Brevet FR2671739A1 — publié le 19920724

Broyeur à percussion avec séparateur centrifuge intégré La présente invention concerne un broyeur à per- cussion dans la chambre de broyage duquel tourne un rotor à masses de percussion qui, équipé à sa périphérie d'outils batteurs, est entouré d'une piste de broyage cylindrique à laquelle fait suite un séparateur centrifuge coaxial Des broyeurs à percussion de ce genre également nommés broyeurs séparateurs sont connus sous forme de nombreuses variantes qui ont toutes pour caractéristique commune que la chambre de broyage et la chambre de triage sont séparées l'une de l'autre par une cloison, la matière grossière exclue du classement dans la chambre de triage en influant judicieu- sement sur le courant d'air séparateur étant ramenée dans la chambre de broyage. Il est décrit par exemple dans le brevet allemand n O 2444657 un broyeur séparateur de ce genre dans lequel est disposé entre la chambre de broyage et la chambre de triage une cloison fixe en forme de disque qui forme avec la piste de broyage cylindrique une fente annulaire à tra- vers laquelle le mélange matière à broyer-air entre dans la chambre de triage Dans celle-ci est imposé au courant de matière à broyer, par des aubes directrices réglables, un écoulement spiral déterminant l'effet de triage La matière grossière ainsi exclue du classement est ramenée dans la chambre de broyage en passant par des ouvertures ménagées dans le disque formant cloison. Grâce au brevet allemand 3203324 il est connu un broyeur séparateur plus simple que celui décrit en dernier et dans lequel il est disposé, dans la région de la paroi frontale, côté sortie, de l'enveloppe, simplement un disque circulaire à paroi pleine qui est déplaçable en direction axiale et dont le bord extérieur se termine en direction radiale devant les battes du rotor à masses de percussion. La fente annulaire importante ainsi obtenue entre le bord du disque et la paroi de l'enveloppe a pour but d'obtenir que la matière grossière quittant la piste de broyage soit ramenée dans la zone de broyage, alors que la matière fine s'écoule, dans l'espace intermédiaire formé par ledit dis- que circulaire et la paroi frontale, côté sortie, de l'en- veloppe et réglable dans sa largeur par coulissement axial du disque circulaire, vers la tubulure de sortie centrale, ce à quoi concourent en outre des aubes directrices fixes. La cloison entre l'espace de broyage et la cham- bre de séparation peut cependant également, comme le montre le brevet allemand 1507466, être constituée par un disque circulaire tournant conjointement avec le rotor à masses de percussion et dont le bord extérieur forme avec la piste de broyage une fente annulaire dont la largeur est réglable en vue d'influencer judicieusement les conditions d'écoulement dans la chambre de séparation. Ainsi qu'il ressort du brevet allemand 2122856, la cloison entre l'espace de broyage et la chambre de sépa- ration peut également être formée par le disque de rotor portant les battes, lui-même, qui présente en conséquence des ouvertures permettant à la matière grossière éliminée dans la chambre de séparation d'être ramenée dans la zone de broyage Dans ce cas l'effet de séparation est produit par des aubes directrices fixes qui coopèrent avec des pa- les séparatrices rotatives. Tous les broyeurs séparateurs connus ont donc pour caractéristique commune que la matière grossière ex- clue du classement dans la chambre de séparation est rame- née dans la zone de broyage, ce qui, comme l'état de la technique citée le montre, nécessite des dispositions con- structives relativement coûteuses. En conséquence, la présente invention a pour but d'intégrer le processus de séparation, moyennant une faible dépense en matière de construction, dans le processus de broyage, c'est-à-dire que les particules de matière ne peu- vent sortir de la zone de broyage que lorsqu'elles ont ac- quis le degré de finesse désiré. Ce but est atteint, pour un broyeur séparateur dans la chambre de broyage duquel tourne un rotor à masses de percussion équipé à sa périphérie d'outils batteurs et entouré d'une piste de broyage cylindrique à laquelle fait suite un séparateur centrifuge coaxial, selon l'invention par le fait que le séparateur centrifuge est intégré dans la zone de broyage en prévoyant que contre la paroi fronta- le, côté sortie, de la piste de broyage prenne appui au moins une bague de retenue dont la hauteur de bord de rete- nue (h) est déterminante pour l'effet de séparation. La bague de retenue disposée selon l'invention contre la paroi frontale, côté sortie, de la piste de broyage empêche le courant de matière à broyer, transporté suivant un trajet hélicoïdal à travers la fente de broyage, de sortir librement de la zone de broyage, alors qu'à ce courant de matière est imposée par la bague de retenue un mouvement en spirale, du genre tourbillon plat, tendant à se diriger radialement vers l'intérieur et dont la compo- sante de vitesse circonférentielle initiale est approxima- tivement égale à la vitesse périphérique du rotor à masses de percussion Sur le trajet de ce mouvement en spirale s'établit, comme cela est connu pour des séparateurs à cou- rant d'air spiral, un état d'équilibre entre les forces centrifuges agissant sur les particules de matière et diri- gées radialement vers l'extérieur en direction de la piste de broyage et les forces d'entraînement tendant à se diri- ger radialement vers l'intérieur en direction de la sortie centrale de la bague de retenue Etant donné que notoire- ment à mesure que la comminution progresse, c'est-à-dire à mesure que la grosseur des particules diminue, les forces d'entraînement deviennent progressivement supérieures aux forces centrifuges, il n'est déchargé de-la zone de broya- ge, par l'écoulement spiral imposé par la bague de retenue, que des particules qui ont acquis un degré de finesse suf- fisant, lequel est évidemment d'autant plus poussé que le courant spiral agit plus longtemps sur les particules de matière, c'est-à-dire que la hauteur du bord de retenue de la bague de retenue est plus importante Par conséquent, de plus grosses particules sont retenues dans la région de la piste de broyage jusqu'à ce qu'elles aient acquis ce degré de finesse En conséquence, la bague de retenue constitue pour ainsi dire la paroi limite axiale extérieure d'un sé- parateur centrifuge intégré dans la zone de broyage et dans lequel s'établit, par suite du courant de matière broyée arrivant suivant un trajet hélicoïdal à la bague de rete- nue, automatiquement un écoulement spiral séparateur. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention plusieurs bagues de retenue présentant des hau- teurs de bord de retenue variées peuvent être amenées à vo- lonté les unes à la suite des autres contre la paroi fron- tale, côté sortie, de la piste de broyage, permettant ainsi d'influer par paliers sur le degré de fragmentation Cette possibilité de régler le degré de fragmentation par paliers est dans bien des cas tout à fait suffisante pour des broy- eurs dont les paramètres de construction et de fonctionne- ment ont été soigneusement adaptés, par des essais, à la matière à broyer à mettre en oeuvre, en particulier lors- qu'une construction robuste, une bonne interchangeabilité, une insensibilité à l'usure ainsi qu'un stockage simple et peu coûteux de pièces de rechange sont d'une importance économique capitale. Afin que le degré de fragmentation puisse égale- ment être influencé durant le fonctionnement, les bagues de retenue ne se trouvant pas en position de travail peuvent, selon une autre caractéristique de l'invention, être main- tenues, en état de disponibilité, contre le côté intérieur de l'enveloppe du broyeur A cette fin les bagues de rete- nue sont avantageusement munies d'organes de réglage sus- ceptibles d'être actionnées à l'extérieur de l'enveloppe du broyeur et au moyen desquels les bagues de retenue peuvent être amenées à coulisser en direction axiale et bloquées, tant dans leur position active qu'en leur état de disponi- bilité, au niveau de barrettes ou nervures prévues à l'ex- térieur de l'enveloppe du broyeur. Il est avantageux en particulier pour la fabrica- tion des bagues de retenue que celles-ci soient planes et parallèles au plan radial perpendiculaire à l'axe du broy- eur. Enfin, il est particulièrement avantageux pour des broyeurs à percussion à deux courants, dont un est dé- crit par exemple dans le brevet allemand 19 05 286, dans lesquels les disques de rotor portant les outils batteurs forment un canal de guidage en forme de disque annulaire qui débouche périphériquement sur le milieu axial de la piste de broyage, que les bagues de retenue puissent être placées contre les deux côtés frontaux de la piste de broyage. C'est pourquoi l'invention est expliquée plus en détail ci-dessous en prenant comme exemple un broyeur à percussion à deux courants représenté au dessin annexé sur lequel: la figure 1 représente, en coupe axiale, un broy- eur à percussion à deux courants conçu selon l'invention; et les figures 2 et 3 représentent, à plus grande échelle, des détails dans la région de la piste de broyage. L'enveloppe 1 du broyeur présente sur son côté frontal avant une porte pivotante 2 dans laquelle est mon- tée une tubulure 3 qui, destinée à l'introduction de la matière à broyer amenée essentiellement par voie pneumati- tique, est prolongée à l'intérieur de l'enveloppe 1 du broyeur par un cône répartiteur 4 qui va en s'évasant. Dans l'enveloppe 1 du broyeur est monté en porte à faux, sur la paroi arrière de l'enveloppe, un rotor à masses de percussion 5 Celui-ci est constitué par un moyeu de rotor 6 qui est relié de manière fixe en rotation à l'arbre d'entraînement 7 Au moyeu de rotor 6 est fixé un disque de moyeu 8 qui est relié à un disque de recouvrement annulaire 9 par des battes 10 montées sur la périphérie du rotor Les bords extérieurs des battes 10 coopèrent avec une piste de broyage cylindrique fixe 11 qui entoure le rotor à masses de percussion 5 concentriquement avec une fente de broyage a. Le disque de moyeu 8 forme avec le disque de re- couvrement 9 un canal de guidage 12 en forme de disque an- nulaire qui présente une largeur axiale b et dans la partie centrale duquel le cône répartiteur 4 débouche sur le rotor à masses de percussion 5 Dans sa région périphérique le canal de guidage 12 débouche sur le milieu axial de la pis- te de broyage il qui est garnie de barrettes ou nervures 13 régulièrement réparties sur sa périphérie. Le transport de matière dans le canal de guidage 12 est en outre favorisé par un disque distributeur 14 re- lié au moyeu de rotor 6. Sur chacun des deux côtés frontaux de la piste de broyage 11 prend appui l'une de deux bagues de retenue 15 qui en raison de leur hauteur de bord de retenue h forment les parois extérieures limitant axialement des séparateurs centrifuges 16 intégrés dans la zone de broyage Leurs ouvertures de sortie centrales 17 sont limitées par le bord de retenue 18 des deux bagues de retenue 15 Contre le côté intérieur des parois frontales et arrière de l'enveloppe sont maintenues disponibles respectivement deux autres ba- gues de retenue 15 ' et 15 '' présentant des hauteurs de bord de retenue plus importantes h' et hl' Toutes les bagues de retenue 15, 15 ' et 15 '" sont munies de plusieurs organes de réglage respectifs 19, 19 ' et 19 '' répartis sur la périphé- rie et au moyen desquels elles peuvent de l'extérieur être amenées à coulisser en direction axiale et être bloquées, tant dans leur position active que dans leur position de disponibilité, au niveau de barrettes 20 et 21 disposées à. l'extérieur de l'enveloppe 1 du broyeur. Sur les figures 2 et 3 sont représentés, à plus grande échelle, les cas o, afin d'obtenir un plus haut degré de finesse de la matière, deux ou trois bagues de retenue 15, 15 ' et 15 '' se trouvent en position de travail. De part et d'autre des deux chambres de sépara- tion 16 se trouvent des chambres d'évacuation annulaires 22 qui communiquent dans l'espace avec la sortie de matière commune 23. Arrivée dans la tubulure d'introduction 3, la ma- tière à broyer est transportée, aidée en cela pneumatique- ment par le courant d'air produit par le rotor à masses de percussion 5, dans l'enveloppe 1 du broyeur o elle par- vient, en passant par le cône répartireur 4, dans la région centrale du rotor à masses de percussion 5 Là elle heurte le disque distributeur 14 qui communique aux particules de matière, outre leur vitesse d'entrée produite par voie pneumatique, encore des impulsions de mouvement mécaniques et favorise ainsi la fonction de répartition du canal de guidage 12, laquelle permet aux particules de matière d'â- tre appliquées uniformément sur toute la piste de broyage cylindrique 11. Sur la piste de broyage 11 il est communiqué par les battes 10 à la matière à broyer une vitesse périphéri- que qui, en fonction de la largeur a de la fente de broya- ge, est légèrement inférieure à la vitesse périphérique du rotor à masses de percussion 5 A ce mouvement rotatoire de la matière à broyer se superpose le transport pneumatique de la matière en direction axiale, de sorte qu'il en résul- te un mouvement hélicoïdal Par conséquent, le mélange ma- tière à broyer-air se dirige, à partir du milieu axial de la piste de broyage 11 sur deux voies hélicoïdales orien- tées dans des sens opposés, vers les deux zones marginales de la piste de broyage 1 l o les bagues de retenue 15 dis- posées de part et d'autre de la piste de broyage il l'empê- che de sortir librement de la zone de broyage De ce fait le mouvement hélicoïdal du mélange matière à broyer-air s'y transforme en un mouvement spiral tendant à se diriger ra- dialement vers l'intérieur Sur des particules de matière qui sont entrainées par le courant d'air sur de telles voies spirales agissent notoirement des forces centrifuges qui tendent à les réorienter radialement vers l'extérieur, c'est-à-dire à nouveau vers la piste de broyage Ces forces centrifuges sont cependant contrariées par des forces d'en- traînement qui pour leur part tendent à transporter les particules radialement vers l'intérieur, c'est-à-dire en direction des ouvertures de sortie 17 formées par le bord de retenue 18 des bagues de retenue 15. Par l'état d'équilibre s'établissant sur les voies spirales citées entre les forces centrifuges, d'une part, et les forces d'entraînement, d'autre part, est d éfinie la finesse de la matière à partir de laquelle les particules de matière peuvent quitter la zone de broyage. Le degré de finesse de la matière à broyer peut, comme illustré sur les figures 2 et 3, être accru par pa- liers en amenant des bagues de retenue additionnelles 15 ' et 15 ' présentant de plus grandes hauteurs de bord de retenue h' et hl' contre la piste de broyage 11. Après être passées par delà le bord de retenue 18 de la ou des bagues de retenue 15, 15 ' et 15 '' les particu- les de matière se déversent dans les chambres annulaires latérales 22 de l'enveloppe 1 du broyeur d'o elles par- viennent dans la sortie commune 23. REVENDICATIONS 1 Broyeur à percussion dans la chambre de broyage duquel tourne un rotor à masses de percussion qui, équipé à sa périphérie d'outils batteurs, est entouré d'une piste de broyage cylindrique à laquelle fait suite un sépa- rateur centrifuge coaxial, caractérisé en ce que le sépara- teur centrifuge ( 16) est intégré dans la zone de broyage du fait que contre la paroi frontale, côté sortie, de la piste de broyage ( 11) prend appui au moins une bague de retenue ( 15) dont la hauteur (h) du bord de retenue est déterminan- te pour l'effet de séparation. 2 Broyeur à percussion selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs bagues de retenue ( 15, ', 15 ') présentant des hauteurs de bord de retenue différentes (h, h', h'') peuvent à volonté être amenées, par coulissement en direction axiale, les unes après les autres au contact de la paroi frontale, côté sortie, de la piste de broyage ( 11). 3 Broyeur à percussion selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bagues de retenue ( 15 ', 15 '') ne se trouvant pas dans la position de travail sont mainte- nues en état de disponibilité contre le côté intérieur de l'enveloppe ( 1) du broyeur, la bague de retenue ( 15 '') pré- sentant la plus grande hauteur de bord de retenue (hl') prenant appui contre la paroi intérieure de l'enveloppe. 4 Broyeur à percussion selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bagues de retenue ( 15, 15 ', '') sont munies d'organes-de réglage ( 19, 19 ', 19 '') au moyen desquels elles peuvent être amenées à coulisser en direction axiale et être bloquées, tant dans leur position active qu'en leur état de disponibilité, au niveau de ner- 1 1 vures ou barrettes ( 20, 21) prévues à l'extérieur de l'en- veloppe ( 1) du broyeur. Broyeur à percussion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bagues de retenue ( 15, 15 ' et 15 '') sont réalisées sous une forme plane de façon à s'étendre parallèlement au plan ra- dial perpendiculaire à l'axe du broyeur. 6 Broyeur à percussion selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les disques de rotor ( 8, 9) portant les outils batteurs ( 10) forment un canal de guidage ( 12) en forme de disque annulaire qui dé- bouche à sa périphérie sur le milieu axial de la piste de broyage ( 11), caractérisé en ce que les bagues de retenue ( 15, 15 ' et 15 ') peuvent être amenées contre les deux côtés frontaux de la piste de broyage ( 11).