Brevet FR2414364A1 — publié le 19790810

L'invention concerne un dispositif d'alimentation dtune machine de trai tement d'un matériau sous forme de particules de petites- dimensions pénetrant dans une partie de la machine appelée rotor tournant à très grande- vitesse au toux d'un axe vertical. Dans le cas de machines de traitement de matériau tournant à des très grandes vitesses telles que des broyeurs à projection sous vide ou des centrifugeuses dont l'axe de rotation est vertical, ltamenée en continu d'un produit sous -forme de grains ou de poudre eventuellement hétérogène ou mélangée avec un liquide à la partie rotative, ou rotor, de la machine doit autre realisée grace à un dispositif qui permet d'éviter tout risque de blocage ou de stagnation-du matériau avant son entrée dans le rotor de la machine. En effet, des machines rotatives telles qu'un broyeur à projection sous vide du type décrit dans la demande de brevet franchais 76-35175 du 23 novembre 1976, peuvent exiger pour leur fonctionnement dans de bonnes conditions des vitesses de rotation très élevées pouvant aller jusqu'à 50 000 tours/minute. On utilise généralement pour alimenter le rotor de telles machines, un conduit cylindrique ou une trémie d'axe vertical solidaire du rotor. On amène le produit en grains ou en poudre à broyer à ce conduit ou à cette trémie en le déversant à la partie supérieure du dispositif. Le produit stécoule alors à I'intérieur du dispositif d'alimentation entrainé en rotation avec le rotor du broyeur. A I'intérieur du dispositif d'alimentation tournant à très grande vitesse, le produit subit une force centrifuge qui tend à le coller à la paroi du conduit si bien que compte tenu des forces de frottement, les particules peuvent rester dans le conduit. Il peut alors se produire un blocage du matériau dans le conduit d'alimentation auquel on ne peut remédier quten arrêtant le broyeur. En effet, il serait extremement dan gereux d'intervenir au niveau du dispositif d'alimentation alors que le broyeur est en fonctionnement à cause de la vitesse de rotation extrwe- moment élevée du rotor de ce broyeur. En cas de blocage du matériau, si l'on continue l'alimentation du broyeur, le dispositif d'alimentation tournant à la vitesse du rotor se remplit et les particules du matériau risquent dtAetre éjectées par force centrifuge à la partie supérieure du dispositif d'alimentation, ce qui crée certains dangers pour ltopérateur de telles machines. Le but de I'opération est donc de proposer un dispositif d'alimentation dtune machine de traitement d2un matériau sous forme de par tipules solides de petites dimensions pénétrant dans une partie de la machine appelée rotor tournant à très grande vitesse autour d'un axe vertical, par le dispositif d'alimentation réalisé sous la forme d'un conduit à symétrie de révolution solidaire du rotor et disposé coaxialement par rapport au rotor, ce dispositif permettant d'éviter tout risque de blocage du matériau à l'in- térieur du dispositif d'alimentation lors d'un fonctionnement en continu de la machine de traitement. Dans ce but, le dispositif dtalimentation selon l'invention comporte une partie supérieure de forme tronconique dont la section droite va en diminuant de haut en bas et une partie inférieure solidaire de la partie supérieure au niveau de son extrémité inférieure à faible section droite, de forme tronconique également, dont la section droite va en augmentant de haut en bas, une goulotte d'alimentation verticale et fixe débouchant à l'intérieur du dispositif au voisinage de l'extrémité supérieure à faible rection droite de la partie inférieure qui débouche à son tour, par son extrémité inférieure à forte rection droite dans le rotor, les angles d'ouverture des troncs de cane constituant la partie inférieure et la partie supérieure du dispositif étant supérieurs à l'angle de frottement des particules sur la paroi interne du dispositif. Afin de bien faire comprendre ltinvention, on va maintenant décrire à titre d'exemple non limitatif, un dispositif d'alimentation suivant l'invention appliqué au cas d'un broyeur à projection sous vide tel que décrit dans la demande de brevet français 76-35175. La figure unique représente une coupe par un plan vertical passant par l'axe du rotor, du dispositif d'alimentation et de la partie centrale du rotor par où arrive le produit à broyer. Sur la figure 1, on voit la partie centrale du disque 1 du broyeur entratné en rotation à très grande vitesse par un arbre vertical prolongeant le disque du broyeur vers le bas non représenté. Le disque 1 du broyeur comporte, à sa partie centrale 2, un évidement à l'intérieur duquel est disposée une pièce de déflection 3 comportant une protubérance dirigée vers le haut destinée à diriger le produit à broyer vers les canaux 4 percés dans la direction radiale du disque 1. Cette pièce de déflection, solidaire du broyeur est profilée de façon à en tratner le produit à broyer dans un mouvement radial. L'évidement d'axe vertical 2 permet également d'engager à la base du disque du rotor la partie supérieure de ltaxe de ce rotor pour sa fixation sur le disque. L'évidement 2 renferme également une partie du dispositif d'alimentation en produit à broyer 6 solidaire du disque du rotor. Ce dispositif d'alimentation est réalisé sous la forme d'une double trémie comportant une partie inférieure 7 et une partie supérieure 8 réunies à leur partie centrale où les sections droites des parties 7 et 8 du dispositif d'alimentation sont minimales. La partie supérieure 8 du dispositif d'alimentation comporte une surface intérieure de forme tronconique dont la section droite diminue lorsque se se déplace depuis le haut du dispositif d'alimentation par où arrive le produit à broyer jusqu'à la base de cette partie 8 où la section droite de passage du produit est minimale et où la partie 8 est reliée à la partie infé rieure 7 du dispositif d'alimentation. La partie supérieure 8 comporte une collerette périphérique 10 qui vient reposer sur la partie supérieure du disque du broyeur 1 et qui est fixée rigidement sur ce disque 1 par un ensemble de vis 11. Un joint 12 permet de rendre étanche la jonction entre le disque et la partie 8. Une goulotte d'alimentation 17 reliée à l'enceinte et donc fixe, lorsque le broyeur est en fonctionnement, à l'inverse du dispositif dtali- mentation constitué par les parties tronconiques 7 et 8, est disposée à ltin- tétieur et suivant l'axe de la partie supérieure 8 et débouche au voisinage de l'extrémité inférieure de cette partie 8 pour l'alimentation du dispositif en particules à broyer. La partie inférieure 7 du dispositif dralimentation comporte une surface interne tronconique dont la section droite va en augmentant lorsquton se-déplace vers le bas ctest à dire dans le sens de circulation du produit. La section droite est donc minimale au niveau de la jonction avec la partie supérieure 8 ou débouche la goulotte 17 et maximale à la base du dispositif dtilimentation où celui-ci débouche à la partie centrale du rotor au niveau de l'entrée des canaux dtéjection 4. La pièce tronconique 7 repose par sa partie inférieure sur la pièce de déflection 3 qui permet son centrage par rapport au rotor. Cette pièce est maintenue en place dans l'évidement 2 du rotor par la partie supérieure 8 qui repose sur la pièce 7 par l'intermédiaire d'un joint 14. Cette disposition permet un démontage extrtmement facile du dispositif d'alimentation en enlevant les vis 11 et la partie supérieure 8 du dispositif d'alimentation. Des pièces de déflection 15 en saillie à l'intérieur de l'espace tronconique délimité par la partie inférieure 7 du dispositif d'alimentation sont d'autre part fixées sur cette pièce 7 par l'intermédiaire de vis 16. Ces pièces de déflection en nombre égal au nombre des canaux d'éjection du rotor et disposées entre ces canaux à la périphérie de la pièce 7 ss permettent de diriger l'écoulement des grains à broyer vers les canaux en évitant une stagnation de produits dans ltespace compris entre deux ca naWx. Ces pièces réalisent avec la goulotte 17 et la pièce de déflection 3 un entonnoir ayant une entrée et autant de sorties qutil y a de canaux dans le rotor. Lorsqu'on déverse des grains à broyer dans la goulotte 17, le rotor étant en rotation, ces grains vont tomber par gravité sur la pièce de déflection 3 et titre dirigés par cette pièce et les pièces de déflection 15 vers les canaux dtéjection et de là vers les cibles sur Iesquelles ces grains sont projetés pour leur broyage. Lorsque les grains viennent en contact avec la paroi interne du dispositif d'alimentation en rotation à très grande vitesse autour de l'axe vertical ZZ', les grains vont titre soumis sous effet conjugué de la force centrifuge et de la réaction de la paroi à une force dirigée vers le bas lorsque l'angle d'ouverture de la partie tronconique 7, c'est à dire l'angle d'une génératrice quelconque du tronc de cone avec la verticale est supérieur à l'angle de frottement des particules sur la surface. En effet, dans ce cas, la force centrifuge a une composante le long de la paroi, supérieure à la force de frottement. La forme en tronc de csone allant en s'évasant vers le bas permet donc lavoir une force le long de la paroi du dispositif d'alimentation dirigée vers le bas ce qui produit un entratnement des particules vers les canaux du rotor et évite leur stagnation pouvant entragner un blocage du dispositif d'alimentation. On évite ainsi tout risque de blocage dans la partie inférieure du dispositif d'alimentation. Lorsque, d'autre part, des particules amenées au dispositif d'alimentation par la goulotte 17 rebondissent sur les pièces de déflection 3 ou 15 et reviennent dans l'espace existant entre la goulotte 17 et la partie tronconique 8 du dispositif d'alimentation, ces particules sont éjectées par la force dirigée vers le haut exercée sur ces particules dans le tronc de ctne 8, sous effet de la force centrifuge et de la réaction de la paroi, si l'angle d'ouverture du tronc de canne est supérieur à ltangle de frottement des particules sur la paroi interne du dispositif. On voit que le dispositif de l'invention permet d'éviter tout risque de blocage au niveau de la partie basse du dispositif d'alimentation et qutil conduit à une circulation accélérée des particules vers les canaux d'éjection par l'effet de la force tangentielle dirigée vers le bas dans la partie inférieure du dispositif d'alimentation et des dispositifs de déflection qui permettent un guidage efficace du produit. Mais l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'tre décrit, elle en comporte au contraire toutes les variantes et l'on peut imaginer des modifications de points de détail sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi qu'il est possible d'imaginer un dispositif d'alimentation dont la partie supérieure est de forme cylindrique, si les risques de rebondissement des particules sur les pièces de guidage et de retour de ces particules dans la partie supérieure du dispositif sont réduits. Il est également possible d'imaginer des dispositifs de déflection différents de ceux qui viennent entre décrits pour le guidage des particules vers les zones actives du rotor. Enfin il est possible d'imaginer l'application du dispositif d'alimentation suivant l'invention non seulement au cas d'un broyeur à projection sous vide tel que décrit, mais au cas de toute machine de traitement de maté riau sous forme de particules de petites dimensions ayant un rotor à axe vertical tournant à de très grandes vitesses, par exemple des centrifugeuses pour la séparation de diverses fractions d'un mélange de solide ou d'un mélange de solide et de liquide. REVENDICATIONS 10) Dispositif d'alimentation d'une machine de traitement d'un matériau sous forme de particules solides de petite dimension pénétrant en continu dans une partie de la machine appelée rotor tournant à très grande vitesse autour d'un axe vertical, par le dispositif d'alimentation réalisé sous la forme dtun conduit à symetrie de révolution solidaire du rotor et disposé coaxia- lement par rapport au rotor caractérisé par le fait qui comporte une partie supérieure de forme tronconique dont la section droite va en diminuant de haut en bas, et une partie inférieure solidaire de la partie supérieure au niveau de son extrémité inférieure à faible section droite, de forme tronconique également, dont la section droite va en augmentant de haut en bas, une goulotte d'alimentation verticale, fixe et cOaxiale au conduit débouchant à l'intérieur du dispositif au voisinage de l'extrémité supérieure à faible section droite de la partie inférieure qui débouche à son tour, par son extrémité inférieure à forte section droite dans le rotor, les angles d'ouverture des troncs de canne constituent la partie inférieure et la partie supérieure du dispositif étant supérieurs à l'angle de frottement des particules sur la paroi interne du dispositif. 20) Dispositif d'alimentation suivant la revendication 1 appliqué au cas d'un broyeur à projection sous vide comportant un rotor dont la partie supérieure est constituée par un disque percé de canaux radiaux pour ltéjec- tion des particules à broyer, le dispositif débouchant au centre de ce disque, caractérisé par le fait que la partie inférieure du dispositif dtali- mentation comporte des pièces de déflection sur sa surface interne, en saillie vers l'intérieur du conduit, entre les canaux dtéjection. 30) Dispositif d'alimentation suivant la revendication 2 caractérisé par le fait que le rotor comporte dans Sa partie centrale, une pièce de déflection en saillie vers le haut dans la partie inférieure du dispositif d'alimentation, profilée dans la direction radiale pour constituer avec la goulotte d'alimentation et les pièces de déflection disposées sur la surface interne du dispositif d'alimentation, un entonnoir ayant une entrée et autant de sorties quril y a de canaux déjection dans le rotor.