Brevet FR2559681A1 — publié le 19850823

La présente invention se rapporte à un broyeur à mar- teaux qui comporte un rotor tournant à grande vitesse et dont les marteaux sont articulés sur leurs pivots entre les disques de ce rotor, solidaires en rotation de l'arbre de ce dernier, ce broyeur étant destiné notamment à réduire en morceaux un mélange de matières métalliques et non métal- liques. Les broyeurs à marteaux de ce genre servent à concasser des matières diverses, les marteaux répartis sur la périphé- rie du rotor et logés entre les disques de celui-ci étant articulés sur des pivots. Le rotor est disposé dans une enveloppe fermée et a une grande vitesse de rotation. Ces broyeurs à marteaux sont utilisés par exemple pour réduire en morceaux les carrosseries de vieilles automobiles, ces carrosseries étant d'abord cassées par les marteaux, puis compactées et broyées et réduites en petits morceaux. Ces opérations de concassage, de déformation et de compactage de la matière ont lieu surtout dans la partie inférieure de la zone de broyage, entre les marteaux et la paroi inté- rieure de l'enveloppe. La surface extérieure des disques du rotor ne participe que très peu, ou même pas du tout à ces opérations. A la partie supérieure de la zone de broyage, la matière est projetée à grande vitesse contre la paroi et compactée. Cette matière est transformée et concassée dans cette zone de broyage jusqu'à ce que ses morceaux aient été réduits à une grosseur qui leur permette de sortir par des ouvertures grillagées de la partie inférieure de ladite zone ou à l'endroit o ils sont en suspension à la partie supérieure de cette zone. Les opérations de saisie, de concassage, de déformation, de compactage, de transport et d'éjection sont décisives pour le rendement d'un broyeur à marteaux de ce genre et pour la qualité du produit obtenu. Dans les broyeurs à mar- teaux actuels, à rotor auquel sont fixés des disques, ceux- ci représentent bien une partie importante de la surface de ce rotor, mais ils ne servent surtout qu'à loger les pivots des marteaux. En raison de leur forme, ils ne partici- pent que très peu ou pas du tout aux opérations cruciales pour le rendement du broyeur et pour la qualité du produit obtenu. L'invention concerne un broyeur à marteaux comportant un rotor à disques, dans lequel ces derniers améliorent le concassage, la déformation et le compactage et peuvent exercer une action dans ces opérations. Conformément à l'invention, les bords des disques du rotor comportent des surfaces agrandies et constituant oppor- tunément des surfaces de déformation et de compactage. Du fait de cette configuration, les disques du rotor prennent une part importante dans les opérations de saisie, de concassage, de déformation, de compactage, de transport et d'éjection, décisives pour le rendement du broyeur et la qualité du produit obtenu. La forme décrite, donnée aux bords de ces disques, c'est-à-dire la formation de surfaces plus grandes et aidant au concassage et à la transformation, augmente le rendement du broyeur et améliore la qualité du produit obtenu. On entend par "surfaces de déformation et de compactage" des configurations dans lesquelles, au lieu d'être lissées et de correspondre à la surface du disque, ces surfaces présen- tent des modifications qui les font agir à la façon de sur- faces de transformation supplémentaires de la matière qu'il- s'agit de broyer et transformer. Au cours du concassage d'un mélange de matières métal- liques et non métalliques, en particulier, mais aussi au cours du concassage d'une matière exclusivement métallique, tous les éléments du broyeur sont soumis à une forte usure, aussi bien les marteaux que, par exemple, les disques du rotor. Afin d'éviter d'avoir à remplacer souvent l'ensemble des dis- ques, en raison de leur usure favorisée par leur intégration avantageuse dans le processus de concassage, les surfaces de déformation et de compactage sont formées, conformément à une caractéristique de l'invention, sur des pièces profilées ayant la conformation de segments et fixées amoviblement à ces disques. Avec cette disposition, il suffit de remplacer ces pièces profilées lorsqu'elles sont usées. Du fait de la simplification du montage, ces pièces qui aident au concassage et à la transformation peuvent être remplacées plus tôt, c'est-à-dire ont toujours leur pleine efficacité. Dans une forme de réalisation de l'invention, les sur- faces de déformation et de compactage comportent des arêtes de percussion et de coupe, des surfaces d'entraînement et des arêtes de concassage. Grâce à cette configuration oppor- tune de ces surfaces de déformation et de compactage, il existe des zones et surfaces de traitement appropriées pour les diverses opérations de transformation. Par suite, outre les marteaux, d'autres éléments du rotor interviennent aussi systématiquement, de manière avantageuse, dans le processus de transformation. En particulier, selon une caractéristique de l'inven- tion, la surface du rotor ne représente pas simplement une enveloppe, mais est formée d'un ensemble de surfaces de défor- mation et de compactage ou de pièces façonnées, entrecoupées de vides. Il y a, par suite, sur la surface périphérique du rotor, de nombreuses surfaces de transformation supplémen- taires de ce genre. Les marteaux sont fixés aux disques du rotor par l'intermédiaire de pivots. S'il faut remplacer ces marteaux, il suffit de retirer ces pivots de manière à permettre auxdits marteaux de tomber ou de pouvoir être enlevés. Pour tirer parti de ce montage avantageux, les pièces façonnées sont, conformément à une autre caractéristique de l'invention, fixées à ces pivots ou tourillons. Quand ceux-ci sont dégagés, les pièces façonnées respectives le sont aussi et peuvent être remplacées par des neuves. Par ailleurs, il est relativement onéreux ou compliqué de dégager les pivots, notamment si seuls quelques marteaux ou seules quelques pièces façonnées sont à remplacer. Pour diminuer ces frais, conformément à une autre caractéristique de l'invention, les pièces façonnées sont fixées directement aux disques du rotor, elles y sont par exemple vissées sur l'aile de leur U, les vis devant autant que possible être noyées afin de faciliter le montage et de les empêcher par ailleurs d'être détériorées par usure. Pour que les pièces façonnées soient bien ajustées, elles enserrent entièrement ou partiellement les bords des disques du rotor et sont appliquées contre la surface périphé- rique de ces derniers. Cela assure leur bon ajustement et permet, en même temps, de mettre complètement à profit pour les opérations de transformation la masse en rotation plus grande obtenue par une configuration appropriée des bords des disques. Pour que les pièces façonnées soient bien appliquées sur les bords des disques, elles ont une configuration en U, les arêtes extérieures de leur arc en U étant chanfreinées et ayant donc en section droite une forme trapézoïdale. Ce chanfreinage des arêtes extérieures fournit d'autres sur- faces de transformation de la matière destinée à être concas- sée. Il forme en particulier des arêtes de coupe supplémen- taires, qui ont une action positive sur le broyage, ainsi qu'on l'a expliqué. Selon une autre caractéristique, afin de protéger les pivots, d'une part et de former, d'autre part, d'autres arêtes de coupe et de percussion, les pièces façonnées comportent des moyeux d'articulation qui en font saillie d'un côté. Ces moyeux font corps avec ces pièces ou y sont usinés de manière à former encore d'autres surfaces de traitement, en particu- lier des arêtes de coupe et de percussion. Dans une forme de réalisation particulièrement avan- tageuse de l'invention, les faces d'extrémité des disques du rotor ou les pièces façonnées forment une surface périphé- rique en dents de scie. Cette configuration crée, dans le sens de la rotation des arêtes de coupe, de percussion, des surfaces d'entraînement et des arêtes de concassage particu- lièrement nombreuses et bien accentuées. Celles-ci correspon- dent au nombre des segments ou des pièces façonnées et, en fonction du mode de fixation aux disques, il y en a autant que de segments ou même plus. On obtient cette forme en dents de scie de manière simple et commode en divisant la surface périphérique en tronçons ou segments dont le rayon augmente continuellement dans le sens de la rotation. On peut obtenir directement cette configuration en dents de scie de la surface périphérique. aussi bien en utilisant des pièces façonnées qu'en façonnant directement les disques de la manière voulue. Suivant la matière et la configuration, les frais de fabrication sont plus faibles, soit avec des pièces façonnées, soit avec des disques continus. L'invention est caractérisée en particulier en ce qu'elle permet de réaliser un broyeur à marteaux dont il est possible de faire varier le rendement indépendamment de la configuration du passage de décharge ou de la position de l'arbre du rotor, les disques de ce rotor participant plus ou moins au processus de transformation. Grâce à la grandeur des surfaces de déformation et de compactage et à la forme qui leur est donnée, ces disques contribuent opportunément, pour la première fois, au rendement du broyeur et à l'action sur la qualité du produit obtenu. Les frais supplémentaires d'usinage à la configuration correspondante des disques ou de leurs bords sont plus que compensés par cette augmentation du rendement et cette amélioration de la qualité.. De plus, l'usure est opportunément limitée à celle d'éléments qui peu- vent être remplacés simplement et sans grands frais. De la sorte, également, les éléments essentiels pour la transforma- tion peuvent être remplacée assez tôt pour que l'on dispose toujours d'éléments optimaux pour cette transformation. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif, sur lesquels la figure 1 est une coupe d'un broyeur à marteaux dont le rotor est représenté en élévation latérale; la figure 2 est une vue en perspective d'une pièce façonnée à surfaces de déformation et de compactage optimales; la figure 3 est une vue en bout d'une pièce façonnée destinée à coopérer avec les marteaux; la figure 4 est une élévation latérale d'un disque du rotor; la figure 5 est une coupe longitudinale partielle d'un disque; et la figure 6 est un plan d'un rotor. Le broyeur à marteaux 1 représenté sur la figure 1 est un appareil appelé couramment "shredder", destiné en par- ticulier à réduire en morceaux les carrosseries de vieilles automobiles. L'enveloppe 2 de ce broyeur a une conformation analogue à celle d'un ventilateur, la matière qu'il s'agit de concasser y étant introduite par une rampe et par un passage d'entrée 3. Les marteaux 8, 9 disposés sur le rotor entre ses disques 6,7, servent à la fois d'organes d'intro- duction et de concassage. La matière est réduite en morceaux parce que ces marteaux 8,9 l'entraînent, la compriment et la font avancer sur la platine de broyage 4. Les disques 6, 7 sont solidaires de l'arbre 10 du rotor, alors que les marteaux 8,9 sont articulés sur ces disques 6,7 par des pivots 11,12 ou des tourillons 13. Le passage de sortie à la partie supérieure de l'enveloppe 2, c'est-àdire dans son couvercle, est désigné par 14. Comme déjà mentionné, les marteaux 8,9 sont articulés de manière à tourner librement sur les tourillons 13. Ces marteaux 8,9 sont retirés ou mis en place par enlèvement de ces tourillons 13. Si la vitesse du rotor 5 est assez grande, lesdits marteaux 8,9 s'orientent radialement vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge et ils transforment, de la manière décrite, la matière amenée au broyeur 1. Les opérations de saisie, de concassage, de déformation, de compactage, de transport et d'éjection ont une importance déterminante sur le rendement du broyeur à marteaux 1 et sur la qualité du produit qui est obtenu. Ce sont essentiellement les marteaux 8,9 et les disques 6,7 du rotor, conformés de la manière voulue décrite, qui participent à ces opérations, ces marteaux 8,9 coopérant avec la platine de broyage 4. Les disques 6, 7 sont intégrés dans le processus de transformation grâce à une configuration ou une modification de la surface 17 de leurs bords 16. Ces bords forment des surfaces 18 de déformation et de compactage et, à cet effet, dans la forme de réalisation représentée à titre d'exemple, ils portent des pièces façonnées 20, 21, 22, 23 conformées de manière correspondante. La figure 2 montre la configuration des pièces profi- lées 20, 21, 22, la figure 3 représentant celle de la pièce 23. Du fait de cette configuration opportune, les surfaces 18 de déformation et de compactage de ces pièces comportent des arêtes 24 de percussion et de coupe, des surfaces d'entraînement 25 et des arêtes de concassage 26. A ce propos, comme le montre en particulier la figure 5, les pièces profilées 20, 21, 22 en forme de U sont posées ou enfoncées comme des chapeaux sur les bords 16 des disques du rotor. Ces segments en U 28 sont chanfreinés sur leurs arêtes exté- rieures 27, ce qui donne des arêtes de concassage 26 supplé- mentaires. Ainsi que le montre notamment la figure 5, les flancs 29, 29' sont appliqués contre les bords 16 des disques. En plus, des arêtes 24 de percussion et de coupe et des surfaces d'entraînement 25 précitées, d'autres arêtes et surfaces analogues 24', 25' sont formées du fait que les moyeux d'articulation 30 font saillie latéralement d'un côté au moins. Cette configuration des moyeux facilite aussi le montage de la pièce 23, dont la configuration est représentée sur la figure 3 et qui est destinée à être montée à proximité des marteaux 8, 9, ainsi qu'on l'expliquera en regard de la figure 6. Ces éléments supplémentaires, arêtes 24 de percusssion et de coupe, surfaces d'entraînement 25 et arêtes de concas- sage 26, ainsi que les surfaces correspondantes 18 de déformation et de compactage ont pour act Iton d(le ili eux en rai - ner la matière dans l'enveloppe 2 et Sur la platine de broyage 4, de réduire cette matière en morceaux encore plus petits, de mieux la déformer et la compacter, de mieux la transporter le long de cette platine 4 et enfin de faciliter aussi son éjection par le passage de sortie 14. Il en résulte dans l'ensemble une amélioration du rendement du broyeur 1 et un accroissement de la qualité du produit obtenu. Ainsi que le représente la figure 4, les pièces pro- filées 20, 21, 22 et 23 sont montées sous la forme de segments sur des parties 31 des disques 6 et 7 du rotor. Elles ont la même configuration, de sorte qu'elles sont interchangeables, à l'exception de la pièce 23, qui doit être adjacente aux marteaux 8, 9 comme le montre la figure 6. Les parties 31 ou les couronnes 6, 7 ont une configuration en dents de scie, car leur rayon augmente progressivement d'un côté, dans le sens de la rotation. Il se forme ainsi un ressaut d'une pièce à l'autre. Elles forment dans leur ensemble la surface péri- phérique en dents de scie décrite. Ces ressauts servent avan- tageusement au concassage en formant les arêtes précitées 24 de percussion et de coupe, les surfaces d'entratnement servant, comme expliqué, à saisir, transporter et éjecter la matière, ainsi qu'à la déformer et la compacter. La surface périphérique 33 en dents de scie décrite représente donc une forme de réalisation particulièrement avantageuse. L'ajustage serré et précis des pièces façonnées 20, 21, 22, 23 sur les disques 6 et 7 est assuré par une adaptation correspondante de la surface périphérique intérieure 33' à la surface péri- phérique 33 de ces disques. Les pièces 20 ou leurs segments 31 sont interchangeables, comme déjà dit, ce qui est du reste aussi le cas pour les pièces 23. La figure 6 est un plan de la surface 34 du rotor. Les pivots des marteaux sont désignés par 11, 12; 11', 12' et 11", 12", respectivement. Comme représenté, ces marteaux sont répartis selon une disposition déterminée sur toute cette surface 34 et sont désignés par 8, 9; 8', 9'; 8", 9" et 8"', 9"' respectivement. La figure 6 montre encore qu'il est ménagé sur toute la surface du rotor des vides 35, 36, qui sont essentiels pour l'action des surfaces 18, 19 de déformation et de compactage, tous ces vides 35,36 ayant en principe la même configuration. Il va de soi qu'il est possible d'apporter diverses modifications au broyeur à marteaux représenté et décrit sans s'écarter du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Broyeur à marteaux qui comporte un rotor tournant à grande vitesse et dont les marteaux sont articulés sur des pivots et montés entre les disques de ce rotor, lesquels sont solidaires en rotation de l'arbre de ce dernier, broyeur destiné notamment à concasser un mélange de matières métalli- ques et non métalliques et caractérisé en ce que les bords (16) des disques (6,7) comportent des surfaces (17) agrandies et ayant opportunément l'action de surfaces (18) de déforma- tion et de compactage. 2. Broyeur à marteaux selon la revendication 1, carac- térisé en ce que des pièces profilées (20, 21, 22), qui coo- pèrent avec les surfaces (18) de déformation et de compactage, ont la forme de segments et sont fixées amoviblement aux bords (16) des disques (6,7) du rotor. 3. Broyeur à marteaux selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les surfaces (18) de déformation et de com- pactage présentent des arêtes (24) de percussion et de coupe, des surfaces (25) d'entraînement et des arêtes (26) de concas- sage. 4. Broyeur à marteaux selon la revendication 2, carac- térisé en ce que l'ensemble, soit des surfaces (18) de défor- mation et de compactage, soit des pièces profilées (20, 21, 22), forme la surface extérieure (34) du rotor, entrecoupée de vides (35,36). 5. Broyeur à marteaux selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les pièces profilées (20, 21, 22), sont fixées, soit aux pivots (11,12), soit aux tourillons (13) des marteaux (8,9). 6. Broyeur à marteaux selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les pièces profilées (20, 21, 22) sont fixées directement aux disques (6,7) du rotor. 7. Broyeur à marteaux selon l'une des revendications et 6, caractérisé en ce que les pièces profilées (20,21,22) enserrent au moins partiellement les bords (16) des disques (6,7) du rotor et sont appliquées contre la surface périphé- rique (32) de ces disques. 8. Broyeur à marteaux selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les pièces profilées (20, 21, 22) ont une forme en U, les arêtes extérieures (27) de la partie en U (28) étant chanfreinées et donc trapézoïdales en section droite. 9. Broyeur à marteaux selon la revendication 5, carac- térisé en ce que les pièces profilées (20,21,22) comportent des moyeux d'articulation (30) qui en font saillie d'un côté. 10. Broyeur à marteaux selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une surface périphérique (33) en dents de scie est formée, soit par les bords (16) des disques du rotor, soit par les pièces profilées (20,21,22) 11. Broyeur à marteaux selon la revendication 10, caractérisé en ce que la surface périphérique (33) est divisée en segments (31) dont le rayon augmente constamment dans le sens de la rotation.