Brevet FR2606294A1 — publié le 19880513

La présente invention concerne un broyeur à cages qui peut broyer des matières dures comme des pierres. Un broyeur à cages classique comporte une plu- ralité de rotors du type-cage comportant chacun une plu- ralité de broches en céramique d'une manière telle qu'ils puissent tourner dans des directions opposées tandis que les matières dures sont introduites dans un volume cen- tral du broyeur à cages de façon que les matières dures puissent être broyées. Un exemple d'un tel broyeur à cages est décrit dans le brevet US 4 580 736. Dans un tel broyeur à cages classique, les broches en céramique sont supportées par des arbres por- teurs respectifs. Un adhésif est disposé entre chacun des arbres porteurs et la broche en céramique supportée par lui de telle sorte que les broches en céramique soient fixées sur les arbres porteurs. En conséquence, si une partie d'une certaine broche céramique est usée, il faut remplacer la totalité à la fois de la broche céra- mique usée et de l'arbre porteur la supportant pour remettre en place une nouvelle broche céramique et un nouvel arbre porteur. Pour effectuer cette opération, du fait que les arbres porteurs et leurs éléments cor- respondants doivent être démontés, il faut relativement longtemps et les frais sont élevés. L'objet de cette invention est de créer un laminoir à cage dans lequel une broche en céramique puisse être aisément réparée à un faible cout et puisse fonctionner pendant une longue période de temps. Conformément à cette invention, un broyeur à cages comprend un carter, un disque supporté de façon tournante à l'intérieur du carter, une pluralité d'arbres porteurs fixés chacun par une extrémité sur ledit disque de façon à former une cage, un bandage fixé sur l'autre extrémité de chacun des arbres porteurs, une pluralité de broches en céramique comportant chacune un trou tra- versant dans lequel est placé un des arbres porteurs de façon à supporter une des broches en céramique et des moyens pour fixer de façon séparable les arbres porteurs et les broches en céramique sur le disque et le bandage. Les arbres porteurs sont placés librement dans les bro- ches en céramique, respectivement, de telle sorte que les broches puissent être tournées autour des arbres quand les moyens de fixation se trouvent dans une con- dition de desserrage. Les moyens de fixation comprennent de préfé- rence: (a) une pluralité d'écrous venant se visser cha- cun sur une partie filetée male de chaque extrémité des arbres porteurs afin de fixer d'une manière séparable les broches en céramique sur le bandage et sur le disque; (b) un organe d'espacement et un élément élastique places entre une extrémité de chacun des arbres porteurs et le disque ainsi qu'un organe d'espacement et un élément élastique placés entre l'autre extrémité de chacun des arbres porteurs et le bandage; et (c) une première plaque de base sur laquelle sont fixées de nombreuses garnitures en céramique, la première plaque de base étant placée entre le bandage et l'élément élastique,ainsi qu'une seconde plaque de base sur laquelle sont fixées de nom- breuses garnitures en céramique, la seconde plaque de base étant placée entre le disque et l'élément élastique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexes dans lesquels: la Figure i est une vue en perspective sché- matique montrant un broyeur-à cages conforme à une réa- lisation de cette invention; la Figure 2 est une vue en coupe schématique montrant un mécanisme placé dans un carter du broyeur à cages représenté sur la Figure 1; la Figure 3 est une vue en coupe montrant des garnitures en céramique et leurs parties correspondantes dans le broyeur à cages; la Figure 4 est une vue en perspective mon- trant une garniture en céramique pour un bandage; la Figure 5 est une vue en perspective mon- trant une autre garniture en céramique; et la Figure 6 est une vue en coupe montrant un bandage et son élément correspondant, selon une autre réalisation de cette invention. En référence à la Figure 2, plusieurs broches 7 formées d'un matériau céramique sont réparties de façon à former une cage. Chacune des broches 7 en céramique comporte un trou de traversée 7a le long de son axe et dans ce trou est monté librement avec un petit jeu un arbre porteur 11. L'arbre porteur 11 comporte aux deux extrémités une partie filetée mâle lla. Un écrou 13 est vissé sur la partie filetée mâle lla de chaque extrémité des arbres porteurs 11 de telle sorte que les extrémités des arbres porteurs 11 soient fixées de façon séparable sur un disque 3 et un bandage 9 de forme annulaire. Comme le montre la Figure 3, une plaque de base 54, un élément élastique tel qu'une bande en caout- chouc 57, et un organe d'espacement 56 sont disposés entre le bandage 9 et une extrémité de chacune des bro- ches en céramique 7 ainsi qu'entre le disque 3 et l'autre extrémité de chacune des broches en céramique. Quand les écrous 13 sont vissés sur les parties filetées mâles lia, le disque 3 et le bandage 9 sont poussés de façon à se rapprocher des extrémités des broches en céramique 7 en opposition à l'élasticité de la bague en caoutchouc 57 de telle sorte que les arbres porteurs 11 et les broches en céramique 7 puissent être fixes sur le bandage 9 et sur le disque 3 de façon à former une cage. De nombreuses garnitures 50 en matière céra- mique sont fixées sur la plaque de base 54 au moyen d'un adhésif et selon une disposition continue afin de former un anneau. Un trou 51 est formé dans chacune des garni- tures 50 en céramique, comme indiqué sur la Figure 4. La bague en caoutchouc 57 et l'organe d'espacement 56 sont disposés dans le trou 51. Un écrou 58 est placé à l'intérieur de l'organe d'espacement 56 et il vient se visser sur la partie filetée male lla de chacun des arbres porteurs 11 afin de fonctionner comme un organe d'espacement. Une bague en caoutchouc 59 est disposée entre l'écrou 58 et une extrémité de la broche en céra- mique 7. Des garnitures en céramique 40, 60 recouvrent la périphérie du disque 3 et du bandage 9 dans une condi- tion fixe. Chacune des garnitures en céramique 40, 60 comporte une partie concave ou convexe de façon à être fixée sur ou séparée de la partie concave ou convexe correspondante du disque 3 et du bandage 9. La Figure 1 représente un broyeur à cages conforme à cette invention. Le carter 2 du broyeur est fixé par l'intermédiaire d'un chassis 18 sur un socle 1. Comme le montre la Figure 2, deux disques 3, 4 sont disposés concentriquement à l'intérieur du carter 2 parallèlement entre eux. Une partie centrale du disque 3 est jointe à une extrémité d'un arbre d'entraînement 5. Une partie centrale du disque 4 est jointe à un autre arbre d'entraînement 6. Les arbres d'entraInement 5, 6 sont supportés coaxialement par des paliers (non repré- sentés) et sont accouplés à des moteurs (non représentés) respectivement d'une manière telle qu'ils puissent tourner dans des directions opposées. Plusieurs broches 7 en céramique sont fixées de façon séparable sur le disque 3 et sur le bandage 9 t606t94 de forme annulaire à intervalles réguliers afin de for- mer un gros rotor du type-cage, tandis que plusieurs broches 8 en céramique sont fixées de façon séparable sur le disque 4 et le bandage 10 de forme annulaire à intervalles réguliers pour former un petit rotor du type-cage. Chacune des broches 7, 8 en céramique comporte le long de son axe un trou de traversée dans lequel est monté avec du jeu un arbre porteur 11 ou 12. Les arbres porteurs 11, 12 sont fixés sur les disques 3, 4 au moyen d'écrous respectifs 13, 14. Egalement, les arbres 11, 12 sont fixés sur les bandages 9, 10 au moyen d'écrous respectifs 13, 14. Bien que deux cages soient utilisées dans la réalisation représentée, cette invention peut être appli- quée à un broyeur à cages comportant une seule cage, quatre cages ou six cages. D'une façon générale, à mesure que la dimension désirée pour le produit broyé final di- minue, le nombre nécessaire de cages est augmenté. Ega- lement, il est possible d'obtenir une diversité de gradations de produits en changeant la vitesse du broyeur à cages. Le carter 2 a sensiblement une forme cylin- drique, bien qu'il ne soit pas limité à une telle forme. En fonctionnement, les matières dures sont introduites, par l'intermédiaire d'une entrée d'une trémie 15, dans une partie centrale de la cage la plus petite à proximité de l'arbre d'entraînement 6. Les ma- tières dures sont d'abord broyées par les broches en céramique 8 et elles se déplacent vers l'extérieur. Ces matières broyées subissent encore un broyage par les broches en céramique 7. Finalement, les matières se déplacent vers l'extérieur à partir des broches en céramique 7 de telle sorte qu'elles soient encore broyées par des plaques d'écrasement 17 fixées sur une surface intérieure du carter 2 de manière à devenir le Sos,,' produit broyé final. Ensuite, le produit broyé final tombe par gravité au travers d'une sortie inférieure 16 du carter 2. Plusieurs couvercles 34, 35 sont fixés sur une surface intérieure du carter 2. La petite cage va être décrite en détail comme un exemple typique d'application de cette inven- tion, bien que celle-ci puisse être également appliquée à la fois à la petite cage et à la grande cage. Chaque arbre porteur 11 est monté de façon libre dans la broche en céramique 7, par exemple avec un jeu d'environ 1 mm. Il n'est pas prévu d'adhésif dans l'intervalle de jeu. En conséquence, la broche en céramique 7 peut être tournée autour de l'arbre porteur 11 lorsque les écrous 13, 58 sont desserrés. Plusieurs parties concaves ou convexes sont formées de façon rapprochée ou continue sur le côté intérieur du disque 3. Une pluralité de garnitures céramique 30, comportant chacune une partie concave ou convexe, sont fixées surles parties concaves ou convexes correspondantes du disque 3 de manière à recouvrir le côté intérieur du disque 3. Les garnitures 30 en céramique, ayant chacune une forme d'éventail ou de trapeze, sont rapprochées l'une de l'autre de telle sorte que prati- quement aucun jeu ne soit créé entre les garnitures 30 en céramique. Une extrémité de l'arbre porteur 11 pé- nètre au travers d'un trou ménagé dans chaque garniture en céramique 30. Une pluralité de garnitures en céramique 40, comme le montre la Figure 5, sont fixées de façon rappro- chées ou continue sur la périphérie du disque 3 de ma- nière à le recouvrir. Chacune des garnitures en céramique comporte une partie convexe 40a qui est engagée dans dans une partie concave du disque 3. Une pluralité de garnitures en céramique 60, 90, 2606t94 semblables aux garnitures en céramique 40, sont fixées de façon rapprochée ou continue sur les parties périphé- riques extérieure et intérieure du bandage 9 de façon à les recouvrir. Comme le montre la Figure 4, chaque garniture en céramique 50 a une forme d'éventail et de trapèze. Un trou 51 est ménagé dans une partie centrale de la garniture en céramique 50. L'arbre porteur 11 pénètre légèrement au travers du trou 51. Une partie en gradins 52 est formée le long du trou 51. Une extrémité de l'arbre porteur 11 est in- troduite dans le trou du disque 3 et reçoit par sa partie filetée male lla l'écrou 13 de façon à fixer d'une ma- nière séparable la broche en céramique 7 sur le disque 3, tandis que l'autre extrémité de l'arbre porteur 11 est introduite dans le trou 9a du bandage 9 et reçoit par sa partie filetée male lia l'écrou 13 de façon à fixer d'une manière séparable la broche en céramique 7 sur le bandage 9. L'écrou 13 est positionné dans le trou 9a du bandage 9. Comme le montre la Figure 2, le disque 4 est recouvert par un grand nombre de garnitures en céramique 31 qui sont semblables aux garnitures en céramique 30 prévues d'une manière analogue sur le disque 3. Les garnitures en céramique 31, ayant une forme d'éventail ou de trapèze, sont réparties de façon rapprochée ou continue sur le disque 4 selon une disposition concave- convexe. Une pluralité de garnitures en céramique 41, semblables aux garnitures en céramique 40, sont fixées étroitement sur la périphérie extérieure du disque 4 selon une disposition convexe-concave. Le bandage 10 est recouvert par un grand nombre de garnitures en céramique 51, semblables aux garnitures en céramique 50 prévues de façon analogue dans le bandage 9. Un grand nombre de garnitures en 2606t94 céramique 61, 91, semblables aux garnitures en céramique , sont fixées étroitement sur les parties périphériques intérieure et extérieure du bandage 10 d'une façon ana- logue au bandage 9. Les garnitures en céramique comportent chacune une partie convexe, comme indiqué sur la Figure 5, de façon à avoir une bonne durée de service et une excellente résistance et à pouvoir être fabriquées aisément et efficacement fixées sur ou séparées des dis- ques et des bandages. Comme adhésifs pour la fixation des garnitures en céramique sur les bandages et sur les disques, on peut utiliser une résine époxy ou tout autre liant. Les garni- tures en céramique sont de préférence formées de maté- riaux céramique à base d'alumine ou de nitrure de sili- cium. En référence à la Figure 1, on va expliquer en détail, comme exemple typique, la relation entre l'arbre porteur 11 et le bandage 9. De nombreuses garnitures en céramique 50, représentées sur la Figure 4, sont fixées étroitement selon une forme annulaire sur le bandage 9 par l'in- termédiaire d'une plaque de base métallique 54 de forme annulaire et au moyen d'un adhésif. Chacune des garni- tures en céramique 50 comporte un trou 51. La partie filetée mâle lia de chaque arbre porteur 11 est intro- duite dans le trou 51 de chaque garniture en céramique et dans le trou 9a du bandage 9. L'organe d'espacement 56 en céramique est mis en place dans le trou 51 de la garniture en céramique 50 d'une manière telle qu'une surface extérieure de l'organe d'espacement 56 en céramique entre partiellement en contact avec une surface intérieure du trou 51. Une extrémité de l'or- gane d'espacement 56 entre en contact avec une extré- mité de la broche en céramique 7 tandis qu'un élément élastique, tel qu'une bague en caoutchouc 57, est dis- posé entre l'autre extrémité de la broche en céramique 7 et la plaque de base 54. Par fixation de l'écrou 13 sur la partie filetée male lia de l'arbre porteur 11, la plaque de base 54, la bague en caoutchouc 57 et l'organe d'espacement 56 sont comprimés par et entre la broche en céramique 7 et le bandage 9 en opposition à l'élasti- cité de la bague en caoutchouc 57 de façon à être fixes l'un avec l'autre. Un écrou métallique 58 est vissé sur la partie filetée male lia de l'arbre porteur 11 et fonctionne comme un organe d'espacement. Une bague en caoutchouc 59 est disposée de façon séparable entre une extrémité de la broche en céramique 7 et l'écrou 58. Un grand nombre de garnitures en céramique 55, semblables aux garnitures en céramique 50, sont fixées étroitement sur le côté extérieur du bandage 9. Un chapeau 53 est emmanché de façon séparable dans le trou 9a du bandage 9. La Figure 6 représente une garniture en céra- mique 60 modifiée, comportant une partie concave qui doit être fixée sur une partie convexe correspondante d'un bandage 9 modifié. Conformément à cette invention, il n'est pas prévu d'adhésif entre la broche en céramique 7 et l'arbre porteur 11 et cet arbre porteur 11 est engagé librement dans la broche en céramique 7 de façon qu'il existe un certain jeu entre eux. En conséquence, la broche en céramique 7 peut être tournée dans une direction dési- rée autour de l'arbre porteur 11 quand les écrous 13 sont desserrés. Par exemple, si une certaine partie de la broche en céramique, et en particulier une partie frontale de celle-ci a subi une usure notable, cette broche en céramique 7 est tournée, après le desserrage des écrous 13, jusqu'à ce qu'une partie non-usée de 2?o6t94 cette broche 7 vienne se placer dans une position fron- tale o la majorité des matières dures sont broyées par la broche en céramique 7. A ce moment, il n'est pas nécessaire de démonter l'arbre porteur 11. Si la broche en céramique est graduellement tournée à chaque fois qu'une partie avant de cette broche est usée, il est possible de réutiliser d'une manière répétée cette broche en céramique 7 de telle sorte que sa durée de service soit allongée. Même si une certaine broche ancienne 7 est remplacée par une neuve, l'ancien arbre porteur la sup- portant peut être réutilisé. En conséquence, l'entretien est aisé et le cot de réparation est faible. Si l'élément élastique tel que la bague en caoutchouc 57 et l'organe d'espacement 56 sont utilisés en combinaison, il est facile de monter et de démonter le bandage 9, les broches en céramique 7, les arbres porteurs 11 et le disque 3. La force de serrage des écrous 13 peut être ajustée d'une manière telle que les broches en céramique 7 puissent automatiquement tourner autour de l'arbre porteur 11 si l'élasticité de la bague en caoutchouc 57 est faible, pendant le fonctionnement du broyeur à cages. Si l'élément élastique 57 est résistant à la chaleur, le broyeur à cagespeut fonctionner à une température élevée du fait que la dilatation thermique de la broche en céramique 7, de l'arbre porteur 11, du bandage 9, du disque 3 et d'autres parties peut être absorbée par l'élément élastique 57. Si la plaque de base 54 est placée entre l'élément élastique 57 et le bandage 9, la plaque de base 54 absorbe toute la force de fixation de la broche en céramique 7 ainsi que la force centrifuge se produisant en cours de rotation. Si la plaque de base 57 est directement en contact avec le bandage 9 et les garnitures en céra- mique 60, 90 comme le montre la Figure 3, aucune force de cisaillement n'est exercée sur les garnitures en céramique 60, 90 de manière à obtenir une grande résis- tance. Si une surface extérieure de l'organe d'es- pacement 56 entre en contact avec une surface intérieure de chacune des garnitures en céramique 50, le produit broyé ne peut pas pénétrer entre ces parties de sorte que la bague en caoutchouc 57 et d'autres éléments ne sont pas endommagés et peuvent être utilisés pendant une longue période de temps. Si toutes les surfaces des bandages et des disques sont recouvertes par les garnitures en céramique, leur durée de service peut être augmentée. Bien entendu la présente invention n'est nul- lement limitée aux modes de réalisation décrits et re- présentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. 2506t91 REVENDICATIONS 1. Broyeur à cages, caractérisé en ce qu'il com- prend: - un carter (2); - un disque (3; 4) supporté de façon tournante à l'intérieur du carter (2); - une pluralité d'arbres porteurs (11) fixes chacun par une extrémité sur le disque (3; 4) de façon à former une cage; - un bandage(9; 10) fixé sur l'autre extrémité de chacun des arbres porteurs-(il); - une pluralité de broches (7) en céramique com- portant chacune un trou de traversée (7a) dans lequel est engagé un des arbres porteurs (11) de façon à sup- porter une des branches en céramique (7); - des moyens (13, lia) pour fixer de façon sépa- rable les arbres porteurs (11) et les broches en céramique (7) sur le disque (3; 4) et le bandage (9; 10); - les arbres porteurs (11) étant disposés de façon lâche dans les broches en céramique (7), respecti- vement de manière que ces dernières puissent être tour- nées autour des arbres (11) quand les moyens de fixation (13, lia) se trouvent dans une condition de desserrage. 2. Broyeur à cages selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent une pluralité d'écrous (13) venant se visser chacun sur une partie filetée mâle (lia) de chaque extrémité des arbres porteurs (11) en vue de la fixation séparable des broches en céramique (7) sur le bandage (9; 10) et le disque (3; 4). 3. Broyeur à cages selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent en outre un organe d'espacement (56) et un élément élas- tique (57) disposés entre une extrémité de chacun des arbres porteurs (11) et le disque (3; 4), ainsi qu'un 2606?94 organe d'espacement (56) et un élément élastique (57) disposés entre l'autre extrémité de chacun des arbres porteurs (11) et le bandage (9, 10). 4. Broyeur à cages selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent en outre une première plaque de base (54) sur laquelle sont fixées de nombreuses garnitures en céramique (50), la première plaque de base (54) étant placée entre le bandage (9) et l'élément élastique (57), et une seconde plaque de base sur laquelle sont fixées de nombreuses garnitures en céramique, cette seconde plaque de base étant placée entre le disque (3; 4) et l'élément élas- tique (57). 5. Broyeur à cages selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un écrou (13) est vissé sur chacune des parties filetées mâles (11a) des arbres porteurs (11) de façon à fonctionner comme un organe d'espacement, et un élément élastique (57) est placé entre l'écrou (58) et chaque extrémité des broches en céramique (7). 6. Broyeur à cages selon la revendication 1, caractérisé en ce que de nombreuses garnitures en céramique (30, 40, 50, 60, 90; 31, 41, 51, 61, 91) sont fixées étroitement sur le disque (3, 4) et le ban- dage (9; 10) selon une disposition convexe-concave de façon à recouvrir le disque (3; 4) et le bandage (9; 10). 7. Broyeur à cages selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments élastiques (57) sont résistants à la chaleur. 8. Broyeur à cages selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaque de base (54) est direc- tement en contact avec le bandage (0) et les garnitures en céramique (50). 9. Broyeur a cages selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une surface extérieure de chacun des organes d'espacement (56) est en contact avec une surface intérieure de chacune des garnitures en céramique (50).