Brevet FR2617740A1 — publié le 19890113

La présente invention concerne les appareils servant à réduire en menus fragments les matériaux de différentes duretés et a notamment por objet des concasseurs à cône. L'invention peut être utilisée dans les laveries métalliques des entreprises de sidérurgie et de métallurgie des métaux non ferreux. La principale caractéristique technologique des concasseurs sont le degré de fractionnement et la possibilité de régler la grosseur désirée du produit traité. Il est souhaitable d'élever le taux d'automatisation du fonctionnement des concasseurs, par exemple, d'assurer leur fonctionnement continu tout en garantissant la stabilité du rendement et du degré de fractionnement. Dans les concasseurs à cone, la stabilité des caractéristiques indiquées est déterminée principalement par la stabilité de la valeur de la fente de déchargement formée entre les cônes extérieur et intérieur, qui peut varier grandement pendant l'exploitation, par exemple, par suite de l'usure des surfaces de travail blindées des cônes; Pour assurer la valeur requise de la fente de déchargement, les concasseurs à cône utilisent habituellement un dispositif servant à régler la valeur de la fente de déchargement. Les possibilités de réglage du concasseur à cône en vue d'obtenir la grosseur désirée du produit sont fonction des particularités constructives du dispositif conférant les oscillations giratoires au cône interieur. On connalt un concasseur à cône (voir "Aide-mémoire du mécanicien de la laverie métallique", par A.S.Donchenko et autres auteurs, 1975, page 50), comprenant un corps, un cône exterieur creux lié audit corps à l'aide d'un assemblage fileté, un cône intérieur installé dans la cavité du cône extérieur de façon à former une fente de déchargement entre les deux cônes, à pouvoir tourner autour de son axe et à effectuer des oscillations giratoires par rapport au centre. situé sur l'axe du cône extérieur, un arbre disposé coaxialement par rapport au cône intérieur et couplé rigidement à ce dernier, et un dispositif destiné à imprimer des oscillations giratoires-au cône intérieur et monté sur l'arbre avec la possibilité de tourner autour dudit arbre et lié à la commande par l'intermédiaire d'un couple d'engrenages coniques.Dans-le concasseur à cône décrit, le dispositif de réglage de la valeur de la fente de déchargement est constitué par l'assemblage fileté du corps et du cône extérieur tandis que le réglage de la fente est réalisé en déplaçant le cône extérieur par rapport au cône intérieur suivant la verticale, grâce à sa rotation dans le filetage. Cette opération ne peut être effectuée qu'après la vidange de la cavité de concassage du produit à traiter; donc, il faut arrêter le processus technologique, ce qui aboutit à la diminution du rendement. Dans le concasseur donné, le dispositif imprimant les oscillations giratoires au cône intérieur est constitué par un excentrique de commande assurant un angle concret imposé de nutation des oscillations giratoires, déterminé par la valeur d'excentricité de l'excentrique ce qui réglemente, à son tour, le taux de compression du matériau dans la cavité de concassage entre les cônes et, par conséquent, détermine un taux de fractionnement concret qui ne dépasse pas habituellement cinq. Dans le concasseur décrit, la nécessité de modifier le degré de fractionnement, c'est-à-dire la nécessité de modifier le réglage en vue d'obtenir la grosseur désirée du produit traité impose de remplacer l'excentrique de commande par un autre excentrique caractérisé par une autre excentricité, et le degré de fractionnement plus élevé ainsi obtenu s'accompagne généralement d'une baisse du rendement. La possibilité de modififier le degré de fractionnement, c'est-à-dire de régler le concasseur en vue de réaliser la grosseur désirée du produit, dans de larges limites, sans provoquer la baisse du rendement, est offerte par le concasseur à cône dans lequel le dispositif imprimant des oscillations giratoires est constitué par un vibreur à balourd monté sur l'arbre du cône intérieur par l'intermédiaire d'un palier lisse et lié au pignon mené du couple conique par l'intermédiaire dtun arbre flexible, par exemple d'un arbre à cardan, disposé coaxialement par rapport au cône extérieur (US,A,4073446). Le fait d'équiper le concasseur d'un vibreur à balourd permet de remplacer les liaisons cinématiques stables existant entre les cônes et propres aux concasseurs à excentriques de commande par des liaisons dynamiques. Il en résulte que le cône intérieur a la possibilité de rouler directement sur le cône extérieur en l'absence du matériau dans l'espace entre les cônes. Ce mode d'action des cônes permet de fractionner une couche épaisse de matériau, le degré de fractionnement allant jusqu'à 20 et le matériau étant versé par gravité dans le concasseur directement depuis la trémie. De plus, il est possible de réaliser un vibreur à balourd ayant un moment statique variable, ce qui permet de modifier facilement le degré de fractionnement du produit dans les limites de 4 à 20, sans nuire au rendement. La variation du moment statique du vibreur à balourd assure l-a variation de la force centrifuge qu'il développe et, par conséquent, de la force de fractionnement, ce qui aboutit à la variation du taux de déformation du matériau et, en fin de compte, au changement de la grosseur du produit. Cependant, le concasseur à cône décrit utilise un dispositif de réglage de la fente de déchargement, dont la conception est analogue à celle du dispositif équipant le concasseur déjà décrit, c'est-à-dire que dans le cas du présent concasseur, on est également obligé d'arrêter le processus technologique et de vidanger la cavité de concassage pour procéder au réglage de la fente de déchargement. On connait également un concasseur à cône comprenant un corps, un cône.extérieur creux immobilisé dans le corps, un cône intérieur monté dans la cavité du cône extérieur de façon à former une fente de déchargement formée entre les connes, auquel est conférée la possibilité de tourner autour de son axe et d'effectuer des oscillations giratoires par rapport au centre situé sur l'axe du cône extérieur, un arbre disposé sur le même axe que le cône intérieur et couplé rigidement à ce dernier, un dispositif de réglage de la fente de déchargement, comportant un mécanisme de déplacement rectiligne alternatif de l'arbre suivant l'axe, lié par son élément moteur à l'extrémité libre de l'arbre par l'intermédiaire d'une articulation à rotule à centrage automatique, et un dispositif imprimant des oscillations giratoires au cône intérieur, monté sur l'arbre de façon à pouvoir glisser sur ce dernier et tourner autour dudit arbre, et lié à la commande par l'intermédiaire d'un couple conique, dont le pignon mené est disposé concentriquement par rapport à l'axe de déplacement de l'élément moteur du mécanisme de déplacement rectiligne alternatif et porte un orifice dépassant le diamètre de l'arbre (KRUPP "Kubria-Kegelbrecher"). Dans le concasseur susmentionné, le dispositif imprimant des oscillations giratoires au cône intérieur est constitué par une bague excentrique montée sur l'arbre du cône intérieur par l'intermédiaire d'un palier lisse et couplée rigidement par sa face inférieure d'about au pignon menée du couple conique. A la différence des dispositifs de réglage de la fente de déchargement décrits précédemment, le dispositif utilisé dans ce concasseur est réalisé sous la forme d'un mécanisme de déplacement alternatif, d'un vérin hydraulique, dont l'élément moteur assure le déplacement alternatif de l'arbre du cône intérieur et, par conséquent, du cône intérieur lui-même par rapport au cône extérieur rendu solidaire du corps, ce qui aboutit au changement de la valeur de la fente de déchargement du concasseur.Ce mode de réglage ne nécessite pas d'évacuer le matériau traité de la cavité de concassage formée entre les cônes, améliore les possibilités du réglage technologique du concasseur, simplifie sa construction. Il apparat la possibilité d'automatiser le processus de réglage de la valeur de la fente de déchargement en mettant des moyens suffisamment simples en oeuvre. Néanmoins, tous les inconvénients indiqués à la description du concasseur à excentrique de commande sont propres au concasseur examiné. Il est à signaler que, dans le concasseur à cône décrit, la disposition centrale du vérin hydraulique, suivant l'axe du cône extérieur, ne permet pas d'utiliseur le vibreur à balourd dont la commande est constituée par un arbre flexible disposé au centre, comme dispositif imprimant des oscillations giratoires au cône intérieur. On s'est donc proposé de mettre au point un concasseur à cône qui permettrait d'utiliser, comme dispositif imprimant des oscillations giratoires au cône intérieur, le vibreur à balourd connu, dont les éléments de liaison avec la commande seraient réalisés de façon à -permettre, dans ce même concasseur, d'utiliser le mécanisme de déplacement rectiligne alternatif de l'arbre du cône intérieur le long de l'axe du cône extérieur en tant que dispositif de réglage de la valeur de la fente de déchargement. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un concasseur à c8ne comprenant un corps, un cône extérieur creux rendu solidaire du corps, un cône intérieur monté dans la cavité intérieure du cône extérieur de façon à former une fente de déchargement formée entre les cônes, et à tourner autour de son axe et à effectuer des oscillations giratoires par rapport au centre situé sur l'axe du cône extérieur, un arbre disposé sur le même axe que le csne intérieur et couplé rigidement à ce dernier, un dispositif de réglage de la valeur de la fente de déchargement, comportant un mécanisme de déplacement rectiligne alternatif de l'arbre le long de l'axe, lié par son élément moteur à l'extrémité libre de l'arbre du cône intérieur par l'intermédiaire d'une articulation à rotule à centrage automatique, et un dispositif imprimant des oscillations giratoires au cône intérieur, monté sur l'arbre de ce dernier, avec la possibilité de glisser et de tourner autour de l'arbre et lié à la commande par l'intermédiaire d'un cople conique, dont le pignon mené est disposé coaxialement par rapport à l'axe de déplacement de l'élément moteur du mécanisme de déplacement alternatif et comporte un orifice central, dont le diamètre dépasse celui de l'arbre du cône intérieur, caractérisé, selon l'invention, en ce que le dispositif imprimant des oscillations giratoires au cône intérieur est constitué par un vibreur à balourd présentant une surface d'appui sphérique, en ce qu'on a prévu, sur l'orifice du pignon suivant le pourtour, une arête ayant une surface sphérique apropriée à coopérer avec la surface d'appui sphérique du vibreur à balourd et à former, avec cette dernière1 une articulation à rotule à centrage automatique et en ce que la face du pignon porte un poussoir appelé à coopérer avec le vibreur à balourd et à transmettre les couple moteur à ce dernier. Pour élever la fiabilité du concasseur à cône, il est avantageux de mettre le centre de la sphère de l'articulation à rotule entre le vibreur à balourd et le pignon en coincidence avec le centre des oscillations giratoires du cône intérieur. Le concasseur à cône conforme à la présente invention assure la stabilisation sûre de la valeur requise de la fente de déchargement et son réglage tant en régime manuel qu'en régime automatique, permet le réglage facile en vue d'obtenir la grosseur désirée du produit dans de larges limites sans nuire au rendement, est caractérisé par la simplicité de construction et la fiabilité de fonctionnement. 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 d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec référence au dessin non limitatif annexé unique représentant une vue en coupe du concasseur à cône conforme à l'invention. Le concasseur à cône, représenté sur la figure, comporte un corps 1, un cône extérieur creux 2 couplé rigidement au corps 1, uri cône intérieur 3, monté dans la cavité du cône extérieur 2 de façon à former une cavité de concassage 4 et une fente de déchargement 5 formée entre les surfaces actives des cônes 2, 3 revêtues d'un blindage 6. Le cône intérieur 3 comporte un arbre 7 disposé coaxialement par rapport au cône 3 et fixé rigidement à ce dernier. L'extrémité supérieure, faisant saillie, de l'arbre 7, est mise dans la douille de guidage 8 ayant une articulation à rotule 9 et fixée dans la traverse 10 du cône extérieur 2, ce qui permet au cône creux 3 de tourner autour de son axe de symétrie et d'effectuer des oscillations giratoires par rapport au centre 11, situé sur l'axe du cône extérieur 2, approximativement à la partie médiane de la douille 8, suivant sa hauteur.Le concasseur à cône selon l'invention comporte un dispositif de réglage de la valeur de la fente de déchargement 5 comprenant un mécanisme 12 de déplacement rectiligne alternatif de l'arbre 7 suivant l'axe, dont l'élément moteur 13 est lié à l'extrémité libre de l'arbre 7 par l'intermédiaire d'un articulation 14 à rotule à centrage automatique. Selon le mode de réalisation de l'invention que l'on vient de décrire, le mécanisme de déplacement rectiligne alternatif 12 de l'arbre 7 est constitué par un vérin hydraulique monté dans le goulot 15 du corps 1 et muni d'un raccord 16 destiné à l'amenée de fluide moteur dans la cavité du vérin hydraulique. De plus, le concasseur à cône comprend un dispositif imprimant des oscillations giratoires au cône intérieur 3, constitué par un vibreur à balourd 17, lié à la commande (non représentée) par l'intermédiaire d'un couple d'engrenages coniques 18, 19, dont le pignon mené 18 est en liaison avec l'arbre de la commande et dont le pignon menant 19 est monté sur le goulot 15 du corps 1 coaxialement par rapport au vérin hydraulique, par l'intermédiaire d'un palier 20. Le pignon 19 présente un orifice central 21, dont le diamètre dépasse celui de l'arbre 7 d'une valeur tenant compte de ses déplacements pendant les oscillations giratoires du cône intérieur 3. Le vibreur à balourd 17 est monté sur l'arbre 7 au moyen d'un palier cylindrique 22 et possède un moment statique variable.Il comprend trois poids "a", "b" et "c" dont les poids "a" et "c" sont montés immobiles, et le troisième "b" est monté avec possibilité de tourner par rapport aux poids "a" et "c". La face inférieure 23 du palier cylindrique 22 est sphérique et l'orifice 21 présente, suivant son pourtour, une arête à surface sphérique 24, prévue pour coopérer avec la surface sphérique 23 et former avec cette dernière une articulation à rotule à centrage automatique servant d'appui au vibreur à balourd 17. Le centre de la sphère de cette articulation à rotule est mis en colncidence avec le centre 11 des oscillations giratoires du cône intérieur 3. La face en bout du pignon 19 porte un poussoir 25, destiné à coopérer avec le vibreur à balourd et à lui transmettre le couple moteur. En même temps, le poussoir 25 fait office de contrepoids appelé à équilibrer la force centrifuge du vibreur à balourd 17 et du cône intérieur 3.De plus, le pignon 19 est pourvu d'un rebord 26 qui fait fonction de limiteur d'amplitude des oscillations giratoires du cône intérieur 3. Le concasseur à cône conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante. Depuis la commande, le couple moteur est transmis par le couple d'engrenages coniques 18, 19 et le poussoir 25 du vibreur à balourd 17 qui commence à tourner dans le palier 22 par rapport à l'arbre 7. Une force centrifuge est engendrée à la rotation du vibreur à balourd 17, est transmise par l'intermédiaire de l'arbre 7 et attaque le cône intérieur 3 en le faisant effectuer des oscillations giratoires avec le centre 11 situé sur l'axe du cône extérieur 2. Le matériau à fractionner est versé dans la cavité de concassage 4 par gravité directement de la trémie (non représentée). Les oscillations giratoires du cône intérieur 3 assurent le concassage de la couche épaisse du matériau compris entre les cônes 2, 3.Le taux de déformation de la couche est réglé par le changement de la force de fractionnement en réglant le moment statique requis du vibreur à balourd 17; on assure ce réglage en tournant d'un angle requis le poids "b" par rapport aux poids "a", "c" et en le fixant dans cette nouvelle position. Ce mode permet de régler le concasseur en vue de traiter un matériau de toute dureté et de réaliser la composition granulométrique voulue pour des limites du degré de fractionnement comprises entre 4 et 20. La valeur requise de la fente de déchargement 5 est réglée en déplaçant le cône intérieur 3, suivant la verticale, à l'aide du mécanisme 12 de déplacement rectiligne alternatif. Pendant le mouvement de montée, l'arbre 7 se déplace suivant la verticale dans le palier 22 du vibreur à balourd 17.Ce dernier effectue, conjointement avec ledit arbre 7, des oscillations giratoires sur son articulation à rotule à centrage automatique sans provoquer sa défaillance, ce qui est dû à ce que le centre de la sphère de l'articulation colncide avec le centre 11 des oscillations giratoires du cône 3. Etant donné que le cône intérieur 3, animé d'oscillations giratoires,développe lui aussi une force centrifuge, la somme des forces centrifuges du vibreur à balourd 17 et du cône intérieur 3 reste toujours constante pour une dimension déterminée de la fente de déchargement 5. Ayant choisi la force de fractionnement requise par le réglage du moment statique du vibreur à balourd 17 et ayant réglé la valeur voulue de la fente de déchargement 5, on peut obtenir le rendement désiré. En l'absence du matériau à traiter entre les canes 2 et 3, le cône intérieur 3 peut rouler à même le cône extérieur si la valeur de la fente de déchargement 5 est tolérable. Si la valeur de la fente de déchargement 5 dépasse la tolérance par suite de l'usure du blindage 6 des cônes 2 et 3, le vibreur à balourd 17 bute contre le rebord 26 du pignon 19 et la force centrifuge développée par le poussoir 25 (grâce à la compensation de sa masse) réussit à contrecarrer la force centrifuge totale développée par le vibreur à balourd 17 et le cône intérieur 3. Il est à noter que la conception du concasseur à cône conforme à l'invention permet de maintenir l'ouverture requise de la fente de déchargement 5 pendant le régime de fonctionnement sans imposer l'arrêt du concasseur. REVENDICATIONS 1. Concasseur à cône comprenant un corps, un cône extérieur creux rendu solidaire du corps, un cône intérieur monté dans la cavité du c8ne extérieur de façon à former une fente de déchargement entre les cônes, et à tourner autour de son axe et à effectuer des oscillations giratoires par rapport au centre situé sur l'axe du cône extérieur, un arbre disposé sur le même axe que le c8ne intérieur et couplé rigidement à ce dernier, un dispositif de réglage de la valeur de la fente de déchargement comportant un mécanisme de déplacement rectiligne alternatif de l'arbre le long de l'axe, lié par son élément de force à l'extrémité libre de l'arbre du cône intérieur par l'intermédiaire d'une articulation à rotule à centrage automatique, et un dispositif imprimant des oscillations giratoires au cône intérieur monté sur l'arbre de ce dernier avec une possibilité de glisser le long de l'arbre et de tourner autour de ce dernier, lié à la commande par un couple d'engrenages coniques dont le pignon mené est disposé concentriquement par rapport à l'axe de déplacement de l'élément moteur du mécanisme de déplacement rectiligne alternatif, et ayant un orifice central dont le diamètre dépasse celui de l'arbre du cône intérieur, caractérisé en ce que le dispositif imprimant des oscillations giratoires au c8ne intérieur (3) est constitué par un vibreur à balourd (17) possèdant une surface sphérique d'appui ( 23), en ce qu'on a prévu, sur l'orifice central (21) du pignon (19), une arête à surface sphérique (24) destinée à coopérer avec la surface sphérique (23) du vibreur à balourd (17) e-t à former, avec cette dernière, une articulation à rotule à centrage automatique, et en ce que la face du pignon (19) porte un poussoir (25), approprié à coopérer avec le vibreur à balourd (17) et à transmettre le couple moteur à ce dernier 2. Concasseur à cône selon la revendication 1, caractérisé en ce que le centre de la sphère de l'articulation à rotule entre le vibreur à balourd (17) et le pignon (19) est mis en coincidence avec le centre (11) des oscillations giratoires du cône intérieur (3).