Brevet FR2536304A1 — publié le 19840525

i L'invention concerne un dispositif pour le broyage par chocs de matières à broyer, en particulier de- matières minérales, comprenant un carter de broyeur et un dispositif de broyage avec deux plateaux mobiles tournant en sens inverse et portant des outils de broyage disposés en cercles concentriques espacés les uns des autres, les outils de broyage étant constitués par un axe de support sur lequel sont fixés, radialement par rapport à l'axe de support, des éléments de cloisons formant des chambres, les extrémités des axes de support éloignées des plateaux rotatirs étant réunies par des bagues stabilisatrices et le carter du broyeur présentant, en outre, une entrée de chargement centrale de matièresà broyer et une évacuation périphérique des matières broyées Dans le cadre de l'inven- tion, on entend notamment par matière à broyer minérale du charbon, du schiste bitumineux, etc Il va de soi quie les éléments de cloisons formant chambres peuvent également être fixés sur les plateaux rotatifs et/ou sur les bagues stabilisatrices. Les dispositifs bien connus de ce type (DE-OS 16 07 582) ressemblent, abstraction faite de la conformation décrite des outils de broyage, aux broyeurs Carr classiques. Ils ont fait leurs preuves et conduisent, pour des applica- tions spécifiques (DE-OS 29 26 042, DE-OS 29 33 592), à des-effets de broyage particulier pour une usure extrêmement faible La faible usure doit être attribuée au fait que de la matière et notamment de la matière broyée s'accumule dans les chambres formées par les éléments de cloiso-ns- et que le broyage à impact et donc l'opération de broyage sont effectués non pas sur des pièces métalliques soumises à l'abrasion, mais plutôt sur ce coussin de matière broyée. Par ailleurs, le broyage par chocs est un processus caracté- risé par une augmentation de l'entropié Dans les dispositifs bien connus, seule une partie de l'énergie mise en oeuvre est transformée en travail de broyage Le rendement des dispositifs bien connus de ce type est donc susceptible d'amélioration et'gène, d'apràs les découvertes qui sont à l'origine de la présente invention, par des effets 2536304 I aérodynamiques. Dans le mode de réalisation bien connu, les éléments de cloisons qui constituent des chambres sont disposés de façon à former un angle d'environ 45 par rapport au sens de rotation Cette disposition est considérée comme étant nécessaire pour l'obtention d'un bon effet de ehoc Selon une découverte à l'origine de la présente- invention, cette disposition ne tient cependant pas suffisam- ment compte de la forme de l'écoulement qui, en fin de compte 5 est déterminée par l'aérodynamique Le terme aérody- namique se rapporte 'ici à l'écoulement des matières à broyer ou des matières broyées avec le courant d'air ou de gaz de protection circulant dans le broyeur. L'invention a pour but de réduire dans un dispositif du type précité les pertes d'énergie dues aux conditions aérodynamiques. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les éléments de cloisons formant chambres des différents outils de broyage sont disposés essentiellement radialement et tangentiellement par rapport à un cercle de révolution Dans le cadre de l'invention, cela signifie que des légers écarts par rapport à la direction rigoureu- sement radiale ou tangentielle peuvent être utiles pour l'optimisation de l'opération de broyage- En ce sens, un mode de réalisation préféré de l'invention est caractérisé- par le fait que les éléments de cloisons éloignés des arbres des plateaux rotatifs et disposés essentiellement radialement présentent un angle d'avance de 0 à 20 par rapport au sens de rotation En revanche, les éléments de cloisons essentiellement radiaux et proches des arbres des plateaux rotatifs peuvent être inclinés d'un angle de retard de O à 20 par rapport au sens de rotation De préférence, l'angle est compris entre 10 et 15 ou exactement égal à 15 o L'invention apporte une amélioration considérable de l'effet de broyage, à savoir dans le sens d'une amélio- ration du rendement, c'est-à-dire dans le sens d'une réduction de la quantité d'énergie à mettre en oeuvre pour un travail 0 ESS 2 63 043 de broyage déterminé Cela est dû à une amélioration de l'interaction entre l'écoulement des matières à broyer du point de chargement central vers l'évacuation périphérique des matières broyées, étant donné que les angles d'impact réalisés sont probablement particulièrement efficaces;et que l'on évite la formation de tourbillons qui ne contribuent en rien au broyage à impact. De plus, l'optimisation du broyage est favorisée par le fait que les éléments de cloisons essentiellement tangentiels qui présentent un angle d'avance par rapport au sens de rotation forment avec l'arbre de leur plateau rotatif un angle de O à 200 Ici aussi,-l'angle est compris, de préférence, entre 10 et 15 ou exactement égal à 15 0. L'inclinaison des éléments de cloisons disposés radialement outangentiellement peut varier à l'intérieur des limites ci-dessus-à savoir en fonction de la rangée dans laquelle se trouvent les outils debroyage et/ou en fonction de la dimension du broyeur et de la fréquence de rotation des plateaux Il est avantageux de donner à la face arrière des outils de broyage par rapport au sens de rotation un profil d'écoulement, c'est-à-dire une forme plus ou moins aérodynamique, dans-le sens de la moitié de la forme bien connue en goutte ou encore d'aile portante située en quelque sorte du côté du bord de fuite Les éléments de cloisons-et le profil d'écoulement peuvent être réalisés en caoutchouc ou en matière plastique, alors que les axes de support sont généralement en acier Dans le mode de réalisation comportant des éléments de cloisons: disposés en croix, des profils d'écoulement peuvent également être disposés entre: les éléments de cloisons dans les ehambres arrière, dans le sens de rotation Il est avantageux de monter les outils de broyage de manière réglable autour des axes de support entre les plateaux rotatifs, ee quipermet de régler l'orientation des éléments de cloisons en fonction des problèmes de broyage spéciaux Si -desbagues stabilisa- trices sont placées dans le courant de matière à broyer de telle façon qu'une-surface annulaire soit soumise à l'effort exercé par le courant de matière à broyer, il est préférable 2536304 X suivant l'invention de donner -à la face annulaire, vue en coupe radiale et recevant le courant de matière à broyer, une forme convexe et de la munir ainsi d'un matelas de matière broyée lorsque le dispositif est en fonctionnement. Le rendement du broyage peut être amélioré par des mesures supplémentaires qui sont essentielles en combi- naison avec les mesures d-écrites La combinaison est caracté- risée par le fait que les plateaux rotatifs sont équipés de- bagues de délimitation de l'espace de broyage dans lesquelles sont engagés les axes de support ou qui sont traversées par lesdits axes de support et entre lesquelles s'engagent les bagues stabilisatrices des axes de support associés respectivement à l'autre plateau rotatif, et que les bagues de délimitation de l'espace de broyage ainsi que les bagues stabilisatrices forment dans la région des plateaux rotatifs du côté des outils de broyage, une paroi de délimitation de l'espace de broyage qui est continue à l'exception de fentes annulaires et qui présente, de préférence, une surface plane lisse Dans ce contexte, un mode de réalisation préféré de l'invention est caractérisé par le fait que les parois de délimitation de l'espace de broyage élargissent l'espace de broyage radialement vers l'extérieur Les bagues de délimitation de l'espace de broyage ainsiique les bagues stabilisatrices forment avec le plateau rotatif associé aux bagues de délimitation de l'espace de broyage des espaces annulaires ou des fentes annulaire qui sont ventilés. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une coupe schématique radiale du dispositif de broyage d'un appareil selon l'in- vention. La figure 2-est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1. La figure 3 représente, à plus grande échelle, le détail B de l'objet de la figure 2. La figure 4 représente, à plus grande échelle, le détail C de la figure 1. La figure 5 représente un autre mode de réalisa- tion de l'objet de la figure 1. La figure 6 est une section transversale d'un autre mode de réalisation de la bague stabilisatrice. Le dispositif représenté au-dessin sert au broyage par chocs de matières à broyer, en particulier de matières minérales telles que du charbon, du schiste bitu- mineux, etc et il comprend principalement un carter de broyeur et un dispositif de broyage Etant donné que l'inven- tion concerne la conformation du dispositif de broyage, lecarter du broyeur n'a pas été représenté pour des raisons de clarté. Le dispositif de broyage comprend deux plateaux mobiles 1 tournant ensens inverse et-portant des outils de broyage 2, 3 disposés en cercles concentriques espacés les uns des autres Les outils de broyage sont constitués par un axe de-support 2 sur lequel sont fixées des éléments 3 de cloisons formant des chambres Les extrémités des axes de support 2 éloignées des plateaux rotatifs sont réunies par des bagues stabilisatrices 4 Les plateaux rotatifs 1 sont montés à leur tour sur des arbres 5 qui-ne sont indiqués que schématiquement Le carter du broyeur présente une entrée centrale de chargement de matière-à broyer ainsi qu'une sortie périphérique pour l'évacuation des matières broyées (non indiquée). Sur les plateaux rotatifs 1 sont montées des bagues 6 de délimitation de l'espace de broyage dans lesquelles sont engagés les axes de support 2 Entre les bagues 6 de délimitation de l'espace de broyage desdif'- férents plateaux 1 s'engagent les bagues stabilisatrices 4 des axes de support 2 associés respectivement à l'autre plateau 1 La disposition choisie est telle que les bagues 6 de délimitation de l'espace de broyage ainsi que les bagues stabilisatrices 4 forment, dans la région des plateaux rotatifs 1 du côté des outils de broyage, une paroi homogène 4,6 de délimitation de l'espace de broyage, qui n'est interrompue que par des fentes annulaires 7 Dans l'exemple de réalisation et selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les parois 4,,6 de délimitation de l'espace de broyage présentent, dans les figures 1 à 5, une surface plane De préférence, la surface est traitée de façon à ne présenter qu'une faible rugosité Il va de soi qu'aussi bien les arbres 5 sur lesquels sont montés les plateaux rotatifs i que les plateaux 1 eux-mêmes, les bagues 6 de délimitation de l'espace de broyage et les bagues stabilisatrices 4 sont usinéesavec des-tolérances très étroites et que les influences de faux-rond et de balourd l O sont éliminées, comme cela est de règle pour des machines tournant à grande vitesse. Dans le mode de réalisation suivant les figures 1 à 4, les parois 4,6 de délimitation de l'espace de broyage sont parallèles I 1 ressort de la figure 5 que, pour agir sur l'aérodynamisme des rapports, les parois 4,6 de délimi- tation de l'espace de broyage peuvent également être évasées vers l'extérieur Pour l'homme de l'art, la figure 5 montre que l'inverse est également possible. Les axes de support 2 sont équipés d'éléments 3 de cloisons disposés radialement par rapport à l'axe Les axes de support 2 sont montés sur les plateaux i de façon à pouvoir être réglés, à savoir de telle façon que leur réglage diffère dans les Différents cercles d'outils de broyage Le réglage différent est réalisé de telle façon que les éléments de cloisons disposés en croix sont orientés essentiellement radialement et tangentiellement par rapport au cercle de rotation des différents outils de broyage 2, 3. it 1 ressort de la figure i que les bagues 6 de délimitation de l'esoace de broyage ainsi que les bagues stabilisatrices 4 forment avec le plateau i associé aux bagues 6 des espaces annulaires ou fentes annulaires 8 qui sont ventilés On remarquera au dessin que l'invention prévoit, à cet effet, une arrivée centrale d'air ou de gaz comprimé 9 à travers les arbres 5 des plateaux 1, les bagues 6 présentant des alésages 10 qui relient les espaces ou fentes annulaires 8. les 1 uss 6 de délimitation de 11 es ace de broyg,-e eut Entre oagues sta Isatices caque paroi 4 peut également comporter des bagues à labyrinthe 11, comme cela ressort de la figure 4. On remarquera:notamment à la figure 3 que les éléments 3 de cloisons des différents outils de broyage 2,3 formant des chambres sont disposés essentiellement radiale- -5 ment et tangentiellement par rapport à un cercle de rotation. Les lignes en traits mixtes pour les éléments 3 de cloisons disposés essentiellement radialement et éloignés des arbres des plateaux rotatifs 1 montrent que les éléments 3 disposés radialement peuvent présenter unangle d'avance a de O à 20 par rapport au sens de rotation En revanche, les éléments de cloisons disposés essentiellement radialement et proches des arbres 5 des plateaux 1 peuvent être inclinés d'un angle de retard a de O à 20 par rapport-au sens de rotation Indépendamment de cela, les éléments 3 essentielle- ment tangentiels qui présentent un angle d'avance par rapport - au sens de rotation peuvent former avec l'arbre de Ieur plateau rotatif un angle de O à-20 , qui n'a pas été indiqué. L'orientation précise des éléments de cloisons dépend alors de la rangée dans laquelle se trouvent les outils de broyage 2, 3, de la dimension du broyeur et de la -fréquence de rotation. Il ressort également de la figure 3 que les ou- tils de broyage 2, 3 présentent à leur face arrière par rapport au sens de rotation un profil d'écoulement 12 de forme aérodynamique Dans l'exemple de réalisation et selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les profils d'écoulement-12 sont alors disposés, entre les éléments de cloisons 3, dans les chambres 13 délimitées vers '"arrière par rapport au sens de rotation Cela est partieulièrement recommandé pour le mode de réalisation repr 6 senté qui comporte des éléments 3 de cloisons qui sont disposes en croix par rapport à la section transversale de ltaxe des axes de support 2 Les éléments de cloisons 3 et les profils d'écoulement 12 peuvent être réalisés en caoutchouc. Pour le mode de réalisation d'une bague stabilisatrice j représentée à la figure 6, on remarquera en outre, que la face 14 de la bague recevant le courant de matière à broyer présente, en coupe radiale, une forme convexe et 2536304 ' qu'elle est de ce fait munie d'un matelas de matière broyée lorsque le dispositif est en fonctionnement Il va de soi que ce mode de réalisation ne comprend pas d'éléments 6 de délimitation de l'espace de broyage. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le broyage par chocs de matières à broyer, en particulier de matières minérales, comprenant un carter de broyeur et un dispositif de broyage comportant deux plateaux mobiles tournant en sens inverse et portant des outils de broyage disposés en cercles concentriques espacés les uns des autreso Les outils de broyage-étant constitués par un axe de support sur lequel sont fixés, radialement par rapport à l'axe de support, des éléments de cloisons formant des chambres, les extrémités des axes de support éloignées des plateaux rotatifs étant réunies par des bagues stabilisatrices, et le carter du broyeur présentant, en outre, une entrée centrale de chargement de matières à broyer ainsi qu'une sortie pour l'évacuation périphérique des Matières broyées, caractérisé par le fait que les éléments/de cloisons, formant des chambres, des différents outils de broyage ( 2, 3) sont disposés essentiellement radialement et tangentiellement par rapport à un cercle de rotation. 2 Dispositif selon la revendication 1,. caractérisé par le fait que les éléments ( 3) de cloisons essentiellement radiaux et éloignés des arbres ( 5) des plateaux rotatifs ( 1) sont inclinés par rapport au sens de rotation d'un angle d'avance (a) de O à 20 . 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les éléments ( 3) de cloisons essentiellement radiaux et proches des arbres ( 5) des plateaux rotatifs ( 1) sont inclinés par rapport au sens de rotation d'un angle de retard (a) de O à 20 ' 4 Dispositif selonl'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les éléments ( 3) de cloisons essentiellement tangentiels et présentant un angle d'avance par rapport au sens de rotation sont inclinés d'un angle (a) de 0 à 20 en direction de l'arbre ( 5) de leur plateau rotatif ( 1). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que les outils de broyage ( 2, 3) présentent sur leur face arrière par rapport au sens de rotation un profil d'écoulement ( 12). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les éléments ( 3) de cloisons et le profil d'écoulement ( 12) sont réalisés en caoutchouc ou en matière plastique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans le mode de réalisation comportant des éléments de cloisons disposés en croix, caractérisé par le fait que des profils d'écoulement ( 12) sont disposés entre les élément de cloisons ( 3) dans les chambres ( 13) situées en arrière par rapport au sens de rotation. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les outils de broyage ( 2, 3) sont disposés dans les plateaux rotatifs ( 1) de façon à pouvoir être déplacés autour des axes de support ( 2) et que, de ce fait, l'orientation des éléments de cloisons ( 3) est réglable. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans le mode de réalisation dans lequel l'une des faces des bagues stabilisatrices reçoit le courant de matière à broyer, caractérisé par le fait que la face ( 14) de la bague recevant le courant de matière à broyer présente, en coupe radiale, une forme convexe et qu'elle porte de ce fait un matelas de matière broyée lorsque le dispositif est en fonctionnement. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait que sur les plateaux rotatifs ( 1) sont montées des bagues ( 6) de délimitation de l'espace de broyage dans lesquelles sont engagés les axes de support ( 2) ou qui sont traversées par les axes de support ( 2) et entre lesquelles s'engagent respectivement les bagues stabilisatrices ( 4) des axes de support ( 2) de l'autre plateau rotatif ( 1), et que les bagues ( 6) de délimitation de l'espace de broyage ainsi que les bagues stabilisatrices ( 4) forment, dans la région des plateaux rotatifs ( 1), du côté des outils de broyage, une paroi homogène ( 4,6) de délimitation de l'espace de broyage qui n'est interrompue que par des fentes annulaires ( 7) et qui présente, de préférence, une surface plane lisse. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les parois ( 4,6) de délimitation de l'espace de broyage élargissent l'espace de broyage (M) radialement vers l'extérieur. 12. Dispositif selon l-une des revendications ou 11, caractérisé par le fait que les bagues ( 6) de délimitation de l'espace de broyage ainsi que les bagues stabilisatrices ( 4) forment avec le plateau rotatif ( 1) associé auxdites bagues ( 6) des espaces ou fentes annulaires ( 8) et en ce que ceux-ci sont ventilés