Brevet FR2537890A1 — publié le 19840622

La présente invention concerne les techniques de broyage et de séchage de matériaux dans un courant gazeux et a notamment pour objet une installation pour le broyage et le séchage simultanés de matériaux thermosen/sibes, L'invention est applicable avec le plus de succès dans l'industrie alimentaire ou dans d'autres branches de 11 industrie où il est nécessaire de sécher des matériaux thermosensibles qui se prêtent difficilement au broyage du fait qu'ils sont visqueux ou gluants, par exemple de ceux qu'on emploie pour la préparation d'aliments secs pour le bétail. Différents dispositifs servant à broyer et à sécher simultanément des matériaux thermosensibles sont connus depuis relativement longtemps, mais aucun de ces vis positifs n'assure une qualité élevée du séchage des matériaux thermosensibles difficiles à broyer, visqueux ou gluants, ne se caractérise par un rendement suffisant et n1 est suffisamment économique sur le plan de consommation d'énergie.On connaît par exemple une installation servant à broyer et à sécher simultanément des matériaux thermosensibles (voir le certificat d'auteur URSS N0 431374) et comportant un corps dont la cavité intérieure est divisée par une paroi verticale de manière à former une chambre de préséchage et une chambre de séchage définitif qui est réalisée sous forme du un tube pneumatique Lesdites chambres communiquent entre elles dans la partie inférieure du corps. Cette partie inférieure du corps est d'autre part en communication avec un alimentateur fournissant le matériau à traiter. Coaxialement à cet alimentateur, la partie inférieure du corps contient un broyeur rotatif du matériau fourni, qui est muni d'éléments fonctionnels sous forme de couteaux droits et en "L". Dans la partie supérieure du corps est montée un séparateur muni d'une pale servant à arrêter le matériau incomplètement broyé et à renvoyer celui-ci au poste de broyage. L'installation comporte d'autre part un générateur de chaleur fournissant un caloporteur qui est en communica tion avec la chambre de préséchage, et un dispositif pour la séparation du matériau sec d'avec le caloporteur usé, lequel dispositif est en communication avec le haut de la chambre de sachage définitif du matériau Le matériau thermosensible est amené à l'aide de l'alimentateur dans la chambre de préséchage, qui est en même temps alimentée en caloporteur provenant du générateur de chaleur.Le matériau subit le broyage entre les couteaux du broyeur rotatif en subissant en même temps un début de séchage, après quoi, il passe par la chambre de séchage définitif ( tube pneumatique) pour arriver dans le séparateur. Les grosses particules de matériau sont renvoyé du séparateur à la base du tube pneumatique, où elles passent de nouveau entre les couteaux du broyeur rotatif, cependant que les particules de taille plus petite subissent le séchage définitif dans le tube pneumatique et sont ensuite évacuées avec le caloporteur usé vers le dispositif pour la séparation du matériau sec. Cependant, le matériau sortant de cette installa tionest imuffisamment réduit du fait qu'il arrive pour le broyage entre les couteaux du broyeur rotatif suivant l'axe de rotation de celui-ci. D'autre part, la disposition précitée de l'alimentateur et du broyeur rotatif permet aux particules peu réduites et séchées de glisser entre les couteaux et de passer la chambre de séchage définitif. Tous ces inconvénients nuisent considérablement à l'efficacité de l'installation et réduisent son rendement et la qualité du séchage du matériau. Les inconvénients en question sont en partie éliminés dans une autre installation servant elle aussi à broyer et à sécher simultanément des matériaux thermosensibles, qui est décrite dans le certificat d'auteur soviétique NO 561857. Cette installation comporte un corps dont la cavité intérieure est divisée par une paroi verticale en une chambre de préséchage et une chambre de séchage définitif du matériau, qui sont reliées l'une à l'autre dans la partie inférieure du corps. L'installation comporte un alimentateur de matériau en communication avec la partie inférieure du corps. La partie inférieure du -corps contient un broyer rotatif du matériau fourni, qui est muni d'éléments fonctionnels ( couteaux, marteaux) et est orienté de sorte que son axe de rotation soit perpendiculaire à l'axe horizontal de l'alimentateur. Coaxialement au broyeur rotatif, est monté dans ledit corps un convergent en forme de cône tronqué ayant sa grande base fixée à la paroi séparatrice et qui fait communiquer entre elles la chambre de préséchage et celle de séchage définitif du matériau. D'autre part, l'installation en question comporte un générateur de chaleur fournissant un caloporteur et qui est en communication avec la chambre de préséchage du matériau, un dispositif pour la séparation du matériau sec d'avec le caloporteur usé, qui est en communication avec le haut de la chambre de séchage définitif, ainsi qu'un séparateur monté dansa partie supérieure de ladite chambre de séchage defoinitiS ? Le fait de doter 'installation d'un convergent a permis de prévenir la pénétration des particules insuffisamment réduites et séchées dans la chambre de séchage définitif.Ceci s'explique par le fait que toutes les particules insuffisamment réduites et séchées sont appliquées par les forces centrifuges du broyeur rotatif contre les parois du convergent et sont repoussées dans la chambre de préséchage pour y subir un nouveau broyage. En même temps, les particules de matériau qui sont suffisamment réduites et séchées passent avec caloporteur par le convergent et arrivent dans la chambre de séchage définitif et ensuite dans le dispositif pour la séparation du matériau sec d'avec le caloporteur usé. Le séparateur monté à la sortie de la chambre de séchage définitif empêche le passage des grosses particules nécessitant un broyage complémentaire. La perpendicularité des axes du broyeur rotatif et de l'alimentateur permet l'arrivée du matériau tout le long dudit broyeur. Le broyage du matériau est ainsi réalisé en même temps par plusieurs rangées d'éléments de travail, le matériau étant amené sur les parties desdits éléments qui sont les plus éloignées de l'axe de rotation du broyeur, là où leur vitesse linéaire est la plus importante. Tout cela permet d'effectuer efficacement le brqa- ge et le séchage simultanés de plusieurs sortes de maté ri.aux thermosensibles,tels que des substances minérales (par exemple la craie), des déchets de l'industrie alimentaire (par exemple des os de décoction,de la pulpe de betterave ou de raisin), etc. Cependant, il n'en est pas de même lorsqu'il s'agit de traiter des produits thermosensibles visqueux ou gluants et qui sont de ce fait difficiles à broyer, tels que 4 les déchets des abattoirs soumis à décoction et dégraissage et utilisés pour la-préparation d'aliments pour le bétail, fiente de poules utilisée comme produit fourrager, coagulat de sang; hydrolyrsats de subs tances contenant de la kératine, et d'autres matériaux analogues. Ceci résulte du fait que lors du traitement des matériaux précités, lorsque les éléments actifs du broyeur sont en rotation, on assiste à l'apparition d'un courant tourbillonnaire dans lequel 1' égalité des vitesses de la suspension dans le gaz (suspension de particules de matériau dans le caloporteur) et des éléments actifs a pour effet que le broyage et le séchage du matériau deviennent moins efficaces. Tout le volume du caloporteur passe alors par le broyeur rotatif (d'où une chute considérable de sa température), ce qui est à l'origine des vitesses élevées de la suspension gazeuse, qui réduisent le temps d'exposition du matériau au séchage. Tous ces inconvénients nuisent à l'intensité du séchage du matériau. D'autre part, les fractions réduites du matériau qui se trouvent en suspension au milieu de la chambre -de préséchage sont entraînées par le caloporteur dans le courant commun de suspension dans le gaz et passe par le broyeur rotatif et le convergent, ce qui conduit à un séchage excessif du matériau et à une utilisation irrationnelle de l'énergie du caloporteur. L'invention vise donc une installation servant à broyer et à sécher simultanément des matériaux thermosensibles, qui serait conçue de manière à améliorer la qualité du séchage desdits matériaux et qui associerait un rendement élevé et une consommation d'énergie relativement réduite. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'une installation de broyage et de séchage simultanés de matériaux thermosensibles, du type comportant un corps dont la cavité intérieure est divisée par une cloison verticale en une chambre de préséchage et une chambre de séchage définitif du matériau, communiquant entre elles dans la partie inférieure dudit corps, ainsi qu'un alimentateur fournissant le matériau à traiter et communiquant avec la partie inférieure dudit corps, un broyeur rotatif du matériau fourni, qui est monté dans la partie inférieure dudit corps et orienté de sorte que son axe de rotation soit perpendiculaire à l'axe horizontal dudit alimentateur, un générateur de chaleur fournissant un caloporteur et communiquant avec la chambre de préséchage, et un dispositif servant à la séparation du matériau sec d'avec le caloporteur usé et communiquant avec le haut de la chambre de séchage définitif, laquelle installation est caractérisée, selon l'invention, en ce que la chambre de séchage définitif contient un broyer rotatif complémentaire dont l'axe de rotation ne coïncide pas avec l'axe de rotation du broyeur rotatif principal, et en ce qu'au-dessus dudit broyeur rotatif complémentaire est monté un déflecteur de matériau incomplètement broyé, qui forme avec la paroi de la chambre de séchage définitif une voie de dérivation dont la sortie est munie d'un papillon d' étranglement ,ladite chambre de sé eta' étarlten communication are c ladite chambre de séchage définitif par l'intermédiaire d'une fenêtre pratiquée dans la cloison de séparation pré citéessen face du broyeur rotatif complémentaire. Dans une installation ainsi conçue,le courant de caloporteur passe au-dessus du broyeur rotatif principal, en entraînant avec lui les fractions de matériau réduites à travers la fenêtre mettant en communication la chambre de préséchage avec celle de séchage définitif du matériau. Dans ces conditions, le broyeur rotatif et ses organes actifs ne sont pas exposés à un chauffage nuisible par le calopor- teur. Le reste du matériau subit l'action des organes actifs du broyeur rotatif complémentaire, qui se déplacent à la rencontre du courant de suspension dans le gaz, ces organes actifs étant désaxés par rapport aux organes actifs du broyer rotatif principal. Cette particularité pmetd'obbmEr une augmen- tation de la vitesse de rotation des organes actifs du broyeur complémentaire relativement au caloporteur et au matériau, ce qui contribue à l'efficacité du broyage et, par là même, à celle du séchage du matériau. Le matériau incomplètement broyé arrive sur le déflecteur)qui empêche l'entraînement des grandes particu les jusqutà la chambre de séchage définitif et renvoie ces particules dans la zone d'action du broyeur rotatif complémentaire. Pour ce qui est des particules de matériau convenablement réduites, elles sont entraînées à temps hors de la zone de broyage et passent par la voie de dérivation pour arriver dans la chambre de séchage définitif. La vitesse du courant de suspension dans la voie de dérivation est réglée par le papillon d'étranglement, ce qui permet de réduire la vitesse dudit courant de manière à assurer la séparation des grosses particules de matériau. Pour obtenir un broyage et un séchage plus efficaces du matériau à l'aide d'une installation dans laquelle, selon un autre mode de réalisation conforme à l'invention, la fenêtre faisant communiquer entre elles les chambres de préséchage et de séchage définitif est ménagée de telle manière que son bord supérieur ne soit pas situé plus haut que l'axe de rotation du broyeur complémentaire. Une telle réalisation de la fenêtre de communication empêche l'entraînement des particules incomplètement réduites et, de ce fait, insuffisamment sèches, dans la chambre de séchage définitif. Lorsqu'il s'agit de matériaux thermosensibles très difficiles à broyer, visqueux etgluants il est rationnel de disposer le broyeur rotatif complémentaire immédiatement au-dessus du broyeur principal et de sorte que son axe de rotation -et celui du broyeur principal soient perpendiculaires l'un à l'autre. Une telle disposition des broyeurs rotatifs a cet avantage que le matériau thermosensible préalablement broyé dans le broyeur principal se trouve exposé à l'action des éléments actifs du broyeur rotatif complémentaire qui effectuent le broyage complémentaire du matériau dans un plan perpendiculaire au plan de broyage dudit broyeur rotatif principal.Ceci permet d'obtenir une augmentation de la vitesse de rotation des éléments actifs du broyeur complémentaire relativement au caloporteur et au matériau, ce qui contribue encore à l'efficacité du broyage et du séchage. Une installation particulièrement efficace, du point de vue du broyage et du séchage desdits matériaux thermosensibles très difficiles à broyer, est obtenue suivant un autre mode de réalisation , dans lequel, au-dessus du broyeur rotatif complémentaire est réalisée une fenêtre complémentaire pratiquée dans la cloison de séparation de manière à faire communiquer entre elles la chambre de préséchage et celle de séchage définitif, laquelle fenêtre complémentaire est munie d'un papillon d1étranglement Cette fenêtre complémentaire sert à laisser passer dans la chambre de séchage définitif la fraction pulvérulente séchée dans le jet de suspension dans le gaz qui se forme dans la chambre de préséchage, ce qui permet d'éviter un séchage excessif du matériau.D'autre part, ladite fenêtre complémentaire sert de passage au caloporteur frais qu'on admet dans la chambre de séchage définitif. Ceci permet de réduire la vitesse du courant principal de caloporteur avec les particules de matériau contenues dans celui-ci (courant dé suspension dans le gaz), cequi contribue à prolonger le temps pendant lequel le matériau se trouve exposé au broyage et au séchage et, par là même, à la qualité du séchage. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble d'une installation de broyage et de séchage simultanés de matériaux thermosensibles, conçue en conformité avec l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1; - la figure 3 représente schématiquement le mode de réalisation dans lequel les axes de rotation des broyeurs rdatHN prizSpal etoDnplémeatate sont perpendiculaires l'un à l'autre; - la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 3;; - la figure 5 représente schématiquement le mode de réalisation dans lequel une fenêtre complémentaire est ménagée dans la cloison de séparation. L'installation servant à broyer et à sécher simultanément des matériaux thermosensibles comporte un corps 1 (voir les figures 1 et 2 des dessins) dont la cavité intérieure est divisée par une cloison verticale 2 de manière à former une chambre de préséchage 3 et une chambre de séchage définitif 4. Lesdites chambres 3 et 4 communiquent entre elles dans la partie inférieure du corps 1 par l'intermédiaire d'une fenêtre 5 réalisée dans ladite cloison 2. La partie inférieure du corps 1 est reliée à un alimentateur à vis 6 servant à amener le matériau à traiter. Ladite partie inférieure du corps 1 contient un broyeur rotatif 7 du matériau amené, qui est muni d'éléments actifs 8 et orienté de sorte que son. axe de rotation soit perpendiculaire à l'axe horizontal de l'alimentateur à vis 6. L'installation comporte d'autre part un générateur de chaleur 9 fournissant un caloporteur-et qui est en communication avec la chambre de préséchage- 3, et un dispositif 10 pour la séparation du matériau sec d'avec le calo porteur usé, ce dispositif étant en communication avec la partie supérieure de la chambre de séchage définitif 4. Selon l'invention, dans la chambre de séchage définitif 4 est monté un broyeur rotatif complémentaire Il qui est muni d'éléments actifs 12. L'axe de rotation du broyeur complémentaire Il ne coïncide pas avec l'axe de rotation du broyeur principal 7 (dans ce cas particulier, les axes considérés sont parallèles l'un à l'autre). Le broyeur rotatif complémentaire Il est monté en regard de la fenêtre 5 qui est ménagée dans la cloison de séparation 2 et qui fait communiquer entre elles la chambre.de préséchage 3 et celle de séchage définitif 4.Il y a lieu de noter ici que le broyage et le séchage du matériau s'effectuent plus efficacement lorsque la fenêtre 5 est ménagée dans la cloison de séparation 2 en sorte que son bord supérieur ne soit pas situé plus haut que l'axe de rotation du broyeur rotatif complémentaire 11. Un déflecteur 13 de matériau incomplètement broyé est monté au-dessus du broyeur rotatif complémentaire Il de manière à former avec la paroi de la chambre 4 une voie de dérivation 14. Un papillon d'étranglement 15 est monté à la sortie de ladite voie de dérivation 14. Les figures 3 et 4 des dessins annexés représentent un mode de réalisation de l'installation, envisagé pour le cas de matériaux thermosensibles très difficiles à broyer du fait de leur extrême viscosité. La conception de cette installation est en principe analogue à celle qui vient d'être décrite. Cependant, le broyeur rotatif complémentaire Il est ici disposé au-dessus du broyeur rotatif 7 et en sorte que leurs axes de rotation soient perpendiculaires l'un à l'autre. La figure 5 représente un autre mode de réalisation, considéré comme particulièrement efficace pous lesdits matériaux très difficiles à broyer. Ce mode de réalisaton est essentiellement identique à celui décrit plus haut, sauf qu'une fenêtre complémentaire 16 est ménagée dans la cloison de séparation 2 au-dessus du broyeur rotatif complémentaire 11 de manière à faire communiquer entre elles la chambre de préséchage 3 et la chambre-de séchage définitif 4. Ladite fenêtre complémentaire 16 est munie d'un papillon d'étranglement 17. L'installation conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante. A l'aide de l'alimentateur à vis 6, le matériau thermosensible est amené au broyeur rotatif principal 7 (voir les figures 1 et 2 des dessins). Ce matériau subit un broyage entre les éléments actifs 8 du broyeur rotatif 7 et arrive sous forme d'un jet dans la chambre de préséchage 3. En même temps, la chambre de préséchage 3 est alimentée en caloporteur provenant du générateur de chaleur 9 dont le courant parvient au broyeur rotatif principal 7 et, par le fenêtre 5 pratiquée dans la cloison de séparation 2, arrive dans la chambre de séchage définitif 4. Dans la chambre de séchage définitif 4, le caloporteur est mis en tourbillonnement par rapport à 11 axe de rotation du broyeur rotatif complémentaire 11, celui-ci étant de ce fait léché par deux courants de caloporteur dont l'un est orienté le long de cloison de séparation 2, tandis que l'autre passe par la voie de dérivation 14.La partie supé- rieure de la chambre de séchage définitif 4 constitue la zone où les deux courants de caloporteur se réunissent en un seul pour se diriger vers le dispositif 10 pour la séparation du matériau sec d'avec le caloporteur usé. Le jet de matériau broyé qui se forme dans la chambre de préséchage 3 subit l'action du caloporteur se déplaçant à contre-courant dudit jet, d'où le réchauffement etle séchage des particules dans une zone de hautes températures. Le matériau ayant subi un début de séchage arrive pnr gravité et sous laction du courant de caloporteur dans la partie inférieure de la chambre de préséchage 3, après quoi, à travers la fenêtre 5, la suspension dans le gaz mise en tourbillonnent par les éléments. actifs 8 du broyeur rotatif 7, arrive dans la chambre de séchage définitif 4 où il subit l'åction des éléments.actifs 12 du broyeur rotatif complémentaire 11. Les particules suffisamment réduites sont entraînées par le courant de caloporteur se déplaçant le long de la cloison de séparation 2, où elles subissent une agitation et un séchage définitif. Le reste du matériau est entraîné par les éléments actifs 12 du broyeur rotatif complémentaire 11, subit un broyage complémentaire et est projeté contre le déflecteur 13 d'où les particules de matériau suffisamment réduites, sous l'effet du courant de caloporteur, arrivent dans la voie de dérivation 14 pour y subir une agitation et un séchage définitif, tandis que les particules incomplètement réduites retournent dans le broyeur rotatif complémentaire 11 pour y subir une réduction définitive. La vitesse du courant de caloporteur dans la voie de dérivation 14 est réglée à l'aide du papillon d!étran- glement 15. L'installation conforme au mode de réalisation représente sur les figures 3 et 4 fonctionne essentiellement de la manière décrite ci-dessus. Cependant, le matériau thermosensible arrivant entre les éléments actifs 12 du broyeur rotatif complémentaire 11 y est broyé dans un plan perpendiculaire au plan de broyage du broyeur rotatif 7, d'où un accroissement de l'efficacité du broyage et du séchage dudit matériau. L'installation représentée sur la figure 5 fonctionne elle aussi d'une manière essentiellement analogue à celle qui vient d'être décrite. Cependant, lors de l'alimentation en caloporteur de la chambre de préséchage 3, il se forme deux courants, dont l'un passe à travers ladite chambre de préséchage 3 et passe ensuite par la fenêtre complémentaire 16 ménagée dans la cloison de séparation 2 pour arriver dans la chambre de séchage définitif 4 qu'il traverse avant de parvenir au dispositif 10 pour la séparation du matériau sec d'avec le caloporteur usé. En ce qui concerne le deuxième courant de caloporteur, il se déplace de la manière décrite plus haut. Dans l'installation considérée, les particules réduites et séchées sont évacuées de la chambre de préséchage 3 en étant entraînées par le premier courant de caloporteur passant à travers ladite chambre de préséchage 3. Ceci permet de prévenir un broyage et un séchage excessifs des particules déjà réduites et séchées convenablement. La fenêtre complémentaire 16 sert d'autre part de passage pour l'alimentateur d'appoint en caloporteur frais de la chambre de séchage définitif 4, le débit dudit caloporteur étant réglé à l'aide du papillon d'étranglement 17. Ceci permet le réglage de la vitesse du deuxième courant de caloporteur et, par conséquent, le réglage du temps d'exposition au broyage et au séchage des particules entraînées par ce deuxième courant. Tout ceci permet d'améliorer la qualité du broyage et du séchage du matériau et de réaliser le traitement d'une large gamme de matériaux thermosensibles, y compris les matériaux difficiles à broyer, visqueux ou gluants. REVENDICATIONS 1. Installation pour le broyage et le séchage simultanés de matériaux thermosensibles, du type comportarit un corps (1) dont la cavité intérieure est divisée par une cloison verticale (2) en une chambre de-préséchage (3) et une chambre de séchage définitif (4) qui communiquent entre elles dans la partie inférieure du corps (1), ainsi qu'un alimentateur (6) pour l'amenée du matériau à traiter ledit alimentateur communiquant avec la partie inférieure dudit corps (1), un broyeur rotatif (7) assurant le broyage du matériau amené,monté dans la partie inférieure du corps (1) et dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe horizontal de l'alimentateur (6), un générateur de chaleur (9) fournissant un caloporteur et-communiquant avec la chambre de préséchage (3), et un dispositif (10) pour la séparation du matériau sec d'avec le caloporteur usé, ce dispositif communiquant avec la partie supérieure de la chambre de séchage définitif (4), caractérisée en ce que la chambre de séchage définitif (4) contient un broyeur rotatif complémentaire (11) dont l'axe de rotation ne colncide pas avec l'axe de rotation du broyeur rotatif principal (7), et en ce que au-dessus du broyeur rotatif complémentaire (11) est monté un déflecteur (13) de matériau incomplètement broyé, ce déflecteur formant avec lasparoi de la chambre de'séchage définitif (4) une voie de dérivation (14) à la sortie de laquelle est monté un papillon d'étranglement (15), la chambre (3) étant en communication avec ladite chambre de séchage définitif (4) par l'intermédiaire d'une fenêtre (5) pratiquée dans la cloison de séparation (2), en face du broyeur rotatif complémentaire (11). 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la fenêtre (5) mettant en communication entre elles la chambre de préséchage (3) et la chambre de séchage définitif (4) et ménagée dans la cloison de séparation (2) est disposée de telle manière que son bord supérieur ne soit pas situé plus haut que l'axe de rotation du broyeur rotatif complémentaire (11). 3. Installation suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le broyeur rotatif complémentaire (11) est disposé immédiatement au-dessus du broyeur rotatif principal (7) et de telle sorte que son axe de rostation et celv.i du broyeur principal soient perpendiculai res l'un à l'autre. 4. Installation suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce qu'urne fenêtre complémentaire (16) pratiquée dans la cloison de séparation (2), audessus du broyeur rotatif complémentaire (11), met en communication entre elles la chambre de préséchage (3) et la chambre de séchage définitif (4)g ladite fenêtre com olémentaire étant munie d'un papillon d'étranglement (17).