جهاز كار للتفكيك

حصل كار على براءة اختراع عام 1873 لاختراعه "تحسينات في أجهزة التفتيت". وكان الهدف الرئيسي من هذا الاختراع هو ترتيب وتصميم جهاز التفتيت الحاصل على براءة اختراعه (رقم 778، 29 مارس 1859، وأيضًا رقم 3235، 22 أكتوبر 1868) بحيث يمكن فصل مجموعة الأقفاص التي تدور في اتجاه واحد بسهولة عن تلك التي تدور في الاتجاه المعاكس كلما دعت الحاجة إلى الوصول إلى القضبان أو الأقفاص لتنظيفها أو إصلاحها. ^{[ 8 ]}

تتألف هذه المطحنة الدوارة من قرصين دائريين، أ و ب، يدوران في اتجاهين متعاكسين على محورين د و هـ. تُزود الأوجه المتقابلة للقرصين بسلسلة من القضبان القصيرة البارزة، مرتبة في حلقات أو أقفاص متحدة المركز متتالية، وتتداخل الحلقات المثبتة في أحد القرصين بالتناوب مع تلك المثبتة في القرص الآخر، وتدور في الاتجاه المعاكس. يُنقل الحبوب عبر أنبوب ثابت ز إلى القفص الداخلي، ومنه يُقذف فورًا عبر الآلة، ليتحول في غضون لحظات إلى دقيق عن طريق دفعه بالتناوب من اليمين إلى اليسار بواسطة قضبان كل قفص من الأقفاص المتتالية أثناء دورانها بسرعة عالية جدًا. كانت الآلة تعمل بسرعة 400 دورة في الدقيقة تقريبًا، وكان قطر الحلقة الخارجية 6  أقدام و10 بوصات، بينما بلغت سرعة آخر مضارب الطحن 140  قدمًا في الثانية. كانت هذه السرعة ضعف سرعة الحلقة الداخلية للمطارق، وبالتالي أعطت قوة ضربة تعادل أربعة أضعاف قوتها، حيث تتناسب قوة الضربة طرديًا مع مربع السرعة. وقد زُعم أن الطاقة المستخدمة بالكامل استُهلكت في سحق المادة، باستثناء جزء الطاقة الذي امتصته مقاومة الهواء لدوران المطارق. وقد تمكنت آلة من هذا النوع، قطرها 2.1 متر (7 أقدام )، من تفتيت 160 بوشلًا من القمح بانتظام في الساعة. ^{[ 9 ]} 

عُرض هذا النموذج في معرض فيينا العالمي عام 1873 وحصل على المركز الثاني. ^{[ 10 ]}

كان جهاز كار-توفلين للتفتيت مطابقًا في جوهره لجهاز كار لعام 1873، مع تحسين يتمثل في وسيلة للحفاظ على فراغ داخل الغلاف. تُغذى الحبوب إلى قادوس، ومن ثم تنتقل إلى أسطوانة مقسمة إلى عدة حجرات محكمة الإغلاق تقريبًا بواسطة فواصل شعاعية متصلة بعمود يمر عبر مركز الأسطوانة، ويتم تدويرها بواسطة بكرة تُدار بواسطة سير متصل بعمود الدوران الرئيسي. عند وصول كل حجرة بدورها إلى الفتحة الموجودة في أسفل القادوس، تُملأ بالحبوب أو المادة الأخرى المراد طحنها أو تكسيرها؛ ومع استمرار دورانها، تنقل محتوياتها إلى الفتحة الموجودة أعلى أنبوب التغذية، حيث تُفرغ محتوياتها، مع استبعاد جميع الهواء باستثناء الهواء الموجود بين حبيبات الحبوب. ^{[ 9 ]}

منظر لبكرتين دافعتين في طرفي الآلة

منظر لبكرتين دافعتين تم توصيلهما بنفس النهاية عن طريق جعل أحد العمودين مجوفًا

كان نموذج كار لتفتيت المعادن يتألف من قرصين حديديين، يدعم كل منهما عمود أفقي قصير مثبت على محامل مناسبة ومزود ببكرة دافعة. أحيانًا كانت البكرتان الدافعتان في طرفي الآلة، وأحيانًا أخرى كانتا تلتقيان في نفس الطرف بجعل أحد العمودين مجوفًا؛ وكان النظام الأول هو الأفضل عمومًا. تُدار البكرتان بواسطة سير مفتوح، والأخرى بواسطة سير متقاطع، بحيث يدور العمودان في اتجاهين متعاكسين. كان القرصان يفصل بينهما بضع بوصات، وعلى الجانبين المتقابلين، زُوّدا بحلقات متحدة المركز من دبابيس أو أسنان حديدية تصل تقريبًا إلى القرص المقابل، وتتبادل صفوف الأسنان الحلقية على أحد القرصين مع تلك الموجودة على الآخر. عادةً ما كان هناك ثلاث حلقات أسنان على أحد القرصين، وحلقتان على القرص المقابل.

كانت الأقراص مُحاطة بغلاف حديدي متين، يحتوي جزؤه العلوي على قادوس لإدخال المعدن المراد سحقه إلى مركز الآلة، ويتم التفريغ عبر قناة في أسفل الغلاف. يدور القرصان بسرعات عالية في اتجاهين متعاكسين، حيث تبلغ سرعة الأسنان الخارجية عادةً حوالي 2100 متر (7000 قدم) في الدقيقة. تصطدم شظية من المعدن المتساقطة بأحد الأسنان، فتُقذف بعيدًا بشكل مماس بسرعة كبيرة، لتصطدم بالسن المجاور المتحرك بسرعة كبيرة أيضًا في الاتجاه المعاكس، فتتحطم بفعل الاصطدام، ويستمر هذا التأثير حتى تُقذف الجزيئات المطحونة من الحلقة الخارجية للأسنان. ^{[ 3 ]} 

المنظر الأمامي

منظر جانبي يوضح: ج، منخل؛ و، مصعد؛ ز، ح، عمود نقل الحركة

يتألف نموذج كار للتفتيت هذا أساسًا من قفصين أو أربعة أو ستة أو ثمانية أقفاص متحدة المركز، تتكون جوانبها الأسطوانية من قضبان معدنية (ب)، مغلفة من جانب واحد بأقراص بسيطة (أ)، ومن الجانب الآخر بتيجان. تشكل الأقفاص الأول (الداخلي) والثالث والخامس وحدة متكاملة، مثبتة ببراغي مع بروز القرص على عمود الدوران. وبالمثل، تشكل الأقفاص الثاني والرابع والسادس وحدة متكاملة مثبتة على العمود الآخر. يتم تشغيل الآلة من نفس العمود بواسطة سيرين، أحدهما مستقيم والآخر متقاطع، بحيث تتلاءم الأقفاص المكونة من أحد عناصر الأسطوانة مع الفراغات الحلقية للآخر وتدور في الاتجاه المعاكس. عادةً ما تكون الآلة مغلفة بغطاء محكم يعلوه قادوس (هـ)، حيث يتم وضع المادة المراد طحنها. تسقط هذه المادة في القفص الداخلي، وبما أن الآلة في حالة حركة، فإنها تُقذف بفعل قوة الطرد المركزي عبر قضبان القفص الأول إلى القفص الثاني. بعد أن دارت في الاتجاه المعاكس للثانية، قُذفت بنفس الطريقة إلى الثالثة التي دارت في نفس اتجاه الأولى، ثم إلى الرابعة، وهكذا. وأخيرًا، قُذفت إلى الخارج على جميع نقاط المحيط عبر القضبان. لم تستغرق العملية ثانية واحدة. لم تكن سرعة الطحن مفاجئة إذا أخذنا في الاعتبار العدد الكبير من الصدمات التي تعرضت لها المادة.

كانت قوة هذه الصدمات ناتجة عن مجموع سرعة المادة في اتجاه وسرعة قضبان القفص في الاتجاه المعاكس. تسقط المادة الخارجة من الكسارة في قناة جانبية محفورة في قاعدة الآلة، ومن ثم تتجمع في وعاء استقبال المصعد الذي يقوم بنقلها. يختلف حجم الأسطوانات وعدد دوراتها في الدقيقة والقوة وعدد القضبان تبعًا لطبيعة وكمية المادة المراد معالجتها ودرجة النعومة المطلوبة. يمكن الحصول على منتج يتكون من حبيبات مهما كان حجمها، وذلك بتدوير الأسطوانات بسرعة أكبر أو أقل مع الحفاظ على مسافة مناسبة بين القضبان. ^{[ 2 ]}