Brevet FR2412348A1 — publié le 19790720

L'invention concerne une surface d'impact pour un broyeur à projection sous vide dans lequel le matériau à broyer est projeté par force centrifuge sur la surface d'impact. On a proposé depuis longtemps de construire des broyeurs utilisant la force centrifuge pour projeter les matériaux à broyer sur des cibles à des vitesses très élevées, l'ensemble du dispositif étant disposé sous vide afin d'éviter le freinage des particules projetées par la résistance de l'air. Un tel broyeur est décrit par exemple dans le brevet français 944.644 du 2 avril 1947. Plus récemment un broyeur de ce type a fait l'objet de la demande de brevet français 76-35175 du 23 Novembre 1976. Un broyeur du type décrit dans ces brevets comporte une chambre fixe reliée à des moyens d'aspiration pour le maintien d'une dépression dans l'enceinte à l'intérieur de laquelle est disposée la surface d'impact et un rotor comportant une partie supérieure sous forme d'un disque percé de canaux et une partie inférieure sous forme d'un arbre allongé pour le support, le guidage et l'entraînement en rotation du rotor à des vitesses très importantes. Ces broyeurs comportent également des dispositifs d'alimentation du produit à broyer et des dispositifs d'évacuation de ce produit disposés respectivement à la partie supérieure et à la partie inférieure de la chambre fixe. Lorsquton amène la matière à broyer à la partie supérieure du disque du broyeur cette matière sous forme de particules de petite dimension est entraînée par force centrifuge à l'intérieur des canaux ménagés à l7in- térieur du disque du rotor en contact avec la paroi de ces canaux. Lorsqu'unie particule parvient à ltextrémité d'un canal elle a acquis une très grande vitesse et se trouve éjectée vers la surface d'impact disposée à l'intérieur de-l'enceinte sous vide où elle subit un broyage par impact. Au cours de son déplacement dans le canal du rotor, la particule est en contact avec l'une des parois latérales de ce canal suivant le sens de rotation du rotor. I1 se produit donc une usure dissymétrique des canaux car les particules généralement très abrasives sont toujours en contact avec les mêmes bords des canaux pendant leur accélération, pour un sens donné de la rotation du rotor. Bien que ces canaux soient revêtus de matière anti-abrasion extrêmement résistante à l'usure, il se produit au bout d'un temps plus ou moins long une usure complète du garnissage résistant à l'usure qui nécessite un arrêt du broyeur. Comme on utilise généralement des manchons amovibles pour garnir les canaux, il est cependant possible de réutiliser ce manchon en le retournant de 1800 à l'intérieur de la cavité du rotor ménagé pour son logement mais ceci nécessite un démontage de la partie supérieure du rotor donc un arrêt de longue durée du broyeur. De même la surface d'impact subit une usure très localisée car les particules sont éjectées à une hauteur constante par rapport à la surface d'impact liée à ltenceinte fixe et cette usure peut finir par détruire complètement la surfaced'impact. Il faut alors remplacer cette surface généralement constituée par des plaques planes d'usure disposées sur une cible refroidie. Toutes ces opérations demandent des temps d'arrêt du broyeur assez longs et incompatibles avec une marche industrielle du broyeur dans des domaines où une production continue est demandée tels que la cimenterie ou le broyage des minerais. Le but de l'invention est donc de proposer une surface d'impact pour un broyeur à projection sous vide comportant - une chambre fixe reliee à des moyens d'aspiration à l'intérieur de laquelle est disposée la surface d'impact sur laquelle le matériau à broyer est projeté par force centrifuge - un rotor disposé dans cette chambre comportant une partie supérieure en forme de disque horizontal percé de canaux de direction radiale communiquant avec une ouverture centrale débouchant à la partie supérieure du disque et une partie inférieure constituant un arbre vertical de support et d'en trafnement du rotors - un dispoeitif de support, de guidage et d'entraînement en rotation, dans un sens et dans l'autre, de l'arbre du rotor3 - un dispositif d'alimentation, en matériau à broyer, de 1' ouverture centrale du disque, - et un dispositif d'évacuation du matériau. broyé à la base de la chambre sous vide, cette surface d'impact permettant une utilisation du broyeur pendant une durée accrue sans changement des garnitures d'usure des canaux du rotor et des cibles constituant la surface d'impact. Dans ce but, la surface d'impact suivant l'invention se compose d'un ensemble de cibles planes à deux faces d'impact sensiblement parallèles et opposées disposées autour de la partie supérieuré du rotor au voisinage de la périphérie de la chambre fixe et reliées à cette chambre par l'intermédiaire d'axes sensiblement parallèles aux faces des cibles faisant un angle faible avec la direction verticale pour ltorientation des cibles soit dans une première direction correspondant à un premier sens de rotation du rotor soit dans une deuxième direction correspondant au deuxième sens de rotation du rotor, les particules de matériau à broyer arrivant sur les cibles soit sur une face soit sur l'autre suivant la position de la cible et sous une incidence à peu près normale dans les deux cas. Afin de bien faire comprendre l'invention, nous allons décrire maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un broyeur équipé d'une surface impact suivant l'invention. La figure 1 représente en coupe par un plan vertical de symétrie un broyeur tel que décrit dans la demande de brevet 76-35175 équipé de cibles suivant l'invention. La figure 2 représente, dans une vue en coupe suivant A-A de la figure 1 le rotor l'enceinte fixe et les cibles dans leurs deux positions de service. La figure 3 représente une des cibles dans une vue en coupe suivant B de la figure 2. La figure 4 représente une des cibles suivant une vue en coupe suivant C de la figure 2. La figure 5 représente, dans une vue analogue à celle de la figure 3, une variante de réalisation de la cible mobile. Sur la figure 1, on voit à l'intérieur d'une enceinte 1 à ltin rerieurde laquelle pénètre un dispositif d'alimentation en particules à broyer 2, un rotor 3 comportant des canaux d'éjection 4, une trémie d'alimentation 5. Les particules provenant du dispositif d'alimentation 2 et introduites- par la trémie 5 dans la partie centrale du rotor du broyeur sont éjectées par les canaux 4 vers les cibles 6 disposées autour de la partie- supérieure du broyeur constitué par le disque 3, reliées à l'enceinte 1. Les particules broyées sont ensuite dirigées par des déflecteurs 7 et par une trémie-8 à la base de l'installation où un dispositif 9 d'évacuation permet de~les évacuer de lsenceinte. Le disque du rotor est relié à sa partie inférieure à un arbre vertical 10 entrai'nué par un moteur il et guidé et supporté par un ensemble de paliers et de butées magnétiques ainsi que des paliers à billes 12, 13,- 14 qui ont été décrits dans la demande de brevet 76-35175. Le moteur 11 permet d'entralner le rotor en rotation à des très grande vitesses dans un sens et dans l'autre. Sur la figure 2, on voit l'ensemble des cibles constituant la surface d'impact 6 disposées autour du disque du rotor 3 dans leur position 6a correspondant au sens de rotation 15a et dans leur position 6b correspondant au sens de rotation 15 b. Lors de leur déplacement dans les canaux 4 du rotor 3, les particules telles que 16 sont soumises d'une part à la force centrifuge considé rable provoquée par la rotation du rotor à très grande vitesse et à la force de frottement s'exerçant entre la particule et la surface interne du conduit revêtue d'une matière drusure. A A la sortie du conduit, la par- ticule est éjectée vers les cibles suivant une trajectoire rectiligne telle que 17a ou 17 b selon que le sens de rotation est 15a ou 15 b. L'orientation des cibles 6a et 6b est telle que les particules arrivent sur ces cibles avec une incidence normale. Compte tenu de la force centrifuge et de la force de frottement dans le conduit, chaque particule acquiert une certaine vitesse par rapport au rotor et est en même temps entratnée par le rotor dans un mouvement de rotation par rapport aux cibles fixes. Dans les conditions d'utilisation qui ont été expérimentées par la demanderesse, la vitesse initiale des particules à leur sortie des canaux du rotor est telle que la trajectoire suivie par ces particules jusqu'aux cibles a la direction telle que representée en 17a pour le sens 15a de rotation et le canal considérés. On a ainsi pu déterminer la direction des différentes cibles disposées à la périphérie de l'enceinte pour que les particules arrivent sur ces cibles sous uneincidence à peu près normale, dans le cas d'une rotation dans le sens ISa et dans le cas dtune rotation dans le sens 15b. On utilise d'autre part des cibles 6 comportant ainsi qu'il est visible sur la figure 3 des plaques d'usure 20 et 21 parallèles et opposées de telle sorte que chacune des faces de ces cibles puisse servir de surface d'impact. On a donc déterminé la dimension des cibles et leur position par rapport à llenceinte et au rotor pour que ces cibles forment une surface d'impact susceptible de recevoir les particules éjectées à l'extrémité des canaux du rotor quelle que soit la position du rotor. On voit que chacune des cibles 6 est solidaire d'un axe 23 tourillonnant dans un palier 24 solidaire de llenceinte 1 à sa partie supérieure. Une poignée de manoeuvre 25 associée à un dispositif de blocage permet de mettre les cibles 6 dans la position 6a ou dans la position 6b suivant le sens de rotation du rotor. L'angle entre les plans des surfaces impact des cibles 6 dans leur position 6a et 6b est de 130 . Dans la position 6a, c'est la plaque d'usure 20 qui sert de surface impact alors que dans la position 6b c'est la plaque usure 21 qui sert de surface impact pour les particules à broyer. Sur les figures 3 et 4, on voit que chacune des cibles 6 est constituée par une enveloppe dont les plaques d'usure en matériau dur tel que le carbure de tungstène forment les faces de grande dimension, un circuit de refroidissement 27 étant noyé dans un matériau de remplissage occupant le volume interne de ltenveloppe. Ce matériau de remplissage 28 assure à la fois le calage du circuit de refroidissement dans l'enveloppe de la cible et 1:échange thermique entre ce circuit de refroidissement et les plaques d'usure 20 et 21. Le circuit de refroidissement 27 est alimenté en eau de refroidissement par un conduit 29, un conduit 30 assurant l'évacuation de l'eau.Les conduite 29 et 30 passent à l'intérieur du tourillon 23 et sont reliées à un circuit d'alimentation en eau par l'intermédiaire d'un joint tournant-non représenté. Le matériau de remplissage 28 peut être un métal ayant un bon coefficient de conductivité thermique. Sur la figure 5, on voit une cible et son dispositif de déplacement réalisé suivant une modalité particulière permettant de déplacer la cible non seulement par rotation pour répartir l'usure sur les plaques 20 et 21 suivant le sens de rotation du rotor mais encore en translation suivant l'axe parallèle au plan des cibles autour duquel a lieu la rotation. A cet effet, le tourillon 30 disposé dans le prolongement de la cible vers le haut est réalisé sous forme d'un tourillon creux dont la partie supérieure est taraudée et dont la partie inférieure est percée par un alésage 31 d'un diamètre un peu supérieur à celui de la partie taraudée 32. Le tourillon 30 comporte également sur sa partie externe une rainure 38 à l'intérieur de laquelle vient s'engager un tenon 39 solidaire de la poignée de commande en rotation 35 de la cible avec un jeu suffisant pour permettre le glissement en translation du tourillon 30 par rapport à la poignée 35 et au palier 34 lorsque la poignée 35 est bloquée dans une position angulaire définissant une deys positions de la cible. Un soufflet 36 est monté entre le palier 34 à l'intérieur duquel le tourillon 30 se déplace en rotation et en translation et la partie inférieure du tourillon solidaire de la cible. Le soufflet 36 permet d'isoler le mécanisme de déplacement de la cible de l'atmosphère à l'intérieur de l'enceinte tout en permettant des déplacements de la-cible par rapport à l'enceinte. Une tige filetée 41 solidaire d'un bouton de commande 42 tourillonnant dans une plaque 40 solidaire du dispositif d'alimentation surmontant l'enceinte coopère avec le taraudage 32 du tourillon 30 pour déplacer en translation ce tourillon dans la direction de son axe de rotation, la rotation du tourillon 30 étant empêchée par le tenon 39 solidaire de la poignée 35. Le dispositif représenté à la figure 5 permet donc de déplacer la cible aussi bien en rotation pour l'amener d'une position 6a où la plaque d'usure 20 sert de face d'impact a une position 6b où la plaque d'usure 21 sert de face d'impact, qu'à déplacer cette cible en translation le long de l'axe de rotation pour faire varier les zones de cette cible soumise à l'impact des particules à broyer. de cette façon il est possible d'user les cibles non seulement sur chacune de leurs faces mais encore sur des zones de ces faces beaucoup plus étendues si bien que ces cibles feront un usage de beaucoup plus grande durée que dans la technique antérieure où la cible était fixe par rapport au rotor. On voit donc que le dispositif suivant l'invention comporte non seulement l'avantage de faire porter l'usure à l'intérieur des canaux sur les deux cotés latéraux de ces canaux garnis de manchons en matériau dur tel que le carbure de tungstène par simple modification du sens de rotation du rotor mais encpre de prolonger la durée de vie des cibles en utilisant les deux faces de ces cibles comme surfaces impact et en étalant la zone d'impact sur une plus grande surface de la cible. Dans l'utilisation du broyeur équipé de ces cibles suivant l'in Invention, au bout d'un certain temps de fonctionnementson modifiera donc le sens de rotation du rotor et corelativement on amènera les cibles dans leur deuxième position correspondant à ce second sens de rotation, ce qui permet de doubler le temps d'utilisation du broyeur sans avoir à effectuer un arrêt prolongé pour le changement des garnitures résistant à l'usure des canaux du rotor et des faces d'impact des cibles. On pourra dlautre part, en cours d'utilisation du broyeur, déplacer les cibles en hauteur suivant leur axe de rotation pour accroître encore la durée d'utilisation de ces cibles. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit elle en comporte au contraire toutes les variantes et on peut imaginer des modifications de points de détail sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi quton a décrit des systèmes de manoeuvre des cibles individuels et indépendants mais qu'il est possible d'utiliser des dispositifs permettant d'effectuer le déplacement par rotation de toutes les cibles entre leur position correspondant à un premier sens de rotation du rotor et leur position correspondant à un second sens de rotation du rotor grâce à une commande groupée permettant d'effectuer la rotation de toutes les cibles simultanément. De même le déplacement en hauteur de ces cibles peut être réalisé de façon simultanée pour l'ensemble des cibles grâce à une commande groupée. Dans la forme de réalisation qui a été représentée sur les figures jointes en annexe les cibles et leurs axes de rotation forment un petit angle avec la verticale ce qui permet de donner une composante verticale et vers le bas aux particules formées au cours de l'impact et donc de favoriser la descente de ces particules vers le dispositif d'évacuation. Ceci permet évidemment d'éviter une stagnation des particules broyées dans le haut de l'enceinte du broyeur Il est possible cependant d'utiliser des angles d'inclinaison-très faible sinon nuls en utilisant des plaques d'usure inclinées par rapport à l'axe de la cible. On a décrit un dispositif où la position des cibles suivant le sens de rotation du broyeur était défini de façon précise grace à un dispositif de blocage associé à la poignée de manoeuvre mais il est possible également d'imaginer des dispositifs permettant un certain réglage de l'inclinaison des cibles autour de cette position. Un tel dispositif a l'avantage de permettre un réglage de l'inclinaison des cibles en fonction des conditions de fonctionnement et du rendement du broyeur, la taille des particules, leur masse spécifique et la vitesse de rotation du rotor pouvant provoquer des variations des trajectoires des particules à broyer. Un réglage dtincli- naison en fonction des conditions de fonctionnement permet de régler l'incidence impact à la valeur optimale c'est-à-dire à 900. Les cibles suivant l'invention s'appliquent aux broyeurs à projection sous vide décrits dans la demande de brevet 76-25175 mais s'appliquent également à d'autres broyeurs comportant un dispositif de support d'entra;- nement et de guidage du rotor différent de celui décrit dans cette demande de brevet. On peut également imaginer des dispositifs de déplacement des cibles en rotation et en translation différents de ceux qui viennent d'entre décrits. REVENDICATIONS 1. Surface d'impact pour un broyeur à projection sous vide comportant - une chambre fixe reliée à des moyens d'aspiration à l'intérieur de laquelle est disposée la surface d'impact sur laquelle le matériau à broyer est projeté par force centrifuge. - un rotor disposé dans cette chambre comportant une partie superieure en forme de disque horizontal percé de canaux de direction radiale communiquant avec une ouverture centrale débouchant à la partie supérieure du disque et une partie inférieure constituant un arbre vertical de support et d'entrai- nement du rotor. - un dispositif de support, de guidage et d'entratnement en rotation dans un sens et dans l'autre, de l'arbre du rotor. - un dispositif d'alimentation en matériau à broyer de l'ouverture centrale et du disque/un dispositif d'évacuation du matériau broyé, caractérisée par le fait qu'elle se compose d'un ensemble de cibles planes à deux faces d'impact sensiblement parallèles et opposées, disposées autour de la partie supérieure du rotor au voisinage de la périphérie de la chambre fixe et reliées à cette chambre par l'intermédiaire d'axes sensiblement parallèles aux faces des cibles faisant un angle/avec ta direction verticale pour l'orientation des cibles soit dans une première direction correspondant à un premier sens de rotation du rotor, soit dans une deuxième direction correspondant à un deuxième sens de rotation du rotor, les particules de matériau à broyer arrivant sur les cibles, soit sur une face, soit sur l'autre, suivant la position de la cible et sous une incidence à peu près normale dans les deux cas. 2. Surface d'impact pour un broyeur à projection sous vide suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que les axes des cibles sont reliés à des dispositifs de déplacement en translation suivant la direction de ces axes permettant un déplacement en translation vers le haut ou vers le bas des cibles par rapport à la chambre fixe. 3. Surface d'impact pour un broyeur à projection sous vide suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les cibles sont constituées par une enveloppe comportant deux faces de grande dimension constituées par des plaques d'usure amovibles à l'intérieur de laquelle est disposé un circuit de refroidissement noyé dans un matériau de remplissage de l'enveloppe assurant les échanges thermiques entre le circuit de refroidissement et les plaques d'usure. 4. Surface impact pour un broyeur à projection sous vide suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait que les axes reliés à une pluralité de cibles sont reliés à un meme dispositif pour leur déplacement simultané en rotation entre une position des cibles et l'autre position de ces cibles. 5. Surface impact pour un broyeur à projection sous vide suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que les dispositifs de déplacer ment des cibles en translation sont réunis à un dispositif commun pour leur déplacement simultané.