Brevet FR2324370A1 — publié le 19770415

La présente invention concerne des dispositifs permettant de traiter des matières diverses. Plus particulièrement, elle se rapporte à des dispositifs que l'on peut utiliser pour @ulvériser ou diviser des matières en particules, pour mélanger des matières ou encore à d'autres fins qui seront enposées dans la suite du présent mémoire. Il existe de nombreux dispositifs qui permettent d'obtenir des matières fimement divisées par pulvérisation. Ces dispositifs sont en général compliqués et chers et le degré de sinesse avec lequel ils peuvent diviser la matière est d'ordinaire limité. L'invention a pour but essentiel de remédier à ces inconvénients. D'une maniere générale, le dispositif objet de l'invention comporte au moins une masse présentant un axe central, une chambre présentant un axe central parallèle à l'axe de ladite nasse, des noyers tour supporter la masse de façon qu'elle puisse tourmer autour de l'axe de la chambre ainsi qu'autour de son propre axe et que sa surface extérieure vienne en contact avec la surface interme de la chambre et des moyens pour faire tourmer ces moyens de support de façon que ladite masse roule sur sa surface extérieure le lonS de la surface interne de la chambre. La présente invention apporte en outre à ce dispositif deux perfeetionnements que l'on peut utiliser séparément ou ensemble. Selon l'un de ces perfectionnements, la masse présente une forme hélicoïdale. La forme hélicoïdale de ladite masse offre divers avanta-es dont on parlera plus loin. Selon autre perfectionnement, la masse est montée sur un axe flexible, par exemple un câble métallique, Cela assure un bon support pour la nasse, tout en permettant é celle-ci de se mouvoir radialement sous l'effet de la force centrifuge et de basculer autour de son axe.Ainsi, quand la masse tourne, la combinaison de la force centrifuge et des efforts giroscopiques agit sur elle Le feçon - écraser ou à traiter de toute autre manière la atière située entre ladite masse et les parois de la chambre. b'ordinaire, mais pas nécessairement, on utilise les deux perfectionmements ensemble. @ien que les dispositifs qui font l'objet de l'invention aient été à l'origine conçus pour fournir des matières finement divisées, on peut aussi les utiliser pour mélanper on homogénéiser des liquides, pour mélanger des particules selider entre elles ou avec des liquides; on peut encore s'en sarvir comme réacteurs chimiques qui @ulvérisent des matitres de façon à fournir des surfaces actives leur permettant de réagir avec d'autres matières présentes. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention pout être réalisée, les particularités qui ressortent tan t du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite Invention. La figure 1 est une vue de dessus schématique avec coupe partielle d'un premier mode de réalisation de l'invention. lia figure 2 est une coupe axiale du dispositif de la figure 1. La figure 3 est une coupe partielle d'une autre forme de réalisation du dispositif des figures i et 2 avec montage flexible. La figure 4 est une conte axiale partielle montrant une variante de la forme de réalisation de la figure 3. La figure 5 est une vue en perspective montrant un support destiné à une masse rotative non hélicoïdale. La figure 6 est une coupe axiale partielle d'une portion du support de la figure 5 montrant des anneaux en place sur celui-ci. La figure 7 est une coupe transversale montrant comment le support de la figure 5 peut être serré sur un câble. La figure 8 est une coupe axiale montrant une portion d'un autre genre de surface pour la nasse rotative. La figure 9 est une coupe partielle d'une autre variante de masse rotative. La figure ici est une vue en perspective d'une portion de garniture intercalaire pour la masse de la figure 9. La figure 11 est une coupe axiale montrant une variante du dispositif de la figure 4, La figure 12 est une conte axiale partielle montrant une modification du dispositif de la figure 11. La figure 13 est une vue de dessus montrant une autre forme de chambre et de masse rotative. Dans le mode de réalisation des figures i et 2, le dispositif comporte une chambre circulaire 1. La surface latérale interne 2 de la chambre 1 est cylindrique et symétrique par rapport à l'axe central 3 du dispositif. Un arbre central 4 est prévu qui porte deux paires d'anneaux 5 de support espacées l'une de l'autre et situés approximativement au droit des extrémités supérieures et inférieures de la chambre 1. Trois paires de bras oscillants 6 sont prévues. Les bras O de chaque paire sont espacés les uns des autres dans le sens vertical et lesdites paires sont réparties à 1200 à la périphérie des anneaux 5. Chaque bras 6 est monté entre les anneaux 5 de la paire correspondante et il est maintenu en place au moyen d'un pivot 7 qui passe à travers des trous alignés des anneaux et à travers l'extrémité interne du bras, de belle sorte que les bras 6 puissent librement osciller autour des pivots 7. Les extrémités extérieures de chaque paire de bras oscillant servent de paliers à l'axe 9 d'une masse rotative 10. lia masse 1w est montée sur l'axe 9 grâce à un mécanisme approprié que l'on n'a pas représenté. Des rondelles d'arrêt 11 empêchent la masse 10 de se déplacer selon son axe. Gomme on peut le voir, sur la figure 1, les bras oscillants 6 sont légèrement plus longs que cela est nécessaire pour permettre à la portion extérieure de la masse 10 de toucher la surface interne 2 de la chambre. ainsi, chaque paire de bras fait un certain angle avec le rayon qui passe par l'axe central 3 et l'axe du pivot 7 de ladite paire. De sens de rotation de l'ensemble, lors du fonctionnement, est indiqué par une flèche sur la figure 1 (c'est le sens des aiguilles d'une montre) et, de préférence, les bras 6 sont situés en arrière par rapport au sens de rotation. Sur les figures 1 et 2, la masse 10 est formée d'une helice cylindrique de matière lourde et résistant à l'usure, telle cpue de l'acier durci. Chaque spire de l'hélice est étroite ruent serrée sur les voisines comme le montre la figure 2. Lorsqu'on fait tourner l'arbre central 4, (par des moyens non représentés), les anneaux 5, les bras 6 et les masses 10 forment un ensemble qui tourne autour de l'axe central 3. La force centrifuge tend à redresser les bras 6 et elle applique les masses 10 contre la surface latérale 2 de la chambre 1. in outre, puisque chaque nasse 10 peut tourner librement autour de son propre axe, le contact entre chaque masse 10 et la surface 2 oblige ces masses à rouler le long de la surface latérale en tournant autour de son oeotre axe. Chaque masse 10 exerce sur la surface 2 une pression due à la force centrifuge, la valeur de cette pression dépendant du poids de la masse et de la vitesse de rotation de l'ensemble.Cette pression peut être utilisée pour écraser une matière en oarticules et la réduire en une poudre très fine ou encore, comme on l'a déjà dit, elle peut être mise à profit pour mélanger des matières ou homogénéiser des liquides ou encore pour tout autre traitement approprié. La matière à trait-er peut titre introduite dans la chambre 1 et la matière traitée évacuée, de toute manière convenable non représentée. Lorsque la masse 10 est constituée par un enroulement hélicoïdal serré, comme représenté sur les figures 1 et 2, chaque spire peut recevoir une section sensiblement circulaire de façon à assurer un contact ponctuel avec la surface latérale 2 en toutes positions. Etant donné la nature flexible de l'hélice, certaines spires peuvent titre écartées de la surface 2 par les particules en cours dXécrasement sans que cela supprime le contact des autres spires avec ladite surface. En outre, étant donné que chaque spire de l'hélice est reliée aux autres spires, lorsqu'un point de contact particulier rencontre une particule à écraser, la pression exercee sur cette particule est plus forte que celle qui serait exercée sous le poids d'une simple spire.Il y a contribution à l'écrasement de la part des diverses spires de l'hélice. La configuration de l'hélice peut etre telle que les points de contact successifs se déplacent progressivement dans le sens d'écoulement des particules, lorsque la masse roule, ce qui assiste le mouvement de la matière de l'entrée de la chambre vers la sortie, lorsque ladite matière traverse la chambre 1. Selon une variante, l'hélice pourrait être montée de telle sorte que, lorsqu'elle roule, ses spires tendent à retarder la progression de la matière de 11 entrée vers la sortie, ladite matière subissant alors une plus longue période de traitement, ce qui permet d'obtenir un écrasement en poudre plus fine ou un mélange plus intime. Bien que trois masses 10 aient été représentées sur les figures 1 et 2, ou pourrait utiliser un nombre différent de masses et même ume seule, auquel cas il serait avantageux de @révair un contre-poids pour rétablir l'équilibre du dispositif. Le second perfectionnement apporté par l'invention est ret@ésenté sur la figure 3 qui montre d'autres moyens de @ontage der masses 10. La figure 3 représente aussi une masse 10 hélicoïdale, mais en peut utiliser d'autres formes pour les masses 10, comme on va le décrire. Dans la variante de la figure 3, les bras oscillants 6 sont remplacés par des bras rigides 21 qui partent radialement d'un arbre central tel que l'arbre 4 de la figure 1. La masse 10 est montée sur les bras 21 au moyen de deux organes évasés ou coniques 22, 23 qui sont à leur tour montés sur un axe flexible 24 qui peut tourner dans les extrémités des bras 21. Les orgares 22, 23 sont @aintenus en place par un collier central 25 serré sur l'axe 24 au milieu de celui-ci, ainsi que par la @oussée de ressorts 26 et 27 qui repoussent les organes 22, 23 l'un vers l'autre. Des paliers 2@ et 29 sont prévus aux extrémités des bras 21 @our le montage à rotation de l'axe 24. L'axe 24 est une mince tige d'acier à ressort ou autre matière flexible, permettant à la masse 10 d'osciller légerement sur son axe de rotation. Les dimensions des bras 21 sont telles que la masse 10 soit nommalement en contact avec pression moderée sur la surface 2 de la chambre de broyage 1. Lorsqu'on fait tourner les bras 21 du mode de réalisation de la figure 3, les masses 10 tournent aussi autour de l'axe central du dispositif et également chaque masse 10 tourne sur son axe propre. Toutefois, si une particule à écraser s'interpose entre l'une des extrémités de la masse 10 et la surface 2, cela tend à faire basculer la masse 10. Ce basculement de la masse qui tourne rapidement sur son axe créé une force de rappel giroscopique qui tend à ramener l'axe de la masse dans sa position initiale, ce qui cause une force d'écrasement additionmelle s'exerçant sur la particule. Au lieu d'utiliser une tige ou un arbre flexible comme on l'a nontré sur la figure 3, on peut se servir d'un câble métal @ique. Un ael agencement est représenté sur la figure 4 qui montre un dispositif similaire à celui de la figure 3, à l'excep tion du fait que chaque masse 10 est portée par u@ câple @@ qui lui sert d'axe. Le câble 30 est serré à chaque extre @té dans des paliers 32 qui, a leur tour, sont montés dans les extrémités des bras 21. Tout moyen de fixation convanable peut être utilisé pour le câble, par exemple des cales semi-ci@culaires 34 mai@tenues en position par des vis de sorrage 3@. La nasse 10 peut être maintenue sur l'axe du câble 30, comme suit : un support 38 en forme de sablie@,(équivalent aux organes 22, 23 de l'exemple précédent) est préva, soudé ou serré (par des moyens non représentés) en son centre 40 au milieu du câble 30. Le diamètre du support 3@ à ses extrénités est moindre que le diametre interne du boudin hélicoïdal 39 pour permettre d'enfiler ce boudin sur le support 30. Des goujons 42 partent axialement du support 30 et passent dans des trous percés dans des rondelles 44 destinées à maintenir la masse 10 en place sur le support. Des écrous 46 @aintienment les rondelles sur les goujons 42. Les rondelles 44 sont percées de trous 4 par lesquels passe le câble 30. Le cale 30 assure une bien meilleure flexibilité que la tige flexible représentée sur la figure 3. Il permet de monter les masses 10 de telle sorte qu'au repos elles soient seulement en contact reès léger avec la surface interne 2 de la chambre 1 ou même qu'elles soient légerement espacées de ladite surface 2.Quand les bras 21 tournent, la flexibilité et l'élasticité du câble 3u est- suffisante pour permettre aux masses 10 de se déplacer vers l'extérieur et de venir au contact de la surface 2. Si on le désire, on peut laisser un peu de jeu dans le câble pour permettre un mouvement radial approprié à la masse 10. La flexibilité supplémentaire ainsi conférée au câble permet un basculement plus grand des masses 10 sur leurs axes de rotation. On peut ainsi traiter des parti- cules plus grosses, tout en augmentant la grandeur des efforts giroscopiques et an réduisant la sévérité des tolérances nécessaires. Si on le désire, on peut utiliser un montage flexible, comme celui que donne l'axe 24 ou le câble 30 avec des bras oscil 7ans O au lieu des bras fixes 21. lia masse 10 a été ranrésentée en forme d'hélice, mais on peut lui donner d'autres formes dans tous les modes de réalisation décrits. Les figures 5 à 7 montrent une variante de réalisation de la masse 10. Sur la figure 5, un bâti 50 est muni de deux anneaux d'extrémité 52 et 54 réunis par trois montants 56.Chaque montant 56 comporte un étrier 5b, sensiblement en forme dl U, dirigé vers l'i.té- rieur et présentant une portion centrale rectiligne 60 dont la surface interne est concave pour s'adapter à la surface e-xtérieure du câble 30. Les portions 60 définissent ensemble un espace 62 (figure 7) à travers lequel on peut faire passer le cAable 30. Un collier de serrage 64 muni d'une vis 65 permet de serrer les portions 60 sur le câble pour u fixer le bâti 50. La surface extérieure de la masse d'écrasement est formée d'un certain nombre d'anneaux 66 empilés (figure 6). lies anneaux 66 sont maintenus en position correcte par les montants long itudinaux 56 et, des rondelles d'extrémité 68 les empêchent de s'échapper aux extrémités du bâti 50. lies rondelles 68, qui comportent des ouvertures 70 par lesquelles le câble peut passer, sont montées sur des goujons 72 prévus sur les anneaux 52 et 54 et maintenues en place par des écrous 74. I1 va de soi qu'un ressort hélicoïdal ou tout autre genre de masse d'écrasement pourrait être monté sur le bâti 50. une autre configuration que l'on peut adopter pour la masse d'écrasement est montrée en 76 sur la figure @. Cette masse est formée d'une douille dont la surface extérieure présente des nervures 78 et des rainures û'0. lies nervures et rainures peuvent avoir une forme sinusoïdale, comme on l'a représenté en coupe, ou tout autre profil approprié, selon l'application envisagée. La douille 76 peut autre utilisée avec le bâti 50 de la figure 5 ou avec tout autre support convenable. On voit une portion d'une autre variante de surface d'écrasement sur la figure c Cette figure montre trois spires d1un boudin hélicoïdal 82. Les spires de l'hélice sont espacées les unes des autres, ce qui permet l'insertion, entre les diverses spires, dTune garniture intercalaire 4. la garniture 64 est avantageusement formée d'une matière spécialement durcie, par exemole de Il acier traité, et elle peut recevoir une section droite sensiblement en forme de T. lies flancs da jambage du ainsi que le dessous de la barre transversale ont un profil incurvé indiqué en 86 de façon à épouser la forme des spires du boudin 82, tandis Que la surface extérieure de la barre présente une légère courbure 88. La garniture 64 peut être formée d'une seule pièce ou de moreeaux plus courts, conne représenté sur la figure 10, de sorte Que lorsque certains de ces morceaux sont usés, on puisse les remplacer sans avoir à changer toute la garniture. La surface 8' peut recevoir toute configuration appropriée , selon l'application envisagée. Si on le désire, la masse 10 peut être montée à rota- tion sur son axe propre et; cet axe fixé sur ses bras de support. Un agencement de ce genre est représenté sur la figure il qui montre un dispositif identique à celui de la figure 4 à cette exception près. Sur la figure 11, la portée interne 90 du palier 92 est soudée ou fixée de manière convenable au câble 30. La portée externe 94 du palier 92 est fixée au support ou bâti 4G, par exemple au moyen de vis. Le support ou bâti 40 est ainsi libre de tourner sur le cible et ce dernier peut ainsi autre simplement fixé, par exemple serré, aux extrémités des bras 21. On se reportera maintenant à la figure 12 qui montre une nasse d'écrasement 10 ayant la forme d'un boudin hélicoïdal presentant une surface extérieure 90 convexe. La surface interne 92 de la chambre 1 est concave et présente une courbure qui correspond axialement à celle de la masse 10. On peut utiliser d'autres configurations non linéaires en fonction des applications envisagées. Cependant, normalement, la masse 10 doit présenter le contour d'un corps de révolution (c'est-à-dire que toute section droite doit être un cercle), mais si on le désire, on peut donner à la masse 10 une forme différente aussi longtemps que la chambre 1 a une configuration telle qu'il puisse y avoir contact de roulement continu entre la masse 10 et la surface interne de la chambre. Un exemple d'un tel agencement est représenté sur la figure 13 où la chambre 1 présente une surface interne 100, de section polygonale, munie de facettes 102. lies masses 10 présentent des faces 104 qui correspondent, dans le sens circonférentiel, avec les facettes 102. En outre, si on le désire, la surface interne de la chambre 1 peut Btre légèrement elliptique, laissant de préférence une- latitude de mouvement radiale suffisante aux masses 10 pour que celles-ci demeurent en contact avec la surface interne de la chambre lorsqu'elles tournent. Cet arrangement provoque l'apparition de forces d'oscillation qui seraient normalement indésirables, mais qui créent des forces d'écrasement ou de mélange variant le long de la circonférence de la chambre (et pouvant même tomber à zéro aux grands axes de l'ellipse). Cette disposition peut être avantageuse pour certaines applications s@éciales. Bien Qu'il semble préférable, lorsque les masses 10 sont montées sur un axe flexible,qu'elles soient fixées au milieu dudit axe, lesdites masses 10 peuvent, si on le désire, être finées par ailleurs, par exemple aux rondelles d'extrémité 47. Ces romdelles seraient alors fixées à l'axe. Ce monuage toutefois senble moins intéressant, puisqu'il réduit la latitude de basculement de la masse 10. Une masse d'écrasement dont la surface externe a une configuration hélicoïdale peut être utilisée avec un montage qui ne lui permet pas de déplacement radial (bien qui cela ne soit pas préféré) ou une telle uasse peut être utilisée avec diverses formes de montage permettant des mouvement radiaux. Par exemple, la masse peut être montée sur des coulisseaux qui lui permettent d'avoir seulement une composante radiale ou elle peut même être montée sur des paliers ou sur un arbre avec suffisamment de tolérance ou de jeu pour permettre les degrés voulus de mouvement radial. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDIGATIONS 1. Dispositif de traitement de matières selides ou liquides, caractérisé par une masse présentant un axe central, une chambre présentant un axe central parallèle a l'axe de ladite masse, des moyens pour supporter la masso de façon qu'elle puisse tourner autour de l'axe de la chambre ainsi qu'autour de son propre axe et que sa surface extérieure vienne en contact avec la surface interne de la chambre et des moyens four Laine tourner ces moyens de support de façon que ladite masse roule sa surface extérieure le loin de la surface interne de la chambre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite masse a une surface extérieure hélicoïdale. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface extérieure est formée par un boudin à enroulement hélicoïdal. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé an ce que l'enroulement hélicoïdal est serré. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la nasse comporte un boudin à enroulement hélicoïdal comportant des spires espacées et une garniture hélicoïdale insérée entre les spires, cette garniture ayant une surface extérieure en saillie par rapport à la surface extérieure du boudin et la surface de ladite garniture constituant 1 surface extérieure de la masse. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de support de la nasse comportent un axe flexible permettant à ladite masse de se déplacer en direction sensiblement radiale et de basculer autour de son axe de telle sorte que, lorsque lesdits moyens de support touirnent, la masse soit repoussée par la force centrifuge radialement vers l'extérieur et soit appliquée contre la surface interne de la chambre sur laquelle elle roule, ladite masse basculant lorsqu'une particule est située entre la surface extérieure et la surface intérieure de la chambre. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit axe flexible est un câble métallique. ó. Dispositif selon la revendication z caractérisé en ce que la masse est reliée au câble en son centre, à mi- chemin entre ses extrémités. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce Que la masse est fixée au câble, le câble étant monté à @otation à ses extrémités de façon à pouvoir tourner autour de son axe. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le câble est fixé à ses extrémités, la masse étant montée à rotation sur le câble. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les moyens de support comportent un montage mobile sur lequel la masse est montée à rotation libre, de telle façon que lorsqu'on fait tourner ces moyens de support, la masse soit rappelée vers l'extérieur par la force centrifuge, en contact avec la surface interne de la chambre. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendicatioms 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs masses analogues espacées les unes des autres, de façon à s'équilibrer par rapport à leur axe de rotation.