Brevet FR2634141A1 — publié le 19900119

i41 BROYEUR CYLINDRIQUE COMPORTANT DES ROULEAUX INTERIEURS DE BROYAGE La présente invention a trait au broyage de matériau, par exemple de clinker de ciment ou de charbon, dans un broyeur cylindrique tournant autour de son axe horizontal. Elle concerne plus particulièrement un broyeur cylindrique dans lequel les corps broyants sont des rouleaux de broyage disposés radialement à l'intérieur du tambour cylindrique rotatif. On connaît par le brevet FR-A-2.538.268 un broyeur de ce type dans lequel les rouleaux de broyage sont fixes en position et tournent fou pendant la rotation du tambour à l'intérieur d'un guide annulaire solidaire de la paroi interne du tambour.Les rouleaux sont placés à l'intérieur du tambour dans une position angulaire déterminée par la position que le matériau à broyer tend à occuper à l'intérieur du tambour dans la zone correspondante. Cette zone est elle-même fonction de la granulométrie du matériau et de la vitesse de rotation du broyeur, sachant que celle-ci devra être assez lente afin de ne pas produire d'effet centrifuge. Le broyeur décrit par ce brevet présente un certain nombre d'inconvénients. Le rouleau du broyeur étant entratné par le frottement sur le guide annulaire lors de la rotation du tambour, sa vitesse linéaire de rotation est égale à la vitesse linéaire de rotation du guide annulaire, et on a vu ci-dessus que cette vitesse devait être lente, ce qui limite considérablement la surface d'action du rouleau en contact avec le matériau et donc selon l'avis du demandeur la capacité de broyage. D'autre part les rouleaux sont constamment placés dans le matériau à broyer, ce qui gêne le déplacement du matériau à l'intérieur du tambour et risque de provoquer des engorgements localisés de matériau. Or on a trouvé et c'est ce qui fait l'objet de l'invention un broyeur cylindrique qui pallie les inconvénients précités. Ce broyeur est du type connu en ce qu'il comporte un ou plusieurs rouleaux de broyage disposés radialement à l'intérieur du tambour cylindrique rotatif et s'appliquent sur un guide annulaire solidaire de la paroi interne du tambour. Selon l'invention, chacun des rouleaux de broyage est assorti de moyens de déplacement en sorte que, pendant la rotation du tambour, il se déplace le long du guide annulaire dans le matériau à broyer. De préférence les moyens de déplacement sont aptes à animer chacun des rouleaux d'un déplacement continu de rotation par rapport à l'axe longitudinal du tambour. Avantageusement le déplacement de rotation de chacun des rouleaux par rapport à l'axe longitudinal du tambour est en sens inverse de la rotation du tambour. Les moyens de déplacement comprennent par exemple un bras passant par l'axe de rotation du tambour et muni de moyens de pression. Par exemple, le bras comporte deux tiges articulées, les extrémités des deux tiges opposées à l'articulation étant solidaires l'une d'un arbre coaxial à l'axe longitudinal du tambour et l'autre du rouleau de broyage, et les moyens de pression au travail et au démarrage consistent en un ressort reliant les deux tiges et les repoussant. Le broyeur peut comporter un ou plusieurs jeux de rouleaux de broyage, les rouleaux d'un même jeu s'appliquant sur la périphérie du même guide annulaire. Selon une version préférée de l'invention, le broyeur comporte au moins un jeu de trois rouleaux de broyage, montés équidistants sur trois bras supportés par un arbre rotatif, coïncidant avec l'axe longitudinal du tambour. Ainsi selon l'invention, le déplacement des rouleaux de broyage le long du guide annulaire sur lequel se trouve le matériau à broyer a pour effet d'augmenter la surface de contact entre le rouleau et le matériau, et donc d'améliorer l'action de broyage, en particulier lorsqu'il s'agit de réduire le matériau en grains très fins. Le sens, la vitesse, la séquence de déplacement sont des paramètres qui sont à déterminer par l'homme du métier en fonction du matériau de départ et de la granulométrie recherchée. On comprend aisément que si le déplacement est une rotation, plus la vitesse de rotation est grande, plus la pression exercée par les rouleaux est importante du fait de la force centrifuge. Un avantage complémentaire procuré par le déplacement des rouleaux consiste dans le brassage de l'air à l'intérieur du tambour, plus particulièrement lorsqu'il s'agit d'un déplacement en rotation. Ceci permet de réduire la puissance du ventilateur du broyeur. Dans le cas o les moyens de déplacement sont des bras supportés par un arbre coaxial à l'axe longitudinal du tambour, un mode de réalisation particulièrement intéressant du broyeur consiste à ce que chaque bras et le ou les rouleaux de broyage correspondants soient amovibles le long de l'arbre en sorte que l'ensemble des bras et des rouleaux équipant le broyeur puisse être facilement sorti du broyeur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, illustrée par le dessin annexé, d'un exemple de réalisation du broyeur cylindrique à rouleaux de broyage. Sur ce dessin, la figure I représente une vue en coupe longitudinale du broyeur la figure 2 représente une vue en coupe transversale du broyeur. Le broyeur cylindrique comprend un tambour cylindrique 1, disposé horizontalement, et coaxialement à un arbre 2 solidaire à chacune de ses extrémités d'un couple de supports externes 3. Le tambour I peut tourner autour de son axe longitudinal DD' par différents moyens connus, et non représentés, par exemple une transmission à engrenage, le tambour reposant par des bagues de roulement sur plusieurs paires de rouleaux de soutien. La paroi intérieure du tambour l est composée d'une succession de deux zones annulaires disposées alternativement tout le long du tambour. D'une part le guide annulaire 4 qui est une piste dont la partie centrale 5 est cylindrique et dont les deux parties latérales 6 sont coniques en sorte que la partie centrale 5 est en élévation par rapport à la paroi intérieure du tambour. D'autre part, en alternance avec les guides annulaires 4, la zone 7 de relevage du matériau à broyer dans laquelle sur la paroi interne du tambour I sont fixées des bagues 8 munies de pales 9 équidistantes et inclinées, de telle sorte que dans cette zone de relevage le matériau provenant du guide annulaire amont soit poussé par les pales 9 vers le guide annulaire aval avantageusement dans la zone de plus grand pouvoir broyant des rouleaux. La forme et l'orientation des pales 9 sont déterminées en fonction des caractéristiques de broyabilité de la matière à broyer, en sorte d'assurer à ladite matière l'avancement adéquat. Sur l'arbre 2 sont fixés cinq bras 10, chaque bras étant en regard d'un guide annulaire 4. Chaque bras 10 comprend trois branches 11, comportant deux tiges 12 et 13 reliées par une articulation 14 et faisant entre elles un angle de l'ordre de 45 . Les trois branches déterminent trois secteurs angulaires de 120 . Sur 1 'extrémité de la tige 13, qui n'est pas fixée à l'arbre 2, sont montés deux paliers destinés à recevoir l'axe de rotation du rouleau de broyage 15. Les deux tiges 12 et 13 sont reliées par le ressort 16 de compression, qui a tendance à appliquer le rouleau contre le guide annulaire 4. Dans un exemple précis de réalisation, le diamètre intérieur du tambour I était de 4 m, chaque rouleau de broyage 5 avait un diamètre de 600 mm pour une largeur de 500 mm, correspondant à la largeur de la partie centrale 5 du guide annulaire 4. Le tambour était entraîné en rotation dans le sens de la flèche F à raison de 2 à 3 tours par minute. L'arbre 2 et par conséquent le bras 10 et les rouleaux 15 étaient entraînés en rotation dans le sens inverse à celui du tambour 1, c'est-à-dire dans le sens de la flèche G à raison de 18 à 25 tours par minute. Le tambour 1 est muni sur sa face frontale d'une ouverture d'alimentation 17 pour le matériau à broyer ainsi qu'une ouverture 18 pour l'injection d'un flux d'air destiné à sa ventilation. Sur la face opposée sont prévues deux canalisations d'évacuation du matériau broyé et de l'air, l'une 19 dirigée vers le haut et par laquelle s'échappent l'air et le matériau broyé le plus fin et l'autre 20 dirigée vers le bas et par laquelle est évacué le matériau broyé le moins fin. Le fonctionnement du broyeur cylindrique est le suivant. Sous l'action de ses moyens d'entraînement, le tambour cylindrique I tourne autour de son axe théorique de rotation DD'. Le matériau. broyer est alimenté par l'ouverture 17 tandis qu'un ventilateur aspire un flux d'air A travers l'ouverture 18. Le matériau tombe à l'intérieur du tambour I et parvient soit directement soit grace aux pales 9 de la première zone de relevage jusqu'au premier guide annulaire 4 A l'intérieur duquel se déplacent, par rotation du bras 10 correspondant, trois rouleaux de broyage 15. Chaque rouleau 15 exerce son action de broyage par le double effet de la force exercée du fait du ressort 16 de compression et de la force centrifuge, et de la surface de contact entre le rouleau 15 et le matériau sur la piste de broyage. Cette surface de contact est d'autant plus importante que, pour un tambour tournant A une vitesse donnée, l'arbre 2 tourne plus vite et en sens inverse. Les vitesses de rotation d'une part de l'arbre 2 d'entraînement des rouleaux 15 de broyage et d'autre part du tambour I sont réglables et adaptées au broyage de chaque matériau à broyer en fonction de ses caractéristiques brutes et finies. Le matériau broyé par les rouleaux 15 du premier bras 10 et entraîné lors de la rotation du tambour I retombe dans la zone 21 inférieure du tambour 1, s'écoule le long des parties latérales 6 du guide annulaire 4, et donc une partie s'écoule vers la zone de relevage en aval dudit guide 4 o les pales 9 dirigent le matériau vers le second guide annulaire et ainsi de suite jusqu'à ce que le matériau ait traversé les cinq guides annulaires 4 et soit évacué par les. canalisations d'évacuation 19 et 20. La finesse de broyage souhaitée par un matériau donné est réglée par la vitesse de rotation des bras 10, par l'éventuel réglage des ressorts 16 de compression. On comprend que, selon le demandeur, à dureté égale un broyage plus fin nécessite,plus de surface de contact et donc une plus grande vitesse de rotation des bras 10. Le débit du flux d'air injecté dans le tambour 1 est réglé en fonction de la finesse de broyage qui est souhaitée. Et il a été constaté qu'il n'est pas utile de procéder à des opérations complémentaires de sélection, sauf dans le cas o l'on désire obtenir un produit d'une finesse particulièrement grande. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit mais en couvre toutes les variantes. En particulier il est possible, tout en restant dans le cadre de la présente invention, de faire varier le nombre de rouleaux de broyage par bras, le nombre de bras par tambour, de disposer de moyens spécifiques en sorte que les bras d'un même tambour tournent à des vitesses différentes. Il est également possible de réaliser un déplacement des rouleaux dans la partie intérieure du tambour sous une autre forme qu'une rotation pure et simple, par exemple un déplacement pendulaire. REVENDICATIONS 1. Broyeur cylindrique du type comportant un ou plusieurs rouleaux (15) de broyage disposés radialement à l'intérieur du tambour (1) cylindrique rotatif et s'appliquant sur un guide (4) annulaire solidaire de la paroi interne du tambour caractérisé en ce que chacun des rouleaux (15) de broyage est assorti de moyens de déplacement en sorte que, pendant la rotation du tambour, il se déplace le long du guide annulaire dans le matériau à broyer. 2. Broyeur selon la revendication I caractérisé en ce que les moyens de déplacement sont aptes à animer chacun des rouleaux (5) d'un déplacement continu de rotation par rapport à l'axe longitudinal (DD') du tambour (1). 3. Broyeur selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de déplacement sont aptes à animer chacun des rouleaux (15) d'un déplacement continu de rotation en sens inverse de la rotation du tambour (1). 4. Broyeur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens de déplacement comprennent un bras (10) mobile passant par l'axe (DD') de rotation du tambour et muni de moyens de pression. 5. Broyeur selon la revendication 4 caractérisé en ce que le bras (10) comporte deux tiges articulées (12,13), les extrémités des deux tiges opposées à l'articulation étant solidaires l'une d'un arbre (2) coaxial à l'axe longitudinal (DD') du tambour (1) et l'autre du rouleau (15) de broyage, et les moyens de pression consistent en un ressort (16) reliant les deux tiges (12,13) et les repoussant. 6. Broyeur selon l'une des revendications I A 5 caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs jeux de rouleaux (15) de broyage, les rouleaux (15) d'un même jeu s'appliquant sur la périphérie du même guide annulaire (4). 7. Broyeur selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un jeu de trois rouleaux (15) de broyage, montés équidistants sur les trois branches d'un bras (10) fixé sur un arbre rotatif (2), coaxial à l'axe longitudinal (DD') du tambour (1). 8. Broyeur selon les revendications 4,5 et 7 caractérisé en ce que chaque bras (10) et le ou les rouleaux (15) de broyage correspondants sont amovibles en sorte que l'ensemble des bras (10) et des rouleaux (15) puisse être facilement sorti du broyeur. 9. Broyeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque guide (4) annulaire est entouré de zones annulaires (7) de relevage dans lesquelles zones des bagues 8 munies de pales (9) équidistantes et inclinées sont.fixées sur la paroi interne du tambour (1). 10. Broyeur selon la revendication 9 caractérisé en ce que la forme et l'orientation des pales (9) sont fonction des caractéristiques de broyabilité de la matière à broyer. Il. Broyeur selon la revendication I caractérisé en ce que les moyens de déplacement des rouleaux (15) sont réglables en fonction de la rotation du tambour (1) en sorte d'adapter les conditions de broyage.