Brevet FR2526679A1 — publié le 19831118

Borgne technique. La présente invention concerne des perfection- nements aux broyeurs à jets dans lesquels la matière granu- leuse ou pulvérulente est introduite de façon continue ou non dans une enceinte autour de laquelle sont disposées plusieurs buses alimentées en fluide sous pression assurant des jets centripètes sensiblement horizontaux au sein de la matière pour provoquer des zones de broyage par des chocs entre les grains (attrition) et faire monter les particules les plus fines qui sont ensuite extraites en permanence pal, le haut, tandis que les particules plus grosses, parce qu'insuffisamment broyées, retombent latéra- lement dans la matière à broyer Les grosses particules en- traúnées avec les fines sont réintroduites dans l'enceinte de broyage après classement dans le séparateur. Problème posé. Il s'agit de réaliser le broyage de matières granuleuses ou pulvérulentes par soumission des particules à des impacts entre les particules ellesmêmes (attrition) La vitesse des particules est engendrée par un gaz ou une vapeur à haute pression expulsé à travers de buses Le gaz ou la vapeur peut être inerte vis-à-vis du matériau à broyer. Etat de la technique antérieure et inconvénients. L'état de la technique en la matière est clai- rement établi par le brevet américain i 948 609 du 18 janvier 1932. Dans ce brevet, la matière à broyer est intro- duite latéralement dans une enceinte autour de laquelle sont disposées des buses qui provoquent des jets horizontaux 2 2526679 qui se relèvent vers le haut au sein de le matière Il est prévu une version o les buses sont disposées annulairement de façon à concentrer leur effet dans le centre de l'enceinte. Le brevet français ALPINE 2 104 091 reprend l'essentiel du brevet américain 1 948 609 cité antérieurement. Dans ce broyeur et dans tous les broyeurs de ce type, le gaz ou la vapeur sont injectés de façon continue et la vitesse du jet est généralement supersonique Ce soufflage continu a l'inconvénient de créer des zones de faible concentration en matériau puisque ce matériau ne peut pas se réintroduire avec un débit convenable dans le jet, notamment dans la zone initiale o la vitesse est la plus grande Par ailleurs, les particules sont animées en permanence d'un mouvement avec des vitesses relativement grandes et, par conséquent, les accélérations qu'elles subissent sont modérées quand elles tombent dans les zones de jets o il règne des vitesses plus grandes. Dans les zones de faible concentration, la fréquence des chocs est relativement faible, ce qui dimi- nue l'intensité et l'efficacité du broyage d'une part et le rendement énergétique d'autre part La faible accélé- ration diminue les vitesses relatives des chocs ce qui diminue également l'intensité et l'efficacité du broyage. Le rendement de l'appareil est donc affaibli 1) par la mauvaise utilisation du jet, notamment dans sa zone initiale; 2) par la vitesse élevée des mêmes particules qui ne sont pas accélérées. La présente invention est destinée a remédier à ces inconvénients. Exposé de l'invention. Le broyeur de l'invention est caractérisé princi- palement par le fait que les buses sont réparties h des niveaux différents et sont alimentées par pulsations contre- lées de gaz par au moins un distributeur alimentant les différentes buses de façon alternée. Afin d'éviter la remontée du matériau au moment de l'arrêt du soufflage à l'amont de la buse, ce qui peut entraîner l'obturation et l'usure de la buse, on prévoit un soufflage secondaire continu, à débit réduit Celui-ci peut se faire par by-pass. En outre, la fermeture du débit de fluide aux buses peut être obtenu progressivement. Par exemple, elle se fait par un distributeur rotatif avec section de passage se réduisant progressivement. Ceci est obtenu par le modulage de la rotation du distribu- teur, soit encore pair une section de passage appropriée du conduit dans le distributeur tournant Cette section peut être en goutte d'eau, par exemple, et réduire le débit en fin de fermeture. Suivant une forme préférée de réalisation, les buses sont réparties en plusieurs séries, chaque série étant alimentée par une même rampe extérieure à l'enceinte et chaque rampe recevant son alimentation séparée, puisée et alternée à partir du distributeur Avec cette dernière disposition, on peut alimenter simultanément soit les buses d'un même niveau, soit les buses d'une même verticale, soit suivant une répartition oblique (hélicoïdale) d'une partie des buses. 3 o Quand les buses sont alimentées individuellement par le distributeur, or p Xut le, alin:nter successivement suivant une permutation circulaire On peut aussi disposer lesdites buses et les alimenter de façon à agir suivant une permutation hélico dale. La forme de l'enceinte est variée Elle peut être cylindrique, prismatique, conique, pyramidale, en tonneau ou tout autre forme Jurée appropriée Cependant, dans certaines de ces formes, et suivant la répartion des buses, il peut exister des zones o la matière est insuffi- lo samment agitée Pour remédier à cela, on prévoit au moins une buse secondaire alimentée de façon continue. Quant au distributeur alimentant les différentes buses suivant un programme établi mais que l'on peut faire varier, son fonctionnement est alors piloté à partir d'un dispositif à microprocesseur qui gère ainsi l'alimentation des buses en fonction de différents critères choisis par un opérateur. Solution au problème, avantages et résultat industriel. Le soufflage pulsé permet aux matériaux d'être réintroduits dans les zones à grande vitesse du Jet pendant l'arrêt du soufflage Ainsi, à la reprise du soufflage, le matériau est-il fortement accéléré; de cette façon, le soufflage s'effectue à chaque période dans une zone de grande concentration de matériaux et son efficacité est améliorée. La répartition des buses et les pulsations données à leur alimentation sont déterminées par le maté- riau, la finesse initiale, la finesse finale et la produc- tion à réaliser De toute façon, on a constaté que la produc- tion était améliorée avec une réduction de la consommation d'4 énergie. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante qui en donne quelques exemples non limitatifs de réalisation pratique et qui sont illustrés par les dessins joints. Brève description des figures. Dans ces dessins, La figure 1 est une vue schématique en perspec- tive d'une première réalisation de l'enceinte avec des buses disposées suivant deux niveaux. La figure 2 est une vue schématique d'une autre enceinte avec les buses disposées suivant des génératrices verticales. La figure 3 est une vue d'une autre enceinte avec des buses disposées hélicoidalement. La figure 4 est une vue en perspective d'une enceinte avec des buses disposées suivant trois niveaux, chacun des niveaux étant alimenté par une rampe extérieure. La figure 5 est une coupe longitudinale axiale d'une réalisation de buses. La figure 6 est une vue schématique d'un by-pass d'une vanne d'alimentation pulsée d'une série de buses. La figure 7 est une vue schématique de l'en- semble d'une installation de broyage réalisée avec une enceinte de l'invention. La figure 8 est une coupe d'une valve à inter- ruption de débit progressive. La figure 9 est une section droite du canal de distribution de la valve. Description de quelques modes de réalisation. t}. 2526679 Le broyeur de l'invention est situé au centre d'une installation dont on a une vue générale à la figure 7. On y reconnaît l'enceinte de broyage ( 1), qui a ici la forme d'un cylindre vertical mais peut avoir toute autre forme prismatique, conique, pyramidale ou autre qui améliore l'attrition et diminue la vitesse du matériau au niveau des parois Cette enceinte de broyage est entourée de deux rampes, l'une de premier niveau ( 4) et l'autre de deuxième niveau ( 5) qui entourent, à la façon d'anneaux, la partie médiane de l'enceinte ( 1) Les rampes ( 4) et ( 5) alimentent des buses, respectivement ( 2) et ( 3) Chacune des rampes ( 4) et ( 5) est alimentée à son tour par l'intermé- diaire de vannes ( 6) et ( 7) qui contrôlent l'alimentation par tout ou rien de chacune des rampes ( 4) et ( 5) et par conséquent des buses ( 2) et ( 3) L'alimentation des vannes ( 6) et ( 7) se fait, suivant les flèches ( 20), ( 21) par un gaz sous pression ou de la vapeur sèche. La matière broyée suffisamment finement à l'in- térieur de l'enceinte de broyage ( 1) s'élève à la partie supérieure et aboutit dans un séparateur ( 8) d'o les parti- cules les plus fines sont envoyées dans un deuxième sépa- rateur ( 9) de produits finis tandis que les particules les plus grosses sont renvoyées dans le transporteur à vis ( 14) qui alimente l'enceinte de broyage (i) par la conduite de retour ( 11) et l'écluse ( 12) Les gaz ayant véhiculé les produits sont envoyés du séparateur ( 9) vers le fitre ( 10) qui les renvoie à l'atmosphère suivant la flèche ( 22) Les produits broyés sont recueillis en ( 23) et ( 24). Les produits à broyer sont déversés dans la 1 ' 2526679 trémie d'alimentation ( 3) qui est fermée par une écluse ( 25) et qui débouche dans le transporteur û vis ( 14) pour alimenter l'enceinte de broyare ( 1) Le transporteur ( 14) comporte un dispositif d'étanchéité ( 15) entre la trémie ( 13) et l'enceinte de broyage (i) Le dispositif d'étanchéité est avantageusement constitué par une interruption de la vis à l'intérieur du transporteur ( 14). Le produit h broyer introduit dans l'enceinte de broyage ( 1) par le transporteur ( 14) tombe sur un fond poreux ( 17) sous lequel se trouve une chambre à air ( 18) pour fluidiser ledit produit, notamment en vue d'évacuer la matière non broyée accumulée au fond de l'enceinte ( 1) par la combinaison de l'inclinaison du fond ( 17) avec insuf- flation de l'air dans ladite chambre ( 18) Les produits non broyés sont évacués par l'écluse ( 19) Cependant, pour éviter toute accumulation de nouveaux produits introduits par le transporteur ( 14), on prévoit une buse auxiliaire ( 16) qui souffle du gaz de manière ininterrompue en dégageant la sortie du transporteur ( 14). Une conduite ( 26) est prévue entre le haut de l'enceinte ( 1) et le haut de la trémie ( 13) pour équi- librer les pressions et faciliter l'alimentation. La particularité essentielle du dispositif de l'invention réside dans l'enceinte de broyage ( 1) o l'on prévoit des buses ( 2) et ( 3) réparties à des niveaux différents et o l'alimentation desdites buses ( 2) et ( 3), par deux rampes ( 4) et ( 5) séparées, est contrôlée par des vannes ( 6) et ( 7) dont le fonctionnement dipend d'un dispositif de distribution qui détermine leur ouverture Pulsatoire alternée Différentes variantes dans l'alimen- 8 2526679 tatiorn des diverses buses et darns leurs répartitions seront expliquées ci-après. sa figure 5 représente une coupe longitudinale de buses ( 2) qui se composent d'un convergent-( 27), d'un divergent ( 28) reliés par un col ( 29) qui est un orifice étroit Pour éviter que le col ( 29) ne se bouche par les matières à l'intérieur de l'enceinte ( 1) lorsque lesdites buses ( 2) ne sont pas alimentées normalement, on prévoit une alimentation continue à débit réduit des buses ( 2) à l'aide d'un by-pass ( 30) dimensionné convenablement. Pour obtenir une progressivité de la fermeture de débit de fluide aux buses ( 2), on utilise un distributeur rotatif ( 48) (figure 8) dont le canal distributeur ( 49) a une section en goutte d'eau tel que représenté à la fi- gure 9. En se reportant à la figure 1, on a représenté une enceinte de broyage ( 1) avec des buses ( 2) et ( 3) ré- parties sur deux niveaux différents Les buses ( 3) du niveau supérieur sont alimentées séparément par des conduites ( 31), ( 32), ( 33) ellesmmes alimentées successivement Par une électro-vanne ( 34) filetée à partir d'un commuta- teur électronique à fréquence réglable ( 35) auquel elle est reliée par la ligne ( 36). De même, les buses ( 2) sont alimentées suivant des pulsations successives par les conduites ( 37), ( 38), ( 39) à partir d'une électro-vanne ( 40) dont le fonctionne- ment est piloté par le commutateur électronique à fréquence réglable ( 35) auquel elle est reliée par la ligne ( 4 i). Le gaz comprimé d'alimentation, généralement de l'air, arrive par le tuyau d'alimentation ( 42), qui peut être isolé par la vanne ( 43) et qui alimente les deux électro- vannes ( 34), ( 40) Le commutateur électronique à fréquence réglable ( 35) est avantageusement accompagné d'un calcu- lateur à microprocesseurs qui permet de régler le temps de soufflage de chaque buse et le moment o ce soufflage aura lieu Tous ces temps sont réglables si bien que l'on peut gérer ainsi à volonté le fonctionnement de chacune des buses pour créer le maximum de zones de turbulence et les déplacer à volonté afin d'obtenir la plus grande, efficacité possible dans le broyage. A la figure 4, on a représenté la même enceinte de broyage ( 1) avec des buses ( 3) alimentées par une rampe ( 5) recevant du gaz comprimé par la conduite ( 44) On a représenté aussi des buses ( 201) et ( 202) qui sont alimentées soit par des rampes similaires à la rampe ( 5), soit indivi- duellement comme cela a été expliqué ci-dessus et illustré à la figure 1. La conduite ( 44) et chaque conduite aboutissant aux buses ( 201) et ( 202) aboutissent à des électrovannes (non représentées) similaires aux électrovannes ( 34), ( 40) qui sont pilotées par un commutateur similaire au commutateur ( 35) En agissant sur celui-ci, on peut provoquer des zones de broyage successives, pulsatoires et intermittentes sui- vant un cycle voulu dans différentes zones de l'enceinte de broyage ( 1) afin de déterminer le maximum d'accélérations des particules et leur broyage efficace. En se reportant à la figure 2, on a représenté une enceinte de broyage ( 1) avec son transporteur à vis d'alimentation ( 14) et sur les parois duquel sont réparties des buses ( 203), ( 204), ( 205) et ( 206) suivant des verti- cales Les buses ( 203) peuvent être alimentées par une même rampe Il en est de même de chacun des groupements de buses ( 204), ( 205) et ( 206) Chacune de ces rampes sont alors reliées à une électrovanne qui distribué l'air sous forme de pulsations cycliques d'après le pilotage d'un commutateur électronique a fréquence réglable De la même façon que précédemment, chacune des buses ( 203) à ( 206) peut recevoir une alimentation par une conduite distincte qui aboutit aussi t une électrovanne pilotée pour obtenir le maximum de possibilités de rérlage dans les pulsations réalisées. En se reportant a la figure 3, on a représenté des buses ( 207) réparties de façon hélicoïdale à la péri- phérie de l'enceinte de broyage ( 1) Les buses ( 207) peuvent être alimentées par une ou plusieurs rampes hélicoïdales qui reçoivent une alimentation de gaz pulsé De la même façon que précédemment, on peut aussi prévoir une alimen- tation distincte de chacune des buses ( 207) à l'aide d'une conduite séparée qui aboutit à une électrovanne répartissant des pulsations cycliques de gaz suivant un programme établi par un commutateur électronique à fréquence réglable. Toutes ces variantes permettent de traiter des poudres différentes avec le maximum d'efficacité La répartition des buses, leur débit, le diamètre de leur venturi ( 29), la façon dont elles sont alimentées peuvent ainsi varier à volonté pour s'adapter aux matériaux, à la finesse initiale de celui-ci, la finesse finale que l'on veut obtenir et à la production désirée. l O l 1 25266 ? 9 REVENDI CA TIONS 1 Perfectionnements aux broyeurs à Jets dans lesquels la matière granuleuse ou pulvérulente est introduite de façon continue ou discontinue dans une enceinte autour de laquelle sont disposées plusieurs buses ( 2), ( 3) alimen- tées en fluide sous pression assurant des Jets centripètes sensiblement horizontaux au sein de la matière pour provoquer des zones de broyage par des chocs entre les grains (attri- tion) et faire monter les particules les plus fines qui sont ensuite extraites en permanence par le haut, tandis que les particules plus prosses, uerce qu'insuffisamment broyées, retombent latéralement dans la matière à broyer, les grosses particules entraînées avec les fines étant réintroduites dans l'enceinte de broyage après classement dans le séparateur, c a r a c t é r i S é S par le fait que les buses ( 2), ( 3) sont réparties à des niveaux différents et sont alimentées par pulsations controlées de gaz par au moins un distributeur ( 34), ( 40) alimentant les diffé- rentes buses ( 2), ( 3) de façon alternée. 2 Broyeur, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i S é par le fait que la valve ( 6) d'ali- mentation de chaque buse est encadrée par un by-pass ( 30) de faible section déterminant une alimentation continue à débit réduit quand ladite valve ( 6) est fermée. 3 Broyeur, tel que défini dans la revendication 2, c a r a c t é r i S é par le fait que la valve ( 6) est con- que pour obtenir une interruption du débit de fluide pro- gressive par une section de passage appropriée du conduit du distributeur tournant en forme de goutte d'eau effilée 1.2 2526679 en fin de fermeture. 4 Broyeur, tel que défni dans la revendication 1, c a r a c t é r i S é par le fait que les buses ( 2), ( 3) sont réparties en plusieurs séries, chaque série étant alimentée par une même rampe extérieure ( 4), ( 5) à l'en- ceinte ( 1) et chaque rampe ( 4), ( 5) recevant son alimentation séparée, pulsée et alternée ? partir du distributeur ( 34), ( 40). Broyeur, tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, c a r a c t é r i S é par le fait que les buses d'un même niveau ( 2), ( 3) sont alimentées simultanément. 6 Broyeur, tel que défini dans l'une ou l'autre des revendications 1, 2, 3 ou 4, c a r a c t é r i S é par le fait que les buses ( 203), ( 204), ( 205), ( 206) d'une même verticale sont alimentées simultanément. 7 Broyeur, tel que défini dans l'une ou l'autre des revendications 1, 2, 3 ou 4, c a r a c t é r i sé par le fait que les buses ( 2), ( 3) sont alimentées succes- sivement suivant une permutation circulaire. 8 Broyeur, tel que défini dans l'une ou l'autre des revendications 1, 2, 3 ou 4, c a r a c t é r i S é par le fait que les buses ( 207) sont disposées et alimentées de façon à agir suivant une permutation hélicoidale. 9 Broyeur, tel que défini dans l'une quel- conque des revendications précédentes, c a r a c t é r i S é par le fait qu'on prévoit au moins une buse secondaire ( 16) alimentée de façon continue. l O Broyeur, tel que défini dans l'une quelcon- que des revendications précédentes, c a r a c t é r i S 11 2526679 par le fait que le fonctionnement des distributeurs ( 34), ( 40) est piloté à partir d'un dispositif ( 35) à microproces- seurs qui gère ainsi l'alimentation des buses ( 2), ( 3) en fonction de différents critères choisis par un opéra- teur.