Brevet FR2240050A1 — publié le 19750307

La présente invention est relative a un concasseur à percussion, ou centrifuge, fonctionnant selon un procédé nouveau. Les concasseurs centrifuges de type connu comportent un rotor å arbre central entraîné par un groupe moteur. Les matériaux à concasser introduits par la partie supérieure de l'appareil, circulent dans un couloir dont la section transversale est de forme générale annulaire. Les produits résultants sont évacués par une trémie inférieure. La rupture des matériaux se fait par percussion entre des pie ces de choc mobiles, ou marteaux, disposées sur le rotor et des pièces de choc fixes, ou barreaux périphériques. En effet, les marteaux projettent les matériaux contre les arêtes des barreaux. Ces matériaux éclatent et sont renvoyés contre les artels des marteaux où ils subissent une seconde percussion. On comprend qu'il suffit de provoquer le maximum de chocs, donc d'éclatements, pour réduire le plus possible le volume initial des produits introduits. On sait également que la granulométrie moyenne du produit concassé récuperé est fonction d'un nombre important de facteurs. On peut citer par exemple, ltécart entre les agrestes de choc des marteaux d1une part et des barreaux d'autre part, le débit d'alimentation en matériaux à concasser, la nature de ces matériaux (dureté, dimensions, pouvoir abrasif...). Malgré la dureté des alliages en lesquels elles sont élaborées, les pie ces de choc s'rusent relativement vite. Cette usure varie dans des proportions importantes selon la nature des matériaux à concasser.Or, on sait que l'une des difficultés à résoudre est d'obtenir une granulométrie moyenne pratiquement constante, c' est-à-dire de conserver une répartition constante des diamètres des produits finis, quel que soit l'état des pièces de choc. On sait que les plages dans lesquelles peut varier la courbe de granulométrie sont de plus en plus étroites, en particulier pour les matériaux destines au bâtiment, aux ouvrages d'art en travaux publics ou aux ponts et chaussées. Il existe des dispositifs de réglage des barreaux par rapport aux marteaux du rotor. Ces dispositifs sont destinés à régler l'écart entre les aretes de travail. Cet écart est sujet à de nombreux facteurs extérieurs : variation de débit; qualité variable des matériaux même pour un gisement donné; usure rréguliere des arêtes de choc.Enfin, ces réglages exigent d'une part ltarrêt de 11 appareil, donc une diminution de la productivité et d'autre part une conscience professionnelle élevée chez le personnel, chaque réglage nécessitant des manipulations quelquefois pénibles et toujours fastidieuses. Un autre système consiste à faire varier la vitesse de rotation du rotor. La seule façon économique connue actuellement est de changer le jeu de poulies du groupe moteur. On obtient ainsi une courbe de granulométrie "en escaliers" approchée. Ce système n'est pas applicable avec des matériaux très abrasifs: la durée des marteaux atteint parfois moins de trente heures. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients et de réaliser un concasseur à percussion dont le fonctionnement est basé sur un procédé permettant d'obtenir d'une marnière constante la courbe de granulométrie désirée, quelle que soit l'usure des arêtes de travail. Un procédé selon l'invention,- pour le concassage de matériaux est caractérisé en ce qu'il consiste à afficher un couple constant à l'élément moteur de la partie mobile en rotation, de façon que la courbe de granulométrie des produits résultants reste constam- ment à l'intérieur de la fourchette de variation exigée, ceci quelle que soit l'usure des aretes de travail d'un concasseur à percussion. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on règle le couple du rotor en effectuant préalablement des tests réalisés avec les matériaux à concasser, puis on affiche la valeur de ce couple de façon outil reste constant quand les pièces de choc s'usent, si bien que la vitesse de rotation est modifiée en fonction de l'usure des pièces de choc. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la vitesse de rotation du rotor varie de façon continue afin d'augmenter les forces d'impact, si bien que l'usure des marteau et des barreaux est compensée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la vitesse de rotation du rotor est ajustée automatiquement et de façon permanente en fonction du résultat recherché, par comparaison au couple constant affiché. Un concasseur à percussion pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comprend une série de barreaux dont les arêtes sont disposées autour d'un rotor central animé par mi groupe moteur et portant les marteaux. Il est caractérisé en ce que le moteur est à vitesse variable de façon continue, tandis qu'il est monté coaxialement avec.l'axe du rotor. Suivant un mode de réalisation, le moteur est hydraulique, tandis qu'il développe un couple donné par la formule suivante: Q x P C = K N avec C = couple du rotor débit = débit de fluide P = pression de ce fluide N = F (vitesse), F étant une fonction croissante K = coefficient défini par les caractéristiques du moteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, uae une ar- moire électronique commande et règle le fonctionnement du moteur du concasseur de façon à obtenir sur le rotor un couple constamment égal au couple affiché sur cette armoire. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'armoire électronique de réglage est reliée par un câble gainé au moteur du concasseur, si bien qutelle peut entre disposée à une distance suffisamment élevée de l'appareil pour notre pas soumise à l'ambiance corrosive produite par les matériaux concassés. Par ailleurs, une même armoire peut astre adaptée facilement sur différents concasseurs. Il est bien entendu que le moteur hydraulique n'est qu'un exemple de réalisation, choisi pour la simplicité de son réglage. On pourrait adopter un moteur électrique ou pneumatique sans sortir de 11 objet de l'invention. Le dessin annexée donné à titre d'exemple non limitatif, permettra demieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. I est une vue générale d'un concasseur selon l'invention. Fig. 2 est un tableau relatif-au pourcentage de sable obtenu avec un rotor de type connu. Fig. 3 est un diagramme illustrant la variation de la courbe de granulométrie en fonction de l'état des pièces de choc d'une part suivant le procédé connu à vitesse constante et d'autre part suivant le pro cédé selon l'invention. Fig. 4 est un tableau montrant la variation dé vitesse en fonction de l'état des pièces de choc (marteaux- et barreaux) afin d'obtenir une courbe de granulométrie sensiblement constante Fig. 5, 6 et 7 sont des vues montrant différents états d'usure des marteaux et barreaux. On a représenté sur la fig. 1 un concasseur 1 composé d'un bati fixe 2, d'un ~couvercle 3 et d'un rotor 4 entraSné en rotation par un moteur 5 à vitesse variable. Suivant un système connu, le rotor 4 comprend une plate-forme sur le périmètre de laquelle sont fixés des marteaux verticaux 6. Les arêtes 7 des marteaux tournent devant les arêtes 8 des barreaux 9 solidaires du-b*ti fixe (fig. 5). Les matériaux à concasser sont introduits par des goulottes telles que 10. Ils s'écoulent dans le volume annulaire 11. Lorsque les marteaux 6 tournent devant les barreaux 9, les matériaux subissent des chocs successifs sures arêtes 7 et 8. En effet, la force centrifuge fournie par la rotation du rotor fait suivre aux pierres un trajet analogue à celui représenté par la ligne 12. Lors de chacune des percussions contre les arêtes 7 et 8,deux phénomènes essentiels se manifestent, à savoir a) les morceaux de matériaux introduits éclatent. Lorsqu'il s'agit de pierres ou de graviers, la granulométrie moyenne du produit introduit diminue lors de chacun des chocs, si bien que, par la trémie 13, on recueille un sable ou un gravier. b) les arêtes de percussion des barreaux et surtout des marteaux subissent une usure. L'importance de cette usure est variable-avec le nombre de chocs, la qualité et la quantité des matériaux, la forme des aretes... Dans tous les cas, cette usure provoque 1 t augmentation de la distance entre les arêtes en regard. Par conséquent, le trajet brisé 12 s'allonge, et, pour une vitesse V du rotor, le nombre de chocs -appliqués à une pierre depuis la goulotte d'admission jusqutà la trémie d'évacuation diminue à mesure que l'écart 15 augmente. Ainsi, les produits recueillis à la sortie d'un concasseur fonctionnant selon un procédé connu (vitesse constante) ont une granulométrie moyenne croissante. Les résultats expérimentaux donnés sur le tableau de la fig 2 sont illustrés par la--variation de la courbe 16 tracée sur le diagramme de la fig 3. Les barreaux et les marteaux étant neufs, le procédé connu consiste à régler l'écart entre les arttes 7 et 8 de façon que 16 soit inscrite à l'intérieur de la plage 19 imposée par un cahier des charges. On voit que, très rapidement, lorsque les barreaux et les marteaux s'usent, cette courbe 16 varie jusqu'à la position 17 puis 18. Les produits obtenus ne satisfont plus aux conditions imposées. Le tableau de la fig. 4 montre les résultats expérimèntaux obtenus avec un concasseur à percussion fonctionnant suivant le procédé de l'invention. La vitesse V du rotor n'est plus constante. Elle varie automatiquement de façon à appliquer un couple constant au rotor powtant les marteaux 6. Cette variation dont un exemple est donné sur la fig. 4 est fonction de l'usure des arêtes de percussion, c'est-å-dire de la longueur du trajet 12 suivi par les matériaux à concasser. On a alors V1X D'autre part, la vitesse V varie avec la dureté, la grosseur, le pouvoir abrasif et le débit de matériau . Tous ces facteurs ne sont pratiquement pas mesurables de façon permanente. Cependant, chacun d'eux a une influence sur la puissance qu'il est nécessaire de transmettre au rotor.Cette puissance, donc le couple et la vitesse de rotation sont régulés de façon permanente à partir a'un test initial fournissant la courbe 20 de~granulométrie. On constate, qu'en maintenant le couple constant-du rotor, la vitesse de rotation varie de façon que les chocs de percussion augmentent pour compenser l'usure des pièces de choc du concasseur. On voit que la courbe 20 de granulométrie obtenue suivant ce procédé demeure pratiquement constante, et en tous cas à l'intérieur de la plage dél-imitée par un cahier des charges. Le réglage de la vitesse de rotation V est assuré par l'intermédiaire dtune armoire électronique, non représentée, et sur laquelle on affiche un couple constant. La valeur de ce couple est déterminée expérimentalement parue série de tests réalisés pour le réglage initial du concasseur en fonction de la courbe de granulométrie désirée-. Le groupe moteur est préférablement hydraulique,- mais il peut également être électrique ou de tout type connu. La transmission de mouvement du moteur au rotor peut se faire également à l'aide d'un variateur à courroie dans le cas où le moteur est monté parallèlement à l'arbre du rotor. RVENDICATIONS 1. Procédé pour le concassage par percussion de matériaux, notamment pour travaux publics ct dc ~ timellt, caractérisé en ce qutil consiste à afficher un couple constant à l'élément moteur de la partie mobile en rotation, quelle que soit l'usure des arêtes de travail du concasseur, ce couple étant maintenu constant au cours de toute la période d'utilisation, si bien que la courbe de granulométrie des produits résultants reste constamment à l'intérieur de la fourchette de variation exigée, quelle que soit l'usure des ar8tes de travail du concasseur. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle le couple du rotor en effectuant préalablement des tests réalisés avec les matériaux à concasser, puis on affiche la valeur de ce couple de façon qu'il reste constant quand les pièces de choc s'usent, si bien que, pour un matériau donné, la vitesse de rotation augmente avec l'usure des pièces de choc. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on fait varier la vitesse de rotation du rotor de façon continue afin d'augmenter les forces d'impact, si bien que l'usure des marteaux et des barreaux est compensée. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la vitesse du rotor est ajustée automatiquement et en permanence en fonction du résultat -recherché, par comparaison au couple constant affiché. 5. Concasseur à percussion pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant une série dc barreaux dont les arêtes sont disposées à la périphérie d'un rotor central, animé par un groupe moteur et portant les marteaux et caractérisé en ce que la vitesse du groupe moteur varie de façon continue, ce moteur étant monté coaxialement avec l'axe du ro-tor. 6. Concasseur à percussion suivant la revendication 5, caractérisé cn ce que le moteur est hydraulique, ce qui facilite sa régulation. 7. Concasseur à percussion suivant l'ulle quelconque des revendications 5 et 6 caractérisé en ce coutil comprend un sys électronique coIu de réglage pour commander et réguler le fonc tionnemellt du moteur afin d'obtenir sur le rotor un couple constamment égal au couple affiché sur ce système. S. Concasseur à percussion suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le système de réglage est relié par un cible gainé au moteur du concasseur, si bien qu'il peut etre disposé à une distance suffisamment élevée de l'appareil pour n'entre pas soumis à l'ambiance corrosive due aux matériaux concasses 9. Concasseur à percussion suivant les revendications t à 5, caractérisé en ce que l'axe supportant le rotor est orienté selon une direction sensiblement horizontale.