Brevet FR2632827A1 — publié le 19891222

DISPOSITIF POUR MELANGER ET BROYER DES ALIMENTS POUR ANIMAUX La présente invention concerne un dispositif pour mélanger et broyer des aliments pour animaux. Les aliments composites, constitués d'un mélange d'a-liments simples broyés (paille, ét autres fourrages, mals, pommes-de-terre, farine, mélasse...) sont largement utilisés pour l'alimentation d'animaux tels que les bovins. Ce type de nourriture, hautement énergétique et digestible, permet d'améliorer les performances des-animaux (augmentation de la production laitiere des vaches...). De tels aliments doivent être parfaitement homogènes porque les animaux ne puissent pas opérer un tri des différents constituants. On a déjà proposé des machines permettant d'obtenir de tels mélanges. Ainsi, on connait des mélangeurs qui comprennent un caisson de- forme sensiblement trapézoidale au fond duquel est disposé un agitateur rotatif à pales (vis d'Archimède) qui est équipé de couteaux rentame Les produits circulant d arrière en savant sont brassés et poussés par l'agitateur à pales. Arrivés à l'avant du caisson,' ils remontent vers des vis d'Archimède simples qui les transportent vers. l'arrière pour un nouveau cycle. De tels mélangeurs présentent plusieurs inconvénients. En premier lieu, l'encombrement du à la présence drun agitateur et d'au moins deux vis d'Archimède limitent l'espace disponible pour les aliments. Ainsi, on est par exemple obligé de fractionner des balles de paille pour pouvoir les traiter. En second lieu, les couteaux d'entame placés sur l'agitateur à pales déchiquètent fortement les aliments à traiter, ce qui est préjudiciable à la présentation et l'appétence du produit final. En troisième lieu, il se développe sur les parois du caisson des poussées très élevées, ce qui oblige à renforcer exagéré- ment ces parois, et aboutit à des poids excessifs. On connait également par le document FR-A-2 331 970, une machine pour mélanger des aliments pour animaux qui comprend un chariot dans lequel sont disposées, sur les parois latérales-deux chaînes sans fin mobiles. Ces chaines sont reliées transversalement par des tringles en (L) disposées perpendiculairement au parcours des chaines. On comprend aisément que le mouvement des chaines et des tringles provoque un brassage des aliments introduits dans le chariot. Toutefois, le mélange reste imparfait puisque les matières qui se trouvent au centre du chariot ne sont pas, ou sont peu déplacées par les tringles. De ce fait, le produit final n'est pas homogène. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Pour ce faire, l'invention fournit une machine pour mélanger et broyer des aliments, de conception simple, permettant d'obtenir un produit final parfaitement homogène. De plus, la présentation et l'appétence des aliments traités à l'aide de cette machine sont tout à fait acceptables. Enfin, les volumes traités sont relativement importants, ce qui permet de réduire les coûts de production et les temps de préparation. Cette machine, qui comprend une enceinte présentant au moins une ouverture permettant l'introduction- des aliments, est principalement caractérisée en ce qu'elle comporte a) une première série de vis d'Archimède, parallèles et rotatives, dont les axes sont situés sensiblement dans un même plan horizontal (P1) disposé au fond de l'enceinte, ces vis étant adaptées pour acheminer conjointement les aliments vers la zone d'extrémité aval des vis b)- des organes de broyage, disposés dans ladite zone d'extrémité aval des vis, appelée zone de broyage c) une seconde série de vis d'Archimède, parallèles et rotatives, dont les axes sont situés sensiblement dans un même plan (P2) qui forme un angle aigu (u) avec la verticale, ces vis étant adaptées pour extraire de la zone de broyage et acheminer conjointement les aliments selon une trajectoire ascendante l'agencement étant tel que les aliments transportés par ladite seconde série de vis d'Archimède retombent sur les vis constitutives de la première série de manière à être à nouveau transportés vers la zone de broyage, ce qui réalise un cycle de mélange et de broyage des aliments. Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non limitatives - ledit angle (u) est compris entre 20 et 45 et est de préféren- ce de l'ordre de 350 - les pas dé vis et sens de rotation de deux vis adjacentes sont inversés - lesdits organes de broyage comprennent une série de couteaux rotatifs qui coopèrent avec des contre couteaux fixes - l'extrémité aval des vis se prolonge par un arbre coaxial qui porte lesdits couteaux la 'fa machine comporte des augets approximativement semi- circulaires, constitutives du fond de l'enceinte, qui entourent la partie inférieure des vis constitutives de la première série - les vitesses de rotation des première et seconde séries de vis sont différentes ; - la vitesse de rotation de la seconde série de vis est environ dix fois supérieure à la vitesse de la première série - ladite enceinte est équipée d'une trappe située en-dessous de la zone de broyage, destinée à l'évacuation des aliments broyés et mélangés, hors de l'enceinte - l'enceinte comporte un convoyeur à tapis roulant qui se déplace transversalement par rapport à l'axe des vis et qui est disposé en-dessous de ladite trappe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective de la machine - la figure 2 est une vue de côté schématique de la même machine équipée d'un bras de chargement ; - la figure 3 est une vue de dessus schématique de la première série de vis et de la zone de broyage - la figure 4 est une vue de face des éléments de la figure 3, coupée par le plan I-I. La machine représentée sur les figures 1 et 2 comprend un caisson généralement parallélépipédique rectangle, qui délimite une enceinte 1 dont l'espace intérieur 10 est destiné à contenir les aliments que l'on souhaite mélanger et broyer. L'ensemble de la machine, monté sur des roues 11 est adapté pour etre attelé à l'arrière d'un tracteur, par l'intermédiaire du dispositif d'attelage 12. L'enceinte 1 présente deux ouvertures principales 13 et 14 destinées à l'introduction des aliments. Ces ouvertures sont séparées par un déflecteur 15 qui est solidaire des parois latérales de l'enceinte. La paroi horizontale inférieure 16 de l'enceinte est équipée d'une série 2 de quatre vis d'Archimède 20a à 20d dont les axes sont disposés dans un même plan horizontal (P1). Les extrémités 210 des arbres 21 de ces vis, situées du côté de l'ouverture 14 sont guidées en rotation dans des paliers qui présentent la référence générale 22 (figure 3). Les extrémités opposées 211 sont logées dans des paliers 24. On remarque sur la figure 3 que les pas de deux vis adjacentes sont inversés. La paroi 16 de l'enceinte est également pourvue de longerons longitudinaux 160 verticaux, qui bordent chacune des vis jusqu'à mihauteur. Ces longerons supportent des augets métalliques 161 approximativement semi-circulaires qui entourent la partie inférieure des vis, à une faible distance de celles-ci (figure 4). On notera que les paliers 22 et 24 sont solidaires des longerons 160. Le corps des vis d'Archimède 20a à 20d ainsi que les augets qui les bordent ne s'étendent pas jusqu'à l'extrémité 211 des arbres 21. Au contraire, la portion 21' des arbres 21, située du côté des extrémités 211 des vis est nue, définissant ainsi une zone 3. Sur ces portions d'arbre 21' sont montés des couteaux plats 30, en forme de dents, disposés en quinconce les uns par rapport aux autres. Ils sont, par exemple, au nombre de quatre par portion d'arbre. Dans cette même zone 3, les longerons 160 portent des contre-couteaux 31 qui s'étendent perpendiculairement à l'axe des longerons. Ceux-ci sont également disposés en quinconce de telle manière que couteaux et contre-couteaux s'interpénè- trent, comme cela est bien connu en soi. L'extrémité 211 de chacun des arbres 21 est solidaire d'une roue dentée 212. Les roues 212 sont en prise deux à deux et l'une d'entre elles est entraînée en rotation par l'intermédiaire d'un réducteur (R). On comprend aisément que si un mouvement de rotation est transmis au réducteur, les vis tournent dans des sens opposés deux à deux. Le réducteur est entraîné en rotation mécaniquement, par exemple par l'arbre de prise de force du tracteur auquel est attelée la machine. En référence aux figures 1 et 2 on note que l'enceinte 7 est pourvue d'un carter oblique fixe 4 qui s'étend partiellement au-dessus des vis 20a à 20d. Les parties haute 40 et basse 41 de ce carter servent de guidage aux extrémités des arbres d'une seconde série de vis d'Archimède 50a à 50d parallèles. Celles-ci sont entraînées en rotation par un moteur 51, par exemple de type hydraulique, monté dans la partie supérieure de l'enceinte. -Les vis 50a à 50d ont leurs axes situés dans un même plan (P2) ; leur pas, ainsi que leur sens de rotation, sont opposés deux à deux. Le plan (P2) forme avec la verticale un angle aigu (u) voisin de 350. On comprendra plus loin dans la-description l'importance de cet angle. La paroi 16 du fond de l'enceinte présente, sensiblement au niveau de la zone 3, une ouverture 162 qui est munie d'une trappe 6. L'ouverture et la fermeture de cette trappe, par coulissement le long de la paroi 16, sont réalisés au moyen drun vérin à double effet 60 dont la tige 61 est solidaire de la trappe. Un convoyeur à tapis roulant 7 dont les paliers de roulement sont solidaires de l'enceinte, est disposé en-dessous de la trappe 6, juste en regard de l'ouverture 162. Le grand axe de ce convoyeur est perpendiculaire à l'axe principal des vis de la première série. L'une (au moins) de ses extrémités 70 déborde sur le côté de l'enceinte. Il est entraîné en rotation, par exemple par un moteur hydraulique, non représenté, alimenté directement à partir du tracteur. Enfin, en référence à la figure 2, l'enceinte 1 est équipée dans sa partie supérieure de bras chargeurs articulés 8.portant une mâchoire garnie de dents (non représentées). Les mouvements des bras chargeurs spnt commandés hydrauliquement aux moyens de vérins non représentés, dont l'actionnement est piloté à partir du tracteur de manière bien connue. Le fonctionnement de la machine est le suivant La machine est attelée à l'arrière d'un tracteur, le réducteur (R) est branché sur la prise de force du tracteur et le moteur 51 est mis en route. On charge alors des aliments tels que par exemple, de la paille, des betteraves et de la farine par l'une des ouvertures principales 13 et 14 de l'enceinte 1. Il est possible de charger des aliments par l'intermédiaire des bras chargeurs 8. Ces bras conviennent tout spécialement pour le chargement d'aliments fibreux tels que la paille ou des produits d'ensilage. Ceux-ci sont alors introduits dans l'enceinte pour l'ouverture haute 13. Les aliments pulvérents (farines) ou de taille importante (betteraves) sont quant à eux introduits manuellement ou à l'aide d'un second tracteur par l'ouverture arrière 14. Les aliments sont alors progressivement mélangés et poussés par les vis 20a à 20d jusque vers leur zone d'extrémité aval. De préférence on a conçu les vis 20a à 20d de telle manière que les vis 20a et 20c présentent un pas à gauche et les vis 20b et 20d un pas à droite. Ainsi, les aliments ont toujours tendance à remonter dans la partie supérieure des vis. Ceux-ci, arrivant dans la zone de broyage 3 sont hachés et broyés en fin morceaux par les couteaux 30 et les contrecouteaux 31 ; ils sont alors progressivement happés par la seconde série de vis d'Archimède 50a à 50d et acheminés dans la partie supérieure de celles-ci. Les aliments retombent ensuite vers la première série de vis où ils sont repris pour un nouveau cycle de mélange et broyage. Le brassage est régulier et s'effectue en douceur. la circulation des matières est figurée par-les flèches sur les figures 1 et 2. La plaque arrière 15 joue le rôle de déflecteur et canalise les produits pour les faire descendre sur la partie amont des vis 20. Lorsque le mélange d'aliments parait suffisamment homogène et broyé, la trappe 6 est ouverte par l'intermédiaire du vérin 60 et le convoyeur à tapis roulant 7 est mis en route. Les aliments sont alors acheminés vers une extrémité du convoyeur d-'où ils tombent par gravité. Pendant cette opération la machine est déplacée par exemple le long d'une auge pour bestiaux et les aliments sont alors progressivement déversés dans celle-ci. Le mélange d'aliments obtenu est de parfaite qualité contrairement aux aliments traités avec les machines déjà connues. Ceci est dû au fait que les aliments poussés par la première série de vis ne sont pas compressés dans le fond de l'enceinte mais, au contraire repris immediatementdans la zone de broyage 3 et extraits de cette zone par la seconde série de vis. L'extraction est d'autant meilleure que les vis de la seconde série tournent à une vitesse nettement supérieure que celle-s de la première, ce qui provoque une vive accélération des produits dans cette zone transitoire. De plus, les aliments ne sont broyés que dans cette zone. Dans les machines déjà décrites, ils- l'étaient continuellement lors de leur acheminement par les vis supérieures. Dans la machine selon l'invention, les vis d'8rchimède sont des vis sans fin de transport traditionnelles, comprenant un tube central autour duquel est enroulée en hélice et soudée, une l-amelle lisse. Celles-ci assurent donc un acheminement parfait, sans heurts, des matières. On observe en outre que les différents produits sont transportés non seulement suivant la direction longitudinale des vis, mais aussi transversalement et de façon aléatoire, ce qui augmente encore la qualité du brassage. A-titre indicatif, selon les modèles, l'enceinte aura une capacité pouvant aller de 4 à 12 m3. Les vis 20 de la première série auront par exemple une longueur de 3 m, un diamètre de tube de 200 mm, un diamètre de filet de 350 mm, et un pas de 200 mm. Les vis 50 de- la seconde série auront de prêference le même pas et même diamètre de filet (par exemple 350 mm) mais un diamètre de tube plus petit (par exemple 150 mm). Le réducteur (R) permettra, toujours à titre indicatif, de passer d'une vitesse de sortie d'arbre du tracteur de l'ordre de 500 à 600 tr/mn à une vitesse des vis 20 de l'ordre de 20 à 40 tr/mn, par exemple de 35 tr/mn. La vitesses vis 50 sera par exemple dix fois supérieure à celle des vis 20. L'angle (u) est avantageusement voisin de 350. Dans une variante, cet angle pourrait être ajustable. Il va de soi que divers modes de réalisation sont possibles qui diffèrent de celui qui a été représenté et décrit à titre d'exemple. C'est ainsi que le nombre de vis constituant la première et la seconde série n'est pas nécessairement le même ; il pourrait aussi bien entendu être différent de quatre. Le broyeur pourrait être d'un type différent, en soi connu. L'entraînement de la seconde série de vis pourrait se faire, comme c'est le cas pour la première, à partir de la prise de force du tracteur par l'intermédiaire de moyens de transmission appropriés, par exemple de chaînes. REVENDICATIONS 1. Machine pour mélanger et broyer des aliments pour animaux, comprenant une enceinte (1) présentant au moins une ouverture (13, 14) permettant l'introduction des aliments dans I'enceinte, caractérisée en ce qu'elle comporte a) une première série de vis d'Archimède (20a, 20b, 20c, 20d, parallèles et rotatives, dont les axes sont situés sensiblement dans un même plan horizontal (P1) disposé au fond de l'enceinte, ces vis étant adaptées pour acheminer conjointement les aliments vers la zone d'extrémité aval des vis b) -des organes de broyage (30, 31), disposés dans ladite zone d'extrémité aval (3) des vis, appelée zone de broyage c) une seconde série de vis d'Archimède (50a, 50b, 50c, 50d), parallèles et rotatives, dont les axes sont situés sensiblement dans un même plan (P2) qui forme un angle aigu (u) avec la verticale, ces vis étant adaptées pour extraire de la zone de broyage (3) et-acheminer conjointement les aliments selon une trajectoire ascendante l'agencement' étant tel que les aliments transportés par ladite seconde série de vis d'Archimède retombent sur les vis constitutives de la première série de manière à être à nouveau transportés vers la zone de broyage, ce qui réalise un cycle de mélange et de broyage des aliments. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit angle (u) est compris entre 20 et 450 et est de préférence de l'ordre de 350. 3. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les pas et les sens de rotation de deux vis adjacentes sont -inversés. 4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits organes de broyage comprennent une série de couteaux rotatifs (30) qui coopèrent avec des contre-couteaux fixes (31). 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'extrémité aval des vis se prolonge par un arbre coaxial qui porte lesdits couteaux. 6. Machine selon l'une des revendication 1 à 5, caractérisée en ce qu'il comporte des augets (161) approximativement semi-circulaires constitutives du fond de l'enceinte, qui entourent la partie inférieure des vis de la première série. 7. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les vitesses de rotation des première et seconde séries de vis sont différentes. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de la seconde série de vis est environ dix fois supérieure à la vitesse de la première série. 9. Machine selon l'une des revendication 1 à 8, caractérisée en ce que ladite enceinte est équipée d'une trappe (6) située en-dessous de la zone de broyage (3) destinée à l'évacuation des aliments broyés et mélangés, hors de l'enceinte. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'enceinte comporte un convoyeur à tapis roulant (7) qui se déplace transversalement par rapport à l'axe des vis et qui est disposé endessous de ladite trappe (6).