Brevet FR2673854A1 — publié le 19920918

CLOISON POUR BROYEUR CYLINDRIQUE A BOULETS A PLUSIEURS NIVEAUX DE RELEVAGE DE MATIERES La présente invention concerne une cloison pour un broyeur horizontal comprenant une virole cylindrique prévue pour tourner autour de son axe longitudinal et qui renferme une charge broyante, composée de corps broyants du type boulets ou barres ou galets, ladite cloison étant placée transversalement par rapport à la virole et étant pourvue d'ouvertures calibrées permettant le passage de la matière broyée tout en retenant les corps broyants. Dans la suite du présent texte, on utilisera à titre de simplification le terme boulet pour désigner tout corps broyant placé librement à l'intérieur d'un compartiment d'un broyeur cylindrique pour réduire la granulométrie du matériau à broyer, par exemple clinker de ciment, pouzzolane, par action de sa masse et de sa surface lors de la rotation du broyeur. Une cloison d'un type connu est décrite dans ce document FR A 2 565 850 Il s'agit d'une cloison double, qui comporte comme face amont une portion de grille laissant pénétrer la matière broyée et comme face aval un disque plein, et qui comporte un orifice axial fermé par un grillage et entouré par une chicane conique Cette cloison double est composée d'un certain nombre de secteurs délimités par des rayons qui sont des profils en U dont les âmes servent de pales de relevage pour la matière broyée Dans l'exemple illustré, il y a huit secteurs occupant chacun une zone angulaire de 45 . Lors de la rotation du broyeur, la matière broyée provenant du compartiment amont, qui est passée à travers les lumières de la grille amont et qui s'est accumulée dans un secteur donné, s'écoule d'abord le long du rayon formant pale de relevage puis le long de la chicane conique centrale pour être déversée dans le compartiment aval De plus il est nécessaire de mettre en oeuvre un fort courant gazeux à l'intérieur du cylindre d'amont vers l'aval, afin d'aider au déplacement et au refroidissement de la matière. Le premier objet de l'invention est de proposer une cloison double pour broyeur cylindrique qui nécessite un courant gazeux moins puissant, réduisant de ce fait la consommation énergétique du broyeur. Ce but est parfaitement atteint par la cloison de l'invention Il s'agit d'une cloison double pour broyeur cylindrique à boulets qui est de manière connue par le document FR.A 2 565 850 constituée de secteurs assemblés circonférentiellement Selon l'invention les secteurs sont des modules indépendants de relevage assemblés radialement sur plusieurs niveaux. Ainsi de manière tout-à-fait spécifique, le relevage de la matière broyée est réalisé sur plusieurs niveaux, pris dans la direction radiale du broyeur L'ensemble de la matière broyée entrée sur les faces amont des modules de relevage est déversé dans le compartiment aval non pas uniquement dans la zone centrale comme c'était le cas dans les cloisons connues, mais sur autant de niveaux de déversement qu'il y a de niveaux de modules dans le sens radial. Grâce à cette disposition particulière, la matière suit un parcours plus direct entre le compartiment amont et le compartiment aval, les pertes de charge sont plus faibles et le courant gazeux est équivalent. Un autre objet de l'invention est de proposer une cloison double qui soit réalisée à partir d'éléments standards d'assemblage facile. Pour ce faire, chaque module de relevage comporte une cage de section sensiblement trapézoïdale, recouverte sur sa face amont d'une grille et sur sa face aval d'une plaque de passage de la matière, tous les modules d'un même niveau étant identiques Ainsi la réalisation d'un niveau de modules résulte de l'assemblage d'éléments standards. De préférence chaque cage est apte à être positionnée aux cages adjacentes, tant circonférentiellement que radialement, par intercalation de clavettes et assemblée par boulons. 3 2673854 Selon un mode avantageux, les grilles et les plaques de passage de la matière sont aptes à être fixées, après assemblage des cages trapézoïdales, respectivement sur les bords amont et aval desdites cages Il est ainsi possible de remplacer très facilement les pièces usées de la cloison sans démonter la base structurelle de la cloison, à savoir l'assemblage des cages trapézoïdales. La plaque de passage recouvrant la face aval du module de relevage peut consister en une plaque pleine, munie d'une lumière pratiquée le long de la petite base du trapèze. Mais de préférence la plaque de passage recouvrant la face aval du module de relevage consiste en une grille Ceci réduit encore les pertes de charge lors du transfert de la matière sous l'effet du courant gazeux et réduit encore la consommation énergétique du broyeur. Un autre objet de l'invention est de proposer une cloison double pour broyeur cylindrique grâce à laquelle la matière broyée est déversée dans le compartiment aval à proximité immédiate de la base de ladite cloison Il a été en effet remarqué que, dans les cloisons doubles actuelles, la matière est projetée bien au-delà de la base de la cloison, ce qui réduit l'efficacité de broyage du compartiment aval. Il est remédié à cet inconvénient grâce à la cloison de l'invention, dans laquelle la membrure radiale de chaque cage a un profil incliné de l'amont vers l'aval Cette inclinaison facilite l'écoulement naturel de la matière depuis la grille amont jusqu'au passage aval. De préférence l'extrémité aval de la membrure radiale de la cage a un profil arrondi et la lumière de passage de la face aval est inclinée dans le prolongement de l'arrondi de la membrure. L'inclinaison de la lumière est d'au moins 30 . Ainsi du fait de la réduction de la vitesse du courant gazeux et de la forme inclinée de la membrure radiale, faisant office de pale de relevage, et de la lumière de passage, la matière est déversée dans le compartiment aval très près de la cloison. D'autres avantages et caractéristiques de 1 ' invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple de réalisation de la cloison double pour broyeur cylindrique à boulets, composée de modules trapézoïdaux sur trois niveaux de relevage, illustré par le dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale de la virole du broyeur et de la cloison double selon l'invention La figure 2 est une vue de face d'une partie de la cloison La figure 3 est une vue en coupe circonférentielle de deux modules adjacents selon la ligne AA' de la figure 2 La figure 4 est une vue de face d'une cage La figure 5 est une vue partielle agrandie de la figure 4 -15 La figure 6 est une vue du système de montage en suspension d'une cage sur la virole Comme illustré sur la figure 1, la cloison double 1 est montée transversalement à l'intérieur de la virole 2 du broyeur cylindrique à boulets Cette cloison 1 sépare-deux compartiments du broyeur, respectivement amont 3 et aval 4, dans le sens de circulation de la matière. Le rôle de la cloison 1 est de retenir les boulets (non représentés) tout en laissant passer la matière broyée, qui est entraînée dans son déplacement par un courant gazeux provoqué par des ventilateurs. La cloison 1 selon l'invention est constituée d'un ensemble de modules 5 de relevage, qui sont d'une part accolés circonférentiellement et d'autre part superposés pour former trois niveaux dans le présent exemple. Sur la figure 2 on a représenté partiellement une cloison 1 qui est composée de cinquante modules 5: le niveau extérieur 6 au contact de la virole 2 comportant vingt modules 5, le niveau intermédiaire 7 vingt modules également et le niveau intérieur 8 dix modules. La cloison 1 comporte un orifice axial 9 dans lequel est monté un jeu de deux dispositifs de retenue 10,11, de forme conique et montés coaxialement à une distance l'un de l'autre légèrement inférieure au diamètre du plus petit boulet du compartiment amont 3 Comme cela apparaît clairement sur la figure 1, le courant gazeux (flèche G) est capable de passer entre les cônes de retenue et dans l'orifice axial de chaque cône, alors que les boulets sont empêchés de passer du fait de la présence de cônes de retenue et du fait que l'orifice axial 13 a un diamètre inférieur au diamètre du plus petit boulet. Le dimensionnement des cônes 10,11 de retenue est calculé avec une marge suffisante pour tenir compte de l'usure des boulets. Chaque module de relevage 5 est composé de trois éléments: une cage centrale 14, une grille amont 15 et une grille aval 16. La grille amont 15 et la grille aval 16 sont fixées par vissage sur les bords périphériques 17 amont et aval de la cage 14, lesdits bords périphériques 17 étant à cet effet percés de trous taraudés 18. Chaque grille amont 15 et aval 16 consiste en une plaque 19 garnie de lumières 20 pour le passage de la matière broyée On n'a représenté sur la figure 2 qu'un seul exemple de grille amont 15, dans laquelle sont disposées douze lumières 20 La plaque 19 a la forme trapézoïdale correspondant à la face amont de la cage 14 correspondante Deux côtés 21,22 de la plaque 19 convergent vers l'axe longitudinal de rotation 23 de la virole 2 Les lumières 20 sont des fentes sensiblement parallèles aux deux autres côtés 24,25 de la plaque 19, à raison de deux colonnes de six lumières. On comprend que les deux côtés 24,25 ne sont pas rectilignes mais sont courbes, étant eux-mêmes concentriques par rapport à l'axe 23. Les cages centrales 14 sont des pièces métalliques monobloc qui peuvent être positionnées par intercalage de clavettes 26 et assemblées à l'aide de boulons Pour cela chaque cage 14 comporte sur le flanc 27 qui doit être en contact avec une cage adjacente un évidement extérieur 28 et un orifice 29 La profondeur h de l'évidement 28 est telle que la clavette 26 qui est positionnée dans les évidements 28 a et 28 b qui se font face de deux cages 14 a et 14 b adjacentes a une épaisseur égale à deux fois la profondeur h et au jeu e entre les deux cages 14 a et 14 b. La clavette 26 est percée d'un orifice 30 qui est aligné avec les orifices 29 a et 29 b de manière à laisser le passage de la vis d'assemblage. La cloison 1 selon l'invention résulte de l'assemblage de modules standards Pour équiper des broyeurs de diamètre différent, les modules correspondant au niveau intérieur 8 et intermédiaire 7 seront inchangés: seules changeront les dimensions des modules correspondant au niveau extérieur 6 en contact avec la virole 2 Ainsi, et c'est un avantage important de l'invention, il est possible d'équiper des broyeurs ayant des diamètres différents avec un nombre restreint de types de modules standards. On a représenté sur la figure 6 le mode de fixation d'une cage 14 sur la virole 2 du broyeur Pour éviter l'effort mécanique dû à des dilatations différentielles lors du fonctionnement du broyeur, il a été prévu un montage à suspension ou flotteur Le flanc extérieur 31 de la cage 14 est percé d'un orifice tronconique 32 Sous la cage 14 est placée une cale 33 La cale 33 et la virole 2 sont percées d'un trou destiné à être en regard de l'orifice tronconique 32 Lors de l'assemblage on a placé deux pièces annulaires de forme tronconique, respectivement d'une part entre le flanc extérieur 31 et la cale 33 et d'autre part entre la virole 2 et l'écrou 36 venant se visser à l'extrémité 37 de la vis 38 dont la tête 39 prend appui sur la paroi de l'orifice tronconique 32 Les pièces annulaires 34,35 peuvent accepter une certaine déformation en cas de dilatation de la cloison 1 en cours de fonctionnement du broyeur Ceci évite une déformation de la virole 2 proprement dite. Comme cela est illustré sur la figure 3, le flanc intérieur 40 de la cage 14, c'est-à-dire celui qui est le plus proche de l'axe 23 de rotation de la virole 2 a un profil incliné depuis la grille amont 15 jusqu'à la grille aval 16. Cette inclinaison permet à la matière broyée qui a pénétré dans la cage 14 en passant par les lumières 20 de la grille amont 15 de s'écouler naturellement vers la lumière 41 de sortie de la grille aval 16. De préférence, comme illustré sur la figure 3 l'extrémité 42 du flanc intérieur 40 de la cage 14 présente un arrondi, et la lumière 41 de sortie de la matière est inclinée dans le prolongement de cette extrémité arrondie 42 Pour cela la plaque 16 comporte deux découpes 43,44 en biseau, parallèles, respectivement une découpe interne 43 au niveau du flanc intérieur et une découpe externe 44 au niveau du flanc extérieur 45. L'inclinaison c X des découpes 43,45 par rapport au plan 12 faisant l'interface entre deux cages est au moins de 30 ; elle était de 451 dans l'exemple illustré. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple non exhaustif mais en couvre toutes les variantes En particulier il est possible de disposer sur la face aval de la cage non une grille mais une plaque pleine, qui ne comporterait qu'une seule lumière de sortie au regard du flanc intérieur de la cage. De plus dans l'exemple de réalisation la cloison comporte trois niveaux de relevage Il est possible, sans sortir du champ de l'invention, de ne disposer que deux niveaux de modules de relevage ou de disposer plus de trois niveaux de modules de relevage Ce choix est fonction du diamètre du broyeur et des conditions de broyage. Les cages centrales 14 peuvent être assemblées par soudure les unes aux autres. Les modules de relevage peuvent être boulonnés directement sur la virole. REVENDICATIONS 1 Cloison double pour broyeur cylindrique à boulets constituée de secteurs assemblés circonférentiellement caractérisée en ce que les secteurs sont des modules de relevage ( 5) qui sont assemblés radialement sur plusieurs niveaux ( 6,7,8). 2 Cloison selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque module de relevage comporte une cage centrale ( 14) de section sensiblement trapézoïdale, recouverte sur sa face amont d'une grille ( 15) et sur sa face aval d'une plaque de passage de la matière, tous les modules d'un même niveau étant identiques. 3 Cloison selon la revendication 2 caractérisée en ce que chaque cage ( 14) est apte à être positionnée aux cages adjacentes, tant circonférentiellement que radialement, par intercalation de clavettes ( 26) et assemblée par boulons. 4 Cloison selon la revendication 2 caractérisée en ce que les grilles ( 15) et les plaques de passage de la matière sont aptes à être fixées, après assemblage des cages trapézoïdales respectivement sur les bords amont et aval desdites cages. Cloison selon l'une des revendications 2 ou 4 caractérisée en ce que la face aval de chaque cage ( 14) est recouverte d'une grille ( 16). 6 Cloison selon la revendication 2 caractérisée en ce que le flanc intérieur ( 40) constituant la membrure radiale de chaque cage ( 14) a un profil incliné de l'amont vers l'aval. 7 Cloison selon la revendication 6 caractérisée en ce que l'extrémité aval ( 42) du flanc inférieur ( 40) a un profil arrondi et la lumière de passage ( 41) de la plaque de passage aval ( 16) est inclinée dans le prolongement de l'arrondi de ladite extrémité ( 42), d'un angle (c 4) d'au moins 30 par rapport au plan ( 46) faisant l'interface entre deux niveaux ( 6,7,8) de modules de relevage. 8 Cloison selon la revendication 1 caractérisée en ce que les modules ( 5) de relevage sont fixés sur la virole ( 2) à l'aide d'un système de montage à suspension comportant au moins une pièce annulaire tronconique ( 34,35) entourant la vis de fixation ( 38). 9 2673854 9 Cloison selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte dans son orifice axial ( 9) un dispositif de retenue des boulets composé d'au moins deux cônes de retenue ( 10,11) coaxiaux avec l'axe de rotation ( 23) de la virole ( 2), et faisant entre eux un espacement inférieur au diamètre du plus petit des boulets du compartiment amont ( 3).