Brevet FR2003715A1 — publié le 19691114

i 20037*5 9 06 ■' Cette invention a pour objet un appareil rotatif pour le broyage fin comprenant une enveloppe rotative contenant un certain nombre de boulets ou autres corps de broyage et la matière à traiter, ces boulets se heurtant les uns les autres ou roulant 5 contre la paroi interne de cette enveloppe, tandis que celle-ci est entraînée en rotation afin que les particules de la matière se trouvant entre les boulets eux-mêmes et les boulets et la paroi interne de l'enveloppe rotative puissent être réduites à l'état de poudre fine. 10 Les broyeurs rotatifs de type classique sont étudiés de façon que leur enveloppe rotative cylindrique soit entraînée autour d'un arbre horizontal. Pendant la rotation de l'enveloppe, les boulets contenus dedans sont déplacés de bas en haut sensiblement sur la moitié de la circonférence de l'enveloppe depuis leurs po- 15 sitions inférieures dans l'enveloppe tout en broyant la matière à traiter contre la paroi interne de l'enveloppe rotative jusqu'à ce qu'ils atteignent des positions supérieures dans l'enveloppe d'où ils retombent sur le fond de celle-ci pour répéter l'opération décrite ci-avant. 20 II en résulte que c'est seulement sur la moitié environ de la circonférence de l'enveloppe rotative que se déroule l'opération de broyage, le reste demeurant sans action. Dans les broyeurs rotatifs de ce genre, il est impossible dans ces conditions d'accroître le rendement pour exécuter l'opération de broyage en aug- 25 mentant le nombre de tours que fait l'enveloppe rotative. En effet, la matière qui doit être broyée et les boulets sont amenés en contact intime avec la paroi interne de l'enveloppe et il n'y a pas de mouvement relatif entre cette paroi interne et les boulets qui sont maintenus dans cet état par les forces centrifuges 30 si le nombre de tours de l'enveloppe rotative dépasse une valeur donnée. Ainsi, la capacité de broyage fin d'un broyeur rotatif par unité de volume a été jusqu'à présent restreinte à une valeur relativement faible. L'invention obvie à l'inconvénient qui vient d'être indiqué 35 et qui est inhérent aux broyeurs rotatifs classiques. Son but est de permettre la réalisation d'un broyeur rotatif se prêtant à une augmentation du rendement de l'opération de broyage par augmentation du nombre de tours de l'enveloppe rotative, selon les besoins, et donnant en outre la possibilité d'obtenir un broyeur 69 06803 2 2003715 de dimensions totales petites par comparaison avec les broyeurs rotatifs fonctionnant avec le même rendement. L'invention est matérialisée dans un broyeur rotatif comprenant une enveloppe rotative à paroi interne sensiblement conique, 5 le diamètre interne de cette enveloppe augmentant de sa partie inférieure à sa partie supérieure, cette enveloppe rotative étant étudiée de manière à tourner autour d'un axe vertical passant par le sommet de l'enveloppe rotative sensiblement conique, et au moins une plaque de guidage montée dans la partie supérieure de 10 l'enveloppe rotative sensiblement conique pour amener les corps de broyage à l'arrêt et(ou) les obliger à changer leurs directions de mouvement, de façon qu'ils puissent retomber au bas de l'intérieur de l'enveloppe après qu'ils se sont élevés le long de ladite paroi interne conique de l'enveloppe selon des trajets en 15 spirale par suite de la force centrifuge qui se manifeste pendant la rotation de cette enveloppe. D'autres buts et avantages ainsi que diverses caractéristiques du nouveau broyeur rotatif que prévoit l'invention découlent de la suite de cette description et des dessins schématiques annexés dans lesquels :-20 La fig. 1 est une vue en perspective schématique de ce broyeur rotatif, certaines parties étant supposées arrachées pour mieux mettre en évidence les principes qui sont à la base de l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe d'une variante de réalisation 25 de ce broyeur rotatif. La fig. 3 est une vue en coupe par la ligne III-III en fig.2. La fig. 4 est une vue en coupe d'une autre variante encore de ce broyeur rotatif. La fig. 5 est une vue en coupe par la ligne V-V en fig. 4. 30 D'après ce que montre la fig. 1, l'enveloppe rotative, dési gnée dans son ensemble par 1, comporte une paroi interne 2 sensiblement conique qui va en augmentant de diamètre de sa partie inférieure vers sa partie supérieure. Cette enveloppe rotative 1 est entraînée en rotation à une vitesse élevée autour d'une ligne 35 centrale verticale A de la paroi interne par un arbre 4 relié à sa plaque inférieure 3. La paroi interne conique 2 est conti-guë à une paroi cylindrique 5 sur le bord terminal supérieur de la première. Un couvercle fixe 6 est monté sur le bord supérieur de la paroi cylindrique 5. L'enveloppe rotative 1 9 06303 3 2003715 contient une multitude de corps de broyage, notamment de boulets 7, destines à agir sur la matière à traiter. 8 désigne un certain nombre de plaques de guidage fixées à ce couvercle fixe 6 afin de guider les boulets de broyage 7. Chacune de ces plaques 5 de guidage 8 a une forme courbe et est montée verticalement de telle sorte que sa courbure soit orientée dans la direction de rotation de l'enveloppe 1, une de ses extrémités étant disposée tout près de la paroi cylindrique. Au cours du fonctionnements l'enveloppe rotative 1 tourne 10 à une vitesse élevée et les boulets 7 ou plus généralement les corps de broyage placés sur la plaque inférieure 3 tournent avec cette enveloppe rotative 1 de façon à être déplacés ou projetés vers l'extérieur et amenés en cnntact avec le bas de la paroi interne 2 par la force centrifuge. Les boulets 7 sont 15 ensuite déplacés vers le haut le long de la paroi interne 2, afin de se déplacer selon des trajets en spirale sous l'action de la force centrifuge. B désigne le trajet ascendant en spirale matérialisant le déplacement d'un boulet 7. Eh fait, un certain nombre de boulets 7 se meuvent simultanément de bas en haut le 20 long de la paroi interne 2 suivant une multitude de trajets en spirale et, pendant leurs mouvements ascendants, les boulets 7 roulent contre la paroi interne 2 et réduisent les morceaux de la matière qui se trouve entre ces boulets et la paroi interne 2 de l'enveloppe conique rotative 1 à l'état de poudre fine. Lors 25 qu'ils atteignent l'extrémité supérieure de la paroi interne 2, les boulets 7 se meuvent le long des plaques de guidage 8 jusqu'à ce qu'ils arrivent à l'extrémité de chacune de ces plaques disposée près de la ligne centrale A. A ce moment, ils s'arrêtent et tombent sur la plaque inférieure 3 de l'enveloppe rotative 30 Tandis qu'ils tombent ainsi, les boulets 7 se heurtent les uns les autres et concourent à l'effet de broyage de la matière qui passe entre eux. C désigne le trajet de mouvement descendant d'un boulet 7-Lorsque les boulets 7 atteignent la plaque inférieure 3» ils 35 sont à nouveau déplacés et amenés en contact avec l'extrémité inférieure de la paroi interne 2 par l'effet de la force centrifuge, ce qui répète l'opération qui vient d'être décrite. Chacune des plaques de guidage 8 peut être tordue de façon que son bord terminal qui est disposé près de la ligne centrale A soit 69 06803 4 2003715 incliné par rapport à cette ligne centrale A et que la surface interne de la plaque de guidage courbe soit dirigée de plus en plus vers le bas lorsqu'on se rapproche de cette extrémité, de telle sorte que les boulets 7 puissent être aisément dirigés 5 vers le bas. A titre de variante, les plaques de guidage 8 peuvent être montées pour pouvoir tourner par rapport aux boulets 7 se déplaçant sur la paroi interne 2 au lieu d'être fixés invariablement au couvercle immobile 6. Le nombre des plaques de guidage 8 n'est pas limité à deux comme cela est le cas dans 10 les dessins annexés. En fait, il peut en être prévu une seule ou plus de deux sans s'écarter de l'esprit de l'invention. La plaque ou les plaques de guidage 8 peuvent avoir n'importe quelle forme désirée à condition que les boulets 7 ou plus généralement les corps de broyage puissent être avantageusement guidés 15 vers le centre de rotation de l'enveloppe cnnique rotative. Suivant la réalisation que montrent les fig. 2 et 3 s une boîte de portée 10 est fixée invariablement à un bâti 9. Cette boîte de portée sert à supporter des paliers 11 et 12 supportant à rotation l'arbre vertical 4 qui supporte à son tour l'en-20 veloppe rotative 1. Celle-ci est munie d'une bride annulaire 13 s'étendant horizontalement vers l'extérieur par rapport au bord terminal supérieur 14 de l'enveloppe rotative 1. Le couvercle tubulaire 6 fixé à la partie supérieure du bâti 9 comporte une plaque annulaire 15 fixée au couvercle tubulaire et s'étendant 25 horizontalement et vers l'extérieur par rapport à son extrémité inférieure. Au-dessous du bord externe de la plaque annulaire 15 pend une jupe cylindrique 16 dont l'extrémité inférieure est séparée de la face supérieure de la bride annulaire 13 par un espace 17 qui a de préférence une dimension réduite. La jupe 16 30 est munie d'un certain nombre de fentes 18 disposées à des intervalles réguliers. Chacune des plaques de guidage 8 munie d'un flasque de montage 19 est engagée dans chacune des fentes 18 de l'extérieur et fixée à la surface externe de la jupe 16 par son flasque de montage 19. En outre, l'extrémité interne 8A 35 de chaque plaque de guidage 8 est disposée vers l'extérieur par rapport au bord terminal supérieur 14 de la paroi interne 2 de l'enveloppe 1. Une enceinte, 20 est fixée à la bordure ou bride annulaire 13, de façon que cette enceinte 20 puisse s'étendre verticalement afin de délimiter une chambre annulaire j9 06803 5 2003715 21 pour la matière réduite à l'état de poudre entre la jupe 16 et l'enceinte 20. Une plaque de raclage 22 fixée à chaque plaque de guidage 8 fait saillie dans cette chambre 21. Un canal 23 de retour de la matière pulvérulente est ménagé entre 5 la base de cette plaque de raclage 22 et la plaque de guidage 8. La plaque annulaire 15 est munie d'un certain nombre d'orifices 24 d'entrée d'air. Une plaque 25 formant cloison pend au-dessous du côté interne de chacun de ces orifices 24 d'entrée d'air afin de ménager un canal à air 26 entre cette cloison 25 et 10 la jupe 16. 27 désigne un conduit d'arrivée de la matière à broyer, et 28 un canal d'évacuation de la matière pulvérulente finement broyée et de l'air s'échappant par aspiration. Au cours du fonctionnement, un moteur électrique (non représenté) est actionné de manière à faire tourner l'arbre 4 pour 15 entraîner en rotation l'enveloppe rotative 1 en forme de cône. En même temps, la matière à traiter arrive continuellement par le conduit adducteur 27, et la matière réduite à l'état de poudre fine est évacuée par aspiration par le canal 28. Au cours du fonctionnement, les boulets 7 se déplacent vers le haut en 20 longeant la paroi interne conique 2 de l'enveloppe rotative 1 selon des trajets en spirale tout en effectuant le broyage de la matière de la même manière que décrit à propos de la première construction représentée dans la figure 1. Lorsque les boulets 7 atteignent le bord terminal supérieur 25 14 de la paroi interne conique 2, ils passent dans un espace compris entre la bride annulaire 13 et la plaque annulaire 15 où ils sont guidés par les plaques 8 et déplacés vers le haut au cours de leurs mouvements et (ou) amenés au repos, après quoi ils tombent sur la plaque inférieure 3 de l'enveloppe rotative 30 1. Les boulets 7 qui sont tombés sur la plaque inférieure 3 se meuvent à nouveau vers le haut en longeant la paroi interne conique 2 pour répéter l'opération de broyage. Pendant que le fonctionnement se déroule comme il vient d'être dit, de l'air pénètre par un orifice d'aspiration 29 prévu dans 35 la partie supérieure de l'enceinte 20, et passe par les orifices 24 d'entrée d'air et les canaux de passage d'air 26, afin d'être entraîné par aspiration^puis évacué par le canal 28 en même temps que la matière pulvérulente finement broyée résultant de l'opération. La matière broyée qui s'écoule dans la chambre 21 9 06303 6 2003715 en passant par l'espace 17 est raclée par la plaque 22 et ramenée en passant par les canaux de retour 23 à la partie de 1*intérieur de l'enveloppe 1 qui se trouve immédiatement vers l'intérieur de la jupe 16 où la poudre est soumise à un courant 5 d'air dirigé vers le bas passant par le canal 26, de sorte qu'elle est déplacée davantage vers l'intérieur c'est-à-dire vers le centre de l'enveloppe 1. Dans la construction que montrent les fig. 4 et 5, un séparateur 30 de forme conique est fixé à la face inférieure du 10 couvercle fixe 6. Ce séparateur 30 est disposé au-dessus de la ligne centrale A et dans un espace ménagé au-dessus de la paroi 2 de l'enveloppe 1 en forme de cône renversé. Le séparateur 30 est muni à sa base d'un orifice annulaire 31 qui est pourvu d'un certain nombre de palettes 32 montées dedans. 15 La direction dans laquelle ces palettes 32 sont orientées est déterminée de façon que le courant d'air tourbillonnant dans la direction de la rotation de l'enveloppe rotative 1 puisse être engendré dans le séparateur 30 par les palettes 32. Ce séparateur 30 est muni à son extrémité inférieure d'un orifice 33 20 de sortie des particules de matière les plus grosses. Un séparateur auxiliaire 34 est monté à l'intérieur du séparateur 30 pour obliger le courant d'air entrant à travers l'orifice d'aspiration 31 de se mouvoir en cercle. Le canal 28 est relié au séparateur 30. 25 Au cours du fonctionnement, l'air est introduit dans l'enve loppe 1 en passant par l'orifice d'aspiration 29 prévu, dans la partie supérieure de l'enceinte 20, les orifices 24 d'entrée d'air prévus dans la plaque annulaire 15 et le canal à air 26. Cet air tourbillonne sous l'action des palettes 32 en 30 même temps que la poudre résultant du broyage fin de la^matière est entraînée dans le séparateur 30 par l'orifice d'aspiration 31. L.fair, ainsi que la poudre finement broyée, sont évacués par le canal 28 hors du séparateur 30. En passant à travers ce dernier, les particules les plus grosses de Ta. matière broyée sont 35 séparées de la poudre finement broyée suivant les principes d'un cyclone et tombent à travers l'orifice 33 de sortie des particules les plus grosses pour gagner l'intérieur de l'enveloppe 1. Il doit être entendu que bien que la paroi interne 2 de l'enveloppe rotàtive 1 ait été décrite comme ayant une forme o9 06803 7 2003715 sensiblement conique, elle n'est pas limitée à cette forme. En fait, cette paroi interne peut être par exemple soit convexe, soit concave, sans s'écarter de la portée de l'invention. En bref, la paroi interne 2, quelle que soit sa forme, doit permettre aux 5 boulets ou plus généralement aux corps de broyage d'exécuter aisément un mouvement ascendant le long de ladite paroi selon des trajets en spirale grâce à la force centrifuge. Il doit être également entendu que les boulets 7 utilisés pour la mise en oeuvre du processus prévu par l'invention sont 10 constitués par une matière ayant une bonne résistance à l'usure, mais n'ont pas nécessairement besoin d'être sphériques. En effet, des corps de broyage cylindriques comme ceux qu'on utilise pour le broyage du ciment peuvent également trouver leur emploi ici. Un avantage notable de ce broyeur perfectionné tel que le 15 prévoit l'invention par rapport aux broyeurs rotatifs classiques, réside dans ce fait que la paroi interne 2 de l'enveloppe rotative 1 peut être utilisée à plein pour exécuter l'opération de broyage puisque les boulets sont répartis sur la totalité de la paroi interne de la surface interne sensiblement conique 2 20 l'enveloppe rotative 1. En outre, si le nombre de tours que fait l'enveloppe rotative 1 est augmenté, la capacité broyeuse de l'appareil peut être positivement accrue puisque les boulets 7 et la matière à traiter ne sont pas amenés en contact intime avec la paroi interne 2 mais déplacés à tout moment vers le 25 haut le long de cette paroi selon des trajets en spirale, puis ramenés au fond de l'enveloppe rotative par au moins une plaque de guidage. Un autre avantage de ce broyeur rotatif perfectionné selon l'invention réside dans la disposition suivant laquelle au moins 30 une plaque de guidage est montée au-dessous de la bride annulaire de l'enveloppe détendant horizontalement et vers l'extérieur, de telle sorte que l'extrémité interne de cette plaque de guidage peut être disposée extérieurement au bord terminal externe de la paroi interne 2 de l'enveloppe rotative 1, ce qui empêche 35 les boulets 7 de heurter violemment la face inférieure de la plaque de guidage. Ceci revient à empêcher ou tout au moins à diminuer l'usure et 1'endommagement des boulets ainsi que la perte d'énergie due à un impact violent des boulets contre la face inférieure de la plaque de guidage. ô9 06303 3 2003715 La disposition d'un séparateur ayant une forme sensiblement conique dans un espace défini par le couvercle fixe dans la partie supérieure de l'enveloppe rotative 1 au-dessus de sa paroi interne 2 et la présence d'un certain nombre de palettes 5 32 dans un orifice d'aspiration d'air de forme annulaire ménagé dans la base de ce séparateur pour produire un courant d'air de tourbillonnement dans la même direction de l'enveloppe rotative donne la possibilité de séparer la matière finement pulvérisée de ses plus grosses particules, en fonction du principe d'un 10 cyclone. Ceci permet de produire une matière finement broyée de bonne qualité et également de ramener- les grosses particules de cette matière à l'intérieur de l'enveloppe rotative en vue d'un traitement ultérieur. On voit à la lecture de cette description que l'invention 15 permet d'augmenter la capacité de travail d'un broyeur rotatif en augmentant le nombre de tours que fait l'appareil et également d'accroître le rendement par unité de volume du broyeur, puisque la paroi interne de celui-ci peut être pleinement utilisée pour l'opération de broyage. L'invention permet également de donner 20 de faibles dimensions totales au broyeur rotatif et de réduire la consommation d'énergie. Les détails de construction peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences, techniques . 69 06803 9 2003715 REVENDICATIONS 1. Broyeur rotatif pour transformer une matière en une poudre fine comprenant une enveloppe rotative (1) contenant une multitude de boulets (7) de broyage de la matière à traiter étudiés de 5 manière à la réduire en une poudre fine au fur et à mesure que cette matière est broyée par ces boulets, les boulets se heurtant les uns les autres et (ou) roulant contre la paroi interne (2) de l'enveloppe (1) pendant le fonctionnement du broyeur, caractérisé en ce que la paroi interne de cette enveloppe rotative est de 10 forme sensiblement conique et va en augmentant de diamètre vers le haut et en ce qu'au moins une plaque de guidage (8) est montée au-dessus de cette paroi interne conique (2), l'enveloppe rotative tournant autour de sa ligne centrale verticale, la plaque de guidage amenant les boulets à l'arrêt et (ou) les obligeant à 15 changer de direction de mouvement, de telle sorte qulls puissent revenir au fond de l'enveloppe rotative après qu'ils se sont élevés en longeant ladite paroi interne selon des trajets en spirale sous l'effet de la force centrifuge, tandis que l'enveloppe rotative tourne autour de sa ligne verticale centrale. 20 2. Broyeur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une paroi cylindrique contiguë au bord terminal supérieur de la paroi interne conique (2) de l'enveloppe rotative (1), la plaque de guidage (8) étant disposée de façon à être le siège d'un mouvement relatif par rapport aux bou-25 lets (7) roulant le long de cette paroi interne et présentant une certaine courbure de façon que cette plaque (8) exerce une attraction près de la ligne centrale verticale de l'enveloppe rotative en passant d'une extrémité vers l'autre extrémité dans le sens de rotation de l'enveloppe rotative. 30 3. Broyeur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une bride annulaire (13) s'étendant horizontalement vers l'extérieur par rapport au bord terminal supérieur de la paroi interne conique (2) de l'enveloppe rotative (1), la plaque de guidage (8) étant disposée au-dessus de 35 cette bride de façon telle que son extrémité interne soit extérieure au bord terminal supérieur de cette paroi interne. 4. Broyeur rotatif suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un couvercle fixe (6) prévu à la partie supérieure de l'enveloppe rotative conique (1), une paroi 10 2003715 69 06803 cylindrique verticale reliée à la bordure externe de ce couvercle fixe, la plaque de guidage (simple ou multiple) disposée au-des-sus de la bride annulaire (13) étant fixée à cette paroi cylindrique verticale dans des conditions telles que son extrémité in-5 terne soit extérieure au bord terminal supérieur de l'enveloppe rotative (1), un conduit (27) d'arrivée de la matière à broyer traversant ce couvercle fixe jusqu'à l'intérieur de l'enveloppe rotative, des moyens étant prévus pour faire arriver de l'air à la partie supérieure de la capacité interne de l'enveloppe ro-10 tative, ainsi qu'un canal relié à ce couvercle supérieur pour évacuer par aspiration la matière sous la forme d'une poudre finement broyée. 5- Broyeur rotatif suivant la revendication 4, caractérise en ce qu'il comprend en outre une enceinte (20) disposée exté-15 rieurement à une jupe cylindrique verticale (16) reliée à la bordure externe du couvercle fixe (6) et disposée sur la bride annulaire (13) par sa bordure externe, des moyens étant prévus pour ramener à l'intérieur de l'enveloppe rotative la matière pulvérulente qui s'est rassemblée dans l'espace compris entre ladite 20 jupe cylindrique verticale et cette enceinte, le couvercle fixe étant muni d'un certain nombre d'entrées d'air. 6. Broyeur rotatif suivant, les revendications 3, 4 et 5j caractérisé en ce qu'il comprend en outre un séparateur (30) ayant une forme sensiblement conique fixé à la face inférieure du cou-25 vercle fixe (6) et disposé autour de la ligne verticale centrale de l'enveloppe rotative (1) dans la partie supérieure de la capacité interne de cette enveloppe, ce séparateur (30) étant muni à sa base d'un orifice annulaire (31) pour l'entrée d'un courant d'air dans le séparateur et pourvu d'un certain nombre de palet-30 tes (32) montées dans cet orifice annulaire pour obliger le courant d'air à tourbillonner dans le sens de rotation de l'enveloppe rotative, ce séparateur étant maintenu en communication avec ce canal en vue de l'évacuation par aspiration de la matière finement broyée. 35 7. Broyeur rotatif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le séparateur est pourvu sur sa face inférieure d'un orifice d'évacuation des particules les plus grosses de la matière broyée, afin de ramener ces particules à la partie inférieure de l'espace interne de l'enveloppe (1).