Brevet FR2039161A1 — publié le 19710115

- 1 - 2039161 La présente invention se rapporte aux broyeurs coniques et elle concerne un procédé et un appareil poux commander l'alimenta-tion en matière, la distribution de la matière et le réglage du débit de matière vers la cavité de broyage d'un broyeur conique. 5 La présente invention a pour objet : - un mélangeur et distributeur d'alimentation, pouvant être commandé indépendamment pour broyeurs"coniques ou appareils analogues; - un procédé de distribution de la matière à la cavité de broyage d'un broyeur conique assurant un rendement de broyage maximum; 10 - un distributeur d'alimentation pour broyeurs coniques, ayant une longévité beaucoup plus grande que celle des autres types de distribu tut ion; - un distributeur d'alimentation et un procédé pour commander l'alimentation de broyeurs coniques, ce procédé réduisant beaucoup les 15 dépenses d'entretien et de service; - un distributeur d'alimentation qui empêche la ségrégation; - un distributeur d'alimentation qui soit spécialement conçu en vue de réparations rapides; - un distributeur d'alimentation du type ci-dessus qui résiste pra-20 tiquement à l'usure; - un distributeur d'alimentation rotatif qui ne nécessite pas d'équilibrages délicats; - un procédé pour commander et pour régler l'alimentation d'un broyeur conique, qui élimine simultanément la ségrégation et l'u- 25 sure. . D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif plusieurs formes de réalisation aoafomes à 17invention. 30 Sur ces dessins, la figure 1 est une coupe verticale de la partie supérieure d'un broyeur; la figure 2 est une vue en plan, à plus grande échelle f du distributeur d'alimentation de la figure 1 ; 35 la figure 3 est "une coupe faite le long de la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une coupe verticale de la partie supérieure d'un broyeur; 70 13292 - 2 - 203916 T la figure 5 est une vue en plan, à plus grande échelle, du distributeur d'alimentation de la figure 4; la figure 6 est une coupe faite le long de la ligne 6-6 de la figure 5. 5 Sur la figure 1, on a représenté la partie supérieure d'un broyeur conique qui comprend normalement un bâti, non représenté, supporté sur un anneau basculant 10. L'anneau basculant peut être maintenu en position par plusieurs ressorts non représentés, dont on dit ordinairement qu'ils forment un déclenchement élastique, et 10 qui sont disposés.autour du broyeur. Un bol 12 est vissé dans l'anneau basculant 10 d'une manière classique et supporte de manière amovible une garniture 14 qui limite une partie dsune cavité de broyage 16, en coopération avec un manteau 18j' supporté sur une tête appropriée 20 qui à son tour est construite pour exéeuter 15 un mouvement giratoire autour d'un point focal 22« La tête pivote dans une douille sphérique, non représentée, de manière à effectuer un mouvement giratoire sans être entraînée dans un mouvement de ro«~ tation» Le manteau peut être maintenu en place par l'intermédiaire d'anneaux d'immobilisation appropriés et de manchons qui sont main-20 tenus en bas par un écrou à tête 24 au-dessus duquel est placé un. chapeau 26 de prolongement» L'écrou à tête et le ehapeau de prolon-* gement s'élèvent au-dessus de la cavité de broyagei Ils sont plus ou moins au niveau du cône d'alimentation ou de la paroi conique 28 qui est associée à une paroi supérieure 30 plus ou moins cylindrique» 25 La paroi conique 28 se dirige coniquement vers l'intérieur de manière à diriger la matière vers la cavité de broyage 16. , Dans le cas où le broyage est poursuivi entre les éléments 14 et -18, ce broyage .^effectue dans la cavité 16«Dans les cas où l?on compte sur la partie supérieure de la- tête, dans certaines formes de broyeurs co-30 aiques, pour exécuter une fonction de broyage, il peut être prévu me cavité supérieure de broyage 32» Il y a place pour toute une Tariété de modifications d.e la forme de la garniture, et du manteau pour former la cavité de broyage 16 et la zone 32A* La garniture conique 14 et le manteau 18 sont tous deux en une matière appropriée 35 pour exécuter leur fonction de broyage. Bien qu'on ait représenté et décrit un genre particulier de broyeur, il est bien évident qu'il est tout simplement représentatif d'un certain nombre de broyeurs pouvant comprendre ou incorporer l'invention* 70 13292 - 5 - 2039161 Un distributeur d'alimentation, désigne d'une manière générale par le repère 34, fournit la manière à broyer qui est débitée du haut par un élément distributeur que l'on décrira plus loin d'une manière détaillée. Le distributeur d'alimentation est considéré 5 comme étant monté coaxialement à l'axe principal vertical du broyeur. Le but fondamental du distributeur d'alimentation est d'empêcher qu'il se produise une ségrégation de la matière dans la cavité de broyage cela signifiant que toute la matière fine est d'un, côté et toute la matièïe grossière de l'autre ce qui au-10 rait pour résultat un bocardage, une usure inégale et un fonctionnement d'ensemble inefficace du broyeur. Des montants de support appropriés 36, montés sur le bâti du broyeur, supportent une plateforme transversale ou plateforme supérieure 38 qui supporte, à son tour, le distributeur d'alimentation. 15 Le distributeur est suspendu ou s'étend vers le bas à partir du plateau supérieur ou plateforme 38 et il est employé pour décharger ou distribuer la matière suivant une direction latérale dans l'ensemble ou plane en un point se trouvant à l'intérieur, au-dessus et dans l'alignement du cône d'alimentation 28 et de sa paroi supérieu-20 re 30. La matière à broyer est tout d'abord amenée dans un ensemble tournant 40 qui peut être en détail le même que l'un quelconque de ceux qui ont été représentés dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique ÎT° 3 212 720, N° 3 358 935' et N° 3 384 215» tous ces brevets ayant été cédés au présent mandataire. Une courroie d'entraînement 25 42 ou un moyen ana.logue peut être employé, cette courroie étant reliée à un moteur de commande 44 qui peut être électrique, hydraulique ou d'une autre nature et qui est destiné à faire tourner le distributeur. La commande par moteur est complètement séparée de toute source d'énergie pouvant être utilisée pour produire le mou-30 vement giratoire de la tête de broyage de sorte que le distributeur peut être réglé pour un taux de distribution totalement indépendant du taux de broyage ou bien- pour un taux de distribution coordonné avec le taux de broyage„ Les détails du moteur, de la commande et de l'élément tournant 40 ne seront ni décrits, ni ex-35 pliqués en détail étant donné qu'ils sont les mêmes que dans les brevets précités. Il est bien évident qu'un tube ou passage approprié 46 s'étend vers le bas à travers la partie centrale de l'élément tournant 40, de sorte que la matière fournie par un 13292 - 4 - 2039161 moyen d'alimentation approprié descend,le long de l'axe central du broyeur, dans le distributeur. Des particules de dimensions mélangées, qu'il s'agit de réduire, sont amenées dans l'extrémité supérieure du distributeur 34. Les particules ainsi amenées descendent par gravité à travers le tube 46 et arrivent dans le distributeur ou chambre mélangeuse. Le distributeur lui^aême peut se présenter sous la foime d'un accessoire fixé par boulons ou autrement, d'une manière appropriée, à l'élément tournant et il peut avoir à son extrémité supérieure une collerette 48 ou une aile analogue, munie de trous de boulon appropriés 50,de sorte qu'il peut être relié de manière amovible à l'élément tournant, de toute façon appropriée, La partie principale du corps du distributeur ou gouttière 52 peut se présenter sous la foime d'une plaque incurvée 53» munie d'un entonnoir 54 et d'un fond, d'une plaque distributrice légèrement inclinée 56, tous ces éléments étant assemblés entre eux par soudage ou d'une autre manière appropriée. La plaque principale 53 peut être cintrée en forme d'U, comme le montre la figure 2, de so3>-te que l'extrémité de sortie ou côté de sortie 58 du distributeur est essentiellement complètement ouverte d'un côté, mais fermée à l'arrière et de chaque côté par des parois appropriées. La combinaison de la partie postérieure inclinée 53 et du fond 56 donne à l'ensemble une forme en pente dirigée vers le bas et vers l'extérieur de sorte que la matière, descendant par gravité de l'entrée 46 se trouve dirigée vers le bas et vers l'extérieur dans un mouvement en arc vers une sortie libre dans un courant xmifoime de rotation autour et au-dessus du prolongement supérieur de la cavité de broyage de manière à venir heurter soit totalement, soit en partie la goulotte d'alimentation et ses prolongements 28 et 30. Un dispositif de retenue 60 est disposé dans la partie inférieure du distributeur et il peut prendre la forme d'une barre inférieure 62, soudée ou fixée d'une autre manière ou immédiatement contigu'ë à la lèvre ou bord périphérique inférieur de la plaque inclinée 56 du distributeur. La barre 62 est disposée plus ou moins latéralement, elle est décalée vers l'extérieur à partir de l'axe du broyeur et elle a une hauteur suffisante pour que la matière soit inclinée pour se rassembler derrière ellei Une seconde rangée 64 de barres est espacée, vers le haut, de la barre inférieure 62 13292 -5- 2039161 et elle comporte deux "barres, disposées en forme de V, allant en divergeant vers l'extérieur et vers le bas et se rencontrant en un point qui se trouve plus ou moins au voisinage de l'axe du "broyeur. Le groupe des "barres forme une "butée ou grille de retenue ayant pour effet que la matière s'amasse. Suivant l'angle de repos de la matière et suivant la force centrifuge qui est appliquée à cette matière et qui est fonction de sa distance à l'axe de rotation du distributeur, la matière prend la forme d'un lit mort ou tampon dont le profil central est représenté par la ligne 66, le contour variant sur les côtés suivant l'angle d'inclinaison de la double barre 64» Les dimensions sont choisies d'une manière telle que la zone de passage restante, par exemple en travers d'une gorge 68, est supérieure à la section droite d'entrée 46, de sorte que l'établissement du lit mort ne produit pas de limitation dans le distributeur mais permet, d'un autre côté, un écoulement libre et sans obstacle. Le distributeur lui-même peut-être un objet préfabriqué ayant la forme représentée sur les figures 4 à 6. Il peut comprendre une paroi circulaire 70 ouverte à sa partie antérieure 72 et une partie inférieure plate 74 munie de parois latérales 764' L'ouverture ou sortie 72 est libre et elle ne présente que 1'encombrement qui sera décrit plus loin® Les parois latérales 76 et la paroi postérieure curviligne 70 peuvent être en une seule pièce ou bien elles peuvent être distinctes et soudées à leurs bords qui se touchent comme il est indiqué en 78. Elles peuvent être reliées toutes à une plaque annulaire supérieure 80 munie de renforcements 82 placés à des intervalles souhaités. Tous les assemblages peuvent être faits par soudage, La plaque inférieure peut être plate dans 1'ensemble et plus ou moins horizontale et présenter une grille 84 se composant de plusieurs barres 86t disposées transversalement. On a représenté dans le cas présent trois barres qui sont équidistantes et qui sont soudées d'une manière appropriée à la surface supérieure de la plaque inférieure. Bien que ces barres aient été représentées comme étant parallèles dans l'ensemble et également espacées, elles pourraient être inclinées ou quelque peu divergentes, la disposition à adopter dépendant des résultats souhaités. Les barres ont tendance à rassembler de la matière et à établir un lit mort ou tampon de matière qui suivant l'angle de repos de la matière et la vitesse de rotation 70 13292 - 6 - 2039161 présentera un profil représenté par une ligne 88, Les "barres 86 ont tendance à retenir de la matière derrière elles et elles créent par conséquent le lit mort. La zone qui, sur la figure 6, se trouve à droite de la ligne centrale et qui est désignée dans son ensemble par 5 le repère 90 sera du côté opposé à celui où se fait sentir l'effet distributeur de la force centrifuge et la matière rassemblée dans la poche sera maintenue contre la paroi fermée 70, La hauteur du distributeur, depuis la surface inférieure 74 jusqu'à l'entrée 46, a une valeur telle que l'écoulement libre de matière à travers le 10 distributeur, le long de son chemin en arc, après que le lit mort de matière a été formé, n'est pas empêché. Par exemple, la sortie 72 aura une certaine section transversale qui ne sera en aucun cas inférieure à la section transversale de l'entrée 46, L'établissement de la matière dans le lit 88 produit un effet restrictif et crée 15 une gorge artificielle 92 correspondant à un certain angle. Le point précis de cette section transversale de commande dépend de la matière • particulière qui est distribuée et elle varie d'une matière à l'autre. Des renforcements 94 peuvent être placés au-dessous de la plaque supérieure 80 pour relier le dessus de la paroi cylindrique à la pla— 20 que supérieure. Chacune des plaques latérales 76 peut être munie d'une plaque d'usure amovible 96 qui peut être "boulonnée, soudée ou reliée d'une autre manière appropriée pour protéger l'extrémité antérieure ouverte ou sortie de la chambre mélangeuse, L'utilisation, le fonctionnement et le rôle du dispositif suivant 25 l'invention sont les suivants, Confornement a certains procédés de broyage, il est souhaitable que l'alimentation de la cavité de broyage soit constituée par une certaine proportion et par une certaine distribution de particules grossières et de particules fines afin que soient empêchés une ségré-30 gation et un broyage inégal. Il est très important qu'il ne se produise pas de ségrégation et qu'un mélange intime de particules grossières et de particules fines soit fourni et distribué à la cavité de broyage sur une base cyclique uniforme; Il faut que le mélange intime de particules de dimensions différentes soit maintenu et dis-35 tribué à -la cavité de broyage sur une base unifoimeA! La matière qui arrive à un broyeur est normalement débitée par un transporteur classique ou par une courroie et les particules ont une tendance à se séparer lorsqu'elles tombent dans la partie supé— 70 13292 - 7 - 2039161 rieure ouverte du. broyeur, les particules grossières allant d'un côté et les particules fines allant de l'autre. Il en résulte une action inégale de broyage autour de la cavité annulaire de broyage, la plus grande partie du travail étant exécutée d'un seul côté. Sur les cô-5 tés où les particules fines se rassemblent, le broyeur aura tendance à bocarder, ce qui pourra produire une rupture du boulon à ressort ainsi qu'une usure inégale sur différentes parties du bâti. En outre, cela peut produire une usure inégale des éléments d*usure remplaçables, le manteau et la garniture de sorte que tandis qu'un côté du manteau 10 et de la garniture peut présenter une usure très petite ou une usure minimale, l'autre côté peut être usé considérablement". Le distributeur prend la foime d'un ensemble commandé indépendamment qui est logé librement plus ou moins directement au-dessus de la tête de broyage et qui se trouve dans l'alignement de cette 15 dernière en direction verticale. Le distributeur est placé au-dessus de la tête et il n'est pas en contact avec cette dernière. Il a sa propre commande, indépendante, et il peut être réglé indépendamment à une vitesse appropriée dépendant des conditions de fonctionnement, de la matière soumise au broyage, des conditions d*entretien, etc • 20 La matière est fournie par l'intermédiaire d'une goulotte ou d'un tube. Elle pénètre dans le distributeur et elle est mélangée intimement et dans l'opération tourne de 90° et elle est déchargée d'un côté débouchant dans un mouvement centrifuge ou tangentiel. Toute tendance que peut avoir à se séparer la matière qui entre dans le 25 distributeur est contrariée et empêchée en premier lieu par la chambre mélangeuse elle-même et en second lieu par le changement de direction. La sortie du distributeur a elle aussi une aire de section transversale qui est au moins aussi grande et de préférence plus grande que celle de son entrée de sarte qu'il ne orée pas d-'étran— 30 glement ni de goulot. La chambre mélangeuse, dans le distributeur, a une grille ou un ensemble -de barres qui emprisonne ou retient une certaine quantité de matière. L'un des problèmes qui se sont posés dans le passé résidait en ce que la matière tombant à travers le distributeur 35 usait rapidement, en particulier quand elle était très abrasive, toutes les surfaces métalliques exposées à son contact. Bien que les distributeurs antérieurs aient eu un très bon fonctionnement et aient amélioré le rendement total de broyage de la machine,leur 70 13292 2039161 durée a été dans certains cas très courte et il a été nécessaire de procéder à des réparations et à des remplacements fréquents dus à ce que la matière usait complètement les parties métalliques du distributeur exposées à son contact. 5 Le présent dispositif offre l'avantage qu'un lit de matière se constitue plus ou moins dans la partie inférieure du distributeur de sorte qu'ensuite la matière qui arrive à travers l'entrée, qui tourne et qui est déchargée à travers, la sortie, s'écoule fondamentalement en travers d'un lit ou tampon de matière au lieu de s'écouler 10 sur les plaques métalliques du distributeur. Le moyen utilisé a été représenté sous la foime d'une série de barres transversales qui sont disposées plus ou moins à 90° par rapport à la direction de l'écoulement de la matière. Suivant l'angle de repos ou d'écoulement de la matière et suivant la grille particulière ou la foime de l'ensemble 15 de barres choisi, un lit se constitue dans le distributeur et il y demeure. 0e lit. pourrait avoir tendance à produire une limitation -suivant un angle dé 45°» par exemple, entre l'entrée et la sortie. Mais la répartition des parties du distributeur et leurs positions relatives sont telles que cette gorge, partout où elle prend nais-20 sauce, ne présente pas une aire de section transversale inférieure à l'aire de section transversale de l'entréeill est important que la hauteur de la sortie du distributeur soit telle qu'il ne se produise pas une diminution du passage. Bien que l'aire totale d'écoulement de la sortie convienne, il peut se produire une diminution si la hau-25 teur verticale de la sortie ne convient pas. Le distributeur prend la forme générale d'un cylindre qui est suffisamment profond pour que du côté opposé à la sortie, il y ait une poche profonde ou un réservoir profond pour que s'accumule un lit, à foime en arc, de matière, qui est ensuite maintenu en place 30 par la force centrifuge et qui protège complètement l'intérieur du distributeur contre l'abrasion. L'ensemble peut être constitué par de simples plaques soudées entre elles,_ des plaques d'usure remplaçables garnissant chaque côté de la sortie. L'ensemble ne nécessite pas de pièces moulées et il ne nécessite qu'un usinage minimum, quand 35 il faut en prévoir un. Il est très peu couteux tout en fournissant un long service et cela moyennant un entretien réduit au minimum. La poche morte 90 maintenue en place par la force centrifuge assure la rotation qui convient, de la matière, entre l'entrée et 70 13292 - 9 - 2039161 la sortie- et en même temps, elle ne s?oppose pas, par la formation d'un goulot, au libre écoulement de la matière à travers le distributeur. La fonction de mélange hautement souhaitable,pour ne pas dire essentielle, des particules grossières avec les particules 5 fines n'est pas empêchée par la poche centrifuge"#1 Les caractéristiques de résistance à l'usure de l'ensemble n'empêchent en aucune manière ce dernier d'éliminer la ségrégation# Tandis que l'entrée aboutissant au distributeur est d'une manié re générale disposée axialement et dans l'alignement de l'axe du 10 broyeur, la sortie du distributeur fait un certain angle avec cet axe et elle est espacée radialement, vers 1* extérieurj du centre du broyeur et du distributeur. Ainsi donc toute la matière doit changer de direction et au cours de ce changement, les particules grossières et les particules fines sont entremêlées intimement et com-15 plétement de sorte qu'elles se trouvent dans cet état quand elles quittent le distributeur. Il n'y a absolument aucune raison pour que les particules se séparent en particules grossières et en particules fines dans la zone d'alimentation» Par conséquent toutes les parties de la cavité de broyage reçoivent une alimentation en 20 matière complètement mélangée ce qui a pour résultat une action de broyage partout uniforme et xme usure égale sur toute l'étendue de la circonférence de la cavité de broyage. Il est bien évident que l1ensemble tourne et que suivant le sens de rotation, la matière en quittant la sortie du distributeur, 25 a une tendance à être projetée contre une paroi latérale du distributeur. Il peut être souhaitable que le lit mort de matière s'élève aussi le long d'une paroi latérale ou le long des deux parois latérales et dans ce cas les barres constituant la grille s'étendent partiellement ou totalement le long de l'intérieur des 30 parois ou des plaques d'usure. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes variantes sans sortir de son cadre. 70 13292 - 10 - 2039161 REVENDICATIONS 1. Broyeur ayant une tête animée d'un mouvement giratoire, un .bâti, un bol monté sur le bâti et limitant avec la tête une cavité de broyage annulaire, des organes communiquant à la tête un mouvement giratoire; un distributeur d'alimentation disposé au—dessus de la 5 tête et se trouvant dans l'alignement de l'axe de cette dernière, caractérisé en ce que le distributeur comprend : un élément de débit de l'alimentation ayant une ouverture supérieure d'entrée sensiblement concentrique à l'axe de la tête et une sortie espacée vers le bas à partir de l'entrée et radialement vers l'extérieur à partir 10 de l'axe de la tête, cet élément de débit de l'alimentation ayant une partie inférieure dirigée vers le bas et vers 1*extérieur,se trouvant au—dessous de l'ouverture d'entrée et se terminant radialement extérieurement à la circonférence de l'ouverture d'entrée : une formation, sur l'élément de débit d'alimentation, construite pour 15 maintenir un certain lit de matière pour empêcher l'abrasion de l'élément sans diminuer l'écoulement de matière entre l'ouverture d'entrée et la sortie et des dispositifs moteurs distincts pour faire tourner le distributeur d'alimentation, 2. Broyeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la 20 formation mentionnée comprend des barres disposées latéralement sur l'élément de débit pour retenir une certaine quantité de matière# 3 « Broyeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur d'alimentation comprend un élément de débit ayant la forme d'une goulotte présentant une partie supérieure ouverte, ayant 25 un fond et des côtés de guidage de la matières 4. Broyeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur d'alimentation comprend une chambre mélangeuse de forme sensiblement cylindrique ayant une profondeur libre telle que l'accumulation de matière en regard de cette ouverture laisse 30 -un passage angulaire, dont la section transversale est au moins aussi grande que celle de l'ouverture d'entrée^ 5. Broyeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur d'alimentation comprend un élément, cylindrique dans 1'ensemble, ouvert d'un côté. 35 6. Distributeur pour broyeur ayant un bâti, un bol en surplomb, une tête animée d'un mouvement giratoire, montée dans le bâti et limitant avec le bol une cavité de broyage, caractérisé en ce que le distributeur d'alimentation, destiné à être placé au-dessus de ?0 13291 - u '2039161 la cavité, est aligné axialement dans l'ensemble par rapport à la tête, mais espacé de cette dernière vers le haut, ce distributeur comprenant un élément d'alimentation ayant une extrémité supérieure d'entrée sensiblement concentrique à la tête, et une sortie espa— 5 cée de l'entrée radialement vers le bas et des organes de formation d'un lit mort sur l'élément de débit d'alimentation, ces organes étant conçus pour empêcher l'écoulement de matière, de manière à retenir une certaine profondeur de cette dernière, afin d'établir xme couche de matière résistant à l'usure, dans la partie inférieure 10.. du distributeur» v 7o Distributeur suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu* il comprend une chambre mélangeuse ayant une forme générale cylindrique avec un intérieur ouvert de profondeur telle que l'accumulation de matière y produit un passage angulaire ouvert ayant une 15 section transversale au moins égale à celle de l'ouverture d'entrée, et une sortie espacée de l'entrée radialement et vers le bas. 8. Procédé pour le fonctionnement d'un broyeur conique, caractérisé en ce qu'il consiste à communiquer un mouvement giratoire à un cône de broyage à l'intérieur d'une zone de broyage, à faire 20 parcourir à la matière une zone d'alimentation s1 étendant vers le bas et vers l'extérieur autour de l'axe du cône de broyeur tandis que de la matière est fournie à l'extrémité supérieure de la zone d'alimentation sensiblement le long de l'axe du cône», à décharger la matière de l'extrémité inférieure, extérieure de la zone d'ali-25 mentation tout en retenant une couche de matière entre l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure de la.zone d*alimentation au-dessus et autour de la cavité de broyage à. un taux uniforme. 9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'on maintient la matière dans le lit par la force centrifuge»