Brevet FR2382936A1 — publié le 19781006

L'invention se rapporte à un concasseur à percussion, notamment pour la fragmentation de la pierre, qui comprend des organes de choc et de brayage disposés à l'intérieur d'une enveloppe et qui revetent les parois de choc et de broyage, ainsi que des barres de percussion et de broyage, ou batteurs, montés rigidement sur un rotor. Les organes de choc de broyage connus dans les concasseurs à percussion ont comme inconvénient que leur action de fragmentation diminue avec l'accroissement de l'usure. Ce phénomène est & imputer au faitwque les arêtes qui participent au processus de fragmentation ne sont présentes quten petit nombre en raison de la faible hauteur et de la grande largeur des organes de fragmentation et du fait que, avec l'accroissement de l'usure, ces arêtes en petit nombre s'arrondissent fortement et subissent une grande perte d'acuité. On a déjà tenté de supprimer cet inconvénient en munissant les organes de choc d'au moins une cavité qui se dégage avec l'usure progressive des organes de choc. Lorsque l'effet de la percussion décroit en raison de l'usure des organes de choc, le dégagement de la cavité crée de nouvelles arêtes qui, à leur tour, donnent un bon effet de choc. Toutefois l'inconvénient de cette forme de réalisation connue est que, dans la zone intermédiaire comprise entre les arêtes initiales et les nouvelles arêtes formées par la cavité, l'effet de fragmentation est irrégulier de sorte que la granulométrie du produit final est également irrégulière. Le même problème se pose dans les cas des barres de percussion et de broyage des concasseurs à percussion. Les barres de percussion et de broyage à fixation rigide de la technique connue ne oomportent qulune seule arête d'attaque disposée parallèlement & la direction axiale du rotor. Il en resulte qu'il n'est pas possible de main- tenir constant l'effet de fragmentation obtenu dans la zone de broyage pendant toute la durée de vie. Dans un broyeur & marteaux connu qui est principalement destiné à broyer des produits agricoles en vue de la production de denrées médicinales et d'aliments pour le bétail, chaque marteau a' montage pendulaire est muni å son extrémité de tete de deux pièces de percussion en forme de plaque, disposées parallèlement entre elles à un certain écartement mutuel.On obtient certes de cette façon deux arêtes d'attaque mais cette construction connue n'est pas appropriée pour la fragmentation de la pierre parce que, en raison du basculement du marteau dans le sens inverse de la rotation, qui résulte des forces de fragmentation, l'intervalle entre la deuxième arête du marteau et les organes de broyage solidaires de ltenvelop- pe s'agrandit, ce qui est préjudiciable à l'effet de fragmentation. Le travail de fragmentation est donc exclusivement execut par la premiere arête d'attaque. Dans un autre broyeur à marteaux conna comportant un rotor réversible et monté verticalement qui est prévu pour la fragmenta- tion des pierres, on utilise des marteaux oscillants en U suspendus & un axe. Ces marteaux possédant également deux arêtes d'attaque disposées l'une à la suite de autre et parallèles entre elles.Ici, on obtient également le même effet de basculement des marteaux avec l'inconvénient de l'agrandissement de l'intervalle sur la deuxime arête d'attaque, de sorte que la fragmentation est exécutez également par la première arête d'attaque. Dans ce cas également, on n'Qb- tient pas le même effet de fragmentation sur les deux arêtes.En inversant le sens de rotation du rotor, on peut utiliser alternatve- ment les deux arêtes d'attaque pour la fragmentation. Le but de l'invention est de donner & un concasseur & percussion du genre décrit au début une configuration telle que l'on obtienne un effet de fragmentation constant pendant toute la durée d'usage; cette configuration doit garantir la constance de la granu lométrie du produit final. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que les organes de broyage et de choc et/ou les barres de percussion et de broyage à fixation rigide du rotor présentent plusieurs arêtes d'attaque, les barrettes des barres de percussion et de broyage qui forment les arêtes d'attaque étant reliées entre elles par des nervures. Cette caractéristique apporte l'avantage de permettre d'obténir, gA grâce à la nouvelle configuration des élements qui participent à la fragmentatisn, un effet de fragmentation presque constant~pen- dant toute la durée d'usage et, par conséquent, une granulométrie très constante du produit fini.La présence de nervures entre arêtes dans les barres de percussion et de broyage fixation rigide apporte l'avantage de donner à ces barres une très grande résistance à la rupture par flexion et d'assurer par ailleurs un meilleur degré d'utilisation de la matière, comme on le décrira plus complètenent dans la suite. La présence de plusieurs arêtes d'attaque sur les barres de percussion et de broyage A fixation rigide améliore considérablement la fragmentation fine obtenue dans la chambre de broyage. Cette amélioration de la fragmentation est obtenue grâce au fait que les barres de percussion et de broyage sont fixées rigidement sur le rotor et présentent plusieurs arêtes d'attaque, les largeurs d'intervalle des arêtes successives décroissant dans le sens inverse de la rotation, d'une arête à la suivante en raison du profil d'usure caractéristique de ces barres. De ce fait, la matière à concasser est attaquée et projetée plusieurs fois dans la zone de broyage au cours d'un même passage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, dans le cas de barres de percussion et de broyage à fixation rigide, les barrettes et les nervures délimitent en combinaison des chambres de retenue. On obtient par ce moyen une nouvelle amélioration de l'effet de fragmentation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les évidements délimités par les arêtes d'attaque dans les organes de choc peuvent être interrompus par des nervures et, suivant une autre caractéristique de l'invention, les évidements peuvent être disposés en plusieurs rangées les uns à côté des autres ou encore en rangées et décalés. Les évidements disposésen rangées peuvent s1 étendre paral vêlement aux arêtes d'attaque des barres de percussion et de broyage à fixation rigide. On obtient une forme avantageuse de réalisation, qui peut traiter indifféremment plusieurs matières à concasser différentes lorsque, dans les organes de broyage et de choc, la largeur des barrettes et la largeur des évidements sont dans un rapport A : B compris entre les limites de 1 : 0,6 et l : 1,5. Par ailleurs et suivant une autre caractéristique de l'invention, les organes de broyage peuvent présenter des barrettes de même hauteur. Les organes de choc peuvent être constitués de manière à présenter des hauteurs de barrette différentes et, dans un tel organe, lorsqu'ils comportent deux évidements juxtaposés, la barrette centrale possède une hauteur supérieure & celle des barrettes extérieures. Ceci améliore avantageusement, grâce à des efforts de flexion2 la fragmentation produite par les chocs sur la matière & concasser. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les nervures peuvent être disposées avec décalage mutuel dans le sens du mouvement. Suivant une autre caractéristique de 11 invention, les chambres de retenue des barres de percussion et de broyage peuvent être disposées les unes à caté des autres et/ou les unes derrière les autres. Par ailleurs, il est également possible de disposer les chambres de retenue et les barrettes de maniée que leurs arêtes d'attaque soient parallèles à la direction axiale du rotor. Suivant un autre exemple d'exécution, les ch,,mbres de retenue et les barrettes peuvent avoir des arêtes d'attaque inclinées sur la direction axiale du rotor On obtient une forme particulièrement avantageuse de réali- sation des barres de percussion et de broyage suivant l'invention, qui est adaptée pour traiter des matières différentes, lorsque le rapport entre la largeur des barrettes et la largeur des chambres (U : K, V :K; W G K) est compris entre les limites 1 : 1 et 1 2,5, les largeurs des différentes barrettes (U, V, W) pouvant être, soit identiques soit différentes. Par ailleurs, le rapport entre la hauteur des barrettes et la largeur de ces dernières (C e U; C : V; C : W) peut varier entre les limites 1 : 3 et 1 : 6. Les barres de percussion et de broyage peuvent être munies de plusieurs chambres de retenue étroites disposées les unes derrière les autres et les unes L coté des autres, ces chambres desretenue étant séparées par des barrettes et nervures de forme rectiligne pour donner aux barres une forme en caisson très rigide. Les chambres de retenue-peuvent présenter une forme qui s'évase radialement vers 1 'extérieur. Autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés unique- ment & titre d'exemple, - la Fig 1 est une coupe transversale d'un concasseur à percussion équipé d'organes de choc et de broyage suivant l'invention; - la Fig. 2 est une coupe d'une forme d'orane de broyage suivant l'invention; - la Fig. 3 est une coupe d'une forme d'organe de choc sui vant 11 invention; - la Fig. 4 est une vue de dessus d'un organe de broyage de choc suivant l'invention; - la Fig. 5 est une coupe d'un concasseur & percussion équipé de barres de percussion et de broyage A fixation rigide suivant l'invention;; - la Fig. 6 est une coupe d'une barre de percussion et de broyage S deux arêtes d'attaque; - la Fig. 7 est une coupe d'une barre de percussion et de broyage à trois arêtes d'attaque; - la Fig 8 est une vue de dessus d'une barre de percussion et de broyage å deux arêtes d'attaque; - la Fig. 9 est une coupe d'un concasseur à percussion muni d'organe de choc et de broyage suivant l'invention et de barres de percussion et de broyage à fixation rigide. Suivant ltexexple d'exécution représenté sur la Fig. 1, d'un concasseur & percussion, la matière à concasser 1 est introduite, par une entrée 2, suivant une direction descendante 3, dans une cham bre de percussion 4 et, là, dans la région du cercle i percussion 5, elle est frappée, fragmentée et projetée contre des organes de choc 9 par des barres de percussion et de broyage 7, ou batteurs, qui sont fixées rigidement sur un rotor 8 et tournent dans le sens de la flache 6, les organes de choc étant eux-mêmes rigidement solidaires d'une plaque de choc 10 réglable angulairement. Lorsque la matire à broyer 1 heurte les organes de choc 9, elle subit une nouvelle fragmentation.Après avoir rebondi sur la paroi de choc, elle subit å nouveau ce processus de fragmentation jusqu'au moment où elle quitte la chambre de percussion 4. La matière S broyer 1 parvient ensuite, pour subir la fragmentation fine, dans la chambre de broyage 11 qui est délimitée par les organes de broyage 12 et la plaque de broyage 13. Ce processus de fragmentation fine repose sur l'effet de broyage qui s'exerce dans la fente comprise entre les organes de broyage 12 et les barres de percussion et de broyage 7 montées rigidement sur le rotor, c'est à-dire que la matière & broyer, préalablement concassée, est attaquée et accélérée par les barres de percussion et de broyage 7 puis entraînée positivement sur la plaque de broyage 13 avec une pression d'application qui résulte de la force centrifuge. Dans ce mouvement, la matière & broyer située en avant de la zone de percussion subit des actions de percussions de flexion et de cisaillement et se fragmente. L'effet de fragmentation obtenu sur la plaque de broyage est directement proportionnel au nombre des arêtes d'attaque. Pour cette raison, les organes de broyage 12 sont munis du grand nombre d'évidements allongés qui s'e'tendent avantageusement parallèlement aux arêtes d'attaque des barres de percussion et de broyage 7. Avant que la matière a broyer ne quitte le concasseur par la sortie 14, elle est encore projetée contre les organes de choc 15 sur lesquels elle subit une nouvelle fragmentation. Les Fig. 2 et 3 représentent des formes de coupe d'organes de broyage et de choc. La Fig. 2 est une coupe d1un organe de broyage. Entre les barrettes 17, sont prévus des évidements 19 qui sont interrompus par des nervures 18 formant un angle avec les barrettes 17. Dans cet organe, les barrettes 17 présentent toutes la même hauteur C. On obtient l'effet defragmentation optimum lorsque l'épaisseur A des barrettes et la largeur B des évidements ont entre elles un certain rapport. On obtient un bon effet de fragmentation avec des rapports A:B compris entre B : 0,5 et 1 : 1,5. On obtient un effet de fragmentation particulièrement bon et constant pendant toute la durée de vie lorsque les organes de broyage 12 sont munis de profonds évidements l9 qui sont creusés dans la face terminale 16 et disposés en rangées ou décalés. Le but recherché par cette conformation est de créer dès le départ un nombre aussi grand que possible de barrettes 17 et d'arêtes 20 qui se succèdent, de fanon à obtenir un grand nombre d'arête5-qui assure un effet de fragmentation constant pendant toute la durée de vie des organes de broyage. Pour améliorer la rigidité, les évidements 19 peuvent être interrompus par des nervures transversales 18 ainsi qu'on l'a déjà mentionne plus haut. La Fig. 3 est une coupe d'un organe de choc 9. également dans ce cas, l'organe de choc 9 présente des barrettes 17 entre lesquel- les sont formés des ridements 19. Ces évidements 19 sont interroi pus par des nervures transversales 18 . Le rapport A s B, c'est-à-di- re le rapport entre l'épaisseur des barrettes et la largeur des évi- dements est compris dans les rênes limites que dans le cas des organes de broyage 9 décrits plus haut. Toutefois, dans le cas des organes de choc 9, les barrettes présentent avantageusement des hauteurs C et C' différentes en vue d'améliorer par des contraintes de flexion l'effet de concassage obtenu au Moment du choc de la matière à broyer. Dans le cas considéré, la barrette centrale présente une hauteur C' tandis que les barrettes adjacentes ont une hauteur C plus faible. Tous les organes de choc 9 et 15 ainsi que les organes de broyage 12 sont exposés à une forte usure et pour leur permettre d'y résister, ils sont exécutés en fonte dure par coulée. Pour établir la configuration des organes de broyage et de choc, il est nécessaire de tenir compte du faible allongement et de la fragilité de cette fonte dure, ctest-à-dire que l'on doit donner aux barrettes 17 et aux nervures 18 une certaine épaisseur de section A afin de leur conférer la nécessaire resistance à la rupture par choc. La Fig. 4 est une vue de dessus d'un organe de broyagé et de choc. Dans le cas des organes de broyage qui sont sollicités par un effet de broyage dans la direction de mouvement indiqué par la flè- che 21, il est avantageux que les nervures 18 soient décalées. La Fig.4 indique également la disposition des barrettes 17 et des évide Ment s intercalaires 19. En donnant cette configuration particulière aux organes de broyage et de choc, on obtient plusieurs barrettes 17 présentant des arêtes 20, de sorte que, comme le montrent les Fig. 2 et 3, il se forme plusieurs arêtes d'attaque. Grâce à cette nouvelle configuration, on obtient un effet de fragmentation presque constant pendant toute la durée de vie des organes de broyage et de choc. Ainsi que le montrent les Fig. 5 à 8, il est encore possible de donner aux barres de percussion et de broyage 7 une configuration telle que ces barres présentent plusieurs arêtes d'attaque. Ceci améliore considérablement la fragmentation fine obtenue dans la chambre de broyage 11. Suivant l'exemple d'exécution représenté sur la Fig.5 dans le concasseur & percussion I, comme dans le cas précédent la matière å concasser 1 est introduite dans la chambre de percussion 4 par l'entrée 2, dans le sens de la flèche 3 et, 1S, dans la zone du cercle de percussion 9, elle est attaquée, fragmentée et projetée contre les plaques de choc 9 par les barres de percussion et de broyage 7 fixées rigidement au rotor 8 et qui tournent dans le sens de la flèche 6.Les barres de percussion et de broyage 7 présence tept ici des chambres de retenue 24. Lorsque la matière heurte les plaques de choc 9, elle subit & nouveau une fragmentation et, en même temps, elle rebondit de sorte que cet effet de fragmentation se répète continuellement jusqu'à ce que la matière ait quitté la chambre de percussion La matière à concasser I parvient ensuite, pour la fragmentation fine, dans la chambre de broyage Il qui est délimitée par les organes de broyage 12 et par la plaque de broyage articulée, et réglable 22 et, dans cette chambre, plus précisément dans la fente comprise entre les organes de broyage 12 et le cercle de percussion 5 elle est attaque par les barres de percussion et de broyage 7 filées rigidement au rotor 8, puis accélérée par ces barres et entraînée positivement sur la plaque de broyage avec une pression d'appui résultant de la force centrifuge. Pendant cette action, la matière & concasser qui s'accumule en avant des arêtes d'attaque 23 ou dans les chambres de retenue 24 subit des actionsde percussion, de flexion et de cisaillement et se fragmente. Avant de quitter le concasseur & travers la sortie 14, la matière à concasser est projetée contre les organede choc 15. Sur les Fig. 6 et 7, on a représenté des formes de section avantageuses des barres de percussion et de broyage-7 & fixation rigide. Lorsque ces barres sont réalises par moulage en fonte dure & BR De cette façon, on obtient un taux élevé d'utilisation de la matière, ce degré étant défini par le rapport entre le poids après usure et le poids initial des barres de percussion et de broyage. L'utilisation d'une épaisseur minime U, V, W pour les barrettes améliore encore le degré de fragmentation parce que, à chaque phase de l'usure; il se forme sur les barrettes minces 17 des arêtes d'attaque 23 relativement vives sens l'effet de l'usure naturelle, laquelle- donne naissance à un profil d'usure tel que le profil typique représenté en 25 sur les Fig. 6 et 7. Les barrettes 17 successives subissent des effets dtusure différents, l'usure tendant à.dEcroî- tre de l'une à l'autre des barrettes successives. Ceci signifie que la largeur des fentes formées entre les profils d'usure 25 des barrettes 17 et entre les profils d'usure des organes de broyage 12, qui se succèdent dans le sens inverse du sens du déplacement 6 (Fig.5) décroît d'une barrette à la suivante. Cette variation apporte un nouvel avantage et se traduit par une amélioration de la fragmentation fine. Il ressort des Fig. 6 et 7 que dans les barres de percussion et de broyage 7, il existe également un évidement 19 entre deux barrettes 17. Transversalement aux barrettes 17, chaque barre présente des nervures 18 de sorte qutil se forme des chambres de retenue 24 nettement visibles sur la Fig. 8. La largeur L des chambres de retenue et la largeur U, V, W des barrettes sont des grandeurs qui influencent elles aussi la fragmentation. On obtient de très bons résultats, adaptés à un degré de fragmentation moyen, lorsque les rapports U : K, V : K; W : K sont compris entre les limites 1 : 1 et 1 : 2,5, les largeurs U, V, W des barrettes pouvant être égales ou différentes. Par ailleurs, il est avantageux que les chambres de retenue 24 su évasent dans une direction & peu près radiale vers ltextérieur. La Fig. 8 est une vue de dessus d'une barre de percussion et de broyage rigide 7. Cette figure montre nettement comment les chambres de retenue 24 sont délimitées par les barrettes 17, les nervures 18 et les évidements 19. Pour des raisons de rigidité et également pour des raisons de technologie, il est avantageux de donner aux barrettes 17 et aux nervures 18 des épaisseurs à peu près égales. Il ressort des Fig. 6, 7 et 8 que les barres de percussion et de broyage 7 comportent plusieurs chambres de retenue 24 disposées les unes à côté des autres et/ou les unes derrière les autres, les barrettes 17 et les nervures 18 séparant les diverses chambres 24 de sorte que l'on obtient un corps creux et nervuré dont la cavité stou- vre radialement vers l'extérieur. Cette forme de corps creux présente une haute résistance & la rupture par flexion qui permet de réaliser ces barres de percussion et de broyage 7 en une fonte dure & haute résistance à l'usure mais à faible allongement. Les chambres de retenue 24 et les barrettes 17, avec leurs arêtes d'attaque 23, peuvent être disposées parallèlement à la direction axiale du rotor 8 ou être légèrement inclinées sur cette direction axiale. Sur la Fig. 9, on a représenté un concasseur a percussion qui est équipé d'organes de choc 9 et 15, d'organe de broyage 12 et de barres de percussion et de broyage 7 fixées rigidement an rotor 8, chacun de ces organes de choc ou de broyage et chacune de ces barres présentant plusieurs arêtes d'attaque. Dans ce cas, les organes de choc 9 sont fixés sur une plaque de choc articulée et réglable 10 tandis que les organes de broyage 12 sont fixés sur une plaque de broyage articulée et réglable 22. La matière à concasser I suit le même trajet que celui décrit en regard des Fig. 1 et 5. Grâce a la configuration nouvelle donnée aux organes de choc et de broyage 9, 12 et 15 ainsi qu'aux barres de percussion et de broyage à fixation rigide, on obtient un effet de fragmentation particulièrement efficace et constant pendant toute la durée de vie. L'effet de fragmentation obtenu dans les diverses zo- nes est directement proportionnel au noiibre des arêtes d'attaques présentes. L'invention se rapporte à des concasseurs à percussion dont le rotor 8 peut etre orienté dans une direction verticale, horizontale, ou suivant une obliquité quelconque. REVENDICATIONS 1 - Concasseur & percussion, notamment pour la fragmentation de la pierre, comprenant des organes de broyage et de choc disposés à l'intérieur d'une enveloppe et qui revêtent les parois de broyage et de choc, ainsi que des barres de percussion et de broyage, ou batteurs, montées rigidement sur un rotor, caractérisé en ce que les organes de broyage et de choc (9, 12, 15) et/ou les barres de percussion et de broyage (7) du rotor (8) présentent plusieurs arêtes d'attaque (20, 23), les barrettes (17) des barres de percussion et de broyage (7) qui forment les arêtes d'attaque étant réunies entre elles par des nervures. 2 - Concasseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans les barres rigides de percussion et de broyage (7), les barrettes (17) formant les arêtes d'attaque et les nervures (18) délimitent des chambres de retenue (24). 3 - Concasseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans les organes de broyage et de choc (9, 12, 15), les évidements (19) qui forment les arêtes d'attaque sont interrompus par des nervures (18). 4 - Concasseur suivant l'une des revendications 1 et 3, carac tersé en ce que, dans les organes de broyage et de choc (9, 12, 15), les évidements (19) sont disposés les uns å côté des autres en plusieurs rangées. 5 - Concasseur suivant 11 une des revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que, dans les organes de broyage et de choc (9, 12, 15) les évidements (19) sont disposés en rangées et décalés les uns par rapport aux autres. 6 - Concasseur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les évidements (19) disposés en rangée stétendent parallèlement aux arêtes d'attaque (23) des barres rigides de percussion et de broyage (7). 7 --Concasseur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, dans les organes de broyage et de choc (9, 12, 15), la largeur (A) des barrettes et la largeur (B) des évidements sont dans un rapport (A : B) compris entre 1 : 0,6 et 1 : 1,5. 8 - Concasseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de broyage (12) présentent des barrettes de même hauteur (C). 9 - Concasseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de choc (9, 15) présentent des barrettes de hauteur (C,C') différentes. 10 - Concasseur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que, dans le cas où les organes de choc présentent deux évidements juxtaposés (19), la barrette centrale (17) a une hauteur (C') supé rieure à celle des barrettes extérieures. 11 - Concasseur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les nervures (18) sont décalées les unes par rapport aux autres dans le sens du mouvement 12 - Concasseur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les chambres de retenue (24) sont disposées les unes à coté des autres et/ou les unes derriere les autres. 13 - Concasseur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les chambres de retenue (24) et les barrettes (17) sont disposées de telle manière que leurs arêtes d'attaque (23) sont parallè les à la direction axiale du rotor (8.) 14 - Concasseur suivant l'une des revendications 12 et 13, ca caractérisé en ce que les chambres de retenue (24) et les barrettes (17) ont leurs arêtes d'attaque (23) inclinées par rapport & la direction axiale du rotor (8). 15 - Concasseur suivant l'une des revendications 2 et 12, caractérisé en ce que le rapport entre la largeur des barrettes -(U,V,W) et la largeur (K) des chambres est compris dans les limites 1:1 et 1:2,5. 16 - Concasseur suivant l'une des revendications 2 et 12, caractérisé en ce que le rapport entre la hauteur (C) des barrettes et la largeur (U,V,w), de ces barrettes est corps dans les limites 1 : 3 et 1 : 6, la largeur (U, V, W) des barrettes étant égale. 17 - Concasseur suivant l'une des revendications 2 et 12, caraco térisé-en ce que la largeur (U, V, W) des barrettes est différente 18 - Concasseur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les chambres de retenue (24) présentent une forme qui s'évase radialement vers l'extérieur.