Brevet FR2607408A1 — publié le 19880603

L'invention concerne un broyeur perfectionné et plus particulièrement un broyeur fin à impact, de même qu'un procédé pour broyer une poudre dans un tel appareil. Selon l'invention, un broyeur pour réduire des poudres comprend une entrée de poudre pour l'introduction d'un matériau pulvérulent à broyer, une première tuyèrepour l'insufflation d'un gaz, un premier venturi disposé axialement en ligne avec la première tuyère, dont il est espacé par l'entrée de poudre, une surface de broyeur à impact montée sous un angle de renvoi ou de rebondissement par rapport à l'axe de la première tuyère et du premier venturi, une seconde tuyère pour l'insufflation d!un gaz, disposée à distance de la surface de broyeur à impact et dont l'axe longitudinal est transversal à la ligne de réflexion par ladite surface de l'axe de la première tuyère et du premier venturi, une chambre de séparation cylindrique possédant une paroi circonférentielle, des sorties pour le gaz ayant servi ou broyage et pour la poudre broyée, ainsi qu'une dispositif d'ali- mentation qui traverse la paroi circonférentielle précitée et qui comporte un second venturi aligné axialement avec la seconde tuyère et servant à l'introduction de matériau pulvérulent dans la chambre de séparation cylindrique. Bien que le broyeur selon l'invention comporte la chambre cylindrique précitée en tant que chambre de séparation, il est à noter que celle-ci peut agir également à la façon d'un désintégrateur à jet de gaz, par l'impact de particules de poudre entre elles et, si désiré, du fluide gazeux supplémen- taire peut être introduit dans cette chambre par une ou plusieurs tuyères à gaz. Ainsi qu'il ressort de la description qui va suivre, le broyeur selon l'invention est une combinaison d'un broyeur à impact avec un second ensemble à tuyère, lequel sert à entraî- ner le matériau pulvérulent - projeté contre la surface d'impact et renvoyé par celle-ci - dans un second courant gazeux et à amener ce courant à la chambre de séparation, o une réduction supplémentaire peut s'opérer. La présence de la seconde tuyère augmente le débit du matériau pulvérulent à travers le broyeur en réduisant la pression sur le côté décharge ou côté de renvoi de la surface d'impact, ce qui est une conséquence de l'effet de la seconde tuyère et du second venturi combiné à elle. L'appareil selon l'invention convient particulièrement pour réduire du matériau pulvérulent à une petite plage granulo- métrique déterminée et en particulier pour réduire les types de poudres, tels que les pigments, qui permettent de changer les propriétés du produit par la variation de la finesse du produit. Les pigments inorganiques, tels que le blanc de titane, la silice, des silicates, des oxydes d'aluminium, des pigments à base d'antimoine, des pigments de calcium, le noir de carbone, l'oxyde de fer, l'oxyde de plomb, l'oxyde de zinc et la zircone, conviennent tous pour être broyés dans l'appareil perfectionné selon l'invention. D'autres matières, telles que des pigments organiques colorés et des produits pharmaceutiques, peuvent également être broyés dans l'appareil en utilisant un gaz de broyage ou de désintégration adéquat. L'appareil construit conformément à l'invention peut avoir toute taille convenablement choisie en vue de l'obtention d'un débit désiré de poudre broyée à la sortie et il est utili- sable, sur toute forme particulière désirée, en tant que broyeur de laboratoire et jusqu'à une unité de production industrielle. Les dimensions des première et seconde tuyères, des premier et second venturis et de la chambre cylindrique dépendent du débit désiré en poudre broyée et il en va de même pour ce qui concerne le débit du gaz de broyage ou de transport des tuyères. Les tuyères et les rétrécissements des venturis coor- donnés peuvent avoir des dimensions choisies dans une gamme éten- due et les gaz insufflés à travers les tuyères peuvent avoir des pressions d'alimentation choisies pour correspondre aux dimen- sions des tuyères et en vue de l'obtention des caractéristiques nécessaires sur le produit fini. Un mode de réalisation préféré du broyeur selon l'invention possède un rapport d'environ 11:1 de la section rétrécie du premier venturi à la section de la première tuyère et un rapport d'environ 16:1 de la section rétrécie du second venturi à la section de la seconde tuyère, pour un fonctionnement sous une pression de 2 MPa. N'importe quel fluide gazeux adéquat peut être employé pour entraîner et transporter le matériau à broyer à travers l'appareil. On peut utiliser de la vapeur ou un gaz inerte aussi bien que de l'air. Le fluide gazeux peut être chauffé, si désiré. S'il s'agit de vapeur, le degré de surchauffage détermine la température du fluide gazeux employé. De manière générale, les fluides gazeux introduits dans les deux tuyères auront une pression d'au moins 0,5 MPa et de préférence d'au moins 1 MPa. La description qui va suivre montre que les deux tuyères sont alimentées séparément en gaz. Dans un mode de réa- lisation particulier, la seconde tuyère est alimentée avec un débit de vapeur qui peut atteindre le double de celui alimentant la première tuyère. Si désiré, du gaz supplémentaire peut être introduit dans la chambre de séparation par une ou plusieurs entrées prévues dans la paroi circonférentielle de cette chambre. La quantité totale de gaz introduit dans la chambre de séparation par ces entrées supplémentaire de la paroi circonférentielle peut égaler à peu près ou être inférieure à la quantité de gaz introduit dans le broyeur par la première tuyère. Le broyeur selon l'invention peut être fabriqué de n'importe quel matériau adéquat, d'acier inoxydable par exemple et les différentes parties d'un broyeur particulier sont réali- sables aussi en céramique, si désiré. Une surface d'impact faite d'un matériau céramique adéquat a moins tendance à provoquer la contamination indésirée du produit par l'introduction de petites quantités de fer. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé, dont la figure 1 est une vue schématique d'un broyeur selon l'invention, partie en élévation et partie en coupe, et la figure 2 est une coupe horizontale schématique de cet appareil. Comme représenté sur la figure 1, le broyeur comprend une première tuyère 1, formant un injecteur de poudre, qui est axia- lement alignée avec mais disposée à distance d'un premier venturi 2. Entre la tuyère 1 et le venturi 2 se trouve une entrée 3 de matériau pulvérulent, en bas d'une trémie 4. Une surface de chocs 5 est montée pour recevoir le matériau issu du venturi 2 et pour renvoyer la poudre broyée vers une seconde tuyère 6 qui débite dans un second venturi 7 axialement aligné avec elle. Le second venturi 7 forme un dispositif d'alimentation en poudre, destiné à introduire de la poudre dans une chambre cylindrique 10 par une entrée de poudre 8 ménagée dans la paroi circonférentielle 9 de cette chambre. La paroi cylindrique 9 de la chambre 10 présente en outre un certain nombre d'entrées de gaz 11 qui sont mutuelle- ment espacées et servent à introduire des quantités supplémentaires de gaz dans la chambre cylindrique 10. Celle-ci est pourvue, au centre,d'une évacuation de gaz 12 située en regard et axialement alignée avec une évacuation de poudre broyée 13. Pendant le fonctionnement, le matériau pulvérulent à broyer est introduit au moyen de la trémie 4 et par l'entrée d'alimentation 3, à partir de laquelle il est entraîné dans le courant de gaz débité par la tuyère 1. Le gaz est envoyé à travers le venturi 2, ensemble avec le matériau entrainé, puis dirigé sur la surface de chocs 5 o se produit un broyage, sous l'effet de l'impact avec cette surface, avant que le matériau ne soit renvoyé vers la seconde tuyère 6. Le gaz sortant de cette seconde tuyère entraîne le matériau renvoyé par la surface de chocs 5 et, sous l'influence du second venturi 7, il se produit une réduction de pression en même temps qu'une augmentation du débit du matériau pulvérulent à broyer depuis la trémie 4 à la surface de chocs 5. Le matériau broyé, après son entraînement et son passage à travers le second venturi, est dirigé à peu près tangentiellement et par l'entrée 8 dans la chambre cylindrique 10, o des quantités supplémentaires de gaz sont introduites par les entrées 11, ce qui augmente le débit de gaz dans la chambre 10 et accroit l'effet de broyage ou de réduction obtenu dans cette chambre par l'impact des particules entre elles. Pendant le trans- port du fluide gazeux et des particules broyées vers la région centrale de la chambre 10, la vitesse d'écoulement du gaz devient insuffisante pour supporter les particules broyées, lesquelles sortent de la chambre par l'évacuation de particules 13, tandis que le gaz ayant servi au processus sort, éventuellement ensemble avec une fraction de matériau très fin, par l'évacua- tion de gaz 12. L'exemple suivant illustre l'invention sans toutefois en limiter la portée. Exemole On introduit de la vapeur sous une pression de 2 MPa et avec un débit de 145 kg/h par la tuyère I d'un broyeur construit comme représenté sur les figures 1 et 2 des dessins. On introduit un pigment sous forme de blanc de titane non broyé par la trémie 4 et l'entrée 3 dans le jet de vapeur, à un débit de 220 kg/h. Par la seconde tuyère 6, on introduit de la vapeur sous une pression de 1,6 MPa et avec un débit de 190 kg/h. On ne fait pas entrer de la vapeur par les entrées supplémentaires 11. Le rapport global vapeur/pigment est de 1,5:1. Le produit broyé obtenu est équivalent à celui obtenu par une double désintégration à jet de fluide avec un rapport vapeur/pigment de 3,2:1. La pression mesurée en un point situé entre la plaque de chocs et la seconde tuyère 6 correspond approxi- mativement à un huitième de la pression mesurée à la sortie du second venturi 7, ce qui indique clairement l'effet de la seconde tuyère 6 sur la pression côté décharge de la première tuyère 1. R E V EN D I C A T I ON S 1. Broyeur destiné au broyage de matériau pulvérulent, comprenant une entrée de poudre, un injecteur de poudre et une plaque de chocs, caractérisé en ce que l'injecteur de poudre est une première tuyère (1) pour un gaz, qui est axialement alignée avec un premier venturi (2) dont elle est espacée par l'entrée de poudre (3), la plaque de chocs (5) ou surface de broyeur à impact est montée sous un angle de renvoi par rapport à l'axe de la première tuyère et du premier venturi, une seconde tuyère (6) pour un gaz est prévue à distance de la surface d'impact (5) avec son axe longitudinal transversal à la ligne de renvoi de l'axe de la première tuyère (1) et du premier ven- turi (2), le broyeur comporte une chambre de séparation cylin- drique (10) avec une paroi circonférentielle (9) dans laquelle sont ménagées des sorties (12, 13) pour le gaz ayant servi au processus et pour la poudre broyée, et la paroi circonférentielle (9) est traversée par un dispositif d'alimentation constitué par un second venturi (7) qui est axialement aligné avec la seconde tuyère (6) et sert à l'introduction de matériau pulvérulent dans la chambre de séparation cylindrique (10). 2. Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la section rétrécie du premier venturi (2) à la section de la première tuyère (1) est d'environ 11:1. 3. Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la section rétrécie du second venturi (7) à la section de la seconde tuyère (6) est d'environ 16:1. 4. Broyeur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la chambre de séparation cylindrique (10) forme un désintégrateur à jet de fluide. 5. Broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les sorties (12, 13) pour le gaz ayant servi au processus et pour la poudre broyée sont situées sur l'axe de la chambre de séparation cylindrique (10). 6. Broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre de séparation cylindrique (10) est pourvue d'une ou de plusieurs entrées supplémentaires (11) dans sa paroi circonférentielle (9). 7. Broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est fabriqué en acier inoxydable. 8. Procédé pour broyer une poudre dans un broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à insuffler un gaz à travers la première tuyère (1) et le premier venturi (2) et à introduire en même temps une poudre à broyer à travers l'entrée de poudre (3), de manière qu'elle soit entraînée par le gaz insufflé, qu'elle soit projetée contre la surface de broyeur à impact et qu'elle soit renvoyée par cette surface, à insuffler un gaz à travers la seconde tuyère (6) et le second venturi (7) dans la chambre de séparation cylindrique (10), de manière que le matériau pulvérulent renvoyé par La sur- face de broyeur à impact (5) soit entraîné, à séparer la poudre broyée du gaz dans la chambre de séparation (10) et à évacuer la poudre broyée et le gaz séparément de cette chambre. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gaz est de la vapeur. 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le gaz est amené à la première tuyère (1) et à la seconde tuyère (6) sous une pression d'au moins 0,5 MPa.