Brevet FR2419108A1 — publié le 19791005

La présente invention concerne les broyeurs, notamment broyeurs à marteaux convenant pour broyer des produits alimentaires tels que semences, grains et aliments pour le bétail, ainsi que d'autres produits solides, par exemple copeaux de bois et produits chimiques. Un broyeur à marteaux type comprend une enveloppe cylindre à axe normalement orienté horizontalement, un tamis de forme générale cylindrique monté coaxialement à l'enveloppe et un rotor aussi coaxial à laenveloppe. Le rotor est constitué par un arbre sur lequel sont fixés une série de disques répartis sur sa longueur, et un ensemble de marteaux articules par leurs extrémités intérieures sur les disques de façon que chacun d'eux soit mobile dans un plan normal à l'arbre. En fonctionnement, le rotor est entraîné par un moteur à une vitesse qui va habituellement de 1000 à 8000 tr/ mn et la matière à broyer arrive, par une entrée ménagée dans l'enveloppe et par une entrée ménagée dans le tamisa dans une chambre de broyage Les fragments de matière sont retenus dans la chambre de broyage jusqu'à avoir subi une réduction de grosseur telle qu'ils puissent quitter la chambre de broyage en traversant le tamis, puis atteignent une sortie ménagée dans l'enveloppe. Le montage articulé des marteaux présente l'avantage que si un marteau heurte un corps étranger susceptible de l'endommager, par exemple cailloux,le choc est moins violent que si les marteaux étaient montés rigidement, ce qui réduit le risque d'endommagement des marteaux et du tamis. Le rotor est lourd et sa mise en vitesse en un temps admissible exige donc beaucoup d'énergie. De plus, lorsqu'il est mu par un moteur électrique (ce qui est presque toujours le cas), un matériel de démarrage onéreux est nécessaire. Enfin, le rotor exige un équilibrage précis. La présente invention a pour objet un broyeur comportant un arbre, une série de marteaux donc chacun est fixé par une extrémité sur l'arbre-de sorte que chacune des extrémités libres des marteaux est mobile par rapport à 1 'arbre dans un plan normal à l'axe de celui-ci, mais peut se déplacer par rapport à ce plan -, un moyen de tamisage disposé de façon que la matière fragmentée soit projetée sur l'un de ses cotés sous 12 action des marteaux quand 12arbre tourne, une entrée par laquelle la matière à broyer peut pénétrer dans une région voisine dudit côté du moyen de tamisage et une sortie par laquelle la matière broyée peut être extraite d'une région voisine de l'autre côté du moyen de tamisage. On voit qu'un broyeur selon l'invention diffère du broyeur à marteaux classique décrit plus haut en ce qu'il comporte des marteaux dont les extrémités libres ne sont pas contraintes de se déplacer seulement dans un plan unique normal à l'axe de l'arbre, La liberté de mouvement additionnelle offerte aux extrémités libres des marteaux peut découler du mode de fixation des marteaux sur l'arbre ou, de préférence, de ce que les marteaux sont souples sur une partie au moins de leur longueur. Avantageusement, chaque marteau comprend une tête et une tige souple fixée par une extrémité à la tête et fixée par son autre extrémité à lu arbre de façon à tourner avec celuici. En variante, chaque marteau peut avoir une section transversale sensiblement constante sur sa longueur et, dans ce cas, l'extrémité du marteau peut porter une tête rapportée, par exemple en acier dur. De préférence, chaque marteau est monté sur l'ar- bre par fixation sur un organe d'ancrage lui-même fixé sur llar- bre. Avantageusement, l'organe d'ancrage est fixé sur l'arbre de manière amovible, ce qui facilite le remplacement de marteaux usés.De préférence, l'arbre présente deux ou plusieurs mortaises dont le débouché axial est plus étroit que le fond, et l'organe d'ancrage ou tenon a la forme voulue pour s'engager dans une mortaise et pour qu'on puisse seulement le dégager de celleci en le déplaçant axialement, c'est-à-dire parallèlement à l2axe de l'arbre, des moyens étant prévus pour assurer llimmo- bilisation axiale temporaire du ou de chaque tenon. Avantageu- sement, il est prévu une série desdits tenons engagés dans chaque mortaise. De préférence, deux ou plusieurs marteaux sont fixés à chacun des tenons. On peut fixer la tige de chaque marteau à la tête du marteau et, éventuellement, le marteau à un tenon par soudage, collage ou le cas échéant par moulage d2un seul tenant du marteau (et du tenon s'il y a lieu). L'invention vise encore un organe d'ancrage ou tenon tel que décrit ci-dessus auquel sont fixés un ou plusieurs marteaux dont chacun comprend de préférence une tete et une tige flexible comme précédemment exposé. La tête propre ou rapportée de chaque marteau est bien entendu en matériau résistant à l'usure, par exemple acier de nuance EN 18 à EN 45 et notamment EN 18 à EN 32, ou matière plastique résistant convenablement à l'usure. La tête peut être cylindrique ou tronconique, auquel cas elle est de préférence montée de façon qu'une de ses faces plates soit fixée à la tige, cette face plate étant de préférence, si la tête est tronconique, la petite base du tronc de cône. De préférence, la tête rapportée ou non a une section circulaire ou elliptique, le petit axe de l'ellipse étant alors sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre, la section considérée étant prise dans un plan normal à la longueur du marteau. On peut réaliser un rotor garni de marteaux du genre décrit de façon qu'il soit plus léger qu'il n'était possible jusqu'à présent, de sorte que sa mise en vitesse en un temps acceptable exige moins d'énergie, qu'on peut utiliser du matériel de démarrage moins onéreux, et que l'équilibrage du rotor est en outre'moins critique que jusqu'à présent. Les broyeurs à marteaux antérieurs comportent un grand nombre de marteaux, habituellement de 30 à 60. Or, on a constaté que le broyeur selon l'invention peut fonctionner avec un nombre de marteaux sensiblement réduit. De préférence, les marteaux sont au nombre de 20 ou moins et, mieux, de 10 ou moins. Avec un tel agencement, le broyeur revient beaucoup moins cher que ceux existants et l'on peut en outre rendre le rotor plus léger que ceux des broyeurs antérieurs, ce qui offre les avantages indiqués dans le paragraphe précédent. La tige est avantageusement mince et, de préférence, la tête, observée perpendiculairement à l'axe de l'arbre et à la longueur de la tige, a une épaisseur non supérieure au triple et typiquement au double de l'épaisseur que la tige présente en son point de jonction avec la tête, De préférence, l'épaisseur maximale de la tête ne dépasse pas 2 cm ou, mieux, 1 cm. Si le marteau a une section sensiblement constante sur sa longueur, son épaisseur ne dépasse pas de préférence 2 cm ou, mieux, 1 cm. En fonctionnement, les bords menants des marteaux s 'usent plus vite que les bords arrières. Pour augmenter la longévité des marteaux, il est préférable de pouvoir entraîner le rotor dans l'un et l'autre sens. On peut obtenir ce résultat au moyen d'engrenages convenables ou d'un moteur apte lui-meme à tourner dans l'un ou l'autre sens. Les marteaux doivent être disposés autour de l'arbre de façon que le centre de gravité du rotor, entraîné à sa vitesse de fonctionnement, soit situé sur l'axe du rotor. De préférence, le rotor présente, lorsqu'il est entraîné à sa vitesse de fonctionnement, un nombre n d'axes de symétrie, n étant un entier égal ou supérieur à 2. Les marteaux sont typiquement répartis sur l'arbre en rangées parallèles à l'axe de l'arbre. Lorsqu'on observe l'ensemble perpendiculairement aux rangées, chaque marteau peut être soit aligné avec un marteau de la ou de chaque rangée immddiatément voisine, soit interposé entre les marteaux de la ou de chaque rangée immédiatement voisine. Le nombre de rangées de marteaux n'est pas critique, mais il est préférable de prévoir deux ou plusieurs rangées angulairement équidistantes autour de l'arbre. Le technicien en broyage supposait antérieurement que la matière à broyer étant située en majeure partie au niveau des têtes de marteaux et entre ceux-ci et le tamis. On sait maintenant qu'une forte proportion de la matière à broyer est située plus près de arbre. En conséquence, on munit de préférence certains au moins des marteaux d'un déflecteur qui, pendant la rotation du rotor, déplace cette fraction vers l'extérieur pour l'écarter de l'arbre. On va maintenant décrire à titre d'exemples deux réalisations de broyeur selon l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 représente en bout, avec arrachement de l'enveloppe, un broyeur selon un premier mode de réalisation; la figure 2 représente de profil le rotor et une partie du tamis du même broyeur'. la figure 3 représente en bout, avec arrachement de l'enveloppe, un broyeur selon le second mode de réalisation; la figure 4 est une vue de profil du rotor et d'une partie du tamis du broyeur représenté sur la figure 3; la figure 5 est une vue de détail en bout du broyeur selon la figure 3; la figure 6 est une vue latérale d'une autre partie de ce broyeur; la figure 7 est une vue en bout correspondant à la figure 6. Sur les figures 1 et 2 , on voit que le-broyeur selon le premier mode de réalisation comporte une enveloppe cylindrique 1 présentant une fente 2 d'admission de la matière à broyer et une sortie 3 de matière broyée. Dans l'enveloppe et coaxialement à celle-ci s'étend un tamis 4 qui présente une fente d'admission située en regard de celle de l'enveloppe. Le tamis 4 définit avec l'enveloppe une chambre 5. Un rotor, désigné par la référence générale 6, est situé dans une chambre de broyage intérieure au tamis 4, et comprend un arbre 7 coaxial à l'enveloppe et une série de marteaux désignés par la référence générale 8. Les marteaux 8 sont répartis sur quatre rangées, toutes parallèles à l'axe-de l'arbre 7 et angulairement équidistantes autour de cet arbre. Chaque marteau est formé d'une tête 9 et d'une tige flexible 10. Comme le montre la figure 2, chaque marteau d'une rangée est interposé entre des marteaux consécutifs des deux rangées immédiatement voisines. Sur les figures 3 à 7, qui représentent le broyeur selon une variante, les pièces homologues portent les memes références numériques que sur les figures 1 et 2. Dans le broyeur représenté sur la figure 3, les tiges 10 sont fixées à un organe d'ancrage ou tenon Il à queue-d'aronde, représenté plus clairement sur les figures 6 et 7. Le tenon ll peut s'enfiler dans une mortaise complémentaire 12 ménagée dans l'arbre 7 (voir figure 5). Des écrous d'arrêt non représentés empêchent les tenons 11 de s'échapper à coulissement des mortaises 12 On prévoit aussi, s'il y a lieu, des entretoises ayant la même section que les tenons 11, mais qui ne portent pas de tiges 10 et qui peuvent servir à définir les positions des tenons le long d'une mortaise. Le mode de fonctionnement des deux modèles de broyeur est le suivant : le rotor tourne à une vitesse d'environ 3000 tr/mn. De la matière à broyer arrive dans le broyeur par la fente d'admission 2, de préférence à partir d'une trémie non représentée. Quand les fragments broyés sont assez petits, ils traversent le tamis 4 pour passer dans la chambre 5 et s'en échapper par la sortie 3. Si un fragment est trop gros pour traverser le tamis, il demeure bien entendu dans le broyeur jusqu'à être divisé en particules assez petites pour traverser le tamis, On réalise le rotor 6 et les tenons 11 en acier doux, les tiges 10 en câble d'acier inoxydable et les têtes 9 en acier EN 18 trempé, La fixation de chaque tête 9 sur une tige 10 et de chaque tige soit sur l'arbre 7, soit sur un tenon Il est assurée par soudage. Chaque te te 9 a une section circulaire et une épaisseur approximative de 1 cm, mesurée dans le cas du second broyeur au point dé jonction entre la tête et la tige 10 associée. Chaque tete 10 a , dans le cas du premier broyeur, un diamètre de 12 mm et, dans le cas du second broyeur , un diamètre maximum de 12 mm La tige 10, aussi à section circulaire, a une épaisseur de 5 mm. Bien que les broyeurs représentés comportent respectivement 56 et 60 marteaux, on peut avantageusement réduire le nombre de marteaux0 On a obtenu de bons résultats avec un broyeur ne comptant pas plus de 6 marteaux fixés sur le rotor. REVENDICATIONS 1.- Broyeur caractérisé en ce qu'il comporte un arbre, une série de marteaux dont chacun est fixé par une extrémité sur l'arbre-de sorte que chacune des extrémités libres des marteaux est mobile par rapport à l'arbre dans un plan normal à l'axe de celui-ci, mais peut se déplacer par rapport à ce plan, un moyen de tamisage disposé de façon que la matière fragmentée soit projetée sur un de ses côtés sous l'action des marteaux quand l'arbre tourne, une entrée par laquelle la matière à broyer peut pénétrer dans une région voisine dudit côté du moyen de tamisage et une sortie par laquelle la matière broyée peut être extraite d'une région voisine de l'autre côté du moyen de tamisage. 2.- Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque marteau est souple sur une partie au moins de sa longueur. 3.- Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque marteau comprend une tête et une tige, la tige étant fixée par une extrémité à la tête et par l'autre extrémité à l'arbre de façon à en accompagner la rotation. 4.- Broyeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tiges sont en matière souple. 5.- Broyeur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de la tête de chaque marteau n'est pas supérieure au triple de l'épaisseur que la tige présente en son point de jonction avec la tête, ces épaisseurs étant celles observées sur un marteau vu perpendiculairement à l'axe de l'arbre et à sa propre longueur. 6.- Broyeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite épaisseur de la tête est inférieure au double de ladite épaisseur de la tige. 7.- Broyeur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'épaisseur maximale de chaque tête ne dépasse pas 2 cm, cette épaisseur étant celle observée sur un marteau vu perpendiculairement à l'axe de 1' arbre et à sa propre longueur. 8.- Broyeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite épaisseur maximale de chaque tête est inférieure à 1 cm. 9.- Broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque t-ete a une section soit circulaire, soit elliptique à petit axe sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre, ladite section étant prise perpendiculairement à la longueur du marteau. 10.- Broyeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque marteau presente une section sensiblement constante suivant sa longueur. 11.- Broyeur selon la revendication 10, carac térisé en ce que le marteau porte à son extrémité opposée à l'arbre une tête rapportée, en matière autre que celle constituant le reste du marteau. 12.- Broyeur selon la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce que chaque marteau a, à son extrémite opposée à l'arbre, une épaisseur non supérieure à 2 cm, observée sur le marteau vu perpendiculairement à l'axe de l'arbre et à sa propre longueur. 13.- Broyeur selon la revendication 13, carac térisé en ce que ladite épaisseur que chaque marteau présente à son extrémité opposée à l'arbre n'est pas supérieure à 1 cm. 14.- Broyeur selon l;une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que chaque marteau présente une section soit circulaire, soit elliptique à petit axe sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre. 15.- Broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que chaque marteau est monté sur l'arbre par fixation à un organe d'ancrage ou tenon lui-même fixé sur l'arbre. 16.- Broyeur selon la revendication 15, carac térisé en ce que l'arbre présente deux ou plusieurs mortaises axiales dont chacune présente un débouché axial plus étroit que son fond, et en ce que chaque tenon a la forme voulue pour qu'on puisse l'engager dans l'une des mortaises et qu'on ne puisse le dégager de cette mortaise qu'en le déplaçant axialement. 17.- -Broyeur selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs tenons dans chaque mortaise. 18.- Broyeur selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que deux ou plusieurs marteaux sont fixés à chacun des tenons. 19.- Broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que le nombre de marteaux fixés à l'arbre est de vingt ou moins. 20.- Broyeur selon la revendication 19, carac térisé en ce que le nombre de marteaux fixés à l'arbre est de dix ou moins. 21.- Broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que chaque marteau est muni, en un point intermédiaire entre l'arbre et son extrémité libre, d'un déflecteur qui, lorsque le rotor tourne, tend à écarter les fragments broyés de l'arbre en les repoussant vers l'extérieur. 22.- Tenon selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisé en ce qu'il porte un ou plus d'un marteau fixé sur lui.