi inférieure du carter 14 est, de préférence, un disque plein 14b fixé à la face latérale inférieure de la couronne annulaire disposée juste au-dessus de la couronne dentée inférieure d'extrusion 9. La paroi latérale du carter 14 présente deux ouver tures, de préférence opposées de part et d'autre du rotor 2. Elles s'étendent sur toute la-hauteur de ce dernier. l'une d'elles, référence 16 sur la figure 1, est une entrée d'air soufflé. De préférence cette entrée d'air est raccordée à un ventilateur de soufflage 17 qui est pourvu de moyens auelconaues appropriés (non représentés) de chauffage réglable de l'air a partir de la température du milieu ambiant juscu 'à une valeur maximum de 10000 environ. L'autre ouverture (non visible sur les dessins) ménagée dans la paroi latérale, est une sortie d'air à l'atmosphère. A l'intérieur du rotor 2 sont placés également des moyens de chauffage quelconques appropriés (non représentés), supportés par exemple par la potence 13, nui permettent, comme on l'expliquera mieux plus loin, de chauffer de façon réglable l'air à l'intérieur du rotor jusqu'à une température maximum de 1500C environ. On se reportera maintenant principalement aux figures 2 à 4 pour expliquer la constitution du rotor 2. Les couronnes annulaires 18 du jeu 8 ont des bords périphériques extérieur 18a et intérieur 18b aui sont alternativement déportés, d'une couronne à la suivante, vers l1in- térieur ou vers l'extérieur par rapport à l'axe géométrique de rotation du rotor 2 qui est aussi l'axe géométrique de l'arbre 3 et de la roue dentée supérieure 7. Les bords de la première couronne oui fait suite à la roue dentée 7 sont, de préférence, déportés vers l'extérieur tandis que ceux de la dernière couronne, qui précède la couronne dentée d'extrusion 9 sont déportés vers l'intérieur. Cette couronne d'extrusion 9 est pourvue, en-dessous du niveau de sa denture, d'une plage annulaire Entre la roue dentée supérieure 7 et la première couronne 18 ainsi qu'entre les couronnes qui suivent se trouvent des dents 20 disposées circulairement oui limitent entre elles des passages radiaux 21 (voir figure 45. Ces dentures 20 sont les unes en-dessous des autres, en sens vertical, en dessous de la denture de la roue dentée supérieure 7. De cette façon, il existe sur chaque couronne 18 une plage annulaire 22 plus large d1un c8té et une plage annulaire 23 plus étroite de l'autre cSté des dents 20 et les plages plus larges 22 sont, alternativement, vers l'extérieur ou vers l'intérirwr du rotor. Sur la couronne dentée inférieure 9, les intervalles entre les dents sont prolongés chacun par un canal radial 24 qui se termine par un orifice ouvert à l'air libre. oe d'être décrit, le rotor 2 peut titre réalisé par toute méthode appropriéè. Il est avantageux, selon l'invention, d'adopter des couronnes annulaires individuelles comme le montre la figure 3, qui sont empilées les unes sur les autres. Chaque couronne individuelle 18 a une face supérieure qui porte les dents 20. la tranche supérieure de ces dernières présente un cordon circulaire 25, interrompu entre les dents; la face inférieure de chaque couronne individuelle 18 présente une rainure circulaire 26 apte à recevoir le cordon 25 des dents de la couronne individuelle située en dessous. Ainsi, quand les couronnes sont empilées, elles sont correctement centrées les unes par rapport aux autres. Plusieurs tirants verticaux espacés 27 traversent les dents de la roue dentée supérieure 7, les dents 20 ainsi que les couronnes dentées 9 et 10 et vouent le roule de moyens de maintien des éléments qui composent le rotor 2.Quand ce dernier est assemblé, les tran ches supérieures des dents 20 de chaque couronne annulaire 18 sont appliquées contre la face inférieure de la couronne annu laire située juste au-dessus de sorte que seuls les passages 21 qui sont limités par les dents 20 offrent un moyen de commu nication vers l'intérieur ou vers l'extérieur du rotor 2. Sur la roue dentée supérieure 7, les intervalles entre les dents sont prolongés en sens radial par un évidement 28 qui se termine par une ouverture tournée vers le bas, au dessus et au voisinage du bord périphérique intérieur de la ~première couronne dentée supérieure. le premier arbre vertical 4 porte des pignons 29 espacés en sens vertical qui sont munis à leur périphérie de saillies ou de protubérances 30 analogues à des dents. Celles ci sont aptes à pénétrer au moins partiellement dans les passa ges 21 limités par. les dents 20 (voir figure 4). le second arbre vertical 5 porte en plus du pignon denté inférieur d'entraînement 11, un premier pignon denté supérieur 31, à denture normale, qui engrène avec la roue dentée 7. Entre les pignons Il et 31 sont calés sur l'arbre 5 d'autres pignons 32, espacés en sens vertical, qui sont iden tiques aux pignons 29. Les pignons 29 de 1' arbre 4 et les pignons 32 de l'arbre 5 sont disposés en alternance par rapport aux couronnes annulaires 18. Chaque pignon 29 ou 32 engrène avec les dents 20, dans un intervalle entre deux couronnes 18 successives, soit à l'intérieur, soit à l'extérieur du rotor 2, mais seulement au-dessus d'une plage plus large 22. Pour son alimentation en végétaux, la machine est pourvue d'un premier transporteur horizontal 33, située au fond d'une trémie de déversement 34, qui est suivi d'un second transporteur vertical 35 qui se prolonge par une branche finale horizontale 36. Celle-ci fait tomber les végétaux dans une trémie 37 qui surmonte l'ouverture dlalimentation 15. Ces transporteurs sont, de préférence, du type à barres transversales réunies par des channes ou des moyens équivalents. Ces barres assurent un fort brassage des végétaux qui sont déversés dans la trémie 34 et, en méme temps, elles sont favorables à liéli- mination des pierres et des corps durs sous l'action de la gravité. Après leur chute à travers l'ouverture d'alimentation 15, les végétaux sont happés, hachés et broyés entre les dents de la roue dentée 7 et du pignon 31. Ils sont refoulés dans les évidements 28 de la roue dentée 7 et, suivant la flèche Fo (sur la figure 2) ils parviennent sur une plage large 22 d'une couronne annulaire 18, ainsi que la figure 4 permet également de le comprendre. Sur chaque plage 22, les végétaux peuvent accomplir un tour complet avec le rotor 2, alternativement à l'intérieur et à l'extérieur de ce dernier. Puis, en rencontrant soit un pignon denté 29 de l'arbre 4, soit un pignon denté 32 de l'arbre 5, ils sont comprimés et refoulés par les protubérances de ces pignons dans les passages radiaux 21, entre les dents 20. Comme l'indiquent les flèches X, les végétaux retombent sur une autre plage large 22 où, après un tour du rotor, ils sont refoulés en sensinverse entre les dents 20 d'un niveau inférieur. En descendant et en passant alternativement à l'intérieur et à l'extérieur du rotor 2, les végétaux arrivent. sur la plage 9a de la couronne dentée d'sxtrusion 9. Les conditions de marche de la machine sont réglées pour que la plage 9a reçoive une pAte bien malaxée dont la dessication n'est pas complète; sa teneur en humidité est suffisante pour que, quand cette pate est chassée par le pignon denté inférieur de l'arbre 5.dans les canaux radiaux 24 (selon la flèche Fl-) elle stag- glomère en boudins solides. Ceux-ci sont fragmentés par un moyen connu approprié (non représenté) pour donner des granulés. Les granulés sont recueillis sous le rotor 2 et évacués au moyen d'un transporteur 38. On n'a pas représenté sur les figures tous les déflecteurs ni toutes les tales de garde que l'on peut disposer pour diriger les végétaux (voir comme exemple le déflecteur 39 sur la figure 4 qui guide sur la fluage 22 inférieure les végétaux tombés sur les pignons 29) ou pour les empêcher de tomber en dehors du chemin qu'ils doivent suivre ( voir comme exemple les enveloppes 40 sur la figure 1 qui retiennent les végétaux entraînés par les dents des pignons des arbres 4 et 5). Après quelques instants de marche, les passages radiaux 21 sont totalement obstrués sur l'ensemble du rotor 2. Ce dernier, qui est creux, est donc, en pratique, totalement clos. L'air intérieur y est chauffé à une température comprise entre 100 et 1500G, de préférence entre 120 et 1300C, en fonction de ce que peuvent supporter les végétaux. Ces derniers sont donc portés à cette température chaque fois qu'ils accomplissent un tour ou davantage sur une plage annulaire 22 a' l'intérieur du rotor. Après cet échauffement, les végétaux sont chassés sur une plage annulaire 22 extérieure où ils accomplissent un tour ou davantage en étant exposés au courant d'air soufflé qui traverse le carter 14 en enveloppant le rotor 2. Ce courant d'air entraîne la vapeur d'eau et assèche les végé taux; il s'agit d'un courant d air de balayage qui peut titre à la température du milieu ambiant ou faiblement chauffé, par exemple à 500C, De cette façon, la marche de la machine de l'invention est particulièrement économique. Il n'y a pas, à travers le rotor 2, de circulation d'air chauffé à une température élevée. Seuls les végétaux oui entrent et sortent à plusieurs reprises du rotor entraient avec eux des calories0 La teneur en humidité des végétaux est progressivement abaissée par leur compression, leur échauffement et leur balayage par un courant d'air jusqu'à une valeur propice à leur agglomération. Le nombre des couronnes annulaires 18 n'est pas imposé par l'invention, il est à fixer en fonction des conditions d'utilisation de la machine. A titre d'exemple, sans aucune intention limitative, on peut préciser au'une machine ayant 60 couronnes annulaires 18 d'un diamètre extérieur de 0,60 m environ, dont le rotor est entratné à une vitesse de 10 t/minute peut traiter environ 200 kg de végétaux à l'heure en produisant 50 kg à l'heure de granulés. Quand on désire traiter des quantités plus importantes, on peut adopter un mode de réalisation de l'invention plus avantageux, représenté sur la figure 5, parce que plus économiaue de construction. On utilise quatre rotors 2 qui sont disposés respectivement aux quatre coins d'un carré. Un seul arbre extérieur 5 est monté au centre de ce carré de telle sorte que les pignons ou'il porte engrènent simultanément avec les quatre rotors 2. Le carter 14 enveloppe l'ensemble des quatre rotors. Dans sa paroi latérale sont ménagées quatre ouvertures de sortie associées chacune respectivement à un rotor. Il est avantageux également de profiter des intervalles qui existent entre les rotors pris deux à deux pour y placer quatre ouvertures 16 d'arrivée d'air de balayage qui sont dirigées symétriquement vers chacun des deux rotors voisins. Ainsi qu'on l'a dit, le pignon supérieur 31 de l'arbre 5 a une denture normale. Toutefois, si l'on craint un bourrage excessif des végétaux dans sa denture, on peut prévoir de prolonger les intervalles entre les dents par des évidements 41 qui sont ouverts vers le haut. Tout excès de végétaux peut ainsi s'échapper et Autre repris ensuite. En ce qui concerne les couronnes annulaires individuelles, on observera qu'il serait possible de les munir de dents 20 d'une manière autre que celle décrite plus haut sans sortir du cadre de l'invention. Il est possible aussi de prévoir sur les dents 20 des chanfreins qui élargissent l'entrée des passages radiaux 21 afin que l'introduction des végétaux y soit plus facile. R E v z N D I C A T I O S S I. Machine pour sécher et agglomérer des végétaux comprenant un bti, un rotor supporté par le bati avec une possibilité de rotation, caractérisée en ce que le rotor disposé avec son axe de rotation placé verticalement est composé d'une roue dentée supérieure, d'un aeu de couronnes annulaires superposées ayant chacune des bords périphériques extérieur et intérieur alternativement déportes d'une couronne à la suivante vers l'extérieur et vers l'intérieur du rotor, ces couronnes ayant entre elles en sens vertical des dents disposées circulairement et limitant des passages radiaux entre une plage intérieure et une plage extérieure, d'une couronne dentée inférieure d'extrusion dont les intervalles entre les dents sont prolongés chacun par un canal radial s ouvrant à l'air libre, ce rotor étant combiné à un premier arbre vertical supporté par le bati à l'intérieur du rotor et portant un aeu de pignons dentés espacés en sens vertical, chaque pignon engrenant avec elles dents de la face latérale de 1 'une sur deux des couronnes annulaires, au-dessus de chaque couronne dont les bords sont déportés vers l'intérieur du rotor, le rotor étant encore combiné à un second arbre vertical supporté par le bai en dehors du rotor et portant un åeu de pinons dentés espacés en sens vertical, ces pignons engrenant respectivement avec la roue dentée supérieure, avec les dents des couronnes annulaires qui n'engrènent pas avec les pignons du premier arbre vertical et avec la couronne dentée inférieure d'extrusion, ce second arbre vertical étant accouplé à un organe moteur d'entratnement en rotation supporté par le bâti, 11 ensemble du rotor et des pignons du second arbre vertical étant totalement enveloppé dans un carter qui présente dans sa paroi supérieure une ouverture d'alimentation en végétaux se trouvant au-dessus de la zone d'engrènement des pignons et des couronnes annulaires, dans sa paroi latérale-deux ouvertures espacées en sens circonférentiel l'une d'elles constituant une entrée d'air soufflé à l'intérieur du carter et l'autre une sortie d'air hors du carter, le rotor étant en outre pourvu intérieurement aux couronnes annulaires d'une source de chaleur de type réglable tandis que sur la roue dentée supérieure de 1' arbre extérieur au rotor les intervalles entre les dents sont prolongés en sens radial par un évidement se terminant par une ouverture tournée vers le bas au-dessus d'une plage de la couronne annulaire située immédiatement en dessous. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dents de la roue dentée supérieure du rotor ainsi aue celles oui se trouvent entre les couronnes annulaires et celles de la roue dentée d'extrusion sont en alignement, en sens vertical, les couronnes annulaires ayant de part et d'autre des dents des plages plus larges et des plages moins larges qui se trouvent alternativement a l'intérieur et à l'extérieur du rotor. 3. Machine selon la revendication 2 caractérisée en ce que, sur le pignon calé sur le second arbre vertical et qui engrène avec la roue dentée supérieure, les intervalles entre les dents sont prolongés en sens radial par un évidement se terminant par une ouverture vers le haut. 4. Machine selon la revendication 2 caractérisée en ce que les couronnes annulaires du rotor sont des couronnes individuelles empilées, chaque couronne annulaire est constituée par un anneau portant sur sa face latérale supérieure des dents espacées alignées circulairement, ces dents présentant sur leur tranche libre supérieure un cordon circulaire saillant cependant que la face latérale inférieure de l'anneau présente une rainure circulaire correspondante apte à recevoir le cordon circulaire des dents de la couronne annulaire située immédiatement en-dessous, la roue dentée supérieure, les couronnes annulaires et la couronne dentée inférieure d'extrusion étant solidement réunies par des moyens de maintien. 5. Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rotor comprend, en-dessous de la couronne dentée inférieure d'extrusion, une couronne dentée classique retenue par les moyens de maintien , cette couronne dentée engrenant avec un pignon d'entratnement en rotation calé sur le second arbre vertical. 6. Machine selon la revendication 5 caractérisée en ce que le rotor est supporté par le batik à sa partie supérieure par l'arbre de la roue dentée supérieure, à sa partie inférieure par des galets montés tournant sur le-bati autour d1un axe vertical et appliqu-srespectivement contre la face latérale interne de la couronne dentée inférieure classique 7. Machine selon l'une quelconque des revendications a et 5, caractérisée en ce que la paroi inférieure du carter qui enveloppe le rotor est un disque plein fixé à la face latérale inférieure de la dernière couronne annulaire disposée juste au-dessus de la couronne dentée inférieure d'extrusion. 8o Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la paroi du carter est équipée dans l'ouverture de la paroi latérale qui constitue une entrée d'air d'un ventilateur de soufflage à débit réglable associé à un moyen de réchauffage de l'air réglable à partir de la température du milieu ambiant. 9. Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend quatre rotors à axe de rotation vertical disposés aux quatre coins d'un carré, le second arbre extérieur aux rotors est situé au centre du carré et les pignons qu'il porte engrènent entre les quatre rotors, le carter enveloppe l'ensemble des quatre rotors et présente dans sa paroi latérale quatre sorties d'air qui correspondent respectivement à chacun des rotors. I0o Machine selon la revendication 9 caractérisée en ce que le carter est pourvu intérieurement, dans chacun des intervalles séparant deux rotors, d'un prolongement dans lequel est ménagée une ouverture d'entrée d'air dirigée symétriquement vers chacun des deux rotors voisins. 11. Machine selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un transporteur d'alimentation aui s'étend au fond d'une trémie de déversement des végétaux à traiter et qui se prolonge jusqu a une trémie surmontant l'ouverture d'alimentation en végétaux, ce transporteur étant du type à barres transversales réunies par des channes longitudinales.