Brevet FR2615753A1 — publié le 19881202

La présente invention concerne un appareil destiné à malaxer et mélanger industriellement des substances plas- tiques et liquides, dans des conditions réglées de chauffage et de refroidissement. Elle concerne plus précisément un appareil de traitement de produits alimentaires, et on la décrit dans la suite en référence à ces produits, bien qu'elle ne soit pas limitée à de tels produits. Les produits alimentaires et analogues sont couramment malaxés et mélangés, dans des conditions indus- trielles,dans des récipients qui sont plus ou moins cylin- driques, à axe horizontal ou vertical, et comportant un ou plusieurs agitateurs entraînés par des moteurs qui les font tourner. Les récipients sont chauffés ou refroidis le cas échéant. Leur contenu est souvent d'un type qui colle aux parois internes du récipient. Bien que les agitateurs retirent les matières en quantitésconsidérables, les parois des récipients ne sont pas toujours parfaitement circulaires et évidemment il doit rester un certain espace entre l'agitateur et la paroi. On a suggéré l'utilisation de divers types de racleurs, mais aucun n'a été accepté de façon importante dans l'industrie car ils ont tendance à laisser des matières sur les parois et, lorsque ces matières sont chauffées, elles subissent une cuisson excessive et peuvent même brûler. Cette cuisson excessive peut avoir un effet très nuisible sur la qualité du produit, notamment sa saveur et son odeur. Elle réduit aussi le rendement de l'opération de cuisson et l'enlèvement du produit est sou- vent très difficile. Un type de récipient convenant à de grandes quan- tités de matières est allongé horizontalement et a deux agitateurs qui tournent autour d'arbres horizontaux paral- lèles. Le fond du récipient, en coupe verticale, est formé par deux rigoles de section circulaire, se rencontrant à mi-distance entre les agitateurs en formant une arête. Les rigoles ont des rayons légèrement supérieurs à celui des agitateurs. Les parois des rigoles rejoignent, sur les côtés du récipient, des parois verticales qui rejoignent la partie supérieure du récipient. Lorsque les parois du récipient sont chauffées et permettent un malaxage et un mélange à chaud, aucun racleur fixé aux agitateurs ne peut racler les parois verticales du récipient et les matières qui se déposent sur une partie verticale chauffée des parois brûlent habituellement, avec tous les inconvénients indiqués. Les récipients de ce type sont rarement utilisés au maximum de leur capacité. Le récipient selon l'invention est un récipient horizontal, analogue dans une certaine mesure à celui qu'on a décrit. Cependant, les agitateurs portent un certain nombre d'ensembles de raclage ayant chacun un corps de ra- cleur dont une grande face est tournée vers la paroi du récipient, la face aboutissant à deux bords opposés rela- tivement aigus. Les corps de racleurs se règlent automati- quement dans les deux sens de rotation des agitateurs et sont fixés aux agitateurs afin qu'ils puissent basculer si bien que, quel que soit le bord du corps de racleur qui est en tête, il reste contre la paroi courbe du récipient et la racle malgré les irrégularités de courbure de la paroi. Comme les corps de racleurs suivent la courbure de la paroi, les parties de paroi courbe peuvent se prolonger au- dessus des agitateurs, sur un angle de 45 et plus, si bien que la surface utile de transfert de chaleur, en contact avec le produit, est accrue considérablement. Dans le récipient selon l'invention, la matière ne peut pas-brûler sur les parois courbes du récipient, et la probabilité de projection du matériau mélangé par-dessus des parties de paroi est réduite. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective, avec des parties arrachées, de l'appareil selon l'invention; la figure 2 est une coupe par un plan vertical du récipient, suivant la ligne 2-2 de la figure 1, les agita- teurs étant supprimés par raison de clarté; la figure 3 est une élévation latérale d'un agita- teur sans les ensembles de raclage; la figure 4 est une perspective d'un ensemble à racleur selon l'invention monté sur un arbre qui est fixé à un agitateur; la figure 5 est une perspective d'un autre type d'ensemble à racleur selon l'invention, monté sur un agitateur; - la figure 6 est une élévation latérale du racleur de la figure 5, illustrant un type de déplacement du corps de racleur; la figure 7 est une élévation latérale du racleur de la figure 5, illustrant un basculement du corps de racleur; et la figure 8 est une vue de bout du racleur de la figure 5, représentant un autre basculement du corps de racleur. Le malaxeur représenté sur la figure 1 a un corps 11 allongé horizontalement et monté sur une base 12 de support. Le corps 11 a une ouverture 13 à sa partie supé- rieure, sur toute sa longueur mais non sur toute sa largeur, cette ouverture étant fermée par un couvercle articulé lors du fonctionnement. Le corps, dont la section est représentée sur la figure 2, a la forme de deux rigoles horizontales semi-cylindriques droite et gauche 15 et 16, ayant des faces internes lisses. Les prolongements inférieurs 17 et 18 de ces faces se raccordent suivant une horizontale si bien que, en élévation, les faces forment un point de rebroussement ou arête 19. L'arête précitée 19 se trouve au-dessous du plan 14 contenant les axes longitudinaux des rigoles 15 et 16, avec un angle un peu inférieur à 30 , mesuré circonférentiellement. Les bords supérieurs 21 et 22 des rigoles 15 et 16 sont dans un plan 20 qui est parallèle aux axes longitudinaux mais placé au-dessus du plan 14, suivant un angle d'environ 45 . Au- dessus du plan , les parois 23 et 24 du corps du malaxeur sont verti- cales. Les plans 14 et 20 sont représentés en traits mixtes sur la figure 2. Le plan 14 a une plus grande étendue que le plan 20 à l'intérieur du corps 11. Les extrémités 25 du corps du mélangeur dont l'une est représentée sur la figure 1, sont sensiblement plates. Une double enveloppe 27 de circulation de vapeur d'eau entoure la rigole 15 mais pas le prolongement 17, et une double enveloppe analogue 28 de circulation de vapeur d'eau entoure la rigole 16, mais pas le prolongement 18 du récipient. Les deux enveloppes remontent jusqu'au plan 20. Les arbres parallèles 30 tourillonnent aux extré- mités 25 du corps du mélangeur, coaxialement aux axes des rigoles 15 et 16. Chaque arbre supporte un agitateur 31 sous forme d'une vis ou d'un ruban hélicoidal placé en hélice autour de l'arbre, sur toute sa longueur, et main- tenu à distance de l'arbre par des rayons 32. Le rayon du ruban est légèrement inférieur à celui des rigoles 15 et 16. Le mécanisme d'entraînement en rotation des arbres 30 est placé à une extrémité du mélangeur, dans une enc.einte 34 d'extrémité. Les prolongements inférieurs 17 et 18 indiqués précédemment sont plats vers l'arête 19, à partir d'axes placés circonférentiellement à 180 des bords 21 et 22 res- pectivement, et ils sont tangents aux faces internes des rigoles 15 et 16 au niveau de ces axes si bien que les arbres 30 et les rubans hélicoïdaux 31 des agitateurs peuvent être facilement retirés des rigoles 15 et 16. Le récipient ayant cette construction a un volume utile bien supérieur à celui des récipients de construction classique, si bien qu'il peut traiter une plus grande quantité de matière pendant un même temps ou en un temps plus court. Les figures 1, 3 et 4 représentent un exemple d'en- semble 35 à racleur selon l'invention. Des arbres 36 de pivotement, uniformément espacés les uns par rapport aux autres comme représenté sur la figure 3, sont placés le long des rubans 31 et autour des arbres 30. Les arbres 36 de pivotement sont fixés de manière que leurs axes soient parallèles à l'axe des arbres 30. Chaque arbre de pivotement a une clavette longitudinale 37 placée sur sa longueur et fixée à l'arbre 36 dont elle dépasse de la surface. Comme représenté sur la figure 4, un corps 39 de racleur est monté sur chaque arbre 36 et est formé d'un bloc de matière plastique ayant une longueur légèrement inférieure à la longueur de l'arbre 36. En coupe, le corps 39 de racleur a une forme de trapèze, comprenant une grande face 40, une face étroite 41 parallèle à la précédente et deux faces 42 reliant les faces 40 et 41 mais inclinées par rapport à elles. Le corps 39 de racleur a un trou central 43 disposé suivant sa longueur et suf- fisamment grand pour que l'arbre 36 s'y loge. Dans la face étroite 41, un canal longitudinal 44 est découpé jus- qu'au trou central 43, ce canal étant suffisamment plus large que la clavette 37 pour que le corps 39 de racleur puisse basculer d'un angle d'environ 150. La grande face 40 aboutit à deux bords opposés et relativement effilés 45. Lors du fonctionnement de l'appareil, les subs- tances à malaxer sont chargées dans le corps 11 par son ouverture 13. Lorsque la charge doit être mélangée à chaud, de la vapeur d'eau est introduite dans les doubles enve- loppes 27 et 28, à partir d'une source non représentée. Les arbres 30 sont entraînés en rotation par mise en fonction- nement du mécanisme d'entraînement en rotation placé dans l'enceinte 34. Il faut noter sur la figure 1 que le ruban 31 d'un arbre 30 est décalé longitudinalement par rapport au ruban de l'autre arbre et que les racleurs 39 montés sur le ruban 31 sont tous tournés vers la même extrémité du réci- pient 11 alors que les racleurs 39 montés sur l'autre ruban 31 sont tous tournés vers l'autre extrémité du corps 11. Les racleurs se trouvent du côté postérieur normal des rubans si bien que, lorsqu'ils labourent le produit très visqueux, l'efficacité du malaxage par les rubans n'est pas réduite par les racleurs. Les arbres 30 tournent en sens inverses. Les vis ou rubans 31 portés par les arbres assurent le mélange et le malaxage des éléments de la charge et provoquent leur déplacement à la fois circonférentiel et axial par rapport aux rigoles 15 et 16 du corps 11. Ce mouvement a tendance à empêcher le collage et la combustion de la charge sur les faces des rigoles 15 et 16, dans la mesure o les bords des rubans 31 viennent au contact des faces des rigoles pendant leur déplacement. Cependant, les rubans 31 doivent être rigides afin qu'ils assurent leur fonction de malaxage et les surfaces internes des rigoles et 16 ne peuvent pas garder une forme parfaite. Les corps 39 des racleurs décrits précédemment basculent suf- fisamment sur leurs arbres 36 d'articulation pour que l'un ou l'autre de leurs bords effilés 45, celui qui est en avant en fonction du sens de rotation des rubans 31, vienne racler la surface de la rigole 15 ou 16. En outre, la viscosité des substances malaxées provoque l'application du mélange contre la face antérieure inclinée 42 du corps 39 du capteur si bien que ce corps est déplacé dans le mélange et coince son bord antérieur 45 contre la surface des rigoles 15 et 16 et les nettoie malgré la forme ondulée ou irrégulière éventuelle des surfaces des rigoles. L'action de basculement et de coincement automatique est obtenue pendant la rotation des rubans 31 dans les deux sens. On peut ainsi noter que l'arrangement de montage des arbres de pivotement et les faces inclinées 42 des corps des racleurs coopèrent et constituent un dispositif de fixation et d'application de forces assurant le maintien des corps de racleurs sur le ruban 31 de l'agitateur afin que les corps puissent basculer autour d'axes parallèles à l'arbre 30 de rotation avec application des bords anté- rieurs 45 des corps 39 contre la surface des rigoles courbes lors de la rotation de l'arbre dans un sens ou dans l'autre, avec raclage de la surface. Le réglage automatique précité est réalisé non seulement dans les régions des rigoles 15 et 16 placées sous le plan 14 mais aussi dans les régions des rigoles se trouvant au-dessus de ce plan, jusqu'au plan 20, si bien que la capacité utile du malaxeur est accrue, La disposi- tion des rigoles en surplomb jusqu'au plan 20 élimine pra- 26 1 5753 tiquement la projection du mélange contre des parois ver- ticales 23 et 24 et son grillage. Les figures 5 à 8 représentent un autre exemple d'ensemble 48 à racleur selon l'invention. Un corps 49 de racleur formé de matière plastique a encore une section trapézoidale et une grande face 50, une petite face 51 et deux faces inclinées 52 reliant les faces 50 et 5-1 et inclinées par rapport à celles-ci. La grande face 50 aboutit à deux bords opposés 55 qui sont relativement effilés. La grande face 50 est pratiquement perpendiculaire au rayon du ruban 31 de l'agitateur et tourne le dos à l'arbre rotatif 30. L'un des deux bords 55 est le bord antérieur et l'autre le bord postérieur, suivant le sens de rotation de l'arbre 30 et du ruban 31. Dans ce mode de réalisation de l'invention, un ressort allongé à lame 56 constitue un dispositif de fixation et d'application de forces assurant la fixation du corps 49 de racleur sur le ruban 31 afin que le corps puisse basculer autour d'un axe parallèle à l'arbre 30 de rotation et que le bord antérieur 55 du corps 49 soit re- poussé contre la surface courbe de la rigole lors de la rotation de l'arbre 30, dans un sens ou dans l'autre. Comme mieux représenté sur la figure 5, un bloc 57 est fixé à un ruban 31 d'agitateur et une première extré- mité 58 du ressort 56 à lame formé d'acier à ressort, est fixée au bloc 57 par des boulons 59. L'autre extrémité 61 du ressort à lame 56 est fixée à un étrier 62. Un axe 63 d'articulation passe dans l'étrier 62 et dans la tête 64 du corps 49. Comme représenté sur la figure 6, le ressort à lame 56 porte le corps 49 du racleur sur le ruban 31 de l'agitateur si bien que le corps du racleur peut se déplacer dans la direction de la flèche 66, c'est-à-dire qu'il peut se rapprocher de l'arbre 30 sur lequel est monté le ruban 31 ou peut s'en écarter, entre les positions indiquées sur la figure 6. Le ressort à lame subit une force préalable de tension afin qu'il applique une force constante sur le corps du racleur qui est ainsi appliqué contre la paroi courbe de la rigole. L'importance de cette tension préalable est un compromis entre l'application à la paroi de la rigole d'une force suffisante pour que son nettoyage soit assuré, et la conservation d'un déplacement minimal vers l'extérieur du corps du racleur lorsqu'il s'est séparé de la paroi de la rigole, au cours de la rotation de l'arbre et du ruban 31. Comme représenté sur la figure 7, l'axe 63 de pivotement qui est aligné sur la direction de déplacement du corps lorsque l'agitateur 31 tourne, permet au corps du racleur de basculer autour de l'axe 63 comme indiqué par la flèche 67, si bien que le corps du racleur peut se régler en fonction des irrégularités éventuelles de la paroi de la rigole. Comme représenté sur la figure 8, le ressort allongé 56 à lame peut pivoter autour de sa longueur si bien que le corps 49 peut pivoter autour d'un axe perpen- diculaire au ruban 31 comme indiqué par la flèche 68, si bien que le bord antérieur 55 du corps de raclage est repoussé contre la paroi de la rigole, le bord postérieur s'écartant de cette paroi. Le corps 49 du racleur bas- cule dans un sens ou dans l'autre, suivant le sens de déplacement de l'ensemble à racleur par rapport à la paroi de la rigole. La réalisation représentée du ressort à lame permet l'utilisation d'un corps de racleur qui est bien plus rigide dans la direction de déplacement qu'en torsion. Lors- que le corps du racleur est au contact de matière dure, collante et brûlée (cette expression désignant la croûte dure et brûlée formée sur la surface d'échange de chaleur), la combinaison de la section rectangulaire plate du ressort à lame 56, de ses possibilités de torsion et de la force normale du ressort provoque le basculement du corps du racleur et son enfoncement si bien qu'il retire la matière brûlée. Plus la croûte est dure et plus le bascu- lement et la force appliquée pour le raclage de la matière sont importants. Les substances malaxées exercent une force contre la face antérieure inclinée 52 du corps du racleur lorsque l'agitateur tourne dans le mélange, et cette pression aug- mente le basculement du corps du racleur si bien que son bord antérieur est seul au contact de la paroi de la rigole. REVENDICATIONS 1. Malaxeur discontinu pour produits alimentaires et analogues, ayant un corps (11) allongé horizontalement et au moins un agitateur (31) à ruban placé à l'intérieur et fixé à un arbre rotatif (30) disposé suivant la longueur du corps, le corps ayant au moins une rigole courbe (15, 16) de forme correspondant à celle de l'agitateur à ruban, sur une partie de sa longueur, ledit malaxeur étant carac- térisé en ce qu'il comprend:. plusieurs racleurs (35) ayant chacun un corps (39) de racleur qui a une grande face sensiblement perpendicu- laire au rayon duruban et tournant le dos à l'arbre rotatif, la grande face aboutissant à deux bords opposés et rela- tivement effilés (45) disposés le long du corps et paral- lèles de façon générale à l'arbre de rotation, un bord étant un bord antérieur et l'autre un bord postérieur sui- vant le sens de rotation de l'arbre rotatif, et un dispositif de fixation et d'application de forces (30, 37) destiné à fixer chacun des corps de raclage au ruban afin que le corps puisse basculer autour d'un axe prallèle à l'arbre de rotation et que le bord antérieur du corps de raclage soit repoussé contre la rigole courbe afin que sa surface soit raclée, lors de la rotation de l'arbre dans un sens ou dans l'autre. 2. Malaxeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fixation et d'application de forces comprend: des arbres de pivotement (36) fixés au ruban (31) à certains intervalles suivant sa longueur, ces arbres ayant leurs axes parallèles à l'arbre rotatif, les corps (39) de raclage ayant une section trapézoïdale, perpendiculairement aux arbres de pivotemènt, et ayant une face étroite parallèle à la grande face, les corps de raclage étant montés sur les arbres de pivotement entre leurs grandes faces et leurs petites faces afin qu'ils basculent autour d'un emplacement dans lequel les grandes faces des corps de raclage sont sensiblement perpendicu- laires au rayon du ruban, les corps (39) de raclage ayant des faces inclinées partant des deux bords de la grande face et dirigées vers la petite face, si bien que la rotation de l'agitateur dans un sens ou dans l'autre en présence du produit à malaxer provoque une action du produit sur la face inclinée antérieure du corps de raclage et provoque ainsi l'applica- tion à force du bord antérieur du corps de raclage contre la surface de la rigole courbe. 3. Malaxeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les corps de raclage (39) sont montés sur.des arbres de pivotement (36) afin qu'ils basculent sur ces arbres d'un angle d'environ 15 . 4. Malaxeur selon ia revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fixation et d'application de forces comporte un ressort allongé à lame (56) pour chaque ensemble de raclage, chaque ressort à lame (56) étant fixé, à une première extrémité, au ruban (31) et étant fixé, à l'autre extrémité, à un corps de raclage (49), le ressort à lame étant soumis à une force préalable de tension afin que le corps de raclage soit repoussé contre la rigole courbe lorsqu'il en est adjacent, le ressort à lame pouvant se tordre autour de sa longueur afin que le corps de raclage bascule et que son bord antérieur (55) vienne au contact de la rigole courbe alors que son bord postérieur s'écarte de la rigole courbe. 5. Malaxeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'autre extrémité du ressort à lame (56) est rac- cordée au corps de raclage de manière que ce corps puisse basculer autour d'un axe aligné sur la direction de dépla- cement du corps de raclage lorsque le ruban tourne. 6. Malaxeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps de raclage (49) a une section trapé- zoïdale et a une petite face (51) qui est parallèle à la grande face (50), et des faces inclinées partant des bords de la grande face et rejoignant la petite face. 7. Malaxeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux rigoles courbes (15, 16) recou- vrant chacune un arc de cercle de 180 depuis son bord supérieur (21, 22) et ayant un prolongement inférieur plat (17, 18) tangent à la rigole, les prolongements se raccor- dant suivant une arête en formant une pointe (19). 8. Malaxeur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une ouverture à la face supérieure du corps, la pointe (19) étant disposée au-dessous du plan des axes des rigoles et les bords supérieurs (21, 22) étant placés dans un plan disposé au-dessus du plan des axes, les bords supérieurs délimitant la largeur de l'ouver- ture du corps. 9. Malaxeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les bords supérieurs (21, 22) des rigoles (15, 16) sont reliés à l'ouverture par des parois verticales. 10. Malaxeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la largeur de l'ouverture du corps est inférieure à la largeur du plan contenant les axes des rigoles (15, 16) à l'intérieur du corps. 11. Malaxeur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une première et une seconde vis (31) de mélange à ruban, disposées de manière qu'elles tournent chacune dans une rigole courbe, tous les dispositifs de raclage fixés à la première vis de malaxage étant tournés vers la même extrémité du corps allongé (11), et tous les dispositifs de raclage fixés à la seconde vis de malaxage étant tournés vers l'autre extrémité du corps allongé (11). 12. Malaxeur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des doubles enveloppes (27, 28) de chauffage entourant les parties en arc de cercle de rigoles mais non leurs prolongements inférieurs.