Brevet FR2321330A1 — publié le 19770318

La présente invention concerne les appareils destinés aux besoins de l'industrie chimique et a notamment pourobjet un appareil à broyer des matières. L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans les procédés mécano-chimiques d'obtention de borohydrures tels que, par exemple, le borazole, composé minéral cyclique de formule B3N3H6, qui peut être utilisé dans la construction des appareils et dans d'autres domaines de la technique. On connaît des appareils à broyer des matières, du type broyeurs vibrants, par exemple des moulins vibratoires. Ces appareils comportent une chambre contenant des corps de broyage ladite chambre se présentant sous forme d'un récipient possédant une ouverture de chargement de matiere de départ dans la chambre et une ouverture d'évacuation de matière broyée de ladite chambre : l'ouverture d'évacuation est dotée d'une grille destinée à retenir les corps de broyage dans la chambre et à laisser passer la matière broyée. La chambre est suspendus à des amortisseurs et actionnée à partir d'un vibrateur. Ledit vibrateur peut être réalisé sous forme d'un arbre fixé sur le côté extérieur du corps de la chambre et s'appuyant sur des paliers, et muni d'un volant non équilibré ou d'un excentrique. l'arbre est relié à un moteur électrique par l'intermédiaire d'un accouplement Pour le chargement de la matière on utilise une chambre de forme conique dont la partie inférieure comporte un doseur possédant une conduite par laquelle la matière à broyer est amenée dans la chambre contenant les corps de broyage. En vue d'assurer une amenée continue et sans fuites de la matière, la chambre le forme conique recevant la matière à broyer et la chambre contenant les corpus de broyage communiquent par l'intermédiaire d'un tuyau flexible ou d'un soufflet.De la même façon, la chambre contenant les corps de broyage est reliée à d'antres conduites servant à amener dans la chambre (ou à en évacuer) un gaz, un fluide, ainsi que des produits solides broyés. Lors de la mise en marche du moteur électrique le vibrateur imprime des mouvements oscillatoires à la chambre contenant les corps de broyage. Dans ce cas les corps de broyage se trouvant dans cette chambre se mettent en mouvement de même que la matiere, et ils broient cette dernière. Les produits broyés sont évacués de la chambre par des ouvertures destinées a cette fin. On connaît aussi des appareils comportant plusieurs chambres contenant des corps de broyage, lesdites chambres étant reliées entre elles en série ou en parallèle. Tous les appareils connus servant à broyer des matières different les uns des autres par leur construction et la forme de la cnambre à broyer les matières, par la disposition de la chambre et du vibrateur, ainsi que par le mode d'amenée de la matière à broyer dans la cbambre et d'en vacuer le produit broyés la présence des organes flexibles, par exemple, des tuyaux ou des soufflets assurant me communication étanche entre l'intérieur de la chambre et les divers dispositifs (chambre de chargement, dispositif à évacuer les produits broyés, ete.) constitue une particularité de construction commune à tolus les appareils connus Toutefois, les appareils connus présentent un inconvénient substantiel, dû à la présence desdits organes flexibles, puisqu'il devient impossible d'utiliser ces appareils pour la réalisation d'un procédé de broyage d'une matière dans des conditions de hautes pressions et 8*amenée continue de la matière dans la chambre contenant les corps de broyage. En outre, les soufflets et les flexibles se détériorent rapidement, exigent des remplacements fréquents et ne présentent pas la fiabilité nécessaire pour rendre les appareils étanches, ce qui entraîne des frais supplémentaires et réduit la durée de leur service. La réalisation des organes mobiles desdits appareils exige une consommation élevée de métal, ce qui conduit à une consommation improductive de 1' énergie électrique et provoque une usure excessive des amortisseurs, des paliers et du vibrateur. Le niveau élevé de bruit qui apparaît lors de leur fonctionriement constitue aussi un inconvénient grave des appareils connues, et de ce fait on doit, en we de réduire ce bruit, prendre des mesures spéciales, ce qui se traduit par des dépenses supplémentaires. Encore un autre inconvénient de ces appareils réside dans le fait qu'ils sont incommodes à entretenir, cela étant dû à l'accès difficile à l'appareil en fonctionnement, puisque la chambre contenant les corps de broyage est en mouvement. Cela rend difficile le centrale visuel au cours de broyage de la matière et exige des frais supplémentaires pour assurer la sécurité du travail du personnel. La présente invention vise à éliminer les inconvénients mentionnés. On s'est donc proposé de créer un appareil à broyer des matières, dans lequel, lors de son fonctionnement, la vibration provenant du vibrateur et de la chambre contenant les corps de broyage ne se transmettent pas à d'autres organes de l'appareil. L'invention a en outre-pour but de créer un appareil à broyer des matières qui soit commode à exploiter. Ce problème est résolu du fait que l'appareil à broyer des matières, comportant une chambre contenant des corps de broyage, reliée à un vibrateur et communiquant avec une chambre de chargement de la matière et avec un dispositif à évacuer les produits broyés, comprend selon l'invention, un corps étanche à trois compartiments, dont un compartiment supérieur sert de chambre de chargement de la matière à broyer et communique avec un compartiment intermédiaire dans lequel est montée une chambre contenant les corps de broyage, tandis qu'un compartiment inférieur joue le r81e de dispositif à évacuer les produits broyés, ledit compartiment inférieur communiquant avec le compartiment intermédiaire, ledit vibrateur étant muni d'une tige introduite d'une manière étanche dans la chambre de chargement de la matière à broyer de façon qu'elle soit dépourvue de toute liaison mécanique avec ie corps de l'appareil et 'telle soit reliée rigidement à la chambre à broyer les matières en vue de lui communiquer des mouvements oscillatoires grâce auxquels la matière est broyée. Pour ce qui est de sa construction, l'appareil de l'invention proposée est simple et peu encombrante. Dans l'appareil proposé il n' existe pas d'organes extérieurs mobiles, et du fait de l'étanc.éité de sa construction et étant donné que la tige du vibrateur est dépourvue de liaison mécanique avec le corps, on a réussi à réduire considérablement le bruit de l'appareil lors de son fonctionnement. dela améliore les conditions de son utilsation, rend possible le contrôle visuel du processus de broyage de la matière, assure une consommation rentable de l'énergie électrique. La construction de l'appareil proposé rend possible son utilisation pour la réalisation des processus physico-chimiques exigeant l'application d'une action mécanique sur la matière à broyer, un échauffement ou un refroidissement de la matière au cours de son traitement, la création d'un milieu gazeux à l'intérieur de l'appareil. De préférence, la partie de la tige sortant de la chambre de chargement de la matière à broyer est fixée à l'intérieur d'un tube à noyau, ledit tube étant relié au corps de l'appareil par l'intermédiaire de ressorts, et étant disposée dans une douille reliée d'une façon étanche à la cavité du corps de.l'appareil et entourée d'une paire de bobines solénoïdes incorporée dans des circuits magnétiques, ledit noyau comportant des rainures longitudinales, tandis que sur les surfaces intérieures des circuits magnétiques sont ménagées des rainures disposées de façon que-dans une position dudit noyades rainures de ce dernier se trouvent en face des rainures de l'un dw circuits magnétiques. Pour ce qui est de la construction du vibrateur proposé, il est simple et commode en cours d'utilisation. Les rainures que le noyau et les circuits magnétiques comportent rendent possible, lors du fonctionnement du vibrateur, un déplacement de va-et-vient de la tige non seulement le long mais aussi autour de son axe. Ainsi, un mouvement oscillatoire au.gmentant l'efficacité du broyage est communiqué à la chambre contenant les corps de broyage. De préférence, la chambre de chargement de la matière à broyer et la chambre de broyage sont mises en communication au moyen d'une ouverture, dans la zone de laquelle la tige comporte un épaississement coniforme dont la conicité est dirigée vers la chambre de chargement de la matière à broyer, ce qui permet de doser les quantités de matière arrivant dans la chambre contenant les corps de broyage. Un tel dispositif doseur est d'utilisation simple et store. Pour que l'alimentation de la chambre contenant les organes de broyage soit régulier, la tige peut être logée à l'intérieur du tube de fac on à pouvoir se déplacer le long de son axe et à prendre des positions différentes fixées par rapport à son axe. Ainsi, pour augmenter la vitesse d'alimentation en matière, il faut élever la tire, et pour diminuer ladite vitesse, la tige doit etre abaissée. La partie de la tige se trouvant dans la chambre de chargement et fixée à la chambre contenant les corps de broyage peut être réalisée sous forme d'un tube comportant des perforations pour égaliser les pressions dans lesdites chambres. D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention, avec références aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente l'appareil à broyer des matières selon l'invention (coupe longitudinale) - la figure 2 représente le vibrateur de l'appareil selon l'invention (coupe longitudinale) - la figure 3 est une vue en coupe transversale suivant III-III de la figure 2 - la figure 4 est une vue en coupe transversale suivant IV-IV de la figure 2 - la figure 5 représente la chambre de chargement de la matière à broyer. L' appareil est constitué par un corps étanche 1 ayant trois compartiments 2,3 et 4 communiquant entre eux (figures 1 à 3) le compartiment supérieur 2 sert de chambre de chargement 5 de la matière 6. La chambre 5 est en forme d'entonnoir et sa partie supérieure est équipée d'une tubulure centrale 7 sur laquelle est fixé un vibrateur électromagnétique 8. En outre, la chambre comporte deux tubulures 9 et 10 dont l'une est destinée à amener la matière 6 dans la chambre 5, et l'autre, à contrôler visuellement le niveau de matière 6 dans la chambre 5. La partie inférieure de la chambre 5 comporte une ouverture 11 et une bride 12 pour son assemblage au compartiment intermédiaire 3. A l'intérieur du compartiment intermédiaire 3 ayant une forme cylindrique est placée une chambre 13 contenant des organes de broyage 14, ladite chambre se présentant sous forme d'un récipient cylindrique ouvert dont la partie inférieure possède des trous 15 destinés à évacuer le produit broyé vers le compartiment inférieur 4. Le diamètre des trous 15 ne permet pas aux corps de broyage 14 de passer à travers lesdits trous 15. les corps de broyage 14 peuvent être constitués d'une matière dure et étre'en forme de billes, de cylindres, de tétraèdres, de prismes, etc. La chambre 13 est placée à l'intérieur du compartiment 3 de façon que le jeu entre ladite chambre et les parois intérieuresdu corps 1 soit minimal et suffisant pour le déplacement libre de la chambre 13 et pour l'échange thermique entre la chambre 13 et le corps 1 de l'appareil; Du côté extérieur, le compartiment intermédiaire 3 est embrassé par un échangeur thermique 16 servant à créer la température nécessaire dans la chambre 13. En tant qu'échangeur thermique 16 on utilise des éléments électriques chauffants (résistances). Toutefois, pour abaisser la température à l'intérieur de la chambre 13, on peut remplacer lesdits éléments électriques chauffants par un serpentin de refroidissement. Le compartiment inférieur 4 sert de chambre 17 de réception des produits broyés provenant de la chambre 13. La chambre 17 comporte une tubulure 18 d'évacuation ou d'amenée de produits gazeux et une tubulure 19 se trouvant dans la partie inférieure de la chambre 17 et servant à évacuer les produits solides ou liauides. Le vibrateur électromagnétique 8 (figures 1 à 4) comporte une douille 20 en matériau non magnétique fixée à la tubulure 7 de la chambre 5 et s'appuyant sur ie corps 1. la oille 20 est coiffée d'un couvercle 21, et deux circuits magnétiques annulaires 22 et 23 retenus au moyen d'un support 24 et de vis 25 sont montés sur ladite douille. A l'intérieur des circuits magnétiques 22 et 23 sont placés des bobines solénoldes 26 et 27. Des rainures longitudinales 28 et 29 sont ménagées sur la surface intérieure des circuits magnétiques. A l'intérieur de la douille 20 se trouve un tube métallique 30 muni d'un noyau annulaire 31 qui est fixé à sa surface extérieure. our la surface extérieure du noyau sont pratiquées des rainures longitudinales 32. le tube 30 est susperSu à des ressorts 33 serrés au moyen d'écrous 34 aux extrémités de la douille 20. Les vis 29 et les écrous 34 sont utilisés pour la disposition réciproque des circuits magnétiques 22, 23 et du noyau 31 ; les circuits magnétiques 22 et 23 sont disposés de façon que les rainures 28 du circuit magnétique 22 soient déplacées par rapport aux rainures 29 du circuit magnétique 23, le noyau 31 étant disposé dans la zone du jeu entre les circuits magnétiques 22 et 23. A l'intérieur du tube 30 est fixée une tige 35, retenue dans ledit tube au moyen d'un tenon 36 logé dans l'un des orifices 37. La partie de la tige 35 traversant la chambre 5 est réalisée sous forme d'un tube 38 et est articulée à l'autre partie de la tige 35 au moyen dune articulation 39. Le tube 38 comporte un trou 40 pratiqué dans la zone de la tubulure centrale 7, ledit trou servant à égaliser les pressions dans les chambres 5 et 13. la chambre 13 est suspendue à l'extrémité inférieure de la tige 35. Dans la zone de l'ouverture 11, entre la chambre 5 et le compartiment 3, la tige 35 est pourvue d'un épaississement coniforme 41 dont la conicité egt dirigée vers la chambre 5.Une rondelle changeable 42 ayant un orifice calibré est montée sur la bride 12. le jeu existant entre l'épaississement 41 et la rondelle *2 permet l'arrivée de la matière à broyer 6 dans la chambre 13. La valeur de ce jeu dépend de la potion de l'épaississement coniforme 41 de la tige 35 dans l'orifice de la rondelle 42. Quand la tige 35 est abaissée, ledit jeu augmente, et quand la tige est élevée, le jeu diminue. Ainsi, en déplaçant la tige 35, on assure un réglage doux de la vitesse d'arrivée de la matière 6 depuis la chambre 5 jusqu'à la chambre 13. Sur le tube 38 sont fixées des chaînes 43 destinées ameublir la matière 6 dans la chambre 5.Un thermocouple 44 destiné à contrôler la température dans la cavité du compartiment 3 est monté dans cette cavité. le corps 1 comporte un manomètre pour mesurer la pression à l'intérieur de l'appareil. L'appareil à broyer des matières, lors de son utilisation pour la réalisation des processus physico-chimiques exigeant un broyage de matières solides, par exemple pour l'obtention de borazole, fonctionne de la façon suivante. Avant le chargement de la matière à broyer 6, l'intérieur de l'appareil est nettoyé et séché. Ensuite, un mélange de poudres sèches en proportions déterminées est chargé par l'intermédiaire de la tubulure 9 dans la chambre 5 l'appareil est rendu étanche et le vide y est créé à l'aide d'une pompe à vide (non représentée). On remplit, si nécessaire, l'intérieur de l'appareil avec un gaz inerte tel que, par exemple l'argon. Ensuie on met sous tension l'échangeur thermique 16 en vue de créer la température nécessaire dans la chambre 13. La synthèse du borazole exige un chauffage jusqu'à unë température comprise entre 200 et 250oC. Ensuite, on branche sur le secteur les bobines solénordes 26, 27 ledit branchement se faisant par l'intermédiaire d'un bloc électronique à thyristors (non représenté). Lors du fonctionnement de l'appareil il se produit une commutation automatique des bobines solénoïdes 26, 27 avec une fréquence réglée. L'intervalle de réglage des fréquences des bobines solénoSdes 26 27 est large. Lors de la mise successive des bobines solénoïdes 26, 27 en circuit, le noyau 31 est attiré vers l'un des solénoldes 26, 27 et se dispose de façon que les rainures 28, 29 d'un des circuits magnétiques 22, 23, coFncident avec les rainures 32 du noyau 31. Ainsi, lors de la commutation des bobines solénoSdes 26, 27 le noyau 31 avec la tige 35 et la chambre 13 contenant les corps de broyage 14 font un mouvement de va-et-vient le long et autour de l'axe de la tige 35. Alors un mouvement oscillatoireest communiqué à la matière 6 qui se trouve dans la chambre 5, ledit mouvement étant communiqué au moyen des charnels 43 et de l'épaississement 41 de la tige 35, ce qui permet à la matière 6 de passer dans la chambre 13 par le jeu entre la rondelle 42 et l'épaississement 41. La vitesse d'alimentation en matière 6 dépend dudit jeu et elle est réglée par la disposition appropriée de la tige 35 dans le tube 30. Lors du mouvement oscillatoire communique' à la chambre 13, la matière 6 provenant dten haut, de la chambre 5, passe à travers la couche de corps de broyage 14 et est évacuée de la chambre 13 par les trous 15 pratiqués dans le fond de cette chambre. Dans ce cas, la matière 6 s'échauffe, est broyée et subit des transformations chimiaues qui peuvent être accompagnées d'un dégagement de produits gazeux ou liquides. Par exemple, lors de la synthèse du borazole, c'est l'hydrogène qui se dégage. les produits gazeux sont évacués en continu par la tubulure 18 et ensuite par les pièges refroidis (non représentés} Alors se produit une séparation des constituants gazeux, parmi lesquels le borazole se liquéfie et d'autres gaz se volatilisent. Les produits s@lides de broyage s'accumulent au fond de la chambre 17. La vitesse d'amenée de la matière 6 (mélange de poudres) de la chambre 5 dans la chambre 1' est choisie de telle manière quelle corresponle à la vitesse de déroulement des r-actions chimiques lors d passae de la matière par la chambre 13. le contrôle du fonctionnement de la chambre 5 se fait visuellement par l'intermédiaire de la tubulure 10, le manomètre 45 servant à mesurer la pression des gaz à l'intérieur de l'appareil, la température dans le compartiment 3 étant mesurée à l'aide du thermocouple -Av Après l'écoulement de la matière 6 de la chambre 5, les produits solides de broyage sont évacués par la tubulure 19 et le processus se répète. Bien entenau, l'invention ntest nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui sui çe t. R IBICAtIONS 1. Appareil à broyer des matières du type comportant une chambre contenant des corps de broyage, reliée à un vibrateur et communiquant avec une chambre de chargement de la matière et avec un dispositif d'évacuation des produits de broyage, caractérisé en ce qu'il est constitué par un corps étanche à trois compartiments, dont un comnartiment supérieur constituant la chambre de chargement de la matière et communiquant avec un compartiment intermédiaire dans lequel se trouve la chambre contenant les corps de broyage, tandis que le compartiment inférieur sert de dispositif d'évacuation des produits de broyage et communique avec le compartiment intermédiaire et que le vibrateur est pourvu d'une tige introduite d'une manière étanche dans la chambre de chargement de la matière de façon à être mécaniquement isolée du corps étanche de l'appareil et à être rigidement assemblée à la chambre contenant les corps de broyage pour imprimer à celle-ci un mouvement oscillatoire grâce auquel se fait le broyage de la matière. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tige est fixée, par sa partie située à l'extérieur de la chambre de chargement de la matière, dans un tube comportant un noyau, ledit tube étant relié audit corps de l'appareil par l'intermédiaire de ressorts et étant logé dans une douille reliée d'une facon étanche à l'enceinte intérieure du corps de l'appareil et entourée d'une paire de bobines solénoïdes disposées dans des circuits magnétiques, le noyau précité comportant des rainures longitudinales tandis que dans la surface intérieure desdits circuits magnétiques sont ménagées des rainures disposées de telle manière dans l'une des positions dudit noyau les rainures de celui-ci se trouvent en face des rainures de l'un des circuits magnétiques. 3 - Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chambre de chargement de la matière et la chambre contenant les corps de broyage communiquent entre elles par l'intermédiaire d'une ouverture, dans la zone de laquelle la tige précitée comporte un épaississement coniforme dont la conicité est dirigée vers la chambre de chargement de la matière, ce qui permet de doser les quantités de matière arrivant dans la chambre contenant les corps de broyage. 4. Appareil selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'une partie de la tige précitée est placée dans ledit tube de manière à pouvoir se déplacer le long de son axe en prenant des positions fixées différentes. 5 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie de la tige se trouvant dans la chambre de chargement et reliée rigidement à- la chambre contenant les corps de broyage est réalise sous forme d'un tube ayant des perforations destinées à égaliser les pressions dans ces chambres.