Brevet FR2035863A1 — publié le 19701224

l'invention est relative à un broyeur à agitateur-mélangeur tournant à grande vitesse. 1'agitateur-mélangeur est constitué par un arbre muni d'organes agitateurs-mélangeurs. Le produit à broyer s'écoule à travers la cage de broyage en présence d'éléments broy-5 eurs auxiliaires, tels que du sable, des perles ou des éléments analogues, en vue de broyage ou de dispersion des substances solides principalement dans des liquides. L'espace intérieur de la cage de broyage peut par exemple être rempli à 70 i» de son volume de tels éléments broyeurs auxiliaires. L'agitateur-mélangeur est en-10 traîné à plus ou moins grande vitesse. Le produit à broyer est amené à une face de chant de la cage de broyage qu'il quitte par la face dé chant opposée. Les éléments broyeurs auxiliaires sont séparés du liquide contenant le produit broyé au moyen d'un tamis, d'une fente annulaire ou d'un dispositif de séparation analogue. 15 Des broyeurs à agitateurs-mélangeurs de ce genre sont déjà connus. On connaît ainsi des broyeurs à cage de broyage verticale remplie de sable ou de perles servant d'éléments broyeurs auxiliaires. Ces éléments broyeurs auxiliaires sont maintenus en mouvement par un dispositif mélangeur à disque agitateur. Le produit à broyer 20 est introduit par en dessous dans la eage de broyage au moyen d'une pompe et quitte la cage de broyage par sa partie supérieure, après qu'à leur sortie de la cage de broyage le produit à broyer et les éléments broyeurs auxiliaires ont été séparés par un tamis cylindrique. On sait en outre assurer l'étanchéité entre l'arbre de l'a-25 gitateur-mélangeur et l'intérieur de la cage de broyage dans la région du dispositif séparateur. Pour cela, on peut utiliser diverses sortes de dispositifs d'étanchéité, par exemple des presse-étoupe ou des joints annulaires radiaux. Oes dispositifs d'étanchéité, dans les modes de réalisation connus, sont fixés rigidement à pro-30 ximité immédiate du palier de l'agitateur-mélangeur dans le carter du palier ou sur le bâti du tamis cylindrique, éventuellement aussi directement sur la paroi de la cage de broyage. Les broyeurs à agitateurs-mélangeurs connus sont montés en pratique avec un arbre du type "en porte à faux", c'est-à-dire que le palier de l'arbre est 35 disposé à l'extérieur de la cage de broyage sur le bâti de la machine, l'arbre de 1'agitateur-mélangeur pénétrant librement à l'intérieur de la cage de broyage, sans être maintenu du côté opposé, par un autre palier disposé à l'intérieur de la cage de broyage. Au cours du fonctionnement d'un broyeur à agitateur-mélangeur de ce 40 genre, il est inévitable que l'arbre de l'agitateur-mélangeur, en 69 27257 2 2035863 plus de son mouvement de rotation, exécute des oscillations supplémentaires de flexion de diverses intensités et dans diverses directions. Tous les dispositifs connus assurant 1'étanchéité de l'arbre 5 de 11 agitateur-mélangeur par rapport à la cage de "broyage sont entachés d'un inconvénient commun dont la cause réside dans le comportement de l'arbre de l'agitateur-mélangeur lors de ses oscillations de flexion. Ces oscillations de flexion exercent des contraintes supplémentaires sur les organes d'étanchéité et ces contraintes 10 mécaniques, orientées radialement, subies par les organes d1étanchéité entraînent bien vite des défauts d'étanchéité et une usure rapide . Pour empêcher l'apparition à court terme ou seulement intermittente de ces défauts d'étanchéité, le presse-étoupe peut être 15 serré très fortement. De ce fait, il se produit cependant en cet emplacement l'équivalent d'un palier glissant supplémentaire, de sorte que statiquement le montage de l'arbre de l'agitateur-mélangeur se trouve défini avec un excès de paramètres. D'autre part, il se produit un échauffement supplémentaire relativement élevé des 20 organes d'étanchéité et de l'arbre de 11 agitateur-mélangeur à l'emplacement du joint. On connaît encore des modes de réalisation dans lesquels, pour assurer 1'étanchéité de l'arbre de l'agitateur-mélangeur, on prévoit un ou plusieurs joints annulaires radiaux. Les joints annulai-25 res radiaux sont, dans ces modes de réalisation connus, disposés dans un carter fixé de son côté au bâti du tamis cylindrique. 0e mode de réalisation lui aussi est entaché du défaut que, par suite des oscillations de l'arbre monté en porte à faux, il n'est pas possible d'obtenir des conditions d'étanchéité durables. 30 L'invention a donc pour but de supprimer les effets désavanta geux et défectueux au point de vue étanchéité présentés par les dispositifs d'étanchéité des arbres des agitateurs-mélangeurs connus. Conformément à l'invention, ce problème, dans le cas d'un broyeur à agitateur-mélangeur se composant d'une cage de broyage 35 fermée et d'un arbre d'agitateur-mélangeur tournant à grande vitesse, monté en porte à faux et plongeant dans la cage de broyage, sur lequel sont prévus, pour assurer son étanchéité par rapport à la cage de broyage, des organes d'étanchéité, est en premier résolu par le fait que les organes d'étanchéité de l'arbre sont mobiles 40 avec l'arbre de l'agitateur-mélangeur par rapport à la cage de 69 27257 3 2035863 broyage. Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que les organes d'étanchéité de l'arbre de 11agitateur-mélangeur sont liés à la cage de broyage au moyen de pièces intermédiaires élastiques. 5 le dispositif élastique d'étanchéité, proposé par l'invention, de l'arbre de 11 agitateur-mélangeur de broyeurs offre la possibilité que le dispositif d'étanchéité, d'une manière avantageuse le carter du dispositif d'étanchéité dans lequel sont logés les organes d'étanchéité, peut suivre n'importe quel mouvement de l'arbre 10 de l'agitateur-mélangeur, les vibrations inévitables de l'arbre n'exercent, conformément à l'invention, plus aucune contrainte sur les organes d'étanchéité, mais sont maintenus à l'intérieur des pièces intermédiaires élastiques. En outre, conformément à l'invention, le carter des dispositifs d'étanchéité est monté directement 15 sur l'arbre de 1'agitateur-mélangeur, par exemple à l'aide de paliers à rouleaux, la liaison entre le carter des organes d'étanchéité et la cage de broyage s'effectue de préférence au moyen d'une membrane élastique ou d'une garniture élastique. D'autres particularités et caractéristiques de l'invention 20 sont exposées plus en détail ci-dessous à l'aide des exemples, non limitatifs, de réalisation, représentés par les dessins annexés dans lesquels : - la fig. 1 est une coupe axiale verticale d'tin broyeur à agitateur-mélangeur muni d'une fente annulaire pour la séparation des 25 éléments broyeurs auxiliaires du produit broyé et d'un joint annulaire radial servant d'organe d'étanchéité à l'arbre de 1'agitateur-mélangeur; et - la fig. 2 est une coupe axiale verticale d'un broyeur à agitateur-mélangeur muni d'un tamis cylindrique pour la séparation-des 50 éléments broyeurs auxiliaires du produit broyé et d'un presse-étou-pe servant d'organe d1étanchéité à l'arbre de l'agitateur-mélangeur. Dans le broyeur à agitateur-mélangeur de la fig. 1, dans une cage de broyage 1 à double paroi 2, tourne à plus ou moins grande vitesse un arbre d * agitateurs-mélangeur 3, muni de disques broyeurs 35 4, en présence d'éléments broyeurs auxiliaires 5. le produit broyé passe à travers une fente annulaire 8 formée entre une couronne 6 fixée à la cage de broyage et un disque 7 tournant avec l'arbre d'agitateur-mélangeur 3 et se trouve alors séparé des éléments broyeurs auxiliaires, l'espace 9 situé au-dessus du dispositif de 40 séparation à fente annulaire 6, 7, 8 est formé par exemple par un 69 27257 4 2035863 boîtier à double paroi 10, par un élément annulaire 11 fixé à la partie supérieure de ce boîtier et un couvercle 12, qui est monté sur l'arbre d'agitateur-mélangeur 3 à l'aide d'un palier 13® Le couvercle 12 forme le carter des organes d'étanchéité de l'arbre. 5 La compensation des mouvements radiaux relatifs entre l'élément annulaire 11 et le couvercle 12 monté sur l'arbre 3 de l'agitateur-mélangeur est assurée par une garniture élastique encastrée 14. L'étanchéité par rapport à l'atmosphère de l'arbre tournant de l'agitateur-mélangeur est assurée par un joint annulaire radial 15 qui 10 de préférence est disposé sur une bague d'usure 16. Le couvercle 12, au moyen d'un téton 17 qui est maintenu relativement lâchement dans un évidement 18 en forme de U du boîtier 10, est immobilisé relativement à toute rotation. Le produit broyé quitte l'espace 9 situé au-dessus du dispositif de séparation 6, 7, 8 à travers une ouver-15 ture de sortie 19. A cette ouverture est fixé un dispositif d'étranglement 20 représenté schématiquement sur la figure, qui a pour mission de provoquer une surpression dans la cage de broyage. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure, on a représenté encore un robinet de purge d'air 21. A travers ce robinet de purge 20 d'air peut s'échapper l'air qui est présent dans le broyeur au début de son fonctionnement et on peut ainsi remplir complètement de produit broyé l'espace 9 situé entre le dispositif de séparation à fente annulaire et le couvercle 12» Dans la variante de réalisation de broyeur à agitateur-mélan-25 geur conforme à l'invention, qui a été r eprésentée sur la fig-*. 2, les pièces correspondantes ont été désignées par les mêmes nombres de référence. Dans la cage de broyage 1 munie d'une double paroi 2 en vue de maintenir la température du produit broyé tourne l'arbre de l'agita-30 teur-mélangeur 3, portant des disques broyeurs 4, en présence d'éléments broyeurs auxiliaires 5. Le produit broyé est séparé des éléments broyeurs auxiliaires 5 au moyen d'un tamis cylindrique 22 situé à l'extrémité supérieure de la cage de broyage 1. L'espace de filtrage 23 est, conformément à l'invention, séparé de l'arbre de 35 11 agitateur-mélangeur 3 à l'aide d'un dispositif d'étanchéité se composant de plusieurs pièces décrites ci-dessous. Ce dispositif d'étanchéité se compose d'un élément annulaire 25 fixé au bâti 24 du tamis cylindrique, d'un carter de presse-étoupe 26 contenant des joints annulaires 27, d'une collerette de presse-étoupe 28 et d'une 40 bague d'usure 29 montée sur l'arbre de l'agitateur-mélangeur 3. 69 27257 5 2035863 Entre le carter de presse-étoupe 26 et l'élément annulaire 25 est disposée une membrane élastique 30. Cette membrane élastique 30 peut être réalisée sous forme de membrane métallique. le carter de presse-étoupe 26 est monté à l'aide d'un palier 31 sur l'arbre de 5 11agitateur-mélangeur 3. Pour assurer la liaison du carter de presse-étoupe 26 et du palier 31 » il est prévu une ou plusieurs entretoises 32. Le produit broyé quitte l'espace de filtrage 23 et l'arbre de l'agitateur-mélangeur à travers une tubulure 33 comportant un dispositif d'étranglement 34 représenté schématiquement sur la 10 figure. On a désigné par 35 un robinet de purge d'air à travers lequel peut s'échapper l'air présent à l'intérieur de la cage de broyage au-dessus du produit broyé. On est ainsi assuré, avant de commencer le broyage, que la totalité de l'espace de broyage est rempli de produit à broyer. 15 L'invention concerne aussi bien les broyeurs à agitateur-mélan geur fonctionnant de manière continue que ceux fonctionnant de manière discontinue. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux des modes 20 d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 69 27257 6 2035863 REVENDICATIONS 1 - Broyeur à agitateur-mélangeur, se composant d'une cage de broyage fermée et d'un arbre d'agitateur-mélangeur tournant à grande vitesse monté en porte à faux et plongeant dans la cage de 5 broyage, sur lequel sont prévus, pour assurer son étanchéité par rapport à la cage de broyage, des organes d'étanchéité, lequel broyeur à agitateur-mélangeur est caractérisé en ce que les organes d'étanchéité de l'arbre (15, 12; 27, 26) sont mobiles avec l'arbre de l'agitateur-mélangeur (3) par rapport à laçage de broyage ( 10 grâce à des pièces intermédiaires élastiques (14, 30) de liaison. 2 - Broyeur à agitateur-mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 3e. carter (12, 26) des organes d'étanchéité (15, 27) de l'arbre est guidé sur l'arbre (3) au moyen de paliers supplémentaires (13, 31). 15 3 - Broyeur à agitateur-mélangeur selon les revendications 1 et 2,"caractérisé en ce qu'il est prévu comme pièce intermédiaire élastique une membrane de métal (30). 4 - Broyeur à agitateur-mélangeur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu comme pièce intermédiaire 20 élastique tme garniture encastrée (14) de caoutchouc, de matière synthétique ou d'une substance analogue. 5 - Broyeur à agitateurs-mélangeur selon la revendication 1 ou l'une ou plusieurs des suivantes, caractérisé en ce que le couvercle (12), qui est traversé par l'arbre de l'agitateur-mélangeur (3) 25 et qui constitue le carter des organes d*étanchéité de l'arbre de laçage de broyage (1), est monté sur l'arbre de l'agitateur-mélangeur et est relié élastiquement à la cage de broyage (1, 9) par l'intermédiaire d'une garniture élastique encastrée (14). 6 - Broyeur à agitateur-mélangeur selon la revendication 5, 30 caractérisé en ce que la cage de broyage (1) porte un élément annulaire (11) sur lequel s'applique le couvercle (12) de la cage de broyage par l'intermédiaire de la garniture élastique encastrée (14) et que le couvercle (12) de la cage de broyage est immobilisé sur la c âge de broyage ( 1 ) relativement à toute rotation,, 35 7 - Broyeur à agitateur-mélangeur selon les revendications 1 à 3, muni d'un tamis cylindrique pour la séparation des éléments broyeurs auxiliaires du produit broyé, caractérisé en ce que le bâti (24) du tamis cylindrique porte un élément annulaire (25) qui est relié au carter (26) du presse-étoupe des organes d'étanchéité 40 (27) de l'arbre par l'intermédiaire d'une membrane élastique (30). 69 27257 7 2035863 8 - Broyeur à agitateur-mélangeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le carter (26) du presse-étoupe est monté sur l'arbre de l'agitateur-mélangeur (3) au moyen d'un palier (31) et est relié à ce palier par des entretoises (32).