Brevet FR2658737A1 — publié le 19910830

L'invention concerne un broyeur à axe vertical simplifié à action cinétique par entraînement des matériaux à réduire et effets de chocs entre eux, permettant le broyage de matériaux tels que pierres, verres, résidus de maçonnerie, briques, etc... I1 existe un certain nombre de techniques et de matériels classiques destinés au broyage de roches et minéraux, citons pour mémoire : les broyeurs à machoires, dits primaires, les broyeurs à marteaux, à barres, etc... La plupart des appareils employés sont construits pour un usage industriel de longue durée et sont, en conséquence très lourds et d'un investissement important. D' autre part, leur rapport de réduction est relativement étroit et déterminé, pour des matériaux à traiter bien définis. Dans le but d' éviter les inconvénients des modalités courantes, 1' engin de broyage selon l'invention est du type à axe vertical et comprend notamment un carter cylindrique disposé en principe verticalement, pourvu, extérieurement, de fixations polyvalentes et d' un réducteur d' ouverture, et, intérieurement, d' un manchon d' usure avec cercle de réduction et, d' un rotor d' entraînement constitué d' un plateau volant laissant un passage d'évacuation sur son pourtour, muni de bossages et de doigts, entraîné directement en bout d'un moteur ou d' un renvoi-d'angle fixés par les parois du carter et associés à un dispositif de réglage vertical à tirants. Alors que, dans les appareils courants, le broyage est essentiellement effectué par compression entre deux parois métalliques dont l'espace est fluctuant, dans l'engin selon l'invention les matériaux à réduire sont mis en mouvement par une rotation de telle manière que les éléments mûs à grande vitesse puissent entrer violemment en contact avec les éléments de vitesse réduite ou nulle et, ainsi, jouer un rôle actif entre eux en minimisant de ce fait l'usure des pièces mécaniques en mouvement ou en contact, les éléments broyés étant évacués au fur et à mesure de leur production, à 1' aide de la force centrifuge résultant de la rotation et de la pesanteur, par un intervalle correctement placé. Par ailleurs, afin que 1' usager obtienne le meilleur service, le nombre de pièces constitutives a été limité au strict minimum, en particulier, les pièces d'usure ont été étudiées pour un changement aisé et peu coûteux de plus, de multiples possibilités de fixation ont été prévues afin de répondre au plus grand nombre d' adaptations d' emploi. En se référant aux dessins schématiques placés en annexe, on va décrire, à titre illustratif mais non limitatif, un mode de réalisation d' un broyeur à axe vertical conforme à l'invention. - La figure 1 est une vue latérale, partiellement en coupe suivant 1' axe de révolution x-x' d' un broyeur suivant 1' invention. - La figure 2 schématise, en élévation, la disposition des bossages et des doigts, le réducteur d' entrée étant supposé enlevé. - Les figures 3 et 4 montrent le détail de fixation des bossages sur le plateau-volant. - La figure 5 visualise le détail de forme d' un doigt de dégagement. - La figure 6 est une variante motrice avec renvoi-d' angle, incluant les sécurités d'emploi. Ainsi que le montre la figure 1, l'engin de broyage selon l'invention comprend un carter 1, en principe métallique, de forme globalement cylindrique disposé de préférence verticalement, sa paroi possédant une certaine épaisseur pour des raisons de robustesse et de sécurité. Afin ae pouvoir adapter ce broyeur à toutes finalités d' usage, des fixations 2 polyvalentes ont été soudées sur la paroi extérieure dudit carter 1, constituées essentiellement par des plats 3 coudés en "U" renforcés par des plats 4 placés et soudés au dessus des plats 3 coudés, les uns et les autres plus aisément visibles à I' aide de la figure 2. En revenant à la figure 1, on voit que ces fixations 2 permettent 1' utilisation, soit de pattes-supports 5 solidarisées avec les fixations 2 par des boulons, soit, en variante, de pitons 6 d' accrochage aux bras de relevage de tracteurs type agricole ou autres, des plots 7 placés au dessus des fixations 2 assurant, par liaison avec le troisième point de relevage du tracteur, la stabilisation de 1' ensemble. De manière à utiliser la gravité pour favoriser la progression des matériaux à traiter dans 1' engin selon 1' invention, 1' entrée est naturellement réalisée par l'ouverture supérieure 8 du carter qui est dotée d'un réducteur 9 d'ouverture dont l'étranglement conique 10 permet de limiter la dimension des matériaux introduits et d' éviter leur rejet, le trajet des matériaux à traiter étant défini par les flèches "T". Ce réducteur 9 est amovible, encastré sur le carter par une partie cyiindriqae 11 et fixé par des boulons 12, la partie conique 10 étant dirigée vers l' extérieur tel que représenté en figure 1 ou, en variante dirigée vers l'intérieur, selon besoin, notamment en vue d'augmenter la sécurité d'emploi ou de diminuer le volume de chargement. Le carter 1 est muni intérieurement d'un manchon 13 d'usure cylindrique, rapporté au niveau le plus sollicité par le travail de broyage, dont le diamètre extérieur est largement inférieur au diamètre intérieur du carter 1, de manière à laisser un espace 14 d'isolation, les extrémités dudit manchon étant terminées par des évasements 15 et 16 afin de venir épouser par ses bords, avec un certain jeu, le diamètre intérieur dudit carter. On remarquera que des écrous 17 ont été soudés aux parois extérieures du carter 1 afin de recevoir des vis 18 destinées à positionner et à maintenir à bonne hauteur ledit manchon 13 afin d'injecter par un orifice 19 extérieur, une résine polymère dans l'espace 14 d'isolation, cette résine ayant un double but, d' une part le blocage relatif dudit manchon en formant appui sur la totalité de l'envers de la surface exposée aux chocs, d'autre part, une réduction du niveau de nuisance du bruit. Par ailleurs, on remarquera (figures 1 et 2) qu' à hauteur d'inflexion de l'évasement 16, le manchon 13 est pourvu d'un cercle 20, épais et conique, destiné à réduire le diamètre intérieur dudit manchon et à provoquer un mouvement radial du produit à traiter. De plus, des barres 21 ont été soudées à l'intérieur du manchon 13, parallèlement à l'axe de révolution x-x', afin de créer pour les cas de traitement difficile, des arrêts de mouvement des matériaux à traiter et, ainsi d'obtenir un certain contrôle de leur entraînement. Ainsi que nous le voyons en figures 1 et 2, la partie d'entraînement en rotation est constituée d'un plateau-volant 22 circulaire, d'une épaisseur assez conséquente de façon à créer une masse d' inertie capable d' absorber les à coups et les chocs de travail de réduction, d' un diamètre inférieur au diamètre intérieur du cercle 20 pour laisser un passage d'évacuation 23 entre son pourtour et l'intérieur du manchon 13, la face supérieure 24 dudit plateau-volant 22 étant placée préférentiellement à la hauteur du cercle 20 de réduction et, pourvue de bossages 25, disposés près de la périphérie, à la limite de la cassure d'angle 26 dudit plateau-volant 22. Comme on le voit en figures 3 et 4, ces bossages 25 sont avantageusement rapportés par encastrement dans des logemnts 27 et rappelés par vis 28 prenant appui sur la face postérieure du plateau-volant 22 par des rondelles 29. Ces bossages 25, en nombre minimum de deux, possèdent une tête 30, en principe trapézoïdale et symétrique par rapport à leur partie encastrée 31, I'embase 32 dépassant la section des logements 27 d'encastrement afin d'établir une assise convenable. Cette tête peut être aux choix, biaise par rapport au radian, dans un sens ou dans l'autre selon les pointillés et tirets A et B de la figure 3, suivant les matériaux à traiter, ces dits bossages 25 ayant pour but essentiel l'entraînement des matériaux afin de leur permettre de jouer un rôle actif. En se reportant à nouveau aux figures 1 et 2 puis à la figure 5, on distingue les doigts 33 de dégagement, en forme d'équerre, fixés par vis 34 à la face postérieure 35 du plateau-volant 22, la partie 36 du doigt proprement dit est plaquée sur la partie cylindrique 37 extérieure du plateau-volant et, passe dans le passage 23 d'évacuation laissé entre ledit plateau-volant 22 et le cercle 20, de manière à éviter tout bourrage dans cet intervalle. En se référant à la figure 5 où les doigts 33 sont vus latéralement, à 90" de la figure 1, on distingue la partie 36 d'un doigt qui, plaqué contre le plateau-volant 22, est munie d'une pente E3, d'inclinaison bien déterminée par rapport au sens de rotation "R" et au matériau traité, afin que les matériaux à tendances coinçantes ne soient pas systématiquement repoussés mais extraits vers le bas, c'est-à-dire vers la sortie, les matériaux insuffisamment réduits étant toutefois rejettés à 1' intérieur dans le circuit de broyage. La figure 1 nous permet de voir que le plateau-volant 22, de façon à être mis en rotation, est monté directement en bout de l'arbre 38 d'un moteur 39, qui peut être électrique ou hydraulique, de manière à ne pas affecter le rendement de transmission et d'assurer la meilleure sécurité, 1' axe du moteur se confondant avec 1' axe général x-x' du broyeur. Cependant, en variante, et ainsi que le montre la figure 6, le montage d'un renvoi-d'angle 40 peut être préféré, ledit plateau-volant est alors monté directement sur la sortie 41 dudit renvoi-d' angle, l'entrée 42 étant placée latéralement, en principe, à 900 et permettant notamment la liaison d'entraînement, par transmission à cardans, à la prise de force d'un tracteur, ou par tous autres moyens, la fixation du plateau-volant sur son arbre 38 ou 41 étant obtenue, dans les deux cas, d'une façon classique à clavette et vis terminale de serrage. De même, ainsi qu' on le voit en se reportant à nouveau à la figure 1, le moteur 39, électrique ou hydraulique, ou en variante, le renvoi-d'angle 40, sont soutenus, de chaque côté et latéralement, par des supports 43, du type entretoise, chacun formé d' un tube 44, rond de préférence afin de ne pas nuire au dégagement des matériaux réduits, dont les extrémités sont munies de plaques 45 et 46 de fixation, la plaque 44 étant solidarisée au moteur ou au renvoi-d'angle par des vis, l'autre plaque 46 étant plaquée et fixée à la paroi interne du carter I par des boulons 47. Sur cette même figure 1, on voit, qu'afin de positionner la face supérieure 24 du plateau-volant 22 à une hauteur optimale par rapport au cercle 20 de réduction, lesdits boulons 47 passent au travers la paroi du carter 1 dans des trous oblongs dirigés dans un sens vertical, de sens identique à l'axe x-x' du manchon et dudit carter, et, sont repris par des tirants 48 dont la partie supérieure 49 filetée traverse, par un trou, les plats 4 des fixations 2 pour recevoir des écrous 50, permettant ainsi de faire glisser, d'un sens ou de l'autre, après desserrage des boulons 47, les supports 43 par rapport à la paroi du carter 1. La figure 6 est, de plus, représentative des moyens de sécurité propres à éviter les accidents par intromission, notamment de mains, ou par projections. Ces moyens sont constitués par une partie cylindrique 51 qui prolonge le réducteur 9 d'ouverture et se trouve maintenue, comme le réducteur 9 d'entrée, par les boulons 12. L'extrémité supérieure 52 reçoit des bandes de caoutchouc 53 fixées par les bords de la partie cylindrique et nous avons ainsi une obstruction totale mais souple, s' ouvrant sous le poids des matériaux à introduire. Le fonctionnement de ce broyeur selon l'invention est relativement simple. Le plateau-volant 22 est mis en rotation puis les matériaux à traiter sont introduits par l'ouverture supérieure 8. Les matériaux sont donc entraînés par les bossages 25, animés à vitesses relatives très différentes et, viennent se choquer violemment entre eux. Les matériaux suffisamment réduits passent dans l'espace d'évacuation 23 puis autour du moteur 39 ou du renvoi-d' angle et tombent dessous. En cas où les éléments coinceraient lors du passage dans l'espace 23, les doigts 33 viendraient, lors de la rotation du plateau-volant, les remettre en circuit de broyage ou les forceraient à passer. Le broyeur selon l'invention est destiné à toutes nécessités de réduction de matériaux tels que pierres calcaires dures, silex, verres, résidus de maçonnerie, briques, réalisation de concassés, etc... REVENDICATIONS 1/ Broyeur à axe vertical simplifié, selon 1' invention, à action cinétique par entraînement des matériaux à réduire et effets de chocs entre eux, composé d' un carter fixe et d' un rotor, caractérisé en ce que le carter (1) est cylindrique, disposé en principe verticalement, pourvu, extérieurement, de fixations polyvalentes (2) et (7) et d'un réducteur (9) d'ouverture, et, intérieurement, d'un manchon (13) d'usure muni d'un cercle 20 de réduction et d' un rotor d' entraînement constitué d' un plateauvolant (22), laissant un passage d'évacuation (23) sur son pourtour, muni de bossages (25) et de doigts (33), entraîné directement en bout d'un moteur (39) ou d'un renvoi-d'angle (40) fixés par les parois du carter (1) et associés à un dispositif de réglage vertical à tirants (48), I'ensemble étant de plus muni de moyens de sécurité. 2/ Broyeur axe vertical, selon la revendication 1 caractérisé en ce que le carter (I) cylindrique et disposé, en principe, verticalement est pourvu, de fixations (2) extérieures formées de plats (3) coudés en "U" renforcés par des plats (4) placés au dessus et permettant de fixer des pattes-supports (5) ou des pitons (6) associés à des plots (7) stabilisateurs, pourvus également, en son ouverture supérieure (8), d'un réducteur (9) anti-rejets comportant un étranglement conique (10), le cone étant dirigé, selon besoins, vers l'extérieur ou vers l'intérieur. 3/ Broyeur à axe vertical, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter (1) est muni intérieurement d'un manchon (13) d'usure, cylindrique, dont les extrémités se terminent par des évasements (15) et (16), arrêté et maintenu en hauteur par des vis (18) de positionnement venant buter sur l'évasement (15) de l'extrémité supérieure, puis immobilisé par une mousse de garnissage isolante placée dans l'espace (14), entre manchon (13) et carter (1), afin de minimiser la transmission des chocs et du bruit, l'évasement inférieur 16 étant muni d'un cercle (20) de réduction, conique, des barres(21), soudées à l'intérieur dudit manchon (13) parallèlement à l'axe x-x', assurant, par ailleurs, un freinage en rotation des matériaux à traiter.. 4/ Broyeur à axe vertical, selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le rotor d'entraînement est constitué par un plateau-volant (22) de grande inertie, d'un diamètre extérieur largement inférieur au diamètre intérieur du cercle 20 de réduction de manière à laisser un passage d'évacuation (23), la face supérieure (24) étant placée à hauteur du cercle 20 et pourvue de bossages (25), préférentiellement rapportés, encastrés dans des logements (27) disposés près de la périphérie à la limite de la cassure d'angle (26) et maintenus par des vis (28) et des rondelles (29), la tête (30) de ces bossages pouvant être dirigée radialement ou de biais. 5/Broyeur à axe vertical selon les revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que le plateau-volant (22) d'inertie est pourvu, par ailleurs, de doigts (33), de dégagement en forme d'équerre, rapportés de préférence par vis (34) à la face postérieure (35) dudit plateau-volant, la partie (36) des doigts proprement dits étant plaquée contre 1' extérieur du plateauvolant et passant dans l'espace dévacuation (23), ces doigts possédant, de plus, une pente (O) dégageante par rapport au sens de rotation, de manière à éviter tout bourrage. 6/ Broyeur à axe vertical, selon les revendications 1, 4 et 5, caractérisé, en ce que le plateau-volant (22), avec ses accessoires, est monté directement en bout de l'arbre (38) d'un moteur (39) électrique ou hydraulique, ou en variante, monté en bout d'un arbre (41) de renvoi d' angle (40), dont 1' entrée (42) placée latéralement et à 900 permet l'entraînement par une transmission à cardans et prise de force d'un tracteur. 7/ Broyeur à axe vertical, selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que le moteur (39) ou le renvoi-d'angle (40) sont soutenus, de chaque côté, par des supports (43) du type entretoise, chacun formé d'un tube (44), rond de préférence, et de plaques (45) et (46) de fixation, 1' une (45) fixée au moteur ou au dit renvoi-d' angle, I'autre (46) prenant appui sur parois intérieures du carter (1) à l'aide de boulons (47). 8/ Broyeur à axe vertical, selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que les supports (43) sont associés à un dispositif de réglage constitué de tirants (48) solidaires des supports (43) par les boulons (47) passant au travers du carter (1) par des trous oblongs, lesdits tirants étant munis d'une partie supérieure (49) filetée et d'écrous (50) prenant appui sur la face supérieure des plats (4) des fixations extérieures, permettant ainsi un déplacement dans un sens vertical. 9/ Broyeur à axe vertical, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sécurité sont constitués par une partie (51) cylindrique prolongeant le réducteur (9) d'ouverture et maintenue par les boulons communs (12), l'extrémité supérieure (52) recevant des bandes de caoutchouc (53) fixées par les bords et obstruant l'ouverture en totalité mais avec souplesse.