Brevet FR2534829A1 — publié le 19840427

Broyeur en cône La présente invention se rapporte à un broyeur en cône comprenant un arbre monté pour un mouvement giratoire oscillant dans un châssis, un rotor monté rotatif sur l'arbre, et un entraînement pouvant faire tourner le rotor sur ledit arbre, ledit rotor ayant un poids en déséquilibre de façon que la rotation du rotor, en conjonction avec la force centrifuge', mette l'arbre en mouvement giratoire oscillant, ce grâce à quoi une tête conique de broyage portée par l'arbre est forcée à rouler sur le côté interne d'une enveloppe annulaire conique de broyage portée par le châssis. Dans des broyeurs en cône fonctionnant par inertie, la tête de broyage est forcée à rouler avec son enveloppe de broyage autour du côté interne de l'enveloppe externe de broyage portée par le châssis, du fait que l'arbre vertical du broyeur, monté dans-le châssis sous forme d'un pendule giratoire, est forcé, sans tourner réellement, à effectuer un mouvement giratoire oscillant parce qu'une masse en déséquilibre montée rotative sur une partie de l'arbre du broyeur (rotor avec distribution excentrique de poids) est forcée à tourner et par l'effet de la force centrifuge, elle soumet l'arbre à une force radiale. La présente invention a pour objet de stabiliser le châssis contre cette force, et à cette fin, le broyeur en cône selon l'invention présente un contrepoids mobile pouvant être entraîné par l'entraînement en un mouvement circulaire, autour de l'arbre et qui en est radialement espacé, avec un déplacement angulaire sensiblement de 180 degrés par rapport au mouvement du centre de gravité du rotor placé excentriquement, et le contrepoids est adapté, par une pression contre le châssis, à transmettre, audit châssis, une partie essentielle de la force centrifuge agissant sur le contrepoids pendant le mouvement circulaire afin que la partie de la force-radiale du rotor exercée sur l'arbre pendant la rotation du rotor, qui est transmise au châssis par les paliers de l'arbre et par le roulement de la tête du broyeur sur l'enveloppe annulaire du broyeur, soit constamment équilibrée par une force en direction opposée, du contrepoids, pour équilibrer ou stabiliser le châssis. Par ailleurs, le contrepoids est porté en pouvant être radialement déplacé par rapport à l'arbre, sur un organe de support mobile en orbite autour de l'arbre au moyen de l'entraînement et il se compose de préférence d'une plaque annulaire ou organe analogue entourant l'arbre, et pouvant tourner avec le rotor. Le châssis porte une paroi annulaire ou surface circulaire d'appui qui lui est connectée, et le contrepoids est agencé pour être déplacé, en orbite, en étant supporté soit directement soit indirectement par ladite paroi ou ladite surface d'appui. Le contrepoids et son organe de support ont des dispositifs de guidage qui coopèrent, et qui permettent un mouvement radial ou sensiblement radial du contrepoids sur l'organe de support en constituant des moyens d'entraînement entre le rotor et le contrepoids. L'entraînement est agencé pour entraîner le rotor, par l'intermédiaire de l'organe de support, par des moyens d'entraînement qui, à leur tour, sont adaptés pendant le fonctionnement du rotor, à permettre un mouvement radial entre le rotor et l'organe de support. Les moyens d'entraînement comprennent un bloc connecté à l'organe de support ou au rotor et formant un moyen de transmission de puissance et d'appui glissant, ledit bloc étant guidé mobile dans une gorge de guidage avec sa direction d'axe principal radiale sur le rotor ou sur l'organe de support. L'entraînement pour le rotor et pour le contrepoids comprend un arbre avec un pignon conique en prise avec un rebord de pignon conique qui est monté en relation avec ledit arbre et qui porte, directement, ou par ledit organe de support, le contrepoids et le rotor en déséquilibre. Le contrepoids est supporté sur la paroi annulaire ou la surface d'appui, au moyen de rouleaux réducteurs du frottement. La position angulaire du contrepoids par rapport au centre de gravité du rotor placé excentriquement, est réglable. Un dispositif détecte la déviation angulaire de l'arbre du broyeur en fonctionnement, et un dispositif établit automatiquement la position du contrepoids compte tenu de cette déviation angulaire. L'invention sera maintenant décrite avec plus de détails en se référant aux dessins dans lesquels La Figure 1 est une vue en coupe axiale d'un broyeur en cône selon l'invention; La Figure 2 est une vue schématique et partielle en plan; La Figure 3 est une vue en coupe verticale à échelle agrandie, montrant l'entraînement pour faire tourner le rotor La Figure 4 est une vue en coupe faite suivant la ligne IV-IV de la Figure 3; et La Figure 5 est une vue schématique d'un dispositif d'ajustement du contrepoids. Le châssis-du broyeur en cône, dont-la partie principale est dans son ensemble désignée par 1, repose sur une base par l'intermédiaire d'un nombre approprié de supports élastiques 2, et porte, à l'aide d'une partie supérieure et démontable 1 ' du châssis, une enveloppe externe annulaire 3 de broyage et un logement de palier 4 pour monter l'extrémité supérieure de l'arbre 5 du broyeur agencé pour un mouvement giratoire oscillant dans le châssis, et qui, classiquement, comprend une tête de broyeur 6 avec une enveloppe interne de broyage 7, ledit arbre du broyeur étant supporté à son extrémité inférieure, par un palier sphérique désigné dans son ensemble par 8, sur un piston hydraulique 9 au moyen duquel l'arbre 5 du broyeur peut être élevé et abaissé pour l'ajustement de la largeur de l'espace de broyage entre les deux enveloppes de broyage. Un rotor annulaire 10 est monté rotatif sur une partie de l'arbre 5 du broyeur entre la tête 6 du broyeur et 4 e l'extrémité inférieure de l'arbre du broyeur, laquelle partie a la forme d'un arbre cylindrique 5 ' Le rotor annulaire 10 a une masse excentriquement placée, c'est-à-dire que son point ou centre de gravité est décalé radialement vers l'extérieur de l'axe de l'arbre du broyeur, qui constitue l'axe de rotation dui rotor Dans le mode de réalisation illustré, cela 'a été réalisé par le fait que le rotor a, d'un côté, une partie élargie 10 ' avec un poids 11, par exemple formé par du plomb, disposé dans une poche de ladite partie élargie. Le rotor 10 peut tourner autour de l'arbre 5 ' au moyen d'un entraînement, désigné dans son ensemble par 12, comprenant un arbre d'entraînement 13 qui, par des paliers 14, est monté dans un châssis et porte, à son extrémité inférieure, un pignon conique 15 s'engageant sur un pourtour de pignon 16 qui est connecté au rotor, par exemple, par le fait que le pourtour de pignon est relié à une plaque annulaire 17 qui est reliée, par un entraîneur 18, au rotor et est montée rotative sur une bague d'appui de support 19 qui, à son tour, est supportée par des montants 20, sur le châssis A l'extrémité supérieure, le rotor est monté rotatif par rapport au châssis au moyen d'une bague d'appui 21, et par rapport à l'arbre 5 ', au moyen d'un palier sphérique de roulement et d'un palier axial lisse 22 et 23, respectivement. Pendant la rotation du rotor en déséquilibre, le déséquilibre, du fait de la force centrifuge, agit sur l'arbre du broyeur, avec une composante de force de rotation qui est exercée à angle droit par rapport à l'axe dudit arbre, ce grâce à quoi la tête 6 du broyeur avec l'enveloppe interne de broyage 7 est forcée à rouler sur l'enveloppe externe de broyage 3 à une vitesse de roulement qui correspond à la vitesse du rotor en déséquilibre. Pour pouvoir être porté sur les supports élastiques 2, le châssis 1 est pourvu, dans le mode de réalisation illustré à titre d'exemple, d'un certain nombre de pieds, par exemple quatre pieds 25 distribués sur son pourtour et agencés comme des poches en forme de boite, contenant du ballast augmentant l'inertie. Cependant, il est possible de rendre le châssis plus léger ou, en d'autres termes, il est possible d'utiliser un châssis de moindre masse (ballast) et de réduire ainsi le poids du broyeur sur la base aux points de support du châssis en 2, en disposant un contrepoids 27 de préférence, en forme de croissant, comme cela est illustré: dans un logement annulaire 26 qui entoure le rotor et est relié au châssis 1 oubienenfait partie Ce contrepoids est agencé pour être entraîné en rotation dans le logement 26 du châssis par la plaque annulaire 17 Comme cela deviendra plus clair à la lecture de ce qui suit, la force centrifuge agissant sur le contrepoids 27 n'est cependant pas transmise au rotor lui-même, mais au logement en une position sensiblement diamétrale par rapport au poids 11 en déséquilibre du rotor. La masse du contrepoids 27 qui est adaptée à la masse du déséquilibre du rotor 10 agira ainsi, au moins principalement, en opposition de phase sur le châssis, par rapport à l'effet du rotor en déséquilibre sur ledit châssis via les surfaces de frottement et de pression, comme l'effet de l'enveloppe interne de broyage sur l'enveloppe externe de broyage par l'intermédiaire du matériau broyé ainsi que des paliers et du piston hydraulique 9. Pour transmettre la composante de force radiale du contrepoids 27 au châssis, ledit contrepoids est, par exemple, comme cela est illustré, radialement mobile sur la plaque annulaire 17 et associé, en rotation, à ladite plaque, à l'aide, par exemple, de gorges de guidage et de surfaces de guidage 31, dont sont respectivement pourvus le contrepoids 27 et la plaque 17 Pour une réduction du frottement contre le côté interne du logement annulaire 26 du châssis, le contrepoids 27 peut être pourvu, comme cela est représenté sur la Figure 1, d'un certain nombre de rouleaux 32 réducteurs du frottement Il faut cependant observer que l'agencement du contrepoids ci-dessus décrit et illustré sur le dessin ne doit être considéré que comme un mode de réalisation donné à titre d'exemple, mais néanmoins simple et pratiquer car plusieurs modifications sont concevables pour entraîner un contrepoids en synchronisme avec le rotor en déséquilibre et avec un déphasage qui est de presque 1800 par rapport à la masse en déséquilibre 11 du rotor, de façon que les forces du déséquilibre sur le système rotor-arbre du broyeur-tête du broyeur d'une parte et le châssis, d'autre part, agissent toujcurs sensiblement en opposition de phase l'une avec l'autre pour une réduction ou une élimination de la tendance de la masse en déséquilibre à faire vibrer le châssis pendant le fonctionnement Il est concevable d'utiliser, par exemple, un contrepoids relié de façon fixe, à la plaque 17, et par rapport auquel le rotor, comme cela est également le cas dans le mode d'utilisation illustré, est monté "flottant" par le fait que l'entraîneur 18 permet un mouvement radial entre la plaque 17 et le rotor Dans un mode de réalisation modifié o le contrepoids est ancré à la plaque 17, la force du contrepoids peut être absorbée par les surfaces radiales d'appui 19 ' qui sont reliées au montant 20. L'agencement du contrepoids selon l'invention permet un autre avantage en ce que, pour la même puissance d'entraînement agissant sur l'arbre 5 ', le contrepoids augmente l'effet de broyage de la tête du broyeur et/ou réduit la puissance d'entraînement et la demande d'énergie pour un effet donné de broyage et/ou pour une certaine masse du châssis par le fait que le châssis se comporte plus rigidement par rapport à la tête du broyeur. Par ailleurs, il faut observer dans ce contexte, qu'il est possible, par un choix approprié du poids et/ou un réglage approprié du contrepoids radialement et/ou par rapport à l'angle du bras de moment du contrepoids (en ajustant latéralement le contrepoids, c'est-à-dire en direction circonférentielle selon un angle par rapport à un rayon), de réaliser une contre-force rotative déphasée pour équilibrer le châssis, et aussi également pour équilibrer l'enveloppe externe de broyage contre la force de rotation à laquelle le châssis et l'enveloppe externe de broyage sont exposés par le déséquilibre du rotor Une autre possibilité d'ajustement réside dans l'ajustement en hauteur du contrepoids En dimensionnantet/ouenajustant de façon appropriée le contrepoids et son rayon de rotation par rapport au poids en déséquilibre du rotor et à son rayon, l'enveloppe externe de broyage peut par conséquent être supportée par une contre- force rotative cont're la force rotative de pression de la tête du broyeur contre l'enveloppe interne de broyage pendant le fonctionnement. La Figure 5 montre schématiquement un mode de réalisation o la force centrifuge agissant sur le rotor dans la région du poids en déséquilibre 11 fait fonctionner un servomoteur, c'est-à-dire le piston d'un cylindre hydraulique, qui contrôle à son tour un servomoteur en séquence, par exemple en actionnant le piston d'un autre cylindre hydraulique par déplacement de l'huile hydraulique à la façon illustrée sur la Figure 5 L'autre servomoteur contrôle automatiquement l'ajustement du contrepoids 27 selon la force centrifuge agissant sur le poids en déséquilibre 11 Bien entendu, les deux servomoteurs peuvent être remplacés par d'autres dispositifs, par exemple, des - capteurs électroniques de puissance qui détectent la force centrifuge agissant sur le poids et commandent, par un moteur, -l'ajustement du contrepoids Dans ce but, on peut utiliser une technique de commande électronique pour un ajustement précis et ainsi un équilibrage précis du châssis, sans qu'aucune puissance de contrôle ne soit prélevée au moteur d'entraînement du broyeur. L'entraînement 18 rapidement mentionné ci-dessus constitue une partie importante du dispositif selon l'invention pour faire tourner le rotor et le contrepoids 27. Dans ce qui suit, on en décrira par conséquent, en détail, un mode de réalisation préféré en se référant aux Figures 3 et 4. La Figure 3, montre, en 40, un axe fileté d'entraînement dont la tête 40 ' est mise sous tension à l'aide d'un écrou 41 contre une butée entre un trou pour l'axe et un évidement pour la tête dans la-plaque annulaire 17 L'écrou 41 a une partie supérieure 41 ' de circonférence cylindrique, et un bloc d'entraînement 42 est monté rotatif sur cette partie, ledit bloc étant guidé mobile dans une gorge de guidage 43 formée dans le poids en déséquilibre il (ou dans le rotor) et ayant un axe longitudinal sensiblement radial. En fonctionnement, l'axe d'entraînement 40, l'écrou 41 et le bloc 42 se déplacent en rotation sur une orbite tandis que le bloc 42 effectue un mouvement glissant guidé d'arrière en avant dans la gorge 43 Dans le mode de réalisation illustré, le bloc 42 est en forme de parallélépipède et il a pour but d'augmenter les surfaces d'appui et de transmission de puissance entre les axes d'entraînement 40 ou l'écrou 41 et le rotor, Le bloc repose, par une surface inférieure plate d'appui, sur une surface supérieure plate d'appui de la plaque annulaire 17, et en fonctionnement, ces surfaces d'appui peuvent être lubrifiées à l'aide d'un système courant de lubrification, comme les surfaces de guidage et autres surfaces d'appui. Du fait du jeu compliqué de puissance dans le broyeur selon l'invention, il est souhaitable de pouvoir suivre et, si cela est nécessaire, commander l'angle de déviation de l'arbre du broyeur Dans le mode de réalisation du broyeur qui est illustré, on utilise, dans ce but, un détecteur/transducteur 33 qui détecte la distance variable entre la circonférence du rotor en déséquilibre 10 et le côté interne du logement 26 du châssis, ledit détecteur/transducteur étant relié à un instrument approprié qui montre l'angle de déviation de l'arbre 5 du broyeur Le détecteur/transducteur peut également être électriquement relié à un dispositif qui contrôle automatiquement la vitesse du rotor mis en déséquilibre par contrôle du mécanisme d'entraînement, et peut éventuellement être connecté à un servomoteur au moyen duquel la position de tout le contrepoids 27 ou bien d'une petite partie de celui-ci, peut être adaptée au poids 11 en déséquilibre du rotor. Un exemple de dispositif d'ajustement fonctionnant automatiquement pour le contrepoids 27 est schématiquement représenté sur la Figure 5 Ce dispositif qui a déjà été décrit en termes généraux dans ce qui précède, comprend deux moteurs hydrauliques 45, 46 qui tournent avec le rotor Un moteur hydraulique 45 détecte la déviation angulaire de l'arbre du broyeur,-par exemple par la tige de piston 47 du moteur hydraulique qui est reliée au rotor 10 dans la zone du poids en déséquilibre 11, et déplace le liquide hydraulique vers, et en provenance de, l'autre moteur hydraulique dont le piston est forcé à suivre les mouvements du piston dans le moteur hydraulique 45 et qui, par sa tige de piston 48, déplace le contrepoids 27 vers l'extérieur ou vers l'intérieur Par suite, l'angle de déviation de l'arbre du broyeur peut automatiquement être maintenu sensiblement constant Si on le souhaite, ce dipositif peut être combiné au détecteur/transducteur 33 pour une commande automatique de l'angle de déviation et de la vitesse Au lieu du moteur hydraulique 45, 46, on peut bien entendu utiliser des moteurs électriques et une commande électronique de façon qu'un moteur 46 soit commandé par l'autre moteur 45. Quelle que soit sa position sur la plaque annulaire 17, le contrepoids 27 doit agir sur le châssis Cela peut très facilement être obtenu si le contrepoids agit sur la surface circulaire d'appui 19 ' par l'intermédiaire de l'organe de support (plaque de support) 17. 1 O REVENDICATIONS 1 Broyeur en cône comprenant un arbre monté dans un châssis pour un mouvement giratoire oscillant, un rotor monté en rotatif sur l'arbre, et un entraînement pouvant faire tourner le rotor sur l'arbre, ledit rotor ayant un poids en déséquilibre de façon que la rotation du rotor en conjonction avec la force centrifuge mettre l'arbre en un mouvement giratoire oscillant, ce grâce à quoi une tête conique de broyage portée par l'arbre est forcée à rouler sur le côté interne d'une enveloppe annulaire conique de broyage portée par le châssis, caractérisé par un contrepoids mobile ( 27) propre à être entraîné par l'entraînement ( 12) en un mouvement circulaire autour dudit arbre ( 5) et qui en est radialement espacé avec un déplacement angulaire qui est sensiblement de 1800 par rapport au mouvement du centre de gravité du rotor placé excentriquement, et en ce que le contrepoids ( 27) est* adapté, par pression contre le châssis ( 1), à transmettre audit châssis une partie essentielle de la force centrifuge agissant sur le contrepoids pendant le mouvement circulaire afin que la partie de la force radiale du rotor exercée sur l'arbre ( 5) pendant la rotation du rotor, qui-est transmise au châssis ( 1) par les paliers de l'arbre ( 5) et par le roulement de la tête du broyeur sur l'enveloppe annulaire du broyeur ( 3), soit cônstamment équilibrée par une force, dirigée en sens opposé, du contrepoids ( 27) pour équilibrer ou stabiliser le châssis. * 2 Broyeur en cône selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrepoids ( 27) est porté en étant radialement déplaçable par rapport à l'arbre ( 5) sur un organe de support ( 17) mobile en orbite autour de l'arbre au moyen de l'entraînement ( 12) et consistant de préférence en une plaque annulaire ou organe analogue entourant l'arbre et pouvant tourner avec le rotor. 3 Broyeur en cône selon la revendication 2, caractérisé en ce que le châssis porte une paroi annulaire ( 26) ou une surface circulaire d'appui ( 19 ') qui lui est reliée et en ce que le contrepoids est agencé pour être déplacé en orbite en étant supporte soit directement soit indirectement par ladite paroi ou ladite surface d'appui. 4 Broyeur en cône selon-la revendication 2, caractérisé en ce que le contrepoids ( 27) et son organe de support ( 17) ont des dispositifs de guidage ( 31, 41) qui coopèrent et qui permettent un mouvement radial ou - sensiblement radial du contrepoids sur l'organe de support et constituent des moyens d'entraînement entre le rotor et. le contrepoids. Broyeur en Cône selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entraînement ( 12) est agencé pour entraîner le rotor ( 10), par l'intermédiaire dudit organe de support ( 17), par les moyens d'entraînement ( 18) qui, à leur tour, sont adaptés, pendant le fonctionnement du rotor, à permettre un mouvement radial entre le rotor et ledit organe de support ( 17). 6 Broyeur en cône selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement ( 18) comprennent un bloc relié audit organe de support ( 17) ou audit rotor ( 10) et formant un moyen de transmission de puissance et d'appui glissant, ledit bloc étant guidé mobile dans une gorge de guidage avec sa -direction d'axe principal radiale sur le rotor ( 10) ou sur l'organe de support ( 17). 7 Broyeur en cône selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'entraînement ( 12) du rotor ( 10) et du contrepoids ( 27) comprend un'arbre ( 13 > avec un pignon conique ( 15) en prise avec un rebord de pignon conique ( 16) qui est monté en relation avec ledit arbre ( 13) et qui porte directement, ou par ledit organe de support ( 17), le contrepoids ( 27) et le rotor ( 10) en déséquilibre. 8 Broyeur en cône selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le contrepoids est supporté sur la paroi annulaire ( 26) ou la surface d'appui ( 19 ') par des rouleaux réducteurs du frottement ( 32). 9 Broyeur en cône selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la position angulaire du contrepoids ( 27) est réglable par rapport au centre de gravité du rotor ( 10) placé excentriquement. Broyeur en cône selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé-par un dispositif pour détecter la déviation angulaire de l'arbre ( 5) du broyeur en utilisation, et un dispositif pour l'ajustement automatique de la position du contrepoids compte tenu de ladite déviation angulaire.